Схема N4

Схема разрабатывалась для подключения к COM порту компьютера максимального количества датчиков температуры DS18B20, использующих интерфейс 1-wire (microLAN). Число подключаемых датчиков неограниченно, одновременное измерение температуры могут проводить до 10 датчиков, суммарное расстояние сети microLAN до 300м. Так же адаптер может быть использован для подключения к COM порту компьютера устройств работающих с ТТЛ уровнями напряжений, а так же может быть использовано как источник питания устройств, выходной ток до 20 мА. Информация передается полудуплексно, при одновременной передаче информации входной и выходной поток данных накладывается по принципу "монтажное "И".



Описание схемы:
- стабилитрон ограничивает максимальное напряжение присутствующее в схеме, малоточный стабилитрон на 4.7В при токе 10..15 мА обеспечивает выходное напряжение 4.9..5.1В, что является оптимальным уровнем для сопряжения с ТТЛ микросхемами.
- R1+R2 включенные последовательно подтягивают линию данных к уровню логической единицы, все выходы должны быть подключены по принципу общий коллектор.
- транзистор BS107A (можно заменить на любой маломощный транзистор например BS170, BSS89, BSS295, BSS135, BSS149, BTS121A, КП501, 2N7000, КП305, КП313, или на биполярный но с двумя ограничительными резисторами 16К и 5К в цепи база - эмиттер, например КТ315, КТ3102) используется для передачи сигналов от линии TXD в линию данных ТТЛ уровня.
- транзистор КТ3107И (можно заменить на КТ361 или полевой BSS110, BSS84, BSS92, BSP317, BSP17, при замене на полевой транзистор можно убрать резистор R1) совместно с резисторами R1-R3 преобразует сигнал с ТТЛ уровнями 0..5В в сигнал с уровнями +5..-12В необходимый для работы COM порта. -12В присутствует в пассивном состоянии на выходе TXD, и при закрытом VT1 на вход RXD поступает -12В. Если на входе DATA уровень напряжения меньше 2.5В, то напряжение транзистора база-эмиттер возрастает до 0.7В, транзистор открывается и на вход RXD поступает сигнал соответствующий логической единице (более 2..3В). Пороговое значение напряжения открывания транзистора VT1 можно подобрать соотношением резисторов R1-R2: Uпор=Uпит - Uб*(R1+R2)/R1
где Uб - напряжение открывания VT1 - 0.6..0.7В
Uпит - напряжение питания - 5В

Достоинство данной схемы состоит в возможности точно установить порог переключения напряжения в ТТЛ линии, возможность работы с портами имеющими малые выходные токи, до 1 мА вместо стандартных 10мА, и малыми выходными напряжениями до +-5В вместо +-12В. Скорость передаваемых данных 115Кбит/с при длине линии до 300м. Стоимость всех 6 деталей не превышает 0.5$, все детали помещаются в корпусе разъема DB9 при использовании навесного монтажа. Число деталей уменьшено так же за счет использования цепочки R1R2 в качестве делителя напряжения и токозадающего резистора для линии DATA.

Отличия от аналогичных схем - самая низкая цена и количество деталей, при лучших характеристиках:
-- по требовательности к питанию - схема не содержит микросхем требовательных к питанию и связанных с питанием микросхем потерь тока. Весь ток с выходов RTS, DTR может быть использован для работы датчиков.
-- быстродействию - скорость переключения транзистора VT2 - 6 нС, VT1 - до 0.1 мкС, что выше чем маломощных ОУ и пассивных схем.
-- качеству уровней логических сигналов - сопротивление открытого транзистора VT2 - единицы Ом, закрытого - мегаомы, что позволяет повысить помехоустойчивость при передаче данных. Напряжение переключения VT1 точно подобранно соотношением R1/R2 что позволяет повысить помехоустойчивость при приеме данных. Пассивные схемы адаптеров отличаются намного худшим качеством уровней сигналов, что является потенциальным источником несовместимости.
-- надежности - За счет малого количества деталей, работающих облегченном режиме с запасом по предельно допустимым параметрам, а так же встроенной защиты датчиков и оборудования от высоковольтных кратковременных помех, появление которых возможно в линии, за счет свойств стабилитрона (микросхемы стабилизаторы типа КРЕН5 и импортные аналоги на защищают от перенапряжения на выходе), для защиты от перенапряжений на протяженной линии DATA необходим дополнительный диод (описано выше).
-- цене - электроника вместе с креплениями и разъемом DB9 обходится не дороже 1$ (корпус DB9 - 0.5$, VT2 - 0.3$, остальные детали 0.2$)

Примечания:
При небольшом количестве датчиков и небольшом их суммарном токе потребления выход DTR СОМ порта можно не задействовать.
Для защиты транзистора и подключенного к линии оборудования, от импульсов положительного напряжения, при протяженной линии связи (десятки метров) необходимо между линией DATA и линией питания +5V подключить защитный диод. Защита от импульсов отрицательной полярности осуществляется транзистором VT2, в линии питания стабилитроном.
Для того чтобы избежать повреждения VT1 VT2 статическим электричеством, при использовании длинных линий подключать оборудование и линию связи к адаптеру необходимо только после того как будет подключен адаптер к компьютеру.

Фотографии конструкции выполненной навесным монтажом.

P.S. Я могу предложить свой вариант конструкции адаптера по данной схеме на печатной плате.

Вернуться к списку схем

©2002-2015 iSens Lab Хостинг предоставлен компанией Logol. 
Регистрация доменов. Хостинг