Computer moderni hanno ampie opportunità di lavorare con i video e i loro proprietari spesso guardano i film sullo schermo del monitor. E con l'avvento delle piattaforme multimediali barebone, orientate all'uso come media center domestico, l'interesse per il collegamento di apparecchiature audio e video non fa che intensificarsi.
Dove è più comodo e pratico guardare i video grande schermo TV, soprattutto perché quasi tutte le moderne schede video sono dotate di un'uscita TV.
La necessità di collegare una TV a un computer si presenta anche durante l'editing di video amatoriali. Come puoi facilmente vedere in pratica, l'immagine e il suono sul computer sono significativamente diversi da quelli che vedrai e ascolterai in seguito in TV. Pertanto, tutti i video editor consentono di visualizzare i risultati preliminari del montaggio su un ricevitore televisivo direttamente dalla scala di lavoro ancor prima della creazione del film. Gli appassionati di video esperti controllano costantemente l'immagine e il suono, visualizzandoli su uno schermo televisivo e non sul monitor di un computer.
Argomenti come l'impostazione di schede video, la scelta di uno standard di immagine, nonché il confronto della qualità delle uscite video di schede video di diversi produttori e la risoluzione dei problemi che si presentano in questo caso esulano dallo scopo di questo articolo: qui considereremo solo le seguenti domande: quali connettori si possono trovare su una TV e su una scheda video, come sono coerenti tra loro e quali sono i modi per collegare un computer a una TV.
I computer utilizzano ormai da tempo l'interfaccia D-Sub HD15 (Mini-D-Sub) analogica a 15 pin, tradizionalmente indicata come interfaccia VGA. L'interfaccia VGA trasmette i segnali rosso, verde e blu (RGB) nonché le informazioni di sincronizzazione orizzontale (H-Sync) e verticale (V-Sync).
Tutte le schede video moderne hanno una tale interfaccia o la forniscono con un adattatore dall'universale combinato Interfaccia DVI-I (DVI integrato).
Pertanto, sia i monitor digitali che quelli analogici possono essere collegati al connettore DVI-I. Un adattatore da DVI-I a VGA è solitamente incluso con molte schede grafiche e consente di collegare monitor meno recenti con una presa D-Sub (VGA) a 15 pin.
Si noti che non tutte le interfacce DVI supportano i segnali VGA analogici, che possono essere ottenuti tramite tali adattatori. Alcune schede grafiche dispongono di un'interfaccia digitale DVI-D a cui è possibile connettersi soltanto monitor digitali. Visivamente, questa interfaccia differisce dal DVD-I per l'assenza di quattro fori (pin) attorno allo slot orizzontale (confronta le parti a destra dei connettori DVI bianchi).
Spesso le moderne schede grafiche sono dotate di due uscite DVI, nel qual caso sono generalmente universali: DVI-I. Tale scheda video può funzionare contemporaneamente con qualsiasi monitor, sia analogico che digitale in qualsiasi set.
L'interfaccia DVI (TDMS) è stata sviluppata principalmente per i monitor digitali che non richiedono una scheda grafica per la conversione segnali digitali all'analogico.
Ma poiché la transizione dai monitor analogici a quelli digitali è stata lenta, i progettisti di hardware grafico in genere utilizzano queste tecnologie in parallelo. Inoltre, le moderne schede video possono funzionare con due monitor contemporaneamente.
L'interfaccia DVI-I universale consente di utilizzare connessioni sia digitali che analogiche, mentre DVI-D consente solo di utilizzare il digitale. Tuttavia, l'interfaccia DVI-D è piuttosto rara oggi e viene solitamente utilizzata solo in adattatori video economici.
Inoltre, i connettori digitali DVI (sia DVI-I che DVI-D) hanno due varietà: Single Link e Dual Link, che differiscono per il numero di pin (Dual Link utilizza tutti i 24 pin digitali e Single Link ne utilizza solo 18 ). Single Link è adatto per l'uso in dispositivi con risoluzioni fino a 1920x1080 (risoluzione full HDTV), per O Risoluzioni più elevate richiedono Dual Link, che consente di raddoppiare il numero di pixel visualizzati.
