ماژول مبدل سطح منطقی Logic Level Converter با رابط I2C

ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional

ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional یک ماژول الکترونیکی است که وظیفه تبدیل سطح ولتاژ سیگنال‌های منطقی دستگاه‌های I2C را بین دستگاه هایی که با ولتاژ منطقی مختلفی کار می کنند، انجام می‌دهد. به عبارت دیگر، این ماژول به عنوان یک محور ارتباطی بین دستگاه‌هایی با ولتاژ منطقی متفاوت، از قبیل دستگاه های ۳.۳ ولت و دستگاه های ۵ ولت کار می‌کند. این ماژول دارای ورودی و خروجی I2C است.

به صورت دوطرفه (bi-directional) عمل می‌کند. با استفاده از این ماژول می‌توانید سطح ولتاژ سیگنال‌های I2C را بین دستگاه‌های مختلف تطبیق دهید و از تغییرات سطح ولتاژ سیگنال های I2C جلوگیری کنید که باعث خرابی یا آسیب دیدن دستگاه ها می شود. در اکثر مواقع این ماژول برای اتصال دستگاه های I2C با سطح ولتاژ مختلف به یکدیگر استفاده می شود.با استفاده از ماژول مبدل سطح منطقی Logic Level Converter می‌توان سطح ولتاژ را از 3.3 ولت به 5 ولت DC و از 5 ولت به 3.3 ولت DC تبدیل کرد.

مشخصات فنی ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional

ولتاژ کاری: 1.8V تا 6V

ولتاژ ورودی/خروجی: دو سطحی (3.3V و 5V)

جریان مصرفی: کمتر از 1mA

فرکانس کاری: تا 400kHz

پشتیبانی از I2C bi-directional level shifting

سازگار با منابع تغذیه 1.8V، 2.5V، 3.3V و 5V

این ماژول دارای دو سوکت پین 4 پینی است که یک سوکت برای ورودی و دیگری برای خروجی سیگنال I2C است. همچنین این ماژول دارای دو پین VCC و GND برای تغذیه است.

بررسی پایه‌های ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional

ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional دارای پنج پایه است.

VCC: ولتاژ تغذیه ورودی ماژول (بین ۱٫۸ تا ۵ ولت)

GND: مرجع منفی تغذیه ماژول

SDA: خط داده I2C

SCL: خط ساعت I2C

VCCIO: ولتاژ سطح منطقی خروجی (بین ۱٫۸ تا ۵ ولت)

به همراه ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional چه اقلامی باید خریداری شود؟

1- منبع تغذیه برای ماژول (معمولاً ۳.۳ ولت)

2- میکروکنترلر یا دستگاهی که از طریق پروتکل I2C با ماژول ارتباط برقرار می‌کند (مثلاً آردوینو)

3- کابل‌های مناسب برای اتصال ماژول و دستگاه کنترل کننده

در صورتی که منبع تغذیه و کابل‌های مناسب را ندارید، باید آنها را هم خریداری کنید. همچنین برای کنترل دستگاه‌های دارای پروتکل‌های دیگر، نیاز به ماژول‌های دیگری با قابلیت مبدل سطح ولتاژ است.

راه اندازی ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional با آردوینو

برای راه اندازی ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional با آردوینو می‌توانید به شرح زیر عمل کنید. اتصال ماژول به آردوینو، اتصال پایه SDA ماژول به پایه SDA آردوینو و اتصال پایه SCL ماژول به پایه SCL آردوینو صورت می‌گیرد. همچنین پایه GND ماژول باید به GND آردوینو و پایه VCC ماژول نیز باید به منبع تغذیه 3.3 ولت متصل شود.

نصب کتابخانه: برای استفاده از ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional در آردوینو، می‌بایست از یک کتابخانه مربوط به این ماژول استفاده کنید. می‌توانید کتابخانه Level_Shifter_BiDirectional را از این لینک دانلود کرده و در آردوینو نصب کنید. کد نمونه: حالا می‌توانید از کد نمونه زیر برای تست ماژول استفاده کنید. این کد با استفاده از کتابخانه Level_Shifter_BiDirectional، یک بار در هر ثانیه پیام "Hello World" را از طریق I2C ارسال می‌کند.

#include <Wire.h>
#include <Level_Shifter_BiDirectional.h>

Level_Shifter_BiDirectional levelShifter;

void setup() {
  Wire.begin();
  levelShifter.begin();
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  Wire.beginTransmission(8); // آدرس دستگاه
  Wire.write("Hello World");
  Wire.endTransmission();
  delay(1000);
}

در این کد، در ابتدای برنامه، کتابخانه Level_Shifter_BiDirectional اضافه شده است و سپس در تابع setup، levelShifter.begin() فراخوانی می‌شود. در تابع loop، با استفاده از Wire، پیام "Hello World" از طریق I2C به دستگاه با آدرس 8 ارسال می‌شود.

راه اندازی ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional با میکروپایتون

برای راه اندازی ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional با میکروپایتون می‌توانید از کتابخانه Adafruit CircuitPython مربوط به این ماژول استفاده کنید. برای این کار، ابتدا باید کتابخانه Adafruit Bus Device را نصب کنید. برای نصب این کتابخانه، می‌توانید از دستور pip3 install adafruit-circuitpython-busdevice در کامند لاین استفاده کنید. سپس با استفاده از کتابخانه‌ی Adafruit CircuitPython می‌توانید کد خود را بنویسید. برای این کار، ابتدا باید کتابخانه‌ی Adafruit CircuitPython این ماژول را نصب کنید. برای نصب این کتابخانه، می‌توانید از دستور pip3 install adafruit-circuitpython-mcp23017 در کامند لاین استفاده کنید. سپس با استفاده از کد زیر می‌توانید ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional را با میکروپایتون راه‌اندازی کنید.

import board
import busio
import adafruit_pca9306

i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)
level_converter = adafruit_pca9306.PCA9306(i2c)

while True:
    print("Voltage on the high side: {0}".format(level_converter.high_voltage))
    print("Voltage on the low side: {0}".format(level_converter.low_voltage))

در این کد، ابتدا پایه‌های SCL و SDA مربوط به پلتفرم میکروپایتون با پایه‌های مربوط به I2C ماژول متصل شده و سپس با استفاده از کتابخانه adafruit_pca9306، ماژول مبدل سطح ولتاژ منطقی I2C Bi-Directional را مشخص کرده و ولتاژ خروجی از هر دو سو را نمایش می‌دهد.