Stroomlus

Stroomlus - een tweedraads data transmissie-interface, waarbij de gegevens in de reële waarde worden gebracht.

dank

Veel dank aan Michael Hooke voor interessante boeken. Zodra de auteur begint de studie van de moderne elektronica met de encyclopedie en publicaties van deze opmerkelijke man. Zonder het internet hadden leerboeken geduldig het draaien van de pagina's van zijn handen, en de muis liep vooral in het deelgebied.

Murata bedrijf biedt voortdurend lezers met nieuwe informatie, dus nu zal worden geïnformeerd over het nieuws en lezers. De betrokken producten zijn reeds in de paragraaf over riet sensoren genoemd. We hebben het over de laatste ontwikkelingen - RedRock.

De behoefte aan lus

4-20 mA stroomlus wordt geacht bekend protocol overdragen sensorinformatie. De industrie is het vaak nodig om fysische parameters te meten, bijvoorbeeld:

• druk;
• temperatuur;
• De vloeistofstroom.

De noodzaak zich voordoet constant, wanneer de informatie over afstanden van honderden meters of meer te verzenden. Huidige lus wordt beschouwd als langzaam digitale interface, en dit is te wijten aan de laadcapaciteit van de kabel bron (die zich manifesteert met toenemende frequentie), voor analoge of digitale apparaten heel kansen ontbreekt. De zenders zijn voorzien van batterijen met 12 (zelden) of 24 (meeste). Laatstgenoemde kan de informatie op een betekenisvolle parameter doorgeven, wordt de huidige plaats van spanning. Hoe langer de lijn, hoe groter de spanningsval.

In deze misleidende technische oplossingen hebben een paar nadelen. Allereerst is het noodzakelijk om een ​​afgeschermde kabel gebruikt, en ten tweede, een toename in afstand leidt tot een scherpe daling van de efficiëntie. Typische stroomlus bestaat uit vier componenten:

1. Voeding. Willekeurige plaats.
2. Ontvanger of monitor.
3. Zender (sensor).
4. spanningsomzetter stroom.

De sensoren geven informatie evenredig met de gemeten parameter, voorgesteld door spanning. Daarom moeten we doen in de huidige transformatie. Dan wordt de informatie gecodeerd hetzij door het stroomniveau, of in binaire vorm: 4 mA - nul tot 20 mA - edinichka. Aan de ontvangerzijde van de data gedecodeerd.

Digital fans zeggen een lage snelheid lus. Inderdaad, wanneer warmtetoevoer capaciteit van 75 pF / m kilometer segment geleiders vormt een condensator met een nominale waarde van 75 nF. Steeds vaker wordt de weerstand daalt, is het effect van smoothing en filtering niet het recht om te werken met de informatie te geven. Voor 19 ms volledig gevuld condensor van 5V, waardoor beperking opgemerkt in de 9,6 kbit / s.

Eigenlijk is de stroomlus achterhaalde protocol op zijn plaats direct Other massaal gebruikt, bijvoorbeeld MIDI en weinig bekend bij het grote publiek industriële HART interface.

algemene informatie

De eerste verrassing wordt een gebrek aan uniforme normen. Zij werden de dominante protocol 4-20 mA, 0-20 mA en 0-60 mA, geen harde en snelle regels. De stroomlus kan informatie worden doorgegeven. Als het een binaire code, een eenheid komt overeen met de aanwezigheid van een stroom van 20 mA, afhankelijk van de systeemconfiguratie, en nul - geen signaal of aanwezigheid van 4 mA. Als de pakketoverdracht regeleinde optreedt, noodzakelijk is geïdentificeerd door een stopbyte.

De interface gebruikt met '50 oorspronkelijk gecodeerde eenheid zoals 60 mA DC. Daarom systeemrendement veel lager. Lus 20 mA verscheen in 1962 als een signaal voor het telex - voor afdrukken op afstand berichten (verbond de twee elektrische schrijfmachines). Sinds het begin van de jaren '80 geprobeerd om de stroom te verminderen, niet altijd met succes. We besloten om een ​​compromis te maken:

1. 4 mA betekent "live" nul. Voor het systeem precies te weten, niet of er een breuk in het netwerk.
2. Het apparaat blijft 20 mA.

