8-900-374-94-44
[email protected]
Slide Image
Меню

Гальваническая развязка ethernet: Развязка гальваническая Ethernet — что это такое?

RJ45 Ethernet Adapter Ugreen NW116 20391

Лето — сезон гроз и выездов на дачу. Многие используют видеокамеры. При относительно близком грозовом разряде создаётся виртуальный трансформатор, где первичная обмотка — канал молнии, а вторичная — линии связи, например Ethernet. В ней и наводится импульс, выжигающий порты. Для защиты есть специальные устройства (стоимостью часто выше цены домашнего рутера). Обозреваемый привлёк внимание тем, что в разы (если не на порядок) дешевле. Тем более, что слово Ugreen вызывает доверие. Но что-то пошло не так и заземление в устройстве не доделано.

Доставка и упаковка

Отгрузка 24 мая, получено 14 июня 2019. Полный трек

Транспортная упаковка — фирменный зелёный пакет

Коммерческая упаковка — белый пакет с застёжкой

Спецификация

Внешний вид

Небольшой белый цилиндр с RJ45 портами на торцах.

Использование

Кстати, убедился, что при через устройство гигабитная сеть прекрасно работает. Среди отзывов есть единичные, у кого не работает. Уверен, либо брак, либо битые кабеля.

PoE проверить нечем, но в десятках отзывов пишут, что всё OK.
То есть хуже от подключения устройства не становится.
Отзывы даже на Амазоне на редкость позитивные, а это вам не отзывы на Али

А вот самое главное — защиту от близкого удара молнии проверить не просто нечем, даже не представляю как.

Внутренний мир

IMHO тот редкий случай, когда вскрывать придётся. При этом вскрывается непросто. Попытка поддеть крышку-торец ни к чему не привела. Сжал через прокладку в тисках, в появившуюся щель вогнал медиатор — крышка отскочила. Сжимать надо по бокам относительно разъёма, а не сверху и снизу — расположение защёлок на корпусе-трубке сверху и снизу.

Сама плата очень проста — разъёмы и 8 шт. TVS диодов



TVS диоды крупнее


Маркировки не вижу. по внешнему виду похожие на такие к примеру

Что ты такое!?

Схема очень простая — каждая из 8 линий Ethernet через защитный TVS диод посажена на землю. К ней же припаяны экраны разъёмов RJ-45. Всё по обычной схеме (источник)


Что удивляет — сама эта земля за пределы нашего устройства не выведена. Решил сравнить как сделано у взрослых. Пример — Mikrotik RBGESP. Провод заземления в наличии.

Ubiquiti ETH-SP.


Как видим, и здесь земля присутствует и используется

Если ещё раз взглянуть на обозреваемое устройство, то можно увидеть два пятака

IMHO именно к ним инженеры и предполагали подключать провод заземления. Но дизайнеры с маркетологами решили, что без страшненького желто-зелёного хвоста будет и красивее и дешевле.

Я ж записной зануда. И, прошерстив всю доступную инфу обнаружил на странице товара на официальном сайте
Перевожу.
— Есть подключение кабеля заземления для грозозащиты

— Да

А на английском амазоне даже намёк на то, что есть (или был?) вариант до маркетингового «улучшения» — с заземлением

Вообще я очень хорошо отношусь к Ugreen. Но тут либо на старуху вышла проруха и устройство недоработанное. Либо я (вместе с Ubiquiti, Mikrotik и иже с ними) чего-то не понимаю и заземлять устройство защиты от импульсных помех — блажь. Я всё же исхожу из первого варианта и считаю необходимым добавить заземление, благо не трудно. Но остаётся вопрос — единственное ли это «улучшение»?

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Самодельная гальваническая развязка, в простонародии – грозозащита / Хабр

Во время сборки гальванической развязки меня посетила мысль написать о процессе и результатах этой эпопеи.

Кому интересно прошу под хабракат.

Все началось с того что старый провайдер интернета «поднадоел» (тарифы, служба поддержки и т.п.) и я решил его сменить на другого провайдера. В процессе прокладки кабеля оказалось, что он будет проходить по крыше, под открытым небом (оборудование нового провайдера в первом подъезде, я живу во втором), а это обыкновенная витая пара (UTP) к тому же облегченный вариант. Две пары вместо положенных четырех и всё это без экрана (все равно используются только две пары, так что без разницы). Мне вариант

лапша на крыше по умолчанию не очень понравился, альтернативой был экранированный кабель для наружной прокладки по той же крыше по 3 грн./метр, а этих метров 30 и не факт что его потом не украдут. Я все-таки согласился на вариант по умолчанию, если провайдеру плевать на защиту своего оборудования, то мне тем более, лишь бы интернет работал, с защитой своего оборудования я что-нибудь придумаю.

И занялся я поиском малозатратной защиты, в итоге наткнулся на этот замечательный пост, где прекрасно описаны все угрозы, которые могут влиять на кабель и оборудование.

Я попытался повторить трансформатор с деревянным сердечником, мои попытки не увенчались успехом, линк не заработал хотя индикаторы моргали, как и обычно. В итоге купил фабричную грозозащиту, поставил и немного успокоился.


Воздушные трансформаторы собственного изготовления, готовое устройство не заработало

Меня заинтересовала идея гальванической развязки, я начал искать различные варианты реализации. В результате нашел сайт где в посте «как сделать транс (кратенько)» (в других постах есть поясняющие схемы, фотографии) нашел инструкцию по изготовлению трансформатора на ферритовом кольце.

Я опишу моменты изготовления, чтобы внести большую ясность в понимание написанного в оригинале (с моей точки зрения):
1. Берем одну витую пару из кабеля UTP длиной 1,5 м.
2. Складываем пополам и скручиваем равномерно, чтоб получился четырехжильный симметричный провод. Нужно смотреть, чтоб проводники одного цвета располагались напротив друг друга.
3. Берем ферритовое кольцо размером приблизительно (некритично) 30Х8Х8 мм желательно высокочастотные (можно брать любое), острые грани обрабатываем наждачной бумагой (удобнее надфилем). Ферритовые кольца у меня были от корпусов CoolerMaster (идут в комплекте, для уменьшения наводок в проводах от передней панели) размеры 28Х16Х7 мм, их я и взял.


Ферритовые кольца от корпусов CoolerMaster

4. Складываем пополам полученный ранее четырехжильный провод, и равномерно натягивая два конца, наматываем их вместе рядом (параллельно) на ферритовое кольцо до заполнения в один слой. У меня получилось на данном кольце 8 пар витков.
5. Проверяем чтобы в паре было одинаковое количество витков и обрезаем лишние концы проводов, оставив по 30 мм.
6. В каждом четырехжильном проводе соединить провода одного цвета вместе (они напротив друг друга). Каждый четырехжильный провод, 1-й и 2-й, превращается в симметричную линию, где: провод А (пара одного цвета) и провод Б (пара другого цвета).
7. Начало провода А первой линии соединить с концом провода А второй линии.
8. Начало провода Б второй линии соединить с концом провода Б первой линии.


Готовый трансформатор

В итоге получился симметричный широкополосный трансформатор со средними точками, согласован, входное и выходное волновое сопротивление около 100 Ом и напряжение пробоя изоляции намного больше, чем в разделительных трансформаторах сетевых карт.

Для изготовления гальванической развязки нужно изготовить два таких трансформатора:

Думаю, все помнят, какие пары используются для передачи данных на скорости 100 Мбит, так что привожу картинку собранного устройства (сперва «на соплях» для проверки):

Устройство заработало сразу, после чего начал собирать всю конструкцию на деревянной палочке от мороженого (первое, что попалось на глаза) с помощью термопистолета:

Между этапами я проверял на работоспособность, чтобы исключить возможность ошибки. Здесь я укоротил проводники для компактности:

Вот места соединения крупным планом, если кому интересно:

И наконец-то готовое устройство (извините за непривлекательный вид, из-за клея — своего рода изоляция):

Гальваническая развязка у меня включена по такой схеме: провайдер –> купленная грозозащита –> самодельная гальваническая развязка –> роутер –> компьютер. Длина линии от провайдера где-то 50-60 метров. Разъемы были позаимствованы из нерабочих сетевых плат. Ухудшений в плане снижения скорости, увеличения времени отклика не замечено.

Устройство было сделано и установлено в январе 2013 года. От прямого попадания молнии, скорее всего не защитит, а от наводок и статики вполне. Так что спокойно жду грозового лета.

Update 21.07.2013:
Вот уже прошло полгода, а гальваническая развязка как работала, так и работает, несмотря на то, что было несколько крупных гроз (самые ближайшие молнии «лупили» в радиусе где-то 500 метров). Связь с оборудованием провайдера за все это время не терялась. Так что устройство удалось и исправно выполняет свою функцию, несмотря на не особо привлекательный внешний вид.

Update 09.05.2019:
Спустя почти 6 лет я нашёл эту штуковину у себя под столом, я про нее просто забыл – значит она работает! За это время я успел снова отключиться от этого провайдера во второй раз. Спросите, как – просто моего нового провайдера снова купил этот провайдер. Было много гроз в летнее время – все нипочём. Как работало, так и работает. Никакого негативного влияния на работу сети за все это время замечено не было.

Гальваническая развязка. Кто, если не оптрон?

// это копия статьи, размещенной вчера на geektimes.ru. Возможно это будет интересно и читателям электроникса.

Статья посвящена различным способам гальванической развязки

цифровых сигналов. Кратко расскажу зачем оно нужно и как производители реализуют изоляционный барьер в современных интегральных микросхемах. Плюс бонус — гайд по гальванической развязке от SiLabs.

Речь, как уже сказано, пойдет о изоляции именно цифровых сигналов. Далее по тексту под гальванической развязкой будем понимать передачу информационного сигнала между двумя независимыми электрическими цепями.

Зачем оно нужно
Существует три основные задачи, которые решаются развязкой цифрового сигнала.

Первой приходит в голову защита от высоких напряжений. Действительно, обеспечение гальванической развязки — это требование, которое предъявляет техника безопасности к большинству электроприборов.
Пусть микроконтроллер, который имеет, естественно, небольшое напряжение питания, задает управляющие сигналы для силового транзистора или другого устройства высокого напряжения. Это более чем распространенная задача. Если между драйвером, который увеличивает управляющий сигнал по мощности и напряжению, и управляющим устройством не окажется изоляции, то микроконтроллер рискует попросту сгореть. К тому же, с цепями управления как правило связаны устройства ввода-вывода, а значит и человек, нажимающий кнопку «включить», легко может замкнуть цепь и получить удар в несколько сотен вольт.

Итак, гальваническая развязка сигнала служит для защиты человека и техники.