HDMI (High Definition Multimedia Interface) è un'interfaccia multimediale digitale sviluppata congiuntamente da una serie di importanti aziende: Hitachi, Panasonic, Philips, Sony e altre. ). Il video a risoluzione più elevata richiede già connettori di tipo B a 29 pin. Inoltre, HDMI può fornire fino a otto canali di audio a 24 bit, 192 kHz e dispone della protezione del copyright DRM (Digital Rights Management) integrata.
L'interfaccia HDMI è relativamente nuova, ma nel settore dei computer ha parecchi concorrenti - sia dalla tradizionale interfaccia DVI che da interfacce più nuove e avanzate come UDI o DisplayPort. Tuttavia, i prodotti con porte HDMI stanno gradualmente entrando nel mercato, poiché le moderne apparecchiature video di consumo sono sempre più dotate di connettori HDMI. Pertanto, lo sviluppo della popolarità delle piattaforme informatiche multimediali stimolerà l'emergere di grafica e schede madri con le porte HDMI, anche se i produttori di computer devono acquistare una licenza abbastanza costosa per utilizzare questo standard e pagare comunque delle royalties fisse su ogni prodotto HDMI venduto.
Le tariffe di licenza rendono anche i prodotti con porte HDMI più costosi per il produttore finale, ad esempio una scheda video con una porta HDMI costerà circa $ 10 in più. Inoltre, è improbabile che nella confezione sia incluso un costoso cavo HDMI ($ 10-30), quindi dovrai acquistarlo separatamente. Tuttavia, si spera che con la crescente popolarità Interfaccia HDMI l'ammontare di tale margine diminuirà gradualmente.
L'interfaccia HDMI utilizza la stessa tecnologia di segnale TDMS di DVI-D, pertanto sono disponibili adattatori economici per queste interfacce.
E sebbene l'interfaccia HDMI non abbia ancora sostituito il DVI, tali adattatori possono essere utilizzati per collegare apparecchiature video tramite l'interfaccia DVI. Si noti che i cavi HDMI non possono essere più lunghi di 15 m.
All'inizio di quest'anno, Intel ha annunciato una nuova interfaccia digitale UDI (Unified Display Interface) per il collegamento di monitor digitali a un computer. Finora, Intel ha annunciato solo lo sviluppo di un nuovo tipo di connessione, ma nel prossimo futuro prevede di abbandonare completamente la vecchia interfaccia VGA analogica e collegare i computer ai dispositivi di visualizzazione tramite una nuova interfaccia digitale UDI recentemente sviluppata dagli ingegneri di questa azienda .
La creazione di una nuova interfaccia è dovuta al fatto che sia l'interfaccia analogica VGA che persino l'interfaccia digitale DVI, secondo i rappresentanti di Intel, oggi sono irrimediabilmente obsolete. Inoltre, queste interfacce non supportano ultimi sistemi protezione dei contenuti su supporti digitali di nuova generazione come HD-DVD e Blu-ray.
Pertanto, UDI è quasi analogo all'interfaccia HDMI utilizzata per collegare i computer ai moderni televisori ad alta definizione. La principale (e forse l'unica) differenza tra UDI e HDMI sarà l'assenza di un canale audio, ovvero UDI trasmetterà solo video ed è interamente progettato per funzionare con i monitor dei computer e non con i televisori HD. Inoltre, Intel non sembra voler pagare royalties per ogni dispositivo HDMI che produce, quindi UDI sarebbe una buona alternativa per le aziende che cercano di rendere i loro prodotti più economici.
Nuova interfaccia completamente compatibile con HDMI e supporterà anche tutti i sistemi di protezione dei contenuti attualmente conosciuti, consentendo di riprodurre senza problemi nuovi media dotati di protezione dalla copia.
Un'altra nuova interfaccia video, DisplayPort, ha recentemente ricevuto l'approvazione da parte di aziende membri della VESA (Video Electronics Standards Association).
Lo standard aperto DisplayPort è stato sviluppato da numerose aziende importanti, tra cui ATI Technologies, Dell, Hewlett-Packard, nVidia, Royal Philips Electronics e Samsung Electronics. In futuro, DisplayPort dovrebbe diventare un'interfaccia digitale universale che consente di collegare i display vari tipi(plasma, cristalli liquidi, monitor CRT, ecc.) agli elettrodomestici e alle apparecchiature informatiche.
La specifica DisplayPort 1.0 prevede la possibilità di trasmissione simultanea sia di flussi video che audio (in questo senso la nuova interfaccia è del tutto simile a quella HDMI). Si noti che il massimo portata lo standard DisplayPort è 10,8 Gbps e la trasmissione utilizza un cavo di collegamento relativamente sottile con quattro conduttori.
