Способ передачи дискретных электрических сигналов

Изобретение относится к способам передачи информации, а именно к интерфейсам связи электронных устройств.

Известен способ передачи дискретных электрических сигналов в двоичном коде от передатчика к приемнику, соединенным между собой трехпроводной линией связи, с источником напряжения питания линии, совмещенным с передатчиком, включающий передачу по одному проводу относительно общего провода (земли) логической единицы и логического нуля от передатчика путем установки отрицательного либо положительного напряжения на его выходе, считывание приемником значения напряжения в линии и передачу сигнала таким же способом по другому проводу в обратную сторону с помощью другой пары передатчик - приемник. Способ известен как интерфейс RS 232 ("Аппаратные средства IBM PC" Энциклопедия. С-Пб., изд-во "Питер", 2001 г., стр.669).

Недостатком известного способа является низкая помехозащищенность и малая длина связи, обычно не более 10 м. Кроме того, способ позволяет передавать информацию только одному приемнику и требует организации его независимого двухполярного электрического питания.

Известен также способ передачи дискретных электрических сигналов в двоичном коде от передатчика к приемнику, расположенным на трехпроводной линии связи с источником напряжения питания линии, совмещенным с передатчиком, включающий передачу логической единицы путем одновременной установки отрицательного напряжения на одном проводе и положительного напряжения на другом проводе относительно третьего, передачу логического нуля путем установки близкого к нулю напряжения на первом и втором проводе относительно третьего и считывание приемником значения напряжения в первом и втором проводах линии. Способ известен как интерфейс RS 485 ("Аппаратные средства IBM PC" Энциклопедия, С-Пб, изд-во "Питер", 2001 г., стр.669).

Способ имеет более высокую помехозащищенность и большую длину связи - до 1000 м, позволяет соединять между собой большое количество устройств и поэтому обеспечивает передачу сигнала в обе стороны, однако, так же как и предыдущий способ, требует организации независимого двухполярного электрического питания всех устройств, подключенных к линии, что существенно удорожает способ. Кроме того, раздельное питание устройств и большая длина связи приводят к рассогласованию потенциалов их нулевой шины (земли), что может приводить к выходу приборов из строя. Для предотвращения этого применяют гальваническую развязку устройств с линией, что приводит к дополнительному удорожанию способа передачи информации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному способу является способ передачи дискретных электрических сигналов по шине MicroLAN ("Automatic Identification Data-Book", Dallas Semiconductor, 1995; www.Dalsemi.com). Известный способ передачи дискретных электрических сигналов от передатчика к приемнику, расположенным на двухпроводной линии связи, конец которой подключен к источнику напряжения питания через ограничительный резистор, включает передачу логического сигнала в двоичном коде путем замыкания линии передатчиком и считывание приемником значения напряжения в линии. При этом логическим нулем обычно считается уровень сигнала менее 50% от номинального значения напряжения в линии, а логической единицей - более 50%.

Способ позволяет соединять между собой большое количество устройств при длине связи до 300 м и обеспечивает передачу сигнала в обе стороны по двум проводам, допускает питание устройств от линии, что удешевляет способ.

Недостатком способа являются низкая помехозащищенность и малая длина связи.

В рамках данной заявки решается задача повышения помехоустойчивости и длины связи при передаче электрических сигналов в линии при одновременном удешевлении процесса передачи.

Решение данной задачи обеспечивается тем, что в способе передачи дискретных электрических сигналов от передатчика к приемнику, расположенным на двухпроводной линии связи, конец которой подключен к источнику напряжения питания через ограничительный резистор, включающем передачу логического сигнала в двоичном коде путем замыкания линии передатчиком с помощью электронного ключа и считывание приемником, значения напряжения в линии, перед считыванием увеличивают сопротивление ограничительного резистора, а после считывания вновь восстанавливают.

При этом сопротивление ограничительного резистора увеличивают не менее чем в 1,5 раза.

Сущность данного способа состоит в следующем.

В результате протекания тока в линии при ее замыкании передатчиком, удаленным от источника питания, возникает падение напряжения на проводах линии. Это падение напряжения увеличивает уровень логического нуля при чтении приемником, находящимся ближе к источнику питания по сравнению с передатчиком, приближая уровень логического нуля к максимально допустимому значению 50%, выше которого возникает ошибка чтения (логический ноль читается как логическая единица). Таким образом, длина связи ограничивается величиной тока и сопротивлением линии, повышающими уровень логического нуля вблизи приемника.

Помехоустойчивость связи измеряется допустимой величиной напряжения помехи, которая определяется как разница между максимально допустимым (50% от номинального напряжения линии) и реальным значением напряжения логического нуля вблизи приемника. С увеличением напряжения сигнала передачи нуля помехоустойчивость линии снижается.

Как показали исследования, длина связи и помехоустойчивость ограничиваются уровнем напряжения логического нуля вблизи приемника, которое возрастает в результате протекания тока в линии.

Понижение уровня сигнала логического нуля вблизи приемника позволяет увеличить длину линии до 1000 м, улучшив ее помехозащищенность.

Пример.

К источнику напряжения питания подключают нулевой провод и через ограничительный резистор второй провод линии связи. К линии подключают приемник и передатчик. Обычное состояние линии соответствует передаче логической единицы, а логический ноль формируется путем замыкания линии передатчиком.

При передаче передатчиком логического нуля на участке линии от источника напряжения до передатчика течет ток, величина которого определяется ограничительным резистором, внутренним сопротивлением передатчика и сопротивлением проводов линии. С увеличением длины линии возрастает ее сопротивление, а значит напряжение логического нуля у приемника, расположенного вблизи источника питания, что является одним из основных факторов, ограничивающих длину линии.

Согласно предлагаемому изобретению перед чтением сигнала логического нуля приемником увеличивают ограничительный резистор не менее чем в 1,5 раза, а после чтения сигнала вновь восстанавливают. В результате в линии не возникает ток, приводящий к повышению уровня сигнала логического нуля при чтении приемником, и допустимая длина связи возрастает, так как ограничивается теперь другими явлениями, например, емкостью проводов линии, задержкой при передаче сигнала.

При увеличении ограничительного резистора не менее чем в 1,5 раза, уровень логического нуля при чтении уменьшается незначительно и качество связи практически не улучшается.

Преимущества изобретения обеспечиваются тем, что увеличение ограничительного резистора линии обеспечивает снижение тока в ней и снижение паразитного падения напряжения на проводах линии. Это позволяет повысить дальность и надежность связи путем увеличения помехозащищенности.

Способ передачи дискретных электрических сигналов от передатчика к приемнику, расположенным на двухпроводной линии связи, конец которой подключен к источнику напряжения питания через ограничительный резистор, включающий передачу логического сигнала в двоичном коде путем замыкания линии передатчиком с помощью электронного ключа и считывание приемником значения напряжения в линии, отличающийся тем, что перед считыванием увеличивают сопротивление ограничительного резистора не менее чем в 1,5 раза, а после считывания вновь восстанавливают.