Optikai szigetelésű egyvezetékes kommunikáció: 4 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Helló, egy akvárium projekthez szükségem volt egy hosszú elektromos vezetékre, amely képes:

• táplálja a készüléket
• lehetővé teszi a kommunikációt

Egyéb

• Az áram és a feszültség alacsony
• A vezeték +/- 3 m hosszú
• Lassú adatátvitel
• Kétirányú kommunikáció, fél duplex
• Korlátozott hely az eszközön
• Galvanikus szigetelés

A kommunikáció 2 eszköz között történik. Az eszköz lehet Arduino, Raspberry PI vagy más, a digitális csapokat használó eszköz.

1. lépés:

Egyes érzékelők, például a DS18B20, 3 vezetéket használnak áramellátáshoz és kommunikációhoz egy másik eszközzel. Ebben a projektben a vezetékek a következő funkciókat látják el:

• +5V
• Talaj
• Adatok (0 / +5V)

Némi keresés után a neten nem találtam valami egyszerűt, ami könnyen megvalósítható lenne. A legtöbb beállítás bizonyos chipeken és protokollokon alapul, sok lehetőséggel, amelyekre nincs szükségem. Bár találtam néhány szép példát, amelyek az én igényeimhez igazíthatók, mint például:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. 5. ábra
• EmSa, https://www.esacademy.com, Megtehetem az I2C busz galvanikus leválasztását?
• Beágyazott, https://www.embedded.com/print/4025023, 1. ábra

A rugalmasság érdekében úgy döntöttem, hogy áramkört építek fel, szabványos / közös részeket használok, programozok egy egyszerű protokollt. Megjegyzés: Mivel ezt a projektet egy másik projektben használják, elmagyarázom az áramkör felépítését és a tesztprogram programozását. Nyugodtan használja ezt a saját projektjéhez, létre kell hoznia az igényeinek megfelelő protokollt.

2. lépés: Alkatrészlista

• Tápellátás +5V
• Rugalmas háztartási elektromos vezeték 3 vezetékkel
• Perfoboard 5x7cm
• 2x ellenállás 470Ω
• 1x 680Ω ellenállás
• 2x ellenállás 1kΩ
• 2x dióda (pl. 1N4148)
• 2x optocsatoló EL817
• Vezette
• Csapfej fej 2 hüvelyű
• Csapfej fej 3 hüvelyű
• Csapfej fej 4 hüvelyű
• Kerek fejű hüvely 6 tűs
• Kerek fejű hüvely 4 tű

Szükség van néhány eszközre is: csipesz, vágó, satu, forrasztópáka, kanóc, állvány.

A forrasztás módja:

Legyen tisztában a biztonsági kockázatokkal, és használjon egyéni védőfelszerelést.

3. lépés: Vázlatos

A sematika magyarázata:

A korlátozott hely miatt a vázlat jobb oldala a gépben van elhelyezve a 2. eszközzel. A vázlat bal oldala a tömeges, és az 1. eszköz működteti. A bal és a jobb oldal között az adatvezető.

• A jobb oldali digitális „OUT” diódával védett.
• Az „OUT” optocsatoló diódával védett.
• Az áram korlátozásához ellenállás van az „IN” és „OUT” optocsatolók 1. tűje előtt.
• Az optocsatolók 2. csapja a földhöz van csatlakoztatva
• A 3. tűs emitter ellenállással van földelve
• A 4. tűs kollektor tápellátással van ellátva

Az adatátvitel megjelenítéséhez egy LED csatlakozik az adatvonalhoz. Az ellenállás értéke a ledtől és a kívánt fényerőtől függ. Figyelmeztetés: Ha az ellenállás értéke túl alacsony, akkor túl sok áram égeti ki a 2 -es eszköz csapját, vagy az „IN” optocsatoló nem lesz megfelelően meghajtva.

Lásd a táblázatot:

• Ha az „OUT1” vagy az „OUT2” „HIGH”, az adatvonal +5V lesz.
• Ha az „OUT1” vagy „OUT2” „LOW”, akkor az adatvonal 0V lesz.
• Az „IN1” vagy „IN2” érintkezőn az Adatsor értéke leolvasható.

A Fritzingben meghatározzák az alkatrészek elrendezését a perfoboardon. A diódák és ellenállások függőlegesen vannak elhelyezve, lásd a sárga, narancssárga és piros vonalakat. A kék vonalak a vezetők a perfoboard alatt.

4. lépés: Programozás

Annak ellenőrzéséhez, hogy az áramkör működik -e, használja a mellékelt programokat.

Az 1. eszköz a mester, és a tápellátást utoljára kell elvégezni. Egy bizonyos bit sorozatot küld. Először 8 startbit, 1 stopbit, majd egy sor be és ki.

A 2. eszköz a szolga, és először be kell kapcsolni. A program elkezdi olvasni az adatsort. Amikor 8 kezdőbit olvasásra kerül. A program elkezdi rögzíteni a biteket. 8 bit rögzítésekor a program visszaadja a biteket.

Az adatcsere során a „be” és „kikapcsolt” biteket a villogó LED és az eszközök ledjei (13. tű) felügyelhetik.

Ha a forrasztás rendben van, és a programok betöltődnek, akkor a LED -ekhez hasonló LED -ek villognak a videóban.

(Az áramkör rövidzárlatának elkerülése érdekében a csupasz fémvezetékeket epoxiddal lehet bevonni.)