Pętla prądowa

Pętli prądowej - jest interfejsu transmisji danych dwuprzewodowego, w którym dane są wprowadzane w bieżącej wartości.

Dzięki

Wielkie dzięki dla Michaela Hooke dla ciekawych książek. Gdy autor zaczyna naukę nowoczesnej elektroniki z encyklopedii i publikacji tego niezwykłego człowieka. Bez Internetu podręczniki musiały cierpliwie obracanie stron dłoniach, a mysz prowadził głównie w podpolu.

Firma Murata nieustannie dostarcza czytelnikom świeżych informacji, więc teraz będzie informowany o nowościach i czytelników. Przedmiotowe produkty już wspomniano w części dotyczącej czujników trzcinowych. Mówimy o najnowszym rozwoju - Redrock.

Potrzeba pętli

4-20 mA pętla prądowa jest uważany wspólny protokół przesyłania informacji czujnika. Przemysł jest często niezbędne do pomiaru parametrów fizycznych, na przykład:

• ciśnienie;
• temperatura;
• Strumień cieczy.

Powstała potrzeba stale, gdy informacje mają być przekazywane na odległość setek metrów lub więcej. Obecna pętla uważany jest za powolny interfejs cyfrowy, a to ze względu na pojemność ładowania kabla źródło (co przejawia się wzrostem częstotliwości), analogowych i cyfrowych urządzeń dość możliwości brakuje. Nadajniki są zasilane bateriami przez 12 (rzadko) lub 24 (najbardziej). Te ostatnie umożliwiają dalsze przekazywanie informacji w znaczącym parametrem się prąd zamiast napięcia. Im dłuższa linia, tym większy spadek napięcia.

W ten mylący rozwiązania techniczne mają kilka wad. Po pierwsze, jest konieczne użycie ekranowanych przewodów, a po drugie, zwiększenie wyników odległość w gwałtowny spadek wydajności. Typowy prąd pętli składa się z czterech składników:

1. Zasilanie. Arbitralny lokalizacja.
2. Odbiornik lub monitor.
3. Nadajnik (czujnika).
4. Napięcie prądu konwertera.

Czujniki dają informację proporcjonalny do mierzonego parametru, reprezentowane przez napięcia. Dlatego musimy zrobić w obecnej transformacji. Następnie dane są kodowane poprzez poziom prądu, lub w postaci binarnej: 4 mA - zera do 20 mA - edinichka. Po stronie odbiornika danych jest odszyfrowane.

Wentylatory cyfrowe powiedzieć małą pętlę prędkości. W rzeczywistości, gdy ilość ciepła wejściowego 75 pF / m kilometr przewodów segmentu tworzy kondensator o wartości nominalnej 75 nF. Wraz ze wzrostem częstotliwości, rezystancja spada, efekt wygładzenia i filtrowanie nie daje prawa do pracy z informacją. Przez 19 ms kondensator w pełni obsadzone 5V, co powoduje ograniczenie zauważyć w 9,6 kbit / s.

Faktycznie obecna pętla jest uważany za przestarzały protokół na swoim miejscu gotowy do innych masowo stosowane, na przykład, MIDI, i mało znane opinii publicznej interfejsu przemysłowego HART.

informacje ogólne

Pierwsza niespodzianka staje się brak jednolitych standardów. Stały się one dominującym protokołem 4-20 mA, 0-20 mA i 0-60 mA, bez sztywnych zasad. Obecna pętla mogą być przekazywane żadnej informacji. Jeśli jest to kod binarny, jednostka odpowiada obecności prądzie 20 mA, w zależności od konfiguracji systemu i zera - brak lub obecność sygnału o 4 mA. Jeśli wystąpi przerwa pakiet linii przesyłowych, koniecznie jest identyfikowana przez bajt zatrzymania.

Interfejs używany z lat 50. pierwotnie zakodowane jednostki jak 60 mA DC. Dlatego wydajność systemu jest znacznie niższa. Pętla 20 mA pojawił się w 1962 roku jako sygnał dla dalekopis - dla zdalnych wiadomości drukarskich (połączonych dwie maszyny do pisania elektryczny). Od początku lat 80-tych starał się zmniejszyć prąd, nie zawsze z powodzeniem. Zdecydowaliśmy się na kompromis:

1. 4 mA oznacza "na żywo" zero. Aby system dokładnie wiedzieć, czy nie nastąpiła przerwa w sieci.
2. Urządzenie pozostaje 20 mA.

