Acest text încearcă să șteargă misterul cum să scoateți puterea din puterea serială a computerului. Există destul de multe circuite mici care își iau toată puterea de funcționare din portul serial, unde nu există un pin real de ieșire. Exemple pentru acest tip de circuite sunt mouse-ul PC-ului și dongle-ul de protecție software. S-ar putea să vă întrebați cum este posibil acest lucru.

Există o modalitate de a scoate puterea din portul serial: furați-l de la liniile de semnal. Când dezvoltați propriul dvs. circuit care conectează numai computerul, atunci singura linie care poate fi utilizată sunt liniile de semnal de ieșire de la portul serial al computerului: DTS, RTS și TD.

În situația normală de funcționare, DTR și RTS sunt ridicate, astfel încât dau o ieșire de tensiune pozitivă (aproximativ + 12V când nu sunt încărcate). Pinul TD este în logica 1 atunci când nu sunt trimise date, ceea ce înseamnă că este de cele mai multe ori la tensiune negativă (-12V când nu este încărcat) de cele mai multe ori. Tensiunea la aceste ieșiri scade destul de repede atunci când curentul de sarcină este crescut, deoarece acestea sunt proiectate să acționeze în mod normal doar circuite de intrare RS-232 (rezistență de 3-7 kohm). Tensiunea scade aproximativ 1-2 volți la fiecare 1 mA de curent de sarcină crește. De obicei, debitul curentului de scurtcircuit este de 7-10 mA (depinde de tipurile de circuite utilizate în portul serial al computerului).

Mouse serial PC

Mouse-ul serial al computerului folosește de obicei linii DRT și RTS pentru a genera + 5V putere pentru circuitul microcontrolerului de la mouse. Deoarece mouse-ul optomecanic tipic are nevoie de energie și pentru 4 led-uri din detectoarele de mișcare optocuplare, nu există multă energie de pierdut. Un mouse tipic pentru computer poate avea următoarele cerințe de alimentare: "+ 15V 4mA -15V 4mA" (preluat din partea inferioară a mouse-ului Microsoft).

O abordare tipică face ca puterea microcontrolerului să fie utilizarea diodelor pentru a prelua curentul de pe liniile DTR și RTS și apoi să îl alimenteze printr-un rezistor la toate ledurile (cu infraroșu) din detectoarele de mișcare. Toate cele patru LED-uri (cu infraroșu) sunt conectate în serie, ceea ce oferă o cădere de tensiune de aproximativ + 5V peste toate ledurile (tipice pentru LED-urile IR utilizate la mouse). Acest + 5V este o putere adecvată pentru microcontrolerul de mouse de mică putere. Circuitul de transmisie a datelor seriale constă dintr-un circuit de tranzistor discret discret, care îl face să consume cât mai puțină energie. Alimentarea pozitivă este de obicei preluată de la liniile RTS și DRT (imediat după diode și înainte ca rezistorul să ajungă la LED-uri). Alimentarea negativă pentru emițător este preluată de la pinul TD. Mouse-ul portului serial PC tipic ia 10 mA curent total și funcționează la o tensiune de 6-15V. Pentru mai multe informații despre funcționarea mouse-ului PC, verificați documentul de protocol al mouse-ului PC-ului meu. Unele scheme ale implementării mouse-ului de lucru pe PC pot fi găsite din implementarea mouse-ului PC folosind COP800 (AN-681) de la National Semiconductor și implementarea unui controler de mouse simplu serial utilizând PIC16C5x (AN519) de la Microchip.

Circuitul meu

Următorul circuit este un exemplu de cum să obțineți energie din portul serial RS-232. Oferă putere reglată de + 5V pentru circuitele logice și, de asemenea, surse de alimentare pozitive și negative nereglementate pentru circuitul de transmisie RS-232. Circuitul oferă doar câteva miliampresi de putere, deoarece puterea disponibilă de la portul serial este limitată (iar rezistențele R1, R2 și R3 limitează curentul mai mult).

obțineți

Ideea de modificare: utilizați circuitul cu port serial cu 9 pini

PC-urile moderne au de obicei un port cu 9 pini în loc de acest port mai vechi cu 25 de pini. Dacă doriți să utilizați acest circuit cu un astfel de computer, aveți două opțiuni: utilizați un adaptor de 9 până la 25 de pini sau modificați circuitul la portul cu 9 pini. Pentru a face conversia, trebuie să faceți următoarele modificări la pinout-ul circuitului:

Ideea de modificare: devine mai actualizat

Puteți obține un pic mai mult curent din circuit dacă lăsați rezistențele (R1, Rs, R3) și le înlocuiți cu o bucată scurtă de sârmă. Regulatorul 78L05 ia 3-4 mA curent tot timpul și are nevoie de cel puțin 2V cădere de tensiune, deci dacă puteți găsi un regulator similar care să ia mai puțin curent și să aibă o cădere de tensiune mai mică, veți obține mai mult curent pentru circuitul dvs. Un astfel de circuit poate fi găsit la http://www.ee.washington.edu/eeca/circuits/serialpower.txt.

Alte circuite

Unele circuite de intrare a semnalului de circuite mici pe care le-am văzut au luat surse pozitive și negative pentru circuitul amplificator operațional simplu folosind doar linii DTR și RTS. Doar conducând unul dintre ele la 1 și altul la 0 folosind rutina software adecvată, există tensiuni pozitive și negative disponibile de la acei pini.

Unele circuite simple care nu necesită multă putere (mai puțin de 2 mA) își pot lua puterea pur și simplu de la o singură linie de port serial (DRT, RTS sau TD). Am folosit această abordare la circuitul Serial Port A/D-converter, unde am luat puterea de la linia DTR și am reglat-o la + 5V cu rezistor de 1 kohm și diodă zener de 5,1V.

David Tait a proiectat un circuit regulator care preia portul de la portul RS-232 și dă regulat + 5V. Acest circuit se bazează pe două tranzistoare standard și pe alte câteva componente. Puteți descărca circuitul de la http://www.ee.washington.edu/eeca/circuits/serialpower.txt

Cât de mult obțin puterea ?

Cât de mult puteți extrage dintr-un port serial depinde de tehnologia circuitului utilizată în portul serial. Buletinul informativ numărul 2 de la Electronics Electronics are un articol bun „Sfaturi pentru utilizarea convertoarelor cu porturi” despre cât de mult puteți obține cu adevărat energie din diferite porturi seriale. Următoarele date sunt extrase din textul articolului:

NOTĂ: Potențialele pot fi obținute folosind metodele utilizate de B&B Electronics în circuitele lor. Valorile marcate cu * sunt puterea disponibilă după ce puterea negativă este transformată în pozitiv + 5V cu elemente electronice suplimentare în circuitul conectat la portul serial.

Iată un alt tabel cu câtă putere este disponibilă de la diferite computere din linia RTS port RS-232 și modul în care sarcina afectează tensiunea disponibilă. Informațiile sunt colectate din articolele de alimentare RS-232 postate pe grupul de știri sci.electronics.design. Nu am verificat aceste rezultate, dar acestea par a fi valori destul de similare cu cele pe care le-am găsit în experimentele mele RS-232 și ar trebui să fie aplicabile și altor linii de port RS-232 din PC-uri (TXD și DTR). Alegerea procesorului nu afectează unitatea de linie RTS, acestea sunt listate doar pentru a face distincția între diferitele mașini. Singurul lucru care afectează capacitatea curentului de ieșire este modul în care interfețele de port serial sunt implementate în placa de bază sau în placa I/O (care driver IC este utilizat).

Aveți grijă să combinați pini pentru mai multă ieșire, deoarece utilizarea a doi pini nu oferă neapărat puterea dublă. Multe tampoane de ieșire RS-232 moderne utilizează circuitul pompei de încărcare pentru a genera tensiunea RS-232 din forma + sursă de 5V și va fi adesea un convertor de pompă de încărcare care limitează lucrurile (adică pe toți pinii), mai degrabă decât driverele individuale de pin laptopuri.

Relee de conducere folosind puterea portului RS-232

Dacă portul serial nu este utilizat în alt scop, atunci pentru a opera unul sau două dispozitive folosind linia RTS și DDR. Acestea pot fi setate și resetate prin comenzi simple I/O pe cipul de port serial (UART).

Utilizarea unui releu de stare solidă 3-8VDc

Dacă releul în stare solidă funcționează la un interval de curent de intrare de 5 mA, îl puteți rula direct folosind următorul circuit: Dacă 5 mA nu sunt suficiente pentru releul semiconductor, puteți combina puterea de la două linii de ieșire RS-232 împreună folosind următoarele circuit Când utilizați acest circuit combinat, trebuie să vă amintiți că ambele linii RTS și DTR sunt controlate în același timp. Dacă aveți o singură linie activată în acel moment, nu există nicio garanție dacă releul este activat sau nu dacă durează mai mult de 5 mA.