Un'altra caratteristica di DisplayPort è il supporto per le funzionalità di protezione dei contenuti (simile a HDMI e UDI). I controlli di sicurezza incorporati consentono di visualizzare il contenuto di un documento o di un file video solo su un numero limitato di dispositivi "autorizzati", riducendo teoricamente la possibilità di copia illegale di materiale protetto da copyright. Infine, i connettori realizzati secondo il nuovo standard sono più sottili di quelli moderni. connettori DVI e D-Sub. Grazie a ciò, le porte DisplayPort possono essere utilizzate in apparecchiature con fattore di forma ridotto e realizzare facilmente dispositivi multicanale.
Il supporto per lo standard DisplayPort è già stato annunciato da Dell, HP e Lenovo. A quanto pare, i primi dispositivi dotati di nuove interfacce video appariranno entro la fine di quest'anno.
Sulle moderne schede video, oltre ai connettori per il collegamento dei monitor (analogico - D-Sub o digitale - DVI), è presente un'uscita video composita ("tulip") o un'uscita S-Video a 4 pin o un'uscita 7- pin uscita video combinata (entrambi S-Video e compositi e ingressi e uscite).
Nel caso di S-Video, la situazione è semplice: sono in vendita cavi o adattatori S-Video per altri connettori SCART.
Tuttavia, quando sulle schede video si trova un connettore a 7 pin non standard, in questo caso è meglio conservare l'adattatore incluso con la scheda video, poiché esistono diversi standard per il cablaggio di tale cavo.
La cosiddetta uscita video composita è stata a lungo ampiamente utilizzata per collegare apparecchiature audio e video di consumo. Il connettore per questo segnale viene solitamente indicato come RCA (Radio Corporation of America) ed è popolarmente chiamato connettore "tulip" o VHS. Si prega di notare che tali spine in apparecchiature video possono trasmettere non solo video o audio composito, ma anche molti altri segnali come video component o televisione ad alta definizione (HDTV). In genere, i tappi a tulipano sono codificati a colori per facilitare agli utenti la navigazione nel groviglio di fili. I valori di colore comuni sono riportati nella tabella. 1.
Tabella 1
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Utilizzo |
Tipo di segnale |
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Bianco o nero |
Suono, canale sinistro |
analogico |
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Suono, canale destro |
analogico |
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Video, segnale composito |
analogico |
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Segnale del componente di luminanza (luminanza, luminanza, Y) |
analogico |
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Chroma componente (crominanza, crominanza, Cb/Pb) |
analogico |
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Chroma componente (crominanza, crominanza, Cr/Pr) |
analogico |
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arancione/giallo |
Audio digitale SPDIF |
Digitale |
I cavi per la trasmissione di un segnale composito possono essere piuttosto lunghi (è possibile utilizzare semplici adattatori per estendere i cavi).
Tuttavia, l'uso di connessioni di bassa qualità e "tulipani" di commutazione sciatta sta gradualmente diventando un ricordo del passato. Inoltre, i connettori RCA economici sulle apparecchiature spesso si rompono. Oggi, altri tipi di commutazione sono sempre più utilizzati su apparecchiature audio e video digitali e, anche quando si trasmettono segnali analogici, è più conveniente utilizzare SCART.
Spesso sulla scheda video e sulla TV è presente un connettore S-Video (Y / C, Hosiden) a quattro pin, che viene utilizzato per trasmettere segnali video di qualità superiore rispetto al composito. Il fatto è che lo standard S-Video utilizza linee diverse per la trasmissione della luminosità (il segnale per la luminosità e la sincronizzazione dei dati è indicato dalla lettera Y) e del colore (il segnale del colore è indicato dalla lettera C). La separazione dei segnali di luminanza e colore consente di ottenere una migliore qualità dell'immagine rispetto all'interfaccia RCA composita ("tulip"). Di più alta qualità durante la trasmissione di video analogico, possono essere fornite solo interfacce RGB o componenti completamente separate. Per ricevere un segnale composito da S-Video, viene utilizzato un semplice adattatore da S-Video a RCA.