Не менее популярным является использование микросхем с изоляционным барьером для сопряжения электрических цепей с разными напряжениями питания. Тут всё просто: «электрической связи» между цепями нет, поэтому сигнал логические уровни информационного сигнала на входе и выходе микросхемы будут соответствовать питанию на «входной» и «выходной» цепях соответственно.

Гальваническая развязка также используется для повышения помехоустойчивости систем. Одним из основных источников помех в радиоэлектронной аппаратуре является так называемый общий провод, часто это корпус устройства. При передаче информации без гальванической развязки общий провод обеспечивает необходимый для передачи информационного сигнала общий потенциал передатчика и приемника. Поскольку обычно общий провод служит одним из полюсов питания, подключение к нему разных электронных устройств, в особенности силовых, приводит к возникновению кратковременных импульсных помех. Они исключаются при замене «электрического соединения» на соединение через изоляционный барьер.

Как оно работает
Традиционно гальваническая развязка строится на двух элементах — трансформаторах и оптронах. Если опустить детали, то первые применяются для аналоговых сигналов, а вторые — для цифровых. Мы рассматриваем только второй случай, поэтому имеет смысл напомнить читателю о том кто такой оптрон.

Для передачи сигнала без электрического контакта используется пара из излучателя света (чаще всего светодиод) и фотодетектора. Электрический сигнал на входе преобразуется в «световые импульсы», проходит через светопропускающий слой, принимается фотодетектором и обратно преобразуется в электрический сигнал.

Оптронная развязка заслужила огромную популярность и несколько десятилетий являлась единственной технологией развязки цифровых сигналов. Однако, с развитием полупроводниковой промышленности, с интеграцией всего и вся, появились микросхемы, реализующие изоляционный барьер за счет других, более современных технологий.

Цифровые изоляторы — это микросхемы, обеспечивающие один или несколько изолированных каналов, каждый из которых «обгоняет» оптрон по скорости и точности передачи сигнала, по уровню устойчивости к помехам и, чаще всего, по стоимости в пересчете на канал.

Изоляционный барьер цифровых изоляторов изготавливается по различным технологиям. Небезызвестная компания Analog Devices в цифровых изоляторах ADUM в качестве барьера использует импульсный трансформатор. Внутри корпуса микросхемы расположено два кристалла и, выполненный отдельно на полиимидной пленке, импульсный трансформатор. Кристалл-передатчик по фронту информационного сигнала формирует два коротких импульса, а по спаду информационного сигнала — один импульс. Импульсный трансформатор позволяет с небольшой задержкой получить на кристалле-передатчике импульсы по которым выполняется обратное преобразование.

Описанная технология успешно применяется при реализации гальванической развязки, во многом превосходит оптроны, однако имеет ряд недостатков, связанных с чувствительностью трансформатора к помехам и риску искажений при работе с короткими входными импульсами.

Гораздо более высокий уровень устойчивости к помехам обеспечивается в микросхемах, где изоляционный барьер реализуется на емкостях. Использование конденсаторов позволяет исключить связь по постоянному току между приемником и передатчиком, что в сигнальных цепях эквивалентно гальванической развязке.

Преимущества емкостной развязки заключаются в высокой энергетической эффективности, малых габаритах и устойчивости к внешним магнитным полям. Это позволяет создавать недорогие интегральные изоляторы с высокими показателями надежности. Они выпускаются двумя компаниями — Texas Instruments и Silicon Labs. Эти фирмы используют различные технологии создания канала, однако в обоих случаях в качестве диэлектрика используется диоксид кремния. Этот материал имеет высокую электрическую прочность и уже несколько десятилетий используется при производстве микросхем. Как следствие, SiO2 легко интегрируется в кристалл, причем для обеспечения напряжения изоляции величиной в несколько киловольт достаточно слоя диэлектрика толщиной в несколько микрометров.

На одном (у Texas Instruments) или на обоих (у Silicon Labs) кристаллах, которые находятся в корпусе цифрового изолятора, расположены площадки-конденсаторы. Кристаллы соединяются через эти площадки, таким образом информационный сигнал проходит от приемника к передатчику через изоляционный барьер.

Хотя Texas Instruments и Silicon Labs используют очень похожие технологии интеграции емкостного барьера на кристалл, они используют совершенно разные принципы передачи информационного сигнала.

Каждый изолированный канал у Texas Instruments представляет собой относительно сложную схему.

Рассмотрим её «нижнюю половину». Информационный сигнал подается на RC-цепочки, с которых снимаются короткие импульсы по фронту и спаду входного сигнала, по этим импульсам сигнал восстанавливается. Такой способ прохождения емкостного барьера не подходит для медленноменяющихся (низкочастотных) сигналов. Производитель решает эту проблему дублированием каналов — «нижняя половина» схемы является высокочастотным каналом и предназначается для сигналов от 100 Кбит/сек.

Сигналы с частотой ниже 100 Кбит/сек обрабатываются на «верхней половине» схемы. Входной сигнал подвергается предварительной ШИМ-модуляции с большой тактовой частотой, модулированный сигнал подается на изоляционный барьер, по импульсам с RC-цепочек сигнал восстанавливается и в дальнейшем демодулируется.
Схема принятия решения на выходе изолированного канала «решает» с какой «половины» следует подавать сигнал на выход микросхемы.

Как видно на схеме канала изолятора Texas Instruments, и в низкочастотном, и в высокочастотном каналах используется дифференциальная передача сигнала. Напомню читателю её суть.

Дифференциальная передача — это простой и действенный способ защиты от синфазных помех. Входной сигнал на стороне передатчика «разделяется» на два инверсных друг-другу сигнала V+ и V-, на которые синфазные помехи разной природы влияют одинаково. Приемник осуществляет вычитание сигналов и в результате помеха Vсп исключается.

Дифференциальная передача также используется в цифровых изоляторах от Silicon Labs. Эти микросхемы имеют более простую и надежную структуру. Для прохождения через емкостный барьер входной сигнал подвергается высокочастотной OOK (On-Off Keying) модуляции. Другими словами, «единица» информационного сигнала кодируется наличием высокочастотного сигнала, а «ноль» — отсутствием высокочастотного сигнала. Модулированный сигнал проходит без искажений через пару емкостей и восстанавливается на стороне передатчика.

Цифровые изоляторы Silicon Labs превосходят микросхемы ADUM-ы по большинству ключевых характеристик. Микросхемы от TI обеспечивают примерно такое же качество работы как Silicon Labs, но в отдельных случаях уступают в точности передачи сигнала.

Где оно работает
Теперь о том в каких микросхемах используется изоляционный барьер.
Первыми стоит назвать цифровые изоляторы. Они представляют собой несколько изолированных цифровых каналов, объединенных в одном корпусе. Выпускаются микросхемы с различной конфигурацией входных и выходных однонаправленных каналов, изоляторы с двунаправленными каналами (используются для развязки шинных интерфейсов), изоляторы со встроенным DC/DC-контроллером для изоляции питания. Кроме того выпускаются изолированные драйверы силовых транзисторов, в том числе на посадочное место оптодрайверов, усилители токового шунта, гальваноразвязанные АЦП и др.

Если позволите, добавлю небольшой гайд по продукции SiLabs-а:

* Микросхемы серии Si86xx (известны также как Si84xx) — однонаправленные цифровые изоляторы

Ещё есть изоляторы малыши Si80xx в QSOP-ах. Все на 1кВ.

* Микросхемы серии Si860x (известны также как Si840x) — двунаправленные цифровые изоляторы для шины I2C и т.п.

* Микросхемы серии Si87xx — цифровые изоляторы на посадочное место оптрона

* Микросхемы серии Si88xx — со встроенным DC/DC

* Микросхемы серии Si823x — двухканальные драйверы силовых транзисторов (+ Si824x, заточенные под аудиоусилители)

* Микросхемы серии Si826x — одноканальные драйверы на посадочное место оптодрайверов

* Микросхемы серии Si8920 — гальваноразвязанные АЦП

* Микросхемы серии Si890x — изолированные усилители токового шунта

Гальваническая развязка. Кто, если не оптрон? / Хабр

Есть в электронике такое понятие как гальваническая развязка. Её классическое определение — передача энергии или сигнала между электрическими цепями без электрического контакта. Если вы новичок, то эта формулировка покажется очень общей и даже загадочной. Если же вы имеете инженерный опыт или просто хорошо помните физику, то скорее всего уже подумали про трансформаторы и оптроны.

Статья под катом посвящена различным способам гальванической развязки цифровых сигналов. Расскажем зачем оно вообще нужно и как производители реализуют изоляционный барьер «внутри» современных микросхем.

Речь, как уже сказано, пойдет о изоляции цифровых сигналов. Далее по тексту под гальванической развязкой будем понимать передачу информационного сигнала между двумя независимыми электрическими цепями.

Зачем оно нужно

Существует три основные задачи, которые решаются развязкой цифрового сигнала.

Первой приходит в голову защита от высоких напряжений. Действительно, обеспечение гальванической развязки — это требование, которое предъявляет техника безопасности к большинству электроприборов.

Пусть микроконтроллер, который имеет, естественно, небольшое напряжение питания, задает управляющие сигналы для силового транзистора или другого устройства высокого напряжения. Это более чем распространенная задача. Если между драйвером, который увеличивает управляющий сигнал по мощности и напряжению, и управляющим устройством не окажется изоляции, то микроконтроллер рискует попросту сгореть. К тому же, с цепями управления как правило связаны устройства ввода-вывода, а значит и человек, нажимающий кнопку «включить», легко может замкнуть цепь и получить удар в несколько сотен вольт.

Итак, гальваническая развязка сигнала служит для защиты человека и техники.

Не менее популярным является использование микросхем с изоляционным барьером для сопряжения электрических цепей с разными напряжениями питания. Тут всё просто: «электрической связи» между цепями нет, поэтому сигнал логические уровни информационного сигнала на входе и выходе микросхемы будут соответствовать питанию на «входной» и «выходной» цепях соответственно.

Гальваническая развязка также используется для повышения помехоустойчивости систем. Одним из основных источников помех в радиоэлектронной аппаратуре является так называемый общий провод, часто это корпус устройства. При передаче информации без гальванической развязки общий провод обеспечивает необходимый для передачи информационного сигнала общий потенциал передатчика и приемника. Поскольку обычно общий провод служит одним из полюсов питания, подключение к нему разных электронных устройств, в особенности силовых, приводит к возникновению кратковременных импульсных помех. Они исключаются при замене «электрического соединения» на соединение через изоляционный барьер.

Как оно работает

Традиционно гальваническая развязка строится на двух элементах — трансформаторах и оптронах. Если опустить детали, то первые применяются для аналоговых сигналов, а вторые — для цифровых. Мы рассматриваем только второй случай, поэтому имеет смысл напомнить читателю о том кто такой оптрон.

