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當前位置:首頁>>新聞中心>>行業動態 發布時間:2018-01-15 03:59:29

地磅稱重顯示控制器串口的防護

時間:2018-01-15 03:59:29 來源:本站 點擊數:793

本文簡要介紹了地磅稱重顯示控制器串口的基本知識、造成串口損壞的原因 以及應采取的保護方法以方便用戶更好地使用稱重顯示控制器。

1.概述

隨著國民經濟和科學技術的快速發展,地磅已經進人各行各業,得到了快速應用和發展,不再 是單純的稱重計量和貿易結算,而是發展到了含有 稱重的自動控制、安全保護控制、生產工藝的控制、 產品質量的控制以及生產成本的控制等各個系統 應用范圍和行業不斷擴大,隨著信息時代的到來, 地磅儀表與計算機之間的數據通訊越來越多’由 于串行通訊方式具有使用線路少、成本低,特別是在 遠程傳輸時,得到廣泛采用。RS-232接口是串行數 據接口標準之一,由電子工業協會(EIA)制訂并發 布。目前RS-232PC機與通信工業中應用最廣泛 的一種串行接口在稱重顯示控制器中也是最基本 的串行接口,隨著地磅應用的普及和應用環境 的差異,稱重顯示器的串口在實際應用中損壞的事 情時常發生常常會莫明其妙地損壞’給用戶和地磅生產廠家都造成了不小的經濟損失因此有必要進 行分析和研究,保護串口正常工作,降低損壞程度 減少經濟損失。

2.串口的基本知識

2.1 RS-232-C 接口(又稱 EIA RS-232-C) 目前最常用的一種串行通訊接口,在稱重顯示控制 器中也得到廣泛應用。它是在1970年由美國電子工 業協會(EIA)聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計 算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標 準。它的全名是“數據終端設備(DTE)和數據通訊設 (DCE)之間串行二進制數據交換接口技術標準”。 該標準規定采用一個25個腳的DB25連接器,對連 接器的每個引腳的信號內容加以規定,還對各種信 號的電平加以規定。

2.1.1接口的信號內容

實際上RS-232-C的25條引線中有許多是很 少使用的,在計算機與終端通訊中一般只使用3-9 條引線因此也產生了很多種非標的RS-232-C ,有采用9腳的DB9連接器的,也有采用其他方 式的連接,具體要參考設備的使用說明書。

2.1.2接口的電氣特性

RS-232~C中任何一條信號線的電壓均為負邏 輯關系。即:邏輯“ 1, -5—15V;邏輯“0”+5~+15V 噪聲容限為2V即要求接收器能識別低至+3V的信 號作為邏輯0,高到-3V的信號作為邏輯“ 1 ”。

2.1.3 一些設備與PC機連接的RS-232-C 接口 ’因為不使用對方的傳送控制信號,只需三條 接口線,即“發送數據”、“接收數據”和“信號地”, 所以采用DB-9的9芯插頭座,傳輸線采用屏蔽 雙絞線。

2.1.4數據傳輸距離

誤碼率<4%時達到15米,實際誤碼率允許10% -20%, 15米是比較保守的數據。

2.2由于RS-232-C接口標準出現較早,難免 有不足之處,主要有以下四點:

2.2.1接口的信號電平值較高,易損壞接口電 路的芯片,又因為與TTL電平不兼容,故需使用電 平轉換電路方能與TTL電路連接。

2.2.2傳輸速率較低,在異步傳輸時,波特率為20kbpso

2.2.3接口使用一根信號線和一根信號返回線 而構成共地的傳輸形式,這種共地傳輸容易產生共 模干擾,所以抗噪聲干擾性弱。

2.2.4傳輸距離有限,最大傳輸距離標準值為 15m實際上也只能用在50米左右。

2.3現在稱重顯示控制器中用到的RS-232-C 接口芯片,主要是MAXIM公司生產的MAX202E MAX232E系列轉換芯片,由TTL電平轉換為RS- 232-C電平或由RS-232-C電平轉換為TTL電平。

MAXIM公司的MAX202芯片為標準的RS- 232電平轉換器,符合RS-232通信標準,功耗低, 成度高,只用單一 5V電源,片內有電壓倍增器和電 壓變換器,輸出RS232需要的±10V電平,每片有兩 個驅動器和兩個接收器,具有兩組接收和發送通道 全部接口電路簡單,可靠性高,實現TTL電平和 Rs-232電平的直接轉換。

其管腳圖如下:

001.jpg

該芯片的上半部分是電源變換部分。下半部分 為發送和接收部分。實際應用中,T1INT2IN R10UTR20UT可分別連接TTL/CM0S電平的51 單片機的串行發送端TxD和接收端RxD;RlIN R2INT10UTT20UT分別連接至RS-232電平的 PC機串行接收端和發送端。

MAX202內部結構圖和外圍電容連接如下圖 所示.

