Strömslinga

Nuvarande Loop - är en två-tråds dataöverföringsgränssnitt, där data är placerade i det aktuella värdet.

tack

Stort tack till Michael Hooke för intressanta böcker. När författaren börjar studiet av modern elektronik med uppslagsverk och publikationer av denna märkliga man. Utan Internet läroböcker fick tålmodigt vända sidorna i hans händer, och musen körde främst i delfältet.

Murata Företaget erbjuder ständigt läsare med färsk information, så nu kommer att informeras om nyheter och läsare. De berörda produkterna har redan nämnts i avsnittet om Reed-sensorer. Vi talar om den senaste utvecklingen - redrock.

Behovet av slingan

4-20 mA strömslinga anses gemensamt protokoll överförande sensorinformation. Industrin är ofta nödvändigt att mäta fysikaliska parametrar, till exempel:

• tryck;
• temperatur;
• Vätskeströmmen.

Behovet uppstår hela tiden, då informationen som ska sändas över avstånd på hundratals meter eller mer. Strömslinga anses vara långsam digitalt gränssnitt, och det är på grund av laddningskapaciteten av kabeln källa (som yttrar sig med ökande frekvens), för analoga eller digitala anordningar ganska möjligheter saknas. Sändarna levereras med batterier genom 12 (sällan) eller 24 (de flesta). Den senare möjliggöra ytterligare sända informationen i en meningsfull parameter blir den aktuella snarare än spänning. Ju längre linjen, desto större spänningsfall.

I denna vilseledande tekniska lösningar har ett par nackdelar. Det första är det nödvändigt att använda en skärmad kabel, och för det andra, en ökning av distansresulterar i en skarp minskning av effektiviteten. Typisk strömslinga består av fyra komponenter:

1. Strömförsörjning. Godtycklig plats.
2. Mottagare eller monitor.
3. Sändaren (sensor).
4. spänningsomvandlaren ström.

Sensorerna ge information som är proportionell mot den uppmätta parametern, som representeras av spänningen. Därför måste vi göra i den aktuella omvandlingen. Sedan informationen kodas antingen av strömnivån, eller i binär form: 4 mA - noll till 20 mA - edinichka. På sidan av mottagarens data dekrypteras.

Digitala fans säger en låg hastighet loop. Indeed, när värme inmatningskapacitet på 75 pF / m avstånd ledarna segment bildar en kondensator med ett nominellt värde om 75 nF. Med ökande frekvens, motståndet faller, inte effekten av utjämning och filtrering inte ger rätt att arbeta med informationen. För 19 ms kondensor fylls helt från 5V, vilket orsakar begränsning noteras i 9,6 kbit / s.

Faktiskt strömslingan anses föråldrad protokoll i dess ställe redo till Annan massivt används, till exempel, MIDI och föga kända för allmänheten industriella HART-gränssnitt.

allmän information

Den första överraskningen blir en brist på enhetliga normer. De blev den dominerande protokollet 4-20 mA, 0-20 mA och 0-60 mA, inga hårda och fasta regler. Den strömslinga kan överföras någon information. Om det är en binär kod, motsvarar en enhet på närvaron av en ström på 20 mA, beroende på systemkonfiguration och noll - ingen signal eller närvaron av 4 mA. Om paketöverföringsledningsavbrott inträffar, nödvändigtvis den identifieras genom en stoppbyte.

Det gränssnitt som används med 50s ursprungligen kodade enhet som 60 mA DC. Därför är systemeffektiviteten mycket lägre. Slingan 20 mA dök upp i 1962 som en signal för teletype - för avlägsna tryck meddelanden (anslutna de två elektriska skrivmaskiner). Sedan början av 80-talet försökte minska den nuvarande, inte alltid framgångsrikt. Vi bestämde oss för att göra en kompromiss:

1. 4 mA betyder "levande" noll. För att systemet ska veta exakt, inte om det var ett avbrott i nätverket.
2. Enheten förblir 20 mA.

Den största begränsningen är datatransmissionsavståndet. På inställningen påverkar bitrate: avstånd avstånd på tillåten dataöverföringshastigheten är 9600 bitar / sek. Ovanför 19,2 kbit / s linje används inte. Som ett resultat, området som påverkas av de elektriska parametrarna hos linjen och ljudnivån. Strömslinga skulle ersättas på idén om fältbuss, faktiskt kom i bruk en standard RS-485 idag (1983) - COM-port alternativet. Även i dag, är terminalerna på RS-232-protokoll förenade med hjälp av strömslingan, och på den mottagande sidan är tillverkad nödvändiga omvandlingen. Ibland valda skrivare arbeta på protokollet. Antag att det finns en teoretisk gräns kbis 115 / s, i praktiken, är tillämplig på 9600.

Den egenheten strömslingan - sändaren inte uppmärksamma stress. Power är annorlunda. Det viktigaste - att stå emot det aktuella värdet på 20 mA. Därför, ju längre linjen, desto lägre är effektiviteten. Detta är strikt regel. Den uppfyller jämna strömslinga med galvanisk isolation. För detta ändamål en optokopplare och liknande halvledardesign.

Vanligen skärmad kabel används, för att undvika parallella kapacitiva störningar, vilket inte är möjligt att kompensera för eller spår. För att skapa ett nätverk väl lämpad partvinnad. På grund av den nära sammanflätning av trådar, den eliminerar den externa interferensen i form av induktiva och gemensammod-brus. För att skapa en duplexkanal med användning av två tvinnade par gränssnitt programmässigt styrs via XON / XOFF metoder. Värdiga specialiserade applikationer kringgå svårigheten att skapa en pre-överföring och svar frågor.

