Blok izolacji galwanicznej interfejsu RS-232. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Komputery

 Komentarze do artykułu

Czasami występuje dość duża różnica potencjałów pomiędzy przypadkami urządzeń podłączonych przez interfejs RS-232, na przykład komputera i urządzenia peryferyjnego. Dzieje się tak nie tylko podczas pracy z instalacjami wysokiego napięcia, ale także wtedy, gdy konwencjonalne urządzenia są niewłaściwie lub zawodnie uziemione. Prąd wyrównawczy płynący w takich przypadkach po liniach komunikacyjnych zniekształca przesyłane sygnały i często wyłącza mikroukłady interfejsowe, w tym te znajdujące się na płycie głównej komputera. Wymiana tego ostatniego nie jest tania. Proponowana jednostka izolacji optycznej, która przesyła wszystkie niezbędne sygnały bez kontaktu elektrycznego podłączonych urządzeń, pozwoli uniknąć kłopotów.

W opisywanym bloku izolację elektryczną obwodów odbioru i transmisji sygnału interfejsu RS-232 osiągnięto za pomocą szybkich transoptorów diodowych i wzmacniaczy kondycjonujących sygnał na wzmacniaczu operacyjnym. Odseparowane od siebie części bloku zasilane są z oddzielnych źródeł sieciowych. Uważa się za niepraktyczne stosowanie transoptorów tranzystorowych zasilanych bezpośrednio z linii interfejsu. Po pierwsze, niewystarczająca prędkość większości tych transoptorów nie pozwala na osiągnięcie szybkości transmisji większej niż 9600 bodów. Po drugie, wzrasta prawdopodobieństwo awarii mikroukładów interfejsu w wyniku dodatkowego obciążenia.

Schemat węzła izolacji optycznej dla jednej linii interfejsu przedstawiono na rys. 1. Sygnał wejściowy o standardowych poziomach dla RS-232 przez obwód ochronny R1VD1VD2 jest podawany do wzmacniacza operacyjnego DA1, podłączonego zgodnie z obwodem wzmacniacza.

Dioda emitująca transoptor U1 jest podłączona do wyjścia DA1 przez katodę i jest chroniona przed napięciem zwrotnym przez diodę VD3. Rezystor R2 ogranicza prąd płynący przez diody. Jeżeli napięcie na wejściu węzła jest ujemne (co odpowiada transmisji log. 1), prąd płynie przez diodę elektroluminescencyjną, a fotodioda transoptora U1 jest w stanie przewodzącym pod wpływem promieniowania podczerwonego. W rezultacie napięcie na wejściu odwracającym wzmacniacza operacyjnego DA2 jest większe niż na wejściu nieodwracającym, a na wyjściu węzła jest ujemne, podobnie jak na wejściu. Przy dodatnim napięciu wejściowym (log. 0) dioda emitująca transoptor U1 gaśnie, fotodioda jest zamknięta. Dlatego napięcie na wyjściu węzła jest również dodatnie. Ze względu na sprzężenie zwrotne przez rezystor R7, progi przełączania węzła odsprzęgającego od 1 do 0 i od 0 do 1 nie są takie same, co poprawia odporność na zakłócenia.

Poziomy napięć wyjściowych przy zastosowaniu wskazanego na schemacie wzmacniacza operacyjnego i napięcia zasilania ±12 V wynoszą ±10,5 V, co w pełni odpowiada wymaganiom standardu RS-232. Rezystor R8 jest rezystorem ograniczającym dla diody LED zainstalowanej poza danym węzłem, sygnalizując przesyłany poziom logiczny.

Napięcia zasilające część wejściową i wyjściową zespołu odsprzęgającego (odpowiednio +12 VI, -12 VI i +12 VII, -12 V II) muszą być doprowadzane parami ze źródeł izolowanych. Ich wspólne łańcuchy Wspólne. Ja i Wspólny II są również odizolowane od siebie. Płytka obwodu drukowanego węzła odsprzęgającego i rozmieszczenie elementów na nim pokazano na ryc. 2.

OA KR544UD2A można zastąpić KR140UD11, KR140UD18 i innymi, ale należy upewnić się, że czasowe zniekształcenie przesyłanych sygnałów nie przekracza dopuszczalnej dla żądanej szybkości przesyłania danych. Zamiennik transoptora AOD130A należy dobrać zgodnie z minimalnym czasem narastania i opadania impulsu wyjściowego oraz napięciem izolacji wymaganym do rozwiązania problemu.

