RU188979U1 - Transceiver with galvanic isolation - Google Patents
Transceiver with galvanic isolation Download PDFInfo
- Publication number
- RU188979U1 RU188979U1 RU2018130637U RU2018130637U RU188979U1 RU 188979 U1 RU188979 U1 RU 188979U1 RU 2018130637 U RU2018130637 U RU 2018130637U RU 2018130637 U RU2018130637 U RU 2018130637U RU 188979 U1 RU188979 U1 RU 188979U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- module
- drivers
- technical solution
- digital data
- Prior art date
Links
- 238000002955 isolation Methods 0.000 title claims description 17
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
- H04L5/14—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Dc Digital Transmission (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Техническое решение относится к области электроники, в частности к устройствам приема и передачи информации между встроенными процессорами, и может быть использовано для приема и передачи информации посредством интерфейсов RS-485, RS-422 с гальванической развязкой, в системах автоматического управления и системах сбора и обработки информации.Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что приемопередающее устройство с гальванической развязкой содержит микроконтроллер, драйверы интерфейсов цифровой передачи данных, развязывающий трансформатор и выполнено с возможностью передачи данных через развязывающий трансформатор посредством аппаратного модуля UART, за счёт программного NRZ кодирования.Технический результат, достигнутый от реализации заявляемой полезной модели, заключается в уменьшении габаритов устройства, снижении себестоимости, повышении точности передачи сигналов. 2 ил.The technical solution relates to the field of electronics, in particular, to devices for receiving and transmitting information between embedded processors, and can be used for receiving and transmitting information through RS-485, RS-422 interfaces with galvanic decoupling, in automatic control systems and systems for collecting and processing information. The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the transceiver device with galvanic decoupling contains a microcontroller, drivers for digital data transmission interfaces, linguistic transformer and made with the ability to transfer data through a decoupling transformer through a hardware module UART, due to software NRZ coding. 2 Il.
Description
Техническое решение относится к области электроники, в частности к устройствам приема и передачи информации между встроенными процессорами, и может быть использовано для приема и передачи информации посредством интерфейсов RS-485, RS-422 с гальванической развязкой, в системах автоматического управления и системах сбора и обработки информации.The technical solution relates to the field of electronics, in particular, to devices for receiving and transmitting information between embedded processors, and can be used for receiving and transmitting information through RS-485, RS-422 interfaces with galvanic decoupling, in automatic control systems and systems for collecting and processing information.
Использование технических решений на основе трансформаторов для передачи данных и/или энергии через гальваническую развязку является известным из уровня техники. Указанные технические решения применяются в промышленном оборудовании, медицинском оборудовании, робототехнике, системах освещения и других устройствах, требующих защиты чувствительных к высокому напряжению элементов.The use of transformer-based technical solutions for the transmission of data and / or energy through galvanic isolation is known in the art. These technical solutions are used in industrial equipment, medical equipment, robotics, lighting systems and other devices that require the protection of high-voltage sensitive elements.
Основным направлением в развитии приемопередающих устройств является снижение себестоимости, уменьшение габаритов, использование в конструкции стандартных комплектующих. Одним из вариантов достижения указанных улучшений является реализация гальванической развязки на основе трансформаторов, выполняющих передачу данных и энергии, исключая дополнительную гальваническую развязку источников питания.The main direction in the development of transceiver devices is to reduce costs, reduce size, use in the construction of standard components. One of the options to achieve these improvements is the implementation of galvanic isolation based on transformers that perform data and energy transmission, excluding additional electrical isolation of power supplies.
Из патента РФ на изобретение № 2254671 известен способ передачи управляющих сигналов с гальванической развязкой и устройство для его осуществления. В описанном изобретении устройство содержит трансформатор, пять резисторов, три диода, преобразователь уровня, источник прямоугольных импульсов и транзистор.From the Russian patent for invention No. 2254671, a method of transmitting control signals with galvanic isolation and a device for its implementation is known. In the described invention, the device includes a transformer, five resistors, three diodes, a level converter, a source of rectangular pulses and a transistor.