Głównym ograniczeniem jest odległość transmisji danych. Ustawienie wpływa na szybkość transmisji: Odległości kilometrów na danych dopuszczalnej szybkości transmisji 9600 bitów / s. Powyżej linii 19,2 kbit / s nie jest używany. W rezultacie, zakres wpływu parametrów elektrycznych linii i poziomu hałasu. Obecna pętla zostanie zastąpiony na idei Fieldbus, rzeczywiście wszedł do użytku standardem RS-485 dzisiaj (1983) - opcja port COM. Nawet obecnie, zaciski na RS-232 protokołu są połączone za pomocą pętli prądowej, a po stronie odbiorczej jest niezbędny transformacji. Czasami wybrani drukarki pracują na protokole. Załóżmy, że istnieje teoretyczna granica KBIS 115 / s w praktyce stosowane do 9600.

Osobliwością pętli prądowej - nadajnik nie zwraca uwagi na stres. Moc jest inna. Najważniejsze - aby wytrzymać bieżącą wartość 20 mA. W związku z tym, im dłuższy przewód, tym niższa wydajność. Jest to ściśle przestrzegane reguły. Spełnia on okresowo pętli prądowej z separacją galwaniczną. W tym celu, transoptora i podobnej konstrukcji półprzewodników.

Zazwyczaj stosowany jest kabel ekranowany, w celu uniknięcia zakłóceń równolegle pojemnościowego, co nie jest możliwe w celu kompensacji lub monitorować. Aby utworzyć sieć dobrze nadaje skrętka ekranowana. Ze względu na ścisły splot drutów, eliminuje zakłócenia zewnętrzne w postaci indukcyjnego i wspólnego hałasu tryb. W celu utworzenia kanału dupleksu, używając dwóch par skręconych interfejsu programowego kontrolowane sposobami XON / XOFF. Godnymi wyspecjalizowane aplikacje ominąć trudności tworzenia pre-transmisji i udziela odpowiedzi na zapytania.

W odbiorniku prąd jest przekształcany na napięcie za pomocą rezystancyjnego dzielnika. W zależności od napięcia Rezystancja zastosowano 125 - 500 omów. Czasami po stronie nadajnika lub odbiornika sygnału umieścić adapter (nadajnik) z portem szeregowym COM-port. Spadek napięcia na rezystorze jest obliczana przez prawie Ohma, na przykład, do wartości nominalnej 250 omów 250 x 0,02 = 5 V. Zgodnie z tym, odbiornik może potrzebować kalibruje się na pożądanym poziomie.

W stosownych przypadkach pętla prądowa

1. Kontrola procesów technologicznych. Do wytwarzania prądu pętli 4-20 mA jest uważany za głównego interfejsu analogowego. Stosowany „na żywo” zero, gdy całkowity brak jest sygnału końca linii. Prąd 4 mA jest czasami używane jako zasilanie dla nadajnika sygnału wejściowego lub czujnik jest modulowany i powrócił jako informacja. Są to łańcuchy, w którym bateria jest oddzielny, jeśli jest to sygnał modulowany. Ani odbiorca ani nadajnik nie wydać własną energię.
2. W dniach analogowej telefonii obecnej pętli pozostał ulubiony interfejs dla połączenia. A dzisiaj bardziej biją bieżący przewodu w apartamentach. Tutaj, telefon jest zasilany ze stacji i moduluje sygnał, aby nawiązać połączenie. Podobnie jak w przypadku opisanego powyżej czujnika. Linie te pozostawały jako spuścizny minionych czasów. Na przykład, firma Bell system wykorzystuje zasilacz DC do 125 V.
3. Obecny pętla jest czasami używane do nadawania poziom sygnału informacyjnego. Na przykład, 15 mA oznacza "spalić", 6 mA - "wszystko w porządku", 0 mA - Line przerwę. Każdy producent małomiasteczkowy ustala własne zasady i wykorzystuje protokół.
4. W telefonii na prądu pętli może być sterowany przez stację bazową. Nazywa się to „pilot DC”. Na przykład, Motorola MSF-5000 wykorzystuje prąd stały 4 mA do transmisji sygnałów serwisowych. Przykładem takiego protokołu:

• Brak prądu - przeprowadzenie odbioru na kanale 1.
• 6 mA - jeden kanał transmisji.
• -6 mA - otrzymywania informacji na kanale 2.
• -12 mA - przejść na kanale 2.

interfejs MIDI

formacie MIDI jest popularny wśród muzyków, wyspecjalizowanym cyfrowym protokołem audio. Na poziomie fizycznym jest zorganizowana według schematu 5 mA Prąd pętli. Oczywiście, ze względu na poziom jednostkowej różnicy bezpośrednio przenieść standardowe dwa nie są kompatybilne. Według Michaela Hooke, MIDI został opracowany w 1983 roku i stał się regułą de facto połączenia syntezatorów.

