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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 RS-232 인터페이스의 갈바닉 절연 블록. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
예를 들어 컴퓨터와 주변 장치와 같이 RS-232 인터페이스를 통해 연결된 장치의 경우에는 때때로 다소 큰 전위차가 있습니다. 이것은 고전압 설치 작업을 할 때뿐만 아니라 기존 장치가 부적절하거나 불안정하게 접지된 경우에도 발생합니다. 이러한 경우 통신 라인을 따라 흐르는 등화 전류는 전송된 신호를 왜곡하고 종종 컴퓨터 마더보드에 있는 것을 포함하여 인터페이스 미세 회로를 비활성화합니다. 후자를 교체하는 것은 저렴하지 않습니다. 연결된 장치의 전기적 접촉 없이 필요한 모든 신호를 전송하는 제안된 광학 격리 장치는 문제를 방지하는 데 도움이 됩니다. 설명된 블록에서 RS-232 인터페이스 신호 수신 및 전송 회로의 전기적 절연은 연산 증폭기에서 고속 다이오드 광커플러 및 신호 컨디셔닝 증폭기를 사용하여 달성됩니다. 블록의 상호 격리된 부분은 별도의 네트워크 소스에서 공급됩니다. 인터페이스 라인에서 직접 전력을 공급받는 트랜지스터 옵토커플러를 사용하는 것은 비실용적인 것으로 간주됩니다. 첫째, 이러한 옵토커플러 대부분의 속도 부족으로 인해 9600 보오 이상의 전송 속도를 달성할 수 없습니다. 둘째, 추가 부하로 인해 인터페이스 미세 회로의 고장 확률이 증가합니다. 하나의 인터페이스 라인에 대한 광학 격리 노드의 다이어그램이 그림에 나와 있습니다. 1. 보호 회로 R232VD1VD1를 통한 RS-2 표준 레벨의 입력 신호는 리피터 회로에 따라 연결된 연산 증폭기 DA1에 공급됩니다.
광 커플러 U1의 방출 다이오드는 음극에 의해 출력 DA1에 연결되고 다이오드 VD3에 의해 역 전압으로부터 보호됩니다. 저항 R2는 다이오드를 통과하는 전류를 제한합니다. 노드 입력의 전압이 음수이면(log.1의 전송에 해당) 전류는 방출 다이오드를 통해 흐르고 옵토커플러 U1의 포토다이오드는 IR 복사 작용 하에서 전도 상태에 있습니다. 결과적으로 연산 증폭기 DA2의 반전 입력 전압은 비 반전 전압보다 크고 노드 출력은 입력뿐만 아니라 음수입니다. 양의 입력 전압(log.0)으로 옵토커플러 U1의 방출 다이오드가 꺼지고 포토다이오드가 닫힙니다. 따라서 노드 출력의 전압도 양수입니다. 저항 R7을 통한 피드백으로 인해 디커플링 노드의 스위칭 임계값이 1에서 0으로, 0에서 1로 동일하지 않아 잡음 내성이 향상됩니다. 다이어그램에 표시된 연산 증폭기를 사용할 때의 출력 전압 레벨과 ±12V의 공급 전압은 ±10,5V이며 RS-232 표준의 요구 사항을 완전히 준수합니다. 저항 R8은 해당 노드 외부에 설치된 LED에 대한 제한 저항으로 전송된 논리 레벨을 나타냅니다. 디커플링 장치의 입력 및 출력 부분(각각 +12 VI, -12 VI 및 +12 VII, -12 V II)에 대한 공급 전압은 격리된 소스에서 쌍으로 공급되어야 합니다. 공통 체인 공통. 나와 커먼 II는 또한 서로 격리되어 있습니다. 디커플링 노드의 인쇄 회로 기판과 그 요소의 위치는 그림 2에 나와 있습니다. XNUMX.
OA KR544UD2A는 KR140UD11, KR140UD18 등으로 대체할 수 있지만 전송된 신호의 시간 왜곡이 원하는 데이터 전송 속도에 허용되는 값을 초과하지 않도록 해야 합니다. AOD130A 옵토커플러의 대체품은 출력 펄스의 상승 및 하강의 최소 지속 시간과 해결하려는 문제에 필요한 절연 전압에 따라 선택해야 합니다. 디커플링 노드 옵션 중 하나에서 K293LP1 마이크로 회로 내부에 위치한 다이오드 옵토 커플러가 사용되었습니다. 출력을 통해 그림과 같이 외부 회로를 광 커플러에 연결할 수 있습니다. 3. 결론 7과 8은 자유입니다. 핀 2와 핀 4 사이의 고장을 방지하기 위해 인쇄 회로 기판의 K3LP293 칩의 핀 1에 대한 홀과 접촉 패드를 만들지 않아야 합니다. 출력 자체는 설치 전에 제거됩니다.
