Optiese geïsoleerde enkeldraadskommunikasie: 4 stappe (met foto's)

2025 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2025-01-23 12:53

Hallo, vir 'n akwariumprojek het ek 'n lang elektriese draad nodig gehad wat:

• verskaf krag aan die toestel
• kommunikasie toelaat

Ander

• Stroom en spanning is laag
• Draad is +/- 3m lank
• Stadige data -oordragte
• Tweerigtingkommunikasie, half dupleks
• Beperkte ruimte in die toestel
• Galvaniese isolasie

Die kommunikasie is tussen 2 toestelle. Die toestel kan 'n Arduino, Raspberry PI of 'n ander toestel wees wat die digitale penne gebruik.

Stap 1:

Sommige sensors, soos die DS18B20, gebruik 3 drade om krag te verskaf en met 'n ander toestel te kommunikeer. In hierdie projek het die drade die volgende funksies:

• +5V
• Grond
• Data (0 / +5V)

Na 'n bietjie soek op die internet kon ek nie iets eenvoudig vind wat maklik geïmplementeer kon word nie. Die meeste instellings is gebaseer op sekere skyfies en protokolle met baie opsies wat ek nie nodig gehad het nie. Alhoewel ek 'n paar goeie voorbeelde gevind het wat by my behoeftes aangepas kon word, soos:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. figuur 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, Kan ek galvaniese ontkoppeling van my I2C -bus doen?
• Ingesluit, https://www.embedded.com/print/4025023, figuur 1

Om buigsaam te wees, het ek besluit om 'n stroombaan te bou, standaard / algemene onderdele te gebruik, 'n eenvoudige protokol te programmeer. Nota: Omdat hierdie projek in 'n ander projek gebruik word, sal ek die bou van die stroombaan en die programmering van die toetsprogram verduidelik. Gebruik dit gerus vir u eie projek; u moet 'n geskikte protokol vir u behoeftes opstel.

Stap 2: Deellys

• Kragtoevoer +5V
• Buigsame huishoudelike elektriese draad met 3 geleiers
• Perfoboard 5x7cm
• 2x Weerstand 470Ω
• 1x Weerstand 680Ω
• 2x Weerstand 1kΩ
• 2x diode (bv. 1N4148)
• 2x Optokoppelaar EL817
• Led
• Speldopskrif vroulike 2 penne
• Speldopskrif vroulike 3 -pen
• Speldopskrif vroulike 4 -pen
• Ronde kop 6 -pen
• Ronde kopkop vroulike 4 -pen

Daarbenewens is 'n paar gereedskap nodig: pincet, snyers, vise, soldeerbout, lont, staander.

Hoe om te soldeer:

Wees bewus van die veiligheidsrisiko's en gebruik persoonlike beskermende toerusting.

Stap 3: Skematiese

Verduideliking van die skematiese:

As gevolg van die beperkte ruimte, word die regterkant van die skematiese in die masjien gehuisves met toestel 2. Die linkerkant van die skematiese is die grootmaat en word deur toestel 1. Bedien tussen die linker- en regterkant van die data -geleier.

• Die digitale "OUT" aan die regterkant word beskerm deur 'n diode.
• Die optokoppelaar "OUT" word beskerm deur 'n diode.
• Om die stroom te beperk is 'n weerstand voor pen 1 van optokoppelaars "IN" en "OUT"
• Speld 2 van optokoppelaars is aan die aarde gekoppel
• Pin 3 -emitter is gegrond met 'n weerstand
• Pen 4 -versamelaar word van krag voorsien

Om die data -oordrag te visualiseer, word 'n LED aan die datalyn gekoppel. Die weerstandswaarde hang af van die LED en die gewenste helderheid. Waarskuwing: as die weerstandswaarde te laag is, sal te veel stroom die pen uit toestel 2 uitbrand, anders word die optokoppelaar "IN" nie korrek aangedryf nie.

Sien tabel:

• As "OUT1" of "OUT2" "HOOG" is, sal die data -lyn +5V wees.
• As “OUT1” of “OUT2” “LAAG” is, sal die data -lyn 0V wees.
• By pen "IN1" of IN2 "kan die waarde van die data -lyn gelees word.

In Fritzing word die uitleg van die dele op die perfoboard bepaal. Die diodes en weerstande is vertikaal geplaas, sien die geel, oranje en rooi lyne. Die blou lyne is die geleiers onder die perfoboard.

Stap 4: Programmering

Om te toets of die stroombaan werk, kan u die aangehegte programme gebruik.

Toestel 1 is die meester en moet laaste aangedryf word. Dit stuur 'n sekere reeks stukkies. Aanvanklik 8 startbits, 1 stopbit en dan 'n ry "aan" en "af".

Toestel 2 is die slaaf en moet eers aangedryf word. Die program sal die data begin lees. Wanneer 8 beginpunte gelees word. Die program begin die stukkies opneem. As 8 bisse aangeteken is, sal die program die bisse teruggee.

Tydens die omruil van data kan die "aan" en "af" stukkies gemonitor word deur die knipperende LED en die LED's (pin13) op die toestelle.

As u soldeer goed is en die programme gelaai is, sien u die knippering van die LED's soortgelyk aan die LED in die video.

(Om te voorkom dat die stroombaan kortsluit, kan die kaal metaalgeleiers met epoksie bedek word)