Comunicación de un solo cable aislado óptico: 4 pasos (con imágenes)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-13 06:57

Hola, para un proyecto de acuario necesitaba un cable eléctrico largo que pudiera:

• suministrar energía al dispositivo
• permitir la comunicación

Otro

• La corriente y los voltajes son bajos
• El cable mide +/- 3 m de largo
• Transferencias de datos lentas
• Comunicación bidireccional, semidúplex
• Espacio limitado en el dispositivo
• Aislamiento galvánico

La comunicación es entre 2 dispositivos. El dispositivo puede ser un Arduino, Raspberry PI u otro dispositivo que utilice los pines digitales.

Paso 1:

Algunos sensores, como el DS18B20, usan 3 cables para suministrar energía y comunicarse con otro dispositivo. En este proyecto, los cables tienen las siguientes funciones:

• + 5V
• Suelo
• Datos (0 / + 5V)

Después de algunas búsquedas en la red, no pude encontrar algo simple que pudiera implementarse fácilmente. La mayoría de las configuraciones se basan en ciertos chips y protocolos con muchas opciones que no necesitaba. Aunque encontré algunos buenos ejemplos que podrían adaptarse a mis necesidades como:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. Figura 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, ¿Puedo hacer el desacoplamiento galvánico de mi bus I2C?
• Integrado, https://www.embedded.com/print/4025023, figura 1

Para ser flexible, decidí construir un circuito, usar partes estándar / comunes, programar un protocolo simple. Nota: Debido a que este proyecto se utiliza en otro proyecto, explicaré la construcción del circuito y la programación del programa de prueba. Siéntase libre de usar esto para su propio proyecto, necesita crear un protocolo adecuado para sus necesidades.

Paso 2: lista de piezas

• Fuente de alimentación + 5V
• Cable eléctrico doméstico flexible con 3 conductores
• Perforador 5x7cm
• 2x resistencia 470Ω
• 1x resistencia 680Ω
• 2x resistencia 1kΩ
• 2x diodos (por ejemplo, 1N4148)
• 2x Optoacoplador EL817
• Dirigió
• Conector de clavija hembra de 2 clavijas
• Conector de clavija hembra de 3 clavijas
• Conector de clavija hembra de 4 clavijas
• Cabezal redondo hembra de 6 pines
• Cabezal redondo hembra de 4 pines

También se necesitan algunas herramientas: pinzas, cortadores, tornillo de banco, soldador, mecha, soporte.

Cómo soldar:

Sea consciente de los riesgos de seguridad y utilice equipo de protección personal.

Paso 3: esquema

Explicación del esquema:

Debido al espacio limitado, el lado derecho del esquema está alojado en la máquina con el dispositivo 2. El lado izquierdo del esquema es el grueso y es operado por el dispositivo 1. Entre el lado izquierdo y derecho el conductor de datos.

• La "SALIDA" digital en el lado derecho está protegida por un diodo.
• El optoacoplador "OUT" está protegido por un diodo.
• Para limitar la corriente, hay una resistencia frente al pin 1 de los optoacopladores "IN" y "OUT"
• El pin 2 de los optoacopladores está conectado a tierra
• El emisor del pin 3 está conectado a tierra con una resistencia
• El colector de pin 4 recibe alimentación

Para visualizar la transferencia de datos, se conecta un led a la línea de datos. El valor de la resistencia depende del led y del brillo deseado. Advertencia: Si el valor de la resistencia es demasiado bajo, demasiada corriente quemará el pin del dispositivo 2 o el optoacoplador "IN" no funcionará correctamente.

Ver tabla:

• Si "OUT1" o "OUT2" es "HIGH", la línea de datos será + 5V.
• Si "OUT1" o "OUT2" es "LOW", la línea de datos será 0V.
• En el pin “IN1” o IN2”se puede leer el valor de la línea de datos.

En Fritzing se determina la disposición de las piezas en el tablero perforado. Los diodos y resistencias están colocados verticalmente, vea las líneas amarilla, naranja y roja. Las líneas azules son los conductores debajo del tablero perforado.

Paso 4: programación

Para probar si el circuito está funcionando, puede utilizar los programas adjuntos.

El dispositivo 1 es el maestro y debe encenderse en último lugar. Enviará una determinada secuencia de bits. Al principio 8 bits de inicio, 1 bit de parada y luego una secuencia de "encendido" y "apagado".

El dispositivo 2 es el esclavo y debe encenderse primero. El programa comenzará a leer la línea de datos. Cuando se leen 8 bits de inicio. El programa comenzará a registrar los bits. Cuando se graban 8 bits, el programa devolverá los bits.

Durante el intercambio de datos, los bits de "encendido" y "apagado" pueden ser monitoreados por el led parpadeante y los leds (pin 13) en los dispositivos.

Cuando su soldadura esté bien y los programas estén cargados, verá el parpadeo de los leds similar al led del video.

(Para evitar cortocircuitos en el circuito, los conductores de metal desnudo pueden recubrirse con epoxi)