RS-485 (Recommended Standard 485 або EIA/TIA-485-A) – рекомендований стандарт передачі даних по двопровідному напівдуплексному багатоточковому послідовному симетричному каналу зв'язку. Спільна розробка асоціацій: Electronic Industries Alliance (EIA) та Telecommunications Industry Association (TIA). Стандарт визначає лише фізичні рівні передачі сигналів (тобто лише 1-й рівень моделі взаємозв'язку відкритих систем OSI). Стандарт не визначає програмну модель обміну та протоколи обміну. RS-485 створювався для розширення фізичних можливостей інтерфейсу RS232 щодо передачі двійкових даних.
Назва: Recommended Standard 485
Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Multipoint Systems
Електричні характеристики генераторів та приймачів для використання в балансних багатоточкових системах.
Розробник: Electronics Industries Association (EIA). Асоціація промислової електроніки.
Випуски стандарту:
RS-485A (Recommended Standard 485 Edition: A)рік випуску 1983 року.
EIA 485-Aрік випуску 1986 року.
TIA/EIA 485-Aрік випуску 1998 року.
TIA/EIA 485-Aрік редакції 2003 року.
ISO/IEC 8482 (1993р. чинний)
Видавець: ISO, IEC
Назва: Information technology - Telecommunications and information exchange between Systems - Twisted pair multipoint interconnections.
Старі редакції:
ISO 8284 (1987р. не чинний)
ITU-T v.11 (1996р. чинний)
Видавець: INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION
Назва: Electrical characteristics for balanced double-current interchange circuits operationg at data signalling rates up to 10 Mbit/s.
Старі редакції:
ITU-T v.11 (1993р. не чинний)
CCITT v.11 (1988р. не чинний)
ANSI/TIA-485-A (1998р. чинний)
Видавець: American National Standards Institute, ANSI
Назва: Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems.
Двонаправлена напівдуплексна передача даних.Потік послідовних даних передається одночасно тільки в одну сторону, передача даних в іншу сторону вимагає перемикання приймача. Прийомопередавачі прийнято називати "драйверами" (driver), це пристрій або електричний ланцюг, який формує фізичний сигнал на стороні передавача.
Симетричний канал зв'язку.Для прийому/передачі даних використовуються два рівнозначні сигнальні дроти. Провіди позначаються латинськими літерами "А" і "В". За цими двома проводами йде послідовний обмін даними в обох напрямках (по черзі). При використанні крученої пари симетричний канал істотно підвищує стійкість сигналу до синфазної перешкоди і добре пригнічує електромагнітні випромінювання, що створюються корисним сигналом.
Диференціальний (балансний спосіб передачі).При цьому способі передачі даних на виході приймача змінюється різниця потенціалів, при передачі "1" різниця потенціалів між AB позитивна при передачі "0" різниця потенціалів між AB негативна. Тобто струм між контактами А і В, при передачі "0" і "1", тече (балансує) у протилежних напрямках.
Багатоточковість.Допускає множинне підключення приймачів та приймачів до однієї лінії зв'язку. При цьому допускається підключення до лінії тільки одного передавача в даний момент часу, і безліч приймачів, інші передавачі повинні очікувати на звільнення лінії зв'язку для передачі даних.
Низькоімпендансний вихід передавача.Буферний підсилювач передавача має низькоомний вихід, що дозволяє передавати сигнал до багатьох приймачів. Стандартна здатність навантаження передавача дорівнює 32-м приймачам на один передавач. Крім цього, струмовий сигнал використовується для роботи "крученої пари" (що більше робочий струм "крученої пари", тим сильніше вона пригнічується синфазні перешкоди на лінії зв'язку).
Зона нечутливості.Якщо диференціальний рівень сигналу між контактами АВ не перевищує ±200мВ, вважається, що сигнал у лінії відсутній. Це збільшує стійкість до перешкод даних.
Допустиме число приймачів (драйверів) 32
Максимальна довжина лінії зв'язку 1200 м (4000ft)
Максимальна швидкість передачі 10 Мбіт/с
Мінімальний вихідний сигнал драйвера ±1,5 В
Максимальний вихідний сигнал драйвера ±5
Максимальний струм короткого замикання драйвера 250 мА
Вихідний опір драйвера 54 Ом
Вхідний опір драйвера 12 кОм
Допустимий сумарний вхідний опір 375 Ом
Діапазон нечутливості до сигналу ±200 мВ
Рівень логічної одиниці (Uab) > 200 мВ
Рівень логічного нуля (Uab) ←200 мВ
Вхідний опір для деяких приймачів може бути більше 12 кОм (поодиноке навантаження). Наприклад, 48 ком (1/4 одиничного навантаження) або 96 ком (1/8), що дозволяє збільшити кількість приймачів до 128 або 256. При різних вхідних опорах приймачів необхідно, щоб загальний вхідний опір не було менше 375 Ом.
Оскільки стандарт, RS-485 визначає лише фізичний рівень процедури обміну даними, всі проблеми обміну, синхронізації і квитування, покладаються більш високий протокол обміну. Як ми вже говорили, найчастіше це стандарт RS-232 або інші верхні протоколи (ModBus, DCON і т.п.).
Сам RS-485 виконує лише такі дії:
Перетворює вхідну послідовність "1" і "0" диференціальний сигнал.
Передає диференціальний сигнал симетричну лінію зв'язку.
Підключає або вимикає передавач драйвера за сигналом найвищого протоколу.
Приймає диференціальний сигнал із лінії зв'язку.
Якщо підключити осцилограф до контактам А-В(RS-485) і контактам GND-TDx(RS-232), то ви не побачите різниці у формі сигналів, що передаються в лініях зв'язку. Насправді, форма сигналу RS-485 повністю повторює форму сигналу RS-232, за винятком інверсії (у RS-232 логічна одиниця передається напругою -12, а в RS-485 +5 В).
Рис.1 Форма сигналів RS-232 та RS-485 при передачі двох символів "0" та "0".
Як очевидно з рис.1 відбувається просте перетворення рівнів сигналу по напрузі.
Хоча форма сигналів однакова у вище зазначених стандартів, але спосіб формування і потужність сигналів різні.
Рис.2 Формування сигналів RS-485 та RS-232
Перетворення рівнів сигналів і новий спосіб формування дозволив вирішити ряд проблем, які свого часу були враховані під час створення стандарту RS-232.
Переваги фізичного сигналу RS-485 перед сигналом RS-232
Використовується однополярне джерело живлення +5В, яке використовується для живлення більшості електронних приладів та мікросхем. Це спрощує конструкцію та полегшує узгодження пристроїв.
Потужність сигналу передавача RS-485 вдесятеро перевищує потужність сигналу передавача RS-232. Це дозволяє підключати до одного передавача RS-485 до 32 приймачів і таким чином вести широкомовну передачу даних.
