¿Cómo elijo un optoacoplador para la comunicación en serie (19200 baudios) entre Arduino y el transceptor RS422?

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Deseo leer los datos de un inversor solar Fronius a través de la opción de la tarjeta Fronius RS-422 Com (n. ° 4.240.001).

Longitud del cableado de 1000 metros

La comunicación de Fronius utiliza una interfaz RS 422 de 5 hilos ('RX-', 'RX +', 'TX-', 'TX +', 'GND'). Se basa en conexiones punto a punto que deben formar un ** anillo **. Tiene una velocidad de transmisión seleccionable de 2400, 4800, 9600, 14400 o 19200. La documentación de Fronius especifica que la longitud total del cable no debe exceder los 1000 metros cuando se usan conectores de terminación ('RX +' a 'TX +' y 'RX-' a 'TX- ') o 1000 metros entre cada dispositivo al crear una formación de anillo sin tapones de terminación.

recomendacióndeaislamientogalvánico

FroniustambiénrecomiendaaislargalvánicamenteelRS422Interfazdelinversordesdeinterfacesexternas.Estoaumentalaseguridaddelsistemaengeneral.Poresomedesconciertoalelegirunoptoacoplador.

controladordelíneaSP490

ElijoelSP490comocontroladordelínea.Elpindelconductortieneuna"corriente de entrada" máxima especificada de ± 10 µA. El IC presenta una velocidad de datos máxima de 10 Mbps (que podría ser una exageración para 19200 baudios).

Hojas de datos

Sé que las hojas de datos del optoacoplador a menudo intentan engañar a los lectores no tan informados al proporcionar valores de Rl de 100 ohmios, que en el mundo real nunca se usan los diseños. También sé que a menores corrientes de entrada, la salida responde (mucho) más lentamente.

Tiempo de bits

Sé que hay un aumento de la señal y un tiempo de caída involucrados en el inicio y final del tiempo de bit. La especificación EIA RS-422 escribe que el tiempo de aumento de la salida del controlador debe ser como máximo del 10% del ancho de bits (en la condición Rt = 100 Ω). También sé que el tiempo de bit se puede calcular dividiendo 1 segundo por la velocidad en baudios:

  • .... baud ... tiempo de bit ... tiempo máximo de subida
  • 1 ÷ 2400 = 416 µs ⟶ 41,6 µs
  • 1 ÷ 4800 = 208 µs ⟶ 20,8 µs
  • 1 ÷ 9600 = 104 µs ⟶ 10,4 µs
  • 1 ÷ 14400 = 69 µs ⟶ 6,9 µs
  • 1 ÷ 19200 = 52 µs ⟶ 5,2 µs


fuente: enlace , página # 2.

También he leído sobre el efecto capacitivo en el cableado que afecta los tiempos de subida y caída de la transmisión. Pero, ¿qué porcentaje del tiempo de la señal es aceptable como tiempo de caída y / o cuál es el máximo para aumento total y tiempo de caída ?

Corriente de salida del optoacoplador

También sé que los optoacopladores no son iguales en el aspecto de la cantidad de corriente que fluirá en el lado de salida. La relación entre la corriente de entrada y la de salida parece ser un dispositivo (CTR), corriente de entrada, voltaje, temperatura y dependencia de la edad.

Circuito propuesto

Deseo utilizar el IC del transceptor RS422 dúplex completo Exar SP490E ("corriente de entrada máxima" ± 10 µA). Para el lado del microcontrolador, deseo intercalar la señal en una entrada / salida digital de un Arduino Uno. Los optoacopladores se utilizan para proteger el Arduino, no el transceptor. Por lo tanto, los optoacopladores se encuentran entre Arduino y el SP490E, no entre el controlador de línea y la señal RS 422. Un lado de los optoacopladores y el SP490E tendrán un suministro aislado de 5V.

Pregunta

¿Qué información de la hoja de datos debe buscar para realizar una buena elección y archivar un flujo de corriente mínimo (baja potencia)?

Documentación de cableado del registrador de datos de la tercera parte de Fronius

    
pregunta Pro Backup

1 respuesta

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Fronius no sugiere un optoacoplador entre el µC y el transceptor, sino entre el µC y la red externa (que no tiene). Pero puede aislar los dos componentes de su interfaz RS-422 (µC y transceptor) entre sí, si realmente lo desea.

La especificación actual de entrada del controlador de línea no importa.

Un UART se sincroniza con el flanco descendente al principio del bit de inicio; Todos los bits siguientes se muestrean en medio de su tiempo de bits. Por lo tanto, su optoacoplador debe ser lo suficientemente rápido como para que el nivel de la señal sea estable en la mitad de un bit, y los flancos ascendentes y descendentes no deben retrasarse demasiado en cantidades diferentes (esto se especifica como la distorsión del ancho de pulso ).

En la práctica, desea un factor de seguridad, por lo que la tasa de bits especificada del optoacoplador debe ser al menos diez veces la tasa de baudios real.

Los efectos capacitivos en el cableado dependen de los cables reales; tienes que medir esto tú mismo.

Normalmente, debe manejar los optoacopladores con la corriente directa para la que están diseñados (que es para lo que se especifica el CTR). Las variantes 6N135 / 6N136 están diseñadas para 16 mA, las variantes 6N138 / 6N139 para 1.6 mA / 0.5 mA.

Tenga en cuenta que la tabla muestra los tiempos de typcial ; Los tiempos garantizados pueden ser mucho peores. Con el 6N138 / 6N138, puede mejorar mucho el tiempo de subida al conectar los pines 5 y 7 con una resistencia, pero esto también reduce el CTR:

Sin embargo, el CTR del 6N138 es tan grande que esto no importa para los valores de RBE más útiles; 10 kΩ debe ser perfectamente seguro.

Si no quiere preocuparse por el CTR, use un optoacoplador con salida digital, por ejemplo, H11L1 o 6N137. (Estos tienen una corriente de umbral fija.)

    
respondido por el CL.

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