К недостаткам технического решения можно отнести многоэлементную схему устройства, что приводить к увеличению его габаритов и себестоимости.The disadvantages of the technical solution include a multi-element scheme of the device, which leads to an increase in its size and cost.
Известна также схема приемопередатчика с трансформаторной гальванической развязкой описанная в патенте США 7683654 В2 от 30.04.2003 «Signal isolators circuit micro-transformers».Also known is a transceiver circuit with a transformer galvanic decoupling described in US patent 7683654 B2 of 04.30.2003 "Signal isolators circuit micro-transformers".
В описанном устройстве в качестве гальванической развязки используется импульсный трансформатор, который включен между формирователем импульсов и усилителем передатчика, помещен внутри микросхемы и не имеет непосредственной связи с внешними цепями. Импульсный трансформатор делит схему приемопередатчика на две части. Одна из них имеет гальваническую связь с аппаратурой, в состав которой входит приемопередатчик, который питается от общего с аппаратурой источника питания. Другая часть не имеет гальванической связи с основной аппаратурой и требует дополнительного источника питания, гальванически развязанного от основной аппаратуры.In the described device, a pulse transformer is used as galvanic isolation, which is connected between the pulse shaper and the transmitter amplifier, placed inside the microcircuit and has no direct connection with external circuits. Pulse transformer divides the transceiver circuit into two parts. One of them has a galvanic connection with the equipment, which includes a transceiver, which is powered by a common power source with the equipment. The other part does not have a galvanic connection with the main equipment and requires an additional power source galvanically isolated from the main equipment.
В качестве ближайшего аналога принято техническое решение, защищенное патентом РФ на изобретение № 2511429 от 19.17.2012 из которого известен приемопередатчик последовательного интерфейса с элементом гальванической развязки. Описанное в патенте устройство содержит элемент гальванической развязки, последовательно включенные кодирующее устройство входной информации, формирователь длительности импульсов, оконечный усилитель передатчика, а также последовательно включенные входной усилитель приемника и декодирующее устройство. Элемент гальванической развязки включен между оконечным усилителем передатчика и линией связи, а вход усилителя приемника подключен к выходу оконечного усилителя передатчика. Входные сигналы, поступающие на элемент гальванической развязки, кодируются двумя разнополярными импульсами, соответствующими фронту и спаду входного сигнала.As the closest analogue, a technical decision has been made that is protected by the RF patent for invention No. 2511429 dated 19.17.2012 from which the transceiver of the serial interface with the element of galvanic isolation is known. The device described in the patent contains a galvanic decoupling element, an input information encoder connected in series, a pulse width driver, a transmitter terminal amplifier, and a receiver input amplifier connected in series and a decoder. A galvanic isolation element is connected between the terminal amplifier of the transmitter and the communication line, and the input of the amplifier of the receiver is connected to the output of the terminal amplifier of the transmitter. The input signals to the galvanic decoupling element are encoded by two bipolar pulses corresponding to the front and the decay of the input signal.
К недостаткам описанного технического решения можно отнести использование в конструкции импульсного трансформатора, что может привести к неточностям в передаче сигнала при его насыщении, также использование дополнительных элементов формирования и усиления импульсов усложняет схему устройства и может привести увеличению себестоимости и габаритов.The disadvantages of the described technical solution include the use in the design of a pulse transformer, which can lead to inaccuracies in signal transmission when it is saturated, the use of additional elements of the formation and amplification of pulses complicates the design of the device and may lead to an increase in cost and size.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является создание устройства приема/передачи данных по интерфейсам RS-485, RS-422 уменьшенных габаритов с использованием стандартных комплектующих, а также с обеспечением помехоустойчивости и надежности в работе.The technical task, the solution of which is the claimed technical solution is the creation of a device for receiving / transmitting data via RS-485, RS-422 interfaces of reduced dimensions using standard components, as well as ensuring noise immunity and reliability in operation.
