RU2771776C1 - Одновибраторный компенсатор искажений импульсных сигналов, создаваемых погонной емкостью линии интерфейса lwire - Google Patents
Одновибраторный компенсатор искажений импульсных сигналов, создаваемых погонной емкостью линии интерфейса lwire Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771776C1 RU2771776C1 RU2021114815A RU2021114815A RU2771776C1 RU 2771776 C1 RU2771776 C1 RU 2771776C1 RU 2021114815 A RU2021114815 A RU 2021114815A RU 2021114815 A RU2021114815 A RU 2021114815A RU 2771776 C1 RU2771776 C1 RU 2771776C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- 1wire
- signal
- interface
- line
- maximum distance
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000001965 increased Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 241001438449 Silo Species 0.000 description 1
- 210000001138 Tears Anatomy 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к измерительной преобразовательной технике, а именно к средствам повышения максимального расстояния проводной линии цифрового интерфейса lwire, а также может использоваться в различных областях производственной деятельности. Известны устройства разделения сигнала интерфейса lwire с целью увеличения максимального расстояния от источника информации до потребителя. Эти устройства содержат схемы формирования, кодировки и преобразования с использованием микроконтроллеров, микропроцессоров и компьютеров. Однако известные устройства обладают следующими недостатками: они реализованы в виде специальных микросхем, печатных плат и т.п. изделий электроники; они занимают место, имеют вероятность физического износа и поломок. Существует много способов перевода интерфейса lwire в другой тип интерфейса, например rs485, с целью увеличения максимального расстояния для получения информации. Технический результат заявленного устройства заключается в компенсации потерь сигнала на погонную емкость линии, тем самым увеличивается длина проводной линии и увеличивается надежность. Технический результат достигается тем, что при переходе сигнала от логического нуля к логической единице включается входной ключевой элемент, который формирует кратковременную «подтяжку» к уровню логической единицы, что обеспечивает компенсацию искажения сигнала, создаваемой погонной емкостью линии. 5 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к измерительной преобразовательной технике, а именно к средствам повышения максимального расстояния проводной линии цифрового интерфейса lwire, а также может использоваться в различных областях производственной деятельности.
Известны устройства разделения сигнала интерфейса lwire с целью увеличения максимального расстояния от источника информации до потребителя. Эти устройства содержат схемы формирования, кодировки и преобразования с использованием микроконтроллеров, микропроцессоров и компьютеров.
Однако известные устройства обладают следующими недостатками: они реализованы в виде специальных микросхем, печатных плат, и т.п. изделий электроники; они занимают место, имеют вероятность физического износа и поломок.
Существует много способов перевода интерфейса lwire в другой тип интерфейса, например, rs485, с целью увеличения максимального расстояния для получения информации. Стоимость преобразующих устройств, и, обязательно, сопутствующее им программное обеспечение значительно увеличивает стоимость получения информации от объектов, и как следствие, цену общей системы сбора данных.
Из известных аналогичных решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство (прототип), реализованное по схеме «восстановления импульсных сигналов интерфейса lwire» [1]. На фигуре 1 представлена схема прототипа. Она состоит из двух ключевых транзисторов T1, Т2, элементов формирования режимов - резисторы R1, R2, R3 и конденсатор С1. Для защиты от импульсных помех используются диод D1 и конденсатор С2.
Особенностью формирования сигналов интерфейса lwire является использование электронных ключей замыкания на «общий» провод уровня логического сигнала «единица» как на стороне «мастера» (ведущий), так и на стороне «slave» (ведомый). Электронные ключи обеспечивают сопротивление замыкания менее 100 Ом, что формирует крутой фронт импульса. Сигнал возвращается к исходному уровню со значительно меньшим током, через резистор R1, как показано на фигуре 2. Таким образом, возникает большее влияние погонной емкости линии по сравнению с другими мешающими факторами. Имеем формирование логического нуля через 100 Ом, а формирование логической единицы через 4.7 кОм, как рекомендуется в документации на интерфейс и изделия lwire [2].
