Communication à fil unique isolé optique : 4 étapes (avec photos)

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2025-01-13 06:57

Bonjour, pour un projet d'aquarium j'avais besoin d'un long fil électrique qui pourrait:

• alimenter l'appareil
• permettre la communication

Autre

• Le courant et les tensions sont faibles
• Le fil mesure +/- 3 m de long
• Transferts de données lents
• Communication bidirectionnelle, semi-duplex
• Espace limité dans l'appareil
• Isolation galvanique

La communication se fait entre 2 appareils. L'appareil peut être un Arduino, un Raspberry PI ou un autre appareil utilisant les broches numériques.

Étape 1:

Certains capteurs, comme le DS18B20, utilisent 3 fils pour alimenter et communiquer avec un autre appareil. Dans ce projet, les fils ont les fonctions suivantes:

• +5V
• Sol
• Données (0 / +5V)

Après quelques recherches sur le net, je n'ai pas trouvé quelque chose de simple qui pourrait facilement être mis en œuvre. La plupart des configurations sont basées sur certaines puces et protocoles avec de nombreuses options dont je n'avais pas besoin. Bien que j'ai trouvé de beaux exemples qui pourraient être adaptés à mes besoins comme:

• NXP, AN2342, https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN23…. chiffre 5
• EmSa, https://www.esacademy.com, Puis-je effectuer un découplage galvanique de mon bus I2C ?
• Intégré, https://www.embedded.com/print/4025023, figure 1

Pour être flexible j'ai décidé de construire un circuit, d'utiliser des pièces standards/communes, de programmer un protocole simple. Remarque: Étant donné que ce projet est utilisé dans un autre projet, je vais expliquer la construction du circuit et la programmation du programme de test. N'hésitez pas à l'utiliser pour votre propre projet, vous devez créer un protocole adapté à vos besoins.

Étape 2: liste de pièces

• Alimentation +5V
• Fil électrique domestique souple à 3 conducteurs
• Panneau perforé 5x7cm
• 2x Résistance 470Ω
• 1x Résistance 680Ω
• 2x Résistance 1kΩ
• 2x Diode (par exemple 1N4148)
• 2x Optocoupleur EL817
• LED
• En-tête de broche femelle 2 broches
• En-tête de broche femelle 3 broches
• En-tête de broche femelle 4 broches
• Tête ronde femelle 6 broches
• Tête ronde femelle 4 broches

Quelques outils sont également nécessaires: pince à épiler, cutter, étau, fer à souder, mèche, support.

Comment souder:

Soyez conscient des risques pour la sécurité et utilisez des équipements de protection individuelle.

Étape 3: Schéma

Explication du schéma:

En raison de l'espace limité, le côté droit du schéma est logé dans la machine avec le dispositif 2. Le côté gauche du schéma est le plus gros et est exploité par le dispositif 1. Entre les côtés gauche et droit, le conducteur de données.

• Le « OUT » numérique sur le côté droit est protégé par une diode.
• L'optocoupleur « OUT » est protégé par une diode.
• Pour limiter le courant, une résistance se trouve devant la broche 1 des optocoupleurs « IN » et « OUT »
• La broche 2 des optocoupleurs est connectée à la terre
• L'émetteur de la broche 3 est mis à la terre avec une résistance
• Le collecteur de la broche 4 est alimenté

Pour visualiser le transfert de données, une led est connectée à la ligne de données. La valeur de la résistance dépend de la led et de la luminosité souhaitée. Avertissement: Si la valeur de la résistance est trop faible, trop de courant brûlera la broche de l'appareil 2 ou l'optocoupleur « IN » ne fonctionnera pas correctement.

Voir le tableau:

• Si « OUT1 » ou « OUT2 » est « HIGH », la ligne de données sera de +5V.
• Si « OUT1 » ou « OUT2 » est « LOW », la ligne de données sera de 0V.
• À la broche "IN1" ou IN2", la valeur de la ligne de données peut être lue.

Dans Fritzing, la disposition des pièces sur le perfoboard est déterminée. Les diodes et résistances sont positionnées verticalement, voir les lignes jaune, orange et rouge. Les lignes bleues sont les conducteurs sous le perfoboard.

Étape 4: Programmation

Pour tester si le circuit fonctionne, vous pouvez utiliser les programmes ci-joints.

L'appareil 1 est le maître et doit être alimenté en dernier. Il enverra une certaine séquence de bits. Au début 8 bits de départ, 1 bit d'arrêt, puis une séquence « on » et « off ».

L'appareil 2 est l'esclave et doit être alimenté en premier. Le programme commencera à lire la ligne de données. Lorsque 8 startbits sont lus. Le programme commencera à enregistrer les bits. Lorsque 8 bits sont enregistrés, le programme renvoie les bits.

Pendant l'échange de données, les bits "on" et "off" peuvent être surveillés par la led clignotante et les leds (broche 13) sur les appareils.

Lorsque votre soudure est ok et que les programmes sont chargés, alors vous verrez le clignotement des leds similaire à la led de la vidéo.

(Pour éviter de court-circuiter le circuit, les conducteurs métalliques nus peuvent être recouverts d'époxy)