Comunicare optică izolată cu un singur fir: 4 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Bună ziua, pentru un proiect de acvariu aveam nevoie de un fir electric lung care să poată:

• alimentarea dispozitivului
• permite comunicarea

Alte

• Curentul și tensiunile sunt scăzute
• Firul are o lungime de +/- 3m
• Transferuri de date lente
• Comunicare bidirecțională, semi-duplex
• Spațiu limitat în dispozitiv
• Izolarea galvanică

Comunicarea este între 2 dispozitive. Dispozitivul poate fi un Arduino, Raspberry PI sau alt dispozitiv care utilizează pinii digitali.

Pasul 1:

Unii senzori, cum ar fi DS18B20, utilizează 3 fire pentru a furniza energie și a comunica cu un alt dispozitiv. În acest proiect firele au următoarele funcții:

• + 5V
• Sol
• Date (0 / + 5V)

După câteva căutări pe net, nu am putut găsi ceva simplu care să poată fi implementat cu ușurință. Majoritatea configurărilor se bazează pe anumite cipuri și protocoale cu o mulțime de opțiuni de care nu aveam nevoie. Deși am găsit câteva exemple frumoase care ar putea fi adaptate nevoilor mele, cum ar fi:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. figura 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, Pot face decuplarea galvanică a autobuzului meu I2C?
• Încorporat, https://www.embedded.com/print/4025023, figura 1

Pentru a fi flexibil am decis să construiesc un circuit, să folosesc piese standard / comune, să programez un protocol simplu. Notă: Deoarece acest proiect este utilizat într-un alt proiect, voi explica construirea circuitului și programarea programului de testare. Simțiți-vă liber să utilizați acest lucru pentru propriul dvs. proiect, trebuie să creați un protocol adecvat nevoilor dumneavoastră.

Pasul 2: lista de piese

• Alimentare + 5V
• Sârmă electrică flexibilă de uz casnic cu 3 conductoare
• Perfoboard 5x7cm
• 2x Rezistor 470Ω
• 1x Rezistor 680Ω
• 2x Rezistor 1kΩ
• 2x diode (de ex. 1N4148)
• 2x optocuplor EL817
• LED
• Antet pin feminin 2 pini
• Antet pin feminin 3 pini
• Antet pin feminin 4 pini
• Antet rotund feminin cu 6 pini
• Antet rotund femelă cu 4 pini

De asemenea, sunt necesare câteva instrumente: pensete, freze, menghină, lipitor, fitil, suport.

Cum să lipiți:

Fiți conștienți de riscurile de siguranță și utilizați echipament de protecție individuală.

Pasul 3: Schematic

Explicația schemei:

Datorită spațiului limitat, partea dreaptă a schemei este găzduită în mașină cu dispozitivul 2. Partea stângă a schemei este în vrac și este acționată de dispozitivul 1. Între partea stângă și dreapta conductorul de date.

• Digitalul „OUT” din partea dreaptă este protejat de o diodă.
• Optocuplatorul „OUT” este protejat de o diodă.
• Pentru a limita curentul, un rezistor este în fața pinului 1 al optocuploarelor „IN” și „OUT”
• Pinul 2 al optocuploarelor este conectat la masă
• Emițătorul Pin 3 este împământat cu un rezistor
• Colectorul Pin 4 este alimentat cu energie electrică

Pentru a vizualiza transferul de date, un led este conectat la linia de date. Valoarea rezistorului depinde de led și de luminozitatea dorită. Avertisment: Dacă valoarea rezistorului este prea mică, prea mult curent va arde pinul din dispozitivul 2 sau opto-cuplatorul „IN” nu va fi acționat corect.

Vezi tabelul:

• Dacă „OUT1” sau „OUT2” este „HIGH” linia de date va fi + 5V.
• Dacă „OUT1” sau „OUT2” este „LOW” linia de date va fi 0V.
• La pinul „IN1” sau IN2”se poate citi valoarea liniei de date.

În Fritzing, aspectul pieselor de pe panoul de perfecționare este determinat. Diodele și rezistențele sunt poziționate vertical, vezi liniile galbene, portocalii și roșii. Liniile albastre sunt dirijorii de sub perfoboard.

Pasul 4: Programare

Pentru a testa dacă circuitul funcționează, puteți utiliza programele atașate.

Dispozitivul 1 este masterul și ar trebui să fie alimentat ultima dată. Va trimite o anumită secvență de biți. La început 8 startbits, 1 stopbit și apoi o secvență „on” și „off”.

Dispozitivul 2 este sclavul și ar trebui să fie alimentat mai întâi. Programul va începe să citească datele. Când se citesc 8 startbits. Programul va începe să înregistreze biții. Când sunt înregistrați 8 biți, programul va returna biții.

În timpul schimbului de date, biții „pornit” și „oprit” pot fi monitorizați prin ledul intermitent și ledurile (pin13) de pe dispozitive.

Când lipirea dvs. este în regulă și programele sunt încărcate, atunci veți vedea clipirea ledurilor similare cu ledul din videoclip.

(Pentru a evita scurtcircuitarea circuitului, conductoarele metalice goale pot fi acoperite cu epoxidic)