Se non disponi di un tale adattatore, puoi farlo da solo. Tuttavia, ci sono due opzioni per emettere un segnale composito da una scheda video dotata di un'interfaccia S-Video e la scelta dipende dal tipo di scheda video in uso. Alcune schede sono in grado di cambiare modalità di uscita e inviare un semplice segnale composito all'uscita S-Video. Nella modalità di fornitura di tale segnale a S-Video, è sufficiente collegare i contatti a cui viene applicato il segnale composito alle corrispondenti uscite "tulip".
Il cablaggio del cavo RCA è semplice: un segnale video viene alimentato attraverso il nucleo centrale e la treccia esterna è la "terra".
La piedinatura S-Video è la seguente:
Se l'uscita S-Video può funzionare nella modalità di alimentazione del segnale composito, viene fornita una massa al secondo pin del suo connettore e un segnale al quarto. Su una spina S-Video pieghevole, necessaria per realizzare un adattatore, i contatti sono generalmente numerati. I connettori delle prese e delle spine sono numerati in ordine inverso.
Se la scheda video non ha una modalità di uscita del segnale composito, per ottenerla dovrai mescolare il segnale di colore e luminosità dal segnale S-Video attraverso un condensatore da 470 pF. Il segnale così ottenuto viene inviato al nucleo centrale e la "massa" dal secondo contatto viene inviata alla treccia della corda composita.
SCART è l'interfaccia analogica combinata più interessante ed è ampiamente utilizzata in Europa e in Asia. Il suo nome deriva dall'abbreviazione francese proposta nel 1983 dall'Associazione degli sviluppatori radiotelevisivi di Francia (Syndicat des Constructeurs d'Appareils, Radiorecepteurs et Televiseurs, SCART). Questa interfaccia combina video analogico (composito, S-Video e RGB), audio stereo e segnali di controllo. Oggi, ogni televisore o videoregistratore prodotto per l'Europa è dotato di almeno un connettore SCART.
Per la trasmissione di segnali analogici semplici (composito e S-Video), sul mercato sono disponibili diversi adattatori SCART. Questa interfaccia è comoda non solo perché tutto è collegato utilizzando un solo cavo, ma anche perché consente di collegare una sorgente video RGB di alta qualità alla TV senza codifica intermedia in segnali compositi o S-Video e ottenere migliore qualità immagini sullo schermo di una TV domestica (la qualità dell'immagine e del suono quando inviati tramite SCART è notevolmente superiore alla qualità di qualsiasi altro collegamenti analogici). Questa possibilità, tuttavia, non è implementata in tutti i videoregistratori e TV.
Inoltre, gli sviluppatori hanno inserito l'interfaccia SCART caratteristiche aggiuntive riservando qualche contatto per il futuro. E poiché l'interfaccia SCART è diventata lo standard nei paesi europei, ha acquisito diverse nuove funzionalità. Ad esempio, con l'aiuto di alcuni segnali sul pin 8, è possibile controllare le modalità TV tramite SCART (trasferirlo in modalità "monitor" e viceversa), far funzionare la TV con i segnali RGB (pin 16), ecc. I pin 10 e 12 sono dedicati alla trasmissione di dati digitali tramite SCART, il che rende il numero di comandi virtualmente illimitato. Esistono diversi sistemi noti per lo scambio di informazioni tramite SCART: Megalogic, utilizzato da Grundig; Collegamento facile da Philips; Collegamento intelligente di Sony. È vero, il loro uso è limitato alla comunicazione tra un televisore e un videoregistratore di queste società.
A proposito, lo standard prevede quattro tipi di cavi SCART: tipo U - universale, che fornisce tutte le connessioni, V - senza segnali audio, C - senza segnali RGB, A - senza segnali video e RGB. Sfortunatamente, le moderne modalità dei componenti (Y, Cb/Pb, Cr/Pr) non sono supportate nello standard SCART. Tuttavia, alcuni produttori di lettori DVD e televisori di grande formato incorporano la capacità di trasmettere tramite SCART e component video, che viene trasmesso attraverso i pin utilizzati nello standard del segnale RGB (tuttavia, questo è praticamente lo stesso della connessione tramite RGB).
Sono disponibili in commercio vari adattatori per il collegamento di sorgenti composite o S-Video a SCART. Molti di loro sono universali (bidirezionali) con un interruttore di ingresso-uscita.
