Optisesti eristetty yhden johdon tiedonsiirto: 4 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Hei, tarvitsin akvaariohankkeeseen pitkän sähköjohdon, joka voisi:

• syöttää laitteeseen virtaa
• salli viestintä

Muut

• Virta ja jännitteet ovat alhaiset
• Johto on +/- 3m pitkä
• Hidas tiedonsiirto
• Kaksisuuntainen viestintä, puolisuuntainen
• Rajoitettu tila laitteessa
• Galvaaninen eristys

Tiedonsiirto tapahtuu kahden laitteen välillä. Laite voi olla Arduino, Raspberry PI tai muu digitaalisia nastoja käyttävä laite.

Vaihe 1:

Jotkut anturit, kuten DS18B20, käyttävät 3 johtoa virran syöttämiseen ja kommunikointiin toisen laitteen kanssa. Tässä projektissa johtimilla on seuraavat toiminnot:

• +5V
• Maa
• Tiedot (0 / +5V)

Hetken etsinnän jälkeen netistä en löytänyt mitään yksinkertaista, joka olisi helppo toteuttaa. Useimmat asetukset perustuvat tiettyihin siruihin ja protokolliin, joissa on paljon vaihtoehtoja, joita en tarvinnut. Vaikka löysin hienoja esimerkkejä, jotka voitaisiin mukauttaa tarpeisiini, kuten:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. kuva 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, Voinko irrottaa I2C -väyläni galvaanisesti?
• Embedded, https://www.embedded.com/print/4025023, kuva 1

Joustavuuden vuoksi päätin rakentaa piirin, käyttää vakio- / yhteisiä osia ja ohjelmoida yksinkertaisen protokollan. Huomaa: Koska tätä projektia käytetään toisessa projektissa, selitän piirin rakentamisen ja testiohjelman ohjelmoinnin. Voit vapaasti käyttää tätä omaan projektiin, sinun on luotava tarpeisiisi sopiva protokolla.

Vaihe 2: Osaluettelo

• Virtalähde +5V
• Joustava kotitalouden sähköjohto, jossa on 3 johdinta
• Perfoboard 5x7cm
• 2x vastus 470Ω
• 1x vastus 680Ω
• 2x vastus 1kΩ
• 2x diodi (esim. 1N4148)
• 2x Optocoupler EL817
• Led
• Nastatunnistin naaras 2 -nastainen
• Nastatunnistin naaras 3 -nastainen
• Nastapäätulppa naaras 4 -nastainen
• Pyöreä päänaaras 6 -napainen
• Pyöreä päänaaras 4 -napainen

Tarvitaan myös joitain työkaluja: pinsettejä, leikkureita, ruuvipuristimia, juotosrautaa, sydän, jalusta.

Kuinka juottaa:

Ole tietoinen turvallisuusriskeistä ja käytä henkilökohtaisia suojavarusteita.

Vaihe 3: Kaavio

Selitys kaaviosta:

Rajoitetun tilan vuoksi kaavion oikea puoli on koneessa laitteen 2 kanssa. Kaavion vasen puoli on irtotavarana ja sitä ohjaa laite 1. Tietojohtimen vasemman ja oikean puolen välissä.

• Oikealla puolella oleva digitaalinen “OUT” on suojattu diodilla.
• OTO -kytkin “OUT” on suojattu diodilla.
• Virran rajoittamiseksi vastus on optoerottimien "IN" ja "OUT" nastan 1 edessä
• Optoerottimien nasta 2 on kytketty maahan
• Nastan 3 lähetin on maadoitettu vastuksella
• Nastan 4 keräin toimitetaan virralla

Tiedonsiirron visualisoimiseksi datalinjaan on kytketty led. Vastusarvo riippuu ledistä ja halutusta kirkkaudesta. Varoitus: Jos vastusarvo on liian alhainen, liiallinen virta kuluttaa laitteen 2 nastan tai optoerotin "IN" ei toimi oikein.

Katso taulukko:

• Jos "OUT1" tai "OUT2" on "HIGH", tietolinja on +5V.
• Jos "OUT1" tai "OUT2" on "LOW", tietolinja on 0V.
• Nastasta IN1 tai IN2 voidaan lukea datarivin arvo.

Fritzingissa määritetään osien asettelu perfoboardilla. Diodit ja vastukset on sijoitettu pystysuoraan, katso keltaiset, oranssit ja punaiset viivat. Siniset viivat ovat läpiviennin alla olevia johtimia.

Vaihe 4: Ohjelmointi

Voit tarkistaa, toimiiko piiri, käyttämällä liitteenä olevia ohjelmia.

Laite 1 on isäntä, ja se saa virtaa viimeisenä. Se lähettää tietyn bittisarjan. Aluksi 8 aloitusbittiä, 1 pysäytysbitti ja sitten sarja "päällä" ja "pois".

Laite 2 on orja, ja siihen tulee kytkeä virta ensin. Ohjelma alkaa lukea datalineä. Kun luetaan 8 aloitusbittiä. Ohjelma alkaa tallentaa bittejä. Kun 8 bittiä on tallennettu, ohjelma palauttaa bitit.

Datanvaihdon aikana "päällä" ja "pois" -bittejä voidaan valvoa vilkkuvalla ledillä ja laitteiden ledeillä (nasta 13).

Kun juotos on kunnossa ja ohjelmat on ladattu, näet merkkivalojen vilkkumisen, jotka ovat samanlaisia kuin videossa.

(Piirin oikosulun välttämiseksi paljaat metallijohtimet voidaan päällystää epoksilla)