Оптично изолирана едножична комуникация: 4 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Здравейте, за проект за аквариум имах нужда от дълъг електрически проводник, който може:

• захранва устройството
• позволяват комуникация

Други

• Токът и напрежението са ниски
• Дължината на проводника е +/- 3 м
• Бавен трансфер на данни
• Двупосочна комуникация, полудуплекс
• Ограничено пространство в устройството
• Галванична изолация

Комуникацията е между 2 устройства. Устройството може да бъде Arduino, Raspberry PI или друго устройство, използващо цифровите щифтове.

Етап 1:

Някои сензори, като DS18B20, използват 3 проводника за захранване и комуникация с друго устройство. В този проект проводниците имат следните функции:

• +5V
• Земя
• Данни (0 / +5V)

След известно търсене в мрежата не успях да намеря нещо просто, което лесно да се приложи. Повечето настройки се основават на определени чипове и протоколи с много опции, които не ми трябват. Въпреки че намерих някои хубави примери, които биха могли да бъдат адаптирани към моите нужди като:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. фигура 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, Мога ли да направя галванично отделяне на моята I2C шина?
• Вградено, https://www.embedded.com/print/4025023, фигура 1

За да бъда гъвкав, реших да изградя верига, да използвам стандартни / общи части, да програмирам прост протокол. Забележка: Тъй като този проект се използва в друг проект, ще обясня изграждането на веригата и програмирането на тестовата програма. Чувствайте се свободни да използвате това за свой собствен проект, трябва да създадете подходящ протокол за вашите нужди.

Стъпка 2: Списък на частите

• Захранване +5V
• Гъвкав домакински електрически проводник с 3 проводника
• Перфорирана дъска 5х7см
• 2x резистор 470Ω
• 1x резистор 680Ω
• 2x резистор 1 kΩ
• 2x диод (напр. 1N4148)
• 2x Оптрон EL817
• Led
• Заглавка на щифт женска 2 пина
• Щифтова заглавка женска 3 пина
• Щифтова заглавка женска 4 -пинова
• Кръгла женска 6 -пинова
• Кръгла женска 4 -пинова

Необходими са и някои инструменти: пинсети, фрези, менгеме, поялник, фитил, стойка.

Как да запоявате:

Бъдете наясно с рисковете за безопасността и използвайте лични предпазни средства.

Стъпка 3: Схеми

Обяснение на схемата:

Поради ограниченото пространство дясната страна на схемата е поместена в машината с устройство 2. Лявата страна на схемата е насипна и се управлява от устройство 1. Между лявата и дясната страна проводникът за данни.

• Цифровият „OUT“от дясната страна е защитен с диод.
• Оптронът „OUT“е защитен с диод.
• За да ограничите тока, резистор е пред щифт 1 на оптрон „IN“и „OUT“
• Пин 2 на оптроните е свързан към земята
• Излъчвателят на Pin 3 е заземен с резистор
• Колекторът Pin 4 се захранва

За да визуализирате трансфера на данни, светодиодът е свързан към линията за данни. Стойността на резистора зависи от светодиода и желаната яркост. Предупреждение: Ако стойността на резистора е твърде ниска, твърде много ток ще изгори щифт от устройство 2 или оптофонът „IN“няма да се задейства правилно.

Вижте таблицата:

• Ако „OUT1“или „OUT2“е „HIGH“, линията за данни ще бъде +5V.
• Ако „OUT1“или „OUT2“е „LOW“, линията за данни ще бъде 0V.
• На щифт „IN1“или IN2”стойността на реда данни може да бъде прочетена.

В Fritzing се определя оформлението на частите на перфоранта. Диодите и резисторите са разположени вертикално, вижте жълтите, оранжевите и червените линии. Сините линии са проводниците под перфора.

Стъпка 4: Програмиране

За да проверите дали веригата работи, можете да използвате приложените програми.

Устройство 1 е главното и трябва да се захранва последно. Той ще изпрати определена последователност от битове. Първо 8 стартови бита, 1 стопбит и след това последователност „включено“и „изключено“.

Устройство 2 е подчинено и първо трябва да се захранва. Програмата ще започне да чете даталина. Когато се четат 8 стартови бита. Програмата ще започне да записва битовете. Когато са записани 8 бита, програмата ще върне битовете.

По време на размяната на данни битовете „включено“и „изключено“могат да бъдат наблюдавани от мигащия светодиод и светодиодите (pin13) на устройствата.

Когато запояването ви е наред и програмите са заредени, тогава ще видите мигането на светодиодите, подобно на светодиода във видеото.

(За да се избегне късо съединение на веригата, голите метални проводници могат да бъдат покрити с епоксидна смола)