Boucle de courant

Boucle de courant - est une interface de transmission de données à deux fils, dans lequel les données sont placées dans la valeur courante.

Merci

Un grand merci à Michael Hooke pour livres intéressants. Une fois que l'auteur commence l'étude de l'électronique moderne avec l'encyclopédie et les publications de cet homme remarquable. Sans les manuels Internet ont dû tourner patiemment les pages de ses mains, et la souris ont couru principalement dans le sous-champ.

société muRata fournit continuellement aux lecteurs de nouvelles informations, maintenant seront informés sur les nouvelles et les lecteurs. Les produits concernés ont déjà mentionné dans la section sur les capteurs Reed. Nous parlons du dernier développement - RedRock.

La nécessité d'une boucle

4-20 mA boucle de courant est considéré comme protocole commun de transmission d'informations du capteur. L'industrie est souvent nécessaire de mesurer les paramètres physiques, par exemple:

• pression;
• la température;
• Le courant de liquide.

Le besoin se fait sentir en permanence, lorsque les informations à transmettre sur des distances de plusieurs centaines de mètres ou plus. La boucle de courant est considéré comme interface numérique lent, et cela est dû à la capacité de charge du câble source (qui se manifeste avec une fréquence croissante), pour les appareils analogiques ou numériques tout à fait des possibilités manquant. Les émetteurs sont alimentés avec des piles de 12 (rarement) ou 24 (le plus). Ces derniers permettent en outre de transmettre les informations dans un paramètre significatif devient le courant plutôt que de la tension. Plus la ligne, plus la chute de tension.

Ainsi, les solutions techniques trompeuses ont quelques inconvénients. Tout d'abord, il est nécessaire d'utiliser un câble blindé, et d'autre part, une augmentation des résultats à distance par une diminution de l'efficacité nette. la boucle de courant typique se compose de quatre éléments:

1. Alimentation électrique. emplacement arbitraire.
2. Récepteur ou moniteur.
3. Emetteur (capteur).
4. tension du convertisseur.

Les capteurs fournissent des informations proportionnelles à la grandeur de mesure, représentée par la tension. Nous avons donc besoin de faire dans la transformation actuelle. Ensuite, les informations sont codées soit par le niveau de courant, ou sous forme binaire: 4 mA - de zéro à 20 mA - edinichka. Du côté du récepteur des données est déchiffré.

ventilateurs numériques disent une boucle à basse vitesse. En effet, lorsque la capacité d'entrée de chaleur de 75 pF / m kilomètre conducteurs de segment forme un condensateur avec une valeur nominale de 75 nF. Avec une fréquence croissante, la résistance diminue, l'effet de lissage et le filtrage ne donne pas le droit de travailler avec les informations. Pour 19 ms condenseur rempli complètement de 5 V, limitation provoquant remarqué dans 9,6 kbit / s.

En fait, la boucle de courant est considéré comme protocole obsolète à sa place prêt à d'autres massivement utilisé, par exemple, MIDI, et peu connue à l'interface générale HART industrielle publique.

informations générales

La première surprise est l'absence de normes uniformes. Ils sont devenus le protocole dominant 4-20 mA, 0-20 mA et 0-60 mA, pas de règles rapides. La boucle de courant peut être transmis des informations. Si elle est un code binaire, une unité correspondant à la présence d'un courant de 20 mA, en fonction de la configuration du système, et zéro - pas de signal ou de la présence de 4 mA. Si le saut de ligne de transmission de paquets se produit, il est nécessairement identifié par un octet d'arrêt.

L'interface utilisée avec 50 unités codées à l'origine comme 60 mA DC. Par conséquent, l'efficacité du système est beaucoup plus faible. Boucle 20 mA est apparu en 1962 en tant que signal pour la télétype - pour les messages d'impression à distance (relié aux deux machines à écrire électriques). Depuis le début des années 80 a essayé de réduire le courant, pas toujours avec succès. Nous avons décidé de faire un compromis:

1. 4 mA signifie « en direct » zéro. Pour que le système sache exactement, pas s'il y avait une pause dans le réseau.
2. L'unité reste 20 mA.

