Adaptador RS-232 Simples - Loop de Corrente

Um adaptador para conectar um computador PC e controladores com uma interface de loop atual. Não requer peças escassas, está disponível para fabricação mesmo em casa.

Em 1969, a American Electronic Industries Association desenvolveu a interface de comunicação RS-232C. Seu objetivo inicial é fornecer comunicação entre computadores remotos a longa distância.

Um análogo dessa interface na Rússia é chamado de "Joint S2". A comunicação entre computadores é realizada usando modems, mas, ao mesmo tempo, dispositivos como um "mouse", também chamado de "komovskaya", além de scanners e impressoras, eram conectados aos computadores via interface RS-232C. Obviamente, todos eles deveriam ter conseguido se conectar através da interface RS-232C.

Atualmente, esses dispositivos estão completamente fora de uso, embora o RS-232C ainda esteja em demanda: até alguns novos modelos de laptops possuem essa interface. Um exemplo desse laptop é o modelo de laptop industrial TS Strong @ Master série 7020T Core2Duo. Tal laptop nas lojas "Computador doméstico", é claro, não vende.

Alguns controladores industriais possuem uma interface de loop atual. Para conectar um computador com uma interface RS-232C e um controlador similar, vários adaptadores são usados. Este artigo descreve um deles.

O adaptador RS-232 - Current Loop foi desenvolvido pelos especialistas da nossa empresa e durante a operação mostrou alta confiabilidade. Sua característica distintiva é que fornece um isolamento galvânico completo do computador e do controlador. Esse projeto de circuito reduz bastante a probabilidade de falha de ambos os dispositivos. Além disso, é fácil fazer você mesmo em condições de produção: o esquema não é grande em volume, não contém peças escassas e, como regra, não precisa de ajustes.

Para explicar a operação deste circuito, é necessário recuperar pelo menos em termos gerais a operação das interfaces RS-232C e Current Loop. A única coisa que os une é a transmissão serial de dados.

A diferença é que os sinais têm níveis físicos diferentes. Além disso, a interface RS-232C, além das linhas de transmissão de dados reais, possui vários sinais de controle adicionais projetados para funcionar com o modem.

O processo de transmissão de dados na linha TxD é mostrado na Figura 1. (TxD é a linha do transmissor. Os dados são emitidos seqüencialmente no computador).

Em primeiro lugar, deve-se notar que os dados são transmitidos usando tensão bipolar: o nível de zero lógico na linha corresponde a uma tensão de + 3 ... + 12V e o nível de uma unidade lógica de -3 ... 12V. De acordo com a terminologia que veio da tecnologia telegráfica, o estado de um zero lógico às vezes é chamado SPASE ou "release"; ao mesmo tempo, a unidade lógica é chamada MARK - "click".

Figura 1

Para circuitos de CONTROLE, uma tensão positiva corresponde a uma unidade lógica (ativada) e uma tensão negativa a um zero lógico (desativada). Todas as medições são feitas com relação ao contato SG (campo de informações).

A transferência real de dados é realizada no modo start-stop por um método assíncrono seqüencial. A aplicação deste método não requer a transmissão de nenhum sinal de sincronização adicional e, consequentemente, linhas adicionais para sua transmissão.

As informações são transmitidas em bytes (número binário de oito bits), complementados por informações gerais. Primeiro, é um bit de início (um bit é um bit binário), após o qual oito bits de dados seguem. Diretamente atrás deles, vem o bit de paridade e, depois de tudo isso, o bit de parada. Pode haver vários bits de parada. (Um bit é uma abreviação de dígito binário em inglês - um dígito binário).

Na ausência de transmissão de dados, a linha está no estado de uma unidade lógica (a tensão na linha é -3 ... 12V). O bit inicial inicia a transmissão, configurando a linha para um nível zero lógico. Um receptor conectado a esta linha, tendo recebido o bit inicial, inicia um contador que conta os intervalos de tempo pretendidos para a transmissão de cada bit. No momento certo, em regra, no meio do intervalo, o receptor transfere o estado da linha e se lembra do seu estado. Este método lê informações da linha.

Para verificar a confiabilidade das informações recebidas, o bit de verificação de paridade é usado: se o número de unidades contidas no byte transmitido for ímpar, mais uma unidade será adicionada a elas - o bit de verificação de paridade. (No entanto, esta unidade pode adicionar bytes, pelo contrário, até que seja ímpar. Tudo depende do protocolo de transferência de dados aceito).

No lado do receptor, a paridade é verificada e se um número ímpar de unidades for detectado, o programa corrigirá o erro e tomará medidas para eliminá-lo. Por exemplo, ele pode solicitar uma retransmissão do byte com falha. É verdade que a verificação de paridade nem sempre é ativada, este modo pode simplesmente ser desativado e o bit de verificação, neste caso, não é transmitido.

A transmissão de cada byte termina com bits de parada. Seu objetivo é interromper a operação do receptor, que, de acordo com o primeiro deles, aguarda o recebimento do próximo byte, mais precisamente, o seu bit de início. O nível do bit de parada é sempre lógico 1, assim como o nível nas pausas entre as transferências de palavras. Portanto, alterando o número de bits de parada, você pode ajustar a duração dessas pausas, o que possibilita uma comunicação confiável com uma duração mínima.

Todo o algoritmo de interface serial no computador é executado por controladores especiais sem a participação de um processador central. O último configura esses controladores apenas para um determinado modo e carrega dados para transmissão ou recebe dados recebidos.

Ao trabalhar com um modem, a interface RS-232C fornece não apenas linhas de dados, mas também sinais de controle adicionais. Neste artigo, considerá-los em detalhes simplesmente não faz sentido, pois apenas dois deles são usados ​​no circuito adaptador proposto. Isso será discutido abaixo na descrição do diagrama de circuitos.

