Comunicació òptica d'un cable aïllat: 4 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Hola, per a un projecte d’aquari necessitava un cable elèctric llarg que pogués:

• subministra energia al dispositiu
• permetre la comunicació

Altres

• El corrent i les tensions són baixes
• El cable fa +/- 3 m de llarg
• Transferències de dades lentes
• Comunicació bidireccional, mig dúplex
• Espai limitat al dispositiu
• Aïllament galvànic

La comunicació es realitza entre dos dispositius. El dispositiu pot ser un Arduino, Raspberry PI o un altre dispositiu que utilitzi els pins digitals.

Pas 1:

Alguns sensors, com el DS18B20, utilitzen 3 cables per subministrar energia i comunicar-se amb un altre dispositiu. En aquest projecte, els cables tenen les funcions següents:

• + 5V
• Terra
• Dades (0 / + 5V)

Després d’haver cercat a la xarxa, no he trobat res senzill que es pugui implementar fàcilment. La majoria de les configuracions es basen en determinats xips i protocols amb moltes opcions que no necessitava. Tot i que he trobat alguns bons exemples que es podrien adaptar a les meves necessitats com:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. figura 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, puc fer un desacoblament galvànic del meu bus I2C?
• Incrustat, https://www.embedded.com/print/4025023, figura 1

Per ser flexible, vaig decidir construir un circuit, utilitzar parts estàndard / comunes, programar un protocol senzill. Nota: Com que aquest projecte s'utilitza en un altre projecte, explicaré la construcció del circuit i la programació del programa de prova. No dubteu a utilitzar-ho per al vostre propi projecte, heu de crear un protocol adequat per a les vostres necessitats.

Pas 2: llista de parts

• Alimentació + 5V
• Cable elèctric flexible de la llar amb 3 conductors
• Perfoboard 5x7cm
• 2x resistència 470Ω
• 1x resistència 680Ω
• 2x resistència 1kΩ
• 2x díodes (per exemple, 1N4148)
• 2x Optocoplador EL817
• Led
• Capçal de pin femella de 2 pins
• Capçal femella femella de 3 pins
• Capçal de pin femella de 4 pins
• Capçal rodó femella de 6 pins
• Capçal rodó femella de 4 pins

També es necessiten algunes eines: pinces, talladores, torns, soldador, metxa, suport.

Com soldar:

Tingueu en compte els riscos de seguretat i utilitzeu equips de protecció individual.

Pas 3: Esquema

Explicació de l'esquema:

A causa de l’espai limitat, el costat dret de l’esquema s’allotja a la màquina amb el dispositiu 2. El costat esquerre de l’esquema és la quantitat massiva i és operat pel dispositiu 1. Entre el costat esquerre i el dret del conductor de dades.

• El “OUT” digital situat al costat dret està protegit per un díode.
• L'optocoplador "OUT" està protegit per un díode.
• Per limitar el corrent, hi ha una resistència davant del pin 1 dels optoacopladors "IN" i "OUT"
• El pin 2 dels optoacopladors està connectat a terra
• L'emissor Pin 3 està connectat a terra amb una resistència
• El col·lector Pin 4 es subministra amb energia

Per visualitzar la transferència de dades, es connecta un led a la línia de dades. El valor de la resistència depèn del led i de la brillantor desitjada. Advertiment: si el valor de la resistència és massa baix, es cremarà massa corrent del pin 2 del dispositiu 2 o l’optocoplador “IN” no funcionarà correctament.

Veure taula:

• Si “OUT1” o “OUT2” és “HIGH”, la línia de dades serà de + 5V.
• Si "OUT1" o "OUT2" és "BAIX", la línia de dades serà 0V.
• Al pin "IN1" o IN2 "es pot llegir el valor de la línia de dades.

A Fritzing es determina la disposició de les parts del perfoboard. Els díodes i resistències es col·loquen verticalment, vegeu les línies grogues, taronja i vermella. Les línies blaves són els conductors que hi ha sota la placa de perfos.

Pas 4: Programació

Per provar si el circuit funciona, podeu utilitzar els programes adjunts.

El dispositiu 1 és el mestre i s’ha d’alimentar darrerament. Enviarà una seqüència determinada de bits. Al principi, 8 bits inicials, 1 stopbit i després una seqüència "on" i "off".

El dispositiu 2 és l’esclau i s’ha d’alimentar primer. El programa començarà a llegir la dataline. Quan es llegeixen 8 startbits. El programa començarà a gravar els bits. Quan es graven 8 bits, el programa els retornarà.

Durant el canvi de dades, els bits "on" i "off" es poden controlar mitjançant el LED parpellejant i els leds (pin13) dels dispositius.

Quan la soldadura estigui bé i els programes estiguin carregats, veureu el parpelleig dels leds semblants al led del vídeo.

(Per evitar un curtcircuit del circuit, els conductors de metall nu es poden recobrir amb epoxi)