Технический результат, достигнутый от реализации заявляемой полезной модели, заключается в уменьшении габаритов устройства, снижении себестоимости, повышении точности передачи сигналов.The technical result achieved from the implementation of the proposed utility model is to reduce the size of the device, reducing cost, improving the accuracy of signal transmission.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что приемопередающее устройство с гальванической развязкой содержит микроконтроллер, драйверы интерфейсов цифровой передачи данных, развязывающий трансформатор и выполнено с возможностью передачи/приема данных через развязывающий трансформатор посредством аппаратного модуля UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) с программным NRZ (non return to zero) кодированием/декодированием входного сигнала.The essence of the proposed technical solution is that the transceiver device with galvanic decoupling contains a microcontroller, digital data transfer interface drivers, an isolation transformer and is configured to transmit / receive data via an isolation transformer via a Universal Asynchronous Receiver-Transmitter UART hardware module (non return to zero) encoding / decoding the input signal.
Согласно одному из возможных вариантов реализации технического решения микроконтроллер содержит модуль сравнения Output Compare, совмещенный с таймером управления переключением входа приём/передача в драйверах интерфейсов цифровой передачи данных RS-485, RS-422.According to one of the possible options for implementing a technical solution, the microcontroller contains a Compare Output module, combined with a receive / transmit input switching control timer in RS-485, RS-422 digital data interface drivers.
Сущность заявляемого технического решения поясняется, но не ограничивается приведенными графическими материалами:The essence of the proposed technical solution is explained, but not limited to the graphic materials:
фиг.1 – блок-схема приемопередающего устройства с гальванической развязкой (вариант 1);figure 1 - block diagram of a transceiver device with galvanic decoupling (option 1);
фиг.2 – блок-схема приемопередающего устройства с гальванической развязкой (вариант 2).figure 2 - block diagram of a transceiver device with galvanic decoupling (option 2).
Согласно одному из возможных вариантов реализации заявляемого технического решения устройство содержит, по меньшей мере, один микроконтроллер 1 (фиг.1,2), драйверы 2 интерфейсов цифровой передачи данных RS-485, RS-422, и по меньшей мере, один развязывающий трансформатор 3 с терминальными нагрузочными резисторами 4.According to one possible implementation variant of the proposed technical solution, the device contains at least one microcontroller 1 (FIG. 1.2),
В одном из возможных вариантов реализации технического решения устройство реализовано на базе стандартного микроконтроллера, который содержит: блок данных DATA (5, 6), блок программного NRZ кодирования/декодирования (7, 8), преобразователь передаваемых/принимаемых данных в последовательный вид в виде аппаратного модуля UART 9,10. Также указанный микронтроллер (МК) содержит модуль сравнения 11 Output Compare, совмещенный с таймером 12 управления входом переключения приём/передача в драйверах 2 интерфейсов цифровой передачи данных RS-485, RS-422 посредством сигнала управления Direction. Использование таймера с аппаратным переключением выводов МК посредством контроля времени прохождения сигнала через модули UART 9,10 на обмотки развязывающего трансформатора позволяет избежать перенасыщения трансформатора, повышая тем самым качество сигнала и надежность работы приемопередающего устройства.In one of the possible options for implementing a technical solution, the device is implemented on the basis of a standard microcontroller, which contains: a data block DATA (5, 6), a software NRZ encoding / decoding block (7, 8), a converter of the transmitted / received data into a serial form in the form of
Модуль сравнения работает совместно с таймером. Преимущественно работа модуля основана на сравнении значения регистра таймера со значением одного или двух регистров модуля сравнения (в зависимости от режима работы модуля). Состояние на выходном выводе данного модуля изменяется, когда значение таймера соответствует значению в регистре сравнения.The comparison module works in conjunction with a timer. Predominantly, the operation of the module is based on comparing the value of the timer register with the value of one or two registers of the comparison module (depending on the mode of operation of the module). The state on the output pin of this module changes when the timer value matches the value in the compare register.
