Optisk isolert enkelt ledningskommunikasjon: 4 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Hei, for et akvarieprosjekt trengte jeg en lang elektrisk ledning som kunne:

• levere strøm til enheten
• tillate kommunikasjon

Annen

• Strøm og spenning er lav
• Ledningen er +/- 3m lang
• Sakte dataoverføringer
• Toveiskommunikasjon, halv dupleks
• Begrenset plass i enheten
• Galvanisk isolasjon

Kommunikasjonen er mellom 2 enheter. Enheten kan være en Arduino, Raspberry PI eller annen enhet som bruker de digitale pinnene.

Trinn 1:

Noen sensorer, som DS18B20, bruker tre ledninger for å levere strøm og kommunisere med en annen enhet. I dette prosjektet har ledningene følgende funksjoner:

• +5V
• Bakke
• Data (0 / +5V)

Etter litt søk på nettet fant jeg ikke noe enkelt som lett kunne implementeres. De fleste oppsettene er basert på visse sjetonger og protokoller med mange alternativer som jeg ikke trengte. Selv om jeg fant noen fine eksempler som kan tilpasses mine behov som:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. figur 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, Kan jeg gjøre galvanisk frakobling av I2C -bussen min?
• Innebygd, https://www.embedded.com/print/4025023, figur 1

For å være fleksibel bestemte jeg meg for å bygge en krets, bruke standard / vanlige deler, programmere en enkel protokoll. Merk: Fordi dette prosjektet brukes i et annet prosjekt, vil jeg forklare oppbyggingen av kretsen og programmeringen av testprogrammet. Bruk dette gjerne til ditt eget prosjekt, du må lage en passende protokoll for dine behov.

Trinn 2: Deleliste

• Strømforsyning +5V
• Fleksibel husholdnings elektrisk ledning med 3 ledere
• Perfoboard 5x7cm
• 2x motstand 470Ω
• 1x motstand 680Ω
• 2x motstand 1kΩ
• 2x diode (f.eks. 1N4148)
• 2x Optokobler EL817
• Led
• Pin header hunn 2 pins
• Pin header hunn 3 pins
• Pin header hunn 4 pins
• Round header hunn 6 pins
• Round header hunn 4 pins

Noen verktøy er også nødvendig: pinsett, kuttere, skrustikke, loddejern, veke, stativ.

Slik loddes:

Vær oppmerksom på sikkerhetsrisikoen og bruk personlig verneutstyr.

Trinn 3: Skjematisk

Forklaring av skjemaet:

På grunn av den begrensede plassen, er høyre side av skjematikken plassert i maskinen med enhet 2. Den venstre siden av skjematikken er bulk og betjenes av enhet 1. Mellom venstre og høyre side datalederen.

• Den digitale "OUT" på høyre side er beskyttet av en diode.
• Optokobleren “OUT” er beskyttet av en diode.
• For å begrense strømmen er en motstand foran pinne 1 på optokoblerne “IN” og “OUT”
• Pin 2 av optokoblere er koblet til jord
• Pin 3 -emitter er jordet med en motstand
• Pin 4 -samler leveres med strøm

For å visualisere dataoverføring er en LED koblet til datalinjen. Motstandsverdien avhenger av lysdioden og ønsket lysstyrke. Advarsel: Hvis motstandsverdien er for lav, vil for mye strøm brenne ut pinne fra enhet 2, eller optokobleren "IN" vil ikke bli kjørt riktig.

Se tabell:

• Hvis “OUT1” eller “OUT2” er “HIGH” vil datalinjen være +5V.
• Hvis “OUT1” eller “OUT2” er “LOW” vil datalinjen være 0V.
• På pin "IN1" eller IN2 "kan verdien av datalinjen leses.

I Fritzing er utformingen av delene på perfoboardet bestemt. Diodene og motstandene er plassert vertikalt, se de gule, oransje og røde linjene. De blå linjene er lederne under perfoboardet.

Trinn 4: Programmering

For å teste om kretsen fungerer, kan du bruke de vedlagte programmene.

Enhet 1 er masteren og skal drives sist. Den sender en viss sekvens av biter. Ved de første 8 startbitene, 1 stoppbit og deretter en sekvens "på" og "av".

Enhet 2 er slaven og bør først drives med strøm. Programmet begynner å lese datalinjen. Når 8 startbits leses. Programmet begynner å registrere bitene. Når 8 biter er registrert, returnerer programmet bitene.

Under databryteren kan "på" og "av" biter overvåkes av den blinkende lysdioden og lysdiodene (pin13) på enhetene.

Når loddet ditt er ok og programmene er lastet, vil du se blinkingen av lysdiodene som ligner lysdioden i videoen.

(For å unngå kortslutning av kretsen, kan de bare metalllederne belegges med epoksy)