Thể loại: Bài viết nổi bật » Điện tử thực hành
Số lượt xem: 71885
Bình luận về bài viết: 5

Bộ chuyển đổi RS-232 đơn giản - Vòng lặp hiện tại

Một bộ chuyển đổi để kết nối máy tính PC và bộ điều khiển với giao diện vòng lặp hiện tại. Nó không yêu cầu các bộ phận khan hiếm, nó có sẵn để sản xuất ngay cả ở nhà.

Năm 1969, Hiệp hội các ngành công nghiệp điện tử Mỹ đã phát triển giao diện truyền thông RS-232C. Mục đích ban đầu của nó là cung cấp liên lạc giữa các máy tính ở xa trên một khoảng cách dài.

Một tương tự của giao diện này ở Nga được gọi là Liên doanh S2. Giao tiếp giữa các máy tính được thực hiện bằng cách sử dụng modem, nhưng đồng thời, các thiết bị như chuột chuột, còn được gọi là chắc chắn là komovskaya, cũng như máy quét và máy in, được kết nối với máy tính thông qua giao diện RS-232C. Tất nhiên, tất cả chúng đều có thể kết nối thông qua giao diện RS-232C.

Hiện tại, các thiết bị như vậy đã hoàn toàn không sử dụng, mặc dù RS-232C vẫn có nhu cầu: thậm chí một số mẫu máy tính xách tay mới có giao diện này. Một ví dụ về một máy tính xách tay như vậy là mẫu máy tính xách tay công nghiệp TS Strong @ Master 7020T series Core2Duo. Một máy tính xách tay như vậy trong các cửa hàng "Máy tính gia đình", tất nhiên, không bán.

Một số bộ điều khiển công nghiệp có giao diện vòng lặp hiện tại. Để kết nối máy tính với giao diện RS-232C và bộ điều khiển tương tự, nhiều bộ điều hợp khác nhau được sử dụng. Bài viết này mô tả một trong số họ.

Bộ chuyển đổi RS-232 - Vòng lặp hiện tại được phát triển bởi các chuyên gia của doanh nghiệp chúng tôi và trong quá trình hoạt động cho thấy độ tin cậy cao. Điểm đặc biệt của nó là nó cung cấp sự cách ly hoàn toàn với máy tính và bộ điều khiển. Thiết kế mạch như vậy làm giảm đáng kể khả năng thất bại của cả hai thiết bị. Ngoài ra, thật dễ dàng để tự làm điều đó trong điều kiện sản xuất: sơ đồ không lớn về khối lượng, không chứa các phần khan hiếm, và theo quy định, không cần phải điều chỉnh.

Để giải thích hoạt động của mạch này, cần phải nhớ lại ít nhất là về mặt chung hoạt động của giao diện RS-232C và Vòng lặp hiện tại. Điều duy nhất hợp nhất chúng là truyền dữ liệu nối tiếp.

Sự khác biệt là các tín hiệu có mức vật lý khác nhau. Ngoài ra, giao diện RS-232C, ngoài các đường truyền dữ liệu thực tế, còn có một số tín hiệu điều khiển bổ sung được thiết kế để hoạt động với modem.

Quá trình truyền dữ liệu trên đường TxD được hiển thị trong Hình 1. (TxD là đường truyền. Dữ liệu từ nó là đầu ra tuần tự từ máy tính).

Trước hết, cần lưu ý rằng dữ liệu được truyền bằng điện áp lưỡng cực: mức 0 của logic tương ứng với điện áp + 3 ... + 12V và mức của một đơn vị logic là -3 ... 12V. Theo thuật ngữ xuất phát từ công nghệ điện báo, trạng thái của số 0 logic đôi khi được gọi là SPASE hoặc "depress", trong khi đơn vị logic được gọi là MARK - "nhấn".

Hình 1

Đối với các mạch KIỂM SOÁT, điện áp dương tương ứng với một đơn vị logic (bật) và điện áp âm thành số không logic (tắt). Tất cả các phép đo được thực hiện liên quan đến liên hệ SG (mặt bằng thông tin).

Việc truyền dữ liệu thực tế được thực hiện trong chế độ bắt đầu dừng bằng phương pháp không đồng bộ tuần tự. Việc áp dụng phương pháp này không yêu cầu truyền bất kỳ tín hiệu đồng bộ hóa bổ sung nào và do đó, các đường truyền bổ sung cho truyền dẫn của chúng.

Thông tin được truyền theo byte (số nhị phân tám bit), được bổ sung bởi thông tin trên đầu. Thứ nhất, đó là bit start (một bit là một bit nhị phân), sau đó có tám bit dữ liệu. Ngay phía sau chúng là bit chẵn lẻ và sau tất cả, bit stop. Có thể có một số bit stop. (Một bit là viết tắt của chữ số nhị phân tiếng Anh - chữ số nhị phân).