Для передачи сигнала без электрического контакта используется пара из излучателя света (чаще всего светодиод) и фотодетектора. Электрический сигнал на входе преобразуется в «световые импульсы», проходит через светопропускающий слой, принимается фотодетектором и обратно преобразуется в электрический сигнал.

Оптронная развязка заслужила огромную популярность и несколько десятилетий являлась единственной технологией развязки цифровых сигналов. Однако, с развитием полупроводниковой промышленности, с интеграцией всего и вся, появились микросхемы, реализующие изоляционный барьер за счет других, более современных технологий.

Цифровые изоляторы — это микросхемы, обеспечивающие один или несколько изолированных каналов, каждый из которых «обгоняет» оптрон по скорости и точности передачи сигнала, по уровню устойчивости к помехам и, чаще всего, по стоимости в пересчете на канал.

Изоляционный барьер цифровых изоляторов изготавливается по различным технологиям. Небезызвестная компания Analog Devices в цифровых изоляторах ADUM в качестве барьера использует импульсный трансформатор. Внутри корпуса микросхемы расположено два кристалла и, выполненный отдельно на полиимидной пленке, импульсный трансформатор. Кристалл-передатчик по фронту информационного сигнала формирует два коротких импульса, а по спаду информационного сигнала — один импульс. Импульсный трансформатор позволяет с небольшой задержкой получить на кристалле-передатчике импульсы по которым выполняется обратное преобразование.

Описанная технология успешно применяется при реализации гальванической развязки, во многом превосходит оптроны, однако имеет ряд недостатков, связанных с чувствительностью трансформатора к помехам и риску искажений при работе с короткими входными импульсами.

Гораздо более высокий уровень устойчивости к помехам обеспечивается в микросхемах, где изоляционный барьер реализуется на емкостях. Использование конденсаторов позволяет исключить связь по постоянному току между приемником и передатчиком, что в сигнальных цепях эквивалентно гальванической развязке.


Если последнее предложение вас взбудоражило..Если вы почувствовали жгучее желание закричать что гальванической развязки на конденсаторах быть не может, то рекомендую посетить треды вроде этого. Когда ваша ярость утихнет, обратите внимание что все эти споры датируются 2006 годом. Туда, как и в 2007, мы, как известно, не вернемся. А изоляторы с емкостным барьером давно производятся, используются и отлично работают.

Преимущества емкостной развязки заключаются в высокой энергетической эффективности, малых габаритах и устойчивости к внешним магнитным полям. Это позволяет создавать недорогие интегральные изоляторы с высокими показателями надежности. Они выпускаются двумя компаниями — Texas Instruments и Silicon Labs. Эти фирмы используют различные технологии создания канала, однако в обоих случаях в качестве диэлектрика используется диоксид кремния. Этот материал имеет высокую электрическую прочность и уже несколько десятилетий используется при производстве микросхем. Как следствие, SiO2 легко интегрируется в кристалл, причем для обеспечения напряжения изоляции величиной в несколько киловольт достаточно слоя диэлектрика толщиной в несколько микрометров.

На одном (у Texas Instruments) или на обоих (у Silicon Labs) кристаллах, которые находятся в корпусе цифрового изолятора, расположены площадки-конденсаторы. Кристаллы соединяются через эти площадки, таким образом информационный сигнал проходит от приемника к передатчику через изоляционный барьер.

Хотя Texas Instruments и Silicon Labs используют очень похожие технологии интеграции емкостного барьера на кристалл, они используют совершенно разные принципы передачи информационного сигнала.

Каждый изолированный канал у Texas Instruments представляет собой относительно сложную схему.

Рассмотрим её «нижнюю половину». Информационный сигнал подается на RC-цепочки, с которых снимаются короткие импульсы по фронту и спаду входного сигнала, по этим импульсам сигнал восстанавливается. Такой способ прохождения емкостного барьера не подходит для медленноменяющихся (низкочастотных) сигналов. Производитель решает эту проблему дублированием каналов — «нижняя половина» схемы является высокочастотным каналом и предназначается для сигналов от 100 Кбит/сек.

Сигналы с частотой ниже 100 Кбит/сек обрабатываются на «верхней половине» схемы. Входной сигнал подвергается предварительной ШИМ-модуляции с большой тактовой частотой, модулированный сигнал подается на изоляционный барьер, по импульсам с RC-цепочек сигнал восстанавливается и в дальнейшем демодулируется.
Схема принятия решения на выходе изолированного канала «решает» с какой «половины» следует подавать сигнал на выход микросхемы.

Как видно на схеме канала изолятора Texas Instruments, и в низкочастотном, и в высокочастотном каналах используется дифференциальная передача сигнала. Напомню читателю её суть.

Дифференциальная передача — это простой и действенный способ защиты от синфазных помех. Входной сигнал на стороне передатчика «разделяется» на два инверсных друг-другу сигнала V+ и V-, на которые синфазные помехи разной природы влияют одинаково. Приемник осуществляет вычитание сигналов и в результате помеха Vсп исключается.

Дифференциальная передача также используется в цифровых изоляторах от Silicon Labs. Эти микросхемы имеют более простую и надежную структуру. Для прохождения через емкостный барьер входной сигнал подвергается высокочастотной OOK (On-Off Keying) модуляции. Другими словами, «единица» информационного сигнала кодируется наличием высокочастотного сигнала, а «ноль» — отсутствием высокочастотного сигнала. Модулированный сигнал проходит без искажений через пару емкостей и восстанавливается на стороне передатчика.

Цифровые изоляторы Silicon Labs превосходят микросхемы ADUM-ы по большинству ключевых характеристик. Микросхемы от TI обеспечивают примерно такое же качество работы как Silicon Labs, но в отдельных случаях уступают в точности передачи сигнала.

Где оно работает

Хочется добавить пару слов о том в каких микросхемах используется изоляционный барьер.
Первыми стоит назвать цифровые изоляторы. Они представляют собой несколько изолированных цифровых каналов, объединенных в одном корпусе. Выпускаются микросхемы с различной конфигурацией входных и выходных однонаправленных каналов, изоляторы с двунаправленными каналами (используются для развязки шинных интерфейсов), изоляторы со встроенным DC/DC-контроллером для изоляции питания.Ещё больше картинокМикросхема серии Si86xx — цифровой изолятор с четырьмя прямыми и двумя обратными каналами

Микросхема серии Si860x — цифровой изолятор с двумя двунаправленными и двумя однонаправленными каналами

Микросхема серии Si88xx — цифровой изолятор с двумя каналами и встроенным DC/DC-контроллером


Кроме цифровых изоляторов выпускаются изолированные драйверы силовых транзисторов, в том числе на посадочное место оптодрайверов, усилители токового шунта, гальваноразвязанные АЦП и др.
Ещё больше картинокМикросхема серии Si823x — изолированный драйвер верхнего и нижнего ключа

Микросхема серии Si8261 — изолированный драйвер с эмулятором светодиода на входе

Микросхема серии Si8920 — изолированный усилитель токового шунта

Микросхема серии Si890x — изолированный АЦП

Согласование, экранирование и гальваническая развязка линий связи

Как уже отмечалось, электрические линии связи (витые пары, коаксиальные кабели) требуют проведения специальных мер, без которых невозможна не только безошибочная передача данных, но и вообще любое функционирование сети. Оптоволоконные кабели решают все подобные проблемы автоматически.

Согласование электрических линий связи применяется для обеспечения нормального прохождения сигнала по длинной линии без отражений и искажений. Следует отметить, что в локальных сетях кабель работает в режиме длинной линии даже при минимальных расстояниях между компьютерами, так как скорости передачи информации и частотный спектр сигнала очень велики.

Принцип согласования кабеля прост: на его концах необходимо установить согласующие резисторы (терминаторы) с сопротивлением, равным волновому сопротивлению используемого кабеля.

Как уже упоминалось, волновое сопротивление – это параметр данного типа кабеля, зависящий только от его устройства (сечения, количества и формы проводников, толщины и материала изоляции и т.д.). Величина волнового сопротивления обязательно указывается в сопроводительной документации на кабель и составляет обычно от 50—100 Ом для коаксиального кабеля, до 100—150 Ом для витой пары или плоского многопроводного кабеля. Точное значение волнового сопротивления легко можно измерить с помощью генератора прямоугольных импульсов и осциллографа как раз по отсутствию искажения формы передаваемого по кабелю импульса. Обычно требуется, чтобы отклонение величины согласующего резистора не превышало 10% в ту или другую сторону.

Если согласующее, нагрузочное сопротивление Rн меньше волнового сопротивления кабеля Rв, то фронт передаваемого прямоугольного импульса на приемном конце будет затянут, если же Rн больше Rв, то на фронте будет колебательный процесс (рис.3.1).

Рис. 3.1. Передача сигналов по электрическому кабелю

Сетевые адаптеры, их приемники и передатчики специально рассчитываются на работу с данным типом кабеля с известным волновым сопротивлением. Поэтому даже при идеально согласованном на концах кабеле, волновое сопротивление которого существенно отличается от стандартного, сеть, скорее всего, работать не будет или будет работать со сбоями.

Здесь же стоит упомянуть о том, что сигналы с пологими фронтами передаются по длинному электрическому кабелю лучше, чем сигналы с крутыми фронтами. Их форма значительно меньше искажается (рис. 3.2). Это связано с разницей величин затухания для разных частот (высокие частоты затухают сильнее). Меньше всего искажается форма синусоидального сигнала, он просто уменьшается по амплитуде. Для улучшения качества передачи нередко используются трапециевидные или колоколообразные импульсы (рис. 3.3), близкие по форме к полуволне синуса, для чего искусственно затягиваются или сглаживаются фронты изначально прямоугольных сигналов.

Рис. 3.2. Затухание сигналов в электрическом кабеле

Рис. 3.3. Трапециевидный и колоколообразный импульсы

Экранирование электрических линий связи применяется для снижения влияния на кабель внешних электромагнитных полей. Экран представляет собой медную или алюминиевую оболочку (плетеную или из фольги), в которую заключаются провода кабеля. Экранирование будет работать, если экран заземлен, поскольку необходимо, чтобы наведенные на него токи стекали на землю. Кроме того, экранирование заметно уменьшает и внешние излучения кабеля, что важно для обеспечения секретности передаваемой информации. Побочными полезными эффектами экранирования являются увеличение прочности кабеля и трудности с механическим подключением к кабелю для подслушивания. Экран заметно повышает не только стоимость кабеля, но также и его механическую прочность.

