Optično izolirana enožična komunikacija: 4 koraki (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

Pozdravljeni, za projekt akvarija sem potreboval dolgo električno žico, ki bi lahko:

• napajanje naprave
• dovolite komunikacijo

Drugo

• Napetost in tok sta nizka
• Žica je dolga +/- 3 m
• Počasen prenos podatkov
• Dvosmerna komunikacija, pol dupleks
• Omejen prostor v napravi
• Galvanska izolacija

Komunikacija poteka med dvema napravama. Naprava je lahko Arduino, Raspberry PI ali druga naprava, ki uporablja digitalne zatiče.

Korak 1:

Nekateri senzorji, na primer DS18B20, uporabljajo 3 žice za napajanje in komunikacijo z drugo napravo. V tem projektu imajo žice naslednje funkcije:

• +5V
• Tla
• Podatki (0 / +5V)

Po nekaj iskanju po netu nisem našel ničesar preprostega, kar bi lahko enostavno izvedli. Večina nastavitev temelji na določenih čipih in protokolih z veliko možnostmi, ki jih nisem potreboval. Čeprav sem našel nekaj lepih primerov, ki bi jih lahko prilagodili svojim potrebam, kot so:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. slika 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, Ali lahko izvedem galvansko ločitev svojega vodila I2C?
• Vdelano, https://www.embedded.com/print/4025023, slika 1

Za prilagodljivost sem se odločil zgraditi vezje, uporabiti standardne / skupne dele, programirati preprost protokol. Opomba: Ker se ta projekt uporablja v drugem projektu, bom razložil gradnjo vezja in programiranje preskusnega programa. To lahko uporabite za svoj projekt, ustvariti morate ustrezen protokol za svoje potrebe.

2. korak: Seznam delov

• Napajanje +5V
• Fleksibilna gospodinjska električna žica s 3 vodniki
• Perfoboard 5x7 cm
• 2x upor 470Ω
• 1x upor 680Ω
• 2x upor 1 kΩ
• 2x dioda (npr. 1N4148)
• 2x Optični sklopnik EL817
• LED
• 2 -polni ženski zatič glave
• Zatič za glavo ženski 3 -polni
• Nosilec za glavo ženski 4 -polni
• Okrogla ženska 6 -polna glava
• Okrogla ženska 4 -polna glava

Potrebna so tudi nekatera orodja: pinceta, rezalniki, primeži, spajkalnik, stenj, stojalo.

Kako spajkati:

Zavedajte se varnostnih tveganj in uporabljajte osebno zaščitno opremo.

3. korak: Shema

Pojasnilo sheme:

Zaradi omejenega prostora je desna stran sheme nameščena v stroju z napravo 2. Leva stran sheme je v glavnem in jo upravlja naprava 1. Med levo in desno stranjo je podatkovni vodnik.

• Digitalni izhod na desni strani je zaščiten z diodo.
• Optoelement "OUT" je zaščiten z diodo.
• Za omejevanje toka je upor pred zatičem 1 optoelementa "IN" in "OUT"
• Pin 2 optičnih sklopk je povezan z maso
• Oddajnik pin 3 je ozemljen z uporom
• Zbiralnik Pin 4 je napajan

Za vizualizacijo prenosa podatkov je LED priključen na podatkovno linijo. Vrednost upora je odvisna od LED diode in želene svetlosti. Opozorilo: Če je vrednost upora premajhna, bo prevelik tok pregorel iz naprave 2 ali pa optični sklopnik "IN" ne bo pravilno poganjal.

Glej tabelo:

• Če je “OUT1” ali “OUT2” “HIGH”, bo podatkovna linija +5V.
• Če je “OUT1” ali “OUT2” “LOW”, bo podatkovna linija 0V.
• Na zatiču “IN1” ali IN2 “je mogoče prebrati vrednost podatkovne vrstice.

Pri Fritzingu se določi postavitev delov na plošči. Diode in upori so nameščeni navpično, glejte rumene, oranžne in rdeče črte. Modre črte so prevodniki pod ploščo.

4. korak: Programiranje

Če želite preveriti, ali vezje deluje, lahko uporabite priložene programe.

Naprava 1 je glavna in jo je treba napajati zadnjo. Poslal bo določeno zaporedje bitov. Sprva 8 začetnih bitov, 1 zaustavitveni bit in nato zaporedje »vklopljeno« in »izklopljeno«.

Naprava 2 je podrejena in jo je treba najprej napajati. Program bo začel brati dataline. Ko se prebere 8 startnih bitov. Program bo začel snemati bite. Ko je zapisanih 8 bitov, program vrne bite.

Med izmenjavo podatkov lahko utripajočo LED diodo in svetleče diode (pin13) na napravah spremljate bita za vklop in izklop.

Ko je spajkanje v redu in so programi naloženi, boste v videoposnetku videli utripanje LED, podobno kot LED.

(Da bi se izognili kratkemu stikalu, lahko gole kovinske prevodnike premažemo z epoksidom)