Proudové smyčky

Proudová smyčka - je dvouvodičové rozhraní pro přenos dat, kde jsou data uložena do aktuální hodnoty.

díky

Mnohé díky Michaelu Hooke pro zajímavých knih. Poté, co autor začne studovat moderní elektroniky s encyklopedií a publikace tohoto pozoruhodného muže. Bez internetu učebnice musel trpělivě otáčení stránek svých rukou a myši běžel hlavně v podpoli.

Společnost Murata nepřetržitě poskytuje čtenářům čerstvé informace, takže teď budou informováni o novinkách a čtenářů. Dotyčné produkty již bylo zmíněno v kapitole o rákosu senzorů. Řeč je o nejnovějším vývoji - Redrock.

Potřeba smyčky

4-20 mA proudová smyčka je považován za společný protokol přenosu informací senzoru. Průmysl je často nutné pro měření fyzikálních parametrů, například:

• tlak;
• teplota;
• Proud kapaliny.

Vyvstává potřeba neustále, když informace, které mají být přenášeny na vzdálenost stovek metrů nebo více. Proudové smyčky je považován za pomalý digitální rozhraní, a to je vzhledem k nabití kapacity kabelu source (která se projevuje stále častěji), pro analogové nebo digitální zařízení docela příležitostí chybí. Vysílače jsou dodávány s bateriemi o 12 (zřídka) nebo 24 (většina). Ta umožní dále předávají informace smysluplným parametru se stává aktuální, nikoli napětí. Čím delší je čára, tím větší je pokles napětí.

V tomto zavádějícím technických řešení má několik nevýhod. Za prvé, je nutné použít stíněný kabel, a za druhé, zvýšení hodnot vzdálenost k prudkému poklesu účinnosti. Typická proudová smyčka se skládá ze čtyř částí:

1. Napájení. Libovolném místě.
2. Přijímač nebo monitor.
3. Vysílač (senzor).
4. měnič napětí proudu.

Snímače poskytují informace úměrný měřeného parametru, zastoupené napětí. Proto musíme udělat v současné transformace. Potom je informace kódována buď úrovně proudu, nebo v binárním tvaru: 4 mA - nula až 20 mA - edinichka. Na straně přijímače dat je dešifrován.

Digitální fanoušci říkají nízkorychlostní smyčku. Ve skutečnosti, když je vstupní tepelná kapacita 75 pF / m kilometru vodičů segmentu tvoří kondenzátor o nominální hodnotě 75 nF. Se zvyšující se frekvencí, odpor kapky, účinek vyhlazování a filtrace nedává právo na práci s informacemi. Po dobu 19 ms, kondenzátor zcela naplněn z 5V, což způsobuje omezení všiml v 9,6 kbit / s.

Vlastně proudové smyčky je považován za zastaralý protokol na svém místě připraveno k Other masivně používají, například, MIDI, a málo známé široké veřejnosti průmyslové rozhraní HART.

obecné informace

První překvapení se stává nedostatek jednotných standardů. Oni se stal dominantním protokolem 4-20 mA, 0-20 mA a 0-60 mA, žádná tvrdá a rychlá pravidla. Proudové smyčky mohou být přenášeny žádné informace. Pokud se jedná o binární kód, jednotka odpovídá za přítomnosti proudu 20 mA, v závislosti na konfiguraci systému, a nulu, - žádný signál, nebo přítomnost 4 mA. Dojde-li paket přerušení přenosové linky, nutně je identifikován pomocí stop byte.

Rozhraní používá s 50s původně kódované jednotku jako 60 mA DC. Proto účinnost systému je mnohem nižší. Smyčka 20 mA se objevil v roce 1962 jako signál pro dálnopisu - u vzdálených tiskových zpráv (připojené dva elektrické psací stroje). Od počátku 80. let se snažil omezit proud, ne vždy úspěšně. Rozhodli jsme se udělat kompromis:

1. 4 mA znamená „živý“ nulový. Aby systém přesně vědět, ne to, zda došlo ke zlomu v síti.
2. Jednotka je stále 20 mA.