Esistono anche semplici adattatori unidirezionali, adattatori per il collegamento di audio mono o stereo e connettori per il controllo della commutazione. Nel caso in cui sia necessario collegare due dispositivi contemporaneamente a un dispositivo, è possibile utilizzare uno splitter SCART in due o tre direzioni. Chi non è soddisfatto o non è disponibile alle opzioni proposte può farle proprie secondo l'assegnazione dei contatti in SCART, riportata in Tabella. 2 .
La numerazione dei pin è solitamente indicata sul connettore:
Naturalmente, i computer non utilizzano un connettore SCART, tuttavia, conoscendone le specifiche, è sempre possibile realizzare un adattatore appropriato per utilizzare un monitor di computer analogico come ricevitore di segnale video da un registratore o, al contrario, per alimentare un segnale video da un computer a un televisore dotato di connettore SCART.
Ad esempio, per immettere o emettere un segnale composito da un connettore SCART, è necessario prendere un cavo coassiale con un'impedenza caratteristica di 75 ohm e distribuire la treccia esterna ("massa") e il nucleo interno (segnale composito) su il connettore SCART.
Trasmissione di un segnale video da un computer a un televisore (TV-OUT):
Per inviare video da un videoregistratore a un computer (TV-IN):
La corrispondenza dei contatti nella fabbricazione di un adattatore per S-Video è indicata anche in Tabella. 2.
Uscita video da un computer a un televisore tramite S-Video (TV-OUT):
Immissione del segnale video da un videoregistratore a un computer tramite S-Video (TV-IN):
Per collegare un computer a un televisore utilizzando RGB, il computer deve emettere il segnale RGB in un modo comprensibile per il televisore. A volte il segnale RGB viene inviato attraverso un'uscita video combinata dedicata a 7, 8 o 9 pin. In questo caso, nelle impostazioni della scheda video, dovrebbe essere possibile commutare l'uscita video in modalità RGB. Se l'uscita video sulla scheda video ha sette pin (tale spina è chiamata mini-DIN a 7 pin), in modalità normale il segnale S-Video viene inviato esattamente agli stessi pin di un normale S a quattro pin -Connettore video. E in modalità RGB, i segnali possono essere distribuiti tra i contatti diversi modi a seconda del produttore della scheda video.
Ad esempio, i pin di uno di questi connettori a 7 pin corrispondono a SCART (questo cablaggio viene utilizzato su alcune schede video basate sul chip NVIDIA, ma potrebbe essere diverso sulla tua scheda video):
Per qualsiasi tipo di adattatore, è necessario utilizzare cavi di qualità con una resistenza di 75 ohm.
Se la tua scheda video non ha un'uscita TV, in linea di principio la TV può essere collegata a un normale connettore VGA. Tuttavia, in questo caso avrai bisogno schema elettrico corrispondenza del segnale (nel caso generale, tuttavia, semplice). Esistono dispositivi speciali sul mercato che convertono un normale segnale VGA del computer in RGB e in un segnale di scansione (sincronizzazione) per un televisore. Tale dispositivo è collegato al cavo VGA tra il computer e il monitor e duplica il segnale che passa attraverso l'uscita VGA.
In linea di principio, un tale dispositivo può essere realizzato in modo indipendente. La corrispondenza tra i segnali VGA e SCART sarà la seguente:
Sarà inoltre necessario applicare +1-3 V al 16° pin SCART e 12 V all'8° pin SCART per passare alla modalità AV con un rapporto di aspetto di 4:3.
Tuttavia, molto probabilmente una connessione diretta non funzionerà e sarà necessario creare uno schema elettrico per la sincronizzazione, come mostrato su http://www.tkk.fi/Misc/Electronics/circuits/vga2tv/circuit.html o http:/ /www.e.kth.se/~pontusf/index2.html .
Lezione 6. Interfacce e schede video
Interfacce di visualizzazione.
Visualizza gli adattatori.
Impostazioni del sistema video.
Letteratura: 1. Gancio. M. Hardware per PC IBM. Pietro, 2005, pag. 510-545.
1.1. caratteristiche generali interfacce di visualizzazione.