Искажения сигналов при разных значениях погонной емкости кабеля приведено на фигуре 3. В интерфейсе lwire сигнал бита единицы передается отрицательным импульсом длительностью не более 15 мкс, и сигнал бита нуля не менее 45 микросекунд, что обозначено на фигуре 3 как Тбит = 1/0. Для передачи бита нуля ошибка при «затягивании» сигнала от погонной емкости решающим устройством не воспринимается. Если информационный сигнал бита единицы исказится (формируется задержка фронта по экспонентной зависимости) от погонной емкости, то на приеме он может определиться как бит нуля, и тем самым сформируется ошибка. Данный случай соответствует графику времени Т3-3 для погонной емкости Спг. 3 на фигуре 3.
Для компенсации экспоненциального искажения фронта предложено устройство, реализованное по схеме, показанной на фигуре 4. Схема функционально выполнена аналогично схеме прототипа и содержит три ключевых транзистора Т1, Т2, Т3, элементы формирования режимов - резисторы R1, R2, R3 и конденсатор С1. Также для защиты от импульсных помех используются диод D1 и конденсатор С2.
Принцип работы схемы сохранился. При переходе сигнала от логического нуля к логической единице включается входной ключевой элемент и формирует кратковременную «подтяжку» (компенсацию запаздывания сигнала) к уровню логической единицы за счет схемы одновибратора на втором ключевом элементе. Длительность компенсации определяется резистором R2, R3, конденсатором С1 и составляет около 14-15 микросекунд.
В отличие от прототипа, в предлагаемом устройстве уровень включения цепи одновибратора транзистора Т1 на резисторах R2, R3 и конденсаторе С1 определяется по схеме Дарлингтона, собранной на двух транзисторах Т1, Т2 и резисторе R1 [5]. Это создает новые свойства устройства, по сравнению с прототипом.
Во-первых, значительно повышается входное сопротивление схемы устройства, что уменьшает нагрузку и позволяет включать подобные компенсаторы в узловых точках при больших длинах линий и в большем количестве.
Во-вторых, ключевой порог схемы фиксации и работы одновибратора теперь определяется на уровне 1.4 Вольт. Это значительно уменьшило влияние помех при нахождении сигнала на уровне логического нуля и снизило влияние индуктивной помехи, которая появляется при крутых поворотах и петлях при прокладке кабеля, а также при наведении помех от внешних силовых источников и энергопотребителей.
Компенсация погонной емкости для данной схемы составляет примерно 15 нф, что составляет для кабеля типа КИПЭПЭ с погонной емкость от 30-60 пф/метр (для расчета берем 50 пф/метр), около 15000/50=300 метров [3] [4].
Таким образом, используя данную схему при всех других равных условиях, можно увеличить длину линии на 300 метров.
На фигуре 5 приведен график компенсации погонной емкости с указанием уровня включения ключевых транзисторов.
Эксплуатация предлагаемого одновибраторного компенсатора искажений импульсных сигналов показала свою работоспособность и полезность в системе телеметрии силосов элеваторов и других объектах агропромышленного комплекса.
Источники информации
1. Схема регенерации сигнала 1-wire:
http://www.sciteclibrarv.ru/ms/catalog/pages/6645.html
2. Описание датчика температуры и протокола lwire:
https://teplo-energetika.ru/arduino/ds18b20-rus.pdf
3. Погонная емкость витой пары:
http://ulspo.ru/library/technical/network/fido/twist.html
4. Погонная емкость для сетей автоматизации:
http://spetskabel.ru/about/experts/articles/2005/249/
5. Описание включения транзисторов по схеме Дарлингтона:
https://vpayaem.ru/inf_amp_darlington.html
Claims (1)
- Одновибраторный компенсатор искажений импульсных сигналов, создаваемых погонной ёмкостью линии интерфейса 1wire, включающий электронный ключ, управляемый одновибратор на биполярном транзисторе, где момент включения одновибратора определяется электронным ключом, и при этом компенсация запаздывания сигнала при переходе сигнала от логического 0 к логической 1 обеспечивается путем замыкания электронного ключа шины интерфейса 1wire с шиной +5 Вольт на время, определенное работой одновибратора, который при переходе сигнала от логического 0 к логической 1 включает электронный ключ и формирует кратковременную компенсацию искажения сигнала к уровню логической 1, отличающийся тем, что электронный ключ выполнен по схеме Дарлингтона на двух составных транзисторах.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2771776C1 true RU2771776C1 (ru) | 2022-05-12 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU327618A1 (ru) * | В. П. Корнилов Центральный научно исследовательский институт | Приставка к приемнику сигнала передачи данных | ||
| SU930701A1 (ru) * | 1978-08-10 | 1982-05-23 | Предприятие П/Я М-5308 | Устройство коррекции с отображением частотных характеристик |
| RU42721U1 (ru) * | 2003-10-31 | 2004-12-10 | Ромашов Владимир Викторович | Устройство компенсации интерференционных искажений с вспомогательным сигналом |
| JP2009231869A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | 放送波中継装置 |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU327618A1 (ru) * | В. П. Корнилов Центральный научно исследовательский институт | Приставка к приемнику сигнала передачи данных | ||
| SU930701A1 (ru) * | 1978-08-10 | 1982-05-23 | Предприятие П/Я М-5308 | Устройство коррекции с отображением частотных характеристик |
| RU42721U1 (ru) * | 2003-10-31 | 2004-12-10 | Ромашов Владимир Викторович | Устройство компенсации интерференционных искажений с вспомогательным сигналом |
| JP2009231869A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | 放送波中継装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102116274B1 (ko) | 초전도 등시성 수신기 시스템 | |
| US3601543A (en) | Time division data transmission system | |
| US5770950A (en) | Minimizing signal reflection along a transmission line without terminating the transmission line | |
| CN102089992A (zh) | 用于高速串行通信的数字均衡器 | |
| RU2771776C1 (ru) | Одновибраторный компенсатор искажений импульсных сигналов, создаваемых погонной емкостью линии интерфейса lwire | |
| US5892717A (en) | Clamp for differential drivers | |
| CN100588148C (zh) | 具有数字接口的半导体器件 | |
| US2631232A (en) | Delay line | |
| JP5849997B2 (ja) | データ通信システム、スレーブ及びマスタ | |
| ATE523010T1 (de) | Bidirektionelle drahtlose signalübertragung von seriendaten zwischen einer elektronischen vorrichtung und einem stromzähler | |
| US3657478A (en) | Interconnection bus system | |
| CN105137114B (zh) | 一种车速传感器及负电压抗干扰通讯系统 | |
| US3673326A (en) | Communication system | |
| ATE283596T1 (de) | Leitungstreiber mit linearen übergängen | |
| WO2013118146A2 (en) | A new scheme for system level communication and validation of electrical signals | |
| US20220337247A1 (en) | Device and method for synchronous serial data transmission | |
| Wu et al. | Improved powered bus communication technique based on PD‐TDMT for distributed power system (DPS) | |
| EP1419629B1 (en) | Crosstalk equalization for digital transmission lines | |
| US9811112B2 (en) | Adaptive clock delay compensation | |
| CN116499500B (zh) | 传感器系统、传感器及其信号输出电路和信号采集设备 | |
| JP7383753B2 (ja) | 超伝導アイソクロナス受信機システム | |
| Annuar et al. | Master-Slave Serial Communication in Balanced Twisted Pair Cables | |
| CN215870759U (zh) | 一种静电保护电路 | |
| CN210274270U (zh) | 一种多摄像头模块的控制电路 | |
| RU2247469C2 (ru) | Способ передачи дискретных электических сигналов |