Використання симетричних сигналів, у якої є гальванічна розв'язка з нульовим потенціалом мережі живлення. В результаті виключено попадання перешкоди з нульового дроту живлення (як у RS-232). Враховуючи можливість роботи передавача на низькоомне навантаження, стає можливим використовувати ефект придушення синфазних перешкод за допомогою властивостей "витої пари". Це значно збільшує дальність зв'язку. Крім цього з'являється можливість гарячого підключення приладу до лінії зв'язку (хоча це не передбачено стандартом RS-485). Зауважимо, що в RS-232 "гаряче" підключення приладу зазвичай призводить до виходу з ладу СОМ порту комп'ютера.
Кожен приймач (драйвер) RS-485 може бути в одному з двох станів: передача даних або прийом даних. Перемикання драйвера RS-485 відбувається за допомогою спеціального сигналу. Наприклад, на рис.3 показаний обмін даними з використанням перетворювача АС3 фірми Овен. Режим перетворювача перемикається сигналом RTS. Якщо RTS=1 (True) АС3 передає дані, що надходять від СОМ порту в мережу RS-485. При цьому всі інші драйвери повинні бути в режимі прийому (RTS=0). Насправді RS-485 є двонаправленим буферним мультиплексованим підсилювачем для сигналів RS-232.
Рис.3 Приклад використання перетворювача Овен АС3.
Ситуація коли одночасно працюватиме більше одного драйвера RS-485 в режимі передавача призводить до втрати даних. Ця ситуація називається "колізією". Щоб колізії не виникали в каналах обміну даними, необхідно використовувати більш високі протоколи (OSI). Такі як MODBUS, DCON, DH485 та ін. Або програми, які безпосередньо працюють з RS-232 та вирішують проблеми колізій. Зазвичай ці протоколи називають 485 протоколами. Хоча насправді апаратною основою всіх цих протоколів служить, звичайно, RS-232. Він забезпечує апаратне оброблення всього потоку інформації. Програмну обробку потоку даних та вирішення проблем з колізіями займаються протоколи вищого рівня (Modbus та ін.) та ПЗ.
Коротко розглянемо ці протоколи, хоча вони не стосуються стандарту RS-485. Зазвичай протокол верхнього рівня включає пакетну, кадрову або фреймову організацію обміну. Тобто, інформація передається логічно завершеними частинами. Кожен кадр обов'язково маркується, тобто. позначається його початок та кінець спеціальними символами. Кожен кадр містить адресу приладу, команду, дані, контрольну суму, які необхідні організації багатоточкового обміну. Щоб уникнути колізій зазвичай застосовують схему "провідний"(master)-"відомий"(slave). "Ведучий" має право самостійно перемикати свій драйвер RS-485 в режим передачі, інші драйвери RS-485 працюють у режимі прийому та називаються "відомими". Щоб "відомий" почав здавати дані в лінію зв'язку "ведучий" надсилає йому спеціальну команду, яка дає приладу із зазначеною адресою право переключити свій драйвер у режим передачі на певний час.
Після передачі команди "відомому", "ведучий" відключає свій передавач і чекає відповіді "відомого" протягом проміжку часу, який називається "таймаут". Якщо протягом таймауту відповідь від "відомого" не отримано, то "ведучий" знову займає лінію зв'язку. У ролі "провідного" зазвичай виступає програма, встановлена на комп'ютер. Існують і складніша організація пакетних протоколів, яка дозволяє циклічно зраджувати роль "провідного" від приладу до приладу. Зазвичай такі прилади називають "лідерами", або кажуть, що прилади передають "маркер". Володіння "маркером" робить прилад "провідним", але він повинен обов'язково передати його іншому приладу мережі за певним алгоритмом. В основному зазначені вище протоколи відрізняються за цими алгоритмами.
Як бачимо, верхні протоколи мають пакетну організацію і виконуються на програмному рівні, вони дозволяють вирішити проблему з "колізіями" даних та багатоточкову організацію обміну даними.
Багато фірм виготовляють приймачі RS485. Називають їх зазвичай конвертори RS232-RS485 або перетворювачі RS232-RS485. Задля реалізації цих приладів випускається спеціальні мікросхеми. Роль цих мікросхем зводиться до перетворення рівнів сигналів RS232C до рівня сигналів RS485 (TTL/CMOS) і назад, і навіть забезпечення роботи полудуплексного режиму.
За способом перемикання режим передачі розрізняють прилади:
Перемикаються за допомогою окремого сигналу. Для переходу в режим передачі необхідно активувати сигнал на окремому вході. Зазвичай це сигнал RST (СОМ порту). Ці приймачі зараз рідко зустрічаються. Але вони іноді не замінні. Допустимо потрібно прослуховувати обмін даними між контролерами промислового обладнання. При цьому, ваш приймач не повинен переходити в режим передачі, щоб не створити колізію в цій мережі. Використання приймача з автоматичним перемиканнямтут не допустимо. Приклад такого конвертера Овен АС3.
З автоматичним перемиканням та без перевірки стану лінії. Найбільш поширені конвертори, які перемикаються автоматично з появою їх вході інформаційного сигналу. У цьому вони контролюють зайнятість лінії зв'язку. Ці конвертори вимагають обережного застосування через високу ймовірність виникнення колізій. Приклад конвертора Овен АС3М.
З автоматичним перемиканням та перевіркою стану лінії. Найбільш просунуті конвертори, які можуть передавати дані в мережу лише за умови, що мережа не зайнята іншими приймачами і на вході є інформаційний сигнал.
Рис.4 Принципова схема АС3 Овен.
На рис.4 представлена важлива схема перетворювача АС3 Овен. Цей перетворювач має окремий сигнал включення режиму передачі. Як управляючий сигнал використовується вихідний сигнал СОМ порту RST. Якщо RST=1 (+12В) перетворювач передає дані з TD(Сом порту) в мережу RS485, якщо RST=0 (-12), то дані приймаються з мережі RS-485 на вхід RD (СОМ порту). Перетворювач працює від промислової мережі змінного струму напругою 220 вольт. Блок живлення перетворювача виконаний за імпульсною схемою з урахуванням мікросхеми ТОР232N (DA1). Блок живлення видає дві незалежні напруги +5В. Для прийому та перетворення полярних сигналів RS232 (±12 В) в однополярні сигнали TTL/CMOS рівня (+5 В) використовується мікросхема MAX232N (DD1). Дана мікросхема цікава тим, що вона живиться від однополярної напруги +5 і має вбудовані джерела напруги, які необхідні для роботи з полярними сигналами ±12 В. Для правильної роботи вбудованих джерел напруги до мікросхеми MAX232N підключають зовнішні конденсатори С14,С15,С17,С18 . Крім цього мікросхема має по два перетворювачі рівнів сигналів RS-232C до TTL/CMOS в обох напрямках.
Призначення сигналів:
RST -для перемикання перетворювача на режим передачі/приймання
TD-передача даних з RS232 до RS485
RD-прийом даних у RS232 з RS485
Далі сигнали RS232, перетворені до рівня TTL/CMOS, подаються на оптопари 6N137, які здійснюють гальванічну розв'язку сигналів RS232 і RS485. Для передачі/прийому даних на стороні інтерфейсу RS485 використовується мікросхема DS75176 (багатточковий трансівер RS485). Дана мікросхема запитана від окремого джерела напругою +5 В. Мікросхема є підсилювачем сигналів TTL/COMOS рівня з перемиканням напрямку передачі. Виходи DS75176 підключаються до контактів А і через опору 100 Ом, що забезпечує струм короткого замикання А-В в 250мА. Потужність сигналу RS485 приблизно 10 разів перевищує потужність сигналів RS232. Ця мікросхема посилює сигнал до потрібної потужності та забезпечує напівдуплексний режим роботи.
