مفهوم رابط RS485 ابتدا چیست؟
به طور خلاصه، استانداردی برای مشخصات الکتریکی است که توسط انجمن صنعت مخابرات و اتحادیه صنایع الکترونیک تعریف شده است. شبکه ارتباطی دیجیتال با استفاده از این استاندارد می تواند به طور موثر سیگنال ها را در فواصل طولانی و در محیط هایی با نویز الکترونیکی بالا انتقال دهد. RS-485 پیکربندی شبکه های محلی کم هزینه و لینک های ارتباطی چند شاخه ای را ممکن می سازد.
RS485 دو نوع سیم کشی دارد: سیستم دو سیم و سیستم چهار سیم. سیستم چهار سیم فقط می تواند به ارتباط نقطه به نقطه دست یابد و اکنون به ندرت استفاده می شود. در حال حاضر از روش سیم کشی سیستم دو سیمه بیشتر استفاده می شود.
در مهندسی جریان ضعیف، ارتباط RS485 معمولاً از روش ارتباطی master-slave استفاده می‌کند، یعنی یک میزبان با چندین برد.
اگر درک عمیقی از RS485 داشته باشید، متوجه خواهید شد که در واقع دانش زیادی در داخل وجود دارد. بنابراین برخی از مسائلی که معمولا در برق ضعیف در نظر می گیریم را برای یادگیری و درک همه انتخاب می کنیم.
مقررات برق RS-485
با توجه به توسعه RS-485 از RS-422، بسیاری از مقررات الکتریکی RS-485 مشابه RS-422 هستند. اگر انتقال متعادل اتخاذ شود، مقاومت های پایان باید به خط انتقال وصل شوند. همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، RS-485 می تواند دو روش سیمی و چهار سیمی را اتخاذ کند و سیستم دو سیمه می تواند به ارتباط دو طرفه چند نقطه ای واقعی دست یابد.
هنگام استفاده از یک اتصال چهار سیم مانند RS-422، فقط می تواند به ارتباط نقطه به نقطه دست یابد، یعنی فقط یک دستگاه اصلی وجود داشته باشد و بقیه دستگاه های برده هستند. با این حال، نسبت به RS-422 پیشرفت هایی دارد و می تواند 32 دستگاه دیگر را بدون در نظر گرفتن روش اتصال چهار سیمه یا دو سیمه در اتوبوس متصل کند.
خروجی ولتاژ حالت مشترک RS-485 بین -7 ولت و + 12 ولت است و حداقل امپدانس ورودی گیرنده RS-485 12k است؛ درایور RS-485 را می توان در شبکه های RS-422 اعمال کرد. RS-485 مانند RS-422 دارای حداکثر فاصله انتقال تقریباً 1219 متر و حداکثر سرعت انتقال 10 مگابیت بر ثانیه است. طول جفت پیچ خورده متعادل با سرعت انتقال نسبت معکوس دارد و حداکثر طول کابل مشخص شده تنها زمانی قابل استفاده است که سرعت کمتر از 100 کیلوبایت بر ثانیه باشد. بالاترین سرعت انتقال تنها در یک فاصله بسیار کوتاه قابل دستیابی است. به طور کلی، حداکثر سرعت انتقال یک جفت پیچ خورده 100 متری تنها 1 مگابیت بر ثانیه است. RS-485 به دو مقاومت پایانی با مقدار مقاومت برابر با امپدانس مشخصه کابل انتقال نیاز دارد. هنگام انتقال در فاصله مستطیلی، نیازی به مقاومت خاتمه دهنده نیست، که معمولاً کمتر از 300 متر لازم نیست. مقاومت پایانه در هر دو انتهای گذرگاه انتقال متصل است.
نکات کلیدی برای نصب شبکه RS-422 و RS-485
RS-422 می تواند 10 گره را پشتیبانی کند، در حالی که RS-485 از 32 گره پشتیبانی می کند، بنابراین چندین گره یک شبکه را تشکیل می دهند. توپولوژی شبکه به طور کلی ساختار باس منطبق با ترمینال را اتخاذ می کند و از شبکه های حلقه یا ستاره پشتیبانی نمی کند. هنگام ساخت شبکه باید به نکات زیر توجه کرد:
1. از یک کابل جفت پیچ خورده به عنوان گذرگاه استفاده کنید و هر گره را به صورت سری وصل کنید. طول خط خروجی از باس به هر گره باید تا حد امکان کوتاه باشد تا تاثیر سیگنال منعکس شده در خط خروجی بر سیگنال اتوبوس به حداقل برسد.
2. باید به تداوم امپدانس مشخصه اتوبوس توجه شود و بازتاب سیگنال در طبقه بندی ناپیوستگی امپدانس رخ خواهد داد. موقعیت‌های زیر می‌توانند به راحتی منجر به این ناپیوستگی شوند: بخش‌های مختلف اتوبوس از کابل‌های متفاوتی استفاده می‌کنند، یا تعداد زیادی فرستنده و گیرنده نزدیک به هم در قسمت خاصی از گذرگاه نصب شده‌اند، یا خطوط انشعاب بسیار طولانی به سمت گذرگاه هدایت می‌شوند.
به طور خلاصه، یک کانال سیگنال منفرد و پیوسته باید به عنوان گذرگاه ارائه شود.
چگونه طول کابل انتقال را هنگام استفاده از رابط RS485 در نظر بگیریم؟
پاسخ: هنگام استفاده از رابط RS485، حداکثر طول کابل مجاز برای انتقال سیگنال داده از ژنراتور به بار در یک خط انتقال خاص تابعی از نرخ سیگنال داده است که عمدتاً توسط اعوجاج سیگنال و نویز محدود می شود. منحنی رابطه بین حداکثر طول کابل و نرخ سیگنال نشان داده شده در شکل زیر با استفاده از یک کابل تلفن جفت تابیده با هسته مسی 24AWG (با قطر سیم 0.51 میلی متر)، با ظرفیت بای پس خط به خط 52.5PF/M بدست می آید. و مقاومت بار ترمینال 100 اهم.
هنگامی که نرخ سیگنال داده به زیر 90 کیلوبیت بر ثانیه کاهش می یابد، با فرض حداکثر افت سیگنال مجاز 6dBV، طول کابل به 1200M محدود می شود. در واقع منحنی در شکل بسیار محافظه کارانه است و در استفاده عملی می توان به طول کابل بزرگتر از آن دست یافت.
هنگام استفاده از کابل هایی با قطر سیم های مختلف. حداکثر طول کابل بدست آمده متفاوت است. به عنوان مثال، زمانی که نرخ سیگنال داده 600 کیلوبیت بر ثانیه است و از کابل 24AWG استفاده می شود، از شکل می توان دریافت که حداکثر طول کابل 200 متر است. اگر از کابل 19AWG (با قطر سیم 0.91 میلی متر) استفاده شود، طول کابل می تواند بیشتر از 200 متر باشد. اگر از کابل 28AWG (با قطر سیم 0.32 میلی متر) استفاده شود، طول کابل تنها می تواند کمتر از 200 متر باشد.
چگونه می توان به ارتباط چند نقطه ای RS-485 دست یافت؟
پاسخ: فقط یک فرستنده در هر زمان می تواند در اتوبوس RS-485 ارسال کند. حالت نیمه دوطرفه، تنها با یک سرور اصلی. حالت دوطرفه کامل، ایستگاه اصلی همیشه می تواند ارسال کند، و ایستگاه برده فقط می تواند یک ارسال داشته باشد. (کنترل شده توسط و DE)
در چه شرایطی باید از تطبیق ترمینال برای ارتباط رابط RS-485 استفاده شود؟ چگونه مقدار مقاومت را تعیین کنیم؟ چگونه مقاومت های تطبیق ترمینال را پیکربندی کنیم؟
پاسخ: در انتقال سیگنال از راه دور، برای جلوگیری از انعکاس سیگنال و اکو، به طور کلی لازم است که یک مقاومت تطبیق ترمینال در انتهای گیرنده متصل شود. مقدار مقاومت تطبیق ترمینال به ویژگی های امپدانس کابل بستگی دارد و مستقل از طول کابل است.
RS-485 معمولاً از اتصالات جفت پیچ خورده (محافظ دار یا بدون محافظ) با مقاومت ترمینال معمولاً بین 100 تا 140 Ω با مقدار معمولی 120 Ω استفاده می کند. در پیکربندی واقعی، یک مقاومت ترمینال به هر یک از دو گره ترمینال کابل، نزدیک ترین و دورترین، متصل می شود، در حالی که گره وسط نمی تواند به مقاومت ترمینال متصل شود، در غیر این صورت خطاهای ارتباطی رخ می دهد.
چرا رابط RS-485 همچنان خروجی داده از گیرنده در صورت قطع ارتباط دارد؟
پاسخ: از آنجایی که RS-485 نیاز دارد که تمام سیگنال‌های کنترلی فعال‌کننده انتقال خاموش شوند و پس از ارسال داده‌ها، گیرنده فعال باشد، راننده اتوبوس وارد حالت مقاومت بالا می‌شود و گیرنده می‌تواند بر روی وجود داده‌های ارتباطی جدید در اتوبوس نظارت کند.
در این زمان، باس در حالت درایو غیرفعال است (اگر گذرگاه دارای مقاومت تطبیق ترمینال باشد، سطح دیفرانسیل خطوط A و B 0 است، خروجی گیرنده نامشخص است، و نسبت به تغییر سیگنال دیفرانسیل حساس است. خط AB در صورت عدم تطابق ترمینال، گذرگاه در حالت امپدانس بالا قرار دارد و خروجی گیرنده نامشخص است)، بنابراین در برابر تداخل نویز خارجی آسیب پذیر است. هنگامی که ولتاژ نویز از آستانه سیگنال ورودی (مقدار معمولی ± 200 میلی ولت) فراتر رود، گیرنده داده‌های خروجی را صادر می‌کند که باعث می‌شود UART مربوطه داده‌های نامعتبر را دریافت کند و باعث خطاهای ارتباطی عادی بعدی می‌شود. موقعیت دیگری ممکن است در لحظه روشن/خاموش شدن کنترل فعال انتقال رخ دهد و باعث شود گیرنده سیگنالی را صادر کند که همچنین می تواند باعث دریافت نادرست UART شود. راه حل:
1) در گذرگاه ارتباطی، از روش بالا کشیدن (خط A) در انتهای ورودی فاز یکسان و پایین کشیدن (خط B) در انتهای ورودی فاز مخالف برای بستن گذرگاه استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که خروجی گیرنده در یک نقطه قرار دارد. سطح ثابت "1"؛ 2) مدار رابط را با محصولات رابط سری MAX308x با حالت پیشگیری از خطا داخلی جایگزین کنید. 3) حذف از طریق ابزارهای نرم افزاری، یعنی افزودن 2 تا 5 بایت همگام سازی اولیه در بسته داده های ارتباطی، تنها پس از برآورده شدن هدر همگام سازی می تواند ارتباط داده واقعی آغاز شود.
تضعیف سیگنال RS-485 در کابل های ارتباطی
دومین عاملی که بر انتقال سیگنال تأثیر می گذارد، تضعیف سیگنال در حین انتقال کابل است. کابل انتقال را می توان به عنوان یک مدار معادل متشکل از ترکیبی از ظرفیت خازن توزیع شده، اندوکتانس توزیع شده و مقاومت در نظر گرفت.
ظرفیت C توزیع شده یک کابل عمدتاً توسط دو سیم موازی یک جفت پیچ خورده ایجاد می شود. مقاومت سیم در اینجا تأثیر کمی بر سیگنال دارد و می توان آن را نادیده گرفت.
تأثیر ظرفیت توزیع شده بر عملکرد انتقال باس RS-485
ظرفیت توزیع شده یک کابل عمدتاً توسط دو سیم موازی یک جفت پیچ خورده ایجاد می شود. علاوه بر این، ظرفیت توزیع شده بین سیم و زمین نیز وجود دارد که اگرچه بسیار کم است، اما نمی توان آن را در تحلیل نادیده گرفت. تأثیر ظرفیت توزیع شده بر عملکرد انتقال باس عمدتاً به دلیل انتقال سیگنال های اساسی روی گذرگاه است که فقط به روش های "1" و "0" قابل بیان است. در یک بایت خاص، مانند 0x01، سیگنال "0" زمان شارژ کافی برای خازن توزیع شده را می دهد. با این حال، هنگامی که سیگنال "1" می رسد، به دلیل شارژ در خازن توزیع شده، زمانی برای تخلیه وجود ندارد و (Vin+) - (Vin -) - هنوز بیشتر از 200 میلی ولت است. این منجر به این می شود که گیرنده به اشتباه آن را "0" تصور می کند و در نهایت منجر به خطاهای تأیید CRC و خطای انتقال کل قاب داده می شود.
به دلیل تأثیر توزیع بر روی گذرگاه، خطاهای انتقال داده رخ می دهد و در نتیجه عملکرد کلی شبکه کاهش می یابد. دو راه برای حل این مشکل وجود دارد:
(1) کاهش Baud انتقال داده.
(2) از کابل هایی با خازن های توزیع شده کوچک برای بهبود کیفیت خطوط انتقال استفاده کنید.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد تخصص امنیتی، CF FIBERLINK را دنبال کنید!!!
بیانیه: اشتراک گذاری محتوای با کیفیت بالا با همه مهم است. برخی از مقالات از اینترنت تهیه شده اند. در صورت وجود هرگونه تخلف، لطفاً به ما اطلاع دهید و در اسرع وقت به آنها رسیدگی خواهیم کرد.
زمان ارسال: ژوئیه-06-2023