kategorier: Udvalgte artikler » Praktisk elektronik
Antal visninger: 71885
Kommentarer til artiklen: 5

Enkel RS-232-adapter - Nuværende sløjfe

En adapter til tilslutning af en pc-computer og controllere med en nuværende loopgrænseflade. Det kræver ikke knappe dele, det er tilgængeligt til fremstilling selv hjemme.

I 1969 udviklede American Electronic Industries Association RS-232C kommunikationsgrænsefladen. Dets oprindelige formål er at give kommunikation mellem computere, der er fjernt over en lang afstand.

En analog til denne grænseflade i Rusland kaldes “Joint S2”. Kommunikation mellem computere udføres ved hjælp af modemer, men på samme tid blev enheder som en "mus", som også blev kaldt "komovskaya", såvel som scannere og printere, forbundet til computere via RS-232C-interface. Selvfølgelig skulle alle af dem have været i stand til at oprette forbindelse via RS-232C interface.

I øjeblikket er sådanne enheder ude af brug, selvom RS-232C stadig er efterspurgt: Selv nogle nye bærbare modeller har denne grænseflade. Et eksempel på en sådan bærbar computer er den industrielle bærbare model TS Strong @ Master 7020T-serien Core2Duo. En sådan bærbar computer i butikkerne "Hjemmecomputer" sælger naturligvis ikke.

Nogle industrielle controllere har en nuværende loopgrænseflade. For at forbinde en computer med en RS-232C interface og en lignende controller bruges forskellige adaptere. Denne artikel beskriver en af dem.

RS-232-adapteren - Current Loop blev udviklet af vores virksomheds specialister og viste under drift stor pålidelighed. Dens særpræg er, at det giver en komplet galvanisk isolering af computeren og controlleren. En sådan kredsløbskonstruktion reducerer i høj grad sandsynligheden for fejl på begge enheder. Derudover er det let at fremstille det selv under produktionsbetingelser: ordningen er ikke stor i volumen, indeholder ikke knappe dele, og har som regel ikke brug for justering.

For at forklare driften af dette kredsløb er det nødvendigt at huske, i det mindste i generelle vendinger, driften af RS-232C og Current Loop-grænseflader. Det eneste, der forener dem er seriel datatransmission.

Forskellen er, at signalerne har forskellige fysiske niveauer. Derudover har RS-232C-grænsefladen ud over de faktiske datatransmissionslinjer flere ekstra styresignaler designet til at arbejde med modemet.

Processen med transmission af data på TxD-linjen er vist i figur 1. (TxD er transmitterlinjen. Data derfra udsendes sekventielt fra computeren).

Først og fremmest skal det bemærkes, at dataene transmitteres ved hjælp af bipolær spænding: niveauet for den logiske nul i linjen svarer til en spænding på + 3 ... + 12V, og niveauet for en logisk enhed på -3 ... 12V. I henhold til terminologien, der stammer fra telegrafisk teknologi, kaldes tilstanden for en logisk nul til tider SPASE eller "depressivitet", mens den logiske enhed kaldes MARK - "presse".

Figur 1

For CONTROL-kredsløb svarer en positiv spænding til en logisk enhed (tændt) og en negativ spænding til en logisk nul (slukket). Alle målinger foretages med hensyn til SG-kontakten (informationsgrund).

Den aktuelle dataoverførsel udføres i start-stop-tilstand ved en sekventiel asynkron metode. Anvendelsen af denne metode kræver ikke transmission af yderligere synkroniseringssignaler og følgelig yderligere linjer til deres transmission.

Information transmitteres i bytes (otte bit binært tal), som suppleres med overheadinformation. For det første er det en startbit (en bit er en binær bit), hvorefter otte databits følger. Direkte bag dem kommer paritetsbiten, og når alt kommer til alt stoppebiten. Der kan være flere stopbits. (En bit er en forkortelse for engelsk binært ciffer - et binært ciffer).

I fravær af dataoverførsel er linjen i en logisk enheds tilstand (spænding i linjen er -3 ... 12V). Start bit starter transmission, indstiller linjen til et logisk nulniveau. En modtager, der er tilsluttet denne linje, efter at have modtaget startbiten, starter en tæller, der tæller tidsintervaller beregnet til transmission af hver bit. På det rigtige tidspunkt, som regel, i midten af intervallet, lukker modtageren porten til linjen og husker dens tilstand. Denne metode læser information fra linjen.

For at verificere pålideligheden af den modtagne information bruges paritetskontrol bit: Hvis antallet af enheder indeholdt i den transmitterede byte er underligt, tilføjes en yderligere enhed til dem - paritetskontrol bit. (Denne enhed kan dog tilføje bytes tværtimod, indtil den er underlig. Det hele afhænger af den accepterede dataoverførselsprotokol).

På modtagersiden kontrolleres pariteten, og hvis der registreres et ulige antal enheder, løser programmet fejlen og træffer foranstaltninger for at eliminere den. For eksempel kan det anmode om en videresendelse af den mislykkede byte. Det er sandt, at paritetskontrollen ikke altid er aktiveret, denne tilstand kan simpelthen slukkes, og kontrolbiten i dette tilfælde overføres ikke.

Transmissionen af hver byte slutter med stopbits. Deres formål er at stoppe betjeningen af modtageren, som ifølge den første af dem venter på den næste byte eller rettere sagt dens startbit. Stopbitniveauet er altid logisk 1, ligesom niveauet i pauserne mellem ordoverførsler. Ved at ændre antallet af stopbits kan du derfor justere varigheden af disse pauser, hvilket gør det muligt at opnå pålidelig kommunikation med en minimal varighed.