Hlavním omezením je přenos dat vzdálenost. Na nastavení ovlivňuje datový tok: kilometr dráha na přípustnou rychlost přenosu dat je 9600 bitů / s. Nad 19,2 kbit / s řádku se nepoužívá. V důsledku toho je rozsah ovlivněna elektrických parametrů vedení a hladiny hluku. Proudové smyčky by bylo nahrazeno na myšlence Fieldbus, vlastně vstoupil do použití standardní RS-485 dnes (1983) - volba COM-portu. Dokonce i dnes, svorky na RS-232 protokol, jsou spojeny pomocí proudové smyčky, a na přijímací straně se provádí potřebné transformace. Někdy zvolení tiskárny pracují na protokolu. Předpokládejme, že existuje teoretický limit kbis 115 / s, v praxi použitelné na 9600.

Zvláštností proudové smyčky - vysílač nevěnuje pozornost na stres. Výkon se liší. Hlavní věc - aby vydržely aktuální hodnotu 20 mA. Proto, čím delší je čára, tím je nižší účinnost. To je přísně vynucená pravidlo. Schází se pravidelně proudové smyčky s galvanickým oddělením. Pro tento účel, optocoupleru a podobná polovodičová konstrukce.

Obvykle se používá stíněný kabel, aby nedošlo k paralelní kapacitní rušivé vlivy, které není možné kompenzovat nebo stopu. Chcete-li vytvořit síť dobře hodí stíněné kroucené dvoulinky. Vzhledem k těsné proplétání kabelů, eliminuje vnější interferenci v podobě indukčního a společné hluku režim. Pro vytvoření duplexní kanál pomocí dva kroucené páry rozhraní programově řízené pomocí metod XON / XOFF. Hodné specializované aplikace obejít obtíž vytvoření pre-přenos a odpovědi dotazy.

V přijímači se proud přeměněn na napětí pomocí odporového děliče. V závislosti na napětí aplikuje Odolnost 125 - 500 ohmů. Někdy se na straně vysílače a přijímače je kladen adaptér (vysílač signálu) k sériovému COM-port rozhraní. Pokles napětí na odporu se vypočte podle Ohmova zákona, například pro jmenovitá hodnota je 250 ohmů, je 250 x 0,02 = 5 V. V souladu s tím, přijímač může být nutné kalibrovat na požadované úrovni.

Kde je to vhodné proudové smyčky

1. Řízení technologických procesů. Při výrobě proudové smyčky 4-20 mA je považována za hlavní analogové rozhraní. To používalo „live“ zero-li celková absence signálu je konec řádku. Proud 4 mA se někdy používá jako zdroje napájení je vstupní signál z vysílače a snímače modulovány a vrátil se jako informace. K dispozici jsou řetězy, kdy baterie je zvlášť, pokud je modulovaný signál. Ani Přijímač ani vysílač netráví svůj vlastní energii.
2. Ve dnech analogové proudové smyčky telefonie zůstal oblíbený rozhraní pro připojení. A dnes je stále více se bije proudový vodič v apartmánech. Zde, telefon je napájen ze stanice a moduluje signál k uskutečnění hovoru. Stejně jako v případě výše popsaného snímače. Tyto řádky zůstal jako dědictví minulosti časů. Například firma Bell System využívá DC napájení až do 125 V.
3. Proudová smyčka je někdy používán k přenosu informační úrovně signálu. Například 15 mA znamená "hořet!", 6 mA - "v pořádku", 0 mA - konec řádku. Každý výrobce maloměstský stanoví svá vlastní pravidla a používá protokol.
4. V telefonii přes proudové smyčky může být řízena základnovou stanicí. Tento jev se nazývá „dálkové ovládání DC.“ Například Motorola MSF-5000 využívá konstantního proudu 4 mA pro přenos servisních signálů. Příkladem takového protokolu:

• Žádný proud - chování příjem na kanálu 1.
• 6 mA - 1 vysílací kanál.
• -6 mA - příjem informací o kanálu 2.
• -12 mA - přenést na kanálu 2.