La principale limitation est la distance de transmission de données. Le réglage influe sur le débit: distances kilomètre sur le taux de transfert de données autorisée est de 9600 bits / s. Au-dessus de la ligne de / 19,2 kbits n'est pas utilisé. En conséquence, la plage affectée par les paramètres électriques de la ligne et le niveau de bruit. boucle de courant serait remplacée sur l'idée du bus de terrain, en fait une entrée en utilisation RS-485 norme aujourd'hui (1983) - l'option port COM. Même aujourd'hui, les bornes sur le protocole RS-232 sont reliées par l'intermédiaire de la boucle de courant, et sur le côté de la réception est faite transformation nécessaire. Parfois, les imprimeurs élus travaillent sur le protocole. Supposons qu'il y ait une limite théorique kbis 115 / s, dans la pratique, applicable à 9600.

La particularité de la boucle de courant - l'émetteur ne paie pas l'attention au stress. Le pouvoir est différent. La principale chose - pour résister à la valeur actuelle de 20 mA. Par conséquent, plus la ligne, plus l'efficacité. Cette règle est strictement appliquée. Il répond périodiquement boucle de courant avec isolation galvanique. A cet effet, un optocoupleur et la conception de semi-conducteurs similaires.

Habituellement, un câble blindé est utilisé, pour éviter toute interférence capacitive parallèle, ce qui est impossible de compenser ou de la piste. Pour créer un réseau bien adapté paire torsadée blindée. En raison de l'étroite imbrication des fils, il élimine les interférences externes sous forme de bruit en mode inductif et commun. Pour créer un canal duplex en utilisant l'interface de deux paires torsadées contrôlée par programme via des méthodes XON / XOFF. Dignes applications spécialisées contournent la difficulté de créer une requêtes pré-transmission et réponses.

Au niveau du récepteur le courant est converti en tension à l'aide d'un diviseur résistif. En fonction de la tension appliquée résistance 125 - 500 ohms. Parfois, sur le côté de l'émetteur ou le récepteur est mis adaptateur (signal de l'émetteur) à l'interface de port série COM. La chute de tension à travers la résistance est calculée par la loi d'Ohm, par exemple, pour la valeur nominale est de 250 ohms est de 250 x 0,02 = 5 V. Par conséquent, le récepteur peut être nécessaire de calibrer au niveau souhaité.

Où boucle de courant applicable

1. Le contrôle des processus technologiques. Dans la fabrication d'une boucle de courant 4-20 mA est considérée comme la principale interface analogique. Il a utilisé zéro « en direct » lorsque l'absence totale d'un signal est un saut de ligne. Courant de 4 mA est parfois utilisé comme alimentation pour l'émetteur ou le signal d'entrée du capteur est modulé et renvoyé à titre d'information. Il y a des chaînes, où la batterie est séparée, si elle est signal modulé. Ni le récepteur ni l'émetteur ne passe pas sa propre énergie.
2. Dans les jours de la téléphonie boucle de courant analogique est resté l'interface préférée pour la connexion. Et aujourd'hui plus battent le conducteur de courant dans les appartements. Ici, le téléphone est alimenté par la station et module un signal pour faire un appel. Comme avec le capteur décrit ci-dessus. Ces lignes sont restées comme un héritage du passé. Par exemple, la société de Bell système utilise l'alimentation à courant continu jusqu'à 125 V.
3. La boucle de courant est parfois utilisé pour transmettre le niveau du signal d'information. Par exemple, 15 mA signifie "brûler!", 6 mA - "tout droit", 0 mA - saut de ligne. Tout fabricant de petite ville fixe ses propres règles et utilise le protocole.
4. Dans la téléphonie sur une boucle de courant peut être commandée par la station de base. Ceci est appelé « contrôle à distance en courant continu. » Par exemple, Motorola MSF-5000 utilise un courant constant 4 mA pour la transmission des signaux de service. Un exemple d'un tel protocole:

• Pas de courant - réception de conduite sur le canal 1.
• 6 mA - une voie d'émission.
• -6 mA - recevoir des informations sur le canal 2.
• -12 mA - de passer sur le canal 2.