Nella tradizionale tecnica di trasmissione televisiva a colori (PAL, SECAM o NTSC), il segnale video trasporta direttamente l'informazione sul valore istantaneo di luminosità f n, e l'informazione sul colore viene trasmessa in forma modulata a frequenze aggiuntive f d. Ciò assicura la compatibilità di un nero e ricevitore bianco che ignora le informazioni sul colore, con canale colore.
f d1 \u003d 4,43 MHz f n \u003d 4,5 MHz f d2 \u003d 4,6 MHz
Tuttavia, derivare informazioni grafiche con l'alta risoluzione, nessuno dei tradizionali sistemi di trasmissione è adatto, poiché hanno una larghezza di banda del canale colore significativamente limitata (ovvero, minimo 35 MHz, non raggiungibile). Per monitor con alta risoluzioneè possibile utilizzare solo un segnale diretto agli ingressi degli amplificatori video di colori di base - RGB-Entrata (Rosso Verde Blu - rosso, verde e blu).
L'interfaccia tra la scheda video e il monitor può essere discreta (con segnali TTL) o analogica. Durante l'evoluzione dell'interfaccia discreta dei monitor monocromatici e dei primi colori CGA E EGA sostituito dall'ormai popolare interfaccia analogica VGA, fornendo un gran numero di colori. Tuttavia, ulteriormente la qualità della trasmissione del segnale analogico ha cessato di soddisfare le crescenti esigenze (con un aumento delle frequenze di scansione e della risoluzione) ed è apparsa una nuova interfaccia digitale DVI. Per i display a schermo piatto con la loro organizzazione a matrice e un'inerzia delle celle relativamente ampia, è consigliabile utilizzare un'interfaccia digitale specializzata (Flat Panel Monitor Interface, ma non DVI).
Nei moderni adattatori, è nuovamente possibile collegare una TV standard tramite uno speciale convertitore di segnale. Per l'interfaccia TV, è possibile fornire la sincronizzazione da un sistema TV esterno (convertitore), che è importante per far corrispondere il segnale video del computer con l'"ambiente TV" esterno.
I primi monitor per PC avevano un'interfaccia discreta con livelli TTL. RGB TTL. Per un monitor monocromatico sono stati utilizzati solo due segnali: video (accensione / spegnimento del raggio) e maggiore luminosità. Pertanto, il monitor potrebbe visualizzare tre gradazioni di luminosità: sebbene 2 2 - 4, "pixel scuro" e "scuro con maggiore luminosità" siano indistinguibili.
Monitor acceso/spento
Monitor a colori in classe CD { colore Schermo) c'era un segnale per accendere ogni raggio e un segnale comune di maggiore luminosità. Pertanto, è stato possibile impostare 4 2 = 16 colori.
Monitor G
Classe successiva: display a colori migliorato ECD (Migliorato colore Schermo) aveva un'interfaccia discreta con due segnali per colore di base. I segnali hanno permesso di impostare una delle quattro gradazioni di intensità; il numero totale di colori codificati raggiunto (2 2) 3 = 2 6 = 64.
2 – due segnali per canale;
3 - tre canali.
I segnali ROSSO, VERDE, BLU e Rosso, Verde, Blu indicano rispettivamente i bit più significativi e meno significativi dei colori di base.
G,g Monitor
La sincronizzazione orizzontale e dei fotogrammi del monitor viene eseguita dai segnali H.Sync e V.Sync. (Sincronizzazione orizzontale, verticale)
Nonostante l'uso diffuso delle reti digitali, canali analogici i trasferimenti di dati sono ancora in uso. Ci sono diverse ragioni per questo.
Nei sistemi di automazione industriale, c'è un gran numero di dispositivi progettati e realizzati molti anni fa che utilizzano canali di trasmissione dati analogici. Questi possono essere sensori, attuatori (valvole, pompe), nonché dispositivi di registrazione (registratori). La sostituzione di queste apparecchiature è lenta e richiede un investimento di capitale molto elevato. Inoltre, il trasferimento di qualsiasi impresa interamente alle reti digitali significa la sostituzione simultanea di quasi tutte le apparecchiature e le reti via cavo di informazioni. Una ricostruzione così su larga scala richiede non solo enormi fondi, ma anche un arresto del processo produttivo, che in molti casi è inaccettabile. Pertanto, durante la creazione o l'aggiornamento sistemi automatici controllo, è necessario utilizzare canali di trasmissione dati analogici per ricevere informazioni dai sensori e trasferire il controllo agli attuatori.