Vid mottagaren strömmen omvandlas till spänning med hjälp av en resistiv delare. Beroende på den spänning som appliceras motstånd 125 - 500 ohm. Ibland på sidan av sändaren eller mottagaren sätts adapter (sändare-signal) till den seriella COM-port interface. Spänningsfallet över motståndet beräknas genom Ohms lag, till exempel, för det nominella värdet är 250 ohm är 250 x 0,02 = 5 V. I enlighet därmed kan mottagaren behöver kalibreras vid den önskade nivån.

I förekommande fall strömslinga

1. Kontroll av tekniska processer. Vid framställning av en 4-20 mA strömslinga anses vara det viktigaste analoga gränssnittet. Det brukade "live" noll när den totala frånvaron av en signal är ett ledningsavbrott. Ström av 4 mA används ibland som kraft för sändaren eller sensoringångssignal moduleras och returneras som information. Det finns kedjor, där batteriet är separat, om den modulerade signalen. Varken mottagaren eller sändaren inte spendera sin egen energi.
2. I dagarna av analoga strömslinga telefoni förblev favorit gränssnitt för anslutning. Och idag mer slår den nuvarande ledaren i lägenheterna. Här är telefonen drivs från stationen och modulerar en signal att ringa ett samtal. Som med sensorn som beskrivs ovan. Dessa linjer kvar som ett arv från gångna tider. Till exempel, företaget Bell System använder DC strömförsörjning upp till 125 V.
3. Strömslingan används ibland för att överföra informationen signalnivån. Till exempel, 15 mA betyder "bränna", 6 mA - "okej", 0 mA - radbrytning. Alla småstads tillverkare sätter sina egna regler och använder protokollet.
4. I telefoni över en strömslinga kan styras av basstationen. Detta kallas "fjärrkontroll DC." Till exempel, Motorola MSF-5000 använder en konstant ström 4 mA för överföring av tjänstesignaler. Ett exempel på ett sådant protokoll:

• Ingen ström - uppförande mottagning på kanal 1.
• 6 mA - 1 sändkanalen.
• -6 mA - ta emot information på kanal två.
• -12 mA - att passera på två kanaler.

MIDI interface

MIDI-format är populär bland musiker, en specialiserad digital audio protokoll. På den fysiska nivån det är organiserat enligt schemat 5 mA strömslinga. Naturligtvis på grund av skillnaden enhetsnivå direkt överföra standard två är inte kompatibla. Enligt Michael Hooke var MIDI utvecklades 1983 och har blivit regeln om anslutning av synthesizers de facto.

Wikipedia rapporterar att Roland Corporation i juni 1981 har lämnat in en stor tillverkare av syntar - Obergeym Electronics - ett standardiserat gränssnitt idé. Redan i oktober Smith Obergeym Kakihashi och diskuterade det med styrelsen Yamaha, Korg och Kawai, och visade den första fungerande alternativ i november till AES utställning av samhället.

Två år av gränssnittet håller på att revideras, och i januari 1983 Smith gick via MIDI två analog synthesizer. Det är möjligt att direkt pumpa arrangemanget och för att skapa nya låtar. Senare MIDI-filer infördes stöd för Windows operativsystem, vilket gör att författarna direkt för bearbetning toner, mättar dem med nya specialeffekter, som är frånvarande i den ursprungliga synthesizers. Införandet av prover av olika instrument tillåter spelaren att spela musik av komplexitet.

Användningen av MIDI

MIDI används fysiska linjer på 5 mA. Sällsynt 10. Isolering genom optokopplare. Kännetecknande för den erkända inversionssignalen:

1. Det finns ström.
2. Ingen ström.

Därför är MIDI inte direkt kompatibel med den konventionella strömslingan. Det fysiska gränssnittet har sett många, men inte vet namnet. Utlopp representerar visuellt en dielektrisk skiva med en sida bortskurna öppningar 5 är anordnade runt omkretsen (DIN). Designen skärmen är täckt av en cirkel. Musiker står för tre typer av gränssnitt:

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

MIDI port är ibland nödvändigt på moderkortet i en persondator. Fysiskt är det utnyttjas i normalläget inte används kontakterna 12 och 15 portar DB-15S speladapter. TTL-logik används här kräver en adapter för dockning med standard syntetiseraren protokoll slinga. omvandlarkrets inte är för komplicerad, innefattar en optokopplare, en diod, en serie av logiska element.

MIDI port programmeras via UART som en seriell COM-port. Vid försäljning är ljudkort med MIDI eller separata expansionskortplatser är lösa.

HART-protokollet

Denna utveckling protokoll Fieldbus, massivt används inom industrin. Förstärkningslager blir 4-20 mA strömslinga, och därför kan använda partvinnad, kvar från föråldrade protokoll. Inledningsvis ansåg jag ukzospetsializirovannym standard kommunikationsgränssnitt, men gick för allmänheten 1986. Överföring av HART levereras komplett paket, med sammansättningen:

1. Ingress - 5-20 bytes. Det tjänar till att synkronisera och identifiera bärare.
2. Start-byte - ett byte. Anger bussmaster nummer.
3. Adress - från 1 till 5 bytes. Tilldelad till befälhavaren och tjänare är en speciell egenskap hos batch-läge.
4. Expansion - från 0 till 3 byte. Dess längd anges i start byte.
5. Team - ett byte. Det faktum att tjänaren måste uppfylla.
6. Antalet byte data - ett byte. datafältet storlek i byte.
7. Data - från 0 till 255 bytes. Data för läsning förfarandet.
8. Kontrollsumma - ett byte. Den innehåller resultatet av den logiska operationen XOR alla byte, utom start- och slutdatablock.

Naturligtvis är paketstrukturen typiskt för digitala enheter, kräver för korrekt tolkning av utförande kommandot.