Relee micro electronice

Utilizarea unei intrări de 3 mA „Microelectronic releu” sau „releu fotovoltaic” Terminologia exactă depinde de producător. Acestea sunt practic cuplaje opto foarte sensibile care au o ieșire tranzistor MOSFET. (DC) Sau au 2 MOSFET-uri spate în spate pentru comutarea CA. Valoarea rezistorului R trebuie calculată astfel încât curentul care curge prin „releu” să fie de aproximativ 3 mA.

Relee de stuf sensibile

Puteți conduce direct un releu sensibil de 12V, care are o rezistență minimă a bobinei de 1200 Ohm. Limitarea internă a curentului în driverele RS232 va da releului o tensiune combinată de 0 sau aproximativ 12V, în funcție de nivelul liniei DTR. Când liniile DTR și TXD sunt la potențial diferit, releul se energizează și când sunt la același potențial releul nu primește putere. Linia TXD este în mod normal la potențial negativ atunci când nu sunt trimise date, astfel încât releul se alimentează atunci când linia DTR este ridicată.

Controlul releelor ​​cu software

Pinii portului serial DTR și RTS pot fi controlați prin scrierea directă la adresa portului I/O care este adresa de bază a portului RS-232 + 4.

Biții pe care ar trebui să îi setați la acel port sunt următorii:

  • Bit D0: starea pinului DTR (0 = -12V, 1 = + 12V)
  • Bit D1: starea pinului RTS (0 = -12V, 1 = + 12V)
  • Biți D2-D7: lăsați-le să fie 0

În circuitul de control al releului, exemplele de mai sus + 12V alimentează releul, iar -12V nu îl alimentează. Iată un scurt tabel cu diferite valori pe care le trimiteți la portul serial și stările pe care le obțin diferiții pini:

Următoarele adrese standard de port I/O pentru diferite porturi COM sunt (în unele sisteme se folosesc uneori diferite): Straigt controlează porturile I/O dacă cipul de control al portului serial este de obicei ceața simplă de a controla releu.

Pentru exemple de cod de programare propriu-zis, aruncați o privire la interfața mea cu portul paralel, făcând exemple de programe de articole ușoare. Trebuie doar să schimbați adresele portului I/O și valorile pe care le trimiteți portului pentru a se potrivi cu cele din acest articol și exemplele sunt utilizabile.

Sfaturi pentru proiectarea dispozitivelor alimentate RS-232

Rețineți că diferite drivere RS-232 furnizează tensiuni și curenți diferiți. Probabil că veți fi nevoit să verificați ce cip de driver este utilizat în sistemul pe care doriți să îl atingeți (dacă puterea este foarte strânsă) sau să vă asigurați că cerințele dvs. sunt atât de scăzute încât nu contează.

În IBM PC world porturile RS-232 utilizează de obicei driverele MC1488. Sunt limitate în prezent la +/- 10ma. "Schema echivalentă" din foaia de date arată 300 ohmi în serie cu ieșirea și încă 70 ohmi în serie cu tranzistoarele driverului. Vcc și Vee tipice sunt +/- 12V +/- 10%. Aceasta este la o temperatură de joncțiune de 20 Celcius.

Dacă utilizați toate ieșirile, puteți conta doar pe 7,5 ma pe ieșire în mediul termic tipic al plăcii. Fișele de date au o curbă a valorii acestui curent față de temperatura de joncțiune.

Dacă aveți de gând să combinați ieșirile pentru a obține mai mult curent, încercați să utilizați drivere din diferite 1488, astfel încât să nu le scurtați în mod nejustificat viața prin supraîncălzirea lor. Și puneți diode în serie cu cablurile, astfel încât să nu încerce să se lupte între ele.

Posibile probleme cu computerele noi

În ultimele câteva luni a existat o notificare tot mai mare a problemelor de pe laptopuri și câteva computere desktop, deoarece semnalele portului serial sunt conduse doar la + -5V (mai degrabă decât curentul nominal de 12V limitat pe computerele etc.). Deci, dacă alegeți un astfel de design, asigurați-vă că va funcționa pe +3 și -3V - tot ce vă mai rămâne. Este posibil ca USB pe termen lung să preia - ceva la care să vă gândiți dacă intrați în producție.