002.jpg

MAX202EMAX232E系列轉換芯片均集成  ESD保護(通常符合IEC標準)或過壓保護。這種 保護在上電或掉電情況下都有效,即使是在±15kV ESD沖擊下也不會引發鎖定效應.

003.jpg

3.串口損壞原因分析

由于串口設備間收發信號沒有隔離來自于通 信線纜的直流電位差,使信號線經常受到各種干擾。 串口通信在點對多點的應用中,因為串口通信距離 的限制(傳輸距離短一般為15米,形成了一個易吸 收干擾信號的短距網狀天線。浪涌、雷擊還能通過串 口通信線纜相鄰的電力線、電話線等進入,產生感應 電動勢,形成對串口的沖擊。常見造成對串口設備影 響的原因還有:日光燈、電梯馬達、大型發動機等重 型設備的開啟、短路、地電位差、電源切換、靜電釋放 等。

由于RS-232串口通信線對電壓浪涌特別敏 感,僅幾十伏的小幅瞬變過程就可以通過串行端口 造成數據丟失、硬件損壞、系統崩潰。雖然MAX202E MAX232E系列轉換芯片可承受±15kVESD保護 (通常符合IEC標準)或過壓保護,但也不能保證串 口在實際使用中不損壞。

通過理論分析和實際案例,總結出以下造成串 口損壞的原因:

?開、關機或串口帶電拔插。

?稱重儀表與計算機等接地不良,造成地電位 差過高。

?有較大的靜電放電現象。

?由于走線不合理,在通訊線上感應產生較大 的感應電動勢,造成串口損壞。

?由于雷擊等外界因素影響,造成串口損壞。

?一端巳損壞的串口造成另一端串口的損壞。

4.串口防護

使用中的防護:

4.1注意開、關機的順序,應先開外設,后開主 機,關機正好相反。

4.2嚴禁串口帶電拔插。強烈建議不要帶電插 拔串口插拔時至少有一端是斷電的,否則串口易損 壞。

4.3保證將稱重儀表與計算機等接地良好, 消除地電位差。應設法保證地電位差在IV以內, 最好為0V.

4.4注意通訊線的走向,避免通訊線與電力線 特別是帶感性負載、頻繁肩動的電力線人近,以避免 感應電壓對串口通汛的十擾和損壞。

4.5必要吋采用帶屏蔽的雙絞線’以減小外界 對串口的影響。

若采用以上方法還不能有效避免干擾和損壞, 應采取以下措施:

4.5.1在稱重顯示控制器內增加保護器件, 低串口損壞幾率。現在有很多保護器件,例抗雷擊浪 涌保護器和防靜電保護器,可以選擇合適的規格,得 到最佳的保護效果可以防止雷擊等浪涌電壓對串 口的損壞。

4.5.2采用串口隔離技術,對通訊線路要隔離, 對電源供電系統也要進行隔離,供電隔離可以采用 MAX253等專用供電隔離器件,通訊線路可以采 用光電隔離進行隔離,但應選用高速器件,由于光電 稱合器是限制接口通訊速率的主要因素。

4.5.3可以外接專用的串口隔離器,現在市場 上有很多各種各樣的串口隔離器可以選擇這些串 口隔離器大多采用光電隔離技術,有的可以實現瞬 間隔離電壓7000V,持續隔離電壓500V,免電源 免上電可帶電插拔,具有9轉9、9轉25、25轉9 25轉25等多種形式,體積小巧,外型美觀,利用這 些串口隔離器可以有效防止稱重顯示控制器串口 的損壞。

5.結束語

隨著地磅的普及和應用行業的擴大,以及 安裝環境的差異和低電壓器件的應用,串口通訊的 有效保護引起越來越多的關注,已經形成了不小的 市場,各種保護器件和串口保護器得到廣泛應用,為 保證地磅的可靠使用,應注意稱重顯示控制器 串口的正確使用和有效保護