CANopen Bus Interface Circuit Principle and Notice Design

اصل اتصال مدار اتوبوس CANopen و ملاحظات طراحی

CAN Bus یک شبکه ارتباطی سریال است که به طور موثر از کنترل توزیع شده و کنترل زمان واقعی پشتیبانی می کند. به طور گسترده ای در زمینه کنترل اتوماتیک برای عملکرد بالا و قابلیت اطمینان بالا مورد استفاده قرار می گیرد. به منظور بهبود قابلیت درایو سیستم و افزایش فاصله ارتباطات، فیلیپس 82C250 در برنامه های کاربردی عملی به عنوان رابط بین کنترل CAN و اتوبوس فیزیکی، یعنی فرستنده CAN برای افزایش قابلیت انتقال دیفرانسیل اتوبوس و کنترل می شود قابلیت پذیرش دیفرانسیل دستگاه. به منظور افزایش توانایی ضد تداخل، یک مدار OP-isolation اغلب بین کنترل کننده CAN و فرستنده گیرنده تنظیم می شود. اصل مدار رابط مختصات CAN می تواند به عنوان شکل 1 نشان داده شود.

شکل 1 اصل طراحی مدار رابط مدار اتوبوس CAN

1 مسئله کلیدی در طراحی مدار رابط

1.1 مدار عایق بندی نوری

اگر چه مدار OP-isolated می تواند توانایی ضد تداخل سیستم را افزایش دهد، همچنین زمان تأخیر انتقال سیگنال حلقه موثر CAN را افزایش می دهد و موجب کاهش میزان ارتباط یا فاصله می شود. مدل 82C250 و دیگر مدل های فرستنده CAN قادر به ایمنی مجازی، کاهش تداخل فرکانس رادیویی (RFI) و حفاظت حرارتی می باشد. مدارهای محدود کننده مدار نیز حفاظت اتوبوس اضافی را ارائه می دهند. بنابراین، اگر فاصله انتقال میدان کوتاه باشد و تداخل الکترومغناطیسی کوچک باشد، می توان از جداسازی نوری استفاده کرد تا سیستم بتواند حداکثر میزان ارتباط یا فاصله را به دست آورد و مدار رابط را می توان ساده کرد. اگر محیط زیست نیاز به اکتیویته داشته باشد، برای کاهش زمان تاخیر پخش سیگنال حلقه موثر CAN، باید از optocouplers با سرعت بالا استفاده شود. به عنوان مثال، optocoupler 6N137 با سرعت بالا دارای تاخیر تکثیر کوتاه مدت 48 نان است که نزدیک به مدار TTL است. سطح زمان تاخیر

1.2 جداسازی منبع تغذیه

منبع تغذیه Vdd و Vcc که در هر دو طرف دستگاه جداشدگی optoelectronic استفاده می شود باید کاملا جدا شود. در غیر این صورت، انزوا اپتوالکترونیک عملکرد مناسب خود را از دست خواهد داد. انزوا منبع تغذیه را می توان با یک ماژول انحصاری منبع تغذیه DC / DC با قدرت کم، مانند یک ماژول DC / DC با ولتاژ 5 ولت کم قدرت با دینامیک استاندارد DIP-14 بدست آورد.

1.3 مقاومت کششی

ترمینال TXD ورودی انتقال فرستنده CAN 82C250 در شکل. 1 به ترمینال خروجی OUT از فتوسلر 6N137 وصل شده است. توجه داشته باشید که TXD باید همزمان به مقاومت کششی R3 متصل شود. از یک طرف، R3 تضمین می کند که فوتوتن ترانزیستور در 6N137 هنگامی که روشن می شود، سطح پایین را خروجی می کند و زمانی که خاموش است، خروجی بالا می رود. از سوی دیگر، این نیز یک ضرورت از CAN است. به طور خاص، وضعیت ترمینال TXD 82C250، وضعیت CAN و CANL ولتاژ بالا و پایین ولتاژ CAN را تعیین می کند (به جدول 1 مراجعه کنید). مشخصات اتوبوس CAN می گوید که اتوبوس باید در طول دوره های خالی بکار رفته باشد. یعنی، وضعیت پیش فرض گره ها در شبکه CAN، غیرفعال است. این به این معنی است که حالت پیش فرض TXD از 82C25O منطق 1 (سطح بالا) است. به همین دلیل باید از طریق R3 اطمینان حاصل شود که وضعیت ترمینال TXD منطق 1 (سطح بالا) است هنگامی که هیچ داده ای منتقل نمی شود یا شرایط غیرطبیعی رخ نمی دهد.

1.4 تطبیق امپدانس اتوبوس

دو مقاومت 120 ولت باید به انتهای CAN متصل شوند. آنها نقش مهمی در تطبیق امپدانس اتوبوس بازی می کنند و نمی توانند حذف شوند. در غیر این صورت، قابلیت اطمینان و ضد تداخل ارتباطات داده های اتوبوس تا حد زیادی کاهش می یابد و حتی ممکن است ارتباط برقرار شود.

1.5 سایر اقدامات ضد تحرک

برای بهبود ایمنی تداخل مدار رابط، اقدامات زیر را در نظر بگیرید:

(1) دو خازن کوچک 30 pF را به طور موازی بین پایانه CANH و CANL از 82C25O و زمین برای فیلتر کردن تداخل فرکانس بالا در اتوبوس و جلوگیری از تابش الکترومغناطیسی اتصال دهید.

(2) یک مقاومت 5Ω را در سری بین کانال CANH و CANL 82C250 و CAN بگذارید تا جریان را محدود کنید و 82C250 را از جریان بیش از حد محافظت کنید.

(3) یک خازن جداسازی 100 نانومتری را بین ترمینال منبع تغذیه 82C25O، 6N137 و دیگر مدارهای مجتمع و زمین برای کاهش تداخلات اضافه کنید.

2. نتیجه گیری

مدار رابط یک بخش مهمی از شبکه CAN می باشد. قابلیت اطمینان و امنیت آن به طور مستقیم بر عملکرد کل شبکه ارتباطی تاثیر می گذارد. این مقاله خلاصه چندین مسئله کلیدی که باید در طراحی مدارهای رابط CAN ذکر شوند. فقط با درک کلید در طراحی ما می توانیم کیفیت و کارایی مدارهای چندگانه را بهبود بخشیم و اطمینان حاصل کنیم که شبکه CAN CAN با خیال راحت و قابل اطمینان عمل می کند.