Hele serielgrænsefladealgoritmen i computeren udføres af specielle controllere uden deltagelse af en central processor. Sidstnævnte konfigurerer kun disse controllere til en bestemt tilstand og uploader data til den til transmission eller modtager modtagne data.

Når du arbejder med et modem, leverer RS-232C-interface ikke kun datalinjer, men også yderligere styresignaler. I denne artikel giver det ganske enkelt ikke mening at betragte dem i detaljer, da kun to af dem bruges i det foreslåede adapterkredsløb. Dette vil blive diskuteret nedenfor i beskrivelsen af kredsløbsdiagrammet.

Ud over RS-232C er den serielle grænseflade IRPS (Radial Interface with Serial Communication) meget udbredt. Hans andet navn er Current Loop. Denne grænseflade svarer logisk til RS-232C: det samme serielle datatransmissionsprincip og det samme format: startbit, databyte, paritetsbit og stopbit.

Forskellen fra RS-232C er kun i den fysiske implementering af kommunikationskanalen. Logiske niveauer transmitteres ikke med spændinger, men med strømme. Et lignende skema giver dig mulighed for at organisere kommunikation mellem enheder placeret i en og en halv kilometer afstand.

Derudover har "nuværende sløjfe" i modsætning til RS-232C ingen styresignaler: som standard antages det, at de alle er i en aktiv tilstand.

Så at modstanden for lange kommunikationslinjer ikke påvirker signalniveauer, ledes linjerne gennem strømstabilisatorer.

Figuren nedenfor viser et meget forenklet diagram over den nuværende loopgrænseflade. Som allerede nævnt drives linjen fra en strømkilde, der kan installeres enten i senderen eller i modtageren, hvilket ikke betyder noget.

Figur 2

En logisk enhed i linjen svarer til en strøm på 12 ... 20 mA, og en logisk nul svarer til en mangel på strøm, mere præcist, ikke mere end 2 mA. Derfor er udgangstrinnet i transmitterens "aktuelle sløjfe" en simpel transistorkontakt.

En transistor optocoupler bruges som en modtager, der giver galvanisk isolering fra kommunikationslinien. For at kommunikationen skal være i to veje, er der behov for en mere løkke (to kommunikationslinjer), selvom transmissionsmetoder er kendt i to retninger og på et snoet par.

Betjeningsevnen for kommunikationskanalen er meget enkel at kontrollere, om du inkluderer en milliammeter i afstanden til en af de to ledninger, fortrinsvis en opkaldsmåler. I fravær af datatransmission, skal den vise en strøm tæt på 20 mA, og hvis data transmitteres, kan man mærke en lille rykkelse af pilen. (Hvis transmissionshastigheden ikke er høj, men selve transmissionen er i pakker).

Kredsdiagrammet for RS-232C-adapteren - "Aktuel sløjfe" er vist i figur 3.

Skematisk diagram over adapteren RS-232C -

Figur 3. Skematisk diagram over RS-232C adapter - "Aktuel løkke" (ved at klikke på billedet åbnes diagrammet i et større format)

I den oprindelige tilstand er signalet Rxd i tilstanden af en logisk enhed (se figur 1), det vil sige spændingen på det er -12 V, hvilket fører til åbningen af transistorens optokoppler DA2, og med den transistoren VT1, gennem hvilken en strøm på 20 mA strømmer gennem strømstabilisatoren og optokobleren LED controller-modtager, som vist i figur 4. For "aktuel sløjfe" er dette status for den logiske enhed.

Når signalet Rxd tager en logisk nulværdi (spænding + 12V), lukkes optokoppleren DA2, og transistoren VT1 er forbundet med den, så strømmen bliver nul, hvilket fuldt ud opfylder kravene i "Current loop" -grænsefladen. På denne måde overføres serielle data fra computeren til controller.

Data fra controlleren til computeren transmitteres via optokoppleren DA1 og transistoren VT2: når den nuværende looplinie er i tilstanden for en logisk enhed (strøm 20 mA), åbner optokoppleren transistoren VT2, og en spænding på -12 V vises ved indgangen til RS-232C-modtageren, der ifølge figur 1 er det logiske niveau enhed. Dette svarer til en pause mellem dataoverførsler.

Når den aktuelle sløjfe er nul (logisk nul) på kommunikationslinjen for den aktuelle sløjfe, optokoppleren DA1 og transistoren VT2 er lukket ved indgangen RxD, vil der være en spænding på + 12V - svarer til niveauet for den logiske nul.

For at modtage bipolær spænding ved RxD-indgangen bruges signalerne DTR Data Terminal Ready og RTS Request to Send.

Disse signaler er designet til at arbejde med modemet, men i dette tilfælde bruges de som en strømkilde til RxD-linjen, så en ekstra kilde er ikke påkrævet. Programmatisk indstilles disse signaler på denne måde: DTR = + 12V, RTS = -12V. Disse spændinger er isoleret fra hinanden af dioder VD1 og VD2.

For den uafhængige fremstilling af adapteren har du brug for følgende detaljer.

Liste over varer.

DA, DA = 2xAOT128

R1 = 1x4,7K

R2, R4 = 2x100K

R3 = 1x200

R6, R7 = 2x680

R8, R9, R10 = 3x1M

VD1, VD2, VD3, VD4, VD5 = 5xKD522

VT1, VT2 = 2xKT814G

Hvis der i stedet for indenlandske AOT128-optokoblere bruges import 4N35, hvilket sandsynligvis er på det nuværende radiomarked, skal modstande R2, R4 indstilles til 820K ... 1M.

Forbindelsen af controlleren til computeren er vist i figur 4. (Strømstabilisatorer findes i controlleren).