Снизить влияние наведенных помех можно и без экрана, если использовать дифференциальную передачу сигнала (рис. 3.4). В этом случае передача идет по двум проводам, причем оба провода являются сигнальными. Передатчик формирует противофазные сигналы, а приемник реагирует на разность сигналов в обоих проводах. Условием согласования является равенство сопротивлений согласующих резисторов R половине волнового сопротивления кабеля Rв. Если оба провода имеют одинаковую длину и проложены рядом (в одном кабеле), то помехи действуют на оба провода примерно одинаково, и в результате разностный сигнал между проводами практически не искажается. Именно такая дифференциальная передача применяется обычно в кабелях из витых пар. Но экранирование и в этом случае существенно улучшает помехоустойчивость.

Рис. 3.4. Дифференциальная передача сигналов по витой паре

Гальваническая развязка компьютеров от сети при использовании электрического кабеля совершенно необходима. Дело в том, что по электрическим кабелям (как по сигнальным проводам, так и по экрану) могут идти не только информационные сигналы, но и так называемый выравнивающий ток, возникающий вследствие неидеальности заземления компьютеров.

Когда компьютер не заземлен, на его корпусе образуется наведенный потенциал около 110 вольт переменного тока (половина питающего напряжения). Его можно ощутить на себе, если одной рукой взяться за корпус компьютера, а другой за батарею центрального отопления или за какой-нибудь заземленный прибор.

При автономной работе компьютера отсутствие заземления, как правило, не оказывает серьезного влияния на его работу. Правда, иногда увеличивается количество сбоев в работе машины. Но при соединении нескольких территориально разнесенных компьютеров электрическим кабелем заземление становится серьезной проблемой. Если один из соединяемых компьютеров заземлен, а другой нет, то возможен выход из строя одного из них или обоих. Поэтому компьютеры крайне желательно заземлять.

В случае использования трехконтактной вилки и розетки, в которых есть нулевой провод, это получается автоматически. При двухконтактной вилке и розетке необходимо принимать специальные меры, организовывать заземление отдельным проводом большого сечения. Стоит также отметить, что в случае трехфазной сети желательно обеспечить питание всех компьютеров от одной фазы.

Но проблема осложняется еще и тем, что земля, к которой присоединяются компьютеры, обычно далека от идеала. Теоретически заземляющие провода компьютеров должны сходиться в одной точке, соединенной короткой массивной шиной с зарытым в землю массивным проводником. Такая ситуация возможна только если компьютеры не слишком разнесены, и заземление действительно сделано грамотно. Обычно же заземляющая шина имеет значительную длину, в результате чего стекающие по ней токи создают довольно большую разность потенциалов между ее отдельными точками. Особенно велика эта разность потенциалов в случае подключения к шине мощных и высокочастотных потребителей энергии.

Присоединенные к одной и той же шине, но в разных точках, компьютеры имеют на своих корпусах разные потенциалы (рис. 3.5). В результате по электрическому кабелю, соединяющему компьютеры, потечет выравнивающий ток (переменный с высокочастотными составляющими).

Рис. 3.5. Выравнивающий ток при отсутствии гальванической развязки

Хуже, когда компьютеры подключаются к разным шинам заземления. Выравнивающий ток может достигать в этом случае величины в несколько ампер. Подобные токи смертельно опасны для малосигнальных узлов компьютера. Кроме того выравнивающий ток существенно влияет на передаваемый сигнал, порой полностью забивая его. Даже тогда, когда сигналы передаются без участия экрана (например, по двум проводам, заключенным в экран) вследствие индуктивного действия выравнивающий ток мешает передаче информации. Именно поэтому экран всегда должен быть заземлен только в одной точке.

Однако если каждый из компьютеров самостоятельно заземлен, то заземление экрана в одной точке становится невозможным без гальванической развязки компьютеров от сети. Таким образом не должно быть связи по постоянному току между корпусом (землей) компьютера и экраном (землей) сетевого кабеля. В то же время, информационный сигнал должен передаваться из компьютера в сеть и из сети в компьютер. Для гальванической развязки обычно применяют импульсные трансформаторы, которые входят в состав сетевого оборудования (например, сетевых адаптеров). Трансформатор пропускает высокочастотные информационные сигналы, но обеспечивает полную изоляцию по постоянному току.

Рис. 3.6. Правильное соединение компьютеров сети (гальваническая развязка условно показана в виде прямоугольника)

Грамотное соединение компьютеров локальной сети электрическим кабелем обязательно должно включать в себя следующее (рис. 3.6):

  • оконечное согласованиекабеля с помощью терминаторов;
  • гальваническую развязку компьютеров от сети;
  • заземление каждого компьютера;
  • заземление экрана (если, конечно, он есть) водной точке.

Не стоит пренебрегать каким-либо из этих требований. Например, гальваническая развязка сетевых адаптеров часто рассчитывается на допустимое напряжение изоляции всего лишь 100 В, что при отсутствии заземления одного из компьютеров может легко привести к выходу из строя его адаптера.

Следует отметить, что для присоединения коаксиального кабеля обычно применяются разъемы в металлическом корпусе. Этот корпус не должен соединяться ни с корпусом компьютера, ни с землей (на плате адаптера он установлен с пластиковой изоляцией от крепежной планки). Заземление экрана кабеля сети лучше производить не через корпус компьютера, а отдельным специальным проводом, что обеспечивает лучшую надежность. Пластмассовые корпуса разъемов RJ-45 для кабелей с неэкранированными витыми парами снимают эту проблему.

Важно также учитывать, что экран кабеля, заземленный в одной точке, является радиоантенной с заземленным основанием. Он может улавливать и усиливать высокочастотные помехи с длиной волны, кратной его длине. Для снижения этого антенного эффекта применяется многоточечное заземление экрана по высокой частоте. В каждом сетевом адаптере земля сетевого кабеля соединяется с землей компьютера через высоковольтные керамические конденсаторы. Для примера на рис. 3.7 показана упрощенная схема гальванической развязки, применяемая в сетевых адаптерах Ethernet.

Рис. 3.7. Схема гальванической развязки в сети Ethernet

Приемопередатчик напрямую связан с кабелем сети, но гальванически развязан с помощью трансформаторов от компьютера и остальной части сетевого адаптера. Это продиктовано особенностями протокола CSMA/CD и манчестерского кода, применяемых в Ethernet. Для обеспечения полной развязки питание приемопередатчика осуществляется посредством преобразователя питающего напряжения, имеющего внутри также трансформаторную гальваническую развязку. Оплетка коаксиального кабеля соединена с общим проводом компьютера через высоковольтный конденсатор. Параллельно конденсатору включен резистор с большим сопротивлением (1 МОм), который предотвращает электрический удар пользователя при одновременном касании им оплетки кабеля (корпуса разъема) и корпуса компьютера.

В случае применения витых пар все гораздо проще. Каждая витая пара имеет развязывающие импульсные трансформаторы на обоих своих концах. Ни один из проводов витой пары не заземляется (они оба сигнальные). К тому же разъемы для витых пар имеют пластмассовый корпус.

Статьи к прочтению:

Процедура SPA-экранирования Q3 от ESTEL


Похожие статьи:
  • Типы линий связи локальных сетей

    Основные понятия Компьютерная сеть – совокупность программных и аппаратных средств и среды передачи, служащая для обмена информацией между участниками….

  • Проводные и беспроводные линии связи.

    Телекоммуникационная система. Телекоммуникационная система – это совокупность аппаратно и программно совместимого оборудования, соединенного в единую…

Ethernet-UART модуль производства USR и немного о его применении
Уже неоднократно я сталкивался с ситуацией, когда прямое управление устройствами по USB прямо от компьютера хоть и реализуется простыми способами, довольно надежно и стоит мало, но имеет при этом и свои недостатки. К недостаткам отнесу привязку собственно к компьютеру, а также то, что простые адаптеры не имеют гальванической развязки потому для решения всех этих проблем и был куплен данный адаптер.

Началось вообще все с того, что в ходе ресурсного теста аккумулятора мне понадобилось установить нагрузку там, где нет компьютера. Можно конечно было поставить еще один компьютер, в добавок к тем, что уже и так работают у меня дома круглосуточно, и дело даже не в стоимости компьютера, просто выглядит это все несколько… криво.

Полазив по интернету я нашел решение, встроить в нагрузку модуль, позволяющий подключать ее к внутриквартирной локальной сети. А так как кабели у меня проложены не только в каждую комнату, а и в кладовку, где я и собираюсь установить нагрузку из-за того что там стабильные температурные условия, то такой вариант сразу все упрощал.

Справедливости ради стоит сказать, что есть и более простой вариант, купить конвертеры RS232-TCP\IP, я в работе использую Moxa в двухпортовом исполнении, классные железки, но увы, цена на них такая, что можно за цену одного конвертера легко купить пару электронных нагрузок.

И так, нашел, оплатил, получил и даже уже применил, но об этом позже.
В заголовке указана цена 7.1 доллара, но у продавца платная и весьма недешевая доставка, на момент покупки применил какой-то купон потому все вместе вышло $ 10.86, меня устроило, хотя позже я и нашел вариант выгоднее. Но я опять забегаю вперед.

Получил модуль в конвертике. при этом сам модуль был тщательно завернут в лист мягкого материла, один вывод чуть погнулся, в остальном все отлично.

Внешне все как на картинке у продавца, кстати на али есть и другие модули в таком же исполнении и даже дешевле, но я искал именно производства USR, отличить их можно по надписи на разъеме и взаимному расположению компонентов.

Все очень компактно и аккуратно, на одной стороне платы гребенка для подключения, около Ethernet разъема просто два пина, они никуда не подключены и предназначены для дополнительной фиксации модуля на основной плате и в разъеме.
Питать модуль можно как от 5, так и от 3.3 Вольта.

Установлено два чипа, микроконтроллер ATSAMD20E18 и Ethernet DAVICOM DM9051NP, трансформатор гальванической развязки находится внутри Ethernet гнезда.

Внешне осматривать больше нечего, а для того чтобы посмотреть что модуль может программно, надо как минимум подключить его к питанию и локальной сети, ну а чтобы «два раза не бегать» сразу испробую его с электронной нагрузкой, для которой он предназначался.

На плате нагрузки есть разъем, на который выведены контакты RX/TX, земля и 12 Вольт, а так как модулю надо 5 Вольт, то пришлось приколхозить стабилизатор 7805, включенный вместо диода через который выводились 12 Вольт на разъем.

Подключил, на удивление ничего не сгорело, а при подключении кабеля локальной сети модуль весело заморгал светодиодом.

Для продолжения работы скачал программу с сайта производителя. Формально эта программа особо и не нужна, она требуется только при работе с компьютером, в частности для эмуляции виртуального СОМ порта, но мне именно это и было нужно.

Настройки программы. Как я писал выше, мне было важно что программа может эмулировать СОМ порт и в обычном режиме запускаться в свернутом виде.

Есть опция ручной настройки эмулируемого СОм порта, но у меня она почему-то корректно не заработала, сам порт я создал, но дальше дело не пошло, мое ПО видело этот порт, но никакие данные не передавались так как не было соединения с Ethernet модулем.