RS-232 인터페이스를 통해 장치와 통신하려면 RXD(주변 장치에서 컴퓨터로 데이터) 및 TXD(반대 방향 데이터)의 두 회로만 있으면 충분합니다. 이러한 경우에 대한 디커플링 블록 다이어그램이 그림 4에 나와 있습니다. 1. 블록은 위에서 설명한 두 개의 교환 노드 A2 및 A1로 구성되며 정확히 동일하지만 반대 방향으로 위의 회로에 포함됩니다. XS1 소켓은 컴퓨터의 COM 포트 플러그에 직접 또는 "모뎀"(교차 없음) 케이블로 연결되며, 주변 장치는 분리 없이 컴퓨터에 연결된 것과 똑같은 방식으로 XPXNUMX 플러그에 연결됩니다.
인터페이스 케이블 커넥터의 하우징은 후자의 차폐 브레이드를 통해 컴퓨터 및 주변 장치의 하우징에 연결되는 경우가 많습니다. 이러한 이유로 커넥터 하우징 XS1 및 XP1은 서로 간에 그리고 디커플링 장치 하우징(금속으로 만들어진 경우)으로부터 조심스럽게 절연되어야 합니다. 두 개의 커넥터를 동시에 만지면 감전될 수 있습니다. 요청에 대한 응답으로 들어오는 주변 신호를 시뮬레이션하여 컴퓨터를 "기만"하려면 XS1 소켓의 접점 사이에 점퍼가 필요합니다. 제어 신호의 실제 교환이 여전히 필요한 경우 점퍼가 제거되고 각 인터페이스 라인의 블록에 하나 이상의 디커플링 노드가 추가됩니다. DCD, RI, CTS, DSR 라인(컴퓨터에 대한 입력)에서 이러한 노드는 동일한 방식으로 A1을 포함합니다. RTS 및 DTR 라인(주말) - A2와 유사합니다. DCD 및 RI 라인은 실제로 거의 사용되지 않기 때문에 일반적으로 XNUMX개의 접합이 있으면 충분합니다. 디커플링 노드를 위한 1개의 공급 전압은 다이오드 브리지 VD1 및 VD2의 정류기를 사용하여 변압기 T11,5의 절연 권선 II 및 III에서 얻습니다. 값은 안정화되지 않았으며 13,5 ~ XNUMXV(절대값) 범위에 있을 수 있습니다. 전원 변압기 T1에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 권선 사이의 절연은 디커플링 노드에 설치된 옵토커플러가 설계된 전압(1500V 이상) 이상을 견뎌야 합니다. 권선 II와 III은 서로 간에 그리고 권선 I로부터 차폐되어야 합니다. 그렇지 않으면 임펄스 잡음이 기생 커패시턴스를 통해 통신 회선에 들어갈 수 있습니다. 필요한 전압은 권선이 자기 회로의 다른 코어 또는 한 코어의 프레임의 별도 섹션에 배치되는 소형 변압기의 절연에만 견딜 수 있습니다. 그러나 필요한 권선이 있고 그 사이에 스크린이 있어도이 디자인의 기성품 변압기는 구매할 가능성이 낮습니다. 적절한 전체 전력을 선택하고 XNUMX차 권선을 되감는 것이 남아 있습니다. 자기 회로의 상대적으로 자유로운 창이 있는 변압기가 선호됩니다. 이렇게 하면 번거로움 없이 강화 절연과 스크린으로 권선을 배치할 수 있습니다. 새 220차 권선의 계산은 어렵지 않습니다. 30차 전압이 20V이고 부하 전류가 최소 0,1mA인 경우 각 0,15차 권선은 XNUMXV를 제공해야 합니다(가운데 탭 포함). 변압기를 재작업하기 전에 XNUMX차 전압을 측정하고 분해 중에 제거된 권선의 회전 수를 세면 새 권선의 필요한 회전 수를 쉽게 결정할 수 있습니다. 전압에 비례하여 변경됩니다. 권선은 직경 XNUMX ~ XNUMXmm로 가져옵니다. 마진으로 필요한 하중을 견딜 수 있으며 더 얇은 권선은 매우 불편합니다. 공장에서 만든 변압기는 거의 항상 바니시로 채워져 있지만 약간의 기술을 사용하면 권선과 자기 회로판을 손상시키지 않고 분해할 수 있습니다. 