Trong trường hợp không truyền dữ liệu, đường dây ở trạng thái của một đơn vị logic (điện áp trong đường dây là -3 ... 12V). Bit bắt đầu bắt đầu truyền, đặt đường về mức không logic. Một máy thu được kết nối với dòng này, khi đã nhận được bit start, bắt đầu một bộ đếm đếm các khoảng thời gian dành cho việc truyền từng bit. Tại một thời điểm thích hợp, như một quy luật, ở giữa khoảng thời gian, người nhận chuyển trạng thái của dòng và ghi nhớ trạng thái của nó. Phương pháp này đọc thông tin từ dòng.

Để xác minh độ tin cậy của thông tin nhận được, bit kiểm tra chẵn lẻ được sử dụng: nếu số lượng đơn vị chứa trong byte truyền là số lẻ, thì thêm một đơn vị nữa được thêm vào chúng - bit kiểm tra chẵn lẻ. (Tuy nhiên, đơn vị này có thể thêm byte ngược lại cho đến khi nó là số lẻ. Tất cả phụ thuộc vào giao thức truyền dữ liệu được chấp nhận).

Về phía người nhận, tính chẵn lẻ được kiểm tra và nếu phát hiện thấy một số lượng đơn vị lẻ, chương trình sẽ sửa lỗi và thực hiện các biện pháp để loại bỏ nó. Ví dụ, nó có thể yêu cầu truyền lại byte bị lỗi. Đúng, kiểm tra chẵn lẻ không phải lúc nào cũng được kích hoạt, chế độ này có thể được tắt một cách đơn giản và bit kiểm tra trong trường hợp này không được truyền đi.

Việc truyền từng byte kết thúc bằng các bit dừng. Mục đích của chúng là dừng hoạt động của máy thu, mà theo người đầu tiên, chúng sẽ đợi byte tiếp theo, hay đúng hơn là bit start của nó. Mức bit dừng luôn logic 1, giống như mức trong các lần tạm dừng giữa các lần chuyển từ. Do đó, bằng cách thay đổi số lượng bit dừng, bạn có thể điều chỉnh thời lượng của các lần tạm dừng này, điều này giúp có thể đạt được giao tiếp đáng tin cậy với thời lượng tối thiểu.

Toàn bộ thuật toán giao diện nối tiếp trong máy tính được thực hiện bởi các bộ điều khiển đặc biệt mà không có sự tham gia của bộ xử lý trung tâm. Cái sau chỉ cấu hình các bộ điều khiển này cho một chế độ nhất định và tải dữ liệu lên nó để truyền hoặc nhận dữ liệu nhận được.

Khi làm việc với modem, giao diện RS-232C không chỉ cung cấp các dòng dữ liệu mà còn cung cấp thêm các tín hiệu điều khiển. Trong bài viết này, việc xem xét chúng một cách chi tiết đơn giản là không có ý nghĩa, vì chỉ có hai trong số chúng được sử dụng trong mạch bộ điều hợp được đề xuất. Điều này sẽ được thảo luận dưới đây trong mô tả sơ đồ mạch.

Ngoài RS-232C, giao diện nối tiếp IRPS (Giao diện xuyên tâm với giao tiếp nối tiếp) rất phổ biến. Tên thứ hai của anh ấy là Vòng lặp hiện tại. Giao diện này tương ứng một cách hợp lý với RS-232C: cùng một nguyên tắc truyền dữ liệu nối tiếp và cùng định dạng: bit start, byte dữ liệu, bit chẵn lẻ và bit stop.

Sự khác biệt so với RS-232C chỉ nằm ở việc triển khai vật lý kênh truyền thông. Các mức logic được truyền không phải bằng điện áp, mà bằng dòng điện. Một sơ đồ tương tự cho phép bạn tổ chức liên lạc giữa các thiết bị ở khoảng cách một km rưỡi.

Ngoài ra, vòng lặp hiện tại của nhà mạng, không giống như RS-232C, không có bất kỳ tín hiệu điều khiển nào: theo mặc định, người ta cho rằng tất cả chúng đều ở trạng thái hoạt động.

Vì vậy, điện trở của các đường truyền dài không ảnh hưởng đến các mức tín hiệu, các đường được cung cấp thông qua các bộ ổn định hiện tại.

Hình dưới đây cho thấy một sơ đồ rất đơn giản của giao diện vòng lặp hiện tại. Như đã đề cập, dòng được cấp nguồn từ một nguồn hiện tại, có thể được cài đặt trong máy phát hoặc trong máy thu, không thành vấn đề.

Hình 2

Một đơn vị logic trong dòng tương ứng với dòng điện 12 ... 20 mA và số 0 logic tương ứng với việc thiếu dòng điện, chính xác hơn, không quá 2 mA. Do đó, giai đoạn đầu ra của "vòng lặp hiện tại" của máy phát là một công tắc bóng bán dẫn đơn giản.

Một bộ ghép quang bán dẫn được sử dụng như một máy thu, cung cấp sự cách ly điện từ đường truyền. Để giao tiếp có hai chiều, cần thêm một vòng lặp (hai đường truyền), mặc dù các phương thức truyền được biết theo hai hướng và trên một cặp xoắn.