Проблема легко разрешилась запуском Smart VCOM, адаптер обнаружился автоматически и программа присвоила ему ближайший свободный порт компьютера.

Единственная сложность в том, что почему-то заработало все корректно когда я добавил два порта, по сути проведя вышепоказанную операцию два раза. При этом второй порт сразу перешел в статус — Connected.

ПО электронной нагрузки увидело порт и без проблем соединилось с ним, собственно это мне было и нужно.

Через Web интерфейс доступны все настройки модуля, которых не так и мало.
1, 2. Статистика и параметры локального порта.
3, 4. Настройки UART
5. При переключении в режим настроек UART на короткое время высвечивается больше информации, мне она ничего не говорит, но вдруг кому-то будет полезна.
6. Настройки пароля, логина, имени модуля и т.п.

Расширенные настройки, кстати здесь такая же ситуация с кратковременным отображением полной информации (второй скриншот)

Подключаю к нагрузке аккумулятор чтобы протестировать ее в деле.

Тестовый разряд и заряд аккумулятора прошел на отлично, по сути все было точно также как и при подключении через USB, задержка в отклике если и есть, то практически незаметная.

ПО при этом стабильно отсчитывало отправленные и полученные пакеты информации.

Можно запустить мониторинг, но лично мне он ничего не сказал, главное было что все работает стабильно и четко.

На этом с описанием модуля все, я просто не знаю что еще рассказать, потому перейду к описанию доработки, а точнее переделки электронной нагрузки.
Думаю вы ее видели в моих обзорах очень много раз. Устройство крайне полезное, но при этом не лишенное недостатков, в состав которых входит два наиболее критичных для меня:
1. Только два варианта управления, локальное и по USB, первый не может работать в программных тестах, в втором есть гальваническая связь с компьютером.
2. Из-за того что чаще всего применяется импульсный БП, то есть проблемы при снятии осциллограмм тестируемых устройств.

Можно было бы конечно попробовать все запихать в родной корпус, но для начала он просто мал, а кроме того он мне банально не нравится. Собственно это корпус обычного блока питания, немного «модернизированный» под данное применение. Причем из-за того что его никто особо не дорабатывал, то через время проявилась проблема связанная с термоциклированием так как горячий воздух выходит из него плохо. В качестве простой доработки я рекомендую вырезать хотя бы часть металла крышки около разъемов.
На фото видно что помимо соединения через разъемы есть еще и припаянные провода, это я боролся с уходом калибровок по току, как оказалось, проблема была не в плохом контакте, а в изгибе платы управления. Если немного деформировать плату, калибровки приходили в норму, такая вот беда 🙁

Исходя из всего вышеперечисленного было решено вообще убрать родной корпус, для чего пришлось раскрутить всю конструкцию и вынуть начинку, при этом у меня оказалось еще и некоторое количество крепежа.

Из-за особенностей корпуса индикатор был подключен через плату переходник, которую пришлось удалить и которую я потом применил по другому назначению.

Попутно в магазине Voron закупился разными разъемами, клеммами, термодатчиками и прочей ерундой, корпус Z1, его я нашел дома, трансформатор куплен на OLX.

Родной разъем для подключения дисплея выпаял из платы переходника, сделано это было потому, что корпус не очень высокий и с переходником все просто не влазило.
Вообще на примете был еще один корпус, чуть меньше размерами, но решил что вряд ли туда все влезет и как оказалось, не ошибся.

Важная операция, подготовка передней панели. Для этого я обычно рисую ее в FrontDesigner, потом размечаю черновик, со всеми ключевыми токами и размерами, переношу на пластик, вырезаю дисковой фрезой. Сначала прямоугольные отверстия, затем круглые.

Дальше убираем заусенцы и неровности от фрезы, печатаю «чистовик» панели так, чтобы по периметру оставалось несколько миллиметров, наклеиваю сверху обычный скотч и приклеиваю бумагу к передней панели.
На порядок удобнее использовать самоклеящуюся бумагу, но вот дома ее всего пара листиков, а найти в продаже так и не смог 🙁
Скотч бывает прозрачный и слегка желтоватый, по понятным причинам лучше использовать прозрачный.

Хотел купить колпачков трех цветов, но в магазине были всего два цвета, а кроме того выяснилось что толкатель кнопки для них немного великоват. Там же купил разъемы, как по «банан», так и «микрофонные».

Извиняюсь за качество фото, большая часть фотографий делалась просто в процессе пиления, сверления и пр.

Фото купленных гнезд в сравнении со средними из моего предыдущего обзора. Была мысль применить большие дешевые, но решил оставить их в качестве «доноров» для тех устройств, где они применены сейчас и впредь больше не покупать.

Собственно передняя панель практически готова. На чертеж передней панели ушло довольно много времени, хотелось чтобы все не только влезло, было удобным в работе, а и выглядело аккуратно, такой себе «технодизайн».

Сзади все гораздо проще, отверстие для выхода горячего воздуха, разъем для кабеля питания. Ethernet модуль установлен очень просто, прямо к корпусу разъема припаял пару кусочков стеклотекстолита в котором были просверлены отверстия и нарезана резьба М3.

Одна из ключевых частей для доработки, трансформатор. Конечно проще и выгоднее было поставить импульсный блок питания, но я хотел полную гальваническую развязку, потому было куплено два трансформатора. Вообще изначально хотел купить два по 2х15 Вольт, но человек который ими торгует случайно выслал один как надо, а второй 2х12 Вольт. Не то чтобы совсем критично, но несколько неудобно, так как в таком варианте свинцово кислотный аккумулятор зарядить уже не получится, правда есть и косвенный плюс, сложнее будет «убить» защиту литиевых аккумуляторов, но об этом наверное расскажу в следующем обзоре.

Трансформаторы стоят по 200 грн, около 7.5 доллара и я предвижу вопрос, почему я не купил привычные ТПП. Дело в том, что те трансформаторы, которые я находил, банально не влазили в корпус по высоте, а здесь трансформаторы с параметрами 2х15 Вольт 3 Ампера, или до 90 Ватт. При этом они имеют большую ширину, но не очень высокие.

Вес трансформаторов и ключевые размеры, кроме того трансформатор на 12 Вольт имеет выходной ток до 3.5 Ампера, но при этом у 15 Вольт варианта есть предохранитель на проводе.

Продавец сказал что трансформаторы предназначались для акустики Свен, причем из старых партий, где еще шла нормальная медь, а не смесь картона с фольгой. В данном случае проверять не стал, решил отложить на следующий обзор, но на мой взгляд как минимум с сечением все нормально.

У второго трансформатора, который я и буду применять в этой нагрузке, обмотка практически не видна.

Ток холостого хода великоват, около 58-62мА, напряжение без нагрузки немного выше заявленных 15 (30) и 12(24) Вольта, на момент измерения в сети было 222 Вольта.

После часа работы температура трансформатора около 40-45 градусов, я считаю что многовато, но так как в моем случае устройство имеет активное охлаждение, то можно просто забить на это.

Я не зря заговорил о трансформаторах. Во первых они мне понравились, хотя изначально задуманы для другого применения, а во вторых, они хоть и имеют удобные напряжения обмоток, но для моего случая имеют нюансы применения, попробую пояснить.

Есть несколько схем выпрямления переменного тока, для начала мостовая, все просто, удобно, на надо иметь обмотку 12-15 Вольт (схема А).
Показанные выше трансформаторы имеют обмотку на 24 или 30 Вольт с отводом от середины и предназначены больше для формирования двухполярного питания, такое удобно для усилителей, собственно как я писал выше, трансформаторы от (скорее для, так как они новые) аудиотехники Sven. (схема В)
Мне же пришлось использовать двухполупериодный выпрямитель, он прост, но при этом имеет большой недостаток, обмотки трансформатора используются фактически только на 50% потому как в любой момент времени нагружена только одна полуобмотка. (схема С). Вы конечно скажете, да ведь такой выпрямитель и такой принцип используется даже в мощных импульсных БП. Все правильно, но «есть один нюанс», сопротивление обмотки импульсного трансформатора и обычного «железного» кардинально отличается и в итоге начинает сильно влиять это сопротивление.

Для того чтобы в моем случае использовать обмотку полностью надо или ставить мост и нагружать ее всю, но тогда будет не 15-20 Вольт, а все 30-40. Либо разорвать соединение обмоток и подключить их параллельно, что я и планирую сделать в следующей переделке, тем более там легче добраться до обмотки. (схема D).

В процессе компоновки думал как лучше расположить начинку и решил сделать так, как на фото, при этом получилось так, что вентилятор одновременно охлаждает все внутренности, а горячий воздух выходит наружу. Конечно надо будет еще измерить температуру транзистора в полностью нагруженном режиме, но как по мне, то получилось не хуже чем было, как вариант, просто заменю вентилятор на более производительный.

Когда менял провода, идущие к транзистору, случайно обратил внимание, что выводы оставлены на полную длину, я как-то больше привык их укорачивать, раза в два.

Большую часть подключил, включил просто для проверки что конструкция вообще работоспособна.

Дальше подключил остальные провода и попутно установил реле защиты, я как-то писал что у данной модели нагрузки есть схемный просчет, при запуске она стартует с включенным зарядным и если блок питания не соможет нормально запустить «мозги» то будет бесконечно заряжать аккумулятор. Проблема вылазит с относительно низковольтными аккумуляторами, например тем же литий ионными, особенно если они полностью разряжены. Реле включается с небольшой задержкой, а контакты включены между выходом зарядного и аккумулятором. В новых нагрузках стоит реле которое управляется микроконтроллером, я даже нашел какой контакт за это отвечает, но увы, прошивка старая и такого не умеет.

Вторичная обмотка трансформатора подключена при помощи родного разъема, подумал что так будет аккуратнее.

Плата Ethernet адаптера соединена с основной платой через четверной провод с клеммами мама-мама и подключена к штатному гнезду электронной нагрузки.

Можно сказать что почти все.

Последний штрих на данном этапе доработки. Думаю вы заметили на передней панели четырехконтактный разъем. Так как я часто занимаюсь тестами аккумуляторов, то чтобы не использовать вечно мешающие провода, решил подключать держатель при помощи отдельного разъема, у второй нагрузки планирую сделать также.

Вот теперь можно заняться и продолжением ресурсных тестов 🙂

За время, пока готовился обзор и переделывалась нагрузка, я успел заказать и получить еще пять адаптеров, очень уж они мне понравились. Заказывались в другом месте и при покупке 5шт вышли примерно по 7.5 доллара за штучку с учетом доставки.

