El bus de 1 cable es cada vez más popular para la certificación y calibración de sensores y consumibles de dispositivos médicos que requieren aislamiento galvánico. Basado en la nota de aplicación 4206, “Elegir el maestro de 1 cable adecuado para aplicaciones integradas”, este artículo describe cómo modificar un circuito maestro de 1 cable existente para implementar el aislamiento galvánico. Además de los optoaisladores tradicionales, en los últimos años se han desarrollado aisladores digitales que utilizan acoplamiento magnético y capacitivo.
Resumen: El bus de 1 cable se está volviendo cada vez más popular para la certificación y calibración de sensores y consumibles de dispositivos médicos que requieren aislamiento galvánico. Basado en la nota de aplicación 4206, “Elegir el maestro de 1 cable adecuado para aplicaciones integradas”, este artículo describe cómo modificar un circuito maestro de 1 cable existente para implementar el aislamiento galvánico. Además de los optoaisladores tradicionales, en los últimos años se han desarrollado aisladores digitales que utilizan acoplamiento magnético y capacitivo. Esta nota de aplicación presenta cada una de estas tecnologías y líneas de productos para identificar y comparar aisladores adecuados para su uso en circuitos maestros de 1 cable.
prólogo
Cuando la electricidad se puso en práctica por primera vez, los científicos se dieron cuenta rápidamente de que la seguridad era fundamental para aprovechar con éxito esta forma de energía. La medida de seguridad más obvia es mantenerse alejado de voltajes peligrosos. Si esto es inevitable, el usuario debe mantener el “cable vivo” alejado de otros objetos. Con el tiempo, han evolucionado medidas de seguridad más sofisticadas. El más importante de ellos es el aislamiento galvánico. Es una barrera aislante que permite el libre flujo de energía y datos mientras separa secciones funcionales de un sistema eléctrico. En caso de mal funcionamiento del equipo, el aislamiento galvánico protege al usuario de los peligros eléctricos y protege el equipo de los bucles de tierra, el ruido eléctrico del entorno y las descargas electrostáticas. Esto es especialmente importante para los equipos médicos que deben cumplir con la norma técnica IEC 60601 para proteger a los pacientes, los operadores y su entorno¹. Debido a su simplicidad, los dispositivos 1-Wire® se están volviendo cada vez más populares en el campo médico, proporcionando datos de calibración y certificación de sensores y consumibles².
Circuito maestro típico de 1 cable
Hay varias formas de construir un maestro de 1 cable. Ideal para el aislamiento es un circuito que se conecta a un puerto unidireccional de un microcontrolador o matriz de compuertas programables en campo (FPGA) que actúa como un procesador anfitrión. Las conexiones son tan simples como transistores con resistencias pull-up o convertidores de protocolo monolítico. Aunque son muy comunes y rentables en aplicaciones integradas, los circuitos que se conectan a puertos bidireccionales son menos deseables cuando se requiere aislamiento. Para agregar aislamiento, el bus bidireccional debe dividirse en rutas de avance y retroceso. Para evitar que la ruta inversa bloquee la ruta directa cuando el esclavo responde con un cero, acepte una falla en el lado del host o establezca un segundo nivel bajo que sea lo suficientemente bajo para el host pero demasiado alto para causar un bloqueo. introducido.
Los circuitos descritos en esta sección están diseñados para aisladores con entradas y salidas digitales, como es común en los nuevos productos aisladores. La entrada de un optoaislador de bajo costo suele ser el cátodo de un diodo emisor de luz (LED) con el colector abierto del transistor actuando como salida. Para usar optoaisladores de bajo costo, el circuito debe modificarse en consecuencia (por ejemplo, insertando una resistencia limitadora de corriente en la ruta de entrada y usando un disparador/inversor Schmitt para realizar el acondicionamiento de la señal en la salida).