Мережа RS-485 будується за послідовною шиною (bus) схемою, тобто. прилади в мережі послідовно з'єднуються симетричними кабелями. Кінці ліній зв'язку при цьому повинні бути навантажені узгоджувальними резисторами-"термінаторами"(terminator), величина яких повинна дорівнювати хвильовому опору кабелю зв'язку.
Термінатори виконують такі функції:
Зменшують відображення сигналу від кінця лінії зв'язку.
Забезпечують достатній струм через всю лінію зв'язку, що необхідно для придушення синфазної перешкоди за допомогою кабелю типу "кручена пара".
Якщо відстань сегмента мережі перевищує 1200 м або кількість драйверів у сегменті більше 32 штук, потрібно використовувати повторювач (repeater) для створення наступного сегмента мережі. При цьому кожен сегмент мережі має бути підключений до термінаторів. Сегментом мережі при цьому вважається кабель між крайнім приладом та повторювачем або між двома повторювачами.
Стандарт RS-485 не визначає, який тип симетричного кабелю потрібно використовувати, але де-факто використовують кабель типу "кручена пара" з хвильовим опором 120 Ом.
Рис.6 Промисловий кабель Belden 3106A для мереж RS485
Рекомендовано використовувати промисловий кабель Belden3106A для прокладання мереж RS485. Даний кабель має хвильовий опір 120 Ом та подвійний екран крученої пари. Кабель Belden3106A містить 4 дроти. Помаранчевий і білий провід є симетричною екранованою крученою парою. Синій кабель використовується для з'єднання нульового потенціалу джерел живлення приладів в мережі і називається "загальний" (Common). Провід без ізоляції використовується для заземлення обплетення кабелю та називається "дренажний" (Drain). У сегменті мережі дренажний провід заземляється через опір на шасі приладу, з одного з кінців сегмента, щоб не допустити протікання блукаючих струмів через обплетення кабелю, при різному потенціалі землі у віддалених точках.
Зазвичай опір термінаторів та захисного заземлення знаходиться всередині приладу. Необхідно правильно підключити їх за допомогою перемичок або перемикачів. У технічній документації фірми виробника приладів необхідно знайти опис цих підключень.
Рис.7 Схема підключення 1747-AIC (Allen Bradley)
На рис.7 показані з'єднання кабелю із проміжними приладами сегмента мережі. Для першого приладу в сегменті мережі DH-485 необхідно встановити перемичку 5-6 (вона підключає термінатор 120 Ом, який знаходиться всередині приладу 1747-AIC) та перемичку 1-2 (підключає дренажний дріт до шасі приладу через внутрішній опір). Для останнього приладу в сегменті мережі необхідно встановити лише перемичку 5-6 (підключити термінатор)
При використанні інших симетричних кабелів, особливо коли не відомий їх хвильовий опір, величину термінаторів підбирають досвідченим шляхом. Для цього необхідно встановити осцилограф у середину сегмента мережі. Контролюючи форму прямокутних імпульсів, що передаються одним з драйверів, можна зробити висновок про необхідність коригування величини опору термінатора.
Інтерфейс RS-485 став основним фізичним інтерфейсом для промислових мереж передачі даних. Такі протоколи як ModBus, ProfiBus DP, DCON, DH-485 працюють на фізичному рівні RS-485.
Промислові протоколи передачі часто бувають засекречені фірмами виробниками. Інформацію з того чи іншого протоколу зв'язку доводиться збирати по крихтах.
Фахівцю, що працює з промисловими мережами, необхідна програма для читання всієї інформації, що передається в інформаційних мережах. Основні секрети промислових протоколів можна знайти лише за всебічному аналізі переданих і отриманих даних. Програма ComRead v.2.0 призначена для збереження та відображення даних та сервісних сигналів, що передаються в інформаційних мережах, які працюють за стандартами RS-232, RS-485, Bell-202 та ін. Програма не тільки зберігає всю інформацію, але й створює тимчасову розгортку даних та сервісних сигналів. Програма ComRead v.2.0 сканує інформаційний канал, не впливаючи на його роботу, тобто працює в режимі прослуховування фізичного середовища передачі інформації. Крім того, програма може працювати у режимі транслятора даних та сервісних сигналів. При цьому вона стає безпосередньою частиною інформаційного каналу зв'язку. Детальніше можна ознайомитися з програмою тут
Можливість широкомовної передачі.
Багатоточковість з'єднання.
Недоліки RS485
Велике споживання енергії.
Відсутність сервісних сигналів.
Можливість виникнення колізій.
Стандарт RS-485 вперше було прийнято в Асоціації електронної промисловості. Сьогодні він розглядає електричні характеристики різних приймачів та передавачів, що використовуються у балансних цифрових системах.
Що являє собою цей стандарт?
RS-485 є назвою відомого інтерфейсу, що активно використовується у всіляких промислових АСУТП з метою з'єднання певних контролерів та багатьох інших пристроїв між собою. Основна відмінність цього інтерфейсу від RS-232 полягає в тому, що він передбачає поєднання одночасно кількох різновидів обладнання. При використанні RS-485 гарантується швидкісний обмін даними між декількома пристроями шляхом застосування єдиної двопровідної лінії зв'язку напівдуплексному режимі. Він задіяний у сучасній промисловості під час створення АСУТП.
Дальність та швидкість
За допомогою представленого стандарту можна досягти транслювання інформації на швидкості до 10 Мбіт/с. При цьому гранично можлива дальність безпосередньо залежить від швидкості транслювання даних. Варто зазначити, що для забезпечення граничної швидкості інформація може передаватися не далі 120 метрів. У цей час при швидкості 100 кбіт/с дані транслюються більш ніж 1200 метрів.
Число об'єднаних пристроїв
Кількість пристроїв, які здатний поєднувати в собі інтерфейс RS-485, безпосередньо залежить від того, які в них задіяні приймачі. Кожен передавач передбачає певне керування 32 стандартними приймачами. Правда, слід при цьому знати, що існують приймачі з вхідним опором, який на 50%, 25% або менше відрізняються від стандартного. Якщо використовується обладнання, загальна кількість пристроїв збільшується відповідно.
Роз'єми та протоколи
Шнур RS-485 не здатний нормувати якийсь певний формат інформаційних кадрів або протокол обміну. Як правило, для трансляції застосовуються аналогічні кадри, що використовуються RS-232. Іншими словами, біти даних, стоповий і стартовий біти, а також біт паритету, якщо це необхідно. Щодо роботи протоколів обміну, у більшості сучасних систем вона виконується за принципом «ведучий-відомий». Це означає, що певний пристрій мережі виступає провідним і ініціатором обміну посилкою запитів між підлеглими пристроями, які різняться між собою за логічними адресами. Найвідомішим протоколом зараз є Modbus RTU. Варто зауважити, що кабель RS-485 не має певного типу з'єднувачів або розпаювання. Іншими словами, зустрічаються клемні з'єднувачі, DB9 та інші.