Модуль сравнения генерирует или одиночный импульс или последовательность импульсов на выходе, изменяя состояние вывода МК в соответствии с режимом работы:The comparison module generates either a single pulse or a sequence of pulses at the output, changing the output state of the MC in accordance with the mode of operation:
- прерывание передачи данных UART;- interruption of UART data transmission;
- наполнение буфера передатчика UART;- filling the UART transmitter buffer;
- отмена прерывания;- cancellation of interruption;
- запуск таймера на время равное длине пакета данных + 1 бит;- start the timer at the time equal to the length of the data packet + 1 bit;
- передача данных UART.- UART data transmission.
В другом из возможных вариантов реализации устройства, переключение может быть реализовано посредством сигнала RTS.In another possible implementation of the device, switching can be implemented by means of an RTS signal.
Для построения интерфейса на основе рассматриваемого приемопередатчика с элементом гальванической развязки используется дифференциальная пара 13. Так как дифференциальные сигналы более устойчивы к воздействию электромагнитных помех по сравнению с одиночными проводниками, данный способ подключения способствует повышению качества передаваемого сигнала.To build an interface based on the considered transceiver with an element of galvanic isolation, a differential pair of 13 is used. Since differential signals are more resistant to electromagnetic interference than single conductors, this connection method improves the quality of the transmitted signal.
Работу заявляемого технического решения согласно описанному варианту реализации можно описать следующим образом.The operation of the proposed technical solution according to the described embodiment can be described as follows.
Сигналы с данными DATA поступающие в микроконтроллер подаются на блок программного NRZ кодирования/декодирования (7, 8) для преобразования информации в цифровой вид с последующей передачей сигнала на аппаратный модуль UART который может быть реализован как на базе МК, так и в виде отдельной микросхемы, обеспечивающей связь с другими цифровыми устройствами, в частности с драйверами 2 интерфейсов цифровой передачи данных RS-485, RS-422, связанных с обмотками трансформатора, обеспечивающего гальваническую развязку сигналов и подачу питающего напряжения Uп разной полярности на МК. В варианте реализации устройства (фиг.2) в схему устройства включен дополнительный трансформатор 14, что позволяет использовать драйвер 2 интерфейса цифровой передачи данных – RS-422.Signals with DATA data coming into the microcontroller are fed to the NRZ encoding / decoding software block (7, 8) to convert the information into digital form with a subsequent signal transfer to the hardware UART module which can be implemented either on the basis of the MC, or as a separate microcircuit, providing communication with other digital devices, in particular with drivers of 2 interfaces of digital data transmission RS-485, RS-422, connected to the windings of a transformer, providing galvanic isolation of signals and power supply I Un different polarity to the MC. In an embodiment of the device (FIG. 2), an
В каждом из приведенных вариантов реализации устройства, посредством модуля сравнения 11 Output Compare, совмещенного с таймером 12, обеспечивают контроль времени прохождения сигнала (пакета данных) через модуль UART управляя переключением выводов МК исключая насыщение развязывающего трансформатора.In each of the above options for the implementation of the device, through a
Реализация заявляемого технического решения способствует достижению указанного технического результата, обеспечивая уменьшение габаритов устройства, упрощение схемы и способа его работы, что приводит к снижению себестоимости, а также повышению точности передачи сигналов.Implementation of the proposed technical solution contributes to the achievement of the technical result, providing a reduction in the size of the device, simplifying the scheme and method of its operation, which leads to a decrease in cost, as well as improving the accuracy of signal transmission.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018130637U RU188979U1 (en) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | Transceiver with galvanic isolation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018130637U RU188979U1 (en) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | Transceiver with galvanic isolation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU188979U1 true RU188979U1 (en) | 2019-04-30 |
