Lazo de corriente

Current Loop - es una interfaz de transmisión de datos de dos hilos, donde los datos se colocan en el valor actual.

gracias

Muchas gracias a Michael Hooke para libros interesantes. Una vez que el autor comienza el estudio de la electrónica moderna con la enciclopedia y publicaciones de este hombre notable. Sin Internet libros de texto tenían que girar pacientemente las páginas de sus manos, y el ratón corrió principalmente en el subcampo.

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La necesidad de bucle

4-20 mA bucle de corriente se considera protocolo común la transmisión de información del sensor. La industria a menudo es necesario medir parámetros físicos, por ejemplo:

• presión;
• la temperatura;
• La corriente líquida.

La necesidad surge constantemente, cuando la información que debe transmitirse a distancias de cientos de metros o más. lazo de corriente es considerado como interfaz digital lento, y esto se debe a la capacidad de carga del cable fuente (que se manifiesta con el aumento de frecuencia), para dispositivos analógicos o digitales bastantes oportunidades faltante. Los transmisores se suministran con baterías por 12 (raramente) o 24 (la mayoría). Este último permitirá transmitir más la información de un parámetro significativo convierte la corriente en vez de voltaje. Cuanto más larga sea la línea, mayor es la caída de tensión.

En Este engañosas soluciones técnicas tiene un par de inconvenientes. En primer lugar, es necesario utilizar un cable blindado, y en segundo lugar, un aumento en los resultados de distancia en una fuerte disminución en la eficiencia. bucle de corriente típica consta de cuatro componentes:

1. Fuente de alimentación. ubicación arbitraria.
2. Receptor o monitor.
3. Un transmisor (sensor).
4. convertidor de voltaje de corriente.

Los sensores dan información proporcional al parámetro medido, representada por voltaje. Por lo tanto, tenemos que hacer en la transformación actual. A continuación, la información se codifica ya sea por el nivel de corriente, o en forma binaria: 4 mA - cero a 20 mA - edinichka. En el lado receptor de los datos se descifra.

ventiladores digitales dicen que un bucle de baja velocidad. De hecho, cuando la capacidad de entrada de calor de 75 pF / m kilómetro los conductores segmento forma un condensador con un valor nominal de 75 nF. Con frecuencia cada vez mayor, la resistencia cae, el efecto de suavizado y filtrado no le da el derecho a trabajar con la información. Para 19 ms condensador lleno completamente de 5V, causando limitación notado en el 9,6 kbit / s.

En realidad, el bucle de corriente se considera obsoleto protocolo en su lugar listo para otro uso masivo, por ejemplo, MIDI y poco conocido por la interfaz HART industrial público en general.

información general

La primera sorpresa se convierte en una falta de normas uniformes. Se convirtieron en el protocolo dominante 4-20 mA, 0-20 mA y 0-60 mA, hay reglas duras y rápidas. El bucle de corriente se puede transmitir ninguna información. Si se trata de un código binario, una unidad corresponde a la presencia de una corriente de 20 mA, según la configuración del sistema, y ​​cero - ninguna señal o la presencia de 4 mA. Si se produce el salto de línea de transmisión de paquetes, que necesariamente se identifica a través de un byte de parada.

La interfaz utiliza con 50s codificados originalmente unidad como 60 mA DC. Por lo tanto, la eficiencia del sistema es mucho menor. Loop 20 mA apareció en 1962 como una señal para el teletipo - para los mensajes de impresión remota (conectadas las dos máquinas de escribir eléctricas). Desde principios de los años 80 trató de reducir la corriente, no siempre con éxito. Decidimos hacer un compromiso:

1. 4 mA significa "vivo" cero. Para que el sistema sabe exactamente, no si hubo una ruptura en la red.
2. La unidad permanece 20 mA.

