Propojení kapesního počítače a mobilu (2)
18.12.2001, Rostislav Hučka, článek
Minule jsme se probili méně záživnou částí tohoto seriálu a nyní se vrhneme do žhavé praxe. Dnes se budeme zabývat návrhem datového kabelu obecně pro libovolný mobil s možností přenosu dat a libovolný počítač.
Kapitoly článku:
Převodník napěťových úrovní můžeme napájet buď z nevyužitých linek sériového portu, nebo z napájecího výstupu kapesního počítače či mobilu. Napájení z nevyužitých linek sériového portu je možné použít pouze u stolního PC nebo notebooku, ale i tam vřele doporučuji vyzkoušet, zda vámi otestovaný kabel na vašem počítači funguje i na jiném, neboť to zdaleka pravidlem není. Přestože se tento způsob napájení poměrně často používá, doporučuji jej používat co nejméně, neboť z hlediska spolehlivosti a reprodukovatelnosti vašeho návrhu není nejlepší.
Návrh napájecích obvodů pro napájení z nevyužitých linek sériového portu
Samotná konstrukce tohoto typu napájecích obvodů je velice jednoduchá, viz obr. 4.
Obr. 4 - Napájení z nevyužitých linek sériového portu
Nevyužité linky se připojí přes ochranné diody na filtrační kondenzátor C1. Jako ochranné diody jsou vhodné Shottkyho diody, které mají nižší úbytek napětí v propustném směru (asi 0,25 V) než klasické křemíkové diody (asi 0,6 V). Napětí nasbírané na tomto kondenzátoru pak převedeme na požadované napětí 5 nebo 3,3 V pomocí integrovaného stabilizátoru. Vzhledem k tomu, že napětí na linkách sériového portu může při zatížení docela značně poklesnout doporučuji používat na místě stabilizátoru obvod LE50ABZ nebo ekvivalentní pro požadované napětí 5V. Pro 3,3 V pak obvod LE33ABZ nebo vhodný ekvivalent. Tyto stabilizátory se označují jako low-drop, což znamená že mají nízký úbytek napětí. Dokumentaci k těmto stabilizátorům si můžete stáhnout od ST Microelectronics na adrese:
http://eu.st.com/stonline/books/pdf/docs/2573.pdf
V krajní nouzi můžete použít i klasický pevný stabilizátor 78L05, ale s velkou pravděpodobností narazíte na nejrůznější obtíže, které jsou způsobeny právě velkým úbytkem napětí na stabilizátoru.
Návrh napájecích obvodů pro napájení z baterie mobilu nebo kapesního počítače, napájecí napětí je vyšší než požadované
Napájecí napětí dostupné z mobilů nebo z kapesních počítačů bývá v intervalu od 3 do 4 V, takže pokud potřebujete napájet převodník úrovní CMOS a RS-232C máte vyhráno. Podle velikosti vstupního napětí zapojíte jednu nebo dvě křemíkové diody v sérii do napájecího přívodu převodníku napěťových úrovní a to je vše. V zápalu radosti nezapomeňte zkontrolovat napájecí napětí samotného převodníku které nesmí být vyšší než 3,3 V. Doporučuji nabít baterii v počítači na maximum a pak provádět toto měření, neboť napětí na výstupu pro napájení externích zařízení se může měnit podle aktuálního stavu baterie v přístroji.
Návrh napájecích obvodů pro napájení z baterie mobilu nebo kapesního počítače, napájecí napětí je nižší než požadované
Tak tohle bude trochu problém, ale vzhledem k tomu, že už jste ostřílení konstruktéři určitě se řešení najde. V praxi budete potřebovat obvod podle obr. 5 pro získání napájecího napětí 5V, tedy pro převodníky úrovní TTL a RS-232C nebo TTL a CMOS.
