Strømsløyfe

Strømsløyfe - er en to-tråds datatransmisjonsgrensesnitt, hvor dataene blir plassert i den aktuelle verdi.

takk

Mange takk til Michael Hooke for interessante bøker. Når forfatteren begynner studiet av moderne elektronikk med leksikonet og publikasjoner av denne bemerkelsesverdige mannen. Uten internett lærebøker måtte tålmodig snu sidene i hans hender, og mus kjørte hovedsakelig i delfelt.

Murata Selskapet leverer stadig lesere med nye opplysninger, så nå vil bli informert om nyheter og lesere. De berørte produktene har allerede nevnt i avsnittet om siv sensorer. Vi snakker om den siste utviklingen - RedRock.

Behovet for loop

4-20 mA strømsløyfe blir ansett som vanlig protokoll sende sensorinformasjon. Næringen er ofte nødvendig å måle fysiske parametere, for eksempel:

• trykk;
• temperatur;
• Den flytende strøm.

Behovet oppstår hele tiden, når informasjonen som skal sendes over avstander på hundrevis av meter eller mer. Strømsløyfe anses å være treg digitalt grensesnitt, og dette er på grunn av ladekapasitet av kabelen kilde (som manifesterer seg med økende frekvens), til analoge eller digitale enheter ganske muligheter mangler. Senderne er utstyrt med batterier av 12 (sjelden) eller 24 (mest). Sistnevnte tillate ytterligere overføre informasjonen på en meningsfull parameter blir den aktuelle stedet for spenning. Jo lengre linje, desto større er spenningsfallet.

I denne villedende tekniske løsninger har et par ulemper. For det første er det nødvendig å bruke en skjermet ledning, og for det annet en økning i avstand resulterer i en skarp reduksjon i effektivitet. Typiske strømsløyfe består av fire komponenter:

1. Strømforsyning. Vilkårlig sted.
2. Mottaker eller monitor.
3. En sender (sensor).
4. spenningsomformer strøm.

Sensorene gi informasjon som er proporsjonal med den målte parameter, representert ved spenningen. Derfor må vi gjøre i den nåværende transformasjon. Da informasjonen er kodet enten ved den strømnivå, eller i binær form: 4 mA - null til 20 mA - edinichka. På mottakersiden av dataene er dekryptert.

Digitale fans si en lav hastighet loop. Faktisk, når varmetilførsel kapasitet på 75 pF / m kilometer segment lederne danner en kondensator med en nominell verdi på 75 nF. Med økende frekvens, motstanden synker, er den oppnådde effekt av utjevning og filtrering gir ikke rett til å arbeide med informasjonen. For 19 ms-kondensator fylles på helt fra 5V, forårsaker begrensning merke til i 9,6 kbit / s.

Egentlig strømsløyfen anses foreldet protokoll på plass klar til å Andre massivt brukt, for eksempel, MIDI, og lite kjent for allmennheten industriell HART grensesnitt.

generell informasjon

Den første overraskelsen blir en mangel på enhetlige standarder. De ble den dominerende protokollen 4-20 mA, 0-20 mA og 0-60 mA, ingen harde og raske regler. Den strømsløyfe kan overføres noen informasjon. Hvis det er en binær kode, tilsvarer en enhet av tilstedeværelsen av en strøm på 20 mA, avhengig av systemkonfigurasjon, og null - noe signal eller nærvær av 4 mA. Hvis pakken transmisjonslinjen brytes vil det nødvendigvis blir identifisert ved hjelp av en stopper byte.

Grensesnittet brukes med 50s opprinnelig kodet enhet som 60 mA DC. Derfor er systemeffektivitet mye lavere. Sløyfe 20 mA dukket opp i 1962 som et signal for den fjernskriver - for fjernutskrifts meldinger (koblet de to elektriske skrivemaskiner). Siden begynnelsen av 80-tallet forsøkte å redusere strømmen, ikke alltid vellykket. Vi bestemte oss for å gjøre et kompromiss:

1. 4 mA betyr "live" null. For at systemet skal vite nøyaktig, ikke om det var en pause i nettverket.
2. Enheten forblir 20 mA.

