Categories: Articles destacats » Electrònica pràctica
Nombre de visualitzacions: 71885
Comentaris sobre l'article: 5

Adaptador simple RS-232: bucle actual

Un adaptador per connectar un ordinador i controladors de PC amb una interfície de bucle actual. No necessita peces escasses, està disponible per a la fabricació fins i tot a casa.

El 1969, l'American Electronic Industries Association va desenvolupar la interfície de comunicacions RS-232C. El seu propòsit inicial és proporcionar comunicació entre ordinadors remots a gran distància.

Un analògic d'aquesta interfície a Rússia s'anomena "Joint S2". La comunicació entre ordinadors es realitza mitjançant mòdems, però al mateix temps es van connectar als ordinadors dispositius com un “ratolí”, que també es deia “komovskaya”, així com escàners i impressores a través de la interfície RS-232C. Per descomptat, tots ells haurien d’haver-se pogut connectar mitjançant la interfície RS-232C.

Actualment, aquests dispositius estan completament fora d’ús, tot i que el RS-232C segueix sent en demanda: fins i tot alguns nous models de portàtil tenen aquesta interfície. Un exemple d’aquest portàtil és el model d’ordinador portàtil industrial TS Strong @ Master 7020T de la sèrie Core2Duo. Un ordinador portàtil a les botigues "Ordinador casolà", per descomptat, no venen.

Alguns controladors industrials tenen una interfície de bucle actual. Per connectar un ordinador amb una interfície RS-232C i un controlador similar, s'utilitzen diversos adaptadors. Aquest article descriu un d’ells.

L’adaptador RS-232 - Current Loop va ser desenvolupat pels especialistes de la nostra empresa i durant el funcionament va mostrar una alta fiabilitat. La seva característica distintiva és que proporciona un complet aïllament galvànic de l’ordinador i del controlador. Un disseny d'aquest circuit redueix considerablement la probabilitat de fallar ambdós dispositius. A més, és fàcil fer-lo tu mateix en condicions de producció: l’esquema no té un volum gran, no conté parts escasses i, per regla general, no cal que s’ajusti.

Per explicar el funcionament d’aquest circuit, cal recordar, almenys en termes generals, el funcionament de les interfícies RS-232C i Loop actual. L’únic que els uneix és la transmissió de dades en sèrie.

La diferència és que els senyals tenen nivells físics diferents. A més, la interfície RS-232C, a més de les línies de transmissió de dades reals, disposa de diversos senyals de control addicionals dissenyats per treballar amb el mòdem.

El procés de transmissió de dades a la línia TxD es mostra a la figura 1. (TxD és la línia emissora. Les dades que s’emeten són sortides seqüencialment des de l’ordinador).

En primer lloc, cal destacar que les dades es transmeten mitjançant tensió bipolar: el nivell de zero lògic a la línia correspon a una tensió de + 3 ... + 12V, i el nivell d’una unitat lògica de -3 ... 12V. Segons la terminologia que provenia de la tecnologia telegràfica, l’estat d’un zero lògic a vegades s’anomena SPASE o “depress”, mentre que la unitat lògica s’anomena MARK - “press”.

Figura 1

Per als circuits de CONTROL, un voltatge positiu correspon a una unitat lògica (activada) i una tensió negativa a un zero lògic (apagat). Totes les mesures es fan respecte al contacte SG (informació d'informació).

La transferència de dades real es realitza en mode start-stop mitjançant un mètode asíncron seqüencial. L’aplicació d’aquest mètode no requereix la transmissió de cap senyal de sincronització addicional i, en conseqüència, de línies addicionals per a la seva transmissió.

La informació es transmet en bytes (nombre binari de vuit bits), que es complementen amb informació general. En primer lloc, és el bit inicial (un bit és un bit binari), després hi ha vuit bits de dades. Directament al darrere hi ha el bit de paritat i després de tot això, el bit stop. Hi pot haver diversos bits d’aturada. (Un bit és una abreviació per a anglès binari dígit - un dígit binari).