Interface MIDI

format MIDI est populaire parmi les musiciens, un protocole audio numérique spécialisé. Sur le plan physique, il est organisé selon le schéma 5 mA boucle de courant. Bien sûr, en raison du niveau de l'unité de différence de deux type de transfert ne sont pas directement compatibles. Selon Michael Hooke, MIDI a été développé en 1983 et est devenue la règle de facto de la connexion des synthétiseurs.

Wikipedia rapporte que, en Juin 1981 Roland Corporation a déposé un important fabricant de synthétiseurs - Obergeym Electronics - une idée d'interface standard. Déjà en Octobre, Smith Obergeym Kakihashi et discuté avec le Yamaha conseil, Korg et Kawai, et a démontré la première option réalisable en Novembre à l'exposition de la société AES.

Deux ans de l'interface est en cours de révision, et en Janvier 1983 Smith rejoint par synthétiseur analogique MIDI deux. Il est possible de pomper directement la disposition et de créer de nouvelles chansons. Plus tard les fichiers MIDI introduits à l'appui du système d'exploitation Windows, permettant aux auteurs directement engagés dans des tons de traitement, les saturant avec de nouveaux effets spéciaux, qui sont absents dans l'original synthétiseurs. L'introduction d'échantillons de différents instruments permet au joueur de jouer la musique de toute la complexité.

L'utilisation de MIDI

Le MIDI utilisé des lignes physiques sur 5 mA. Rare 10. Isolation par optocoupleur. Un trait caractéristique du signal d'inversion reconnu:

1. Il existe actuellement.
2. Pas de courant.

Par conséquent, MIDI n'est pas directement compatible avec la boucle de courant classique. L'interface physique ont vu beaucoup, mais ne savait pas le nom. Prise représente visuellement un disque diélectrique avec des ouvertures découpées latérales 5 sont disposés autour du périmètre (DIN). L'écran de conception est couverte par un cercle. Musiciens représentent trois types d'interfaces:

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

le port MIDI est parfois nécessaire sur la carte mère d'un ordinateur personnel. Physiquement, elle est utilisée dans le mode normal est pas utilisé contacts 12 et 15 ports de l'adaptateur de jeu DB-15S. logique TTL utilisé ici nécessite un adaptateur pour l'amarrage avec la boucle de protocole de synthèse standard. Circuit convertisseur ne soit pas trop compliquée, comprend un optocoupleur, une diode, une série d'éléments logiques.

port MIDI est programmé via UART en tant que port COM série. En vente sont des cartes son avec emplacements pour cartes d'extension MIDI ou séparés sont en liberté.

Le protocole HART

Ce protocole de développement bus de terrain, massivement utilisé dans l'industrie. Boucle de courant devient sous-base 4-20 mA, et ne peut donc utiliser une paire torsadée, à gauche au-dessus de protocoles obsolètes. Dans un premier temps je considérais ukzospetsializirovannym interface de communication standard, mais est allé sur l'affichage public en 1986. Transmission de HART vient paquet complet, ayant la composition:

1. Préambule - octets 5-20. Il permet de synchroniser et identifier le transporteur.
2. Start-octets - 1 octet. Indique le nombre de bus maître.
3. Adresse - de 1 à 5 octets. Assigné au maître, et le serviteur est une caractéristique particulière du mode de traitement par lots.
4. Expansion - de 0 à 3 octets. Sa longueur est spécifiée dans le démarrage octet.
5. Team - 1 octet. Le fait que le serviteur doit remplir.
6. Le nombre d'octets de données - 1 octet. des données de taille de champ en octets.
7. Les données - de 0 à 255 octets. Les données pour la lecture de la procédure.
8. Checksum - 1 octet. Il contient le résultat de l'opération logique XOR de tous les octets, à l'exception du début et de bloc de données final.

Bien sûr, la structure de paquets est typique pour les appareils numériques, nécessite pour une interprétation correcte de l'exécution de la commande.