И так друзья, по поводу адаптеров могу сказать однозначно, я доволен. Возможно есть какие-то недостатки, но я их пока не обнаружил, все работает отлично.
Теперь по поводу того что я получил и что планирую доработать в будущем.
1. Добавил управление по локальной сети. Удобно, теперь нагрузка меньше привязана к рабочему столу.
2. Попутно появилась гальваническая развязка по цепи управления, не будет больше земляных петель и прочих неприятностей.
3. Добавил трансформатор, соответственно не нужен внешний БП
4. По сети питания теперь тоже есть гальваническая развязка, можно спокойно использовать в связке с осциллографом.
5. Добавил защиту от некорректного включения при подключенном аккумуляторе.
6. Установил дополнительный разъем для подключения держателя аккумулятора, стало гораздо удобнее.

Что планировал добавить
1. Две скорости работы вентилятора, для чего были куплены термовыключатели. Забил пока, мало того, поставил в цепи питания вентилятора резистор 300 Ом и теперь он тихонько работает всегда и на полную мощность по команде нагрузки.
2. Ручное переключение напряжения питания, 12/20 Вольт, но так как применил трансформатор на 12 Вольт, то пока не стал, скорее всего сделаю в следующей нагрузке.
3. Не добавка, но большая необходимость. За несколько лет работы плата управления пострадала от постоянного термоциклирования и теперь у нее сместился ноль, т.е. к примеру вместо тока 1 Ампер заряд/разряд реально получаем к примеру 1.02 и 0.98, если немного деформировать плату, то в зависимости от деформации параметры приходят в норму, пропаивать пробовал, но проблема не решилась и не думаю что поможет калибровка.

Что забыл и добавлю позже
1. Разъем для подключения внешнего, мощного БП на 24 Вольта, надо для работы с высоковольтными батареями, пока под вопросом.
2. Гальванически развязанный вход управления через USB-UART конвертер.

В общем пока всё еще в процессе, но мне уже нравится то, что получается.

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Подключение линий связи и коды передачи информации

Аннотация: В этой лекции рассказывается о принципах подключения электрических линий связи в локальных сетях, методах их согласования, экранирования и гальванической развязки, а также о кодах передачи информации.

Согласование, экранирование и гальваническая развязка линий связи

Как уже отмечалось, электрические линии связи (витые пары, коаксиальные кабели) требуют проведения специальных мер, без которых невозможна не только безошибочная передача данных, но и вообще любое функционирование сети. Оптоволоконные кабели решают все подобные проблемы автоматически.

Согласование электрических линий связи применяется для обеспечения нормального прохождения сигнала по длинной линии без отражений и искажений. Следует отметить, что в локальных сетях кабель работает в режиме длинной линии даже при минимальных расстояниях между компьютерами, так как скорости передачи информации и частотный спектр сигнала очень велики.

Принцип согласования кабеля прост: на его концах необходимо установить согласующие резисторы (терминаторы) с сопротивлением, равным волновому сопротивлению используемого кабеля.

Как уже упоминалось, волновое сопротивление – это параметр данного типа кабеля, зависящий только от его устройства (сечения, количества и формы проводников, толщины и материала изоляции и т.д.). Величина волнового сопротивления обязательно указывается в сопроводительной документации на кабель и составляет обычно от 50—100 Ом для коаксиального кабеля, до 100—150 Ом для витой пары или плоского многопроводного кабеля. Точное значение волнового сопротивления легко можно измерить с помощью генератора прямоугольных импульсов и осциллографа как раз по отсутствию искажения формы передаваемого по кабелю импульса. Обычно требуется, чтобы отклонение величины согласующего резистора не превышало 10% в ту или другую сторону.

Если согласующее, нагрузочное сопротивление Rн меньше волнового сопротивления кабеля Rв, то фронт передаваемого прямоугольного импульса на приемном конце будет затянут, если же Rн больше Rв, то на фронте будет колебательный процесс (рис.3.1).

Передача сигналов по электрическому кабелю
Рис. 3.1. Передача сигналов по электрическому кабелю

Сетевые адаптеры, их приемники и передатчики специально рассчитываются на работу с данным типом кабеля с известным волновым сопротивлением. Поэтому даже при идеально согласованном на концах кабеле, волновое сопротивление которого существенно отличается от стандартного, сеть, скорее всего, работать не будет или будет работать со сбоями.

Здесь же стоит упомянуть о том, что сигналы с пологими фронтами передаются по длинному электрическому кабелю лучше, чем сигналы с крутыми фронтами. Их форма значительно меньше искажается (рис. 3.2). Это связано с разницей величин затухания для разных частот (высокие частоты затухают сильнее). Меньше всего искажается форма синусоидального сигнала, он просто уменьшается по амплитуде. Для улучшения качества передачи нередко используются трапециевидные или колоколообразные импульсы (рис. 3.3), близкие по форме к полуволне синуса, для чего искусственно затягиваются или сглаживаются фронты изначально прямоугольных сигналов.

Затухание сигналов в электрическом кабеле
Рис. 3.2. Затухание сигналов в электрическом кабеле Трапециевидный и колоколообразный импульсы
Рис. 3.3. Трапециевидный и колоколообразный импульсы

Экранирование электрических линий связи применяется для снижения влияния на кабель внешних электромагнитных полей. Экран представляет собой медную или алюминиевую оболочку (плетеную или из фольги), в которую заключаются провода кабеля. Экранирование будет работать, если экран заземлен, поскольку необходимо, чтобы наведенные на него токи стекали на землю. Кроме того, экранирование заметно уменьшает и внешние излучения кабеля, что важно для обеспечения секретности передаваемой информации. Побочными полезными эффектами экранирования являются увеличение прочности кабеля и трудности с механическим подключением к кабелю для подслушивания. Экран заметно повышает не только стоимость кабеля, но также и его механическую прочность.

Снизить влияние наведенных помех можно и без экрана, если использовать дифференциальную передачу сигнала (рис. 3.4). В этом случае передача идет по двум проводам, причем оба провода являются сигнальными. Передатчик формирует противофазные сигналы, а приемник реагирует на разность сигналов в обоих проводах. Условием согласования является равенство сопротивлений согласующих резисторов R половине волнового сопротивления кабеля Rв. Если оба провода имеют одинаковую длину и проложены рядом (в одном кабеле), то помехи действуют на оба провода примерно одинаково, и в результате разностный сигнал между проводами практически не искажается. Именно такая дифференциальная передача применяется обычно в кабелях из витых пар. Но экранирование и в этом случае существенно улучшает помехоустойчивость.

Дифференциальная передача сигналов по витой паре
Рис. 3.4. Дифференциальная передача сигналов по витой паре
Гальваническая развязка - изоляция сигналов и изоляция питания

Средняя домашняя микроволновая печь, работающая при переменном напряжении 110/220 В, может вырабатывать в ней до 2800 В, что опасно смертельно. Кроме того, он также имеет более низкое напряжение переменного тока около 3,5 В для освещения нити накала и регулируемое напряжение постоянного тока, например, 5 В / 3,3 В, для работы цифровой электроники, например дисплея или таймеров. Задумывались ли вы, что мешает этим высоким напряжениям достигать ваших пальцев через кнопки или корпус, когда вы касаетесь духовки? Ответ на ваш вопрос «изоляция» .При разработке электронных изделий, в которых используется более одного типа сигнала или более одного рабочего напряжения, используется изоляция, чтобы один сигнал не мешал другому. Он также играет жизненно важную роль в обеспечении безопасности, предотвращая неисправности в продуктах промышленного класса. Эта изоляция обычно называется Гальваническая развязка . Почему термин «гальванический»? Это потому, что гальванический представляет ток, производимый в результате какого-то химического воздействия, и поскольку мы изолируем этот ток путем разрыва контакта проводника, он называется гальванической развязкой.

Существует несколько типов методов гальванической развязки , и выбор правильной технологии зависит от типа изоляции, выдерживаемой емкости, требований к применению и, очевидно, также имеет место фактор стоимости. В этой статье мы узнаем о различных типах изоляции, как они работают и где их использовать в наших проектах.

Типы гальванической развязки

  • Изоляция сигнала
  • Изоляция уровня мощности
  • Конденсаторы
  • как изолятор

Изоляция сигнала

Изоляция уровня сигнала требуется, когда две цепи разной природы обмениваются данными друг с другом с использованием сигнала определенного типа.Например, две цепи используют независимый источник питания и работают с разными уровнями напряжения. В таких случаях для изоляции отдельного заземления двух независимых источников питания и для связи между этими двумя цепями требуется изоляция уровня сигнала.

Изоляция сигнала осуществляется с использованием различных типов изоляторов. Оптические и электромагнитные изоляторы в основном используются для изоляции сигналов. Оба этих изолятора защищают разные источники земли от объединения.Каждый изолятор имеет свой уникальный принцип действия и применение, которые обсуждаются ниже.

1. Оптико-изоляторы

Оптический изолятор использует источники света для связи между двумя независимыми цепями . Как правило, оптические изоляторы a.k.a Optocoupler имеют два компонента внутри одного кремниевого чипа, светодиод и фототранзистор. Светодиод управляется одной цепью, а сторона транзистора соединена с другой цепью.Следовательно, светодиод и транзистор не связаны электрически. Связь осуществляется только с помощью света, оптически.

Optical Isolators

Посмотрите на изображение выше. Популярный оптоизолятор PC817 изолирует две независимые цепи. Схема 1 - это источник питания с переключателем, схема 2 - выход логического уровня, подключенный к другому источнику питания 5 В. Логическое состояние контролируется левой цепью. Когда переключатель замкнут, светодиод внутри оптопары загорается и включает транзистор.Логическое состояние будет изменено с высокого на низкий.

Цепь 1 и цепь 2 изолированы с использованием вышеуказанной схемы. Гальваническая развязка очень полезна для вышеуказанной цепи. Есть несколько ситуаций, когда высокий потенциальный шум от земли индуцируется в земле с низким потенциалом и создает контур заземления, который дополнительно ответственен за неточные измерения. Как и в PC817, существует множество типов оптопар для различных приложений.

2.Электромагнитные изоляторы

Оптоизоляторы

полезны для изоляции сигнала постоянного тока , но электромагнитные изоляторы, такие как небольшие сигнальные трансформаторы , полезны для изоляции сигнала переменного тока . Трансформаторы, такие как аудио трансформатор, имеют свою первичную и вторичную стороны изолированными, что может быть использовано для разной изоляции аудиосигнала . Другое наиболее распространенное использование - в сетевом оборудовании или в разделе Ethernet. Импульсные трансформаторы используются для изоляции внешней проводки с помощью внутреннего оборудования.Даже в телефонных линиях используются трансформаторы на основе изоляторов. Но поскольку трансформаторы изолированы электромагнитным способом, он работает только с переменным током.