En absència de transmissió de dades, la línia es troba en l'estat d'una unitat lògica (la tensió a la línia és de -3 ... 12V). El bit d'inici inicia la transmissió, fixant la línia en un nivell de zero lògic. Un receptor connectat a aquesta línia, un cop rebut el bit d’inici, inicia un comptador que compta els intervals de temps previstos per a la transmissió de cada bit. En el moment adequat, per regla general, a la meitat de l’interval, el receptor comporta l’estat de la línia i recorda el seu estat. Aquest mètode llegeix informació de la línia.

Per verificar la fiabilitat de la informació rebuda, s’utilitza el bit de comprovació de la paritat: si el nombre d’unitats contingut al byte transmès és estrany, se’ls hi afegeix una unitat més: el bit de verificació de la paritat. (Tot i això, aquesta unitat pot afegir bytes al contrari fins que sigui estranya. Tot depèn del protocol de transferència de dades acceptat).

Al costat del receptor, es comprova la paritat i si es detecta un nombre senar d’unitats, el programa arreglarà l’error i prendrà mesures per eliminar-lo. Per exemple, pot sol·licitar una retransmissió de l'octet fallat. És cert que la comprovació de paritat no sempre s’activa, simplement es pot desactivar aquest mode i en aquest cas no es transmet el bit de verificació.

La transmissió de cada byte acaba amb bits d’aturada. El seu propòsit és aturar el funcionament del receptor, que, segons el primer d’ells, va a esperar que es rebi el següent byte, més precisament, el seu bit d’arrencada. El nivell de bit de parada sempre és lògic 1, igual que el nivell de les pauses entre les transferències de paraules. Per tant, canviant el nombre de bits d’aturada, podeu ajustar la durada d’aquestes pauses, cosa que permet aconseguir una comunicació fiable amb una durada mínima.

Tot l'algoritme de la interfície de sèrie a l'ordinador el realitzen controladors especials sense la participació d'un processador central. Aquest últim només configura aquests controladors per a un determinat mode, i hi penja dades per a la seva transmissió o rep dades rebudes.

Quan es treballa amb un mòdem, la interfície RS-232C proporciona no només línies de dades, sinó també senyals de control addicionals. En aquest article, considerar-les en detall no té sentit, ja que només s'utilitzen dues en el circuit adaptador proposat. Això es tractarà a continuació a la descripció del diagrama del circuit.

A més del RS-232C, la interfície de sèrie IRPS (Interfície radial amb la comunicació en sèrie) està molt estesa. El seu segon nom és Current Loop. Aquesta interfície correspon lògicament a RS-232C: el mateix principi de transmissió de dades en sèrie i el mateix format: bit d’inici, byte de dades, bit de paritat i bit d’aturada.

La diferència respecte al RS-232C només està en la implementació física del canal de comunicació. Els nivells lògics no es transmeten per tensions, sinó per corrents. Un esquema similar permet organitzar la comunicació entre dispositius situats a una distància d’un quilòmetre i mig.

A més, el "bucle actual", a diferència del RS-232C, no té senyals de control: per defecte, se suposa que tots estan en estat actiu.

De manera que la resistència de les llargues línies de comunicació no afecta els nivells de senyal, les línies s’alimenten mitjançant estabilitzadors actuals.

La figura següent mostra un diagrama molt simplificat de la interfície de bucle actual. Com ja s'ha comentat, la línia s'alimenta des d'una font actual, que es pot instal·lar tant a l'emissor com al receptor, que no importa.

Figura 2

Una unitat lògica de la línia correspon a un corrent de 12 ... 20 mA, i un zero lògic correspon a una falta de corrent, més exactament, no més de 2 mA. Per tant, l’etapa de sortida del transmissor del "bucle actual" és un simple transistor.

