Optički izolirana jednožična komunikacija: 4 koraka (sa slikama)

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

Poštovani, za projekt akvarija trebala mi je duga električna žica koja bi mogla:

• napajanje uređaja
• dopustiti komunikaciju

Ostalo

• Struja i naponi su niski
• Žica je duga +/- 3 m
• Spor prijenos podataka
• Dvosmjerna komunikacija, poludupleks
• Ograničeni prostor u uređaju
• Galvanska izolacija

Komunikacija je između 2 uređaja. Uređaj može biti Arduino, Raspberry PI ili drugi uređaj koji koristi digitalne pinove.

Korak 1:

Neki senzori, poput DS18B20, koriste 3 žice za napajanje i komunikaciju s drugim uređajem. U ovom projektu žice imaju sljedeće funkcije:

• +5V
• Uzemljenje
• Podaci (0 / +5V)

Nakon nekog pretraživanja na internetu nisam mogao pronaći nešto jednostavno što bi se lako moglo implementirati. Većina postavki temelji se na određenim čipovima i protokolima s puno opcija koje mi nisu trebale. Iako sam pronašao neke lijepe primjere koji bi se mogli prilagoditi mojim potrebama, poput:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. slika 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, Mogu li napraviti galvansko razdvajanje svog I2C sabirnice?
• Ugrađeno, https://www.embedded.com/print/4025023, slika 1

Kako bih bio fleksibilan, odlučio sam izgraditi sklop, koristiti standardne / zajedničke dijelove, programirati jednostavan protokol. Napomena: Budući da se ovaj projekt koristi u drugom projektu, objasnit ću izgradnju kruga i programiranje testnog programa. Slobodno koristite ovo za svoj vlastiti projekt, morate stvoriti odgovarajući protokol za svoje potrebe.

Korak 2: Popis dijelova

• Napajanje +5V
• Fleksibilna električna žica za kućanstvo s 3 vodiča
• Perfoboard 5x7 cm
• 2x otpornik 470Ω
• 1x otpornik 680Ω
• 2x otpornik 1 kΩ
• 2x dioda (npr. 1N4148)
• 2x Optička spojnica EL817
• Led
• Zaglavlje iglica žensko 2 pinsko
• Zaglavlje iglica žensko 3 pinsko
• Zaglavlje iglica žensko 4 pinsko
• Okrugli zaglavlje ženski 6 pinski
• Okruglo žensko 4 pinsko zaglavlje

Također su potrebni neki alati: pinceta, rezači, stege, lemilica, fitilj, stalak.

Kako lemiti:

Budite svjesni sigurnosnih rizika i koristite osobnu zaštitnu opremu.

Korak 3: Shematski prikaz

Objašnjenje sheme:

Zbog ograničenog prostora, desna strana sheme nalazi se u stroju s uređajem 2. Lijeva strana sheme je masovna i njome upravlja uređaj 1. Između lijeve i desne strane vodiča podataka.

• Digitalni "OUT" na desnoj strani zaštićen je diodom.
• Optokapler "OUT" zaštićen je diodom.
• Za ograničavanje struje otpornik se nalazi ispred pina 1 optokaplera "IN" i "OUT"
• Pin 2 optoelementa spojen je na masu
• Odašiljač kontakta 3 uzemljen je s otpornikom
• Kolektor Pin 4 se napaja

Za vizualizaciju prijenosa podataka LED je spojen na podatkovnu liniju. Vrijednost otpornika ovisi o LED diodi i željenoj svjetlini. Upozorenje: Ako je vrijednost otpornika preniska, previše struje će pregorjeti pin iz uređaja 2 ili se optički sprežnik "IN" neće pravilno pokrenuti.

Vidi tablicu:

• Ako je "OUT1" ili "OUT2" "HIGH", podatkovna linija bit će +5V.
• Ako je “OUT1” ili “OUT2” “LOW”, podatkovna linija bit će 0V.
• Na pinu “IN1” ili IN2”može se očitati vrijednost podatkovnog reda.

U Fritzingu se određuje raspored dijelova na ploči. Diode i otpornici postavljeni su okomito, pogledajte žute, narančaste i crvene linije. Plave linije su vodiči ispod perforature.

Korak 4: Programiranje

Da biste provjerili radi li krug, možete koristiti priložene programe.

Uređaj 1 je glavni i trebao bi se napajati zadnji. Poslat će određeni niz bitova. Prvo 8 početnih bitova, 1 zaustavni bit, a zatim niz "uključeno" i "isključeno".

Uređaj 2 je podređen i prvo ga treba napajati. Program će početi čitati dataline. Kad se pročita 8 startnih bitova. Program će početi snimati bitove. Kad se zabilježi 8 bitova, program će ih vratiti.

Tijekom zamjene podataka bitove „uključeno“i „isključeno“možete pratiti trepćućom LED diodom i LED diodama (pin13) na uređajima.

Kad je vaše lemljenje u redu i programi su učitani, vidjet ćete treptanje LED dioda slično LED diodi u videu.

(Da biste izbjegli kratki spoj, gole metalne vodiče možete premazati epoksidom)