Оптическая изолированная однопроводная связь: 4 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Здравствуйте, для проекта аквариума мне понадобился длинный электрический провод, который мог:

• подавать питание на устройство
• разрешить общение

Другой

• Сила тока и напряжения низкие
• Длина провода +/- 3м
• Медленная передача данных
• Двунаправленная связь, полудуплекс
• Ограниченное пространство на устройстве
• Гальваническая развязка

Связь между 2 устройствами. Устройство может быть Arduino, Raspberry PI или другим устройством, использующим цифровые контакты.

Шаг 1:

Некоторые датчики, такие как DS18B20, используют 3 провода для подачи питания и связи с другим устройством. В этом проекте провода выполняют следующие функции:

• + 5В
• Земля
• Данные (0 / + 5 В)

После некоторого поиска в сети я не смог найти что-то простое, что можно было бы легко реализовать. Большинство настроек основано на определенных микросхемах и протоколах с множеством опций, которые мне не понадобились. Хотя я нашел несколько хороших примеров, которые можно было бы адаптировать к моим потребностям, например:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. цифра 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, Могу ли я выполнить гальваническую развязку шины I2C?
• Встроенный, https://www.embedded.com/print/4025023, рисунок 1

Чтобы быть гибким, я решил построить схему, использовать стандартные / общие детали, запрограммировать простой протокол. Примечание. Поскольку этот проект используется в другом проекте, я объясню построение схемы и программирование тестовой программы. Не стесняйтесь использовать это для своего собственного проекта, вам нужно создать подходящий протокол для ваших нужд.

Шаг 2: Список деталей

• Электропитание + 5В
• Гибкий бытовой электропровод 3-х жильный
• Перфокарт 5х7см
• 2x резистор 470 Ом
• 1x резистор 680 Ом
• 2x резистора 1 кОм
• 2x диода (например, 1N4148)
• 2x оптопара EL817
• Вел
• Заголовок штыря гнездовой 2-штырьковый
• Заголовок штыря гнездовой 3-х штырьковый
• Штыревой разъем гнездовой 4-х контактный
• Круглый заголовок женский 6-контактный
• Круглый заголовок, розетка, 4 контакта

Также понадобятся инструменты: пинцет, кусачки, тиски, паяльник, фитиль, подставка.

Как паять:

Помните о рисках безопасности и используйте средства индивидуальной защиты.

Шаг 3: Схема

Пояснение к схеме:

Из-за ограниченного пространства правая сторона схемы размещена в машине с устройством 2. Левая сторона схемы представляет собой большую часть и управляется устройством 1. Между левой и правой стороной проводника данных.

• Цифровой выход на правой стороне защищен диодом.
• Оптрон «OUT» защищен диодом.
• Для ограничения тока перед выводом 1 оптопары «IN» и «OUT» установлен резистор.
• Контакт 2 оптопары подключен к земле.
• Вывод 3 эмиттера заземлен резистором
• Коллектор Pin 4 запитан

Для визуализации передачи данных к линии передачи данных подключается светодиод. Величина резистора зависит от светодиода и желаемой яркости. Предупреждение: Если значение резистора слишком низкое, слишком большой ток приведет к перегоранию вывода устройства 2 или оптопара «IN» не будет правильно работать.

См. Таблицу:

• Если «OUT1» или «OUT2» - «HIGH», линия данных будет + 5V.
• Если «OUT1» или «OUT2» - «LOW», линия данных будет 0В.
• На выводе «IN1» или «IN2» можно прочитать значение строки данных.

В Fritzing определяется расположение деталей на перфокартоне. Диоды и резисторы расположены вертикально, см. Желтую, оранжевую и красную линии. Синие линии - это проводники под перфокартоном.

Шаг 4: программирование

Чтобы проверить, работает ли схема, вы можете использовать прилагаемые программы.

Устройство 1 является главным и должно получать питание последним. Он отправит определенную последовательность битов. Сначала 8 стартовых бит, 1 стоповый бит, а затем последовательность «включено» и «выключено».

Устройство 2 является подчиненным и должно быть запитано первым. Программа начнет читать данные. Когда прочитано 8 стартовых бит. Программа начнет записывать биты. Когда записано 8 бит, программа вернет биты.

Во время обмена данными за битами «включено» и «выключено» можно следить по миганию светодиода и светодиодов (вывод 13) на устройствах.

Когда с вашей пайкой все в порядке и программы загружены, вы увидите, как мигают светодиоды, похожие на светодиоды на видео.

(Чтобы избежать короткого замыкания цепи, оголенные металлические жилы можно покрыть эпоксидной смолой)