Uso de optoacopladores al final de un par trenzado

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Estoy diseñando una "caja de aislamiento" tonta que consiste en sentarse entre una computadora y un equipo de adquisición de datos médicos. El propósito de este cuadro es inyectar energía y proporcionar comunicaciones y aislamiento de señales digitales. La longitud total del cable que recorrerán las señales digitales (pulsos cortos > 10µs) es de 10 m o menos, pero la integridad del borde es crítica.

En el lado aislado de la caja, solo tengo acceso a 48 V CC, y me gustaría evitar agregar otra fuente de alimentación de conmutación sobreespecificada solo para alimentar la interfaz digital (ya necesito una para el lado no aislado). Me gustaría alejarme solo con optoacopladores "pasivos" y un mínimo de circuitos adicionales en el lado del equipo de adquisición de datos, pero me preocupa la terminación correcta del par diferencial de 100Ω.

El lado receptor parece bastante simple, ya que sería una señal de corriente relativamente alta que impulsa el LED del optoacoplador (y un diodo de equilibrio) que puede usar una resistencia de 100Ω en cada extremo de la línea.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El lado de transmisión parece más problemático, ya que cualquier solución que se me ocurra implicaría un nivel de señal reducido que luego requeriría un cambio de nivel o un comparador en el otro lado (como this ) que luego requerirá algunos componentes más para funcionar y agregar la protección ESD adecuada.

simular este circuito

¿Estoy exagerando esto? ¿Debería simplemente agregar una bala y agregar la fuente de alimentación inútil y un par de transceptores RS-422 en cada extremo?

    
pregunta Edgar Brown

2 respuestas

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Sólo para estar completo. Me decidí en contra de esto. Acabo de usar los pares diferenciales estándar RS-422 Rx / Tx que manejan un IC de aislamiento magnético AduM2286 con certificación médica y un par de suministros (sobredimensionados). Las razones de esto son:

  1. No quería que el modo común errante de estas señales interfiriera con mis principales canales de comunicación, que viajan a lo largo de estos cables y no están protegidos.
  2. La aplicación se basa en un terreno flotante y es muy sensible a los cambios en este terreno. Sería un problema tener un modo común errante que se pueda acoplar al entorno y mover este terreno. Las relativamente grandes corrientes y voltajes requeridos podrían haberse convertido en un problema.
  3. Los optoacopladores se degradan relativamente rápido. Hemos tenido problemas con estos fallos después de unos pocos años de servicio, incluso con algunas opciones de diseño aparentemente conservadoras.
  4. Aunque hay circuitos integrados de aislamiento magnético RS422 todo en uno con una fuente de alimentación integrada de la misma compañía, estos funcionan con una fuente de alimentación de más de 150MHz. Es bastante engorroso lograr que el diseño de PCB pase las regulaciones de EMC (particularmente sin una caja de metal).
respondido por el Edgar Brown
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Los aisladores opto no son ideales en muchos aspectos, incluida la velocidad y las dificultades para cargar la capacidad del cable impulsado.

Sería mejor considerar la nueva generación de aisladores digitales, como los fabricados por TI.
Por ejemplo, si se está aislando en el lado de envío (Tx), el TI ISOW7821 es un dos Aislador de canal que se puede ejecutar desde una fuente de 3.3 - 5V. Es bueno para 100 Mbps, por lo que debería ser adecuado para su requisito de sincronización / pulso de 10 us. Si no puede encontrar un suministro de 3.3-5V, tendrá que generar esto.

Esta aplicación muestra que un bus CAN está siendo manejado, pero el aislador podría usarse para conducir su cable de señal con casi cualquier configuración que desee.

    
respondido por el Jack Creasey