Vantaggi
Il vantaggio principale dell'utilizzo di un loop di corrente 4…20 mA come interfaccia di trasmissione dati dai sensori è l'utilizzo di soli due fili per il collegamento al sistema di acquisizione dati. Inoltre, a differenza delle interfacce digitali, nessun hardware aggiuntivo e strumenti software per l'implementazione protocollo standard comunicazione o impostazioni aggiuntive (es. programmazione indirizzi) durante l'installazione.
corrente o tensione
Riso. 1.
Allo stesso tempo, l'uso di interfacce analogiche con sensori intelligenti (in cui sono incorporati microcontrollori per la preelaborazione del segnale) o attuatori con un'interfaccia analogica, che devono essere controllati da un controller digitale, richiede l'uso di un convertitore digitale-analogico . Considerando che in vari casi possono essere utilizzate sia interfacce di corrente che di potenziale, per semplificare il circuito e ridurne il costo, è auspicabile scegliere un chip DAC in grado di fornire entrambi i tipi di segnali di uscita senza elementi aggiuntivi.
Questo è il microcircuito di un convertitore digitale-analogico specializzato a sedici bit MAX5661(vedi figura 2).
Riso. 2.
Le capacità del microcircuito lo distinguono nettamente da dispositivi simili. Da notare che è in grado di generare sia segnali di corrente nel range 0…20/4…20 mA che potenziali (compresi quelli che utilizzano un circuito a 4 fili con compensazione della resistenza dei fili di collegamento) con un'ampiezza di fino a ±10 V e l'offset zero iniziale non supera lo 0,1% e l'errore totale non supera lo 0,3% del fondo scala. caratteristica di trasferimento Il DAC ha la monotonia garantita, che è estremamente importante per i regolatori chiusi.
Durante la progettazione del microcircuito, si è deciso di utilizzare una sorgente di tensione di riferimento esterna di 4,096 V. Ciò è dovuto al fatto che durante il funzionamento del DAC, la temperatura del cristallo può cambiare in modo significativo, il che può avere un impatto significativo sul parametri dello ION integrato e riducono significativamente la precisione del sistema nel suo complesso. Tale variazione di temperatura è particolarmente pronunciata all'uscita di corrente ad alta tensione di alimentazione (che può arrivare fino a 40 V) e bassa resistenza di carico, poiché il transistor di uscita del convertitore tensione-corrente è integrato nel microcircuito. Con un piccolo DAC, questo non sarebbe di grande importanza, tuttavia, per i sistemi a 16 bit, spostare la sorgente di tensione di riferimento all'esterno del cristallo principale può migliorare significativamente le caratteristiche di precisione.
Un altro vantaggio dell'IC descritto può essere considerato l'uso di un'interfaccia seriale SPI / QSPI / Microwire ad alta velocità (fino a 10 MHz) per la comunicazione con il microcontrollore di controllo e la possibilità di collegare più microcircuiti in serie (Daisy Chaining). È presente un'uscita GUASTO che si attiva quando corto circuito uscita di tensione o interruzione del loop di corrente. Le informazioni sullo stato di emergenza delle uscite sono disponibili anche tramite l'interfaccia seriale. Gli stadi di uscita del microcircuito possono essere configurati programmaticamente o utilizzando ingressi speciali collegati a terra o alla tensione di alimentazione (+5 V nom.).
Il MAX5661 ha anche due ingressi per il controllo asincrono. Uno di questi - CLR - consente di ripristinare il DAC o di caricare un valore preimpostato (definito dal software). Un altro - LDAC - consente di caricare il valore del registro dei dati di input. Entrambi gli ingressi possono essere utilizzati per il controllo simultaneo asincrono di più dispositivi.
Conclusione
La trasmissione analogica delle informazioni conservava ancora popolarità nel campo di applicazione industriale tradizionalmente conservatore. Ciò è confermato dal fatto che i produttori di chip continuano a offrire nuove soluzioni integrate per la sua implementazione.