La principal limitación es la distancia de transmisión de datos. En configuración afecta a la tasa de bits: distancias kilómetro sobre la tasa de transferencia de datos permitida es de 9600 bits / seg. Por encima de la línea de 19,2 kbit / s no se utiliza. Como resultado, el rango afectado por los parámetros eléctricos de la línea y el nivel de ruido. lazo de corriente sería reemplazado en la idea de bus de campo, en realidad se empezó a usar un estándar RS-485 hoy (1983) - opción de puerto COM. Incluso hoy en día, los terminales en el protocolo RS-232 se unen por medio del bucle de corriente, y en el lado receptor se hace necesaria transformación. A veces las impresoras elegidos trabajan en el protocolo. Supongamos que hay un límite teórico Kbis 115 / s, en la práctica, aplicable a 9,600.

La peculiaridad del bucle de corriente - el transmisor no presta atención a la tensión. El poder es diferente. Lo más importante - para soportar el valor de corriente de 20 mA. Por lo tanto, el más largo de la línea, menor será la eficiencia. Esta regla se aplica estrictamente. Se reúne bucle de corriente periódicamente con aislamiento galvánico. Para este propósito, un acoplador óptico y el diseño de semiconductor similar.

Por lo general, se utiliza cable apantallado, para evitar la interferencia capacitiva paralelo, que no es posible compensar o pista. Para crear una red bien adaptado par trenzado blindado. Debido a la estrecha entrelazamiento de hilos, que elimina la interferencia externa en forma de ruido de modo inductivo y común. Para crear un canal dúplex utilizando dos interfaz de par trenzado mediante programación controlada a través de métodos XON / XOFF. aplicaciones especializadas dignas eludir la dificultad de crear un pre-transmisión y responde a las consultas.

En el receptor la corriente es convertida en tensión mediante un divisor resistivo. En función de la tensión de resistencia aplicada 125 - 500 ohmios. A veces en el lado del transmisor o el receptor se pone adaptador (señal del transmisor) a la interfaz COM-puerto serie. La caída de tensión a través del resistor es calculado por la ley de Ohm, por ejemplo, para el valor nominal es de 250 ohmios es 250 x 0,02 = 5 V. Por consiguiente, puede necesitar ser calibrado en el nivel deseado el receptor.

bucle de corriente En su caso

1. Control de procesos tecnológicos. En la fabricación de un bucle de corriente de 4-20 mA se considera la interfaz analógica principal. Se utiliza "en vivo" cero cuando la ausencia total de una señal es un salto de línea. Corriente de 4 mA veces se utiliza como energía para se modula la señal de entrada del transmisor o sensor y devuelve como información. Hay cadenas, donde la batería está separado, si se modula la señal. Ni el receptor ni el transmisor no gastar su propia energía.
2. En los días de la telefonía de bucle de corriente analógica sigue siendo el favorito de interfaz para la conexión. Y hoy más están golpeando el conductor de corriente en los apartamentos. Aquí, el teléfono se alimenta de la estación y modula una señal para hacer una llamada. Al igual que con el sensor descrito anteriormente. Estas líneas se mantuvieron como un legado de los tiempos pasados. Por ejemplo, la compañía Bell System utiliza la corriente continua de alimentación de hasta 125 V.
3. El bucle de corriente se utiliza a veces para transmitir el nivel de señal de información. Por ejemplo, 15 mA significa "quemar!", 6 mA - "bien", 0 mA - salto de línea. Cualquier fabricante de pueblo pequeño establece sus propias reglas y utiliza el protocolo.
4. En telefonía a través de un bucle de corriente puede ser controlada por la estación base. Esto se conoce como "control remoto DC." Por ejemplo, Motorola MSF-5000 utiliza una corriente constante de 4 mA para la transmisión de señales de servicio. Un ejemplo de un protocolo de este tipo:

• No hay corriente - conducta de recepción en el canal 1.
• 6 mA - 1 canal de transmisión.
• -6 mA - recibir información en el canal 2.
• -12 mA - para pasar por el canal 2.

interfaz MIDI

formato MIDI es muy popular entre los músicos, un protocolo de audio digital especializada. En el nivel físico se organiza de acuerdo con el mA lazo de corriente esquema 5. Por supuesto, debido a la diferencia de nivel unidad de transferencia en forma directa dos estándar no son compatibles. De acuerdo con Michael Hooke, MIDI fue desarrollada en 1983 y se ha convertido en la norma de facto de la conexión de los sintetizadores.

