Optisk isoleret enkelt ledningskommunikation: 4 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

Hej, til et akvarieprojekt havde jeg brug for en lang elektrisk ledning, der kunne:

• levere strøm til enheden
• tillade kommunikation

Andet

• Strøm og spændinger er lave
• Tråden er +/- 3m lang
• Langsom dataoverførsel
• Tovejskommunikation, halv dupleks
• Begrænset plads i enheden
• Galvanisk isolering

Kommunikationen er mellem 2 enheder. Enheden kan være en Arduino, Raspberry PI eller en anden enhed ved hjælp af de digitale ben.

Trin 1:

Nogle sensorer, som DS18B20, bruger 3 ledninger til at levere strøm og kommunikere med en anden enhed. I dette projekt har ledningerne følgende funktioner:

• +5V
• Jord
• Data (0 / +5V)

Efter lidt søgning på nettet kunne jeg ikke finde noget simpelt, der let kunne implementeres. De fleste opsætninger er baseret på visse chips og protokoller med mange muligheder, som jeg ikke havde brug for. Selvom jeg fandt nogle gode eksempler, der kunne tilpasses mine behov som:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/da/application-note/AN23…. figur 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, Kan jeg lave galvanisk afkobling af min I2C bus?
• Indlejret, https://www.embedded.com/print/4025023, figur 1

For at være fleksibel besluttede jeg at bygge et kredsløb, bruge standard / fælles dele, programmere en simpel protokol. Bemærk: Fordi dette projekt bruges i et andet projekt, vil jeg forklare opbygningen af kredsløbet og programmeringen af testprogrammet. Brug den gerne til dit eget projekt, du skal oprette en passende protokol til dine behov.

Trin 2: Deleliste

• Strømforsyning +5V
• Fleksibel husholdningstråd med 3 ledere
• Perfoboard 5x7cm
• 2x modstand 470Ω
• 1x modstand 680Ω
• 2x modstand 1kΩ
• 2x diode (f.eks. 1N4148)
• 2x Optokobler EL817
• Led
• Pin header hun 2 pin
• Pin header hun 3 pin
• Pin header hun 4 pin
• Round header hun 6 ben
• Round header hun 4 ben

Nogle værktøjer er også nødvendige: pincet, fræsere, skruestik, loddejern, væge, stativ.

Sådan loddes:

Vær opmærksom på sikkerhedsrisici, og brug personligt beskyttelsesudstyr.

Trin 3: Skematisk

Forklaring af skematisk:

På grund af den begrænsede plads er den højre side af skematikken anbragt i maskinen med anordning 2. Den venstre side af skematikken er hoveddelen og betjenes af enheden 1. Mellem venstre og højre side datalederen.

• Det digitale “OUT” på højre side er beskyttet af en diode.
• Optokobleren “OUT” er beskyttet af en diode.
• For at begrænse strømmen er en modstand foran pin 1 på optokoblerne “IN” og “OUT”
• Pin 2 på optokoblere er forbundet til jorden
• Pin 3 -emitter er jordet med en modstand
• Pin 4 -samler leveres med strøm

For at visualisere dataoverførsel er en LED forbundet til datalinjen. Modstandsværdien afhænger af lysdioden og den ønskede lysstyrke. Advarsel: Hvis modstandsværdien er for lav, vil for meget strøm udbrænde pin ud af enhed 2, eller optokobleren "IN" vil ikke blive drevet korrekt.

Se tabel:

• Hvis “OUT1” eller “OUT2” er “HIGH”, vil datalinjen være +5V.
• Hvis “OUT1” eller “OUT2” er “LAV”, vil datalinjen være 0V.
• Ved pin "IN1" eller IN2 "kan værdien af datalinjen aflæses.

I Fritzing bestemmes layoutet af delene på perfoboardet. Dioder og modstande er placeret lodret, se de gule, orange og røde linjer. De blå linjer er lederne under perfoboardet.

Trin 4: Programmering

For at teste om kredsløbet fungerer, kan du bruge de vedhæftede programmer.

Enhed 1 er master og skal sidst have strøm. Det sender en bestemt række bit. Først 8 startbits, 1 stopbit og derefter en sekvens "on" og "off".

Enhed 2 er slaven og skal først tændes. Programmet begynder at læse datalinjen. Når 8 startbits læses. Programmet begynder at optage bitene. Når 8 bits er registreret, returnerer programmet bitene.

Under dataswappen kan “on” og “off” bitene overvåges af den blinkende LED og lysdioderne (pin13) på enhederne.

Når din lodning er ok, og programmerne er indlæst, ser du blinkende lysdioder, der ligner lysdioden i videoen.

(For at undgå at kortslutte kredsløbet kan de bare metalledere belægges med epoxy)