Strømsløjfe

Strømsløjfe - er et totrådet datatransmission interface, hvor data er placeret i den aktuelle værdi.

tak

Mange tak til Michael Hooke for interessante bøger. Når forfatteren begynder studiet af moderne elektronik med encyklopædien og publikationer denne bemærkelsesværdige mand. Uden internettet havde lærebøger til tålmodigt at vende siderne i sine hænder, og musen kørte hovedsageligt i underfelt.

muRata selskab løbende giver læsere med nye oplysninger, så nu vil blive informeret om nyheder og læsere. De pågældende produkter er allerede nævnt i afsnittet om reed sensorer. Vi taler om den seneste udvikling - Redrock.

Behovet for løkke

4-20 mA strømsløjfe anses fælles protokol transmitterer sensor information. Industrien er ofte nødvendigt at måle fysiske parametre, for eksempel:

• tryk;
• temperatur;
• Væskestrømmen.

Behovet opstår hele tiden, når de oplysninger, der skal sendes over afstande på flere hundrede meter eller mere. Strømsløjfe anses for at være langsom digitalt interface, og dette skyldes ladekapacitet af kablet kilde (som manifesterer sig med stigende frekvens), til analoge eller digitale enheder helt muligheder mangler. Senderne leveres med batterier med 12 (sjældent) eller 24 (de fleste). Sidstnævnte tillade yderligere transmittere informationen i en meningsfuld parameter bliver den aktuelle snarere end spænding. Jo længere den linje, jo større spændingsfald.

I denne vildledende tekniske løsninger har et par ulemper. For det første er det nødvendigt at anvende en afskærmet ledning, og for det andet, en stigning i afstand resulterer i et kraftigt fald i effektivitet. Typisk strømsløjfe består af fire komponenter:

1. Strømforsyning. Vilkårlig placering.
2. Modtager eller monitor.
3. En sender (sensor).
4. spænding konverter strøm.

Sensorerne giver information proportional med den målte parameter, repræsenteret af spænding. Derfor er vi nødt til at gøre i den aktuelle transformation. Derefter informationen kodes enten af ​​niveauet af strøm, eller i binær form: 4 mA - nul til 20 mA - edinichka. På modtagersiden af ​​dataene dekrypteres.

Digitale fans sige en lav hastighed løkke. Faktisk, når varmeinput kapacitet på 75 pF / m kilometer segmentet ledere danner en kondensator med en nominel værdi på 75 nF. Med stigende hyppighed, modstanden falder, betyder effekten af ​​udjævning og filtrering ikke giver ret til at arbejde med de oplysninger. For 19 ms kondensator fyldt fuldstændigt fra 5V, forårsager begrænsning bemærket i 9,6 kbit / s.

Faktisk strømsløjfen anses for forældet protokol i stedet klar til Other massivt anvendes, for eksempel, MIDI og lidt kendt for offentligheden industrielle HART interface.

generelle oplysninger

Den første overraskelse bliver mangel på ensartede standarder. De blev den dominerende protokol 4-20 mA, 0-20 mA og 0-60 mA, ingen hårde og hurtige regler. Den aktuelle løkke kan overføres alle oplysninger. Hvis det er en binær kode, en enhed svarer til tilstedeværelsen af ​​en strøm på 20 mA, afhængigt af systemkonfiguration, og nul - intet signal eller tilstedeværelse af 4 mA. Hvis der opstår pakketransmissionsnettet linjeskift, den nødvendigvis identificeres gennem et stop byte.

Interfacet anvendes med 50s oprindeligt kodede enhed ligesom 60 mA DC. Derfor er systemet effektivitet er meget lavere. Sløjfen 20 mA dukkede op i 1962 som et signal for teletype - for fjerntliggende trykning beskeder (forbandt de to elektriske skrivemaskiner). Siden begyndelsen af ​​80'erne har forsøgt at reducere den nuværende, ikke altid med succes. Vi besluttede at gøre et kompromis:

1. 4 mA betyder "levende" nul. For at systemet kan vide præcis, ikke, om der var en pause i netværket.
2. Enheden forbliver 20 mA.

