Eenvoudige RS-232-adapter - stroomlus

Een adapter voor het aansluiten van een pc-computer en controllers met een huidige lusinterface. Het vereist geen schaarse onderdelen, het is beschikbaar voor productie, zelfs thuis.

In 1969 ontwikkelde de American Electronic Industries Association de RS-232C-communicatie-interface. Het oorspronkelijke doel is communicatie te bieden tussen computers die over een lange afstand op afstand staan.

Een analoog van deze interface in Rusland wordt "Joint S2" genoemd. Communicatie tussen computers wordt uitgevoerd met behulp van modems, maar tegelijkertijd werden apparaten zoals een 'muis', ook wel 'komovskaya' genoemd, evenals scanners en printers via de RS-232C-interface met de computers verbonden. Natuurlijk hadden ze allemaal verbinding moeten kunnen maken via de RS-232C-interface.

Momenteel zijn dergelijke apparaten volledig buiten gebruik, hoewel er nog steeds veel vraag is naar de RS-232C: zelfs sommige nieuwe laptopmodellen hebben deze interface. Een voorbeeld van een dergelijke laptop is het industriële laptopmodel TS Strong @ Master 7020T-serie Core2Duo. Zo'n laptop in de winkels "Home Computer", natuurlijk niet verkopen.

Sommige industriële controllers hebben een huidige lusinterface. Om een ​​computer met een RS-232C-interface en een vergelijkbare controller aan te sluiten, worden verschillende adapters gebruikt. Dit artikel beschrijft een van hen.

De RS-232-adapter - Current Loop is ontwikkeld door de specialisten van onze onderneming en vertoonde tijdens bedrijf een hoge betrouwbaarheid. Het onderscheidende kenmerk is dat het een volledige galvanische isolatie van de computer en de controller biedt. Een dergelijk circuitontwerp vermindert de kans op falen van beide apparaten aanzienlijk. Bovendien is het gemakkelijk om het zelf te maken onder productieomstandigheden: het schema is niet groot in volume, bevat geen schaarse delen en hoeft in de regel niet te worden aangepast.

Om de werking van dit circuit uit te leggen, moet de werking van de RS-232C- en Current Loop-interfaces worden opgeroepen, althans in algemene termen. Het enige dat hen verenigt, is seriële gegevensoverdracht.

Het verschil is dat de signalen verschillende fysieke niveaus hebben. Bovendien heeft de RS-232C-interface, naast de daadwerkelijke datatransmissielijnen, verschillende extra besturingssignalen die zijn ontworpen om met de modem te werken.

Het proces van het verzenden van gegevens op de TxD-lijn wordt getoond in figuur 1. (TxD is de zenderlijn. Gegevens daaruit worden opeenvolgend uitgevoerd vanaf de computer).

Allereerst moet worden opgemerkt dat de gegevens worden verzonden met behulp van bipolaire spanning: het niveau van logische nul in de lijn komt overeen met een spanning van + 3 ... + 12V en het niveau van een logische eenheid van -3 ... 12V. Volgens de terminologie die afkomstig is van telegrafische technologie, wordt de status van een logische nul soms SPASE of "depress" genoemd, terwijl de logische eenheid MARK - "press" wordt genoemd.

Figuur 1

Voor CONTROL-circuits komt een positieve spanning overeen met een logische eenheid (aan) en een negatieve spanning met een logische nul (uit). Alle metingen worden uitgevoerd met betrekking tot het SG-contact (informatiegrond).

De feitelijke gegevensoverdracht wordt uitgevoerd in de start-stopmodus door een opeenvolgende asynchrone methode. De toepassing van deze methode vereist geen transmissie van extra synchronisatiesignalen en bijgevolg extra lijnen voor hun verzending.

Informatie wordt verzonden in bytes (acht bits binair getal), die worden aangevuld met overheadinformatie. Ten eerste is het een startbit (een bit is een binair bit), waarna acht databits volgen. Direct achter hen komt het pariteitsbitje en daarna het stopbit. Er kunnen verschillende stopbits zijn. (Een bit is een afkorting voor Engels binair cijfer - een binair cijfer).