W jednej z opcji węzła odsprzęgającego zastosowano transoptor diodowy, umieszczony wewnątrz mikroukładu K293LP1. Jego wyjścia pozwalają na podłączenie obwodów zewnętrznych do transoptora, jak pokazano na rys. 3. Wnioski 7 i 8 pozostawiamy wolne. Aby uniknąć awarii między pinami 2 i 4, nie należy wykonywać otworu i pola kontaktowego dla pinu 3 układu K293LP1 na płytce drukowanej. Samo wyjście jest usuwane przed instalacją.

Do komunikacji urządzeń poprzez interfejs RS-232 często wystarczą tylko dwa obwody: RXD (dane z urządzenia peryferyjnego do komputera) oraz TXD (dane w przeciwnym kierunku). Schemat blokowy odsprzęgania dla takiego przypadku pokazano na rys. 4. Blok składa się z dwóch opisanych powyżej węzłów przesiadkowych A1 i A2, dokładnie takich samych, ale zawartych w powyższych obwodach w przeciwnych kierunkach. Gniazdo XS1 podłącza się bezpośrednio lub kablem „modemowym” (bez krosowania) do wtyczki portu COM komputera, a urządzenie peryferyjne do wtyczki XP1 podłącza się dokładnie tak samo, jak gdyby było podłączone do komputera bez izolacji.

Należy pamiętać, że często okazuje się, że obudowy złączy kabla interfejsu są połączone poprzez oplot ekranujący tych ostatnich z obudowami komputera i urządzenia peryferyjnego. Z tego powodu obudowy złączy XS1 i XP1 muszą być starannie odizolowane od siebie oraz od obudowy zespołu odsprzęgającego (jeśli jest wykonana z metalu). Należy pamiętać, że jednoczesne dotknięcie dwóch złączy może spowodować porażenie prądem.

Zworki między stykami gniazda XS1 są potrzebne do „oszukania” komputera, symulując sygnały peryferyjne, które przychodzą w odpowiedzi na jego żądania. Jeśli nadal konieczna jest rzeczywista wymiana sygnałów sterujących, usuwa się zworki i dodaje do bloku jeszcze jeden węzeł odsprzęgający dla każdej z linii interfejsu. W liniach DCD, RI, CTS, DSR (wejście do komputera) węzły te obejmują A1 w ten sam sposób. W liniach RTS i DTR (weekendy) - podobnie jak A2. Ponieważ linie DCD i RI są stosunkowo rzadko stosowane w praktyce, zwykle wystarczy sześć skrzyżowań.

Cztery napięcia zasilania węzłów odsprzęgających uzyskuje się z izolowanych uzwojeń II i III transformatora T1 za pomocą prostowników na mostkach diodowych VD1 i VD2. Ich wartości nie są stabilizowane i mogą mieścić się w przedziale 11,5...13,5 V (w wartości bezwzględnej).

Szczególną uwagę należy zwrócić na transformator mocy T1. Izolacja między jego uzwojeniami musi wytrzymać napięcie nie mniejsze niż to, dla którego zaprojektowane są transoptory zainstalowane w węzłach odsprzęgających - 1500 V lub więcej. Uzwojenia II i III muszą być ekranowane od siebie i od uzwojenia I, w przeciwnym razie szum impulsowy może dostać się do linii komunikacyjnej poprzez pojemność pasożytniczą.

Wymagane napięcie może wytrzymać izolację tylko tych małych transformatorów, których uzwojenia są umieszczone na różnych rdzeniach obwodu magnetycznego lub w oddzielnych sekcjach ramy na jednym rdzeniu. Jednak jest mało prawdopodobne, aby można było kupić gotowy transformator tego projektu z niezbędnymi uzwojeniami, a nawet z ekranem między nimi. Pozostaje wybrać odpowiednią moc ogólną i przewinąć uzwojenia wtórne. Preferowany powinien być transformator ze stosunkowo wolnym oknem obwodu magnetycznego. Pozwoli to na bezproblemowe umieszczenie uzwojeń ze wzmocnioną izolacją i ekranem.

Obliczenie nowych uzwojeń wtórnych nie jest trudne Przy napięciu pierwotnym 220 V i prądzie obciążenia co najmniej 30 mA każde uzwojenie wtórne powinno dostarczać 20 V (z odczepem od środka). Mierząc napięcie wtórne przed przeróbką transformatora i licząc liczbę zwojów usuniętego uzwojenia podczas demontażu, łatwo jest określić wymaganą liczbę zwojów nowego. Zmieni się proporcjonalnie do napięcia. Drut nawojowy ma średnicę 0,1 ... 0,15 mm. Wytrzyma wymagane obciążenie z marginesem, a cieńsze uzwojenie jest bardzo niewygodne.