Підключення
Найчастіше з використанням представленого інтерфейсу зустрічається локальна мережа, яка поєднує в собі одночасно кілька різновидів приймачів. Виконуючи підключення RS-485, необхідно грамотно поєднувати між собою сигнальні ланцюги. Як правило, вони називаються А і В. Таким чином, переполюсування не є нічого страшного, просто підключені пристрої перестають працювати.
При використанні інтерфейсу RS-485 необхідно враховувати певні особливості роботи. Отже, рекомендації такі:
1. Оптимальне середовище для транслювання сигналу – кабель, створений на основі крученої пари.
2. Кінці шнура обов'язково слід заглушити за допомогою спеціалізованих термінальних резисторів.
3. Мережа, де використовується стандартний або USB RS-485, повинна прокладатися без відгалужень по топології шини.
4. Пристрої повинні підключатися до кабелю мінімально можливої довжини.
Узгодження
За допомогою термінальних резисторів стандартний USB RS-485 гарантує повноцінне узгодження відкритого кінця шнура з наступною лінією. При цьому повністю виключається можливість відображення сигналу. Номінальний опір резисторів, супутнє хвильового опору кабелю та проводів, заснованих на кручений парі, як правило, становить близько 100-120 Ом. Наприклад, відомий в даний час кабель UTP-5, який найчастіше використовується в процесі прокладання Ethernet, має хвильовий опір 100 Ом.
Що стосується інших варіантів кабелю, то може бути застосований і інший номінал. Резистори здатні запаюватися на контактах кабельних роз'ємів у кінцевих пристроях, якщо це необхідно. Не часто резистори монтуються в самому обладнанні, внаслідок чого для підключення резистора необхідно встановлювати перемички. У разі, коли підключення пристрою, лінія неузгоджується. Щоб гарантувати нормальне функціонування решти системи, потрібно підключити узгоджувальну заглушку.
рівні сигналів
Порт RS-485 застосовує балансову схему передачі. Іншими словами, рівні напруги на сигнальних ланцюгах А і змінюються в протифазі. За допомогою датчика забезпечується рівень сигналу, що становить 1.5, з урахуванням граничного навантаження. Крім того, передбачено не більше 6 У тому випадку, коли пристрій функціонує на холостому ходу. Рівень напруги вимірюється диференціально. У місці перебування приймача мінімальний рівень сигналу повинен бути не менше 200 мВ.
Зміщення
Коли спостерігається відсутність сигналу на сигнальних ланцюгах здійснюється невелике зміщення. Ним забезпечується захист приймача у разі помилкового спрацьовування. Фахівці радять виконувати зміщення трохи більше 200 мВ, тому що це значення вважається відповідним зоні недостовірності вхідного сигналу за стандартом. У такій ситуації ланцюг А наближається до позитивного полюса джерела, а ланцюг підтягується до загального.
Приклад
Відповідаючи необхідному зсуву та напрузі джерела живлення, виконується розрахунок номіналів резисторів. Наприклад, якщо слід отримати зсув, що знаходиться на рівні 250 мВ при залученні термінальних резисторів, RT = 120 Ом. Варто при цьому відзначити, що джерело має напругу 12 В. З урахуванням того, що в цьому випадку два резистори підключені паралельно один до одного і зовсім не беруть до уваги навантаження з боку приймача, струм зміщення досягає 0.0042. У цей час загальний опір ланцюга зміщення дорівнює 2857 Ом. Rсм при цьому становитиме близько 1400 Ом. Таким чином, потрібно вибрати найближчий номінал. Прикладом буде взято резистор 1.5 кОм. Він необхідний зміщення. Крім того, використовується зовнішній резистор на 12 вольт.
Також необхідно відзначити і те, що в системі існує розв'язаний вихід блоку живлення контролера, який є головною ланкою у власному сегменті ланцюга. Правда, є й інші варіанти виконання зсуву, де задіяний перетворювач RS-485 та інші елементи, проте все одно слід враховувати те, що вузол, що забезпечує зміщення, іноді буде відключатися або врешті-решт повністю відійде з мережі. Коли існує зміщення, потенціал ланцюга А повністю холостому ходу вважається позитивним по відношенню до ланцюга В. Це виступає як орієнтир при підключенні нового обладнання до кабелю без використання маркування проводів.
Неправильне розведення та спотворення
Здійснення рекомендацій, зазначених вище, дозволяє досягти коректної трансляції електричних сигналів у різні точки мережі, коли у вигляді основи задіяний протокол RS-485. Якщо хоча б одне з вимог нічого очікувати виконано, виникає спотворення сигналу. Найпомітніші спотворення виникають тоді, коли швидкість обміну інформацією вище 1 Мбіт/с. Щоправда, навіть при менших швидкостях не рекомендується нехтувати цими порадами. Це правило діє і за нормального функціонування мережі.
Як програмувати?
Під час програмування різноманітних додатків, які працюють з пристроями, що застосовуються розгалужувачем RS-485 та іншими пристроями з представленим інтерфейсом, слід враховувати кілька важливих моментів.
Перш ніж розпочнеться видача посилки, обов'язково необхідно активувати передавач. Варто зазначити, що, за інформацією деяких джерел, видача здатна здійснюватися відразу після активації. Незважаючи на це, деякі експерти радять спочатку витримати паузу, за часом рівну швидкості трансляції одного кадру. При цьому коректна програма прийому може встигнути повністю виявити помилки перехідного процесу, який здатний провести процедуру нормалізації та підготується до чергового прийому даних.
Коли буде видано останній байт даних, необхідно також витримати паузу, перш ніж відключати RS-485 пристрій. Це у сенсі пов'язані з тим, що у контролері послідовного порту часто перебуває одночасно два регістри. Перший є паралельним вхідним, він призначений прийому інформації. Другий вважається зсувним вихідним, він застосовується з послідовного висновку.
Під час передачі контролером даних будь-які переривання формуються при спустошенні вхідного регістру. Це відбувається тоді, коли інформація вже була надана у зсувний регістр, проте ще не видана. У цьому полягає причина, що після припинення трансляції необхідно витримати деяку паузу перед вимкненням передавача. Вона за часом має бути приблизно більшою на 0.5 біта, ніж кадр. При виконанні більш точних розрахунків рекомендується докладніше вивчити технічну документацію контролера послідовного порту, який використовується.
Можливо, що передавач, приймач і конвертер RS-485 підключені до загальної лінії. Таким чином, власний приймач почне сприймати також передачу, яку виконує власний передавач. Часто буває, що у системах, які характеризуються довільним доступом до лінії, ця особливість застосовується під час перевірки відсутності зіткнення між двома передавачами.
Конфігурація формату "шина"
Представлений інтерфейс може об'єднувати пристрої за форматом «шина», коли все обладнання з'єднується при використанні однієї пари дротів. Це передбачає те, що лінія зв'язку обов'язково має узгоджуватися кінцевими резисторами двох кінців. Щоб це забезпечити, необхідно встановити резистори, що характеризуються опором 620 Ом. Вони монтуються завжди на першому та останньому пристрої, приєднаному до лінії.