Den vigtigste begrænsning er datatransmissionen afstand. På indstilling påvirker bitrate: kilometer afstande på tilladelige dataoverførselshastighed er 9600 bit / sek. Over 19,2 kbit / s linie anvendes ikke. Som et resultat er området påvirket af de elektriske parametre for linjen og støjniveauet. Strømsløjfe ville blive erstattet på ideen om Fieldbus, faktisk kom i brug en standard RS-485 i dag (1983) - COM-port mulighed. Selv i dag, er terminalerne på RS-232 protokollen forbundet ved hjælp af den aktuelle løkke, og på den modtagende side er nødvendig på transformation. Nogle gange valgte printere arbejde på protokollen. Antag at der er en teoretisk grænse kbis 115 / s, i praksis, der gælder for 9600.

Det særlige ved den aktuelle løkke - senderen ikke er opmærksomme på stress. Power er anderledes. De vigtigste ting - til at modstå den aktuelle værdi på 20 mA. Derfor, jo længere den linje, jo lavere effektivitet. Dette er strengt håndhævet regel. Den opfylder periodisk aktuelle løkke med galvanisk adskillelse. Til dette formål en optokobler og lignende halvleder design.

Sædvanligvis anvendes skærmet kabel, for at undgå parallelle kapacitive forstyrrelser, hvilket ikke er muligt at kompensere for eller spor. At skabe et netværk velegnet parsnoet. Grund af den tætte sammenfletning af tråde, den eliminerer eksterne påvirkninger i form af induktive og common mode støj. At skabe en duplex kanal med to parsnoet grænseflade programmatisk styres via XON / XOFF metoder. Værdige specialiserede applikationer omgå vanskeligheden ved at skabe et præ-transmission og besvarer forespørgsler.

Ved modtageren strømmen konverteres til spænding under anvendelse af en resistiv skillevæg. Afhængig af spænding påført modstand 125 - 500 ohm. Undertiden på siden af ​​senderen eller modtageren sættes adapter (sender signal) til den serielle COM-port interface. Spændingsfaldet over modstanden beregnes ved Ohms lov, for eksempel til den nominelle værdi er 250 ohm er 250 x 0,02 = 5 V. Følgelig kan modtageren være nødvendigt at kalibrere på det ønskede niveau.

Hvor det er relevant strømsløjfe

1. Kontrol af teknologiske processer. Ved fremstillingen af ​​en 4-20 mA strømsløjfe betragtes som den vigtigste analogt interface. Det plejede "live" nul, når det totale fravær af et signal er et linjeskift. Strøm på 4 mA er undertiden bruges som strøm til transmitteren eller sensor indgangssignal moduleret og returneres som information. Der er kæder, hvor batteriet er adskilt, hvis det modulerede signal. Hverken modtageren eller senderen ikke bruger sin egen energi.
2. I de dage af analog strømsløjfe telefoni forblev den foretrukne interface til tilslutning. Og i dag mere er at slå den nuværende leder i lejlighederne. Her er telefonen strøm fra stationen og modulerer et signal at foretage et opkald. Som med sensoren beskrevet ovenfor. Disse linjer forblev som en arv af gange tidligere. For eksempel, at selskabet Bell System bruger DC strømforsyning op til 125 V.
3. Strømsløjfen er undertiden anvendes til at transmittere informationssignalet niveau. For eksempel, 15 mA betyder "brænde", 6 mA - "okay", 0 mA - linjeskift. Enhver lille by producent sætter sine egne regler og bruger protokollen.
4. I telefoni over en strømsløjfe kan styres af basisstationen. Dette kaldes "fjernbetjening DC." For eksempel Motorola MSF-5000 anvender en konstant strøm 4 mA til transmission af servicesignaler. Et eksempel på en sådan protokol:

• Ingen strøm - adfærd modtagelse på kanal 1.
• 6 mA - 1 transmissionskanal.
• -6 mA - modtage information om kanal 2.
• -12 mA - at videregive de 2-kanal.