De voornaamste beperking is de datatransmissie afstand. Op instelling beïnvloedt bitrate: kilometer afstanden op toegestane data transfer rate is 9600 bits / sec. Boven de 19,2 kbit / s lijn wordt niet gebruikt. Daardoor is het bereik waarop de elektrische parameters van de lijn en het geluidsniveau. Current loop zou worden vervangen op het idee van Fieldbus, kwam eigenlijk in gebruik een standaard van vandaag (1983) RS-485 - COM-port optie. Zelfs vandaag de aansluitingen op de RS-232 protocol worden verbonden door middel van de stroomlus, en aan de ontvangstzijde wordt gemaakt noodzakelijke transformatie. Soms verkozen printers werken aan het protocol. Stel dat er een theoretische grens Kbis 115 / s in de praktijk toepasbaar 9600.

De eigenaardigheid van de huidige lus - de zender geen aandacht te besteden aan stress. Macht is anders. Het belangrijkste ding - om de huidige waarde van 20 mA te weerstaan. Daarom, hoe langer de lijn, hoe lager het rendement. Dit wordt streng gecontroleerd regel. Het voldoet aan periodiek current loop met galvanische scheiding. Daartoe een optocoupler en dergelijke halfgeleiderontwerp.

Gewoonlijk afgeschermde kabel wordt gebruikt, parallelle capacitieve storingen, die niet kunnen worden gecompenseerd of track voorkomen. Een netwerk goed geschikt afgeschermde twisted pair. Vanwege de nauwe vervlechting van kabels, het elimineert de externe interferentie in de vorm van inductieve en common mode ruis. Een duplex kanaal met twee twisted pair-interface programmatisch bestuurd via XON / XOFF werkwijzen maken. Worthy gespecialiseerde toepassingen te omzeilen de moeilijkheid van het creëren van een pre-transmissie en antwoorden queries.

Bij de ontvanger wordt de stroom omgezet in spanningssignalen via een weerstandsdeler. Afhankelijk van de aangelegde spanning weerstand 125-500 ohm. Soms op de zijde van de zender of ontvanger wordt gebracht adapter (zendsignaal) naar de seriële COM-poort interface. De spanningsval over de weerstand wordt berekend door de wet van Ohm, bijvoorbeeld de nominale waarde is 250 ohm is 250 x 0,02 = 5 V. Dienovereenkomstig moet de ontvanger worden gekalibreerd op het gewenste niveau.

Indien van toepassing current loop

1. Controle van technologische processen. Bij het vervaardigen van een 4-20 mA stroomlus wordt beschouwd als de belangrijkste analoge interface. Vroeger was het "live" nul wanneer de totale afwezigheid van een signaal is een kabelbreuk. Stroom van 4 mA wordt soms gebruikt als voeding voor de zender en sensor ingangssignaal wordt gemoduleerd en teruggegeven als informatie. Er zijn ketens, waarbij de batterij is gescheiden, als het gemoduleerde signaal. Noch de ontvanger, noch de zender heeft geen eigen energie te besteden.
2. In de dagen van analoge current loop telefonie bleef de favoriet voor aansluiting. En vandaag meer zijn het verslaan van de stroomgeleider in de appartementen. Hier wordt de telefoon gevoed vanuit het station en moduleert een signaal om te bellen. Zoals met de hierboven beschreven sensor. Deze lijnen bleef als een erfenis van het verleden. Bijvoorbeeld, het bedrijf Bell System maakt gebruik van DC-voeding tot 125 V.
3. De stroomlus wordt soms gebruikt om het informatiesignaal te verstrekken. Bijvoorbeeld, 15 mA betekent "verbranden", 6 mA - "all right", 0 mA - kabelbreuk. Elke small-town fabrikant stelt zijn eigen regels en maakt gebruik van het protocol.
4. In telefonie over een stroomlus kan worden bestuurd door het basisstation. Dit is de zogenaamde "remote control DC." Bijvoorbeeld Motorola MSF-5000 gebruikt een constante stroom 4 mA voor het uitzenden van dienstsignalen. Een voorbeeld van een dergelijk protocol:

• Geen stroom - gedrag ontvangst op kanaal 1.
• 6 mA - 1 verzendkanaal.
• -6 mA - ontvang gegevens van kanaal 2.
• -12 mA - doorgeven aan de 2 kanalen.