Além do RS-232C, a interface serial IRPS (interface radial com comunicação serial) é muito difundida. Seu segundo nome é Loop atual. Essa interface corresponde logicamente ao RS-232C: o mesmo princípio de transmissão de dados seriais e o mesmo formato: bit inicial, byte de dados, bit de paridade e bit de parada.

A diferença do RS-232C está apenas na implementação física do canal de comunicação. Os níveis lógicos são transmitidos não por tensões, mas por correntes. Um esquema semelhante permite organizar a comunicação entre dispositivos localizados a uma distância de um quilômetro e meio.

Além disso, o “loop de corrente”, diferentemente do RS-232C, não possui nenhum sinal de controle: por padrão, supõe-se que todos estejam em um estado ativo.

Para que a resistência de longas linhas de comunicação não afete os níveis de sinal, as linhas são alimentadas por estabilizadores de corrente.

A figura abaixo mostra um diagrama muito simplificado da interface atual do loop. Como já mencionado, a linha é alimentada por uma fonte de corrente, que pode ser instalada no transmissor ou no receptor, o que não importa.

Figura 2

Uma unidade lógica na linha corresponde a uma corrente de 12 ... 20 mA e um zero lógico corresponde a uma falta de corrente, mais precisamente, não mais que 2 mA. Portanto, o estágio de saída do "loop de corrente" do transmissor é uma simples chave de transistor.

Um acoplador óptico de transistor é usado como um receptor, que fornece isolamento galvânico da linha de comunicação. Para que a comunicação seja bidirecional, é necessário mais um mesmo loop (duas linhas de comunicação), embora os métodos de transmissão sejam conhecidos em duas direções e em um par trançado.

A facilidade de manutenção do canal de comunicação é muito simples de verificar se você inclui um miliamperímetro na folga de um dos dois fios, de preferência um medidor de discagem. Na ausência de transmissão de dados, ela deve mostrar uma corrente próxima a 20 mA e, se a transmissão de dados estiver em andamento, você poderá notar um leve tremor na seta. (Se a velocidade da transmissão não for alta, mas a transmissão estiver em pacotes).

O diagrama do circuito do adaptador RS-232C - “Loop de corrente” é mostrado na Figura 3.

Figura 3. Diagrama esquemático do adaptador RS-232C - “Loop atual” (clicar na figura abrirá o diagrama em um formato maior)

No estado inicial, o sinal Rxd está no estado de uma unidade lógica (veja a Figura 1), ou seja, a tensão nele é de -12 V, o que leva à abertura do acoplador óptico de transistor DA2 e, com ele, o transistor VT1, através do qual uma corrente de 20 mA flui através do estabilizador de corrente e do LED do acoplador óptico receptor do controlador, conforme mostrado na Figura 4. Para o "loop de corrente", este é o estado da unidade lógica.

Quando o sinal Rxd assume um valor lógico zero (tensão + 12V), o acoplador óptico DA2 é fechado e o transistor VT1 é conectado a ele, de modo que a corrente se torna zero, o que cumpre totalmente os requisitos da interface "circuito de corrente". Dessa maneira, os dados seriais serão transferidos do computador para o controlador.

Os dados do controlador para o computador são transmitidos através do acoplador óptico DA1 e transistor VT2: quando a linha de loop de corrente está no estado de uma unidade lógica (corrente 20 mA), o acoplador óptico abre o transistor VT2 e uma tensão de -12 V aparece na entrada do receptor RS-232C, que, de acordo com a Figura 1, é o nível lógico unidades. Isso corresponde a uma pausa entre as transferências de dados.

Quando o loop de corrente é zero (zero lógico) na linha de comunicação do loop de corrente, o acoplador óptico DA1 e o transistor VT2 são fechados na entrada RxD, haverá uma tensão de + 12V - corresponde ao nível de zero lógico.

Para receber tensão bipolar na entrada RxD, são utilizados os sinais DTR Data Terminal Ready e RTS Request to Send.

Esses sinais foram projetados para funcionar com o modem, mas, neste caso, são usados ​​como fonte de energia para a linha RxD, portanto, não é necessária uma fonte adicional. Programaticamente, esses sinais são definidos desta maneira: DTR = + 12V, RTS = -12V. Essas tensões são isoladas umas das outras pelos diodos VD1 e VD2.

Para a fabricação independente do adaptador, você precisa dos seguintes detalhes.

Lista de itens.

DA, DA = 2xAOT128

R1 = 1x4.7K

R2, R4 = 2x100K

R3 = 1x200

R6, R7 = 2x680

R8, R9, R10 = 3x1M

VD1, VD2, VD3, VD4, VD5 = 5xKD522

VT1, VT2 = 2xKT814G

Se, em vez dos optoacopladores AOT128 domésticos, a importação 4N35 for usada, o que é mais provável no mercado atual de rádio, os resistores R2, R4 devem ser configurados para 820K ... 1M.

A conexão do controlador ao computador é mostrada na Figura 4. (Os estabilizadores de corrente estão localizados no controlador).

Figura 4

A Figura 5 mostra a placa adaptadora pronta.

Figura 5 Gadaptador da placa mãe

A conexão com um computador é feita usando um conector do tipo DB-9 padrão (parte fêmea) usando um cabo de porta serial padrão.

Às vezes, permanecem cabos de aparência semelhante do no-break (ininterrupta). Eles têm uma fiação específica e não são adequados para conectar um adaptador.

As linhas atuais da interface do loop são conectadas usando braçadeiras de terminais.

Boris Aladyshkin