Wikipedia podaje, że w czerwcu 1981 Roland Corporation wniósł znaczący producent syntezatorów - Obergeym Electronics - standardowy pomysł interfejsu. Już w październiku, Smith Obergeym Kakihashi i omówiono je z planszy Yamaha, Korg i Kawai i zademonstrował pierwsze realne możliwości w listopadzie do AES wystawy społeczeństwa.

Dwa lata interfejs jest zmieniony, w styczniu 1983, Smith dołączył poprzez MIDI dwa analogowego syntezatora. Jest to możliwe do bezpośredniego pompowania i układ do tworzenia nowych piosenek. Później pliki MIDI wprowadzone w celu wsparcia systemu operacyjnego Windows, pozwalając bezpośrednio z autorami zaangażowana w przetwarzanie dźwięków, nasycając je nowymi efektami specjalnymi, które są nieobecne w oryginale syntezatory. Wprowadzenie próbek różnych instrumentów pozwala graczowi grać muzykę dowolnej złożoności.

Użycie MIDI

MIDI wykorzystywane linie fizycznych na 5 mA. Rzadko 10. Izolacja przez transoptor. Charakterystyczną cechą uznanej sygnału inwersji:

1. Istnieje prąd.
2. Brak prądu.

Dlatego MIDI nie jest bezpośrednio kompatybilny z konwencjonalnym pętli prądowej. Interfejs fizyczny widzieliśmy wiele, ale nie znasz nazwy. Wylot graficzną dysku dielektryczną z boku otwory segmentami wycięcia 5 są rozmieszczone na obwodzie (DIN). Ekran projekt jest objęty okręgu. Muzycy stanowią trzy rodzaje interfejsów:

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

portu MIDI jest czasami konieczne, na płycie głównej komputera osobistego. Fizycznie, jest wykorzystywany w trybie normalnym, nie stosuje się styki 12 i 15 portów DB-15S adaptera gry. logicznego TTL niniejszym opisie wymaga karty dla podłączenia ze standardowym protokołem pętli syntezatora. Obwód konwertera nie jest zbyt skomplikowane, zawiera transoptor, diody, szereg elementów logicznych.

portu MIDI jest programowany poprzez UART jako szeregowego portu COM. W sprzedaży są karty dźwiękowe z MIDI lub oddzielnych gniazd kart rozszerzeń są na wolności.

Protokół Hart

Rozwój ten protokół magistrali, masowo stosowane w przemyśle. Płyta przyłączeniowa staje pętla 4-20 mA, a więc można używać skrętki, pozostałe z przestarzałych protokołów. Początkowo uważałem ukzospetsializirovannym standardowy interfejs komunikacyjny, ale poszedł na widok publiczny w 1986 r. Przekazywanie Hart wychodzi kompletny pakiet, o składzie:

1. Preambuła - 5-20 bajtów. Służy do synchronizacji i identyfikacji przewoźnika.
2. Start-bajt - 1 bajt. Określa liczbę Bus Master.
3. Adres - od 1 do 5 bajtów. Przydzielony do opanowania, a sługa jest szczególną cechą trybie wsadowym.
4. Rozszerzenie - od 0 do 3 bajtów. Jej długość jest określona w start-bajt.
5. Team - 1 bajt. Fakt, że sługa musi spełnić.
6. Liczba bajtów danych - 1 bajt. Dane wielkość pola w bajtach.
7. Data - od 0 do 255 bajtów. Dane do czytania procedurę.
8. Suma kontrolna - 1 bajt. Zawiera on wynik operacji logicznej XOR wszystkich bajtów, z wyjątkiem początkowego i końcowego bloku danych.

Oczywiście, konstrukcja pakietu jest typowe dla urządzeń cyfrowych wymaga prawidłowego interpretacji wykonania polecenia.