Интерфейс токовой петли для RS-232 (RS-423).
В 1993 году я был приглашен на работу в один из крупных коммерческих банков. У них перед этим произошла большая авария. Вышел из строя центральный сервер организации. Причина аварии до боли знакома тем кто, так или иначе, связан с компьютерными сетями. В сервере были установлены многопортовые платы (с COM портами). К этим портам (RS-232) четырехжильным проводом были подключены алфавитно-цифровые терминалы, установленные на рабочих местах в кабинетах. Протяженность некоторых линий превышала допустимую длину для RS-232 портов (15 метров) в несколько раз. Чаще всего выходили из строя микросхемы MC1488N (SN75188N) и MC1489N (SN75189N) которые преобразуют сигналы TTL (0V, +5V) в сигналы RS-232 порта (-12V, +12V). Да и помехи от электропроводки вызывали постоянные сбои в работе терминалов. А тут вдруг вышла из строя вся плата, на которой были расположены 16 портов, да и еще одна из самого сервера (это был не PC совместимый компьютер)! Необходимо было защитить себя от подобных ЧП в дальнейшем. Вот тогда и появилась идея, при помощи оптронных пар гальванически развязать RS-232 порты сервера от соединительных проводов линии и в свою очередь линию от терминалов! Несколько подобная система известна как интерфейс токовой петли, но в нем гальванически развязаны от линии входные цепи, а выходные сигналы непосредственно связаны с линией.
Было принято решение разработать интерфейс токовой петли совместимый со стандартным интерфейсом, но в тоже время, гальванически развязанный от линии. С другой стороны он должен подключаться к любому стандартному RS-232 порту.
Достаточно быстро был создан макет устройства и, начались его испытания. Первое, что было достигнуто - полная гальваническая развязка линии от порта RS-232 сервера и от порта RS-232 на терминале. Второе, так как сигнал передавался не потенциалом +12V или -12V, а наличием тока 20 mA в цепи или его отсутствием - мы полностью избавились от ложных срабатываний, вызываемых внешними электромагнитными помехами, от которых на экране терминалов могли появляться случайные знаки или даже выполнятся различные команды. Третье - оказалось, что все терминалы отлично работают на скоростях 38400 бод, вне зависимости от длины существующей линии (проверялось при длинах линий до 500 метров выполненных на телефонном кабеле). В кратчайшие сроки были изготовлены десятки таких устройств и через них подключены все терминалы в нашей организации и в ее филиалах. Всего было "развязано" около 120 портов.
Это устройство было замечено. В скором времени оно уже работало в шести коммерческих банках и на трех предприятиях, где и продолжает успешно работать в настоящее время.
Принцип работы устройства легко понять посмотрев на Рис. 1. Кстати и в таком упрощенном виде все работает (но это схема для любителей на всем экономить).
Рис. 1.
На Рис. 1. слева показана схема основного блока, расположенного со стороны сервера. Для его работы необходимы два гальванически развязанных источника питания. Один биполярный на напряжение + 12 вольт / - 12 вольт и второй для питания магистрали. Справа по схеме - терминальная часть. Для нее необходимо только + 12 вольт / - 12 вольт, которые проще взять непосредственно в подключаемом устройстве (раз есть COM порт, значит, и есть указанные напряжения). По этому принципу было создано многоканальное устройство, рассчитанное на круглосуточную работу. К нему были подключены алфавитно-цифровые терминалы Tatung, Wyse60, Wyse120, Qume61, а также матричные принтеры Mannesmann Tally MT-360, Mannesmann Tally MT-151 и Mannesmann Tally MT-150. Причем дорабатывать пришлось только Wyse60 и Wyse120, так как у них не было родного встроенного интерфейса токовой петли. В окончательном варианте устройство собиралось по схеме показанной на Рис. 2.
Рис. 2.
В схеме на элементах МС1, R1, D1 и МС2, R6, D3 - собраны генераторы тока. Благодаря им при увеличении сопротивления в линии до 300 ом ток в ней остается неизменным - 20 MA. Причем при подаче питания на устройство, в линии TX начинает протекать ток, что индицируется светодиодом D1. При включении терминала (пользователем) ток начинает протекать и в цепи RX, при этом появляется свечение и на светодиоде D3 (это позволяет наглядно контролировать подключенных к системе пользователей). При работе пользователя заметно мигание светодиодов D1 и D3, по которым удобно отслеживать сигналы TX и RX. В правой части показана схема для сопряжения с любым устройством имеющим стандартный COM порт. Внешний вид восьмиканального устройства показан на Рис. 3.
Рис. 3.
При подключении устройств, не имеющих встроенный интерфейс токовой петли, целесообразно собрать схему преобразующую токовый сигнал в линии непосредственно в TTL уровни, а уже сам TTL сигнал подать в соответствующие точки подключаемых устройств. Таким образом, были доработаны терминалы Wyse60, Wyse120, а также часть терминалов Qume61 закупленных без опционально поставляемых к ним плат интерфейса токовой петли. Схема таких преобразователей приведена на Рис. 4.
Рис. 4.
Для терминалов Wyse120 были самостоятельно изготовлены платы, устанавливающиеся вместо плат с портом COM2 (поставляемых производителем как опция). Внешний вид платы с портом СОМ2 (заводской) и платы с интерфейсом токовой петли (собранной по схеме, приведенной на Рис.4) показан на Рис. 5.
Рис. 5.
