Tengo una aplicación donde un sistema maestro / transmisor se comunica con un subsistema esclavo / receptor a una distancia arbitraria. Cada uno de los dos sistemas consta de un microcontrolador y algunos circuitos analógicos y digitales. Para las comunicaciones entre los dos sistemas, una señal UART del sistema transmisor se envía a un SN75176 transceptor de bus diferencial para convertir el UART Señal a RS485. De manera similar, en el lado del receptor, la señal RS485 se convierte de nuevo a UART por otro SN75176 para que el microcontrolador del sistema del receptor reciba datos / instrucciones del sistema transmisor. Para esta comunicación se utiliza un cable CAT-5e.
Un requisito particular para el diseño es que los dos sistemas estén alimentados por fuentes de energía completamente separadas. Por lo tanto, las interfaces de alimentación de los dos sistemas pueden no tener nada en común entre sí (ni siquiera un terreno compartido). Una solución propuesta para esto es alimentar ambos circuitos integrados SN75176 desde la fuente de alimentación del sistema del transmisor y aislar ópticamente la salida UART final en el lado del receptor. Uno de los cables en el cable CAT-5e se puede usar como línea de alimentación y otro como la línea de tierra para alimentar el SN75176 IC del lado del receptor. La idea es que las comunicaciones se pueden hacer funcionar al tener dos fuentes de alimentación independientes / aisladas para los dos sistemas. Los siguientes dos diagramas de circuitos ilustran la configuración.
Para el sistema transmisor:
Paraelsistemareceptor:
De la hoja de datos del SN75176, la tensión de alimentación debe estar entre 4,75 V y 7 V (con 5-5,25 V es la opción ideal). Wikipedia indica que el cable CAT-5e tiene una resistencia de 0.188 ohm / metro. Si se supone que puede fluir un máximo de 200 mA de corriente en el cable (para las comunicaciones RS485, la potencia del receptor SN75176 y el aislamiento óptico), la caída de voltaje por metro de cable es:
$$ V_ {drop} = I * R = (0.2 A) * (0.188 ohm) = 0.0376 [V / m]. $$
Para una longitud de cable de 80 m, la caída de voltaje es así: $$ V_ {drop} = (80 m) * (0.0376 V / m) = 3.008 V $$
Si VCC en el diagrama del circuito del transmisor es de 12 V, entonces la fuente de alimentación al receptor SN75176 a través del cable CAT-5e sería \ $ 12 V - 3 V = 9 V \ $, lo que aún estaría bien para el voltaje regulador para regular hasta el nivel de voltaje adecuado para el receptor SN75176 IC. Al usar el potenciómetro (R25 en el circuito del receptor), la tensión de salida del regulador se puede sintonizar a la tensión de alimentación deseada para el receptor SN75176 IC. La razón para usar el regulador de voltaje, y no solo una conexión directa de 5 V desde el lado del transmisor a la fuente de alimentación SN75176 del lado del receptor, es que las pérdidas sobre el cable reducirían la tensión de suministro del lado del receptor SN75176 a un nivel inferior al mínimo especificado. A la inversa, una conexión directa de 12 V proporcionaría una tensión de alimentación demasiado alta.
Ahora surgen las siguientes preguntas:
- Si la distancia / longitud del cable es mucho más larga, el voltaje de entrada al regulador de voltaje podría caer por debajo del voltaje de desconexión del regulador (debido a las pérdidas en el cable largo), haciendo que sea inutilizable para suministrar energía. al receptor SN75176 IC. ¿Podría un mayor voltaje de entrada (superior a 12 V, como se indica en el esquema) resolver este problema?
- ¿Sería factible el concepto de aislar ópticamente la señal UART RX en el lado del receptor?
- ¿Es factible el concepto de usar el regulador de voltaje?
- ¿Funcionaría esta configuración en primer lugar?
¿Hay algún otro método que sea mejor usar que el método prescrito?