Electromagnetic Isolators

На рисунке выше показана внутренняя схема гнезда RJ45 со встроенным импульсным трансформатором для изоляции участка микроконтроллера с выходом.

Изоляция уровня мощности

Изоляция уровня мощности необходима, чтобы изолировал малочувствительные устройства от высокопроизводительных шумных линий или наоборот.Кроме того, изоляция уровня мощности обеспечивает надлежащую безопасность от опасного напряжения сети , изолируя линии высокого напряжения от оператора и других частей системы.

1. Трансформатор

Популярный изолятор уровня мощности снова является трансформатором. Существуют огромные области применения трансформаторов, наиболее распространенным из которых является обеспечение низкого напряжения от источника высокого напряжения. Трансформатор не имеет соединений между первичной и вторичной обмотками, но может снизить напряжение с высокого напряжения переменного тока до низкого напряжения переменного тока без потери гальванической развязки.

Transformer Power Level Isolation

На рисунке выше показан понижающий трансформатор в действии, когда вход первичной стороны подключен к настенной розетке, а вторичный - через резистивную нагрузку. Собственный изолирующий трансформатор имеет отношение витков 1: 1 и не изменяет уровень напряжения или тока с обеих сторон. Единственная цель изолирующего трансформатора - обеспечить изоляцию.

2. Реле

Реле

- это популярный изолятор с огромным применением в области электроники и электрики.Существует много различных типов реле, доступных на рынке электроники, в зависимости от применения. Популярными типами являются электромагнитные реле и твердотельные реле.

Электромагнитное реле работает с электромагнитными и механически подвижными частями, часто называемыми полюсами. Он содержит электромагнит, который перемещает полюс и завершает цепь. Реле создает изоляцию, когда необходимо управлять цепями высокого напряжения от цепей низкого напряжения или наоборот. В такой ситуации обе цепи изолированы, но одна цепь может включить реле для управления другой.

Relay Power Level Isolation

На изображении выше две цепи электрически не зависят друг от друга. Но с помощью переключателя в цепи-1 пользователь может контролировать состояние нагрузки в цепи 2. Узнайте больше о том, как реле может использоваться в цепи.

С точки зрения работы между твердотельным реле и электромеханическим реле нет большой разницы в . Твердотельные реле работают точно так же, но электромеханическая часть заменена оптически управляемым диодом.Гальваническая развязка может создаваться из-за отсутствия прямой связи между входом и выходом твердотельных реле.

3. Датчики с эффектом Холла

Излишне говорить, что измерение тока является частью электротехники и электроники. Существуют различные типы методов измерения тока. Часто измерения требуются для трактов высокого напряжения и высокого тока, и считанные значения должны быть отправлены в цепь низкого напряжения, которая является частью измерительной цепи.Также с точки зрения пользователя, инвазивное измерение опасно и невозможно осуществить. Датчики Холла обеспечивают точное измерение бесконтактного тока и помогают измерять ток, протекающий через проводник неинвазивным способом. Это обеспечивает надлежащую изоляцию и обеспечивает безопасность от опасного электричества. Датчик Холла использует электромагнитное поле, создаваемое через проводник, для оценки тока, протекающего через него.

Hall-effect Power Level Isolation

Кольцо с сердечником неинвазивно зацепляется за проводник и электрически изолировано, как показано на рисунке выше.

Конденсаторы как изолятор

Наименее популярным методом изоляции цепей является использование конденсаторов. Из-за неэффективности и опасных последствий отказов это больше не является предпочтительным, но все же известно, что это может пригодиться, если вы хотите построить грубый изолятор. Конденсаторы блокируют постоянный ток и позволяют передавать высокочастотный сигнал переменного тока. Благодаря этому превосходному свойству конденсатор используется в качестве изоляторов в конструкциях, где необходимо блокировать постоянные токи двух цепей, но при этом разрешать передачу данных.

Capacitors as an Isolator

На изображении выше показано, что конденсаторы используются в целях изоляции. Передатчик и приемник оба изолированы, но передача данных может быть выполнена.

Гальваническая развязка - Применения

Гальваническая развязка очень важна, а применение огромно. Это важный параметр в потребительских товарах, а также в промышленном, медицинском и коммуникационном секторах. На рынке промышленной электроники требуется гальваническая развязка для систем распределения электроэнергии, генераторов энергии, измерительных систем, контроллеров двигателей, логических устройств ввода-вывода и т. Д.

В медицинском секторе изоляция является одним из главных приоритетов для оборудования, поскольку медицинские устройства могут быть напрямую связаны с телом пациента. Такими устройствами являются ЭКГ, эндоскопы, дефибрилляторы, различные виды устройств для визуализации. Системы связи на уровне потребителей также используют гальваническую развязку. Одним из распространенных примеров является Ethernet, маршрутизаторы, коммутаторы, телефонные коммутаторы и т. Д. Обычные потребительские товары, такие как зарядные устройства, SMPS, компьютерные логические платы, являются наиболее распространенными продуктами, которые используют гальваническую развязку.

Практический пример гальванической развязки

Приведенная ниже схема представляет собой типичную схему применения гальванически изолированной полнодуплексной ИС MAX14852 (для скорости передачи данных 500 кбит / с) или MAX14854 (для скорости передачи данных 25 Мбит / с) на линии связи RS-485 с блоком микроконтроллера. Микросхема изготовлена ​​популярной компанией-производителем полупроводников Maxim Integrated.

Practical Example of Galvanic isolation

Этот пример является одним из лучших примеров гальванической развязки на промышленном оборудовании.RS-485 - это широко используемый традиционный протокол связи, используемый в промышленном оборудовании. Широко используется RS-485 для использования протокола MODBUS в сегменте TTL.

Предположим, что высоковольтный трансформатор переменного тока предоставляет данные датчиков, которые установлены внутри трансформатора по протоколу RS-485. Для сбора данных с трансформатора необходимо подключить устройство ПЛК с портом RS-485. Но проблема в прямой линии связи. ПЛК использует очень низкий уровень напряжения и очень чувствителен к высоким ESD или скачкам напряжения.Если используется прямое соединение, ПЛК может быть подвержен высокому риску и должен быть гальванически изолирован.

Эти микросхемы очень полезны для защиты ПЛК от электростатического разряда или скачков напряжения.

Согласно данным, обе микросхемы имеют выдерживаемую емкость +/- 35 кВ ESD и выдерживают 2,75 кВрм напряжения изоляции до 60 секунд. Не только это, но и эти микросхемы также подтверждают рабочее напряжение изоляции 445 В, что делает его подходящим изолятором для использования в оборудовании промышленной автоматики.

,

О значении для Ethernet "гальваническая развязка" ...


Тяжелый. Это прилагательное, которое приходит в голову так часто, когда я посещаю аудиофильные сайты и сталкиваюсь с еще одним изменением. За эти годы было много таких самородков ... Идеи, такие как использование батареи для питания устройств, чтобы заставить их "звучать лучше", предположительно, очень значительными способами. Импульсные источники питания в целом называются «плохими». USB несет с собой значительный шум, поэтому мы должны купить определенные устройства типа «фильтр» (Audioquest Jitterbug, Uptone Regen и т. Д...). Серверные компьютеры звучат по-разному, используя один и тот же высококачественный ЦАП, когда обработка цифрового сигнала не применяется. Оптимизация ОС оптимизирует «джиттер» и снова «звучит лучше» ... Возможности безграничны!

В некоторых случаях в некоторых из этих идей есть частички правды. Например, да, в некоторых обстоятельствах можно найти джиттер (небольшие, но измеримые величины, такие как S / PDIF и HDMI). Да, иногда вы можете обнаружить шум от компьютеров, расположенных рядом с ЦАП.Поймите, конечно, много раз, что отстаиваемые «решения» не обязательно решают проблему. Например, мне еще предстоит увидеть ситуацию, когда причудливый пассивный кусок кабеля может устранить дрожание. И чаще всего субъективный адвокат / свидетель / свидетель, кажется, усиливает предполагаемые эффекты до таких крайностей в надежде поднять интерес к тому, что на самом деле должно быть незначительными проблемами. (Почему люди так поступят, читатель получит расшифровку ... 🙂

Что приводит к сегодняшней теме... Ethernet гальваническая развязка.

Итак, некоторые говорят, что система Ethernet шумит и гальваническая развязка может помочь улучшить качество звука. На самом деле, даже такой «обзор» с участием TP-Link MC200CM вышел несколько месяцев назад, чтобы предложить решение. Несомненно, имеются субъективные «слышимые» различия ... И, конечно, это, несомненно, положительное впечатление (хм, почти никогда не бывает отрицательных результирующих показов!).Представляет ли различие объективную «реальность», основанную на изменениях электрической активности или других внешних физических принципах, у нас нет никакого способа узнать в отчете, подобном этому, за исключением свидетельских утверждений.

Сначала давайте немного подумаем о системе Ethernet. Он предназначен для прохождения относительно длинных путей сигнала по зданиям и подключения устройств по всему вашему дому. При этом уже есть трансформаторной муфты , запеченной в спецификациях. Основная цель этого состоит в том, чтобы смещения заземления потенциально много вольт между устройствами не привели к повреждению в сети.Кроме того, полезный эффект от использования трансформаторной связи - это уже хорошее подавление синфазного сигнала через обмотки для обмена цифровым сигналом. «Гальваническая развязка», предложенная в статье, подобной вышеприведенной, в частности, называется « оптоизоляция », где сигнал в некоторой точке сети передается оптическими средствами, полагая, что это как-то приводит к «лучшему» звуковому излучению. результат в сетевой системе за счет снижения шума, который каким-то образом попадает в «аудиосистему» ​​(как именно это работает, и , сколько проблемы не объясняется и не демонстрируется - типично для подобных статей).

За прошедшие годы я уже продемонстрировал, что Ethernet хорошо работает как средство передачи цифровых аудиоданных. Я никогда не обнаруживал каких-либо различий в используемых кабелях, и качество звука хорошее, используется ли оно локально или передается по всему миру. Но как насчет этого вопроса о возможности электрических помех и возможности улучшения с гальванической развязкой? Ну, я думаю, что могу показать, как на практике успешная гальваническая развязка будет выглядеть в моем доме ...

Помните этот график шума, который я показал несколько недель назад, когда измерял, как Raspberry Pi 3 + HiFiBerry DAC + Pro работает от литиевой батареи?


Интересно, вы не думаете, что гудение 60 Гц (красный круг) даже в ситуации с ионно-литиевой батареей (зеленый) по сравнению с подключением к адаптеру переменного тока (белый)? Хм, откуда это взялось, если учесть, что вся цепочка воспроизведения и измерений разряжена - литиевая батарея в моем ноутбуке, питающая АЦП, и батарея Duracell, питающая платы Pi 3 и HiFiBerry DAC + Pro?