Fabryczny transformator jest prawie zawsze zalany lakierem, ale przy pewnej wprawie da się go jeszcze zdemontować bez uszkodzenia płytek uzwojenia i obwodu magnetycznego.Ja robię to w ten sposób.Nożem o cienkim ostrzu oddzielam górną płytkę od zestawu, starając się nie uszkodzić uzwojeń. Aby ostrze zmieściło się w centralnym rdzeniu obwodu magnetycznego, musi być odpowiednio wąskie. Im więcej części płyty da się oddzielić, tym większe prawdopodobieństwo udanego demontażu. Następnie niezbyt mocno, ale mocno zaciskam obwód magnetyczny w imadle (przez tekturowe przekładki) i przy pomocy odpowiedniej płytki pomocniczej z hartowanej stali wybijam płytkę, która pozostała nie zaciśnięta i oddzielona od zestawu z ramy.

Dalszy demontaż zwykle nie jest trudny. Po zakończeniu usuwam istniejące uzwojenie wtórne z odpowiedniej sekcji ramy i nawijam nowe, nie zapominając o umieszczeniu między nimi ekranu - otwartej cewki z folii miedzianej lub warstwy drutu uzwojenia, obracając się. Jako izolację między uzwojeniami lub uzwojeniem a ekranem położyłem kilka warstw naoliwionego papieru kondensatorowego. Można go „uzyskać” demontując kondensator papierowy o dużej pojemności, stosowany np. w statecznikach do świetlówek. Po zakończeniu przewijania odkładam płytki obwodu magnetycznego na swoje miejsce.

Nie denerwuj się, jeśli kilka talerzy pozostanie „zbędnych”. Nie wpłynie to na jakość transformatora. Jeśli nie można było umieścić dwóch uzwojeń wtórnych na ramie, można wykonać dwa identyczne transformatory, każdy z jednym dobrze izolowanym uzwojeniem wtórnym. Ich uzwojenia pierwotne są połączone równolegle z siecią.

Po zmontowaniu urządzenia należy przede wszystkim sprawdzić izolację pomiędzy obwodami złączy XS1 i XP1. Omomierz podłączony między dowolnym wtykiem lub obudową pierwszego złącza a dowolnym wtykiem lub obudową drugiego złącza powinien wykazywać nieskończoną rezystancję. W krytycznych przypadkach sprawdza się izolację za pomocą meggera, który wytwarza odpowiednie napięcie probiercze. Jedno z jego wyjść podłączone jest do solidnie połączonych ze sobą styków i korpusu gniazda XS1, drugie – analogicznie do wtyczki XP1. Konieczne jest sprawdzenie izolacji obwodów interfejsu od sieci, a także od obwodu magnetycznego i ekranu transformatora T1.

Pierwsze włączenie zmontowanego bloku odbywa się bez podłączania go do komputera i urządzenia peryferyjnego. Napięcie mierzone jest na pinach 1, 2, 6, 8, 9 gniazda XS1 oraz na pinach 3, 4, 7 wtyczki XP1 względem pinu 5 odpowiedniego złącza. Powinno przekraczać +10 V, a po przyłożeniu do styku o tym samym numerze przeciwnego złącza, napięcie poniżej -5 V (w stosunku do pinu 5 tego złącza) zmieni się na ujemne -10 V lub mniej. W tym samym czasie odpowiednia dioda LED powinna się zaświecić. Oczywiście weryfikacji podlegają tylko te obwody, które w zmontowanej konstrukcji wyposażone są w węzły odsprzęgające. Na przykład w bloku według schematu pokazanego na ryc. 4 wystarczy sprawdzić napięcie między pinami 2 i 5 gniazda XS1 oraz między pinami 3 i 5 wtyczki XP1

Po upewnieniu się, że urządzenie działa, podłącz je między komputer a urządzenie peryferyjne i włączając zasilanie (pierwsze - komputer) za pomocą testu lub działającego programu upewnij się, że dane są przesyłane poprawnie.

Opisany blok w wersji sześciokanałowej z powodzeniem działa już ponad półtora roku, zapewniając komunikację między komputerem a oscyloskopem TDS-340, który znajduje się pod napięciem 2000 V. Blok został również przetestowany podczas podłączania komputer do sterownika przemysłowego opartego na mikroprocesorze 18031 zainstalowanego w innym pomieszczeniu.

Maksymalna szybkość przesyłania informacji wynosi 19200 bodów. Nie było potrzeby pracować na wyższych obrotach, choć teoretycznie istnieje taka możliwość.