Як правило, сучасні пристрої мають вбудований узгоджуючий опір. Якщо виникне потреба, його можна підключити до лінії за допомогою установки спеціальної перемички на плату приладу. Варто зазначити, що стан постачання перемички спочатку встановлений, тому потрібно зняти їх з усіх пристроїв, крім першого та останнього. Необхідно також зауважити, що у перетворювачах-повторювачах моделі С2000-ПІ для окремого виходу узгоджуючий опір активується із застосуванням перемикача. Що стосується пристроїв С2000-КС та С2000-К, які характеризуються вбудованим узгоджуючим опором, перемички, необхідної для його підключення, не існує. Щоб забезпечити довгу лінію зв'язку, бажано використовувати спеціалізовані повторювачі-ретранслятори, які попередньо оснащені автоматичними перемиканнями напряму передачі.
Конфігурація формату «зірка»
Усі відгалуження лінії RS-485 вважаються небажаними, оскільки у разі виникає надмірне спотворення сигналу. Хоча, з погляду практики, є можливість допустити це тоді, коли є невелика довжина відгалуження. При цьому не потрібне встановлення узгоджувальних резисторів на окремих відгалуженнях.
У системі RS-485, де управління передбачено при використанні пульта, коли резистори та пристрої під'єднані до однієї лінії, проте живляться від різних джерел, необхідно об'єднувати ланцюги 0 У всіх пристроїв і пульта, щоб досягти вирівнювання їх потенціалів. Коли цієї вимоги не буде дотримуватися, пульт здатний мати нестійкий зв'язок з пристроями. При використанні дроту з кількома крученими парами, для ланцюга вирівнювання потенціалів можна застосувати повністю вільну пару, якщо в цьому виникне потреба. Крім того, передбачена можливість задіяти екрановану кручена пара, якщо відсутня заземлення екрана.
Що слід враховувати?
Найчастіше струм, що проходить по дроту вирівнювання потенціалів, вважається досить невеликим. Якщо 0 У пристроїв або самих джерел живлення підключаються до кількох локальних шин заземлення, то різниця потенціалів між різними ланцюгами 0 В здатна досягати кілька одиниць. Іноді це значення перебуває на відмітках десятків вольт, а струм, який протікає ланцюгом вирівнювання потенціалів, є досить значним. Найчастіше у цьому полягає причина, що виникає нестійкий зв'язок між пультом і пристроями. В результаті вони навіть здатні вийти з ладу.
Таким чином, необхідно виключити можливість заземлення ланцюга 0 або заземлювати цей ланцюг в певній точці. Крім того, слід брати до уваги можливість взаємозв'язку між 0 і ланцюгом захисного заземлення, яка присутня у обладнанні, що використовується в системі ОПС. Варто зазначити, що на об'єктах, де характерна відносно важка електромагнітна обстановка, існує можливість підключитися до цієї мережі шляхом використання кабелю «екранована кручена пара». Залишається підкреслити, що у цій ситуації може бути менша гранична дальність, оскільки ємність дроту вважається вищою.
Змусити схуднути конструкції із застосуванням RS-485 просто, якщо ви розумієте, як у той же час зберегти хорошу якість зв'язку. Ця стаття охоплює факти, міфи та злі жарти, про які вам слід знати для досягнення цієї мети.
У системах промислової автоматизації та автоматизації будівель застосовується ряд віддалених пристроївзбору даних, які передають та приймають інформацію через центральний модуль, що надає доступ до даних користувачів та інших процесорів. Реєстратори даних і пристрої для читання типові для таких додатків. Майже ідеальну лінію передачі даних для цих цілей визначено стандартом RS-485, який пов'язує пристрої збору даних кабелем на основі крученої пари.
Оскільки багато пристроїв збору та накопичення даних у мережах RS-485 є компактними автономними пристроями з батарейним живленням, для контролю за їх тепловиділенням і збільшення терміну служби батарей необхідно вжити заходів щодо зниження їх енергоспоживання. Так само економія енергії важлива для пристроїв та інших програм, в яких інтерфейс RS-485 використовується для завантаження даних в центральний процесор.
Наступний розділ призначений в першу чергу для тих, хто не знайомий з RS-485.
RS-485: історія та опис
Стандарт RS-485 був спільно розроблений двома асоціаціями виробників: Асоціацією електронної промисловості (EIA – Electronics Industries Association) та Асоціацією промисловості засобів зв'язку (TIA – Telecommunications Industry Associastion). EIA колись маркувала всі свої стандарти префіксом "RS" (Рекомендований стандарт). Багато інженерів продовжують використовувати це позначення, проте EIA/TIA офіційно замінив RS на EIA/TIA з метою полегшити ідентифікацію походження своїх стандартів. На сьогоднішній день різні розширення стандарту RS-485 охоплюють широку різноманітність додатків.
Стандарти RS-485 та RS-422 мають багато спільного, і тому їх часто плутають. Таблиця 1 порівнює їх. RS-485, що визначає двонаправлену напівдуплексну передачу даних, є єдиним стандартом EIA/TIA, що допускає численні приймачі та драйвери в шинних конфігураціях. EIA/TIA-422, з іншого боку, визначає єдиний однонаправлений драйвер з численними приймачами. Елементи RS-485 обернено сумісні та взаємозамінні зі своїми двійниками з RS-422, проте драйвери RS-422 не повинні використовуватися в системах на основі RS-485, оскільки вони не можуть відмовитися від керування шиною.
Таблиця 1. Стандарти RS-485 та RS-422
| RS-422 | RS-485 | |
| Режим роботи | Диференціальний | Диференціальний |
| Допустиме число Tx та Rx | 1 Tx, 10 Rx | 32 Tx, 32 Rx |
| Максимальна довжина кабелю | 1200 м | 1200 м |
| Максимальна швидкість передачі даних | 10 Мбіт/с | 10 Мбіт/с |
| Мінімальний вихідний діапазон драйвера | ± 2 В | ± 1.5 В |
| Максимальний вихідний діапазон драйвера | ± 5 В | ± 5 В |
| Максимальний струм короткого замикання драйвера | 150 мА | 250 мА |
| Опір навантаження Tx | 100 Ом | 54 Ом |
| Чутливість входу Rx | ± 200 мВ | ± 200 мВ |
| Максимальний вхідний опір Rx | 4 ком | 12 ком |
| Діапазон напруги вхідного сигналу Rx | ± 7 В | від -7 В до +12 В |
| Рівень логічної одиниці Rx | > 200 мВ | > 200 мВ |
| Рівень логічного нуля Rx | < 200 мВ | < 200 мВ |
Захист від електростатичних розрядів
Диференціальна передача сигналу в системах на основі RS-485 і RS-422 забезпечує надійну передачу даних у присутності шумів, а диференціальні входи їх приймачів також можуть пригнічувати значні синфазні напруги. Однак для захисту від значно більших рівнів напруг, які зазвичай асоціюються з електростатичним розрядом (ESD), необхідно вживати додаткових заходів.