Bij afwezigheid van gegevensoverdracht bevindt de lijn zich in een logische eenheid (spanning in de lijn is -3 ... 12V). Het startbit start de verzending en stelt de lijn in op een logisch nulniveau. Een op deze lijn aangesloten ontvanger, die het startbit heeft ontvangen, start een teller die de tijdsintervallen telt die zijn bedoeld voor de verzending van elk bit. Op het juiste moment, in de regel, in het midden van het interval, geeft de ontvanger de status van de lijn door en onthoudt deze zijn status. Deze methode leest informatie van de regel.

Om de betrouwbaarheid van de ontvangen informatie te verifiëren, wordt het pariteitscontrolebit gebruikt: als het aantal eenheden in de verzonden byte oneven is, wordt er nog een eenheid aan toegevoegd - het pariteitscontrolebit. (Dit apparaat kan echter bytes toevoegen tot het oneven is. Het hangt allemaal af van het geaccepteerde protocol voor gegevensoverdracht).

Aan de ontvangerzijde wordt de pariteit gecontroleerd en als een oneven aantal eenheden wordt gedetecteerd, zal het programma de fout oplossen en maatregelen nemen om deze te elimineren. Het kan bijvoorbeeld om een ​​hertransmissie van de mislukte byte vragen. Toegegeven, de pariteitscontrole is niet altijd geactiveerd, deze modus kan eenvoudig worden uitgeschakeld en het controlebit wordt in dit geval niet verzonden.

De overdracht van elke byte eindigt met stopbits. Hun doel is om de werking van de ontvanger te stoppen, die volgens de eerste van hen gaat wachten op de volgende byte, of liever, het startbit. Het stopbitniveau is altijd logisch 1, net als het niveau in de pauzes tussen woordoverdrachten. Door het aantal stopbits te wijzigen, kunt u daarom de duur van deze pauzes aanpassen, waardoor een betrouwbare communicatie met een minimale duur mogelijk wordt.

Het gehele seriële interface-algoritme in de computer wordt uitgevoerd door speciale controllers zonder de deelname van een centrale processor. De laatste configureert deze controllers alleen voor een bepaalde modus en uploadt gegevens naar deze voor verzending, of ontvangt ontvangen gegevens.

Wanneer u met een modem werkt, biedt de RS-232C-interface niet alleen datalijnen, maar ook extra besturingssignalen. In dit artikel is het simpelweg niet logisch om ze in detail te bekijken, omdat er slechts twee worden gebruikt in het voorgestelde adaptercircuit. Dit zal hieronder worden besproken in de beschrijving van het schakelschema.

Naast RS-232C is de seriële interface IRPS (radiale interface met seriële communicatie) zeer wijdverbreid. Zijn tweede naam is Current Loop. Deze interface komt logisch overeen met RS-232C: hetzelfde seriële gegevensoverdrachtsprincipe en hetzelfde formaat: startbit, databyte, pariteitsbit en stopbit.

Het verschil met RS-232C zit alleen in de fysieke implementatie van het communicatiekanaal. Logische niveaus worden niet door spanningen overgedragen, maar door stromen. Met een vergelijkbaar schema kunt u de communicatie organiseren tussen apparaten die zich op een afstand van anderhalve kilometer bevinden.

Bovendien heeft de "stroomlus", in tegenstelling tot de RS-232C, geen besturingssignalen: standaard wordt ervan uitgegaan dat ze allemaal in een actieve staat zijn.

Zodat de weerstand van lange communicatielijnen de signaalniveaus niet beïnvloedt, worden de lijnen gevoed door stroomstabilisatoren.

De onderstaande afbeelding toont een zeer vereenvoudigd diagram van de huidige lusinterface. Zoals reeds vermeld, wordt de lijn gevoed door een stroombron, die kan worden geïnstalleerd in de zender of in de ontvanger, wat niet uitmaakt.

Figuur 2

Een logische eenheid in de lijn komt overeen met een stroom van 12 ... 20 mA en een logische nul komt overeen met een stroomgebrek, meer precies, niet meer dan 2 mA. Daarom is de uitgangstrap van de zender "stroomlus" een eenvoudige transistorschakelaar.

Een transistoroptocoupler wordt gebruikt als een ontvanger, die galvanische isolatie van de communicatielijn biedt. Om de communicatie in twee richtingen te laten verlopen, is er nog een dezelfde lus nodig (twee communicatielijnen), hoewel transmissiemethoden in twee richtingen en op een getwist paar bekend zijn.