블레이드가 자기 회로의 중앙 코어 내부에 맞도록 하려면 블레이드가 충분히 좁아야 합니다. 플레이트에서 분리할 수 있는 부분이 많을수록 분해 성공 확률이 높아집니다. 그런 다음 많지는 않지만 단단히 (판지 스페이서를 통해) 바이스에 자기 회로를 고정하고 적절한 경화 강철 보조 판을 사용하여 고정되지 않고 프레임에서 세트에서 분리 된 판을 두드립니다. 추가 분해는 일반적으로 어렵지 않습니다. 작업을 마친 후 프레임의 해당 부분에서 기존 XNUMX 차 권선을 제거하고 새 권선을 감습니다. 구리 호일의 열린 코일 또는 권선 층이 회전하여 그들 사이에 스크린을 제공하는 것을 잊지 않습니다. 권선 또는 권선과 스크린 사이의 절연으로 여러 겹의 기름칠 축전기 용지를 깔았습니다. 예를 들어 형광등용 안정기에 사용되는 대용량 종이 커패시터를 분해하여 "얻을" 수 있습니다. 되감기가 끝나면 자기 회로 판을 제자리로 되돌립니다. 몇 개의 접시가 "불필요"하게 남아 있어도 화를 내지 마십시오. 이것은 변압기의 품질에 영향을 미치지 않습니다. 두 개의 XNUMX차 권선을 프레임에 배치할 수 없는 경우 각각 잘 절연된 하나의 XNUMX차 권선이 있는 두 개의 동일한 변압기를 만들 수 있습니다. 기본 권선은 네트워크에 병렬로 연결됩니다. 장치를 조립한 후에는 먼저 XS1과 XP1 커넥터 회로 사이의 절연을 확인해야 합니다. 첫 번째 커넥터의 핀 또는 케이스와 두 번째 커넥터의 핀 또는 케이스 사이에 연결된 저항계는 무한 저항을 보여야 합니다. 중대한 경우에는 적절한 테스트 전압을 생성하는 메거로 절연을 확인합니다. 출력 중 하나는 단단히 연결된 접점과 XS1 소켓의 본체에 연결되고 두 번째는 동일한 방식으로 XP1 플러그에 연결됩니다. T1 변압기의 자기 회로 및 실드뿐만 아니라 전원에서 인터페이스 회로의 절연을 확인해야합니다. 조립된 블록의 첫 번째 포함은 컴퓨터 및 주변 장치에 연결하지 않고 수행됩니다. 전압은 해당 커넥터의 핀 1를 기준으로 XS2 소켓의 핀 6, 8, 9, 1, 3와 XP4 플러그의 핀 7, 1, 5에서 측정됩니다. +10V를 넘어야 하며 반대쪽 커넥터의 같은 번호로 접점에 인가하면 -5V(이 커넥터의 핀 5 기준) 이하의 전압이 마이너스 -10V 이하로 변경됩니다. 동시에 해당 LED에 불이 들어와야 합니다. 당연히 조립된 구조에 디커플링 노드가 장착된 회로만 검증 대상입니다. 예를 들어, 그림에 표시된 구성표에 따른 블록에서. 4, XS2 소켓의 핀 5와 1 사이 및 XP3 플러그의 핀 5과 1 사이의 전압을 확인하십시오. 장치가 작동하는지 확인한 후 컴퓨터와 주변 장치를 연결하고 테스트 또는 작동 프로그램을 사용하여 전원을 켜고 (첫 번째-컴퓨터) 데이터가 올바르게 전송되는지 확인하십시오. 340채널 버전에서 설명된 블록은 2000년 반 이상 성공적으로 작동하여 컴퓨터와 TDS-18031 오실로스코프 사이의 통신을 제공하며 전위는 XNUMXV 미만입니다. 이 블록은 다른 방에 설치된 XNUMX 마이크로프로세서 기반 산업용 컨트롤러에 컴퓨터를 연결할 때도 테스트되었습니다. 최대 정보 전송 속도는 19200 보드입니다. 이론적으로는 그러한 가능성이 있지만 더 빠른 속도로 작업할 필요가 없었습니다. 저자: N. Maramygin, 모스크바
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