Autor: N. Maramygin, Moskwa

Zobacz inne artykuły Sekcja Komputery.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Lepiej upaść na twoją stronę 19.08.2015 Przez długi czas nikt nie wiedział, jak mózg pozbywa się resztek biochemicznych: produktów przemiany materii, uszkodzonych cząsteczek, które spełniły swoje zadanie itp. Zwykle układ krążenia i limfatyczny pełnią rolę „kanalika”, ale między tkanką nerwową a W naczyniach krwionośnych w mózgu znajduje się potężna bariera krew-mózg, która przez siebie niewiele przechodzi. Jednak kilka lat temu Maiken Nedergaard i jego koledzy z University of Rochester znaleźli w mózgu własny system zbierania śmieci. Naczynia krwionośne w mózgu otoczone są powłokami wyrostków astrocytów - komórek pomocniczych lub glejowych. Okazuje się, że jest to podwójna rurka, a „zaśmiecony” płyn międzykomórkowy wnika do szczeliny między jej dwiema ściankami, która filtruje szczątki do naczynia krwionośnego. Co więcej, astrocyty wytwarzają w nim ciśnienie, dzięki czemu filtracja tutaj nie jest pasywna, ale aktywna. System nazwano limfatycznym: funkcjonował jak normalny system limfatyczny, tyle że zbudowany był z komórek glejowych. Praca systemu zbierania śmieci zależy od działania kanałów błonowych astrocytów, które wymagają dość dużej ilości energii. Doprowadziło to do wniosku, że system glimfatyczny mózgu pozostaje funkcjonalny podczas snu: żadna energia nie jest zużywana na pracę neuronów, na percepcję i analizę sygnałów zewnętrznych, na analitykę itp., więc można go skierować na zbieranie śmieci. . Dalsze eksperymenty potwierdziły hipotezę: aktywne pompowanie płynu międzykomórkowego przez filtr glejowy było włączane właśnie we śnie. Ponadto podczas snu odległość między komórkami nerwowymi zwiększyła się o 60%, co niejako skurczyło się, aby rozszerzyć kanały krążenia płynu mózgowo-rdzeniowego i ułatwić jego dostęp do układu limfatycznego. Jeśli chodzi o kontrolę nad nim, tutaj naukowcy przypisują główną rolę neuroprzekaźnikowi noradrenaliny, którego poziom gwałtownie spada podczas snu i wzrasta po przebudzeniu. Ale jeśli system glimfatyczny włącza się podczas snu, czy to znaczy, że jego praca zależy od tego, jak śpimy? Rzeczywiście, jak odkryli Miken Nedergaard i pracownicy University of Rochester oraz badacze, którzy dołączyli do nich na State University of New York w Stony Brook, na wydajność procesów zbierania śmieci w mózgu wpływa pozycja ciała podczas snu. Eksperymenty przeprowadzono na zwierzętach: gryzonie laboratoryjne otrzymały specjalną etykietę, za pomocą której można było monitorować, jak skutecznie zepsute białka są usuwane z mózgu, a zwierzęta zostały uśpione. Jak piszą autorzy pracy w Journal of Neuroscience, „kanalizacja” mózgowa działała najlepiej, gdy zwierzęta spały na boku. Warto w tym miejscu wspomnieć, że zarówno zwierzęta, jak i ludzie najczęściej śpią na boku, co może wynikać z pracy kanałów glimfatycznych (choć wyniki nadal będą wymagały potwierdzenia w badaniach z udziałem ludzi). Skażone molekuły monitorowane w eksperymentach to białka tau i beta-amyloid - gromadzące się w neuronach powodują zespół Alzheimera. Wiadomo, że wiele chorób neurologicznych, w tym zespoły neurodegeneracyjne, wiąże się z zaburzeniami snu. Być może zakłócenie systemu zbierania śmieci, który jest aktywowany podczas snu, tylko przyczynia się do rozwoju takich chorób. Tak więc prawidłowy sen pomaga mózgowi nie tylko przywrócić funkcje psychiczne, ale także skutecznie pozbyć się niebezpiecznych substancji.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Winchester Systems FlashDisk FX Macierze dyskowe

▪ Sztuczny księżyc do eksperymentów z grawitacją

▪ Technologia kopiowania włosów Disney

▪ Druk 3D wewnątrz ludzkiego ciała

▪ Energia wiatrowa w pełni zapewni Brazylii energię elektryczną

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część witryny internetowej Anteny. Wybór artykułów

▪ artykuł Johna Fowlesa. Słynne aforyzmy

▪ Artykuł Czym jest rytm muzyczny? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Produkty lutownicze zawierające ołów. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Generator na fotorezystorze. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Proste urządzenia wspomagające. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024