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XII
POWER 15 -
GENNAIO/FEBBRAIO 2018
Power
Le interfacce seriali sono ampiamente
utilizzate nei prodotti elettronici per la
comunicazione con dispositivi esterni.
Per la maggior parte di queste inter-
facce sono attualmente disponibili solu-
zioni standard, basate su circuiti integrati
o componenti discreti. In casi specifici, co-
munque, può essere opportuno sostituire un approccio
di tipo discreto con un modulo di interfaccia completo
(all-in-one), che si propone come una soluzione “chiavi
in mano” che richiede oneri minimi in termini di svi-
luppo.
Interfaccia seriale
I dispositivi elettrici richiedono la presenza di interfacce
per comunicare con l’ambiente circostante o con altri
dispositivi. Le interfacce seriali sono senza dubbio le più
diffuse, in quanto generalmente risultano più semplici
da gestire. Nell’ultimo decennio, sono stati introdotti
numerosi standard per soddisfare le esigenze di vari set-
tori applicativi e supportare le funzionalità di trasmis-
sione richieste. Generalmente, questi standard sono
basati su componenti hardware differenti e, soprattutto,
su protocolli software diversi tra loro. Non deve dunque
sorprendere il fatto che i progettisti di dispositivi debba-
no spesso implementare un discreto numero di proto-
colli software per consentire la comunicazione con più
dispositivi che utilizzano gli attuali standard e, spesso,
per garantire la compatibilità con prodotti vecchi realiz-
zati precedentemente.
Isolamento elettrico
I problemi che potrebbero derivare dalla configurazione
spaziale dei dispositivi che devono comunicare e l’instal-
lazione elettrica esistente spesso può portare all’utilizzo
di interfacce galvanicamente isolate. Possibili proble-
matiche che possono sorgere sono le differenze di po-
tenziale tra i collegamenti a massa (grounding point)
in presenza di impianti elettrici di grandi dimensioni.
Spesso i dispositivi ricevono la loro alimentazione da dif-
ferenti settori di un’istallazione elettrica. Ciò può por-
tare a errori di comunicazione nelle interfacce seriali,
RS-485 compresa. I potenziali anelli di massa che potreb-
bero influenzare i segnali che devono essere elaborati
rappresentano un problema di carattere generale, che
l’isolamento galvanico contribuisce a ridurre in manie-
ra significativa. Un altro motivo per scegliere interfacce
isolate potrebbe essere la conformità alle normative in
vigore. Il legislatore, ad esempio, impone che tutte le
interfacce dei dispositivi medicali soddisfino i requisiti
previsti in termini di sicurezza elettrica, specialmente nel
caso di possibile contatto con il paziente.
Alimentatori isolati
Ove sia richiesta l’implementazione di una interfaccia
isolata per il trasferimento dei dati, è necessario utiliz-
zare un isolatore di segnali, mentre l’alimentatore deve
essere galvanicamente isolato mediante l’utilizzo di un
convertitore DC/DC.
Realizzazione mediante discreti o modulo “chiave in mano”?
Numerosi produttori di isolatori di segnali, spesso imple-
mentati sotto forma di circuiti integrati, forniscono esem-
pi relativi all’implementazione del convertitore DC/DC
richiesto. Solitamente, si procede con la realizzazione di
un semplice SMPS di tipo discreto formato da commu-
tatori, logica di pilotaggio, filtri e un trasformatore che
fornisce l’isolamento galvanico. Un’implementazione
mediante componenti discreti di solito occupa un note-
vole spazio a bordo della scheda PCB, un aspetto questo
da tenere in considerazione in tutti quei casi in cui gli
ingombri rappresentano un elemento critico. A titolo
esemplificativo, nella figura 1 viene riportato un trasfor-
matore a isolamento galvanico che è incluso in un pro-
Hans-Peter Lüdeke •
senior product manager
Power Supply
•
Murata Europe
Come
realizzare interfacce seriali
in modo semplice e veloce
Introdotte sul mercato in tempi abbastanza recenti, le soluzioni all-in-one per
interfacce seriali isolate specifiche abbinano in un unico modulo l’interfaccia dati e il
corrispondente alimentatore, contribuendo a semplificare ulteriormente lo sviluppo
dell’applicazione e ad accelerare il processo di design