Khả năng phục vụ của kênh liên lạc rất đơn giản để kiểm tra xem bạn có bao gồm một milliammeter trong khe hở của một trong hai dây không, tốt nhất là đồng hồ quay số. Trong trường hợp không truyền dữ liệu, nó sẽ hiển thị dòng điện gần 20 mA và nếu quá trình truyền dữ liệu đang diễn ra, thì bạn có thể nhận thấy một cú giật nhẹ của mũi tên. (Nếu tốc độ truyền không cao, nhưng bản thân truyền là trong các gói).

Sơ đồ mạch của bộ chuyển đổi RS-232C - Vòng lặp hiện tại có thể được hiển thị trong Hình 3.

Hình 3. Sơ đồ nguyên lý của bộ chuyển đổi RS-232C - Vòng lặp hiện tại Vòng lặp (nhấp vào hình sẽ mở sơ đồ ở định dạng lớn hơn)

Ở trạng thái ban đầu, tín hiệu Rxd ở trạng thái của một đơn vị logic (xem Hình 1), nghĩa là điện áp trên nó là -12 V, dẫn đến việc mở bộ ghép quang bóng bán dẫn DA2, và với nó là bóng bán dẫn VT1, qua đó dòng điện 20 mA chạy qua bộ ổn định dòng bộ thu bộ điều khiển, như trong Hình 4. Đối với "vòng lặp hiện tại", đây là trạng thái của đơn vị logic.

Khi tín hiệu Rxd nhận giá trị 0 logic (điện áp + 12 V), bộ ghép quang DA2 đóng lại và bóng bán dẫn VT1 được kết nối với nó, do đó dòng điện trở thành 0, tuân thủ đầy đủ các yêu cầu của giao diện "Vòng lặp hiện tại". Bằng cách này, dữ liệu nối tiếp sẽ được chuyển từ máy tính sang bộ điều khiển.

Dữ liệu từ bộ điều khiển đến máy tính được truyền qua bộ ghép quang DA1 và bóng bán dẫn VT2: khi đường vòng hiện tại ở trạng thái của một đơn vị logic (20 mA hiện tại), bộ ghép quang mở ra bóng bán dẫn VT2 và điện áp -12 V xuất hiện ở đầu vào của bộ thu RS-232C, theo đó, theo mức 1 đơn vị. Điều này tương ứng với việc tạm dừng giữa các lần truyền dữ liệu.

Khi vòng lặp hiện tại bằng 0 (logic 0) trên đường truyền của vòng lặp hiện tại, bộ ghép quang DA1 và bóng bán dẫn VT2 được đóng ở RxD đầu vào, điện áp sẽ là + 12V - tương ứng với mức 0 logic.

Để nhận được điện áp lưỡng cực ở đầu vào RxD, các tín hiệu DTR Data Terminal Ready và RTS Request to Send được sử dụng.

Các tín hiệu này được thiết kế để hoạt động với modem, nhưng trong trường hợp này, chúng được sử dụng làm nguồn năng lượng cho dòng RxD, do đó không cần thêm nguồn. Về mặt lập trình, các tín hiệu này được đặt theo cách này: DTR = + 12V, RTS = -12V. Các điện áp này được cách ly với nhau bằng điốt VD1 và VD2.

Để sản xuất độc lập bộ chuyển đổi, bạn sẽ cần các chi tiết sau.

Danh sách các mặt hàng.

DA, DA = 2xAOT128

R 1 = 1x4,7K

R2, R4 = 2x100K

R3 = 1x200

R6, R7 = 2x680

R8, R9, R10 = 3x1M

VD1, VD2, VD3, VD4, VD5 = 5xKD522

VT1, VT2 = 2xKT814G

Nếu, thay vì sử dụng bộ ghép quang AOT128 trong nước, nhập 4N35 được sử dụng, rất có thể trong thị trường radio hiện tại, các điện trở R2, R4 nên được đặt thành 820K ... 1M.

Kết nối của bộ điều khiển với máy tính được hiển thị trong Hình 4. (Bộ ổn định hiện tại được đặt trong bộ điều khiển).

Bộ chuyển đổi RS-232 - Vòng lặp hiện tại

Hình 4

Hình 5 cho thấy bảng bộ điều hợp đã hoàn thành.

Hình 5 Gbộ chuyển đổi bo mạch chủ

Kết nối với máy tính được thực hiện bằng đầu nối loại DB-9 tiêu chuẩn, (phần nữ) bằng cáp cổng nối tiếp tiêu chuẩn.

Đôi khi, các cáp xuất hiện tương tự từ UPS (không bị gián đoạn) vẫn còn. Chúng có một hệ thống dây cụ thể và không phù hợp để kết nối một bộ chuyển đổi.

Các đường giao diện vòng lặp hiện tại được kết nối bằng kẹp đầu cuối.

Boris Aladyshkin