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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