Obvod na obr. 5 je nábojová pumpa, která má na výstupu napětí U2. Toto napětí se dá vypočíst podle vztahu U2=2(U1-UD), kde UD je úbytek napětí na použité diodě a U1 je vstupní napětí. Za UD můžete dosadit buď 0,6 V nebo 0,25 V. Pokud vám s jedním z těchto napětí vyjde výstupní napětí 5 V, tak máte návrh hotový. Jestliže jste dosadil 0,6 V, do zapojení dáte běžné křemíkové diody. V případě dosazení 0,25 V do zapojení přijdou Shottkyho diody.
Obr. 5 - Získání napájení 5 V z nižšího napětí pomocí nábojové pumpy
Z vlastní zkušenosti ještě doporučuji na výstup zařadit ochrannou Zenerovu diodu D3 se Zenerovým napětím 5,1 V. Další informace o integrovaném obvodu ICL 7660 můžete získat v dokumentaci od výrobce na adrese:
http://www.intersil.com/data/fn/fn3/fn3072/FN3072.pdf
Pokud vám i s klasickými diodami vychází napětí vyšší než 5 V můžete buď použít opět integrovaný stabilizátor s nízkým úbytkem napětí (LE50ABZ), což je po elektrikářské stránce asi nejlepší řešení. Pokud máte chuť experimentovat, můžete zkusit napájecí obvod vynechat a převodník napájet nižším napětím než požadovaných 5 V přímo ze zdroje. Převodník MAX 232 může pracovat od 3,8 V (zjištěno experimentálně, berte to jen jako orientační hodnotu), ale musíte počítat s nižšími napěťovými úrovněmi na výstupech jak RS-232C (zde to většinou moc nevadí), tak i TTL, kde to bývá kritičtější. Tento postup sice není úplně korektní, nicméně pro připojená zařízení nepředstavuje žádné riziko, takže proč jej nezkusit.
Tak a to je pro dnešek všechno. Dnes jste vstřebali veškeré potřebné znalosti pro konstrukci datových kabelů a už vám nic nebrání pustit se do návrhu. Pokud už víte, jaké napěťové úrovně používá váš kapesní počítač i mobil a máte představu z čeho budete kabel napájet, můžete se již nyní vrhnout do stavby kabelu sami. V příštím díle přineseme potřebné údaje o nejběžnějších počítačích a mobilech, ve kterých určitě najdete váš vlastní počítač i mobil. A pokud náhodou ne, naučíte se, jak si tyto hodnoty změřit běžným multimetrem na přímo na počítači nebo mobilu. Nakonec se ještě dozvíte, jak kabely testovat bez rizika poškození připojených přístrojů.
Návrh napájecích obvodů pro napájení z nevyužitých linek sériového portu
Samotná konstrukce tohoto typu napájecích obvodů je velice jednoduchá, viz obr. 4.
Obr. 4 - Napájení z nevyužitých linek sériového portu
Nevyužité linky se připojí přes ochranné diody na filtrační kondenzátor C1. Jako ochranné diody jsou vhodné Shottkyho diody, které mají nižší úbytek napětí v propustném směru (asi 0,25 V) než klasické křemíkové diody (asi 0,6 V). Napětí nasbírané na tomto kondenzátoru pak převedeme na požadované napětí 5 nebo 3,3 V pomocí integrovaného stabilizátoru. Vzhledem k tomu, že napětí na linkách sériového portu může při zatížení docela značně poklesnout doporučuji používat na místě stabilizátoru obvod LE50ABZ nebo ekvivalentní pro požadované napětí 5V. Pro 3,3 V pak obvod LE33ABZ nebo vhodný ekvivalent. Tyto stabilizátory se označují jako low-drop, což znamená že mají nízký úbytek napětí. Dokumentaci k těmto stabilizátorům si můžete stáhnout od ST Microelectronics na adrese:
http://eu.st.com/stonline/books/pdf/docs/2573.pdf
V krajní nouzi můžete použít i klasický pevný stabilizátor 78L05, ale s velkou pravděpodobností narazíte na nejrůznější obtíže, které jsou způsobeny právě velkým úbytkem napětí na stabilizátoru.