De bruikbaarheid van het communicatiekanaal is heel eenvoudig om te controleren of u een milliameter in de opening van een van de twee draden opneemt, bij voorkeur een meetklok. Als er geen gegevensoverdracht is, moet deze een stroom vertonen die dicht bij 20 mA ligt en als er gegevens worden verzonden, kan een lichte trilling van de pijl worden opgemerkt. (Als de transmissiesnelheid niet hoog is, maar de transmissie zelf in pakketten zit).

Het schakelschema van de RS-232C-adapter - "Stroomlus" wordt getoond in Afbeelding 3.

Figuur 3. Schematische weergave van de RS-232C-adapter - "Huidige lus" (klikken op de afbeelding opent het diagram in een groter formaat)

In de begintoestand bevindt het signaal Rxd zich in een logische eenheid (zie figuur 1), dat wil zeggen dat de spanning erop -12 V is, wat leidt tot de opening van de transistoroptocoupler DA2, en daarmee de transistor VT1, waardoor een stroom van 20 mA door de stroomstabilisator en de optocoupler-LED stroomt controller-ontvanger, zoals weergegeven in figuur 4. Voor de "huidige lus" is dit de status van de logische eenheid.

Wanneer het signaal Rxd een logische nulwaarde aanneemt (spanning + 12V), wordt de optocoupler DA2 gesloten en wordt de transistor VT1 ermee verbonden, zodat de stroom nul wordt, wat volledig voldoet aan de vereisten van de "Current loop" -interface. Op deze manier worden seriële gegevens van de computer naar de controller overgedragen.

Gegevens van de controller naar de computer worden verzonden via de optocoupler DA1 en transistor VT2: wanneer de stroomluslijn zich in een logische eenheid bevindt (stroom 20 mA), opent de optocoupler de transistor VT2 en verschijnt een spanning van -12 V aan de ingang van de RS-232C-ontvanger, die volgens figuur 1 het logische niveau is unit. Dit komt overeen met een pauze tussen gegevensoverdrachten.

Wanneer de stroomlus nul is (logische nul) op de communicatielijn van de stroomlus, zijn de optocoupler DA1 en de transistor VT2 gesloten op de ingang RxD, is er een spanning van + 12V - komt overeen met het niveau van logische nul.

Om bipolaire spanning op de RxD-ingang te ontvangen, worden de signalen DTR Data Terminal Ready en RTS Request to Send gebruikt.

Deze signalen zijn ontworpen om te werken met de modem, maar in dit geval worden ze gebruikt als een stroombron voor de RxD-lijn, dus een extra bron is niet vereist. Programmatisch worden deze signalen op deze manier ingesteld: DTR = + 12V, RTS = -12V. Deze spanningen worden van elkaar geïsoleerd door diodes VD1 en VD2.

Voor de onafhankelijke vervaardiging van de adapter heeft u de volgende gegevens nodig.

Lijst met items.

DA, DA = 2xAOT128

R1 = 1x4,7K

R2, R4 = 2x100K

R3 = 1x200

R6, R7 = 2x680

R8, R9, R10 = 3x1M

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

VT1, VT2 = 2xKT814G

Als in plaats van binnenlandse AOT128-optocouplers import 4N35 wordt gebruikt, wat zeer waarschijnlijk is in de huidige radiomarkt, moeten de weerstanden R2, R4 worden ingesteld op 820K ... 1M.

De aansluiting van de controller op de computer wordt weergegeven in Afbeelding 4. (Huidige stabilisatoren bevinden zich in de controller).

Figuur 4

Afbeelding 5 toont het voltooide adapterbord.

Figuur 5 Dmoederbord adapter

Verbinding met een computer wordt gemaakt met behulp van een standaard DB-9-type connector (vrouwelijk deel) met behulp van een standaard seriële poortkabel.

Soms blijven kabels met hetzelfde uiterlijk van de UPS (ononderbroken) achter. Ze hebben een specifieke bedrading en zijn niet geschikt voor het aansluiten van een adapter.

De huidige lusinterfacelijnen worden verbonden met behulp van klemmen.

Boris Aladyshkin