MIDI interface

formátu MIDI je populární mezi hudebníky, specializované digitální audio protokolu. Na fyzické úrovni je organizována podle schématu 5 mA proudové smyčky. Samozřejmě, vzhledem k různé úrovni jednotky přímo přenášet standardní dva nejsou kompatibilní. Podle Michaela Hooke, MIDI byl vyvinut v roce 1983 a stala se de facto pravidlo připojení syntezátorů.

Wikipedia uvádí, že v červnu 1981 Roland Corporation podal hlavní výrobce syntezátorů - Obergeym Electronics - standardní rozhraní nápad. Již v říjnu, Smith Obergeym Kakihashi a projednal s radou Yamaha, Korg a Kawai a demonstroval první fungující volby v listopadu na výstavě AES společnosti.

Dva roky rozhraní je revidován, av lednu 1983, Smith se připojil přes MIDI dvou analogových syntezátorů. Je možné přímo čerpadla uspořádání a vytváření nových skladeb. Později MIDI soubory zavedeny na podporu operačního systému Windows, který umožňuje autorům přímo zabývá zpracováním tónů, nasycení za nové speciální efekty, které jsou nepřítomné v originále syntezátory. Zavedení vzorků různých nástrojů umožňuje hráči hrát hudbu jakékoliv složitosti.

Použití MIDI

MIDI používá fyzické linek na 5 mA. Vzácné 10. Izolace pomocí optočlenu. Charakteristickým rysem uznaného inverzi signálu:

1. K dispozici jsou aktuální.
2. Žádný proud.

Proto MIDI není přímo kompatibilní s konvenčním proudové smyčky. Fyzické rozhraní viděli mnoho, ale neznal jméno. Výstupní vizuálně představuje dielektrickou disk s znázorňuje boční otvory 5 jsou uspořádány po celém obvodu (DIN). Obrazovka návrh se vztahuje kruhu. Hudebníci platily pro tři typy rozhraní:

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

MIDI port je někdy nutné na základní desce osobního počítače. Fyzicky je využívána v je normální režim nepoužívá kontaktů 12 a 15 porty DB-15S hra adaptéru. TTL logiky v tomto textu používá vyžaduje adaptér stykování se standardní syntezátor protokolu smyčky. převodník obvod není příliš složitá, obsahuje optočlen, dioda, řada logických prvků.

MIDI port programovat pomocí UART jako sériový COM port. Na prodej jsou zvukové karty s MIDI nebo samostatnými sloty expanze karty jsou na útěku.

Protokol HART

Tento vývoj protokol sběrnice, masivně používají v průmyslu. Připojovací deska stane 4-20 mA proudové smyčky, a proto se mohou používat kroucený pár, které zbyly z zastaralých protokolů. Zpočátku jsem považoval ukzospetsializirovannym standardní komunikační rozhraní, ale šel na veřejné displeji v roce 1986. Přenos HART je kompletní balíček, mající složení:

1. Preambule - 5-20 bajtů. Slouží k synchronizaci a identifikaci nosiče.
2. Start-byte - 1 byte. Určuje bus master číslo.
3. Adresa - od 1 do 5 bajtů. Přidělen k veliteli a sluha je Zvláštností dávkovém režimu.
4. Expanze - od 0 do 3 bajtů. Jeho délka je uvedena v úvodní byte.
5. Team - 1 byte. Skutečnost, že zaměstnanec musí splnit.
6. Počet bajtů dat - 1 byte. Velikost datové pole v bytech.
7. Data - od 0 do 255 bajtů. Data pro čtení postupu.
8. Kontrolní - 1 byte. Obsahuje výsledek logické operace XOR všech bytů, s výjimkou počáteční a konečné datového bloku.

Samozřejmě, že struktura paketů je typická pro digitální zařízení, vyžaduje pro správnou interpretaci vykonání příkazu.