Заряджена ємність людського тіла дозволяє людині знищувати інтегральну схему її простим торканням. Такий контакт запросто може статися під час прокладання та підключення інтерфейсного кабелю. Для захисту від таких руйнівних впливів інтерфейсні мікросхеми MAXIM включають "ESD структури". Ці структури захищають виходи передавачів та входи приймачів у приймачів RS-485 від рівнів ESD до ±15кВ.
Щоб гарантувати заявлений захист від ESD, Maxim здійснює багаторазове тестування позитивних та негативних висновків живлення з кроком 200В для перевірки послідовності рівнів до ±15кВ. Пристрої цього класу (що відповідають специфікаціям моделі людського тіла (Human Body Model) або IEC 1000-4-2), маркуються в позначенні виробу додатковим суфіксом "E".
Допустиме навантаження драйвера RS-485/RS-422 кількісно визначається в термінах одиничного навантаження, яке, у свою чергу, визначається як вхідний імпеданс одного стандартного приймача RS-485 (12кОм). Таким чином, стандартний драйвер RS-485 може керувати 32 одиничними навантаженнями (32 паралельні 12-кілоомні навантаження). Однак для деяких приймачів RS-485 вхідний опір є більш високим - 48 кОм (1/4 одиничного навантаження) або навіть 96 кОм (1/8 одиничного навантаження) - і відповідно до однієї шини можуть бути підключені відразу 128 або 256 таких приймачів . Ви можете підключити будь-яку комбінацію типів приймачів, якщо їх паралельний імпеданс не перевищує 32 одиничні навантаження (тобто сумарний опір не менше 375 Ом).
Наслідки високих швидкостей
Швидкі передачі вимагають більш високих швидкостей наростання напруги на виході драйвера, а вони, у свою чергу, виробляють великі рівні електромагнітних перешкод (EMI). Деякі приймачі RS-485 зводять EMI до мінімуму, обмежуючи їх швидкості наростання. Найменші швидкості наростання також допомагають контролювати відображення, викликані швидкими перехідними процесами, високими швидкостями передачі або довгими лініями зв'язку. Основою для мінімізації відбиття є використання узгоджувальних резисторів з номіналами, що відповідають хвильовому опору кабелю. Для звичайних кабелів RS-485 (кручена пара проводів 24AWG) це означає розміщення 120-омних резисторів на обох кінцях лінії зв'язку.
Куди йде вся потужність?
Очевидним джерелом втрати потужності є струм спокою приймача (IQ), який у сучасних пристроях значно знижений. У таблиці 2 струми спокою малоспоживаючих КМОП приймачів порівнюються з промисловим стандартом пристроєм 75176.
Таблиця 2. Порівняння струмів витоку для різних приймачів RS-485
Інша характеристика енергоспоживання приймачів RS-485 проявляється за відсутності навантаження, дозволу виходу драйвера та присутності періодичного вхідного сигналу. Оскільки відкритих ліній в RS-485 потрібно уникати завжди, драйвери "довбають" свої вихідні структури при кожному перемиканні виходу. Це коротке увімкнення обох вихідних транзисторів негайно викликає кидок струму живлення. Досить великий вхідний конденсатор згладжує ці кидки, виробляючи струм (RMS), який росте разом зі швидкістю передачі даних до свого максимального значення. Для приймачів MAX1483 цей максимум дорівнює приблизно 15 мА.
Підключення стандартного приймача RS-485 до мінімального навантаження (ще один приймач, два узгоджувальні та два захисні резистори) дозволяє виміряти залежність струму живлення від швидкості передачі даних у більш реальних умовах. На малюнку 2 представлена залежність ICC від швидкості передачі даних для MAX1483 за таких умов: стандартні резистори на 560 Ом, 120 Ом та 560 Ом, VCC = 5В, DE = /RE\ = VCC, і кабель довжиною 300 м.
Як ви можете бачити з малюнка 2, струм споживання зростає приблизно до 37мА навіть за надзвичайно низьких швидкостей передачі даних; це викликано насамперед додаванням узгоджувальних резисторів та резисторів захисного зміщення. Для маловикористовуючих додатків, це має продемонструвати важливість типу використовуваного узгодження, як і способу досягнення стійкості до відмови. Відмовостійкість обговорюється в наступному розділі, а докладний описузгодження є у розділі "Злі жарти узгодження".
Відмовостійкість
При напругах на входах приймачів RS-485 в діапазоні від -200мВ до +200мВ вихідний стан залишається невизначеним. Іншими словами, якщо диференціальна напруга на стороні RS-485 у напівдуплексній конфігурації дорівнює 0В і жоден з приймачів не веде лінію (або з'єднання розірвано), тоді логічна одиниця та логічний нуль на виході рівноймовірні. Для забезпечення певного стану на виході в таких умовах більшість сучасних приймачів RS-485 вимагають установки резисторів захисного зміщення: резистор завдання початкового високого рівня (pullup) на одну лінію (A) і низького рівня (pulldown) на іншу (B), як це показано малюнку 1. Історично, резистори захисного зміщення у більшості схем вказувалися з номіналом 560 Ом, проте зниження энерговтрат (коли узгодження виробляється лише одному кінці лінії зв'язку) це значення можна збільшити приблизно до 1,1 кОм. Деякі розробники встановлюють на обох кінцях резистори з номіналами від 1,1 кОм до 2,2 кОм. Тут доводиться шукати компроміс між завадостійкістю та енергоспоживанням.
Рисунок 1. Три зовнішні резистори формують ланцюг узгодження та захисного зміщення для даного приймача RS-485.
Рисунок 2. Залежність струму живлення приймача MAX1483 від швидкості передачі.
Виробники приймачів RS-485 раніше виключали необхідність використання зовнішніх зсувних резисторів, забезпечуючи внутрішні резистори позитивного зміщення по входах приймача, однак такий підхід був ефективний тільки для вирішення проблеми розімкнутих ланцюгів. Резистори позитивного усунення, використовувані у цих псевдоотказоустойчивых приймачах були занадто слабкі встановлення рівня на виході приймача в узгодженої шині. Інші спроби уникнути використання зовнішніх резисторів за рахунок зміни порогових значень приймача на 0В та -0,5В порушували специфікацію RS-485.
Сімейство приймачів MAX3080 і MAX3471 компанії Maxim вирішило обидві ці проблеми, визначивши точний діапазон порогової чутливості від -50мВ до -200мВ, усунувши таким чином потребу в резисторах захисного зміщення, зберігаючи при цьому повну відповідність стандарту RS-485. Ці мікросхеми гарантують, що 0В на вході приймача викликає високий логічний рівень на виході. Більше того, ця конструкція гарантує відомий стан виходу приймача для умов замкненої та розірваної лінії.
Як було показано в таблиці 2, приймачі сильно відрізняються значеннями їх струмів спокою. Таким чином, першим кроком у справі збереження енергії має стати вибір малоспоживаючого пристрою, такого, як MAX3471 (2,8 мкА при відключеному драйвері, до 64 Кбіт/с). Оскільки споживання енергії істотно зростає під час передачі даних, іншою метою є мінімізація часу роботи драйверів за рахунок передачі коротких телеграм (блоків даних, прим. Пров.) з тривалими періодами очікування між ними. У таблиці 3 представлено структуру типової телеграми послідовної передачі.
