แนวคิดของอินเทอร์เฟซ RS485 เป็นอันดับแรกคืออะไร?
กล่าวโดยย่อคือเป็นมาตรฐานสำหรับคุณลักษณะทางไฟฟ้าซึ่งกำหนดโดยสมาคมอุตสาหกรรมโทรคมนาคมและกลุ่มอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เครือข่ายการสื่อสารแบบดิจิทัลที่ใช้มาตรฐานนี้สามารถส่งสัญญาณในระยะทางไกลและในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนอิเล็กทรอนิกส์สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ RS-485 ช่วยให้สามารถกำหนดค่าเครือข่ายท้องถิ่นราคาประหยัดและลิงก์การสื่อสารหลายสาขาได้
RS485 มีสายไฟสองประเภท: ระบบสองสายและระบบสี่สาย ระบบสี่สายสามารถบรรลุการสื่อสารแบบจุดต่อจุดเท่านั้นและไม่ค่อยได้ใช้ในขณะนี้ ในปัจจุบันส่วนใหญ่จะใช้วิธีการเดินสายไฟระบบสองสาย
ในทางวิศวกรรมปัจจุบันที่อ่อนแอ การสื่อสาร RS485 โดยทั่วไปใช้วิธีการสื่อสารแบบมาสเตอร์-สเลฟ กล่าวคือ โฮสต์เดียวที่มีสเลฟหลายตัว
หากคุณมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับ RS485 คุณจะพบว่ามีความรู้มากมายอยู่ภายใน ดังนั้นเราจะเลือกบางประเด็นที่เรามักจะพิจารณาในเรื่องไฟฟ้าอ่อนเพื่อให้ทุกคนได้เรียนรู้และทำความเข้าใจ
กฎข้อบังคับทางไฟฟ้า RS-485
เนื่องจากการพัฒนา RS-485 จาก RS-422 กฎระเบียบทางไฟฟ้าจำนวนมากของ RS-485 จึงคล้ายกับ RS-422 หากใช้การส่งสัญญาณแบบบาลานซ์ จะต้องเชื่อมต่อตัวต้านทานปลายสายเข้ากับสายส่ง RS-485 สามารถใช้วิธีสองสายและสี่สายได้ และระบบสายสองสายสามารถบรรลุการสื่อสารแบบสองทิศทางหลายจุดที่แท้จริง ดังแสดงในรูปที่ 6
เมื่อใช้การเชื่อมต่อแบบสี่สาย เช่น RS-422 จะสามารถบรรลุการสื่อสารแบบจุดต่อจุดเท่านั้น กล่าวคือ มีอุปกรณ์หลักได้เพียงเครื่องเดียวเท่านั้น ส่วนที่เหลือเป็นอุปกรณ์สลาฟ อย่างไรก็ตาม มีการปรับปรุงเมื่อเทียบกับ RS-422 และสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์เพิ่มเติมได้ 32 เครื่องบนบัส โดยไม่คำนึงถึงวิธีการเชื่อมต่อแบบสี่สายหรือสองสาย
เอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไป RS-485 อยู่ระหว่าง -7V ถึง +12V และความต้านทานอินพุตขั้นต่ำของตัวรับ RS-485 คือ 12k, สามารถใช้ไดรเวอร์ RS-485 ในเครือข่าย RS-422 ได้ RS-485 เช่นเดียวกับ RS-422 มีระยะการส่งข้อมูลสูงสุดประมาณ 1219 เมตร และอัตราการส่งข้อมูลสูงสุด 10Mb/s ความยาวของคู่บิดเกลียวที่สมดุลนั้นแปรผกผันกับอัตราการส่งข้อมูล และความยาวสายเคเบิลสูงสุดที่ระบุสามารถใช้ได้เมื่อความเร็วต่ำกว่า 100kb/s เท่านั้น อัตราการส่งข้อมูลสูงสุดสามารถทำได้ในระยะทางที่สั้นมากเท่านั้น โดยทั่วไป อัตราการส่งข้อมูลสูงสุดของสายคู่บิดเกลียวยาว 100 เมตรจะอยู่ที่ 1Mb/s เท่านั้น RS-485 ต้องใช้ตัวต้านทานปลายสายสองตัวที่มีค่าความต้านทานเท่ากับอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของสายส่ง เมื่อส่งสัญญาณที่ระยะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ไม่จำเป็นต้องมีตัวต้านทานปลายสาย ซึ่งโดยทั่วไปแล้วไม่จำเป็นต้องต่ำกว่า 300 เมตร ตัวต้านทานปลายสายเชื่อมต่ออยู่ที่ปลายทั้งสองด้านของบัสส่งสัญญาณ
ประเด็นสำคัญสำหรับการติดตั้งเครือข่าย RS-422 และ RS-485
RS-422 สามารถรองรับ 10 โหนด ในขณะที่ RS-485 รองรับ 32 โหนด ดังนั้นหลายโหนดจึงสร้างเครือข่าย โดยทั่วไปโทโพโลยีเครือข่ายจะใช้โครงสร้างบัสที่จับคู่เทอร์มินัล และไม่รองรับเครือข่ายแบบวงแหวนหรือแบบดาว เมื่อสร้างเครือข่ายควรสังเกตประเด็นต่อไปนี้:
1. ใช้สายเคเบิลคู่บิดเป็นบัสและเชื่อมต่อแต่ละโหนดแบบอนุกรม ความยาวของเส้นขาออกจากบัสไปยังแต่ละโหนดควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อลดผลกระทบของสัญญาณที่สะท้อนในเส้นขาออกของสัญญาณบัส
2. จะต้องให้ความสนใจกับความต่อเนื่องของอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะบัส และการสะท้อนของสัญญาณจะเกิดขึ้นที่การจำแนกประเภทความไม่ต่อเนื่องของอิมพีแดนซ์ สถานการณ์ต่อไปนี้สามารถนำไปสู่การไม่ต่อเนื่องนี้ได้อย่างง่ายดาย: ส่วนต่างๆ ของบัสใช้สายเคเบิลที่แตกต่างกัน หรือมีตัวรับส่งสัญญาณติดตั้งชิดกันมากเกินไปในบางส่วนของรถบัส หรือสายแยกที่ยาวเกินไปถูกนำออกไปที่รถบัส
กล่าวโดยสรุป ควรจัดให้มีช่องสัญญาณต่อเนื่องเพียงช่องเดียวเป็นบัส
จะพิจารณาความยาวของสายส่งเมื่อใช้อินเทอร์เฟซ RS485 ได้อย่างไร?
คำตอบ: เมื่อใช้อินเทอร์เฟซ RS485 ความยาวสายเคเบิลสูงสุดที่อนุญาตสำหรับการส่งสัญญาณข้อมูลจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปยังโหลดบนสายส่งเฉพาะนั้นเป็นหน้าที่ของอัตราสัญญาณข้อมูล ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกจำกัดโดยการบิดเบือนสัญญาณและสัญญาณรบกวน เส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างความยาวสายเคเบิลสูงสุดและอัตราสัญญาณที่แสดงในรูปต่อไปนี้ได้มาจากการใช้สายโทรศัพท์คู่ตีเกลียวแกนทองแดง 24AWG (ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางลวด 0.51 มม.) โดยมีความจุบายพาสแบบบรรทัดต่อบรรทัดที่ 52.5PF/M และความต้านทานโหลดขั้วต่อ 100 โอห์ม
เมื่ออัตราสัญญาณข้อมูลลดลงต่ำกว่า 90Kbit/S โดยสมมติว่าสัญญาณสูญเสียสูงสุดที่อนุญาตคือ 6dBV ความยาวสายเคเบิลจะถูกจำกัดไว้ที่ 1200M ในความเป็นจริง เส้นโค้งในรูปนั้นอนุรักษ์นิยมมากและในการใช้งานจริง เป็นไปได้ที่จะได้ความยาวสายเคเบิลที่ใหญ่กว่านั้น
เมื่อใช้สายเคเบิลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางลวดต่างกัน ความยาวสายเคเบิลสูงสุดที่ได้รับจะแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้อัตราสัญญาณข้อมูลเป็น 600Kbit/S และใช้สายเคเบิล 24AWG จะเห็นได้ว่าความยาวสายเคเบิลสูงสุดคือ 200 ม. หากใช้สายเคเบิล 19AWG (ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสายไฟ 0.91 มม.) ความยาวสายเคเบิลอาจมากกว่า 200 ม. หากใช้สายเคเบิล 28AWG (ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสายไฟ 0.32 มม.) ความยาวสายเคเบิลจะต้องน้อยกว่า 200 ม. เท่านั้น
จะสื่อสาร RS-485 แบบหลายจุดได้อย่างไร?
คำตอบ: มีเครื่องส่งสัญญาณเพียงตัวเดียวเท่านั้นที่สามารถส่งบนบัส RS-485 ได้ตลอดเวลา โหมดฮาล์ฟดูเพล็กซ์ โดยมีทาสหลักเพียงตัวเดียวเท่านั้น โหมดฟูลดูเพล็กซ์ สถานีหลักสามารถส่งได้ตลอดเวลา และสถานีสเลฟสามารถส่งได้เพียงครั้งเดียวเท่านั้น (ควบคุมโดยและ DE)
จำเป็นต้องใช้การจับคู่เทอร์มินัลสำหรับการสื่อสารอินเทอร์เฟซ RS-485 ภายใต้เงื่อนไขใดบ้าง จะกำหนดค่าความต้านทานได้อย่างไร? จะกำหนดค่าตัวต้านทานการจับคู่เทอร์มินัลได้อย่างไร?
คำตอบ: ในการส่งสัญญาณทางไกล โดยทั่วไปจำเป็นต้องเชื่อมต่อตัวต้านทานที่ตรงกับเทอร์มินัลที่ปลายรับสัญญาณเพื่อหลีกเลี่ยงการสะท้อนของสัญญาณและเสียงก้อง ค่าความต้านทานที่เข้ากันกับขั้วต่อจะขึ้นอยู่กับคุณลักษณะอิมพีแดนซ์ของสายเคเบิล และไม่ขึ้นอยู่กับความยาวของสายเคเบิล
โดยทั่วไป RS-485 จะใช้การเชื่อมต่อแบบตีเกลียวคู่ (มีชีลด์หรือไม่มีชีลด์) โดยมีความต้านทานขั้วต่อโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 100 ถึง 140 Ω โดยมีค่าปกติ 120 Ω ในการกำหนดค่าจริง ตัวต้านทานเทอร์มินัลหนึ่งตัวเชื่อมต่อกับแต่ละโหนดเทอร์มินัลทั้งสองของสายเคเบิล ซึ่งอยู่ใกล้ที่สุดและไกลที่สุด ในขณะที่โหนดที่อยู่ตรงกลางไม่สามารถเชื่อมต่อกับตัวต้านทานเทอร์มินัลได้ ไม่เช่นนั้นการสื่อสารผิดพลาดจะเกิดขึ้น
เหตุใดอินเทอร์เฟซ RS-485 จึงยังมีข้อมูลจากเครื่องรับเมื่อหยุดการสื่อสาร?
คำตอบ: เนื่องจาก RS-485 กำหนดให้ปิดสัญญาณควบคุมการเปิดใช้งานการส่งสัญญาณทั้งหมด และเปิดใช้งานการรับสัญญาณให้ถูกต้องหลังจากการส่งข้อมูล ไดรเวอร์บัสจะเข้าสู่สถานะที่มีความต้านทานสูงและตัวรับสัญญาณสามารถตรวจสอบว่ามีข้อมูลการสื่อสารใหม่บนบัสหรือไม่
ในเวลานี้ บัสอยู่ในสถานะขับเคลื่อนแบบพาสซีฟ (หากบัสมีความต้านทานที่ตรงกับเทอร์มินัล ระดับความแตกต่างของเส้น A และ B คือ 0 เอาต์พุตของตัวรับไม่แน่นอน และมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลบน สาย AB หากไม่มีการจับคู่เทอร์มินัล บัสจะอยู่ในสถานะอิมพีแดนซ์สูงและเอาต์พุตของเครื่องรับไม่แน่นอน) ดังนั้นจึงเสี่ยงต่อการรบกวนจากสัญญาณรบกวนภายนอก เมื่อแรงดันเสียงรบกวนเกินเกณฑ์สัญญาณอินพุต (ค่าปกติ ± 200mV) เครื่องรับจะส่งข้อมูลออก ทำให้ UART ที่เกี่ยวข้องได้รับข้อมูลที่ไม่ถูกต้อง ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการสื่อสารตามปกติตามมา สถานการณ์อื่นอาจเกิดขึ้นในขณะที่เปิด/ปิดการควบคุมการเปิดใช้งานการส่งสัญญาณ ทำให้เครื่องรับส่งสัญญาณออก ซึ่งอาจทำให้ UART รับไม่ถูกต้องได้เช่นกัน สารละลาย:
1) บนบัสสื่อสาร วิธีการดึงขึ้น (สาย A) ที่ปลายอินพุตเฟสเดียวกันและการดึงลง (สาย B) ที่ปลายอินพุตเฟสตรงข้ามใช้เพื่อยึดบัส เพื่อให้แน่ใจว่าเอาต์พุตตัวรับอยู่ที่ แก้ไขระดับ "1"; 2) เปลี่ยนวงจรอินเทอร์เฟซด้วยผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซซีรีส์ MAX308x พร้อมโหมดป้องกันข้อผิดพลาดในตัว 3) การกำจัดผ่านซอฟต์แวร์หมายถึงการเพิ่มไบต์การซิงโครไนซ์เริ่มต้น 2-5 ไบต์ภายในแพ็กเก็ตข้อมูลการสื่อสาร หลังจากที่ส่วนหัวการซิงโครไนซ์ตรงเท่านั้นจึงจะสามารถเริ่มการสื่อสารข้อมูลจริงได้
การลดทอนสัญญาณ RS-485 ในสายสื่อสาร
ปัจจัยที่สองที่ส่งผลต่อการส่งสัญญาณคือการลดทอนสัญญาณระหว่างการส่งผ่านสายเคเบิล สายเคเบิลส่งสัญญาณสามารถเห็นได้ว่าเป็นวงจรสมมูลที่ประกอบด้วยการรวมกันของความจุแบบกระจาย ตัวเหนี่ยวนำแบบกระจาย และความต้านทาน
ความจุไฟฟ้าแบบกระจาย C ของสายเคเบิลส่วนใหญ่สร้างขึ้นจากสายคู่ขนานสองเส้นของสายคู่ตีเกลียว ความต้านทานของเส้นลวดมีผลเพียงเล็กน้อยต่อสัญญาณตรงนี้และสามารถละเลยได้
อิทธิพลของความจุแบบกระจายต่อประสิทธิภาพการส่งสัญญาณของบัส RS-485
ความจุแบบกระจายของสายเคเบิลส่วนใหญ่สร้างขึ้นจากสายคู่ขนานสองเส้นของสายคู่บิดเกลียว นอกจากนี้ ยังมีการกระจายความจุระหว่างสายไฟกับกราวด์ ซึ่งถึงแม้จะน้อยมาก แต่ก็ไม่สามารถละเลยในการวิเคราะห์ได้ ผลกระทบของความจุแบบกระจายต่อประสิทธิภาพการส่งผ่านบัสมีสาเหตุหลักมาจากการส่งสัญญาณพื้นฐานบนบัส ซึ่งสามารถแสดงได้ในรูปแบบ "1" และ "0" เท่านั้น ในไบต์พิเศษ เช่น 0x01 สัญญาณ "0" ช่วยให้มีเวลาชาร์จเพียงพอสำหรับตัวเก็บประจุแบบกระจาย อย่างไรก็ตาม เมื่อสัญญาณ "1" มาถึง เนื่องจากประจุในตัวเก็บประจุแบบกระจาย จึงไม่มีเวลาคายประจุ และ (Vin+) - (Vin -) - ยังคงมากกว่า 200mV ซึ่งส่งผลให้ผู้รับเข้าใจผิดเชื่อว่าเป็น "0" ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการตรวจสอบ CRC และข้อผิดพลาดในการส่งเฟรมข้อมูลทั้งหมด
เนื่องจากอิทธิพลของการกระจายบนบัส จึงเกิดข้อผิดพลาดในการส่งข้อมูล ส่งผลให้ประสิทธิภาพเครือข่ายโดยรวมลดลง มีสองวิธีในการแก้ปัญหานี้:
(1) ลด Baud ของการส่งข้อมูล
(2) ใช้สายเคเบิลที่มีตัวเก็บประจุแบบกระจายขนาดเล็กเพื่อปรับปรุงคุณภาพของสายส่ง
ติดตาม CF FIBERLINK เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความเชี่ยวชาญด้านความปลอดภัย!!!
คำชี้แจง: การแบ่งปันเนื้อหาคุณภาพสูงกับทุกคนเป็นสิ่งสำคัญ บทความบางบทความนำมาจากอินเทอร์เน็ต หากมีการละเมิดใด ๆ โปรดแจ้งให้เราทราบและเราจะจัดการกับการละเมิดโดยเร็วที่สุด
เวลาโพสต์: Jul-06-2023