Den største begrensningen er dataoverføringen avstand. På innstillingen påvirker bitrate: kilometer avstander på atte dataoverføringshastigheten er 9600 bits / sek. Over 19,2 kbit / s linje er ikke brukt. Som et resultat av dette området påvirket av de elektriske parametrene til linjen og støynivået. Strømsløyfe ville bli erstattet på ideen om Fieldbus, faktisk kom i bruk en standard RS-485 i dag (1983) - COM-port alternativet. Selv i dag, er terminalene på RS-232-protokollen forbundet ved hjelp av strømsløyfen, og på mottakssiden er gjort nødvendig transformasjon. Noen ganger valgte skrivere arbeide med protokollen. Anta at det er en teoretisk grense Kbis 115 / s, i praksis, som gjelder for 9600.

Det særegne ved strømsløyfe - senderen ikke ta hensyn til stress. Power er annerledes. Det viktigste - å tåle dagens verdi på 20 mA. Derfor, jo lenger linjen, jo lavere effektivitet. Dette er strengt håndhevet regelen. Den oppfyller periodisk strømsløyfe med galvanisk isolasjon. For dette formålet, en optocoupler og lignende halvledere design.

Vanligvis skjermet kabel benyttes, for å unngå parallelle kapasitive forstyrrelser, som ikke er mulig å kompensere for eller spor. For å opprette et nettverk godt egnet skjermet tvunnet parkabel. På grunn av den tette sammenveving av ledninger, eliminerer den ytre støy i form av induktive og felles modusstøy. For å opprette en duplex-kanal ved hjelp av to tvunnet par grensesnitt programma styres via XON / XOFF metoder. Verdige spesialiserte programmer omgå vanskelighetene med å lage en pre-overføring og besvarer spørsmål.

Ved mottakeren strømmen omdannes til spenning ved hjelp av en motstandsdeler. Avhengig av spenning brukt motstand 125 - 500 ohm. Noen ganger kan på den side av senderen eller mottakeren er satt adapter (sender signal) til serie COM-port grensesnitt. Spenningsfallet over motstanden er beregnet av Ohms lov, for eksempel, for den nominelle verdi er 250 ohm er 250 x 0,02 = 5 V. Følgelig kan mottageren være nødvendig å kalibrere på det ønskede nivå.

Der det er anvendelig strømsløyfe

1. Kontroll av teknologiske prosesser. Ved fremstilling av en 4-20 mA strømsløyfe blir ansett som den viktigste analogt grensesnitt. Den brukte "live" null når det totale fravær av et signal er et linjeskift. Strøm på 4 mA blir noen ganger brukt som kraft til transmitteren eller sensorinngangssignalet blir modulert og returnert som informasjon. Det er kjettinger, hvor batteriet er separat, hvis den er modulert signal. Verken mottakeren eller senderen ikke bruke sin egen energi.
2. I dagene av analoge strømsløyfe telefoni forble favoritten grensesnitt for tilkobling. Og i dag mer er å slå den nåværende lederen i leilighetene. Her er telefonen slått fra stasjonen og modulerer et signal for å ringe. Som med sensoren som er beskrevet ovenfor. Disse linjene forble som en arv fra tidligere tider. For eksempel har selskapet Bell System bruker DC strømforsyning opp til 125 V.
3. Den nåværende sløyfe blir noen ganger brukt til å overføre informasjonen signalnivået. For eksempel betyr 15 mA "brenne", 6 mA - "all right", 0 mA - linjeskift. Enhver liten by produsenten setter sine egne regler og bruker protokollen.
4. I telefoni over en strømsløyfe kan styres fra basestasjonen. Dette kalles "fjernkontroll DC." For eksempel, Motorola MSF-5000 benytter en konstant strøm på 4 mA for overføring av tjenestesignaler. Et eksempel på en slik protokoll:

• Ingen strøm - oppførsel mottak på kanal 1.
• 6 mA - en senderkanal.
• -6 mA - motta informasjon på kanal 2.
• -12 mA - å passere på den to-kanal.