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Il trasferimento dei dati inizia con il controllo della prontezza della stampante, ovvero lo stato della linea Occupato. Lo strobe dei dati può essere breve - frazioni di un microsecondo e la porta termina la sua formazione, ignorando il segnale Occupato. Durante lo strobo, i dati devono essere validi. La conferma di ricezione di un byte (carattere) è un segnale Riconoscimento#, che viene generato dopo aver ricevuto lo strobo dopo un tempo indefinito (durante questo tempo, la stampante può eseguire alcune operazioni lunghe, ad esempio l'alimentazione della carta). Polso Riconoscimento#è una richiesta della stampante per ricevere il byte successivo, viene utilizzato per generare un segnale di interruzione dalla porta della stampante. Se gli interrupt non vengono utilizzati, allora il segnale Riconoscimento# viene ignorato e l'intero scambio è controllato da una coppia di segnali Stroboscopico# E Occupato. La stampante può segnalare il proprio stato alla porta attraverso le linee Selezionare, Error#, PaperEnd- possono essere utilizzati per determinare se la stampante è accesa, se funziona e se c'è carta. Formazione di un impulso sulla linea Dentro# la stampante può essere inizializzata (così facendo, cancellerà anche l'intero buffer di dati). Modalità traduzione automatica le stringhe generalmente non vengono utilizzate e il segnale AutoLF# ha un livello elevato. Segnale SelezionaIn# consente di disconnettere logicamente la stampante dall'interfaccia.
Attraverso la porta parallela (LPT), il protocollo Centronics può essere implementato esclusivamente nel software utilizzando la modalità porta standard ( SPP), raggiungendo velocità di trasferimento fino a 150 kB/s a pieno carico della CPU. Grazie alle modalità di porta "avanzate", il protocollo può essere implementato anche in hardware ( Centronic veloce), mentre si ottengono velocità fino a 2 MB / s con un carico del processore inferiore.
La maggior parte delle stampanti moderne con interfaccia parallela supporta anche lo standard IEEE 1284, in cui ECP è la modalità di trasmissione ottimale (vedere la sezione 1.3.4).
La connessione alla stampante richiede un cavo Centronics adatto a tutte le modalità di interfaccia parallela. L'opzione più semplice cavo - 18 fili con fili non twistati - utilizzabile per il funzionamento in modalità SPP. Con una lunghezza superiore a 2 m, è auspicabile che almeno le linee Stroboscopico# E Occupato erano intrecciati con fili comuni separati. Per le modalità ad alta velocità (Fast Centronics, ECP), tale cavo potrebbe non essere adatto: sono possibili errori di trasmissione irregolari che si verificano solo con determinate sequenze di codici trasmessi. Esistono cavi Centronics che non hanno un collegamento tra il pin 17 del connettore del PC e il pin 36 del connettore della stampante. Se si tenta di collegare una stampante 1284 con questo cavo, verrà visualizzato un messaggio che indica che è necessario utilizzare un "cavo bidirezionale". La stampante non è in grado di comunicare al sistema che supporta le modalità avanzate, che è ciò che si aspetta il driver della stampante. Un'altra manifestazione di un collegamento mancante è la stampante che si blocca al termine della stampa di un lavoro da Windows. Questa connessione può essere predisposta saldando un filo aggiuntivo o semplicemente sostituendo il cavo.
I cavi a nastro hanno buone proprietà elettriche, in cui i circuiti di segnale (segnali di controllo) si alternano a fili comuni. Ma il loro utilizzo come interfaccia esterna è poco pratico (nessun secondo strato protettivo di isolamento, elevata vulnerabilità) e antiestetico (i cavi tondi hanno un aspetto migliore).
L'opzione ideale sono cavi in cui tutte le linee di segnale sono intrecciate con fili comuni e racchiuse in una schermatura comune, come richiesto da IEEE 1248. Tali cavi sono garantiti per funzionare a velocità fino a 2 Mb / s con una lunghezza fino a 10 m.
A tavola. 8.4 mostra il cablaggio cavo di collegamento della stampante con connettore X1 tipo A (DB25-P) lato PC e X2 tipo B ( Centronics-36) o di tipo C (miniatura lato stampante. Utilizzando fili comuni ( GND) dipende dalla qualità del cavo (vedi sopra). Nel caso più semplice (cavo a 18 fili), tutti i segnali GND sono combinati in un unico filo. I cavi di alta qualità richiedono un filo di ritorno separato per ciascuna linea di segnale, tuttavia, non ci sono pin sufficienti nei connettori di tipo A e B per questo (la tabella 8.4 mostra tra parentesi i numeri dei pin del connettore PC di tipo A che corrispondono ai fili di ritorno ). Nel connettore di tipo C, il filo di ritorno ( GND) è disponibile per ogni catena di segnali; i pin di segnale 1-17 di questo connettore corrispondono ai pin GND 19-35.
