Opticky izolovaná jednodrátová komunikace: 4 kroky (s obrázky)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-13 06:57

Dobrý den, pro projekt akvária jsem potřeboval dlouhý elektrický vodič, který by mohl:

• napájení zařízení
• povolit komunikaci

jiný

• Proud a napětí jsou nízké
• Drát je dlouhý +/- 3 m
• Pomalé datové přenosy
• Obousměrná komunikace, poloviční duplex
• Omezený prostor v zařízení
• Galvanická izolace

Komunikace probíhá mezi 2 zařízeními. Zařízení může být Arduino, Raspberry PI nebo jiné zařízení využívající digitální piny.

Krok 1:

Některé senzory, jako DS18B20, používají 3 vodiče k napájení a komunikaci s jiným zařízením. V tomto projektu mají vodiče následující funkce:

• +5V
• Přízemní
• Data (0 / +5V)

Po nějakém hledání na internetu jsem nenašel něco jednoduchého, co by se dalo snadno implementovat. Většina nastavení je založena na určitých čipech a protokolech se spoustou možností, které jsem nepotřeboval. I když jsem našel několik pěkných příkladů, které by mohly být přizpůsobeny mým potřebám, jako například:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. obrázek 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, Mohu provést galvanické oddělení své sběrnice I2C?
• Embedded, https://www.embedded.com/print/4025023, obrázek 1

Abych byl flexibilní, rozhodl jsem se postavit obvod, použít standardní / společné části, naprogramovat jednoduchý protokol. Poznámka: Protože je tento projekt použit v jiném projektu, vysvětlím stavbu obvodu a programování testovacího programu. Neváhejte to použít pro svůj vlastní projekt, musíte vytvořit vhodný protokol pro vaše potřeby.

Krok 2: Seznam dílů

• Napájení +5V
• Flexibilní elektrický vodič pro domácnost se 3 vodiči
• Perfoboard 5x7cm
• 2x odpor 470Ω
• 1x rezistor 680Ω
• 2x rezistor 1kΩ
• 2x dioda (např. 1N4148)
• 2x optočlen EL817
• Vedený
• Zásuvka konektoru samice 2 pin
• Zásuvka konektoru samice 3 pin
• Zásuvka konektoru samice 4 pin
• Samice kulatého záhlaví 6 pinů
• Kulatá zásuvka se 4 vývody

Také jsou potřeba nějaké nástroje: pinzeta, řezačky, svěrák, páječka, knot, stojan.

Jak pájet:

Uvědomte si bezpečnostní rizika a používejte osobní ochranné prostředky.

Krok 3: Schéma

Vysvětlení schématu:

Kvůli omezenému prostoru je pravá strana schématu umístěna ve stroji se zařízením 2. Levá strana schématu je hlavní a je ovládána zařízením 1. Mezi levou a pravou stranou datový vodič.

• Digitální „OUT“na pravé straně je chráněn diodou.
• Optočlen „OUT“je chráněn diodou.
• K omezení proudu je před pinem 1 optočlenů „IN“a „OUT“odpor
• Pin 2 optočlenů je připojen k zemi
• Vysílač pin 3 je uzemněn odporem
• Sběrač kolíku 4 je napájen

Pro vizualizaci přenosu dat je k datové lince připojena LED dioda. Hodnota odporu závisí na LED a požadovaném jasu. Varování: Pokud je hodnota odporu příliš nízká, příliš mnoho proudu spálí kolík ze zařízení 2 nebo optický vazební člen „IN“nebude správně napájen.

Viz tabulka:

• Pokud je „OUT1“nebo „OUT2“„VYSOKÝ“, bude datová linka +5V.
• Pokud je „OUT1“nebo „OUT2“„LOW“, bude datový řádek 0V.
• Na pinu „IN1“nebo IN2”lze načíst hodnotu datového řádku.

Ve Fritzingu se určuje rozložení částí na perfoboardu. Diody a odpory jsou umístěny svisle, viz žlutá, oranžová a červená čára. Modré čáry jsou vodiče pod perfoboardem.

Krok 4: Programování

Chcete -li vyzkoušet, zda obvod funguje, můžete použít přiložené programy.

Zařízení 1 je hlavní a mělo by být napájeno jako poslední. Odešle určitou sekvenci bitů. Nejprve 8 startbitů, 1 stopbit a poté sekvence „zapnuto“a „vypnuto“.

Zařízení 2 je podřízené a mělo by být napájeno jako první. Program začne číst datovou linii. Když je načteno 8 startbits. Program začne zaznamenávat bity. Když je zaznamenáno 8 bitů, program bity vrátí.

Během datového swapu lze bity „zapnuto“a „vypnuto“monitorovat blikající LED a LED (pin13) na zařízeních.

Když je vaše pájení v pořádku a programy jsou načteny, uvidíte blikání LED diod podobné LED diodám ve videu.

(Aby se zabránilo zkratu obvodu, mohou být holé kovové vodiče potaženy epoxidem)