MIDI interface

MIDI-format er populær blandt musikere, en specialiseret digital audio-protokollen. På det fysiske plan er det organiseret efter ordningen 5 mA loop. Selvfølgelig på grund af forskellen enhedsniveau direkte overføre to standard er ikke kompatible. Ifølge Michael Hooke, blev MIDI udviklet i 1983 og er blevet de facto reglen om tilslutning af synthesizere.

Wikipedia rapporterer, at Roland i juni 1981 indgivet en stor producent af synthesizere - Obergeym Elektronik - et standard interface idé. Allerede i oktober, Smith Obergeym Kakihashi og drøftede det med bestyrelsen Yamaha, Korg og Kawai, og demonstrerede den første brugbar mulighed i november til AES udstilling af samfundet.

To års grænsefladen er under revision, og i januar 1983 Smith sluttede via MIDI to analoge synthesizer. Det er muligt direkte at pumpe arrangement og skabe nye sange. Senere MIDI-filer introduceret til støtte for Windows-operativsystemet, så forfatterne direkte beskæftiger sig med forarbejdning toner, mætte dem med nye specielle effekter, som er fraværende i den oprindelige synthesizere. Indførelsen af ​​prøver af forskellige instrumenter giver spilleren mulighed for at spille musik af enhver kompleksitet.

Brug af MIDI

MIDI anvendte fysiske linier den 5. mA. Sjælden 10. Isolering gennem optokobler. Et karakteristisk træk ved den anerkendte inversion signal:

1. Der er strøm.
2. Ingen strøm.

Derfor MIDI er ikke direkte kompatible med den traditionelle strømsløjfe. Den fysiske grænseflade har set mange, men ikke kender navnet. Outlet betegner visuelt en dielektrisk skive med en side cutaway åbninger 5 er anbragt omkring omkredsen (DIN). Designet Skærmen er dækket af en cirkel. Musikere tegner sig for tre typer grænseflader:

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

MIDI havn er nogle gange nødvendigt på bundkortet af en personlig computer. Fysisk, er det udnyttes i normal tilstand ikke anvendes kontakter 12 og 15 porte DB-15S spil adapter. TTL anvendt heri kræver en adapter for sammenkobling med standard synthesizer protokol sløjfe. konverterkredsløb er ikke alt for kompliceret, omfatter en optokobler, en diode, en række logiske elementer.

MIDI-port programmeres via UART som en seriel COM-port. På salg er lydkort med MIDI eller separate ekspansion kortpladser er løs.

HART protokol

Denne udvikling protokol Fieldbus, massivt anvendes i industrien. Delbasisareal bliver 4-20 mA strømsløjfe, og kan derfor bruge parsnoet, tilovers fra forældede protokoller. I første omgang jeg overvejet ukzospetsializirovannym standard kommunikations-interface, men gik på offentlig udstilling i 1986. Transmission af HART leveres komplet pakke, med sammensætningen:

1. Præambel - 5-20 bytes. Serverer at synkronisere og identificere transportøren.
2. Start-byte - 1 byte. Angiver busmasteren nummer.
3. Adresse - fra 1 til 5 bytes. Tildelt til master, og Tjeneren er et særligt kendetegn ved batch-mode.
4. Ekspansion - fra 0 til 3 bytes. Dens længde er angivet i start-byte.
5. Team - 1 byte. Det faktum, at tjeneren skal opfylde.
6. Antallet af bytes af data - 1 byte. datafelt størrelse i byte.
7. Data - fra 0 til 255 bytes. Dataene til aflæsning af proceduren.
8. Checksum - 1 byte. Den indeholder resultatet af den logiske operation XOR af alle bytes, bortset fra start- og endelige datablok.

Selvfølgelig pakken struktur er typisk for digitale enheder, kræver for korrekt fortolkning af kommandoeksekveringen.