USB Port Digital Isolator By using ADuM4160

การทดลองวงจรเล็กๆ เกี่ยวกับการเชื่อมต่อพอร์ต USB แบบแยกอิสระจากกันระหว่างอุปกรณ์ทางด้านอินพุตและอุปกรณ์ทางด้านเอาต์พุต ด้วยการใช้ไอซีเบอร์ ADuM4160 เป็นตัวแยกสัญญาณระหว่างกัน โดยจุดเด่นของการแยกกันทางไฟฟ้าระหว่างอุปกรณ์ทางด้านอินพุตและเอาต์พตุนั้น จะช่วยลดการเกิดสัญญาณรบกวนระหว่างกัน ป้องกันอันตรายที่เกิดขึ้้นจากไฟดูดจากอุปกรณ์ใดอุปกรณ์หนึ่งที่มีความผิดพลาด และช่วยวิเคราะห์ความผิดปกติของอุปกรณ์ที่ต่อใช้งานด้วยพอร์ต USB ได้ง่ายยิ่งขึ้น

รูปที่ 1 เป็นลักษณะของบอร์ดต้นแบบที่ประกอบขึ้น โดยใช้ PCB Adapter สำหรับตัวไอซี ADuM4160 เพื่อให้สามารถบัดกรีได้ง่ายสำหรับการทดลองหรือแก้ไขวงจร และแผ่น PCB หลักส่วนฐานอเนกประสงค์จะเชื่อมต่อกับพอร์ตอินพุตและเอาต์พุตและวงจรเรกูเลตเตอร์ที่แรงดัน 5V ใหกับวงจรนั้นเอง

รูปที่ 2 เป็นการทดลองเบื้องต้น ด้วยการจ่ายไฟเลี้ยงให้กับบอร์ดไอซี ADuM4160 และสังเกตการทำงาน โดยตัวไอซีจะต้องไม่มีความร้อนที่ผิดปกติ และไฟเลี้ยงในการทดลองจะใช้ที่แรงดัน 10V และปรับปริมาณการจ่ายกระแสที่ประมาณ 1A

ในรูปที่ 3 ที่ตำแหน่งพอร์ต USB ด้านซ้ายมือของบอร์ด จะเชื่อมต่อเข้ากับคอมพิวเตอร์ (ด้านอินพุต) ส่วนด้านขวาจะต่อเข้ากับอุปกรณ์หรือเครื่องมือต่างๆ โดยในการทดลองนี้จะใช้บอร์ด Arduion UNO (ด้านเอาต์พุต) และที่ตำแหน่งปากคีบสีแดงและสีดำจะเป็นการใช้แหล่งจ่ายไฟเลี้ยงภายนอกขนาด 10V ในการทดลอง

ในรูปที่ 4 เป็นการเชื่อมต่อระหว่างตัวโครงงานเข้ากับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino UNO จากนั้น ไปที่เมนูคำสั่ง Tools และที่ Port “COM” จะเห็นพอร์ต COM ของตัวบอร์ด Arduino UNO (ในการทดลองนี้จะเป็น COM3) และทำการทดลองโปรแกรม Blink ให้กับบอร์ด Arduino UNO อีกครั้งสำหรับตรวจสอบความถูกต้อง

รูปที่ 5 เป็นการทดลองวัดสัญญาณด้วยออสซิลโลสโคปที่ขาเอาต์พุต เพื่อสังเกตการสื่อสารกันระหว่างตัวโครงานและบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino UNO

ในรูปที่ 6 เป็นวงจรที่ใช้ในการอ้างอิงและประกอบโครงงานครั้งนี้ โดยรายละเอียดของการต่อใช้งานและคุณสมบัติต่างของตัวไอซี สามารถเข้าไปดูเพิ่มเติมตามลิ้งอ้างอิงข้างล่างโครงงานนี้

โครงงานเล็กๆ ชิ้นนี้แอดมินทดลองไว้ระยะหนึ่งแล้วและคิดว่าน่าจะเป็นประโยชน์กับผู้อ่านได้บ้างครับ จึงนำลักษณะของบอร์ดที่ประกอบขึ้นมาทำการทดลองให้ผู้อ่านได้เป็นแนวทาง เพื่อให้สามารถสร้างขึ้นเองได้ง่ายขึ้น ทั้งนี้ตัวโครงงานจะเป็นประโยชน์มาก เมื่อเราไปใช้งานร่วมกับเครื่องมือวัดสัญญาณต่างๆ หรือการป้องกันอันตรายจากอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟเลี้ยงสูง โดยใช้การสื่อสารผ่านพอร์ต USB ครับ

Reference

1. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/adum4160.pdf
2. https://www.analog.com/media/en/reference-design-documentation/reference-designs/cn0160.pdf
3. https://labtronics.wordpress.com/tag/adum4160/
4. https://th.mouser.com/new/analog-devices/adi-adum4160-usb-isolator/
5. https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/185957/isolated-usb-hub-with-tusb2036-and-adum4160