Od czasów gdy elektryczność została zaaplikowana do praktycznego użycia naukowcy i inżynierowie są świadomi iż bezpieczeństwo jest sprawą krytyczną. Oczywistą sprawą jest iż trzeba trzymać się z daleka od wysokich napięć, a jeśli to nie jest możliwe to izolować się od 'gorącego' przewodu w układzie. Z czasem wprowadzone zostały bardziej wyrafinowane techniki izolacji galwanicznej, tworzące bariery pomiędzy sekcjami układu, ale pozwalające na przepływ energii i informacji. Na wypadek awarii układu izolacja zabezpiecza użytkownika przed niebezpieczeństwem, a sprzęt przed pętlami masy, szumem, elektrycznością statyczną i oczywiście przed uszkodzeniem. Są to sprawy kluczowe dla aparatury medycznej, która musi spełniać normę IEC 60601 aby chronić operatora i pacjenta przed napięciem.
Ze względu na prostotę aplikacji interfejs 1-Wire zdobywa coraz większą popularność w aparaturze medyczne, gdzie pozwala na kalibrację danych oraz identyfikację sensorów i modułów. Istnieje szereg sposobów na skonstruowanie mastera sieci 1-Wire. Najlepszym rozwiązaniem do układów izolowanych są port jednokierunkowe w mikrokontrolerze lub układach programowalnych FPGA, które pełnią rolę hosta. Dołączenie sieci 1-Wire do takiego procesora jest niezwykle proste i wymaga minimalnie jednego tranzystora z rezystorem podciągającym, lub też scalonego konwertera protokołów. Jakkolwiek podłączenie sieci 1-Wire do portu dwukierunkowego jest prostsze i tańsze w większości aplikacji, takie rozwiązanie jest mniej pożądane gdy zależy nam na izolacji sieci. Dodanie do takiego interfejsu izolacji galwanicznej wymaga rozdzielenia transmisji na dwa jednokierunkowe tory. Aby zabezpieczyć tor danych wychodzących przed zatrzaskiwaniem gdy dane nadawane mają zero, układ musi mieć możliwość przyjmowania skoków napięcia po stronie hosta.
Układy omówione w artykule zaprojektowane zostały do współpracy z popularnymi układami izolującymi z wejściami i wyjściami cyfrowymi. Wejście taniego układu optoizolacji jest najczęściej diodą LED, a wyjście optotranzystorem z otwartym kolektorem. Do współpracy z takimi układami poniższe projekty muszą być zmodyfikowane, np. poprzez dodanie oporników limitujących prąd na diodzie oraz układów kondycjonujących wyjście z optotranzystora w formie przerzutników Schmitta.
W artykule przedstawione są cztery układy w jakich można zrealizować izolowany interfejs 1-Wire dla układów FPGA, UARTa w komputerze lub mikokontrolera. Dwa z nich działają z portem dwukierunkowym a dwa jednokierunkowym.
Opisane także zostały podstawowe sposoby izolowania interfejsu 1-Wire. Omówione są technologie poczynając od transformatorów izolujących poprzez optoizolatorów. Pokazane zostały także nowoczesne układy izolacji galwanicznej oparte o tranzystory zintegrowane w układach scalonych lub sprzężenie pojemnościowe. Rozwiązania te różnią się parametrami i maksymalnym napięciem izolacji. Artykuł przedstawia produkty firm Avago Technologies, Analog Devices, NVE Corporation, Silicon Laboratories oraz Texas Instruments, oferujące izolatory z sprzężeniem indukcyjnym, optycznym i pojemnościowym.
Omówione topologie izolacji mogą być stosowane z powodzeniem także w innych interfejsach, takich jak UART, I²C czy SPI.
Źródła:
http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/5134
Ze względu na prostotę aplikacji interfejs 1-Wire zdobywa coraz większą popularność w aparaturze medyczne, gdzie pozwala na kalibrację danych oraz identyfikację sensorów i modułów. Istnieje szereg sposobów na skonstruowanie mastera sieci 1-Wire. Najlepszym rozwiązaniem do układów izolowanych są port jednokierunkowe w mikrokontrolerze lub układach programowalnych FPGA, które pełnią rolę hosta. Dołączenie sieci 1-Wire do takiego procesora jest niezwykle proste i wymaga minimalnie jednego tranzystora z rezystorem podciągającym, lub też scalonego konwertera protokołów. Jakkolwiek podłączenie sieci 1-Wire do portu dwukierunkowego jest prostsze i tańsze w większości aplikacji, takie rozwiązanie jest mniej pożądane gdy zależy nam na izolacji sieci. Dodanie do takiego interfejsu izolacji galwanicznej wymaga rozdzielenia transmisji na dwa jednokierunkowe tory. Aby zabezpieczyć tor danych wychodzących przed zatrzaskiwaniem gdy dane nadawane mają zero, układ musi mieć możliwość przyjmowania skoków napięcia po stronie hosta.
Układy omówione w artykule zaprojektowane zostały do współpracy z popularnymi układami izolującymi z wejściami i wyjściami cyfrowymi. Wejście taniego układu optoizolacji jest najczęściej diodą LED, a wyjście optotranzystorem z otwartym kolektorem. Do współpracy z takimi układami poniższe projekty muszą być zmodyfikowane, np. poprzez dodanie oporników limitujących prąd na diodzie oraz układów kondycjonujących wyjście z optotranzystora w formie przerzutników Schmitta.
W artykule przedstawione są cztery układy w jakich można zrealizować izolowany interfejs 1-Wire dla układów FPGA, UARTa w komputerze lub mikokontrolera. Dwa z nich działają z portem dwukierunkowym a dwa jednokierunkowym.
Opisane także zostały podstawowe sposoby izolowania interfejsu 1-Wire. Omówione są technologie poczynając od transformatorów izolujących poprzez optoizolatorów. Pokazane zostały także nowoczesne układy izolacji galwanicznej oparte o tranzystory zintegrowane w układach scalonych lub sprzężenie pojemnościowe. Rozwiązania te różnią się parametrami i maksymalnym napięciem izolacji. Artykuł przedstawia produkty firm Avago Technologies, Analog Devices, NVE Corporation, Silicon Laboratories oraz Texas Instruments, oferujące izolatory z sprzężeniem indukcyjnym, optycznym i pojemnościowym.
Omówione topologie izolacji mogą być stosowane z powodzeniem także w innych interfejsach, takich jak UART, I²C czy SPI.
Źródła:
http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/5134
Fajne? Ranking DIY