Com a receptor s'utilitza un optocoupleador de transistor, que proporciona un aïllament galvànic de la línia de comunicació. Perquè la comunicació sigui de doble sentit, és necessari un mateix bucle més (dues línies de comunicació), tot i que els mètodes de transmissió es coneixen en dues direccions i en una parella torçada.

La facilitat de servei del canal de comunicació és molt senzilla per comprovar si s’inclou un mil·límetre a la bretxa de qualsevol dels dos cables, preferiblement un comptador. En absència de transmissió de dades, hauria de mostrar un corrent proper als 20 mA, i si es transmeten dades, es pot notar un lleuger trencament de la fletxa. (Si la velocitat de transmissió no és alta, però la transmissió mateixa es troba en paquets).

A la figura 3 es mostra el diagrama de circuit de l'adaptador RS-232C - "Bucle actual".

Diagrama esquemàtic de l'adaptador RS-232C -

Figura 3. Esquema de l'esquema de l'adaptador RS-232C - "Llaç actual" (fent clic a la imatge s'obrirà el diagrama en un format més gran)

En l’estat inicial, el senyal Rxd es troba en l’estat d’una unitat lògica (vegeu la figura 1), és a dir, la tensió al damunt és de -12 V, que condueix a l’obertura de l’optopoupler transistor DA2, i amb ell el transistor VT1, a través del qual flueix un corrent de 20 mA a través de l’estabilitzador de corrent i el LED de l’optopuplador. receptor del controlador, com es mostra a la figura 4. Per al "bucle actual", aquest és l'estat de la unitat lògica.

Quan el senyal Rxd té un valor zero lògic (tensió + 12V), l’optopplicador DA2 es tanca i el transistor VT1 està connectat amb ell, de manera que el corrent es converteix en zero, que compleix plenament els requisits de la interfície "Llaç actual". D’aquesta manera, les dades en sèrie seran transferides des de l’ordinador al controlador.

Les dades del controlador a l’ordinador es transmeten a través de l’optopplicador DA1 i del transistor VT2: quan la línia de bucle actual es troba en l’estat d’una unitat lògica (corrent de 20 mA), l’optopplicador obre el transistor VT2 i apareix una tensió de -12 V a l’entrada del receptor RS-232C, que segons la figura 1 és el nivell lògic unitats. Això correspon a una pausa entre transferències de dades.

Quan el bucle actual és zero (zero lògic) a la línia de comunicació del bucle actual, l’optopplicador DA1 i el transistor VT2 es tanquen a l’entrada RxD, hi haurà una tensió de + 12V - correspon al nivell de zero lògic.

Per rebre tensió bipolar a l’entrada RxD, s’utilitzen els senyals DTR Data Terminal Ready i RTS Request to Send.

Aquests senyals estan dissenyats per funcionar amb el mòdem, però en aquest cas s'utilitzen com a font d'energia per a la línia RxD, per la qual cosa no cal una font addicional. Programàticament, aquests senyals s’estableixen d’aquesta manera: DTR = + 12V, RTS = -12V. Aquests voltatges estan aïllats els uns dels altres pels díodes VD1 i VD2.

Per a la fabricació independent de l'adaptador, necessitareu els detalls següents.

Llista d’elements.

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

Si, en lloc dels optocuppiadors nacionals AOT128, s'utilitza la importació 4N35, que és molt probable al mercat actual de ràdio, les resistències R2, R4 haurien d'estar en 820K ... 1M.

La connexió del controlador a l’ordinador es mostra a la figura 4. (Els estabilitzadors de corrent es troben al controlador).

Figura 4

La figura 5 mostra la placa adaptadora acabada.

Figura 5 Gadaptador de placa base

La connexió a un ordinador es realitza mitjançant un connector estàndard de tipus DB-9 (part femenina) mitjançant un cable de port sèrie estàndard.

De vegades, continuen cables similars en aparença dels SAI (ininterromputs). Tenen un cablejat específic i no són adequats per connectar un adaptador.

Les línies d’interfície de bucle actuals es connecten mitjançant pinces terminals.

Boris Aladyshkin