Wikipedia informa que en junio de 1981 Roland Corporation ha presentado un importante fabricante de sintetizadores - Obergeym Electrónica - una idea interfaz estándar. Ya en octubre, Smith Obergeym Kakihashi y discutido con el tablero de Yamaha, Korg y Kawai, y demostró la primera opción viable en noviembre de AES exposición de la sociedad.

Dos años de la interfaz se está revisando, y en enero de 1983, Smith se unieron a través de MIDI dos sintetizador analógico. Es posible bombear directamente disposición y para crear nuevas canciones. Más tarde, los archivos MIDI introducidos en apoyo del sistema operativo Windows, que permite a los autores directamente participado en tonos de procesamiento, saturando con nuevos efectos especiales, que están ausentes en el original sintetizadores. La introducción de muestras de diferentes instrumentos permite al jugador para jugar la música de cualquier complejidad.

El uso de MIDI

El MIDI utiliza líneas físicas de 5 mA. Raras 10. Aislamiento a través de optoacoplador. Un rasgo característico de la señal de inversión de reconocido:

1. Hay actual.
2. No hay corriente.

Por lo tanto, MIDI no es directamente compatible con el bucle de corriente convencional. La interfaz física han visto muchos, pero no sabía el nombre. Outlet representa visualmente un disco dieléctrico con un aberturas en sección lateral 5 están dispuestos alrededor del perímetro (DIN). La pantalla de diseño está cubierta por un círculo. Músicos representan tres tipos de interfaces:

1. MIDI-In.
2. MIDI-Out.
3. MIDI-Thru.

puerto MIDI es a veces necesario en la placa madre de un ordenador personal. Físicamente, se utiliza en el modo normal no se utiliza contactos 12 y 15 puertos DB-15S adaptador de juegos. lógica TTL usa en este documento requiere un adaptador para acoplamiento con el bucle de protocolo sintetizador estándar. circuito convertidor no es demasiado complicado, comprende un optoacoplador, un diodo, una serie de elementos lógicos.

puerto MIDI se programa a través del UART como un puerto COM serie. A la venta son las tarjetas de sonido MIDI o con ranuras para tarjetas de expansión separadas andan sueltos.

El protocolo HART

Este bus de campo protocolo de desarrollo, utiliza masivamente en la industria. Sub-base se convierte en 4-20 mA lazo de corriente, y por lo tanto se puede utilizar par trenzado, sobrante de protocolos obsoletos. Inicialmente pensé en ukzospetsializirovannym interfaz de comunicación estándar, pero fue en la exhibición pública en 1986. La transmisión de HART viene paquete completo, que tiene la composición:

1. Preámbulo - 5-20 bytes. Sirve para sincronizar e identificar el portador.
2. Start-byte - 1 byte. Especifica el número maestro del bus.
3. Dirección - de 1 a 5 bytes. Asignado al maestro, y al siervo es una característica especial de modo por lotes.
4. Expansión - de 0 a 3 bytes. Su longitud se especifica en la puesta en bytes.
5. Equipo - 1 byte. El hecho de que el servidor debe cumplir.
6. El número de bytes de datos - 1 byte. el tamaño del campo de datos en bytes.
7. Los datos - de 0 a 255 bytes. Los datos para la lectura del procedimiento.
8. Suma de comprobación - 1 byte. Contiene el resultado de la operación lógica XOR de todos los bytes, excepto el de partida y el bloque de datos final.

Por supuesto, la estructura de paquetes es típico para los dispositivos digitales, requiere para su correcta interpretación de la ejecución del comando.