Ответ был очевиден.Это было очень небольшое количество шума, просачивающегося из соединения Ethernet. В тот момент, когда я отключил сетевой кабель от Raspberry Pi 3, гул 60 Гц исчез. Прежде чем я доберусь до результатов теста, вот что находится на пути моей домашней системы Ethernet от сервера до Raspberry Pi, выступающей в роли стримера, чтобы вы могли оценить потенциальные «источники» шума:

Windows Server 2012 R2 компьютер -> кабель 25 'Cat6 -> маршрутизатор NETGEAR Nighthawk AC1900 -> ~ 100' кабель Cat5e на пол -> D-Link DGS-1008G 8-портовый гигабитный коммутатор (также подключен VOIP адаптер для беспроводного телефона и факса, настольный компьютер i7) -> 6 'Cat5e -> Raspberry Pi 3 / HiFiBerry DAC + Pro
Вот они, измерения, сравнивающие аудиопоток с Ethernet и воспроизведение с тестовыми сигналами через WiFi при отключенном кабеле Ethernet (сначала результаты теста RightMark, а затем минимальный уровень шума при дискретизации 24/192 до 96 кГц):
Как вы можете видеть, в приведенной выше числовой сводной таблице разница между кабельным Ethernet и WiFi незначительна.Уровень WiFi был достаточно хорош, чтобы передавать данные, необходимые для тестового сигнала. Единственная разница - это уровень шума при отключенном кабеле Ethernet (зеленый), который теперь свободен от шума 60 Гц. Обнадеживающе также то, что мы видим, что использование Wi-Fi , а не , оказало существенное влияние на минимальный уровень шума до 96 кГц.

И это, ребята, то, что, по крайней мере теоретически, «идеальная» оптопарная изоляция могла бы купить вас. Если все сделано правильно, то для Pi3 / HiFiBerry DAC + Pro стоимостью ~ 100 долларов США изоляция устранит гул 60 Гц при -130 дБ, измеренный в диапазоне от 20 Гц до 96 кГц, просачивающийся сквозь мою потенциально шумную и грязную гигабитную сеть Ethernet! Трудно представить, чтобы кто-то серьезно выступал за то, чтобы тратить деньги на крошечную крошечную незаметную «выгоду» в том, что я слышу и вижу.Кроме того, помните, что я смотрю на аналоговый выход аудиоустройства внутри самой машины в непосредственной близости от чипсета Ethernet! Насколько эффект, по-моему, был бы, если бы к Raspberry Pi был подключен внешний USB-ЦАП? (Риторический вопрос ...)

Конечно, это подразумевает, что механизм гальванической развязки на самом деле не вносит никакого дополнительного шума в систему и не ухудшает ситуацию. Я никогда не играл с такими устройствами, как медиаконвертер TP-Link, но полагаю, что для этого нужен собственный источник питания, и кто скажет, что не добавляет с компонентом 60 Гц, который хуже, чем я вижу выше?

Суть очевидна.Если люди не начнут проводить какие-либо измерения и не обнаружат факты , нет смысла предполагать, что предположительно «слышимые» различия, особенно при зрительном прослушивании, обязательно являются точными. В статье, приведенной выше, говорится, что был «сразу узнаваемый низкий уровень шума». Тяжелый . Если это правда, я боюсь спросить, насколько ужасным был уровень шума перед настройкой! Если раньше было так шумно, значит, что-то не так с настройкой системы. И даже если есть слышимое различие, нет причины, по которой человек может предпочесть его, потому что это будет представлять собой улучшение цели , как в фактическом демонстративном «низком уровне шума», как утверждается.

Я часто задавался вопросом, откуда у аудиофилов такие убеждения. Почти всегда, многие из этих убеждений / утверждений / мифов, кажется, просто появляются на ровном месте, независимо от того, заявлены ли они кем-то из Индустрии или каким-то любителем с различными убеждениями, а затем увековечены без малейших доказательств или явного интереса к проверке! То, что существует «теория атрибуции» , которая может поразить некоторых людей «здравым смыслом», не означает, что там действительно есть что-то существенное. Простое высказывание о «возможном» эффекте не делает его правдоподобным ... Я, конечно, надеюсь, что с опытом аудиофилы развивают мудрость, чтобы отличать то, что возможно, и от , вероятного , с пониманием и желанием разграничить два до увековечивать то, что вполне может быть полной ерундой.

Во всяком случае, вы идете. Я не верю, что все это удивительно! Конечно, как обычно, пожалуйста, предоставьте ссылки (и еще лучше доказательство), если вам известен реальный пример, где подключение к сети Ethernet настолько неприятно, что оптическая гальваническая развязка стоила того...

----------------------


Это были занятые несколько недель, но очень значимые и продуктивные; не имеет ничего общего с аудио-миром, что для меня, конечно, забавное, стимулирующее хобби.

Я надеюсь, что американцы наслаждаются сезоном Благодарения с большим количеством приличных сделок «Черной пятницы», чтобы покупатели были довольны. На прошлой неделе я слушал последний рок / поп-альбом Стинга 57-й и 9-й (ссылка на перекресток в Нью-Йорке, где Стинг ежедневно пересекался во время записи).Наслаждаясь этим до сих пор и все еще пытаясь найти качественное время, чтобы покопаться в этом подробнее ...

Хорошей недели вперед, парни и девушки! Наслаждайтесь музыкой ...

,POF
Gigabit Ethernet соответствует требованиям для гальванической развязки

Поставщик для автомобильного гигабитного соединения по пластиковому оптическому волокну (POF), KDPOF теперь предоставляет свои пластиковые оптоволоконные соединения для систем управления батареями (BMS) в транспортных средствах.

«Электрические и гибридные силовые агрегаты представляют разные области напряжения с большими различиями уровней, такие как область ECU с 12 В, область исполнительных элементов с 48 В и область электрической мощности с 400 В», - пояснил Карлос Пардо, генеральный директор и соучредитель KDPOF. ,«Гальваническая развязка между этими доменами необходима из-за паразитного сопротивления заземления и коротких замыканий между доменами напряжения».

Оптические соединения

с POF обеспечивают оптимальные средства для достижения гальванической развязки, предоставляя Ethernet-совместимые решения на 100 Мбит / с с достаточным запасом, чтобы противостоять суровым автомобильным условиям. Кроме того, их легко обновить до 1000 Мбит / с, когда требуется более высокая скорость передачи данных.

Гальваническая развязка
Отсутствие гальванической развязки между доменами системы управления батареями создает серьезную угрозу для пользователя и является источником серьезного повреждения электромеханических частей автомобиля.Гальваническая развязка также необходима между первичной и вторичной системами преобразователей переменного / постоянного тока и постоянного / постоянного тока из-за наличия опасного высокого напряжения (выше 25 В переменного тока или 60 В постоянного тока).

В соответствии со стандартами FMVSS 305 и ECE-R, изоляционный барьер между батареей и открытыми проводящими частями должен выдерживать 500 Ом / В до и после удара при столкновении. «Это жесткое требование, которое очень трудно выполнить без почти идеальной изоляции, которую не могут обеспечить сети на основе меди», - добавил Карлос Пардо.

Низкая стоимость и низкая производительность средства для достижения гальванической развязки - это решение на основе оптопар, которое довольно ненадежно и предлагает очень ограниченные скоростные характеристики.

Что касается оптических соединений, стекловолокно (GOF) не обеспечивает достаточного запаса для автомобильных требований. Это решение в основном предназначено для строго контролируемой среды ЦОД и не соответствует автомобильным нормам.

Следовательно, первым выбором для систем управления батареями является Gigabit Ethernet POF (GEPOF), который полностью соответствует требованиям автопроизводителей, обеспечивая высокую степень соединения с гибким интерфейсом цифрового хоста, низкую задержку, низкое дрожание и малое время соединения.Приемопередатчик KDPOF для Ethernet поверх POF, KD1053, оптимизирован для малой мощности и небольшой занимаемой площади и передает данные со скоростью 1000/100 Мбит / с по стандартному SI-POF, MC-POF или PCS в соответствии с 1000BASE-RH (IEEE 802.3bv).

.
Seriallink Serial Server с гальванической развязкой, 8 портов, RS232 485, с изоляцией

Примечания по оформлению заказа:

1. Качество продукта: Этот продукт был в Китае не менее 10 лет опыта применения, надежность продукта была проверена на рынке, поэтому, пожалуйста, будьте уверены в покупке.

2. Услуги: Что касается установки теста продукта, мы предоставим 7 * 24 часа технического обслуживания.

3. Условия оплаты: Мы принимаем различные платежи: T / T, Western Union, Paypal, Escrow и т. Д., Чтобы обеспечить безопасность вашего платежа.

4. Интегрированные логистические услуги. Мы сотрудничаем со многими логистическими компаниями, в том числе TNT, DHL, FEDEX, UPS, EMS и т. Д., А также с международными службами доставки, чтобы снизить стоимость фрахта.

последовательный сервер последовательной связи с гальванической развязкой 8 портов rs232 485 с защитой изоляции

SLK-500 может использоваться для подключения любого последовательного устройства к сети Ethernet и поддерживает множество различных режимов работы.В частности, SLK-500 также поддерживает режимы Secure TCP Server, Secure TCP Client, Secure Pair-Connection и Secure Real COM для критически важных приложений, таких как банковское дело, телекоммуникации, контроль доступа и управление удаленными объектами. Более того.

Функция Any Baudrate в SLK-500, основанная на ARM IC, позволяет использовать нестандартные скорости передачи данных. Например, для некоторых специальных приложений может потребоваться скорость передачи данных 500 кбит / с. Многие серверы устройств могут быть настроены только для скорости передачи данных 460.8 кбит / с, в результате чего уровень ошибок составляет 7,84%. Для последовательной связи допустимая погрешность составляет всего 3%. SLK-500 позволяет вам более точно настраивать скорость передачи данных, и его можно настроить для передачи последовательных данных со скоростью 491,5 кбит / с. Это только погрешность в 1,7%, что вполне допустимо для последовательных данных.

Технологические параметры:

Применение:

  • В области электроэнергетики
  • В отрасли электросвязи
  • В отрасли связи транспортная индустрия
  • в радио-, кино- и телевизионной промышленности
  • в военной промышленности
  • в промышленной автоматизации
  • в сфере безопасности

информация для заказа

информация для заказа:

Фотографии Вид:

Упаковка и отгрузка

Деталь упаковки: стандартный комплект коробки
Детали поставки Через 1-7 дней после подтверждения оплаты

Наши услуги

1.Быстрый ответ на любой запрос.

2. Конкурентоспособная цена.

3.Профессиональная инспекция, чтобы гарантировать качество.

4. Мы предоставляем 5-летнюю гарантию и бесплатную техническую поддержку.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *