RS-485 (რეკომენდებული სტანდარტი 485 ან EIA/TIA-485-A) არის რეკომენდირებული სტანდარტი მონაცემთა გადაცემისთვის ორსადენიანი, ნახევრად დუპლექსური, მრავალპუნქტიანი, სერიული, სიმეტრიული საკომუნიკაციო ბმულით. ერთობლივი განვითარების ასოციაციები: Electronic Industries Alliance (EIA) და Telecommunications Industry Association (TIA). სტანდარტი აღწერს მხოლოდ სიგნალიზაციის ფიზიკურ ფენებს (ანუ OSI ღია სისტემების ურთიერთდაკავშირების მოდელის მხოლოდ 1-ლი ფენა). სტანდარტი არ აღწერს გაცვლითი პროგრამის მოდელს და გაცვლის პროტოკოლებს. RS-485 შეიქმნა RS232 ინტერფეისის ფიზიკური შესაძლებლობების გასაფართოებლად ბინარული მონაცემების გადასაცემად.
სახელი: რეკომენდებული სტანდარტი 485
გენერატორებისა და მიმღებების ელექტრული მახასიათებლები დაბალანსებულ მრავალპუნქტიან სისტემებში გამოსაყენებლად
გენერატორებისა და მიმღებების ელექტრული მახასიათებლები დაბალანსებულ მრავალპუნქტიან სისტემებში გამოსაყენებლად.
შემქმნელი: ელექტრონიკის მრეწველობის ასოციაცია (EIA). სამრეწველო ელექტრონიკის ასოციაცია.
სტანდარტის გამოცემები:
RS-485A (რეკომენდებული სტანდარტული 485 გამოცემა: A)გამოშვების წელი 1983.
EIA 485-Aგამოშვების წელი 1986.
TIA /EIA 485-Aგამოშვების წელი 1998.
TIA /EIA 485-Aგადასინჯვის წელი 2003.
ISO/IEC 8482 (1993 მოქმედი)
გამომცემელი: ISO, IEC
სახელი: საინფორმაციო ტექნოლოგიები - ტელეკომუნიკაცია და ინფორმაციის გაცვლა სისტემებს შორის - გრეხილი წყვილის მრავალპუნქტიანი ურთიერთკავშირი.
ძველი გამოცემები:
ISO 8284 (1987 არააქტიური)
ITU-T v.11 (1996 მოქმედი)
გამომცემელი: INTERNATIONAL TELECOMUNICATION UNION
სახელი: ელექტრული მახასიათებლები დაბალანსებული ორმაგი დენის ურთიერთგაცვლის სქემებისთვის, რომლებიც მუშაობენ მონაცემთა სიგნალიზაციის სიჩქარით 10 მბიტ/წმ-მდე.
ძველი გამოცემები:
ITU-T v.11 (1993 არააქტიური)
CCITT v.11 (1988 არააქტიური)
ANSI/TIA-485-A (1998 მოქმედი)
გამომცემელი: ამერიკის ეროვნული სტანდარტების ინსტიტუტი, ANSI
სახელი: გენერატორებისა და მიმღებების ელექტრული მახასიათებლები დაბალანსებულ ციფრულ მრავალპუნქტიან სისტემებში გამოსაყენებლად.
ორმხრივი ნახევრად დუპლექსის მონაცემთა გადაცემა.სერიული მონაცემთა ნაკადი ერთდროულად გადაიცემა მხოლოდ ერთი მიმართულებით, მონაცემთა გადაცემა მეორე მიმართულებით მოითხოვს გადამცემის გადართვას. გადამცემებს ჩვეულებრივ უწოდებენ "დრაივერებს" (დრაივერს), ეს არის მოწყობილობა ან ელექტრული წრე, რომელიც წარმოქმნის ფიზიკურ სიგნალს გადამცემის მხარეს.
სიმეტრიული საკომუნიკაციო არხი.მონაცემების მისაღებად/გადაცემისთვის გამოიყენება ორი ექვივალენტური სიგნალის მავთული. მავთულები აღინიშნება ლათინური ასოებით "A" და "B". ეს ორი მავთული ატარებს სერიულ მონაცემთა გაცვლას ორივე მიმართულებით (მონაცვლეობით). გრეხილი წყვილის გამოყენებისას, დაბალანსებული არხი მნიშვნელოვნად ზრდის სიგნალის წინააღმდეგობას საერთო რეჟიმის ჩარევის მიმართ და კარგად თრგუნავს სასარგებლო სიგნალის მიერ წარმოქმნილ ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას.
დიფერენციალური (მონაცემთა გადაცემის დაბალანსებული მეთოდი).მონაცემთა გადაცემის ამ მეთოდით, პოტენციური სხვაობა იცვლება გადამცემის გამოსავალზე, როდესაც "1" გადაიცემა, პოტენციური სხვაობა AB-ს შორის დადებითია, როდესაც "0" გადაიცემა, პოტენციური სხვაობა AB-ს შორის არის უარყოფითი. ანუ დენი A და B კონტაქტებს შორის, "0" და "1"-ის გადაცემისას მიედინება (ბალანსები) საპირისპირო მიმართულებით.
მრავალპუნქტიანი.იძლევა მიმღებებისა და გადამცემების მრავალჯერად დაკავშირებას ერთ საკომუნიკაციო ხაზზე. ამ შემთხვევაში ნებადართულია ხაზთან დაკავშირება მხოლოდ ერთი გადამცემის მოცემულ დროს და ბევრი მიმღები, დანარჩენმა გადამცემებმა უნდა დაელოდონ საკომუნიკაციო ხაზის გათავისუფლებას მონაცემთა გადაცემისთვის.
დაბალი წინაღობის გადამცემის გამომავალი.გადამცემის ბუფერულ გამაძლიერებელს აქვს დაბალი წინაღობის გამომავალი, რაც საშუალებას იძლევა სიგნალი გადაიცეს ბევრ მიმღებზე. გადამცემის სტანდარტული დატვირთვის სიმძლავრე არის 32 მიმღები თითო გადამცემზე. გარდა ამისა, დენის სიგნალი გამოიყენება "დაგრეხილი წყვილის" მუშაობისთვის (რაც მეტია "დაგრეხილი წყვილის" მოქმედი დენი, მით უფრო თრგუნავს საერთო რეჟიმის ჩარევას საკომუნიკაციო ხაზზე).
Მკვდარი ზონა.თუ დიფერენციალური სიგნალის დონე AB კონტაქტებს შორის არ აღემატება ±200მვ, მაშინ ითვლება, რომ ხაზში სიგნალი არ არის. ეს ზრდის მონაცემთა გადაცემის ხმაურის იმუნიტეტს.
გადამცემების (დრაივერების) დასაშვები რაოდენობა 32
ბმულის მაქსიმალური სიგრძე 1200 მ (4000 ფუტი)
გადაცემის მაქსიმალური სიჩქარე 10 Mbps
დრაივერის მინიმალური გამომავალი ± 1,5 ვ
დრაივერის მაქსიმალური სიმძლავრე ± 5 ვ
დრაივერის მაქსიმალური მოკლე ჩართვის დენი 250 mA
დრაივერის გამომავალი წინაღობა 54 ohm
დრაივერის შეყვანის წინაღობა 12 kΩ
დასაშვები ჯამური შეყვანის წინაღობა 375 Ohm
სიგნალის მკვდარი დიაპაზონი ±200 მვ
ლოგიკური ერთეულის დონე (Uab) >+200 მვ
ლოგიკური ნულოვანი დონე (Uab) ←200 mV
ზოგიერთი მიმღების შეყვანის წინაღობა შეიძლება იყოს 12 kΩ-ზე მეტი (ერთჯერადი დატვირთვა). მაგალითად, 48 kOhm (ერთი დატვირთვის 1/4) ან 96 kOhm (1/8), რაც საშუალებას გაძლევთ გაზარდოთ მიმღებების რაოდენობა 128-მდე ან 256-მდე. მიმღებების სხვადასხვა შეყვანის წინაღობის შემთხვევაში, აუცილებელია, რომ მთლიანი შეყვანის წინაღობა არ არის არანაკლებ 375 Ohm.
ვინაიდან RS-485 სტანდარტი აღწერს მონაცემთა გაცვლის პროცედურის მხოლოდ ფიზიკურ ფენას, გაცვლის, სინქრონიზაციისა და ხელის ჩამორთმევის ყველა პრობლემა ენიჭება უფრო მაღალ გაცვლის პროტოკოლს. როგორც ვთქვით, ყველაზე ხშირად ეს არის RS-232 სტანდარტი ან სხვა ზედა პროტოკოლები (ModBus, DCON და ა.შ.).
თავად RS-485 აკეთებს მხოლოდ შემდეგს:
გარდაქმნის "1" და "0"-ის შემომავალ მიმდევრობას დიფერენციალურ სიგნალად.
გადასცემს დიფერენციალურ სიგნალს დაბალანსებულ საკომუნიკაციო ხაზს.
რთავს ან გამორთავს მძღოლის გადამცემს უფრო მაღალი პროტოკოლის სიგნალზე.
იღებს დიფერენციალურ სიგნალს საკომუნიკაციო ხაზიდან.
თუ დააკავშირებთ ოსცილოსკოპს კონტაქტები A-B(RS-485) და GND-TDx(RS-232) კონტაქტები, მაშინ ვერ ნახავთ რაიმე განსხვავებას საკომუნიკაციო ხაზებში გადაცემული სიგნალების ფორმაში. სინამდვილეში, RS-485 ტალღის ფორმა მთლიანად იმეორებს RS-232 ტალღის ფორმას, გარდა ინვერსიისა (RS-232-ში ლოგიკური ერთეული გადადის -12 V ძაბვით, ხოლო RS-485 +5 V-ში).
ნახ.1 RS-232 და RS-485 სიგნალების ფორმა ორი სიმბოლო „0“ და „0“ გადაცემისას.
როგორც ნახ. 1-დან ჩანს, არსებობს სიგნალის დონის მარტივი კონვერტაცია ძაბვის მიხედვით.
მართალია, სიგნალების ფორმა იგივეა ზემოაღნიშნული სტანდარტებისთვის, მაგრამ მათი ფორმირების გზა და სიგნალების სიმძლავრე განსხვავებულია.
ნახ.2 RS-485 და RS-232 სიგნალების ფორმირება
სიგნალის დონის კონვერტაციამ და მათი ფორმირების ახალმა გზამ შესაძლებელი გახადა მრავალი პრობლემის გადაჭრა, რომლებიც არ იყო გათვალისწინებული RS-232 სტანდარტის შექმნისას.
RS-485 ფიზიკური სიგნალის უპირატესობები RS-232 სიგნალთან შედარებით
გამოიყენება უნიპოლარული +5V ელექტრომომარაგება, რომელიც გამოიყენება ელექტრონული მოწყობილობების და მიკროსქემების უმეტესობის გასაძლიერებლად. ეს ამარტივებს დიზაინს და ხელს უწყობს მოწყობილობების შესაბამისობას.
RS-485 გადამცემის სიგნალის სიძლიერე 10-ჯერ აღემატება RS-232 გადამცემის სიგნალის სიძლიერეს. ეს საშუალებას გაძლევთ დააკავშიროთ 32-მდე მიმღები ერთ RS-485 გადამცემთან და ამით გადაიტანოთ მონაცემები.
სიმეტრიული სიგნალების გამოყენება, რომელსაც აქვს გალვანური იზოლაცია მიწოდების ქსელის ნულოვანი პოტენციალით. შედეგად, ჩარევა გამორიცხულია ნეიტრალური დენის მავთულიდან (როგორც RS-232). გადამცემის დაბალი წინაღობის დატვირთვაზე მუშაობის შესაძლებლობის გათვალისწინებით, შესაძლებელი ხდება საერთო რეჟიმის ჩარევის ჩახშობის ეფექტის გამოყენება „დაგრეხილი წყვილის“ თვისებების გამოყენებით. ეს მნიშვნელოვნად ზრდის კომუნიკაციის დიაპაზონს. გარდა ამისა, შესაძლებელი ხდება მოწყობილობის „ცხელი“ დაკავშირება საკომუნიკაციო ხაზთან (თუმცა ეს არ არის გათვალისწინებული RS-485 სტანდარტით). გაითვალისწინეთ, რომ RS-232-ში მოწყობილობის "ცხელი" კავშირი ჩვეულებრივ იწვევს კომპიუტერის COM პორტის გაუმართაობას.
თითოეული RS-485 გადამცემი (დრაივერი) შეიძლება იყოს ორიდან ერთ-ერთ მდგომარეობაში: მონაცემთა გადაცემაში ან მონაცემთა მიღებაში. RS-485 დრაივერის გადართვა ხდება სპეციალური სიგნალის დახმარებით. მაგალითად, სურათი 3 გვიჩვენებს მონაცემთა გაცვლას ვერძის AC3 კონვერტორის გამოყენებით. გადამცემის რეჟიმი იცვლება RTS სიგნალით. თუ RTS=1 (True) AC3 გადასცემს მასში მოსულ მონაცემებს COM პორტიდან RS-485 ქსელში. ამ შემთხვევაში, ყველა სხვა დრაივერი უნდა იყოს მიღების რეჟიმში (RTS=0). არსებითად, RS-485 არის ორმხრივი ბუფერული მულტიპლექსირებული გამაძლიერებელი RS-232 სიგნალებისთვის.
ნახ.3 Aries AC3 კონვერტორის გამოყენების მაგალითი.
სიტუაცია, როდესაც ერთზე მეტი RS-485 დრაივერი ერთდროულად იმუშავებს გადამცემის რეჟიმში, იწვევს მონაცემთა დაკარგვას. ამ სიტუაციას ეწოდება "შეჯახება". მონაცემთა გაცვლის არხებში შეჯახების თავიდან ასაცილებლად აუცილებელია უფრო მაღალი პროტოკოლების (OSI) გამოყენება. როგორიცაა MODBUS, DCON, DH485 და ა.შ. ან პროგრამები, რომლებიც უშუალოდ მუშაობენ RS-232-თან და წყვეტენ შეჯახების პრობლემებს. ამ პროტოკოლებს ჩვეულებრივ უწოდებენ 485 პროტოკოლს. მართალია, ყველა ამ პროტოკოლის აპარატურის საფუძველი, რა თქმა უნდა, არის RS-232. ის უზრუნველყოფს ინფორმაციის მთელი ნაკადის აპარატურულ დამუშავებას. მონაცემთა ნაკადის პროგრამული დამუშავება და შეჯახებასთან დაკავშირებული პრობლემების გადაჭრა ხორციელდება უმაღლესი დონის პროტოკოლებით (Modbus და ა.შ.) და პროგრამული უზრუნველყოფით.
მოდით გადავხედოთ ამ პროტოკოლებს, თუმცა ისინი არ არიან დაკავშირებული RS-485 სტანდარტთან. როგორც წესი, ზედა ფენის პროტოკოლი მოიცავს გაცვლის პაკეტს, ჩარჩოს ან ჩარჩოს ორგანიზაციას. ანუ ინფორმაცია გადაეცემა ლოგიკურად დასრულებულ ნაწილებად. თითოეული ჩარჩო აუცილებლად მონიშნულია, ე.ი. მისი დასაწყისი და დასასრული მითითებულია სპეციალური სიმბოლოებით. თითოეული ჩარჩო შეიცავს მოწყობილობის მისამართს, ბრძანებას, მონაცემებს, საკონტროლო ჯამს, რომლებიც აუცილებელია მრავალპუნქტიანი გაცვლის ორგანიზებისთვის. შეჯახების თავიდან ასაცილებლად, ჩვეულებრივ გამოიყენება "წამყვანი" (ოსტატი) - "მონა" (მონა) სქემა. „მასტერს“ უფლება აქვს დამოუკიდებლად გადაიყვანოს თავისი RS-485 დრაივერი გადაცემის რეჟიმში, დანარჩენი RS-485 დრაივერები მუშაობენ მიმღების რეჟიმში და უწოდებენ „მონას“. იმისათვის, რომ "მონამ" დაიწყო მონაცემთა გადაცემა საკომუნიკაციო ხაზზე, "ოსტატი" უგზავნის მას სპეციალურ ბრძანებას, რომელიც მითითებული მისამართის მქონე მოწყობილობას აძლევს უფლებას გადაიყვანოს მისი დრაივერი გადაცემის რეჟიმში გარკვეული დროით.
ჩართვის ბრძანების "მონაში" გაგზავნის შემდეგ, "მასტერი" თიშავს მის გადამცემს და ელოდება პასუხს "მონისგან" გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, რომელსაც "ტაიმაუტი" ეწოდება. თუ ტაიმაუტის დროს პასუხი არ მიიღება „მონისგან“, მაშინ „ლიდერი“ კვლავ იკავებს საკომუნიკაციო ხაზს. „ლიდერი“ ჩვეულებრივ არის კომპიუტერზე დაინსტალირებული პროგრამა. ასევე არსებობს პაკეტის პროტოკოლების უფრო რთული ორგანიზაცია, რაც საშუალებას გაძლევთ ციკლურად უღალატოთ "ოსტატის" როლს მოწყობილობიდან მოწყობილობამდე. ჩვეულებრივ ასეთ მოწყობილობებს უწოდებენ "ლიდერებს", ან ამბობენ, რომ მოწყობილობები გადასცემენ "მარკერს". „მარკერის“ ფლობა მოწყობილობას „წამყვანს“ ხდის, მაგრამ მას მოუწევს მისი გადატანა სხვა ქსელურ მოწყობილობაზე გარკვეული ალგორითმის მიხედვით. ძირითადად, ზემოთ მოყვანილი პროტოკოლები განსხვავდება ამ ალგორითმებში.
როგორც ვხედავთ, ზედა პროტოკოლებს აქვთ პაკეტური ორგანიზაცია და შესრულებულია პროგრამული უზრუნველყოფის დონეზე, ისინი საშუალებას გაძლევთ გადაჭრას მონაცემთა "შეჯახების" პრობლემა და მონაცემთა გაცვლის მრავალპუნქტიანი ორგანიზაცია.
ბევრი კომპანია აწარმოებს RS485 გადამცემებს. მათ ჩვეულებრივ უწოდებენ RS232 - RS485 კონვერტორებს ან RS232-RS485 კონვერტორებს. ამ მოწყობილობების განსახორციელებლად იწარმოება სპეციალური მიკროსქემები. ამ მიკროსქემების როლი მცირდება RS232C სიგნალების დონეების RS485 (TTL / CMOS) სიგნალების დონეზე გადაქცევაზე და პირიქით, აგრეთვე ნახევრად დუპლექსის მუშაობის უზრუნველსაყოფად.
გადაცემის რეჟიმზე გადასვლის მეთოდის მიხედვით, მოწყობილობები გამოირჩევა:
გადართვა ცალკე სიგნალით. გადაცემის რეჟიმზე გადასასვლელად, თქვენ უნდა დააყენოთ აქტიური სიგნალი ცალკეულ შეყვანაზე. როგორც წესი, ეს არის RST (COM პორტი) სიგნალი. ეს გადამცემები ახლა იშვიათია. მაგრამ, მიუხედავად ამისა, ისინი ზოგჯერ ურთიერთშემცვლელნი არ არიან. დავუშვათ, თქვენ უნდა მოუსმინოთ მონაცემთა გაცვლას სამრეწველო აღჭურვილობის კონტროლერებს შორის. ამავდროულად, თქვენი გადამცემი არ უნდა გადავიდეს გადაცემის რეჟიმში, რათა არ მოხდეს შეჯახება ამ ქსელში. გადამცემის გამოყენებით ავტომატური გადართვააქ დაუშვებელია. ასეთი გადამყვანის მაგალითია Aries AC3.
ავტომატური გადართვით და ხაზის სტატუსის შემოწმების გარეშე. ყველაზე გავრცელებული გადამყვანები, რომლებიც ავტომატურად იცვლება, როდესაც საინფორმაციო სიგნალი გამოჩნდება მათ შესასვლელში. თუმცა, ისინი არ აკონტროლებენ საკომუნიკაციო ხაზის დატვირთულობას. ეს კონვერტორები საჭიროებს ფრთხილად გამოყენებას შეჯახების მაღალი პოტენციალის გამო. Aries AC3M კონვერტორის მაგალითი.
ავტომატური გადართვით და ხაზის სტატუსის შემოწმებით. ყველაზე მოწინავე გადამყვანები, რომლებსაც შეუძლიათ მონაცემთა გადაცემა ქსელში მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ქსელი არ არის დაკავებული სხვა გადამცემებით და არის საინფორმაციო სიგნალი შეყვანისას.
ნახ.4 AC3 Aries-ის სქემატური დიაგრამა.
სურათი 4 გვიჩვენებს გადამყვან AC3 Aries-ის სქემატურ დიაგრამას. ამ კონვერტორს აქვს ცალკე სიგნალი მონაცემთა გადაცემის რეჟიმის გასააქტიურებლად. საკონტროლო სიგნალად გამოიყენება COM პორტის RST გამომავალი სიგნალი. თუ RST=1 (+12V) კონვერტორი გადასცემს მონაცემებს TD(COM პორტიდან) RS485 ქსელში, თუ RST=0 (-12V), მაშინ მონაცემები მიიღება RS-485 ქსელიდან RD (COM პორტი) შესასვლელში. გადამყვანი მუშაობს ალტერნატიული დენის სამრეწველო ქსელიდან 220 ვოლტი ძაბვით. გადამყვანის ელექტრომომარაგების ბლოკი დამზადებულია პულსის მიკროსქემის მიხედვით, რომელიც დაფუძნებულია TOR232N (DA1) მიკროსქემზე. ელექტრომომარაგება უზრუნველყოფს ორ დამოუკიდებელ +5 ვ ძაბვას. MAX232N (DD1) ჩიპი გამოიყენება პოლარიზებული RS232 სიგნალების მისაღებად და გადასაყვანად (±12V) ერთპოლარულ TTL/CMOS სიგნალებად (+5V). ეს მიკროსქემა საინტერესოა იმით, რომ იკვებება უნიპოლარული ძაბვით +5 V და აქვს ჩაშენებული ძაბვის წყაროები, რომლებიც აუცილებელია ± 12 ვ პოლარულ სიგნალებთან მუშაობისთვის. ჩაშენებული ძაბვის წყაროების სწორი მუშაობისთვის, გარე კონდენსატორები C14, C15, C17, C18 დაკავშირებულია MAX232N ჩიპთან. გარდა ამისა, მიკროსქემას აქვს ორი სიგნალის დონის გადამყვანი RS-232C TTL / CMOS-ზე ორივე მიმართულებით.
სიგნალების დანიშნულება:
RST - გადამყვანის გადაცემის/მიღების რეჟიმში გადართვა
TD - მონაცემთა გადაცემა RS232-დან RS485-მდე
RD - მონაცემთა მიღება RS232-ში RS485-დან
გარდა ამისა, TTL/CMOS დონეზე გადაყვანილი RS232 სიგნალები მიეწოდება 6N137 ოპტოკუპლერებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ RS232 და RS485 სიგნალების გალვანურ იზოლაციას. RS485 ინტერფეისის მხარეს მონაცემთა გადაცემის/მიღებისთვის გამოიყენება DS75176 ჩიპი (RS485 მრავალპუნქტიანი გადამცემი). ეს მიკროსქემა იკვებება ცალკე +5 V წყაროდან. მიკროსქემა არის TTL / COMOS დონის სიგნალის გამაძლიერებელი გადაცემის მიმართულების გადართვით. DS75176-ის გამოსასვლელები დაკავშირებულია A და B ქინძისთავებთან 100 ohm რეზისტორების მეშვეობით, რაც უზრუნველყოფს A-B მოკლე ჩართვის დენს 250 mA. RS485 სიგნალის სიმძლავრე დაახლოებით 10-ჯერ აღემატება RS232 სიგნალებს. ეს მიკროსქემა აძლიერებს სიგნალს სასურველ სიმძლავრემდე და უზრუნველყოფს ნახევრად დუპლექს მუშაობას.
RS-485 ქსელი აგებულია სერიული ავტობუსის (ავტობუსის) სქემაზე, ე.ი. ქსელში მოწყობილობები სერიულად არის დაკავშირებული სიმეტრიული კაბელებით. ამ შემთხვევაში საკომუნიკაციო ხაზების ბოლოები უნდა იყოს დატვირთული დამამთავრებელი რეზისტორებით - „ტერმინატორებით“, რომელთა სიდიდე უნდა უდრიდეს საკომუნიკაციო კაბელის ტალღურ წინააღმდეგობას.
ტერმინატორები ასრულებენ შემდეგ ფუნქციებს:
შეამცირეთ სიგნალის ასახვა საკომუნიკაციო ხაზის ბოლოდან.
მიაწოდეთ საკმარისი დენი მთელ საკომუნიკაციო ხაზში, რათა ჩაახშოს საერთო რეჟიმის ხმაური გრეხილი წყვილი კაბელით.
თუ ქსელის სეგმენტის მანძილი აღემატება 1200 მ-ს ან სეგმენტში დრაივერების რაოდენობა 32-ზე მეტია, თქვენ უნდა გამოიყენოთ რეპეტიტორი ქსელის შემდეგი სეგმენტის შესაქმნელად. ამ შემთხვევაში, თითოეული ქსელის სეგმენტი უნდა იყოს დაკავშირებული ტერმინატორებთან. ამ შემთხვევაში, ქსელის სეგმენტი განიხილება, როგორც კაბელი კიდეის მოწყობილობასა და გამეორებას შორის ან ორ გამეორებას შორის.
RS-485 სტანდარტი არ აკონკრეტებს, თუ რა ტიპის დაბალანსებული კაბელი უნდა იყოს გამოყენებული, მაგრამ გამოყენებულია დე ფაქტო გრეხილი წყვილი კაბელი დამახასიათებელი წინაღობით 120 ohms.
სურათი 6 Belden 3106A სამრეწველო კაბელი RS485 ქსელებისთვის
RS485 ქსელების დასაყენებლად რეკომენდებულია Belden3106A სამრეწველო კაბელის გამოყენება. ამ კაბელს აქვს დამახასიათებელი წინაღობა 120 ohms და ორმაგი გრეხილი წყვილის ფარი. Belden3106A კაბელი შეიცავს 4 მავთულს. ნარინჯისფერი და თეთრი მავთულები არის სიმეტრიული დაფარული გრეხილი წყვილი. კაბელის ლურჯი მავთული გამოიყენება ქსელში არსებული მოწყობილობების ნულოვანი პოტენციალის კვების წყაროების დასაკავშირებლად და მას უწოდებენ "საერთო" (Common). მავთული იზოლაციის გარეშე გამოიყენება საკაბელო გარსის დასამიწებლად და ეწოდება "დრენაჟი" (Drain). ქსელის სეგმენტში სადრენაჟო მავთული დამიწებულია მოწყობილობის შასის წინაღობის მეშვეობით, სეგმენტის ერთი ბოლოდან, რათა თავიდან აიცილოს მაწანწალა დენების გადინება საკაბელო გარსით, მიწის სხვადასხვა პოტენციალზე დისტანციურ წერტილებში.
როგორც წესი, ტერმინატორი და დამცავი მიწის წინააღმდეგობა მდებარეობს მოწყობილობის შიგნით. თქვენ უნდა დააკავშიროთ ისინი სწორად მხტუნავების ან კონცენტრატორების გამოყენებით. ამ კავშირების აღწერისთვის იხილეთ მოწყობილობის მწარმოებლის ტექნიკური დოკუმენტაცია.
სურათი 7 გაყვანილობის დიაგრამა 1747-AIC (ალენ ბრედლი)
ნახაზი 7 გვიჩვენებს საკაბელო კავშირებს ქსელის სეგმენტის შუალედურ მოწყობილობებთან. DH-485 ქსელის სეგმენტის პირველი ხელსაწყოსთვის, თქვენ უნდა დააინსტალიროთ ჯუმპერი 5-6 (ეს აკავშირებს 120 ომ ტერმინატორს, რომელიც არის 1747-AIC ინსტრუმენტში) და ჯუმპერი 1-2 (აერთებს სადრენაჟო მავთულს ინსტრუმენტის შასის მეშვეობით. შიდა წინააღმდეგობა). ქსელის სეგმენტის ბოლო მოწყობილობისთვის საჭიროა მხოლოდ ჯუმპერი 5-6 დააინსტალიროთ (დააერთეთ ტერმინატორი)
სხვა დაბალანსებული კაბელების გამოყენებისას, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც მათი დამახასიათებელი წინაღობა უცნობია, ტერმინატორების ზომა შეირჩევა ემპირიულად. ამისათვის თქვენ უნდა დააინსტალიროთ ოსილოსკოპი ქსელის სეგმენტის შუაში. ერთ-ერთი დრაივერის მიერ გადაცემული მართკუთხა იმპულსების ფორმის კონტროლით, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ აუცილებელია ტერმინატორის წინააღმდეგობის მნიშვნელობის რეგულირება.
RS-485 ინტერფეისი გახდა მთავარი ფიზიკური ინტერფეისი სამრეწველო მონაცემთა ქსელებისთვის. პროტოკოლები, როგორიცაა ModBus, ProfiBus DP, DCON, DH-485, მუშაობს RS-485 ფიზიკურ შრეზე.
სამრეწველო მონაცემთა გადაცემის პროტოკოლები ხშირად კლასიფიცირებულია მწარმოებლების მიერ. ინფორმაცია კონკრეტულ საკომუნიკაციო პროტოკოლზე უნდა შეგროვდეს ეტაპობრივად.
ინდუსტრიულ ქსელებთან მომუშავე სპეციალისტს სჭირდება პროგრამა საინფორმაციო ქსელებში გადაცემული ყველა ინფორმაციის წასაკითხად. სამრეწველო პროტოკოლების ძირითადი საიდუმლოებების აღმოჩენა შესაძლებელია მხოლოდ გადაცემული და მიღებული მონაცემების ყოვლისმომცველი ანალიზით. ComRead v.2.0 პროგრამა შექმნილია იმისთვის, რომ შეინახოს და აჩვენოს მონაცემები და სერვისის სიგნალები, რომლებიც გადაცემულია საინფორმაციო ქსელებში, რომლებიც მუშაობენ RS-232, RS-485, Bell-202 და ა.შ. შესაბამისად. პროგრამა არა მხოლოდ ინახავს ყველა ინფორმაციას, არამედ ქმნის მონაცემთა და მომსახურების სიგნალების დროის ბაზა. ComRead v.2.0 პროგრამა სკანირებს საინფორმაციო არხს მის მუშაობაზე გავლენის გარეშე, ანუ მუშაობს ფიზიკური გადაცემის საშუალების მოსმენის რეჟიმში. გარდა ამისა, პროგრამას შეუძლია იმუშაოს მონაცემთა და სერვისის სიგნალის მთარგმნელის რეჟიმში. ამავე დროს, ის ხდება საინფორმაციო საკომუნიკაციო არხის უშუალო ნაწილი. დამატებითი დეტალები პროგრამის შესახებ შეგიძლიათ იხილოთ აქ.
მაუწყებლობის შესაძლებლობა.
მრავალპუნქტიანი კავშირი.
RS485-ის ნაკლოვანებები
ენერგიის დიდი მოხმარება.
სერვისის სიგნალების ნაკლებობა.
შეჯახების შესაძლებლობა.
RS-485 სტანდარტი პირველად იქნა მიღებული ელექტრონული მრეწველობის ასოციაციის მიერ. დღეს ის განიხილავს სხვადასხვა მიმღებებისა და გადამცემების ელექტრულ მახასიათებლებს, რომლებიც გამოიყენება დაბალანსებულ ციფრულ სისტემებში.
რა არის ეს სტანდარტი?
RS-485 არის ცნობილი ინტერფეისის სახელი, რომელიც აქტიურად გამოიყენება ყველა სახის სამრეწველო პროცესის მართვის სისტემებში, რათა დააკავშიროს გარკვეული კონტროლერები და მრავალი სხვა მოწყობილობა ერთმანეთთან. მთავარი განსხვავება ამ ინტერფეისსა და RS-232-ს შორის არის ის, რომ იგი მოიცავს ერთდროულად რამდენიმე ტიპის აღჭურვილობის გაერთიანებას. RS-485-ის გამოყენებისას, მაღალსიჩქარიანი კომუნიკაცია რამდენიმე მოწყობილობას შორის გარანტირებულია ერთი ორსადენიანი საკომუნიკაციო ხაზის ნახევრად დუპლექს რეჟიმში გამოყენებით. იგი ჩართულია თანამედროვე ინდუსტრიაში პროცესის კონტროლის სისტემების შექმნაში.
დიაპაზონი და სიჩქარე
წარმოდგენილი სტანდარტის დახმარებით შესაძლებელია ინფორმაციის გადაცემის მიღწევა 10 Mbps-მდე სიჩქარით. უნდა აღინიშნოს, რომ ამ შემთხვევაში მაქსიმალური შესაძლო დიაპაზონი პირდაპირ დამოკიდებულია მონაცემთა გადაცემის სიჩქარეზე. უნდა აღინიშნოს, რომ მაქსიმალური სიჩქარის უზრუნველსაყოფად ინფორმაციის გადაცემა შესაძლებელია არაუმეტეს 120 მეტრისა. ამავდროულად, 100 კბიტ/წმ სიჩქარით, მონაცემები გადაიცემა 1200 მეტრზე მეტ მანძილზე.
დაკავშირებული მოწყობილობების რაოდენობა
მოწყობილობების რაოდენობა, რომელთა გაერთიანება RS-485 ინტერფეისს შეუძლია, პირდაპირ დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელი გადამცემი არის ჩართული მათში. თითოეული გადამცემი უზრუნველყოფს 32 სტანდარტული მიმღების სპეციფიკურ კონტროლს. მართალია, უნდა იცოდეთ, რომ არის მიმღებები შეყვანის წინაღობით, რომელიც განსხვავდება სტანდარტისგან 50%, 25% ან ნაკლებად. თუ იყენებთ ამ აღჭურვილობას, მოწყობილობების საერთო რაოდენობა შესაბამისად იზრდება.
კონექტორები და პროტოკოლები
RS-485 კაბელს არ შეუძლია რაიმე კონკრეტული ინფორმაციის ჩარჩოს ფორმატის ან საკომუნიკაციო პროტოკოლის სტანდარტიზაცია. როგორც წესი, მსგავსი ჩარჩოები გამოიყენება თარგმნისთვის, როგორც ამას იყენებს RS-232. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მონაცემთა ბიტები, გაჩერების და დაწყების ბიტები და პარიტეტის ბიტი, საჭიროების შემთხვევაში. რაც შეეხება გაცვლის პროტოკოლების ფუნქციონირებას, უმეტეს თანამედროვე სისტემებში იგი ხორციელდება „ბატონ-მონის“ პრინციპით. ეს ნიშნავს, რომ ქსელში არსებული გარკვეული მოწყობილობა მოქმედებს, როგორც მთავარი და ინიციატორი მოთხოვნის გაგზავნის გაცვლის სლავ მოწყობილობებს შორის, რომლებიც ერთმანეთისგან განსხვავდებიან ლოგიკური მისამართებით. ამჟამად ყველაზე ცნობილი პროტოკოლი არის Modbus RTU. უნდა აღინიშნოს, რომ RS-485 კაბელს არ აქვს კონკრეტული ტიპის კონექტორი ან პინი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, არის ტერმინალის კონექტორები, DB9 და სხვა.
კავშირი
ხშირად, წარმოდგენილი ინტერფეისის გამოყენებით, გვხვდება ლოკალური ქსელი, რომელიც ერთდროულად აერთიანებს რამდენიმე ტიპის გადამცემს. RS-485 კავშირის გაკეთებისას აუცილებელია სიგნალის სქემების ერთმანეთთან სწორად შერწყმა. როგორც წესი, მათ უწოდებენ A და B. ამრიგად, პოლარობის შეცვლა არ არის სანერვიულო, უბრალოდ დაკავშირებული მოწყობილობები წყვეტენ მუშაობას.
RS-485 ინტერფეისის გამოყენებისას აუცილებელია მისი მუშაობის გარკვეული მახასიათებლების გათვალისწინება. ამრიგად, რეკომენდაციები შემდეგია:
1. სიგნალის მაუწყებლობის ოპტიმალური საშუალებაა კაბელი, რომელიც დაფუძნებულია გრეხილ წყვილზე.
2. კაბელის ბოლოები უნდა იყოს ჩახშობილი სპეციალიზებული ტერმინალის რეზისტორების დახმარებით.
3. ქსელი, რომელიც იყენებს სტანდარტულ ან USB RS-485-ს, უნდა განთავსდეს სპურების გარეშე ავტობუსის ტოპოლოგიაში.
4. მოწყობილობები უნდა იყოს დაკავშირებული კაბელთან რაც შეიძლება მოკლე სიგრძის კაბელებით.
Კოორდინაცია
ტერმინალური რეზისტორების დახმარებით, სტანდარტული ან USB RS-485 გარანტიას იძლევა კაბელის ღია ბოლოების სრულ შესაბამისობას მომდევნო ხაზთან. ეს მთლიანად გამორიცხავს სიგნალის ასახვის შესაძლებლობას. რეზისტორების ნომინალური წინააღმდეგობა, რომელიც დაკავშირებულია კაბელისა და მავთულის დამახასიათებელ წინაღობასთან, გრეხილი წყვილის საფუძველზე, როგორც წესი, არის დაახლოებით 100-120 ohms. მაგალითად, ამჟამად ცნობილ UTP-5 კაბელს, რომელიც ხშირად გამოიყენება Ethernet-ის ინსტალაციის პროცესში, აქვს დამახასიათებელი წინაღობა 100 ohms.
რაც შეეხება საკაბელო სხვა ვარიანტებს, შეიძლება გამოყენებულ იქნას განსხვავებული რეიტინგი. საჭიროების შემთხვევაში, რეზისტორების დამაგრება შესაძლებელია ბოლო მოწყობილობებში საკაბელო კონექტორებზე. იშვიათად, რეზისტორები დამონტაჟებულია თავად მოწყობილობაში, რის შედეგადაც უნდა დამონტაჟდეს მხტუნავები რეზისტორის დასაკავშირებლად. ამ შემთხვევაში, როდესაც მოწყობილობა დაკავშირებულია, ხაზი შეუსაბამოა. დანარჩენი სისტემის ნორმალური ფუნქციონირების უზრუნველსაყოფად, თქვენ უნდა დააკავშიროთ შესაბამისი დანამატი.
სიგნალის დონეები
RS-485 პორტი იყენებს მონაცემთა გადაცემის დაბალანსებულ სქემას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ძაბვის დონეები სიგნალის სქემებზე A და B იცვლება ანტიფაზაში. სენსორის დახმარებით უზრუნველყოფილია სიგნალის დონე 1.5 ვ, მაქსიმალური დატვირთვის გათვალისწინებით. გარდა ამისა, 6 ვ-ზე მეტი არ არის გათვალისწინებული, როდესაც მოწყობილობა უმოქმედოა. ძაბვის დონე განსხვავებულად იზომება. მიმღების ადგილას, მიღებული სიგნალის მინიმალური დონე უნდა იყოს მინიმუმ 200 მვ.
მიკერძოება
როდესაც არ შეინიშნება სიგნალი სიგნალის სქემებზე, გამოიყენება მცირე მიკერძოება. ის უზრუნველყოფს მიმღების დაცვას ცრუ განგაშის შემთხვევაში. ექსპერტები გვირჩევენ ოფსეტური 200 მვ-ზე ოდნავ მეტი, რადგან ეს მნიშვნელობა ითვლება შეყვანის სიგნალის გაურკვევლობის ზონასთან სტანდარტის მიხედვით. ასეთ სიტუაციაში წრე A უახლოვდება წყაროს პოზიტიურ პოლუსს და წრე B ითიშება საერთოსკენ.
მაგალითი
საჭირო მიკერძოებისა და ელექტრომომარაგების ძაბვის საფუძველზე, გამოითვლება რეზისტორების მნიშვნელობები. მაგალითად, თუ გსურთ მიიღოთ ოფსეტური 250 mV ტერმინალური რეზისტორებით, RT = 120 ohms. აღსანიშნავია, რომ წყაროს აქვს ძაბვა 12 ვ. იმის გათვალისწინებით, რომ ამ შემთხვევაში ორი რეზისტორი დაკავშირებულია ერთმანეთთან პარალელურად და საერთოდ არ ითვალისწინებს დატვირთვას მიმღებიდან, მიკერძოების დენი აღწევს. 0.0042. ამავდროულად, მიკერძოებული მიკროსქემის მთლიანი წინააღმდეგობა არის 2857 ohms. Rcm ამ შემთხვევაში იქნება დაახლოებით 1400 ohms. ამრიგად, თქვენ უნდა აირჩიოთ უახლოესი დასახელება. მაგალითი იქნება 1.5 kΩ რეზისტორი. გადაადგილებისთვის აუცილებელია. გარდა ამისა, გამოიყენება გარე 12 ვოლტიანი რეზისტორი.
აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ სისტემას აქვს კონტროლერის ელექტრომომარაგების იზოლირებული გამომავალი, რომელიც წარმოადგენს მთავარ რგოლს საკუთარი მიკროსქემის სეგმენტში. მართალია, ოფსეტის შესრულების სხვა ვარიანტებიც არსებობს, სადაც ჩართულია RS-485 გადამყვანი და სხვა ელემენტები, თუმცა მაინც გასათვალისწინებელია, რომ ოფსეტის მომწოდებელი კვანძი ხანდახან გამოირთვება ან საბოლოოდ მთლიანად წაიშლება ქსელიდან. . როდესაც არის ოფსეტი, A მიკროსქემის პოტენციალი სრულ უმოქმედო მდგომარეობაში ითვლება დადებითად B წრედთან მიმართებაში. ეს მოქმედებს როგორც გზამკვლევი, როდესაც ახალი მოწყობილობა უკავშირდება კაბელს მავთულის ნიშნების გამოყენების გარეშე.
არასწორი გაყვანილობა და დამახინჯება
ზემოთ მითითებული რეკომენდაციების განხორციელება შესაძლებელს ხდის ელექტრული სიგნალების სწორი გადაცემის მიღწევას ქსელის სხვადასხვა წერტილში, როდესაც საფუძვლად გამოიყენება RS-485 პროტოკოლი. თუ ერთ-ერთი მოთხოვნა მაინც არ არის დაკმაყოფილებული, ხდება სიგნალის დამახინჯება. ყველაზე შესამჩნევი დამახინჯება ჩნდება მაშინ, როდესაც ინფორმაციის გაცვლის კურსი 1 Mbps-ზე მეტია. მართალია, დაბალი სიჩქარითაც კი არ არის რეკომენდებული ამ რჩევების უგულებელყოფა. ეს წესი ასევე მოქმედებს ქსელის ნორმალური მუშაობის დროს.
როგორ დავაპროგრამოთ?
სხვადასხვა აპლიკაციების დაპროგრამებისას, რომლებიც მუშაობენ მოწყობილობებთან RS-485 სპლიტერის და წარმოდგენილი ინტერფეისის სხვა მოწყობილობებთან, გასათვალისწინებელია რამდენიმე მნიშვნელოვანი პუნქტი.
სანამ ამანათის მიწოდება დაიწყება, აუცილებელია გადამცემის გააქტიურება. აღსანიშნავია, რომ ზოგიერთი წყაროს თანახმად, გაცემა შეიძლება განხორციელდეს გააქტიურებისთანავე. ამის მიუხედავად, ზოგიერთი ექსპერტი გვირჩევს პირველ რიგში შეაჩეროთ ერთი კადრის მაუწყებლობის სიჩქარე. ამ შემთხვევაში, სწორი მიმღების პროგრამას შეუძლია დრო დაუთმოს დროებითი პროცესის შეცდომების სრულად იდენტიფიცირებას, რომელსაც შეუძლია განახორციელოს ნორმალიზების პროცედურა და მოემზადოს მონაცემების შემდეგი მიღებისთვის.
როდესაც მონაცემთა ბოლო ბაიტი გაიცემა, თქვენ ასევე უნდა შეაჩეროთ RS-485 მოწყობილობის გამორთვამდე. ეს გარკვეულწილად გამოწვეულია იმით, რომ სერიული პორტის კონტროლერს ხშირად აქვს ორი რეგისტრი ერთდროულად. პირველი არის პარალელური შეყვანა, ის შექმნილია ინფორმაციის მისაღებად. მეორე ითვლება ცვლის გამომავალად, იგი გამოიყენება თანმიმდევრული გამოსავლის მიზნით.
კონტროლერის მიერ მონაცემების გადაცემისას, ნებისმიერი შეფერხება წარმოიქმნება, როდესაც შეყვანის რეგისტრი ცარიელია. ეს ხდება მაშინ, როდესაც ინფორმაცია უკვე მიწოდებულია ცვლის რეესტრში, მაგრამ ჯერ არ არის გაცემული. ეს არის ასევე იმის მიზეზი, რომ მაუწყებლობის შეწყვეტის შემდეგ გადამცემის გამორთვამდე აუცილებელია გარკვეული პაუზის შენარჩუნება. ის უნდა იყოს დაახლოებით 0,5 ბიტით მეტი დროში, ვიდრე ჩარჩო. უფრო ზუსტი გამოთვლების გაკეთებისას რეკომენდებულია უფრო დეტალურად შეისწავლოთ გამოყენებული სერიული პორტის კონტროლერის ტექნიკური დოკუმენტაცია.
შესაძლებელია გადამცემი, მიმღები და RS-485 გადამყვანი იყოს დაკავშირებული საერთო ხაზთან. ამრიგად, საკუთარი მიმღები ასევე დაიწყებს საკუთარი გადამცემის მიერ შესრულებული გადაცემის აღქმას. ხშირად ხდება, რომ სისტემებში, რომლებიც ხასიათდება ხაზთან შემთხვევითი წვდომით, ეს ფუნქცია გამოიყენება ორ გადამცემს შორის შეჯახების არარსებობის შემოწმებისას.
ავტობუსის ფორმატის კონფიგურაცია
წარმოდგენილ ინტერფეისს აქვს მოწყობილობების გაერთიანების შესაძლებლობა "ავტობუსის" ფორმატში, როდესაც ყველა მოწყობილობა დაკავშირებულია ერთი წყვილი მავთულის გამოყენებით. ეს ითვალისწინებს, რომ საკომუნიკაციო ხაზი აუცილებლად უნდა შეესაბამებოდეს ორი ბოლოს დამამთავრებელ რეზისტორებს. ამის უზრუნველსაყოფად აუცილებელია რეზისტორების დაყენება, რომლებიც ხასიათდება 620 ohms წინააღმდეგობით. ისინი ყოველთვის დამონტაჟებულია ხაზთან დაკავშირებულ პირველ და ბოლო მოწყობილობაზე.
როგორც წესი, თანამედროვე მოწყობილობებს აქვთ ჩაშენებული ტერმინალური წინააღმდეგობა. საჭიროების შემთხვევაში მისი დაკავშირება შესაძლებელია ხაზთან მოწყობილობის დაფაზე სპეციალური ჯემპერის დაყენებით. აღსანიშნავია, რომ მხტუნავები პირველად დამონტაჟებულია მიწოდების მდგომარეობაში, ასე რომ თქვენ უნდა ამოიღოთ ისინი ყველა მოწყობილობიდან, გარდა პირველი და ბოლო. ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ S2000-PI მოდელის განმეორებით გადამყვანებში ცალკე გამომავალი გამომავალისთვის, შესაბამისი წინააღმდეგობა გააქტიურებულია გადამრთველის გამოყენებით. რაც შეეხება S2000-KS და S2000-K მოწყობილობებს, რომლებიც ხასიათდებიან ჩაშენებული ტერმინალური წინააღმდეგობით, მის დასაკავშირებლად არ არის საჭირო ჯუმპერი. გრძელი ბმულის უზრუნველსაყოფად, სასურველია გამოვიყენოთ სპეციალიზებული გამეორება-გამეორებები, რომლებიც წინასწარ აღჭურვილია გადაცემის მიმართულების სრულად ავტომატური გადართვით.
ვარსკვლავის კონფიგურაცია
RS-485 ხაზის ყველა სპურსი ითვლება არასასურველად, რადგან ეს გამოიწვევს სიგნალის გადაჭარბებულ დამახინჯებას. თუმცა, პრაქტიკული თვალსაზრისით, ამის დაშვება შესაძლებელია, როდესაც არის მცირე ტოტის სიგრძე. ეს არ საჭიროებს ცალკეულ ტოტებზე დამამთავრებელი რეზისტორების დაყენებას.
RS-485 სისტემაში, სადაც კონტროლი უზრუნველყოფილია კონსოლის გამოყენებით, როდესაც რეზისტორები და მოწყობილობები დაკავშირებულია იმავე ხაზთან, მაგრამ იკვებება სხვადასხვა წყაროებით, აუცილებელია ყველა მოწყობილობისა და კონსოლის 0 ვ სქემების გაერთიანება. მიაღწიონ თავიანთი პოტენციალის გათანაბრებას. როდესაც ეს მოთხოვნა არ არის დაკმაყოფილებული, დისტანციური მართვის პულტს შეიძლება ჰქონდეს წყვეტილი კომუნიკაცია მოწყობილობებთან. რამდენიმე გრეხილი წყვილის მქონე მავთულის გამოყენებისას, საჭიროების შემთხვევაში, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სრულიად თავისუფალი წყვილი პოტენციალის გათანაბრების წრედისთვის. გარდა ამისა, შესაძლებელია გამოვიყენოთ დამცავი გრეხილი წყვილი კაბელი, თუ არ არის ფარის დამიწება.
რა უნდა ჩაითვალოს?
უმეტეს შემთხვევაში, დენი, რომელიც გადის პოტენციალის გათანაბრების მავთულში, საკმაოდ მცირედ ითვლება. თუ 0 V მოწყობილობები ან თავად დენის წყაროები დაკავშირებულია რამდენიმე ადგილობრივ მიწის ავტობუსთან, მაშინ პოტენციური განსხვავება სხვადასხვა 0 ვ სქემებს შორის შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე ერთეულს. ზოგჯერ ეს მნიშვნელობა ათობით ვოლტზეა და დენი, რომელიც გადის პოტენციალის გათანაბრების წრეში, საკმაოდ მნიშვნელოვანია. ხშირად ეს არის იმის მიზეზი, რომ არსებობს არასტაბილური კავშირი დისტანციურ მართვასა და მოწყობილობებს შორის. შედეგად, მათ შეუძლიათ წარუმატებლობაც კი.
ამრიგად, აუცილებელია გამოირიცხოს 0 ვ სქემის დამიწების შესაძლებლობა, ან ამ მიკროსქემის დამიწება გარკვეულ წერტილში. გარდა ამისა, გასათვალისწინებელია 0 V და დამცავი დამიწების წრედს შორის კავშირის შესაძლებლობა, რომელიც არის განგაშის სისტემაში გამოყენებულ აღჭურვილობაში. უნდა აღინიშნოს, რომ ობიექტებში, სადაც შედარებით რთული ელექტრომაგნიტური გარემოა დამახასიათებელი, შესაძლებელია ამ ქსელთან დაკავშირება დაცულ გრეხილი წყვილის კაბელის გამოყენებით. ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ ამ სიტუაციაში შეიძლება იყოს უფრო მცირე შეზღუდვის დიაპაზონი, რადგან მავთულის ტევადობა უფრო მაღალია.
RS-485 დიზაინის დახვეწა ადვილია, თუ გესმით, როგორ შეინარჩუნოთ კარგი კომუნიკაციის ხარისხი ამავე დროს. ეს სტატია მოიცავს ფაქტებს, მითებს და ცუდი ხუმრობების შესახებ, რომლებიც უნდა იცოდეთ ამ მიზნის მისაღწევად.
სამრეწველო ავტომატიზაციისა და შენობის ავტომატიზაციის სისტემებში, მთელი რიგი დისტანციური მოწყობილობებიმონაცემთა შეგროვება, რომელიც გადასცემს და იღებს ინფორმაციას ცენტრალური მოდულის მეშვეობით, რომელიც უზრუნველყოფს მონაცემებზე წვდომას მომხმარებლებს და სხვა პროცესორებს. მონაცემთა ლოგერები და მკითხველები ტიპიურია ასეთი აპლიკაციებისთვის. ამ მიზნისთვის თითქმის იდეალური მონაცემთა ხაზი განისაზღვრება RS-485 სტანდარტით, რომელიც აკავშირებს მონაცემთა შეგროვების მოწყობილობებს გრეხილი წყვილი კაბელით.
ვინაიდან RS-485 DAQ-ებიდან ბევრი არის კომპაქტური, დამოუკიდებელი, ბატარეით მომუშავე მოწყობილობა, საჭიროა ზომების მიღება ენერგიის მოხმარების შესამცირებლად, რათა გააკონტროლონ სითბოს გაფრქვევა და გააგრძელონ ბატარეის ხანგრძლივობა. ანალოგიურად, ენერგიის დაზოგვა მნიშვნელოვანია ტარებისთვის და სხვა აპლიკაციებისთვის, რომლებიც იყენებენ RS-485 ინტერფეისს CPU-ში მონაცემების ჩამოსატვირთად.
შემდეგი განყოფილება განკუთვნილია ძირითადად მათთვის, ვინც არ იცნობს RS-485-ს.
RS-485: ისტორია და აღწერა
RS-485 სტანდარტი ერთობლივად შეიმუშავა მწარმოებლების ორმა ასოციაციამ: ელექტრონიკის ინდუსტრიის ასოციაცია (EIA) და სატელეკომუნიკაციო ინდუსტრიის ასოციაცია (TIA). გზშ-მ ერთხელ ყველა თავისი სტანდარტი მონიშნა პრეფიქსით "RS" (რეკომენდებული სტანდარტი). ბევრი ინჟინერი აგრძელებს ამ აღნიშვნის გამოყენებას, თუმცა EIA/TIA ოფიციალურად შეცვალა "RS" "EIA/TIA"-ით, რათა გაადვილდეს მათი სტანდარტების წარმოშობის იდენტიფიცირება. დღეს, RS-485 სტანდარტის სხვადასხვა გაფართოება მოიცავს აპლიკაციების მრავალფეროვნებას.
RS-485 და RS-422 სტანდარტებს ბევრი საერთო აქვთ და, შესაბამისად, ხშირად ერთმანეთში ირევიან. ცხრილი 1 ადარებს მათ. RS-485, რომელიც განსაზღვრავს ორმხრივ ნახევრად დუპლექს კომუნიკაციას, არის ერთადერთი EIA/TIA სტანდარტი, რომელიც საშუალებას აძლევს რამდენიმე მიმღებს და დრაივერს ავტობუსის კონფიგურაციაში. EIA/TIA-422, მეორე მხრივ, განსაზღვრავს ერთ ცალმხრივ დრაივერს მრავალი მიმღებით. RS-485 ელემენტები თავსებადია და ურთიერთშემცვლელია მათი RS-422 კოლეგებთან, თუმცა RS-422 დრაივერები არ უნდა იქნას გამოყენებული RS-485-ზე დაფუძნებულ სისტემებში, რადგან მათ არ შეუძლიათ უარი თქვან ავტობუსის კონტროლზე.
ცხრილი 1. RS-485 და RS-422 სტანდარტები
| RS-422 | RS-485 | |
| სამუშაო რეჟიმი | დიფერენციალური | დიფერენციალური |
| დაშვებული რაოდენობა Tx და Rx | 1 Tx, 10 Rx | 32 Tx, 32 Rx |
| კაბელის მაქსიმალური სიგრძე | 1200 მ | 1200 მ |
| მონაცემთა გადაცემის მაქსიმალური სიჩქარე | 10 Mbps | 10 Mbps |
| მძღოლის გამომავალი მინიმალური დიაპაზონი | ± 2 ვ | ± 1,5 ვ |
| მძღოლის მაქსიმალური გამომავალი დიაპაზონი | ± 5 ვ | ± 5 ვ |
| მძღოლის მაქსიმალური მოკლე ჩართვის დენი | 150 mA | 250 mA |
| დატვირთვის წინააღმდეგობა Tx | 100 ომ | 54 ომ |
| Rx შეყვანის მგრძნობელობა | ± 200 მვ | ± 200 მვ |
| შეყვანის მაქსიმალური წინაღობა Rx | 4 kOhm | 12 kOhm |
| Rx შეყვანის ძაბვის დიაპაზონი | ± 7 ვ | -7 V-დან +12 V-მდე |
| ლოგიკა ერთი დონის Rx | > 200 მვ | > 200 მვ |
| ლოგიკური ნულოვანი დონე Rx | < 200 мВ | < 200 мВ |
ESD დაცვა
RS-485 და RS-422 სისტემებში დიფერენციალური სიგნალიზაცია უზრუნველყოფს მონაცემთა საიმედო გადაცემას ხმაურის არსებობისას და მათი მიმღების დიფერენციალურ შეყვანას შეუძლია ასევე უარყოს მნიშვნელოვანი საერთო რეჟიმის ძაბვა. თუმცა, დამატებითი ზომები უნდა იქნას მიღებული, რათა დავიცვათ მნიშვნელოვნად მაღალი ძაბვის დონეები, რომლებიც ჩვეულებრივ ასოცირდება ელექტროსტატიკურ გამონადენთან (ESD).
ადამიანის სხეულის დამუხტული ტევადობა საშუალებას აძლევს ადამიანს გაანადგუროს ინტეგრირებული წრე უბრალოდ შეხებით. ასეთი კონტაქტი ადვილად შეიძლება მოხდეს ინტერფეისის კაბელის გაყვანისა და დაკავშირებისას. ასეთი მავნე ზემოქმედებისგან დასაცავად MAXIM ინტერფეისის ჩიპები მოიცავს "ESD სტრუქტურებს". ეს სტრუქტურები იცავს გადამცემის გამოსავალს და მიმღების შეყვანას RS-485 გადამცემებში ESD დონეებიდან ±15 კვტ-მდე.
მოთხოვნილი ESD დაცვის უზრუნველსაყოფად, Maxim რამდენჯერმე ამოწმებს პოზიტიურ და უარყოფით სიმძლავრის მილებს 200 ვ საფეხურებში, რათა შეამოწმოს დონის თანმიმდევრულობა ±15 კვტ-მდე. ამ კლასის მოწყობილობები (რომლებიც აკმაყოფილებენ ადამიანის სხეულის მოდელის ან IEC 1000-4-2 სპეციფიკაციებს) აღინიშნება დამატებითი „E“ სუფიქსით პროდუქტის აღნიშვნაში.
RS-485/RS-422 დრაივერის დატვირთვის სიმძლავრე რაოდენობრივად არის განსაზღვრული ერთეული დატვირთვის მიხედვით, რაც თავის მხრივ განისაზღვრება, როგორც ერთი სტანდარტული RS-485 მიმღების შეყვანის წინაღობა (12 kΩ). ამრიგად, სტანდარტულ RS-485 დრაივერს შეუძლია მართოს 32 ერთეული დატვირთვა (32 პარალელური 12 kΩ დატვირთვა). თუმცა, ზოგიერთი RS-485 მიმღებისთვის, შეყვანის წინაღობა უფრო მაღალია - 48 kΩ (1/4 ერთეული დატვირთვა) ან თუნდაც 96 kΩ (1/8 ერთეული დატვირთვა) - და, შესაბამისად, 128 ან 256 ასეთი მიმღები შეიძლება დაუკავშირდეს ერთს. ავტობუსი ერთდროულად.. თქვენ შეგიძლიათ დააკავშიროთ მიმღების ტიპების ნებისმიერი კომბინაცია, თუ მათი პარალელური წინაღობა არ აღემატება 32 ერთეულ დატვირთვას (ანუ ჯამური წინაღობა მინიმუმ 375 ohms).
მაღალი სიჩქარის შედეგები
უფრო სწრაფი გადარიცხვები მოითხოვს უფრო მაღალ სიჩქარეს დრაივერის გამომავალზე და ეს, თავის მხრივ, წარმოქმნის ელექტრომაგნიტური ჩარევის მაღალ დონეს (EMI). ზოგიერთი RS-485 გადამცემი ამცირებს EMI-ს მათი დარტყმის სიჩქარის შეზღუდვით. შენელების სიხშირე ასევე ეხმარება აკონტროლოს ასახვები, რომლებიც გამოწვეულია სწრაფი გარდამავლებით, მონაცემთა მაღალი სიჩქარით ან გრძელი ბმულებით. ანარეკლების მინიმიზაციის გასაღები არის ტერმინალური რეზისტორების გამოყენება მნიშვნელობებით, რომლებიც შეესაბამება კაბელის დამახასიათებელ წინაღობას. ჩვეულებრივი RS-485 კაბელებისთვის (დაგრეხილი წყვილი 24AWG), ეს ნიშნავს ბმულის ორივე ბოლოში 120 ომიანი რეზისტორების განთავსებას.
სად მიდის მთელი ძალა?
დენის დაკარგვის აშკარა წყაროა გადამცემის მშვიდი დენი (IQ), რომელიც მნიშვნელოვნად მცირდება თანამედროვე მოწყობილობებში. ცხრილი 2 ადარებს დაბალი სიმძლავრის CMOS გადამცემების მდუმარე დენებს ინდუსტრიის სტანდარტთან 75176.
ცხრილი 2. გაჟონვის დენების შედარება სხვადასხვა RS-485 გადამცემებისთვის
RS-485 გადამცემების ენერგიის მოხმარების კიდევ ერთი მახასიათებელი ხდება, როდესაც არ არის დატვირთვა, ჩართულია დრაივერის გამომავალი და არის პერიოდული შეყვანის სიგნალი. ვინაიდან RS-485-ში ღია ხაზები ყოველთვის თავიდან უნდა იქნას აცილებული, დრაივერები "ჩაქუჩით" თავიანთ გამომავალ სტრუქტურებს ყოველ ჯერზე გამომავალი ჩართვისას. ორივე გამომავალი ტრანზისტორის ეს მოკლე ჩართვა დაუყოვნებლივ იწვევს დენის მატებას. საკმარისად დიდი შეყვანის კონდენსატორი არბილებს ამ ტალღებს, წარმოქმნის RMS დენს, რომელიც იზრდება მონაცემთა სიჩქარით მაქსიმალურ მნიშვნელობამდე. MAX1483 გადამცემებისთვის ეს მაქსიმუმი არის დაახლოებით 15 mA.
სტანდარტული RS-485 გადამცემის დაკავშირება მინიმალურ დატვირთვაზე (კიდევ ერთი გადამცემი, ორი დამთავრებული რეზისტორები და ორი დამცავი რეზისტორები) საშუალებას გაძლევთ გაზომოთ მიწოდების დენის დამოკიდებულება მონაცემთა სიჩქარეზე უფრო რეალისტურ პირობებში. სურათი 2 გვიჩვენებს ICC და ბაუდის სიხშირე MAX1483-ისთვის შემდეგ პირობებში: სტანდარტული 560 ohm, 120 ohm და 560 ohm რეზისტორები, VCC = 5V, DE = /RE\ = VCC და 300 მ კაბელი.
როგორც ხედავთ სურათზე 2, მიმდინარე გათამაშება იზრდება დაახლოებით 37 mA-მდე, თუნდაც მონაცემთა უკიდურესად დაბალი სიჩქარით; ეს უპირველეს ყოვლისა გამოწვეულია ტერმინალური რეზისტორების და დამცავი მიკერძოების რეზისტორების დამატებით. დაბალი სიმძლავრის აპლიკაციებისთვის, ეს უნდა აჩვენოს გამოყენებული მოლაპარაკების ტიპის მნიშვნელობა და ასევე, როგორ მიიღწევა შეცდომის ტოლერანტობა. შეცდომის ტოლერანტობა განხილულია შემდეგ ნაწილში და დეტალური აღწერაშეთანხმება ხელმისაწვდომია განყოფილებაში "შეთანხმების ბოროტი ხუმრობები".
შეცდომის ტოლერანტობა
RS-485 მიმღებების შესასვლელებში ძაბვის შემთხვევაში -200mV-დან +200mV-მდე დიაპაზონში, გამომავალი მდგომარეობა რჩება განუსაზღვრელი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ დიფერენციალური ძაბვა RS-485 მხარეს ნახევრად დუპლექსის კონფიგურაციაში არის 0V და არცერთი გადამცემი არ არის ხაზზე (ან კავშირი გათიშულია), მაშინ ლოგიკური ერთი და ლოგიკური ნული გამომავალზე თანაბრად არიან. სავარაუდოდ. ასეთ პირობებში გარკვეული გამომავალი მდგომარეობის უზრუნველსაყოფად, თანამედროვე RS-485 გადამცემების უმეტესობა მოითხოვს დამცავი მიკერძოების რეზისტორების დაყენებას: რეზისტორი ერთ ხაზზე (A) საწყისი მაღალი დონის დასაყენებლად (A) და დაბალი დონის (დაწევა) მეორეზე. (B), როგორც ნაჩვენებია სურათზე 1. ისტორიულად, უსაფრთხოების მიკერძოებული რეზისტორები უმეტეს სქემებში მითითებულია მნიშვნელობით 560 ohms, თუმცა, ენერგიის დაკარგვის შესამცირებლად (როდესაც შეწყვეტა ხდება ბმულის მხოლოდ ერთ ბოლოში), ეს მნიშვნელობა შეიძლება გაიზარდოს დაახლოებით 1.1 kΩ-მდე. ზოგიერთი დეველოპერი ორივე ბოლოში აყენებს რეზისტორებს მნიშვნელობებით 1.1 kΩ-დან 2.2 kΩ-მდე. აქ ჩვენ უნდა ვიპოვოთ კომპრომისი ხმაურის იმუნიტეტსა და ენერგიის მოხმარებას შორის.
სურათი 1. სამი გარე რეზისტორები ქმნიან ამ RS-485 გადამცემის ტერმინაციისა და დამცავი მიკერძოების წრეს.
სურათი 2. MAX1483 გადამცემის მიწოდების დენი მონაცემთა სიჩქარის მიმართ.
RS-485 გადამცემების მწარმოებლებმა ადრე აღმოფხვრა გარე მიკერძოებული რეზისტორების საჭიროება მიმღების შეყვანის შიგნით დადებითი მიკერძოების რეზისტორების მიწოდებით, მაგრამ ეს მიდგომა ეფექტური იყო მხოლოდ ღია მიკროსქემის პრობლემის გადასაჭრელად. პოზიტიური მიკერძოების რეზისტორები, რომლებიც გამოიყენება ამ ფსევდო-დამდგრადი მიმღებებში, ძალიან სუსტი იყო მიმღების გამომავალი დონის დასაყენებლად შესაბამის ავტობუსზე. სხვა მცდელობები, რათა თავიდან ავიცილოთ გარე რეზისტორების გამოყენება მიმღების ზღურბლების 0V და -0.5V-ზე შეცვლით, არღვევდა RS-485 სპეციფიკაციას.
Maxim-ის MAX3080 და MAX3471 გადამცემების ოჯახმა გადაჭრა ორივე ეს პრობლემა -50მვ-დან -200მვ-მდე მგრძნობელობის ზღურბლის ზუსტი დიაპაზონის მიწოდებით, რითაც აღმოფხვრა უსაფრთხოების მიკერძოებული რეზისტორების საჭიროება RS-485 სტანდარტთან სრული შესაბამისობის შენარჩუნებით. ეს IC-ები უზრუნველყოფენ, რომ 0V მიმღების შესასვლელში გამოიწვევს გამომავალი ამაღლებას. უფრო მეტიც, ეს დიზაინი გარანტიას იძლევა მიმღების გამომავალი მდგომარეობის ცნობილ მდგომარეობას როგორც დახურულ, ასევე გატეხილი ხაზის პირობებში.
როგორც მე-2 ცხრილში ნაჩვენებია, გადამცემები მნიშვნელოვნად განსხვავდებიან მდუმარე დენის მნიშვნელობებში. ამრიგად, ენერგიის დაზოგვის პირველი ნაბიჯი უნდა იყოს ისეთი დაბალი სიმძლავრის მოწყობილობის არჩევა, როგორიცაა MAX3471 (2.8 uA გამორთული დრაივერით, 64 კბიტ/წმ-მდე). იმის გამო, რომ ენერგიის მოხმარება მნიშვნელოვნად იზრდება მონაცემთა გადაცემის დროს, კიდევ ერთი მიზანია მძღოლების მუშაობის დროის მინიმუმამდე შემცირება მოკლე ტელეგრამების (მონაცემთა ბლოკები, დაახლ. ხაზი) გადაცემით მათ შორის ხანგრძლივი ლოდინის პერიოდებით. ცხრილი 3 გვიჩვენებს ტიპიური სერიული გადაცემის ტელეგრამის სტრუქტურას.
ცხრილი 3. სერიული დეპეშა
RS-485-ზე დაფუძნებულ სისტემას, რომელიც იყენებს მიმღებებს დატვირთვის ერთეულზე (32-მდე მისამართებად მოწყობილობაზე) შეიძლება, მაგალითად, ჰქონდეს შემდეგი ბიტი: 5 მისამართის ბიტი, 8 მონაცემთა ბიტი, დაწყების ბიტი (ყველა ჩარჩო), გაჩერების ბიტი (ყველა ჩარჩო). პარიტეტის ბიტები (სურვილისამებრ) და CRC ბიტები (სურვილისამებრ). ტელეგრამის მინიმალური სიგრძე ამ კონფიგურაციისთვის არის 20 ბიტი. უსაფრთხო გადაცემისთვის, თქვენ უნდა გამოაგზავნოთ დამატებითი ინფორმაცია, როგორიცაა მონაცემთა ზომა, გამგზავნის მისამართი და მიმართულება, რაც გაზრდის ტელეგრამის სიგრძეს 255 ბაიტამდე (2040 ბიტი).
ტელეგრამის სიგრძის ეს ცვლილება, სტრუქტურით განსაზღვრული სტანდარტებით, როგორიცაა X.25, უზრუნველყოფს მონაცემთა სანდოობას ავტობუსის დროისა და ენერგიის მოხმარების გაზრდით. მაგალითად, 20 ბიტის გადაცემას 200 kbps-ზე დასჭირდება 100 μs. MAX1483-ის გამოყენებისას მონაცემების ყოველ წამში 200 Kbps სიჩქარით გაგზავნისთვის, საშუალო დენი იქნება
(100 μs * 53 mA + (1 s - 100 μA) * 20 μA) / 1 s = 25.3 μA
როდესაც გადამცემი უმოქმედო რეჟიმშია, მისი დრაივერი უნდა გამორთოთ ენერგიის მოხმარების მინიმუმამდე შესამცირებლად. ცხრილი 4 გვიჩვენებს ტელეგრამის სიგრძის გავლენას ერთი MAX1483 დრაივერის ენერგიის მოხმარებაზე, რომელიც მუშაობს გადაცემებს შორის ინტერვალებით. გამორთვის რეჟიმის გამოყენებამ შეიძლება კიდევ უფრო შეამციროს ელექტროენერგიის მოხმარება სისტემაში, რომელიც იყენებს კენჭისყრის ტექნოლოგიას ფიქსირებული ინტერვალებით ან უფრო დიდ, განმსაზღვრელ ხარვეზებს ტრანსმისიებს შორის.
ცხრილი 4. კორელაცია ტელეგრამის სიგრძესა და მიმდინარე მოხმარებას შორის MAX1483 დრაივერის გამოყენებისას
ამ პროგრამული უზრუნველყოფის მოსაზრებების გარდა, აპარატურა გთავაზობთ უამრავ ადგილს გაუმჯობესებისთვის ენერგიის მოხმარების თვალსაზრისით. სურათი 3 ადარებს დენს, რომელიც გამოყვანილია სხვადასხვა გადამცემის მიერ კვადრატული ტალღის სიგნალის გადაცემისას 300 მეტრიან კაბელზე აქტიური დრაივერებით და მიმღებებით. 75ALS176 და MAX1483 იყენებენ სტანდარტულ 560Ω/120Ω/560Ω ტერმინალს ბმულის ორივე ბოლოში, ხოლო "ნამდვილი უშეცდომო" მოწყობილობებს (MAX3088 და MAX3471) აქვთ მხოლოდ 120Ω ტერმინალური რეზისტორები ავტობუსის ორივე ბოლოში. 20 კბიტი/წმ-ზე, დენის მოხმარება მერყეობს 12.2 mA-დან (MAX3471 VCC = 3.3V) 70 mA-მდე (75ALS176). ამრიგად, მოხმარების მნიშვნელოვანი შემცირება ხდება მაშინვე, როგორც კი თქვენ აირჩევთ დაბალი სიმძლავრის მოწყობილობას "ნამდვილი უკმარისობისთვის" თვისებით, რაც, გარდა ამისა, გამორიცხავს დამცავი მიკერძოების რეზისტორების საჭიროებას (მიწაზე და VCC ელექტროგადამცემ ხაზთან). ). გადაამოწმეთ, რომ თქვენს მიერ არჩეული RS-485 გადამცემის მიმღები გამოსცემს სწორ ლოგიკურ დონეებს როგორც დახურული, ასევე ღია მიკროსქემის პირობებში.
სურათი 3. გადამცემის ჩიპები მნიშვნელოვნად განსხვავდებიან მიმდინარე მოხმარების დამოკიდებულებით მონაცემთა სიჩქარეზე.
შეთანხმების ბოროტი ხუმრობები
როგორც ზემოთ აღინიშნა, დამთავრებული რეზისტორები აღმოფხვრის წინაღობის შეუსაბამობით გამოწვეულ ანარეკლს, მაგრამ მათი მინუსი არის ენერგიის დამატებითი გაფანტვა. მათი ეფექტი ნაჩვენებია ცხრილში 5, სადაც ჩამოთვლილია მიმდინარე მოხმარება სხვადასხვა გადამცემებისთვის (დრაივერით აქტიური) რეზისტორების გარეშე, მხოლოდ დამთავრებული რეზისტორებისთვის და ტერმინალის და უსაფრთხოების მიკერძოებული რეზისტორების კომბინაცია.
ცხრილი 5. დამთავრებული და მიკერძოებული რეზისტორები ზრდის დენის გაყვანას
| MAX1483 | MAX3088 | MAX3471 | SN75ALS176 | |
| I VCC (არ RT) | 60 uA | 517 uA | 74 uA | 22 uA |
| I VCC (RT=120) | 24 uA | 22.5 uA | 19.5 uA | 48 uA |
| I VCC (RT = 560-120-560) | 42 uA | N/A | N/A | 70 uA |
მოლაპარაკების გამონაკლისი
ელექტროენერგიის მოხმარების შემცირების პირველი გზა არის ტერმინალური რეზისტორების მთლიანად აღმოფხვრა. ეს პარამეტრი შესაძლებელია მხოლოდ მოკლე ბმულებისთვის და მონაცემთა დაბალი სიჩქარისთვის, რაც საშუალებას აძლევს ასახვას მოგვარდეს მიმღების მიერ მონაცემების დამუშავებამდე. როგორც პრაქტიკა გვიჩვენებს, დამთხვევა არ არის საჭირო, თუ სიგნალის აწევის დრო მინიმუმ ოთხჯერ აღემატება კაბელის მეშვეობით ცალმხრივი სიგნალის დაყოვნების დროს. შემდეგი ნაბიჯები იყენებს ამ წესს შეუსაბამო კაბელის მაქსიმალური დასაშვები სიგრძის გამოსათვლელად:
ამრიგად, MAX3471-ს შეუძლია უზრუნველყოს სიგნალის ღირსეული ხარისხი 64 კბიტი/წმ სიჩქარით 38 მეტრიანი კაბელის გადაცემისას და მიღებისას დამთავრებული რეზისტორების გარეშე. სურათი 4 გვიჩვენებს ენერგიის მკვეთრ ეკონომიას MAX3471-ზე, როდესაც გამოიყენება 30 მეტრი კაბელი ტერმინალური რეზისტორების გარეშე 300 მეტრი კაბელის და 120 ტერმინალური რეზისტორების ნაცვლად.
სურათი 4. ტერმინალური რეზისტორები - დენის მთავარი მომხმარებელი.
RC შესატყვისი
ერთი შეხედვით, RC ტერმინალის შესაძლებლობა DC დაბლოკოს ძალიან იმედისმომცემია. თუმცა, თქვენ ნახავთ, რომ ეს ტექნიკა გარკვეულ პირობებს აწესებს. ტერმინალი შედგება RC სტრიქონისაგან, დიფერენციალური მიმღების შეყვანის პარალელურად (A და B), როგორც ნაჩვენებია სურათზე 5. მიუხედავად იმისა, რომ R ყოველთვის უდრის კაბელის დამახასიათებელ წინაღობას (Z 0), C-ის არჩევანი მოითხოვს გარკვეულ განხილვას. C-ის დიდი მნიშვნელობა უზრუნველყოფს კარგ შეთავსებას, რაც საშუალებას აძლევს ნებისმიერ სიგნალს დაინახოს R, რომელიც შეესაბამება Z0-ს, მაგრამ დიდი მნიშვნელობები ასევე ზრდის დრაივერის პიკის გამომავალ დენს. სამწუხაროდ, უფრო გრძელი კაბელები საჭიროებენ C-ს უფრო მაღალ მნიშვნელობებს. მთელი სტატიები მიეძღვნა C რეიტინგის განსაზღვრას ამ ურთიერთგაცვლის მისაღწევად. ამ საკითხზე დეტალური განტოლებები შეგიძლიათ იხილოთ ამ სტატიის ბოლოს მითითებულ სახელმძღვანელოებში.
სურათი 5. RC შესატყვისი ამცირებს მოხმარებას, მაგრამ მოითხოვს C მნიშვნელობის ფრთხილად არჩევანს.
სიგნალის საშუალო ძაბვა კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფაქტორია, რომელიც ხშირად შეუმჩნეველი ხდება. თუ სიგნალის საშუალო ძაბვა არ არის დაბალანსებული პირდაპირი დენი, DC კიბეების საფეხურის ეფექტი იწვევს მნიშვნელოვან ჟიტერს ეფექტის გამო, რომელიც ცნობილია როგორც "სიმბოლო ინტერფერენცია". მოკლედ, RC შეწყვეტა ეფექტურია ენერგიის მოხმარების შესამცირებლად, მაგრამ მიდრეკილია სიგნალის ხარისხის განადგურებისკენ. იმის გამო, რომ RC შესატყვისი აწესებს უამრავ შეზღუდვას მის გამოყენებაზე, საუკეთესო ალტერნატივა ხშირ შემთხვევაში საერთოდ არ არის შესატყვისი.
შესატყვისი Schottky დიოდებზე
Schottky დიოდები გვთავაზობენ შეწყვეტის ალტერნატიულ მეთოდს, როდესაც მაღალი ენერგიის მოხმარება შეშფოთებულია. სხვა სახის შესატყვისისაგან განსხვავებით, შოთკის დიოდები არ ცდილობენ ავტობუსის დამახასიათებელ წინაღობასთან შესაბამისობას. სამაგიეროდ, ისინი უბრალოდ თრგუნავენ არეკვლის შედეგად გამოწვეულ პულსის კიდეებზე მწვერვალებს. შედეგად, ძაბვის ცვლილებები შემოიფარგლება დადებითი ზღვრული ძაბვით და ნულით.
Schottky დიოდები ხარჯავს მცირე ენერგიას, რადგან ისინი ატარებენ მხოლოდ დადებითი და უარყოფითი მწვერვალების არსებობას. მეორეს მხრივ, სტანდარტული რეზისტენტული შეწყვეტა (უსაფრთხოების მიკერძოებული რეზისტორებით ან მის გარეშე) მუდმივად ანაწილებს ენერგიას. სურათი 6 ასახავს შოთკის დიოდების გამოყენებას ანარეკლებთან საბრძოლველად. Schottky დიოდები არ უზრუნველყოფენ შეცდომის ტოლერანტ მუშაობას, თუმცა, MAX308X და MAX3471 გადამცემებში შერჩეული ძაბვის ზღვრული დონეები შესაძლებელს ხდის შეცდომის ტოლერანტული ოპერაციის განხორციელებას ამ ტიპის შესატყვისით.
სურათი 6. მიუხედავად მაღალი ღირებულებისა, შოთკის დიოდის შესატყვის წრეს ბევრი უპირატესობა აქვს.
Schottky დიოდი, საუკეთესო ხელმისაწვდომი მიახლოება იდეალურ დიოდთან (ნულოვანი წინა ძაბვა Vf, ნულოვანი ჩართვის დრო toON და ნულოვანი საპირისპირო აღდგენის დრო trr), არის დიდი ინტერესი, როგორც სიმძლავრის მშიერი ტერმინალური რეზისტორების შემცვლელი. RS-485/RS-422 სისტემებში ამ შეხამების მინუსი არის ის, რომ Schottky დიოდებს არ შეუძლიათ ყველა ასახვის ჩახშობა. მას შემდეგ, რაც ასახული სიგნალი იშლება შოთკის დიოდის წინა ძაბვის ქვემოთ, მისი ენერგია უცვლელი რჩება დამთავრებული დიოდების მიერ და გრძელდება მანამ, სანამ ის არ გაიფანტება კაბელის მიერ. მნიშვნელოვანია თუ არა ეს გახანგრძლივებული აშლილობა, დამოკიდებულია სიგნალის სიდიდეზე მიმღების შეყვანაზე.
Schottky ტერმინატორის მთავარი მინუსი არის მისი ღირებულება. ერთი დასრულების წერტილი მოითხოვს ორ დიოდს. ვინაიდან RS-485/RS-422 ავტობუსი დიფერენციალურია, ეს რიცხვი კვლავ მრავლდება ორზე (სურათი 6). რამდენიმე Schottky ტერმინატორის გამოყენება ავტობუსში უჩვეულო არ არის.
Schottky-ის დიოდური ტერმინატორები ბევრ სარგებელს იძლევა RS-485/RS-422 დაფუძნებული სისტემებისთვის და ენერგიის დაზოგვა მთავარია (სურათი 7). არაფრის გამოთვლა არ არის საჭირო, რადგან კაბელის სიგრძისა და მონაცემთა სიჩქარის განსაზღვრული ლიმიტები მიიღწევა Schottky ტერმინატორის ნებისმიერ ლიმიტამდე. კიდევ ერთი უპირატესობა ის არის, რომ მრავალი Schottky ტერმინატორი სხვადასხვა ონკანებზე და მიმღების შეყვანებზე აუმჯობესებს სიგნალის ხარისხს საკომუნიკაციო ავტობუსის ჩატვირთვის გარეშე.
ნახაზი 7. RS-485 სისტემებში მიმდინარე მოხმარება დიდად არის დამოკიდებული ბაუდის სიჩქარეზე და შეწყვეტის ტიპზე.
შეჯამება
როდესაც მონაცემთა გადაცემის სიჩქარე მაღალია და კაბელი გრძელია, ძნელია მიაღწიო ულტრა დაბალი მოხმარების მიღწევას RS-485 სისტემაში (ორიგინალური "რწყილის სიმძლავრე" - "რწყილის სიმძლავრე", - დაახლ. ჩიხი), რადგან ხდება აუცილებელია შესაბამისი მოწყობილობების დაყენება საკომუნიკაციო ხაზზე (ტერმინატორები). ამ შემთხვევაში, "ნამდვილი ხმაურის იმუნიტეტის" გადამცემებს მიმღების გამოსავალზე შეუძლიათ ენერგიის დაზოგვა მაშინაც კი, როდესაც ტერმინატორები გამოიყენება, რაც გამორიცხავს უსაფრთხოების მიკერძოების რეზისტორების საჭიროებას. პროგრამული უზრუნველყოფის კომუნიკაცია ასევე ამცირებს ენერგიის მოხმარებას გადამცემის გათიშულ მდგომარეობაში დაყენებით ან დრაივერის გამორთვით, როდესაც არ გამოიყენება.
დაბალი სიჩქარისა და მოკლე კაბელებისთვის, ენერგიის მოხმარებაში განსხვავება უზარმაზარია: მონაცემთა გადაცემას 60 kbps სიჩქარით 30 მეტრიან კაბელზე სტანდარტული SN75ALS176 გადამცემის გამოყენებით 120 ohm დამთავრებული რეზისტორებით, დასჭირდება 70 mA დენი ელექტრომომარაგების სისტემიდან. მეორეს მხრივ, MAX3471-ის გამოყენებას იმავე პირობებში დასჭირდება მხოლოდ 2.5 mA ელექტრომომარაგებიდან.
RS-485 არის სტანდარტი, რომელიც პირველად იქნა მიღებული ელექტრონული მრეწველობის ასოციაციის მიერ. დღემდე, ეს სტანდარტი ითვალისწინებს სხვადასხვა მიმღების და გადამცემების ელექტრულ მახასიათებლებს, რომლებიც გამოიყენება სხვადასხვა დაბალანსებულ ციფრულ სისტემაში.
სპეციალისტებს შორის RS-485 არის საკმაოდ პოპულარული ინტერფეისის სახელი, რომელიც აქტიურად გამოიყენება სხვადასხვა სამრეწველო პროცესის მართვის სისტემებში რამდენიმე კონტროლერის, ისევე როგორც მრავალი სხვა მოწყობილობის ერთმანეთთან დასაკავშირებლად. მთავარი განსხვავება ამ ინტერფეისსა და თანაბრად გავრცელებულ RS-232-ს შორის არის ის, რომ იგი ითვალისწინებს ერთდროულად რამდენიმე ტიპის აღჭურვილობის კომბინაციას.
RS-485-ის დახმარებით, ინფორმაციის მაღალსიჩქარიანი გაცვლა რამდენიმე მოწყობილობას შორის ერთის საშუალებით ორი მავთულის ხაზიკომუნიკაცია ნახევრად დუპლექს რეჟიმში. იგი ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე ინდუსტრიაში პროცესის კონტროლის სისტემების ფორმირების პროცესში.
ამ სტანდარტის დახმარებით ინფორმაციის გადაცემა ხდება 10 Mbps-მდე სიჩქარით, ხოლო მაქსიმალური შესაძლო დიაპაზონი პირდაპირ იქნება დამოკიდებული მონაცემთა გადაცემის სიჩქარეზე. ამრიგად, მაქსიმალური სიჩქარის უზრუნველსაყოფად, მონაცემები შეიძლება გადაიცეს არაუმეტეს 120 მეტრზე, ხოლო 100 კბიტ/წმ სიჩქარით ინფორმაცია გადაიცემა 1200 მეტრზე მეტ მანძილზე.
მოწყობილობების რაოდენობა, რომელთა გაერთიანება RS-485 ინტერფეისს შეუძლია, პირდაპირ იქნება დამოკიდებული იმაზე, თუ რომელი გადამცემი გამოიყენება მოწყობილობაში. თითოეული გადამცემი შექმნილია იმისთვის, რომ ერთდროულად აკონტროლოს 32 სტანდარტული მიმღები, თუმცა, უნდა გვესმოდეს, რომ არის მიმღებები, რომელთა შეყვანის წინაღობა არის 50%, 25% ან თუნდაც სტანდარტზე ნაკლები, და თუ ასეთი აღჭურვილობა გამოიყენება, მოწყობილობების საერთო რაოდენობა იქნება შესაბამისად გაიზარდოს.
RS-485 კაბელი არ ახდენს ინფორმაციის ჩარჩოების რომელიმე კონკრეტულ ფორმატს ან გაცვლის პროტოკოლს სტანდარტიზებას. უმეტეს შემთხვევაში, გამოიყენება ზუსტად იგივე ჩარჩოები, რომლებსაც RS-232 იყენებს, ანუ მონაცემთა ბიტები, გაჩერების და დაწყების ბიტი და საჭიროების შემთხვევაში პარიტეტის ბიტი.
გაცვლის პროტოკოლების ფუნქციონირება უმეტეს თანამედროვე სისტემებში ხორციელდება "მასტერ-მონის" პრინციპის მიხედვით, ანუ ქსელის ზოგიერთი მოწყობილობა არის ოსტატი და იღებს ინიციატივას, გაგზავნოს მოთხოვნები ყველა სლავურ მოწყობილობას შორის, რომლებიც განსხვავდება ლოგიკური მისამართებით. დღეს ყველაზე პოპულარული პროტოკოლი არის Modbus RTU.
აღსანიშნავია, რომ RS-485 კაბელს ასევე არ აქვს რაიმე კონკრეტული ტიპის კონექტორები ან გამანადგურებელი, ანუ შეიძლება იყოს ტერმინალის კონექტორები, DB9 და სხვა.
ყველაზე ხშირად, ამ ინტერფეისის გამოყენებით, არსებობს ადგილობრივი ქსელი, რომელიც აერთიანებს რამდენიმე გადამცემს ერთდროულად.
RS-485-ის შეერთებისას საჭიროა სწორად დააკავშიროთ სიგნალის სქემები, რომლებსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ A და B. ამ შემთხვევაში, პოლარობის შეცვლა არც ისე საშინელია, უბრალოდ დაკავშირებული მოწყობილობები არ იმუშავებს.
RS-485 ინტერფეისის გამოყენებისას უნდა გაითვალისწინოთ მისი მუშაობის რამდენიმე მახასიათებელი:
სტანდარტული ან USB RS-485 ტერმინალის რეზისტორების გამოყენება უზრუნველყოფს კაბელის ღია ბოლოს სრულ შესაბამისობას შემდგომ ხაზთან, რაც მთლიანად გამორიცხავს სიგნალის ასახვის შესაძლებლობას.
რეზისტორების ნომინალური წინააღმდეგობა შეესაბამება კაბელის ტალღის წინაღობას და გრეხილ წყვილზე დაფუძნებული კაბელებისთვის უმეტეს შემთხვევაში ეს არის დაახლოებით 100-120 ohms. მაგალითად, დღეს საკმაოდ პოპულარული UTP-5 კაბელი, რომელიც აქტიურად გამოიყენება Ethernet-ის დაყენების პროცესში, აქვს დამახასიათებელი წინაღობა 100 ohms. საკაბელო სხვა ვარიანტებისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა რეიტინგი.
საჭიროების შემთხვევაში, რეზისტორების შედუღება შესაძლებელია საკაბელო კონექტორების კონტაქტებზე უკვე საბოლოო მოწყობილობებში. იშვიათად, რეზისტორები დამონტაჟებულია თავად მოწყობილობაში, რის შედეგადაც რეზისტორის დასაკავშირებლად მხტუნავები უნდა დამონტაჟდეს. ამ შემთხვევაში, თუ მოწყობილობა გამორთულია, ხაზი სრულიად შეუსაბამოა. და დანარჩენი სისტემის ნორმალური მუშაობის უზრუნველსაყოფად, თქვენ უნდა დააკავშიროთ შესაბამისი დანამატი.
RS-485 პორტი იყენებს მონაცემთა გადაცემის დაბალანსებულ სქემას, ანუ A და B სიგნალის სქემებზე ძაბვის დონეები შეიცვლება ანტიფაზაში.
სენსორმა უნდა უზრუნველყოს სიგნალის დონე 1.5 ვ სრული დატვირთვის დროს და არაუმეტეს 6 ვ, თუ მოწყობილობა უმოქმედოა. ძაბვის დონე იზომება განსხვავებულად, თითოეული სიგნალის მავთული მეორესთან შედარებით.
სადაც მიმღები მდებარეობს, მიღებული სიგნალის მინიმალური დონე ნებისმიერ შემთხვევაში უნდა იყოს მინიმუმ 200 მვ.
იმ შემთხვევაში, თუ სიგნალის სქემებზე სიგნალი არ არის, ხდება მცირე ოფსეტური, რომელიც იცავს მიმღებს ცრუ მუშაობის შემთხვევებისგან.
ექსპერტები რეკომენდაციას უწევენ ოფსეტს 200 მვ-ზე ოდნავ მეტი, რადგან ეს მნიშვნელობა შეესაბამება შეყვანის სიგნალის გაურკვევლობის ზონას სტანდარტის მიხედვით. ამ შემთხვევაში წრე A იწევს წყაროს პოზიტიურ პოლუსამდე, ხოლო წრე B საერთო.
საჭირო ოფსეტისა და კვების ძაბვის შესაბამისად, გაანგარიშება ტარდება, მაგალითად, თუ საჭიროა ტერმინალის რეზისტორების გამოყენებისას 250 მვ-ის ოფსეტის მიღება RT = 120 Ohm, ხოლო წყაროს აქვს ძაბვა 12 ვ. რომ ამ შემთხვევაში ორი რეზისტორი დაკავშირებულია ერთმანეთთან პარალელურად და მიმღების მხარეს დატვირთვის აბსოლუტურად გაუთვალისწინებლად, მიკერძოების დენი არის 0,0042 A, ხოლო მიკერძოების წრედის მთლიანი წინააღმდეგობა არის 2857 ohms. R სმ ამ შემთხვევაში იქნება დაახლოებით 1400 ohms, ასე რომ თქვენ უნდა აირჩიოთ უახლოესი მნიშვნელობა.
მაგალითად, გამოყენებული იქნება 1.5 kΩ მიკერძოებული რეზისტორი, ისევე როგორც გარე 12 ვოლტიანი რეზისტორი. გარდა ამისა, ჩვენს სისტემაში არის კონტროლერის ელექტრომომარაგების იზოლირებული გამომავალი, რომელიც წამყვანი რგოლია მის წრიულ სეგმენტში.
რა თქმა უნდა, მიკერძოების განხორციელების მრავალი სხვა ვარიანტია, რომლებიც იყენებენ RS-485 გადამყვანს და სხვა ელემენტებს, მაგრამ ნებისმიერ შემთხვევაში, მიკერძოებული სქემების განთავსებისას, უნდა გაითვალისწინოთ, რომ კვანძი, რომელიც მას უზრუნველყოფს, პერიოდულად გამოირთვება ან საბოლოოდ შეიძლება მთლიანად ამოღებულ იქნეს ქსელიდან.
თუ არსებობს მიკერძოება, მაშინ A მიკროსქემის პოტენციალი სრულ უმოქმედო მდგომარეობაში დადებითია B წრედთან მიმართებაში, რაც არის სახელმძღვანელო, თუ ახალი მოწყობილობა დაკავშირებულია კაბელთან მავთულის ნიშნების გარეშე.
ზემოაღნიშნული რეკომენდაციების განხორციელება საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ ელექტრული სიგნალების ნორმალურ გადაცემას ქსელის სხვადასხვა წერტილში, თუ საფუძვლად გამოყენებული იქნება RS-485 პროტოკოლი. თუ ერთ-ერთი მოთხოვნა მაინც არ არის დაკმაყოფილებული, მოხდება სიგნალის დამახინჯება. ყველაზე შესამჩნევი დამახინჯება იწყება, თუ მონაცემთა გაცვლის კურსი აღემატება 1 Mbps-ს, მაგრამ სინამდვილეში, დაბალი სიჩქარის შემთხვევაშიც კი, რეკომენდებულია არ უგულებელყოთ მითითებული რეკომენდაციები, მაშინაც კი, თუ ქსელი "უკვე ნორმალურად მუშაობს".
სხვადასხვა აპლიკაციების დაპროგრამებისას, რომლებიც მუშაობენ მოწყობილობებთან RS-485 სპლიტერისა და ამ ინტერფეისის სხვა მოწყობილობებთან, გასათვალისწინებელია რამდენიმე მნიშვნელოვანი პუნქტი. ჩამოვთვალოთ ისინი:
ეს ინტერფეისი უზრუნველყოფს მოწყობილობების გაერთიანების შესაძლებლობას "ავტობუსის" ფორმატში, როდესაც ყველა მოწყობილობა გაერთიანებულია ერთი წყვილი მავთულის გამოყენებით. ამ შემთხვევაში, საკომუნიკაციო ხაზი აუცილებლად უნდა შეესაბამებოდეს ორი ბოლოს დამამთავრებელ რეზისტორებს.
შესატყვისობის უზრუნველსაყოფად, ამ შემთხვევაში, დამონტაჟებულია რეზისტორები, რომლებიც ხასიათდება 620 ohms წინააღმდეგობით. ისინი ყოველთვის დამონტაჟებულია ხაზთან დაკავშირებულ პირველ და ბოლო მოწყობილობაზე. თანამედროვე მოწყობილობების უპირატეს უმრავლესობაში ასევე არის ჩაშენებული ტერმინალური წინააღმდეგობა, რომელიც საჭიროების შემთხვევაში შეიძლება დაუკავშირდეს ხაზს მოწყობილობის დაფაზე სპეციალური ჯემპერის დაყენებით.
იმის გამო, რომ მხტუნავები თავდაპირველად დამონტაჟებულია მიწოდების მდგომარეობაში, თქვენ ჯერ უნდა ამოიღოთ ისინი ყველა მოწყობილობიდან, შესაბამისად, გარდა პირველი და ბოლო ხაზთან დაკავშირებული. S2000-PI მოდელის განმეორებით გადამყვანებში, თითოეული ცალკეული გამოსასვლელისთვის, ტერმინალური წინააღმდეგობა ჩართულია გადამრთველის გამოყენებით, ხოლო S2000-KS და S2000-K მოწყობილობები ხასიათდება ჩაშენებული ტერმინალური წინააღმდეგობით, რის შედეგადაც არ არის საჭირო ჯუმპერი მის დასაკავშირებლად.
უფრო გრძელი საკომუნიკაციო ხაზის უზრუნველსაყოფად რეკომენდირებულია გამოიყენოთ სპეციალიზებული გამეორება-გამეორებები, რომლებიც აღჭურვილია გადაცემის მიმართულების სრულად ავტომატური გადართვით.
RS-485 ხაზში ნებისმიერი ონკანი არასასურველია, რადგან ამ შემთხვევაში საკმაოდ ძლიერი სიგნალის დამახინჯებაა, მაგრამ პრაქტიკული თვალსაზრისით, მათი მოთმინება შესაძლებელია, თუ ონკანის მცირე სიგრძეა. ამ შემთხვევაში, ცალკეულ ტოტებზე დამამთავრებელი რეზისტორების დაყენება არ არის საჭირო.
დისტანციური მართვისგან მართულ RS-485 სადისტრიბუციო სისტემაში, თუ ეს უკანასკნელი და მოწყობილობები დაკავშირებულია ერთსა და იმავე ხაზთან, მაგრამ იკვებება სხვადასხვა წყაროებით, საჭირო იქნება ყველა მოწყობილობის 0 ვ სქემების და დისტანციური მართვის გაერთიანება. მათი პოტენციალის გათანაბრების უზრუნველსაყოფად. თუ ეს მოთხოვნა არ დაკმაყოფილებულია, მაშინ ამ შემთხვევაში დისტანციური მართვის პულტს შეიძლება ჰქონდეს არასტაბილური კავშირი მოწყობილობებთან. თუ გამოყენებული იქნება კაბელი რამდენიმე გრეხილი წყვილი მავთულით, მაშინ სრულიად თავისუფალი წყვილი შეიძლება გამოყენებულ იქნას პოტენციალის გათანაბრების წრედისთვის საჭიროების შემთხვევაში. სხვა საკითხებთან ერთად, ასევე შესაძლებელია დაფარული გრეხილი წყვილის გამოყენება იმ შემთხვევაში, თუ ფარის დამიწება არ არის.
აბსოლუტურ უმრავლესობაში, დენი, რომელიც გადის პოტენციალის გათანაბრების მავთულში, საკმაოდ მცირეა, თუმცა, თუ 0 V მოწყობილობები ან თავად ელექტრომომარაგება დაკავშირებულია რამდენიმე ადგილობრივ მიწის ავტობუსთან, პოტენციური სხვაობა სხვადასხვა 0 V სქემებს შორის შეიძლება იყოს რამდენიმე ერთეული. და ზოგიერთ შემთხვევაში ათობით ვოლტიც კი, მაშინ როცა პოტენციალის გათანაბრების წრეში გამავალი დენი შეიძლება საკმაოდ მნიშვნელოვანი იყოს. სწორედ ეს არის ხშირი მიზეზი იმისა, რომ დისტანციური მართვის პულტსა და მოწყობილობებს შორის არასტაბილური კავშირი არსებობს, რის შედეგადაც ისინი შეიძლება ჩავარდეს კიდეც.
სწორედ ამ მიზეზით აუცილებელია გამოირიცხოს 0 ვ სქემის დამიწების შესაძლებლობა, ან, მაქსიმუმ, ამ წრედის დამიწება გარკვეულ წერტილში. გასათვალისწინებელია აგრეთვე 0 ვ-სა და დამცავი დამიწების წრედს შორის კავშირის შესაძლებლობა სიგნალიზაციის სისტემაში გამოყენებულ აღჭურვილობაში.
ობიექტებში, რომლებიც ხასიათდება საკმაოდ რთული ელექტრომაგნიტური გარემოთი, შესაძლებელია ამ ქსელის დაკავშირება დაცულ გრეხილი წყვილის კაბელის მეშვეობით. ამ შემთხვევაში, შეიძლება იყოს უფრო მოკლე მანძილის ლიმიტი, რადგან კაბელის ტევადობა უფრო მაღალია.
სამრეწველო პროგრამებში, უკაბელო მონაცემთა ხაზებივერასოდეს შეიცვლება მთლიანად სადენიანი. ამ უკანასკნელთა შორის, ყველაზე გავრცელებული და საიმედო მაინც არის სერიული ინტერფეისი
რს
-485
. ხოლო მწარმოებელი ყველაზე დაცული გარე გავლენისგან და სხვადასხვა კონფიგურაციით და გადამცემების ინტეგრაციის ხარისხით მისთვის, თავის მხრივ, რჩება კომპანიად.მაქსიმ
ინტეგრირებული
.
მიუხედავად პოპულარობის ზრდისა უკაბელო ქსელები, ყველაზე საიმედო და სტაბილური კავშირი, განსაკუთრებით მძიმე სამუშაო პირობებში, უზრუნველყოფილია სადენიანი. სწორად შემუშავებული სადენიანი ქსელები იძლევა ეფექტურ კომუნიკაციას სამრეწველო აპლიკაციებში და სამრეწველო პროცესის კონტროლის სისტემებში, რაც უზრუნველყოფს იმუნიტეტს ჩარევის, ESD-ისა და ტალღების მიმართ. RS-485 ინტერფეისის გამორჩეულმა მახასიათებლებმა განაპირობა მისი ფართო გამოყენება ინდუსტრიაში.
RS-485 გადამცემი არის ყველაზე გავრცელებული ფიზიკური ფენის ინტერფეისი სერიული მონაცემთა ქსელების განსახორციელებლად მკაცრი გარემოსთვის სამრეწველო და შენობის ავტომატიზაციის აპლიკაციებში. ეს სერიული ინტერფეისის სტანდარტი უზრუნველყოფს მაღალი სიჩქარით კომუნიკაციას შედარებით დიდ დისტანციებზე ერთი დიფერენციალური ხაზით (დაგრეხილი წყვილი). RS-485-ის გამოყენების მთავარი პრობლემა ინდუსტრიაში და შენობების ავტომატიზაციის სისტემებში არის ის, რომ ელექტრულმა გარდამავალმა ფაქტორებმა, რომლებიც წარმოიქმნება ინდუქციური დატვირთვების, ელექტროსტატიკური განმუხტვის და დენის ძაბვის სწრაფი გადართვის დროს, რომლებიც მოქმედებენ ავტომატური მართვის სისტემების ქსელებზე, შეუძლიათ დაამახინჯონ გადაცემული მონაცემები. ან გამოიწვიოს მათი წარუმატებლობა.
ამჟამად, არსებობს რამდენიმე ტიპის მონაცემთა გადაცემის ინტერფეისი, რომელთაგან თითოეული განკუთვნილია კონკრეტული აპლიკაციებისთვის, პარამეტრების საჭირო ნაკრებისა და პროტოკოლის სტრუქტურის გათვალისწინებით. სერიული ინტერფეისები მოიცავს CAN, RS-232, RS-485/RS-422, I 2 C, I 2 S, LIN, SPI და SMBus, მაგრამ RS-485 და RS-422 მაინც ყველაზე საიმედოა, განსაკუთრებით მძიმე სამუშაო პირობებში. .
RS-485 და RS-422 ინტერფეისები მრავალი თვალსაზრისით მსგავსია, თუმცა მათ აქვთ მნიშვნელოვანი განსხვავებები, რომლებიც მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მონაცემთა გადაცემის სისტემების შემუშავებისას. TIA/EIA-422 სტანდარტის მიხედვით, RS-422 ინტერფეისი მითითებულია სამრეწველო აპლიკაციებისთვის ერთი მონაცემთა ავტობუსის მაგისტრალით, რომელზედაც შეიძლება დაკავშირდეს 10-მდე მონა (სურათი 1). ის უზრუნველყოფს გადაცემას 10 Mbps-მდე სიჩქარით გრეხილი წყვილის გამოყენებით, რაც აუმჯობესებს ხმაურის იმუნიტეტს და აღწევს მაქსიმალურ დიაპაზონს და მონაცემთა გადაცემის სიჩქარეს. RS-422-ის ტიპიური აპლიკაციებია პროცესის ავტომატიზაცია (ქიმიკატები, საკვების გადამუშავება, ქაღალდის ქარხნები), ინტეგრირებული ქარხნული ავტომატიზაცია (ავტომობილების და ლითონის მრეწველობის მრეწველობა), ვენტილაციისა და კონდიცირების სისტემები, უსაფრთხოების სისტემები, ძრავის კონტროლი და ობიექტების მოძრაობის კონტროლი.
RS-485 უზრუნველყოფს უფრო მეტ მოქნილობას რამდენიმე ოსტატის დაშვებით საერთო ავტობუსზე და მოწყობილობების მაქსიმალური რაოდენობის გაზრდით ავტობუსზე 10-დან 32-მდე. TIA/EIA-485 სტანდარტის მიხედვით, RS-485-ს აქვს RS-422-ზე მეტი. ინტერფეისი ფართო საერთო რეჟიმის ძაბვის დიაპაზონი (-7…12 V ნაცვლად ±7V) და ოდნავ უფრო მცირე დიფერენციალური ძაბვის დიაპაზონი (±1.5 V ნაცვლად ±2 V), რომელიც უზრუნველყოფს მიმღების სიგნალის საკმარის დონეს ხაზის მაქსიმალური დატვირთვისას. მრავალწვეთოვანი მონაცემთა ავტობუსის მოწინავე შესაძლებლობების გამოყენებით, შეგიძლიათ შექმნათ იმავე მოწყობილობასთან დაკავშირებული მოწყობილობების ქსელები სერიული პორტი RS-485. ხმაურის მაღალი იმუნიტეტისა და მრავალწვეთოვანი შესაძლებლობების გამო, RS-485 არის საუკეთესო სერიული ინტერფეისი გამოსაყენებლად სამრეწველო განაწილებულ სისტემებში, რომლებიც დაკავშირებულია პროგრამირებად ლოგიკურ კონტროლერთან (PLC), გრაფიკულ კონტროლერთან (HMI) ან მონაცემთა შეგროვების სხვა კონტროლერებთან. იმის გამო, რომ RS-485 არის RS-422-ის გაფართოება, ყველა RS-422 მოწყობილობას შეუძლია დაუკავშირდეს ავტობუსს, რომელსაც აკონტროლებს RS-485 მასტერი. RS-485-ის ტიპიური აპლიკაციები მსგავსია ზემოთ ჩამოთვლილი RS-422-ისთვის, RS-485 უფრო ხშირად გამოიყენება მისი გაძლიერებული შესაძლებლობების გამო.
TIA/EIA-485 სტანდარტი იძლევა RS-485-ის გამოყენების საშუალებას 1200 მ-მდე დისტანციებზე.მოკლე დისტანციებზე მონაცემთა გადაცემის სიჩქარე 40 Mbps-ზე მეტია. დიფერენციალური სიგნალის გამოყენება RS-485 ინტერფეისს უფრო დიდ დიაპაზონს აძლევს, მაგრამ მონაცემთა სიხშირე მცირდება ხაზის სიგრძის მატებასთან ერთად. ხაზის მავთულის განივი ფართობი და მასთან დაკავშირებული მოწყობილობების რაოდენობა ასევე გავლენას ახდენს მონაცემთა გადაცემის სიჩქარეზე. თუ თქვენ გჭირდებათ როგორც დიდი დიაპაზონის, ასევე მონაცემთა მაღალი სიჩქარის მიღწევა, რეკომენდირებულია გამოიყენოთ RS-485 გადამცემები ჩაშენებული მაღალი სიხშირის გათანაბრების ფუნქციით, როგორიცაა MAX3291. RS-485 ინტერფეისი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნახევრად დუპლექს რეჟიმში ერთი გრეხილი წყვილი მავთულის გამოყენებით, ან სრული დუპლექსის რეჟიმში მონაცემთა ერთდროული გადაცემით და მიღებით, რაც უზრუნველყოფილია ორი გრეხილი წყვილის (ოთხი მავთულის) გამოყენებით. მრავალწვეთოვანი ნახევრად დუპლექსის კონფიგურაციაში, RS-485-ს შეუძლია 32-მდე გადამცემისა და 32-მდე მიმღების მხარდაჭერა. თუმცა, ახალი თაობის გადამცემი IC-ებს აქვთ უფრო მაღალი შეყვანის წინაღობა, რაც ამცირებს დატვირთვას მიმღების ხაზზე სტანდარტული მნიშვნელობის 1/4-დან 1/8-მდე. მაგალითად, MAX13448E გადამცემის გამოყენებით, RS-485 ავტობუსთან დაკავშირებული მიმღებების რაოდენობა შეიძლება გაიზარდოს 256-მდე. გაფართოებული RS-485 მრავალწვეთოვანი ინტერფეისით, შესაძლებელია სხვადასხვა მოწყობილობების ქსელში დაკავშირება ერთ სერიულ პორტთან, როგორც ნაჩვენებია. სურათზე 2.
მიმღების მგრძნობელობა არის ± 200 მვ. ამიტომ, ერთი ბიტის მონაცემების ამოსაცნობად, მიმღების შეერთების წერტილში სიგნალის დონეები უნდა იყოს +200 მვ-ზე მეტი ნულისთვის და -200 მვ-ზე ნაკლები ერთისთვის (სურათი 3). ამ შემთხვევაში, მიმღები თრგუნავს ჩარევას, რომლის დონე ± 200 მვ-ის ფარგლებშია. დიფერენციალური ხაზი ასევე უზრუნველყოფს საერთო რეჟიმის ეფექტურ უარყოფას. მიმღების მინიმალური შეყვანის წინაღობა არის 12 kOhm, გადამცემის გამომავალი ძაბვა არის ± 1,5 ... ± 5 ვ დიაპაზონში.
სამრეწველო სისტემების დიზაინერებს ექმნებათ გამოწვევები ელექტრომაგნიტურ გარემოში მათი საიმედო მუშაობის უზრუნველსაყოფად, რომელსაც შეუძლია გაანადგუროს აღჭურვილობა ან დაარღვიოს ციფრული საკომუნიკაციო სისტემები. ერთი მაგალითი მსგავსი სისტემებიარის ავტომატური კონტროლი ტექნოლოგიური აღჭურვილობაავტომატიზირებულ სამრეწველო ქარხანაში. კონტროლერი, რომელიც აკონტროლებს პროცესს, ზომავს მის პარამეტრებს, ისევე როგორც გარემოს პარამეტრებს და გადასცემს ბრძანებებს აქტუატორებს ან ქმნის საგანგებო სიგნალებს. სამრეწველო კონტროლერები, როგორც წესი, არის მიკროპროცესორული მოწყობილობები, რომელთა არქიტექტურა ოპტიმიზებულია მოცემული სამრეწველო საწარმოს პრობლემების გადასაჭრელად. ასეთ სისტემებში წერტილოვანი მონაცემების ბმულები ექვემდებარება ძლიერ ელექტრომაგნიტურ ჩარევას გარემოდან.
DC/DC გადამყვანები, რომლებიც გამოიყენება სამრეწველო პროგრამებში, მუშაობენ მაღალი შეყვანის ძაბვაზე და უზრუნველყოფენ იზოლირებულ ძაბვებს შეყვანიდან დატვირთვის გასაძლიერებლად. განაწილებული სისტემის მოწყობილობები, რომლებსაც არ აქვთ საკუთარი ელექტრომომარაგება, იკვებება 24 ან 48 ვ DC-ით. ტერმინალი იკვებება 12 ან 5 ვ-ით, მიღებული შეყვანის ძაბვის გარდაქმნით. სისტემები, რომლებიც ურთიერთობენ დისტანციურ სენსორებთან ან აქტუატორებთან, საჭიროებენ გარდამავალ, EMI და მიწის პოტენციალის დაცვას.
ბევრი კომპანია, როგორიცაა Maxim Integrated, დიდ ძალისხმევას ხმარობს, რათა უზრუნველყოს, რომ სამრეწველო აპლიკაციების ინტეგრირებული სქემები იყოს უაღრესად საიმედო და მდგრადი მკაცრი ელექტრომაგნიტური გარემოს მიმართ. Maxim-ის RS-485 გადამცემები შეიცავს ჩაშენებულ მაღალი ძაბვის ESD-ს და დენის დამცავი სქემებს და არის ცხელ გაცვლაში მონაცემთა დაკარგვის გარეშე ხაზზე.
ელექტროსტატიკური გამონადენი (ESD) წარმოიქმნება, როდესაც ორი საპირისპიროდ დამუხტული მასალა შედის კონტაქტში, რის შედეგადაც ხდება სტატიკური მუხტების გადატანა და ნაპერწკლის გამონადენის წარმოქმნა. ESD ხშირად ჩნდება, როდესაც ადამიანები შედიან კონტაქტში მათ გარშემო არსებულ ობიექტებთან. ნაპერწკლის გამონადენებმა, რომლებიც წარმოიქმნება ნახევარგამტარული მოწყობილობების უყურადღებო მოპყრობის დროს, შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუარესოს მათი შესრულება ან გამოიწვიოს ნახევარგამტარული სტრუქტურის სრული განადგურება. ESD შეიძლება მოხდეს, მაგალითად, კაბელის შეცვლისას ან უბრალოდ I/O პორტის შეხებისას და გამოიწვიოს პორტის გათიშვა ერთი ან მეტი ინტერფეისის ჩიპის გაუმართაობის გამო (სურათი 4).
ასეთმა ავარიებმა შეიძლება გამოიწვიოს მნიშვნელოვანი ზარალი, რადგან ისინი გაზრდის საგარანტიო შეკეთების ღირებულებას და მომხმარებლების მიერ აღიქმება, როგორც შედეგი. Დაბალი ხარისხიპროდუქტი. სამრეწველო წარმოებაში ESD არის სერიოზული პრობლემა, რომელსაც შეუძლია ყოველწლიურად მილიარდობით დოლარის ზარალი გამოიწვიოს. რეალურ საოპერაციო პირობებში, ESD შეიძლება გამოიწვიოს ცალკეული კომპონენტების და ზოგჯერ მთელი სისტემის უკმარისობა. გარე დიოდები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მონაცემთა ინტერფეისების დასაცავად, თუმცა, ზოგიერთი ინტერფეისის IC შეიცავს ჩაშენებულ ESD დაცვის კომპონენტებს და არ საჭიროებს დამატებით გარე დაცვის სქემებს. სურათი 5 გვიჩვენებს ტიპიური ჩაშენებული ESD დაცვის მიკროსქემის გამარტივებულ ფუნქციურ დიაგრამას. სიგნალის ხაზში ტრანზიტორები შემოიფარგლება დიოდური დაცვის სქემით მიწოდების ძაბვის დონეზე V CC და მიწაზე, და ამით იცავს მიკროსქემის შიდა ნაწილს დაზიანებისგან. ამჟამად წარმოებული ინტერფეისის ჩიპები და ანალოგური კონცენტრატორები ჩაშენებული ESD დაცვით ძირითადად შეესაბამება IEC 61000-4-2 სტანდარტს.
Maxim Integrated-მა დიდი ინვესტიცია ჩადო IC-ებში ძლიერი ჩაშენებული ESD დაცვით და ახლა ლიდერია RS-232-დან RS-485 გადამცემებში. ეს მოწყობილობები გაუძლებს IEC (IEC) 61000-4-2 და JEDEC JS-001 შესაბამისობის ESD ტესტის პულსებს, რომლებიც გამოიყენება პირდაპირ I/O პორტებზე. Maxim-ის ESD გადაწყვეტილებები არის საიმედო, ხელმისაწვდომი, დამატებითი გარე კომპონენტების გარეშე და უფრო იაფი, ვიდრე მათი თანატოლების უმეტესობა. ამ კომპანიის მიერ წარმოებული ყველა ინტერფეისის ჩიპი შეიცავს ჩაშენებულ ელემენტებს, რომლებიც იცავს თითოეულ გამომავალს ESD-ისგან, რომელიც წარმოიქმნება წარმოებისა და ექსპლუატაციის დროს. MAX3483AE /MAX3485AE გადამცემების ოჯახი უზრუნველყოფს გადამცემის გამომავალსა და მიმღების შეყვანის დაცვას ±20 კვ-მდე მაღალი ძაბვის ტალღებისგან. ამავდროულად, შენარჩუნებულია პროდუქტების მუშაობის ნორმალური რეჟიმი, არ არის საჭირო გამორთვა და შემდეგ ხელახლა ჩართვა. გარდა ამისა, ჩაშენებული ESD დაცვის ფუნქციები უზრუნველყოფს ჩართვას, გამორთვას და დაბალი სიმძლავრის ლოდინის მუშაობას.
სამრეწველო პროგრამებში, RS-485 დრაივერების შეყვანა და გამოსავალი მიდრეკილია მარცხისკენ ტალღების გამო. დენის პარამეტრები განსხვავდება ESD-ისგან - მაშინ, როდესაც ESD-ის ხანგრძლივობა ჩვეულებრივ 100 ns-მდეა, დენის ძაბვა შეიძლება იყოს 200 μs ან მეტი. დენის ძაბვა შეიძლება გამოწვეული იყოს გაყვანილობის შეცდომებით, ცუდი კავშირებით, დაზიანებული ან გაუმართავი კაბელებით და შედუღების წვეთებით, რამაც შეიძლება შექმნას გამტარი კავშირი ელექტროსა და სიგნალის ხაზებს შორის. ბეჭდური მიკროსქემის დაფაან ჭრილში. ვინაიდან სამრეწველო ენერგეტიკული სისტემები იყენებენ ძაბვებს 24 ვ-ზე მეტი, ასეთი ძაბვის ზემოქმედება სტანდარტულ RS-485 გადამცემებზე, რომლებსაც არ გააჩნიათ დენის დაცვა, გამოიწვევს მათ უკმარისობას წუთებში ან წამებშიც კი. ჭარბი ძაბვისგან დასაცავად, ჩვეულებრივი RS-485 ინტერფეისის ჩიპები საჭიროებენ ძვირადღირებულ გარე მოწყობილობებს, რომლებიც დამზადებულია დისკრეტულ კომპონენტებზე. RS-485 გადამცემებს, ჩაშენებული დენის დაცვით, შეუძლიათ გაუძლონ ±40, ±60 და ±80 ვ-მდე საერთო რეჟიმის ხმაურს მონაცემთა ხაზზე და გამოდიან ±80 ვ-მდე მიწასთან მიმართებაში. დამცავი ელემენტები ფუნქციონირებს ჩიპის ამჟამინდელი მდგომარეობის მიუხედავად - ჩართულია, გამორთული თუ ლოდინის რეჟიმში - ამ გადამცემებს აქცევს ყველაზე საიმედო ინდუსტრიაში, იდეალურია სამრეწველო აპლიკაციებისთვის. Maxim-ის გადამცემები გადარჩებიან დენის და სიგნალის ხაზების შემცირებით, გაყვანილობის შეცდომით, არასწორად დაკავშირებული კონექტორებით, დეფექტური კაბელებით და ბოროტად გამოწვეულ ტალღებს.
RS-485 ინტერფეისის ჩიპების მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მიმღების იმუნიტეტი განუსაზღვრელი ხაზის მდგომარეობების მიმართ, რაც გარანტიას იძლევა მაღალი ლოგიკური დონის დაყენებას მიმღების გამომავალზე, როდესაც შეყვანები ღიაა ან დახურულია, ასევე როდესაც ყველა გადამცემი დაკავშირებულია მიმღებთან. ხაზი გადადის არააქტიურ რეჟიმში (გამოსვლების მაღალი წინაღობის მდგომარეობა). დახურული მონაცემთა ხაზის სიგნალების მიმღების მიერ სწორი აღქმის პრობლემა მოგვარებულია შეყვანის სიგნალის ზღურბლების -50 და -200 მვ-ის უარყოფით ძაბვაზე გადატანით. თუ V A - V B მიმღების შეყვანის დიფერენციალური ძაბვა მეტია ან ტოლია -50 მვ-ზე, გამომავალი R 0 დაყენებულია მაღალ დონეზე. თუ V A - V B არის -200 მვ-ზე ნაკლები ან ტოლი - გამომავალი R 0 დაყენებულია დაბალი. როდესაც ყველა გადამცემი იძინებს და ხაზი წყდება, მიმღების დიფერენციალური შეყვანის ძაბვა ახლოს არის ნულთან, რის შედეგადაც მიმღების გამომავალი მაღალი ხდება. ამ შემთხვევაში, ხმაურის იმუნიტეტის ზღვარი შესასვლელში არის 50 მვ. წინა თაობის გადამცემებისგან განსხვავებით, -50 და -200 mV ზღურბლები შეესაბამება EIA/TIA-485 სტანდარტით მითითებულ ±200 mV მნიშვნელობებს.
.jpg)