Таблиця 3. Телеграма послідовної передачі
Система на основі RS-485, що використовує приймачі в одне одиничне навантаження (до 32 адресованих пристроїв), може, наприклад, мати такі біти: 5 біт адреси, 8 біт даних, стартові біти (всі кадри), стопові біти (всі кадри), біти парності (необов'язкові), і біти CRC (необов'язкові). Мінімальна довжина телеграми для такої конфігурації – 20 бітів. Для безпечних передач, ви повинні надіслати додаткову інформацію, таку як розмір даних, адреса відправника та напрямок, яка збільшить довжину телеграми до 255 байтів (2040 бітів).
Подібна зміна довжини телеграми зі структурою, яка визначається такими стандартами, як X.25, забезпечує надійність даних за рахунок збільшення часу використання шини та споживаної потужності. Наприклад, передача 20 бітів при 200 Кбіт/с вимагатиме 100 мкс. При використанні MAX1483 для щомиті відправлення даних на швидкості 200 Кбіт/с, середній струм складе
(100 мкс * 53 мА + (1 с - 100 мкс) * 20 мкА) / 1 с = 25.3 мкА
Коли приймач перебуває в неактивному режимі (idle mode), його драйвер повинен бути відключений для мінімізації споживаної потужності. У таблиці 4 демонструється вплив довжини телеграми на потужність одиночного драйвера MAX1483, який працює з певними перервами між передачами. Використання режиму відключення (shutdown mode) може ще більше знизити споживану потужність у системі, що використовує технологію опитування через фіксовані проміжки часу або довші детерміновані перерви між передачами.
Таблиця 4. Співвідношення між довжиною телеграми та споживаним струмом при використанні драйвера MAX1483
На додаток до цих програмних міркувань апаратні засоби пропонують безліч місць для вдосконалення в частині енергоспоживання. На малюнку 3 порівнюються струми, які споживаються різними трансіверами при передачі сигналу прямокутної форми по 300-метровому кабелю з активними драйверами і приймачами. 75ALS176 і MAX1483 використовують стандартну узгоджувальну ланцюг 560Ом/120Ом/560Ом на обох кінцях лінії зв'язку, в той час, як "істино безвідмовні" ("true failsafe") пристрої (MAX3088 і MAX3471) мають лише 120-х . При 20 Кбіт/с струми споживання ранжуються від 12,2мА (MAX3471 з напругою живлення VCC = 3.3V) до 70мА (75ALS176). Таким чином, значне скорочення споживання виникає негайно, як тільки ви вибираєте пристрій, що мало споживає, з властивістю "істиної безвідмовності", яка, крім того, виключає необхідність установки резисторів захисного зміщення (на землю і на лінію живлення VCC). Переконайтеся, що приймач обраного вами приймача RS-485 видає на вихід правильні логічні рівні для умов замкнутого, так і розімкнутого ланцюга.
Рисунок 3. Мікросхеми приймачів сильно відрізняються залежністю струму споживання від швидкості передачі даних.
Злі жарти погодження
Як було зазначено вище, узгоджувальні резистори усувають відображення, викликані неузгодженістю імпедансів, проте їх недолік - додаткове розсіювання потужності. Їх вплив показано в таблиці 5, в якій наводяться струми споживання для різних приймачів (при активному драйвері) для умов відсутності резисторів, використання узгоджувальних резисторів, а також комбінації узгоджуючих резисторів і резисторів захисного зміщення.
Таблиця 5. Використання узгоджувальних резисторів і резисторів захисного зміщення збільшує споживаний струм
| MAX1483 | MAX3088 | MAX3471 | SN75ALS176 | |
| I VCC (не RT) | 60 мкА | 517 мкА | 74 мкА | 22 мкА |
| I VCC (RT = 120) | 24 мкА | 22.5 мкА | 19.5 мкА | 48 мкА |
| I VCC (RT = 560-120-560) | 42 мкА | N/A | N/A | 70 мкА |
Виняток погодження
Перший спосіб зменшення споживаної потужності полягає в тому, щоб взагалі усунути узгоджувальні резистори. Цей варіант можливий лише для коротких ліній зв'язку та низьких швидкостей передачі даних, які дозволяють відображенням заспокоїтись ще до того, як дані будуть оброблені приймачем. Як показує практика, узгодження не потрібне, якщо час наростання сигналу принаймні вчетверо перевищує час затримки одностороннього проходження сигналу через кабель. Наступні кроки використовують це правило для обчислення максимальної допустимої довжини неузгодженого кабелю:
Таким чином, MAX3471 може забезпечити пристойну якість сигналу при передачі та прийомі на швидкості 64Кбіт/с по 38-метровому кабелю без узгоджувальних резисторів. Рисунок 4 демонструє досягнуте драматичне зниження споживання MAX3471, коли 30 метрів кабелю без узгоджувального резистора використовуються замість 300 метрів кабелю та 120 узгоджувальних резисторів.
Рисунок 4. Узгоджувальні резистори – основний споживач потужності.
RC-погодження
На перший погляд, здатність RC узгодження блокувати постійний струм є дуже перспективною. Однак, ви знайдете, що ця техніка накладає певні умови. Узгодження складається з послідовного RC ланцюжка, включеного паралельно диференціальним входам приймача (A і B), як показано на малюнку 5. Незважаючи на те, що R завжди дорівнює хвильовому опору кабелю (Z 0), вибір C вимагає деяких міркувань. Велика величина C забезпечує гарне узгодження, дозволяючи будь-якому сигналу бачити R, яке відповідає Z0, проте великі значення також збільшують пікове значення вихідного струму драйвера. На жаль, більш довгі кабелі вимагають більших значень ємності C. Цілі статті були присвячені визначенню номіналу C досягнення цього компромісу. Ви можете знайти детальні рівняння на цю тему в посібниках, посилання на які наведені наприкінці цієї статті.
Рисунок 5. RC узгодження знижує споживання, проте потребує ретельного вибору номіналу C.
Середня напруга сигналу – інший важливий фактор, який часто ігнорується. Якщо тільки середня напруга сигналу не збалансована постійному струму, ефект зубчастого контуру (stair-stepping effect) по постійному струму викликає значні тремтіння через ефект, відомий як "міжсимвольна інтерференція." Якщо коротко, то RC узгодження ефективне зниження споживання, проте воно схильна до руйнації якості сигналу. Оскільки RC узгодження накладає так багато обмежень на своє використання, найкраща альтернатива у багатьох випадках – відсутність узгодження взагалі.
Погодження на діодах Шотки
Діоди Шотки пропонують альтернативний метод узгодження, коли велика споживана потужність викликає занепокоєння. На відміну від інших типів узгодження, діоди Шотки не намагаються відповідати хвильовому опору шини. Натомість, вони просто придушують позитивні та негативні викиди на фронтах імпульсів, спричинені відображенням. В результаті, зміни напруги обмежені позитивною пороговою напругою та нулем.