MIDI-grensesnitt

MIDI-formatet er populært blant musikere, en spesialisert digital audio-protokollen. På det fysiske nivå er det organisert i henhold til skjema 5 mA strømsløyfe. Selvfølgelig, på grunn av forskjellen enhetsnivå direkte overføre standard to er ikke kompatible. Ifølge Michael Hooke ble MIDI utviklet i 1983 og har blitt de facto regelen om tilkobling av synthesizere.

Wikipedia forteller at i juni 1981 Roland Corporation har innlevert en stor produsent av synthesizere - Obergeym Electronics - et standard grensesnitt idé. Allerede i oktober, Smith Obergeym Kakihashi og diskutert det med styret Yamaha, Korg og Kawai, og demonstrerte den første gjennomførbar alternativ i november til AES utstilling av samfunnet.

To år med grensesnittet er under revisjon, og i januar 1983, Smith sluttet via MIDI to analog synthesizer. Det er mulig å direkte pumpe ordningen og for å skape nye sanger. Senere MIDI-filer introdusert til støtte for operativsystemet Windows, slik forfatterne direkte engasjert i behandlingen toner, mette dem med nye spesielle effekter, som er fraværende i den opprinnelige synthesizere. Innføringen av prøver av ulike instrumenter tillater spilleren å spille musikk av kompleksitet.

Bruken av MIDI

MIDI brukes fysiske linjer på 5 mA. Rare 10. Isolasjon gjennom optokobler. Et karakteristisk trekk ved den anerkjente inversjon signal:

1. Det er strøm.
2. Ingen strøm.

Derfor er MIDI ikke er direkte kompatibel med konvensjonelle strømsløyfen. Den fysiske grensesnittet har sett mange, men visste ikke navnet. Utløp representerer visuelt en dielektrisk skive med en sidebrutte åpninger 5 er anordnet rundt omkretsen (DIN). Utformingen skjermen er dekket av en sirkel. Musikere står for tre typer grensesnitt:

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

MIDI-porten er noen ganger nødvendig på hovedkortet av en personlig datamaskin. Fysisk er det anvendes i den normale modus ikke er brukt kontakter 12 og 15 porter DB-15S spill adapter. TTL logikk anvendt heri krever en adapter for tilkobling med standardprotokollen synthesizer sløyfe. omformerkretsen ikke er for komplisert, omfatter en optokobler, en diode, en serie av logiske elementer.

MIDI-porten er programmert via UART som en seriell COM-port. På salg er lydkort med MIDI eller separate utvidelseskortplasser er på frifot.

HART-protokollen

Denne utviklingen protokollen Fieldbus, massivt brukt i industrien. Forsterkningslag blir 4-20 mA strømsløyfe, og derfor kan bruke tvunnet par, igjen fra foreldet protokoller. Utgangspunktet jeg betraktet ukzospetsializirovannym standard kommunikasjonsgrensesnitt, men gikk på offentlig visning i 1986. Overføring av HART leveres komplett pakke, med sammensetningen:

1. Innledningen - 5-20 bytes. Det tjener til å synkronisere og identifisere bæreren.
2. Begynn byte - en byte. Angir bussmaster nummeret.
3. Adresse - fra 1 til 5 bytes. Tildeles hoved, og tjeneren er en spesiell funksjon i batch-modus.
4. Ekspansjon - fra 0 til 3 bytes. Lengden er spesifisert i start-byte.
5. Team - en byte. Det faktum at tjeneren må oppfylle.
6. Antall byte av data - en byte. datafelt i byte.
7. Data - fra 0 til 255 bytes. Dataene for lesing av fremgangsmåten.
8. Sjekksum - en byte. Den inneholder resultatet av den logiske operasjons XOR av alle dataordene, unntatt at utgangs og endelige datablokk.

Selvfølgelig, er det typisk pakkestrukturen for digitale enheter, krever for riktig tolkning av kommandoen utførelse.