MIDI-interface

MIDI-formaat is populair onder muzikanten, een gespecialiseerde digitale audio-protocol. Op het fysieke niveau wordt georganiseerd volgens het schema 5 mA current loop. Natuurlijk, als gevolg van het toestel niveauverschil rechtstreeks over standaard twee zijn niet compatibel. Volgens Michael Hooke, werd MIDI ontwikkeld in 1983 en is de de facto heerschappij van de aansluiting van synthesizers worden.

Wikipedia meldt dat in juni 1981 Roland Corporation is een vooraanstaand producent van synthesizers ingediend - Obergeym Electronics - een standaard interface idee. Al in oktober Smith Obergeym Kakihashi en besproken met de raad van bestuur Yamaha, Korg en Kawai, en toonde de eerste werkbare optie in november AES tentoonstelling van de samenleving.

Twee jaar van de interface wordt herzien, en in januari 1983 Smith trad via MIDI twee analoge synthesizer. Het is mogelijk om rechtstreeks arrangement te pompen en om nieuwe nummers te maken. Later MIDI-bestanden geïntroduceerd ter ondersteuning van het Windows-besturingssysteem, waardoor de auteurs direct actief in de verwerking tonen, te verzadigen met nieuwe special effects, die afwezig zijn in het origineel synthesizers. De invoering van de monsters van verschillende instrumenten kan de speler op de muziek van enige complexiteit te spelen.

Het gebruik van MIDI

De MIDI gebruikt fysieke lijnen op 5 mA. Rare 10. Isolement via een optocoupler. Kenmerkend voor de erkende inversiesignaal:

1. Er zijn lopende.
2. Geen stroom.

Daarom MIDI niet direct compatibel is met de conventionele stroomlus. De fysieke interface hebben gezien veel, maar niet de naam niet kennen. Uitlaat visueel vertegenwoordigt een diëlektrische schijf met een opengewerkt openingen 5 zijn aangebracht rond de omtrek (DIN). Het ontwerp scherm wordt bedekt met een cirkel. Muzikanten zijn goed voor drie soorten interfaces:

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

MIDI-poort is het soms noodzakelijk op het moederbord van een personal computer. Fysiek wordt gebruikt in de normale mode niet wordt gebruikt contacten 12 en 15 poorten DB-15S speladapter. TTL hierin gebruikt vereist een adapter voor docking met de standaard synthese protocol lus. omzetschakeling niet te ingewikkeld, omvat een optocoupler, een diode, een reeks logische elementen.

MIDI-poort wordt geprogrammeerd via UART als een seriële COM-poort. Te koop zijn geluidskaarten met MIDI of afzonderlijke uitbreidingsslots zijn los.

The HART protocol

Dit protocolontwikkeling Fieldbus, massaal gebruikt in de industrie. Basisplaat wordt 4-20 mA stroomlus en daarom twisted pair gebruiken overblijfsel van verouderde protocollen. In eerste instantie vond ik ukzospetsializirovannym standaard communicatie-interface, maar ging aan het publiek getoond in 1986. Overdracht van HART komt compleet pakket, met de samenstelling:

1. Preambule - 5-20 bytes. Het dient te synchroniseren en identificeren van de drager.
2. Start-byte - 1 byte. Hiermee wordt de bus master nummer.
3. Adres - van 1 tot 5 bytes. Toegewezen aan de meester en de dienaar is een speciale functie van de batch mode.
4. Expansion - 0-3 bytes. Zijn lengte is opgegeven in de start-byte.
5. Team - 1 byte. Het feit dat de dienaar moet voldoen.
6. Het aantal bytes aan data - 1 byte. data veld grootte in bytes.
7. Data - van 0 tot 255 bytes. De gegevens voor het lezen van de procedure.
8. Checksum - 1 byte. Bevat het resultaat van de logische bewerking XOR van alle bytes, behalve dat het uitgangsmateriaal en laatste datablok.

Natuurlijk, het pakket structuur is typisch voor digitale apparaten, vereist voor een juiste interpretatie van de commando-uitvoering.