Návrh napájecích obvodů pro napájení z baterie mobilu nebo kapesního počítače, napájecí napětí je vyšší než požadované
Napájecí napětí dostupné z mobilů nebo z kapesních počítačů bývá v intervalu od 3 do 4 V, takže pokud potřebujete napájet převodník úrovní CMOS a RS-232C máte vyhráno. Podle velikosti vstupního napětí zapojíte jednu nebo dvě křemíkové diody v sérii do napájecího přívodu převodníku napěťových úrovní a to je vše. V zápalu radosti nezapomeňte zkontrolovat napájecí napětí samotného převodníku které nesmí být vyšší než 3,3 V. Doporučuji nabít baterii v počítači na maximum a pak provádět toto měření, neboť napětí na výstupu pro napájení externích zařízení se může měnit podle aktuálního stavu baterie v přístroji.
Návrh napájecích obvodů pro napájení z baterie mobilu nebo kapesního počítače, napájecí napětí je nižší než požadované
Tak tohle bude trochu problém, ale vzhledem k tomu, že už jste ostřílení konstruktéři určitě se řešení najde. V praxi budete potřebovat obvod podle obr. 5 pro získání napájecího napětí 5V, tedy pro převodníky úrovní TTL a RS-232C nebo TTL a CMOS.
Obvod na obr. 5 je nábojová pumpa, která má na výstupu napětí U2. Toto napětí se dá vypočíst podle vztahu U2=2(U1-UD), kde UD je úbytek napětí na použité diodě a U1 je vstupní napětí. Za UD můžete dosadit buď 0,6 V nebo 0,25 V. Pokud vám s jedním z těchto napětí vyjde výstupní napětí 5 V, tak máte návrh hotový. Jestliže jste dosadil 0,6 V, do zapojení dáte běžné křemíkové diody. V případě dosazení 0,25 V do zapojení přijdou Shottkyho diody.
Obr. 5 - Získání napájení 5 V z nižšího napětí pomocí nábojové pumpy
Z vlastní zkušenosti ještě doporučuji na výstup zařadit ochrannou Zenerovu diodu D3 se Zenerovým napětím 5,1 V. Další informace o integrovaném obvodu ICL 7660 můžete získat v dokumentaci od výrobce na adrese:
http://www.intersil.com/data/fn/fn3/fn3072/FN3072.pdf
Pokud vám i s klasickými diodami vychází napětí vyšší než 5 V můžete buď použít opět integrovaný stabilizátor s nízkým úbytkem napětí (LE50ABZ), což je po elektrikářské stránce asi nejlepší řešení. Pokud máte chuť experimentovat, můžete zkusit napájecí obvod vynechat a převodník napájet nižším napětím než požadovaných 5 V přímo ze zdroje. Převodník MAX 232 může pracovat od 3,8 V (zjištěno experimentálně, berte to jen jako orientační hodnotu), ale musíte počítat s nižšími napěťovými úrovněmi na výstupech jak RS-232C (zde to většinou moc nevadí), tak i TTL, kde to bývá kritičtější. Tento postup sice není úplně korektní, nicméně pro připojená zařízení nepředstavuje žádné riziko, takže proč jej nezkusit.
Tak a to je pro dnešek všechno. Dnes jste vstřebali veškeré potřebné znalosti pro konstrukci datových kabelů a už vám nic nebrání pustit se do návrhu. Pokud už víte, jaké napěťové úrovně používá váš kapesní počítač i mobil a máte představu z čeho budete kabel napájet, můžete se již nyní vrhnout do stavby kabelu sami. V příštím díle přineseme potřebné údaje o nejběžnějších počítačích a mobilech, ve kterých určitě najdete váš vlastní počítač i mobil. A pokud náhodou ne, naučíte se, jak si tyto hodnoty změřit běžným multimetrem na přímo na počítači nebo mobilu. Nakonec se ještě dozvíte, jak kabely testovat bez rizika poškození připojených přístrojů.
