CANopen bus interface circuit principle dan pertimbangan desain
BISA bus adalah jaringan komunikasi serial yang secara efektif mendukung kontrol terdistribusi dan kontrol real-time. Ini telah banyak digunakan di bidang kontrol otomatis untuk kinerja tinggi dan keandalan yang tinggi. Untuk meningkatkan kapabilitas drive sistem dan meningkatkan jarak komunikasi, Philips 82C250 digunakan dalam aplikasi praktis sebagai antarmuka antara pengontrol CAN dan bus fisik, yaitu transceiver BISA untuk meningkatkan kemampuan transmisi diferensial bus dan BISA mengontrol. Kemampuan penerimaan diferensial perangkat. Untuk lebih meningkatkan kemampuan anti-interferensi, sirkuit isolasi-opto sering diatur antara pengontrol CAN dan transceiver. Prinsip rangkaian antarmuka bus CAN yang khas ditunjukkan seperti pada Gambar. 1.
Gambar.1 Sirkuit Antarmuka Sirkuit BUS Biasa Gambar
1 Isu Utama dalam Desain Sirkuit Antarmuka
1.1 Rangkaian isolasi optik
Meskipun sirkuit opto-isolated dapat meningkatkan kemampuan anti-interferensi dari sistem, itu juga akan meningkatkan waktu tunda transmisi dari sinyal loop efektif dari bus CAN, yang menghasilkan pengurangan dalam tingkat komunikasi atau jarak. Model 82C250 dan transceiver BISA lainnya dapat menghasilkan kekebalan sesaat, mengurangi gangguan frekuensi radio (RFI), dan perlindungan termal. Sirkit pembatas arus juga menyediakan perlindungan bus tambahan. Oleh karena itu, jika jarak transmisi medan pendek dan interferensi elektromagnetik kecil, isolasi optik mungkin tidak diadopsi sehingga sistem dapat mencapai kecepatan atau jarak komunikasi maksimum, dan rangkaian antarmuka dapat disederhanakan. Jika lingkungan lapangan memerlukan isolasi-opto, isolator-OPTO berkecepatan tinggi harus digunakan untuk mengurangi waktu tunda propagasi dari sinyal loop efektif bus CAN. Sebagai contoh, optocoupler 6N137 berkecepatan tinggi memiliki delay propagasi pendek 48 ns, yang dekat dengan sirkuit TTL. Tingkat waktu tunda.
1.2 Isolasi Power Supply
Power supply Vdd dan Vcc yang digunakan pada kedua sisi perangkat isolasi optoelektronik harus benar-benar terisolasi. Jika tidak, isolasi optoelektronik akan kehilangan fungsi yang tepat. Isolasi catu daya dapat dicapai dengan modul isolasi catu daya DC / DC daya rendah, seperti modul DC / DC daya rendah ganda yang terisolasi 5 V dengan pinout standar DIP-14.
1.3 Pull-up resistor
Terminal input data transmisi TXD dari transceiver BISA 82C250 dalam Gbr. 1 terhubung ke terminal output OUT dari photocoupler 6N137. Perhatikan bahwa TXD harus terhubung ke resistor pull-up R3 pada saat yang bersamaan. Di satu sisi, R3 memastikan bahwa phototransistor di 6N137 mengeluarkan level rendah ketika dihidupkan, dan mengeluarkan level tinggi ketika dimatikan. Di sisi lain, ini juga merupakan persyaratan bus CAN. Secara khusus, status terminal TXD 82C250 menentukan status terminal input / output tegangan BISA tinggi dan rendah CANH, CANL (lihat Tabel 1). Spesifikasi CAN bus menyatakan bahwa bus harus resesif selama periode idle. Yaitu, status default dari node dalam jaringan CAN bersifat resesif. Ini mensyaratkan bahwa keadaan default sisi TXD 82C25O adalah logika 1 (tingkat tinggi). Untuk alasan ini, harus dipastikan melalui R3 bahwa status terminal TXD adalah logika 1 (tingkat tinggi) ketika tidak ada data yang ditransmisi atau terjadi kondisi tidak normal.
| Status TXD | Tingkat CANH (V) | Level CANL (V) | BISA Status Bus |
| 1 | 2.5 | 2.5 | Resesif (logika 1) |
| 0 | 3,5 | 1.5 | Dominan (logika 0) |
1.4 Pencocokan Impedansi Bus
Dua resistor 120Ω harus dihubungkan ke ujung bus CAN. Mereka memainkan peran penting dalam pencocokan impedansi bus dan tidak dapat dihilangkan. Jika tidak, keandalan dan anti-gangguan komunikasi data bus akan sangat berkurang, dan bahkan komunikasi mungkin tidak dapat dilakukan.
1.5 Langkah-langkah anti-jamming lainnya
Untuk meningkatkan kekebalan interferensi dari rangkaian antarmuka, pertimbangkan langkah-langkah berikut:
(1) Hubungkan dua 30 pF kapasitor kecil secara paralel antara CANH dan terminal CANL dari 82C25O dan tanah untuk menyaring gangguan frekuensi tinggi pada bus dan mencegah radiasi elektromagnetik.
(2) Hubungkan resistor 5Ω secara seri antara terminal CANH dan CANL dari 82C250 dan bus BISA untuk membatasi arus dan melindungi 82C250 dari arus lebih.
(3) Tambahkan kapasitor decoupling 100 nF antara terminal catu daya dari 82C25O, 6N137 dan sirkuit terpadu lainnya dan tanah untuk mengurangi gangguan.
2. Kesimpulan
Rangkaian antarmuka adalah bagian penting dari jaringan bus CAN. Keandalan dan keamanannya secara langsung mempengaruhi pengoperasian seluruh jaringan komunikasi. Artikel ini merangkum beberapa masalah utama yang harus diperhatikan dalam desain rangkaian antarmuka BISA. Hanya dengan memahami kunci dalam desain, kita dapat meningkatkan kualitas dan kinerja beberapa sirkuit antarmuka dan memastikan bahwa jaringan bus BISA beroperasi dengan aman dan andal.