Family
ID=66430922
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018130637U RU188979U1 (en) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | Transceiver with galvanic isolation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU188979U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU215322U1 (en) * | 2022-03-14 | 2022-12-08 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | DEVICE FOR AUTOMATIC TURNING ON OF RADIO TRANSMITTING DEVICE |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004100473A2 (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-18 | Analog Devices, Inc. | Signal isolators using micro-transformers |
US20110026544A1 (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-03 | Stmicroelectronics S.R.L. | Signals communication apparatus |
RU2511429C2 (en) * | 2012-07-19 | 2014-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Serial interface transceiver with galvanic isolation element |
RU169776U1 (en) * | 2016-07-29 | 2017-04-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Чуткий дом" (ООО "Чуткий дом") | Sensor network node for monitoring current and voltage |
RU2661278C1 (en) * | 2017-06-16 | 2018-07-13 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Logic signals galvanic isolation device (embodiments) |
-
2018
- 2018-08-23 RU RU2018130637U patent/RU188979U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004100473A2 (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-18 | Analog Devices, Inc. | Signal isolators using micro-transformers |
US20110026544A1 (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-03 | Stmicroelectronics S.R.L. | Signals communication apparatus |
RU2511429C2 (en) * | 2012-07-19 | 2014-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Serial interface transceiver with galvanic isolation element |
RU169776U1 (en) * | 2016-07-29 | 2017-04-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Чуткий дом" (ООО "Чуткий дом") | Sensor network node for monitoring current and voltage |
RU2661278C1 (en) * | 2017-06-16 | 2018-07-13 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Logic signals galvanic isolation device (embodiments) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU215322U1 (en) * | 2022-03-14 | 2022-12-08 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | DEVICE FOR AUTOMATIC TURNING ON OF RADIO TRANSMITTING DEVICE |
RU2811914C1 (en) * | 2023-02-03 | 2024-01-18 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method for automatically turning on radio transmitting device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9589720B2 (en) | Signal transmission device and switching power supply | |
US4280221A (en) | Digital data communication system | |
US6894536B2 (en) | Low power NRZ interconnect for pulsed signaling | |
CN108228514B (en) | Single bus transmission method and system | |
US20210050734A1 (en) | Multi-level encoding for battery management system field | |
RU2007139097A (en) | CURRENT MODE CONNECTOR FOR HIGH-SPEED COMMUNICATION OUTSIDE THE IC | |
US10320589B1 (en) | Signal isolation circuit | |
RU188979U1 (en) | Transceiver with galvanic isolation | |
RU2511429C2 (en) | Serial interface transceiver with galvanic isolation element | |
RU109621U1 (en) | Integrated digital microcircuit with transformer isolation | |
US8754698B2 (en) | Circuit and method for signal voltage transmission within a driver of a power semiconductor switch | |
UA133005U (en) | TRANSMITTING AND TRANSMITTING DEVICE | |
RU2661278C1 (en) | Logic signals galvanic isolation device (embodiments) | |
CN209860886U (en) | Signal isolation chip and communication circuit for sensing signals | |
WO2015111124A1 (en) | Insulation communication device | |
CN206281501U (en) | A kind of transmitter | |
US12045191B2 (en) | Serial interface | |
CN210609117U (en) | Anti-interference circuit for digital signal transmission | |
CN210168029U (en) | Communication circuit for multiple sensing signals | |
RU186467U1 (en) | TRANSMISSION DEVICE FOR MANCHESTER CODING | |
RU63148U1 (en) | PHYSICAL IMPLEMENTATION OF THE CAN 2.0V INTERFACE TRANSMITTER MODULE ON A TWO-WAY CURRENT LINE | |
CN112313862B (en) | Isolation driver | |
US20220163936A1 (en) | Serial isolation communication method, device and system | |
SU1116561A1 (en) | Interequipment two-way communication device | |
SU1283777A1 (en) | Device for exchanging information between two pieces of using equipment |