Ланцюг узгодження на діодах Шотки марно розсіює незначну енергію, оскільки вони проводять лише за наявності позитивних та негативних викидів. З іншого боку, стандартне резистивне узгодження (як з резисторами захисного зміщення, так і без них) постійно розсіює потужність. Рисунок 6 ілюструє використання діодів Шотки для боротьби з відбиттям. Діоди Шотки не забезпечують відмовостійку роботу, проте рівні порогової напруги, вибрані в приймачів MAX308X і MAX3471, дають можливість реалізувати відмовостійку роботу з цим типом узгодження.
Рисунок 6. Незважаючи на дорожнечу, ланцюг погодження на діодах Шотки має багато переваг.
Діод Шотки, найкраще доступне наближення до ідеального діода (нульова пряма напруга Vf, нульовий час включення tON і нульовий час зворотного відновлення trr), представляє великий інтерес як заміна енергоємних узгоджувальних резисторів. Недолік такого узгодження в системах на основі RS-485/RS-422 полягає в тому, що діоди Шотки не можуть придушувати всі відображення. Як тільки відбитий сигнал згасне нижче прямої напруги діода Шотки, його енергія залишиться незачепленою узгоджувальними діодами і збережеться доти, доки не буде розсіяна кабелем. Істотно чи ні це затяжне обурення залежить від величини сигналу на входах приймача.
Головний недолік Шотки-термінатора – його вартість. Одна точка узгодження потребує двох діодів. Оскільки шина RS-485/RS-422 є диференціальною, це число знову множиться на два (Рисунок 6). Використання на шині багатьох Шотки-термінаторів не є незвичайним.
Термінатори на діодах Шотки дають багато переваг для систем на основі RS-485/RS-422, і економія енергії – головне з них (Малюнок 7). Не потрібно нічого обчислювати, оскільки специфіковані обмеження для довжини кабелю та швидкості передачі даних будуть досягнуті раніше, ніж будь-які обмеження Шотки-термінатора. Інша перевага полягає в тому, що множинні Шотки-термінатори у різних відгалуженнях та на входах приймачів покращують якість сигналу без завантаження комунікаційної шини.
Рисунок 7. Споживаний струм у системах RS-485 залежить від швидкості передачі даних і типу погодження.
Підбиття підсумків
Коли швидкість передачі даних висока і кабель має велику довжину, в системі RS-485 важко забезпечити надмале споживання (в оригіналі "flea power" - "потужність блохи", - Прим. пров.), оскільки виникає необхідність встановлювати на лінії зв'язку узгоджувальні пристрої. термінатори). У цьому випадку приймачі з функцією "істиною завадостійкості" на виходах приймачів можуть економити енергію навіть при використанні термінаторів, усуваючи потребу в резисторах захисного зміщення. Програмна організація зв'язку також дозволяє знизити споживану потужність, переводячи приймач у відключений стан або забороняючи драйвер, коли він не використовується.
Для більш низьких швидкостей і більш коротких кабелів різниця в енергоспоживання величезна: Передача даних зі швидкістю 60 Кбіт/с по 30-метровому кабелю при використанні стандартного приймача SN75ALS176 зі 120-омними узгоджувальними резисторами вимагатиме від системи електроживлення струм 70мА. З іншого боку, використання MAX3471 за тих же умов потребує лише 2,5мА від джерела живлення.
RS-485 є стандартом, який був вперше прийнятий в Асоціації електронної промисловості. На сьогоднішній момент цей стандарт розглядає електричні характеристики всіляких приймачів та передавачів, що використовуються у різних балансових цифрових системах.
Серед фахівців RS-485 є назва досить популярного інтерфейсу, який активно використовується в різних промислових АСУТП для з'єднання кількох контролерів, а також безлічі інших пристроїв між собою. Головною відмінністю даного інтерфейсу від не менш поширеного RS-232 є те, що він передбачає поєднання одночасно кількох видів обладнання.
За допомогою RS-485 забезпечується швидкісний обмін інформацією між декількома пристроями через єдину двопровідну лініюзв'язку у напівдуплексному режимі. Його досить широко використовують у сучасній промисловості у процесі формування АСУТП.
За допомогою цього стандарту досягається транслювання інформації на швидкості до 10 Мбіт/с, при цьому гранично можлива дальність безпосередньо залежатиме від того, з якою швидкістю транслюються дані. Таким чином, для забезпечення граничної швидкості дані можуть передаватися не далі ніж на 120 метрів, тоді як при швидкості 100 кбіт/с інформація транслюється більш ніж на 1200 метрів.
Кількість пристроїв, які може об'єднувати в собі інтерфейс RS-485, безпосередньо залежатиме від того, які в пристрої використовуються приймачі. Кожен передавач розрахований на одночасне управління 32 стандартними приймачами, однак при цьому потрібно розуміти, що є приймачі, вхідний опір яких становить 50%, 25% або навіть меншу частину від стандартного, і у разі використання такого обладнання загальна кількість пристроїв буде збільшуватися відповідно.
Кабель RS-485 не нормує якийсь певний формат інформаційних кадрів або протокол обміну. У переважній більшості випадків застосовуються такі ж кадри, які використовує RS-232, тобто біти даних, стоповий і стартовий біти, а також біт паритету в разі необхідності.
Робота протоколів обміну у більшості сучасних систем здійснюється за принципом «провідний-відомий», тобто якийсь пристрій у мережі є провідним і бере на себе ініціативу обміну посилкою запитів між усіма підлеглими пристроями, що розрізняються між собою за логічними адресами. Найбільш популярним протоколом на сьогоднішній день є Modbus RTU.
Варто відзначити, що кабель RS-485 не має якогось певного типу з'єднувачів або розпаювання, тобто можуть зустрічатися клемні з'єднувачі, DB9 та інші.
Найчастіше із застосуванням даного інтерфейсу зустрічається локальна мережа, що об'єднує у собі одночасно кілька приймачів.
Здійснюючи підключення RS-485, потрібно грамотно поєднувати між собою сигнальні ланцюги, звані зазвичай А і В. У даному випадку переполюсування є не таким страшним, просто підключені пристрої не працюватимуть.
Використовуючи інтерфейс RS-485, слід враховувати кілька особливостей його роботи:
За допомогою термінальних резисторів стандартний або USB RS-485 забезпечує повноцінне узгодження відкритого кінця кабелю з наступною лінією, виключаючи можливість відображення сигналу.
Номінальний опір резисторів є відповідним хвильовому опору кабелю і для тих кабелів, що ґрунтуються на кручений парі, переважно становить приблизно 100-120 Ом. Наприклад, досить популярний на сьогоднішній день кабель UTP-5, що активно використовується в процесі прокладання Ethernet, має хвильовий опір 100 Ом. Для інших варіантів кабелю може використовуватися якийсь інший номінал.
Резистори у разі потреби можуть запаюватися на контактах кабельних роз'ємів у кінцевих пристроях. Рідко резистори встановлюються в самому пристрої, внаслідок чого для підключення резистора доводиться встановлювати перемички. У разі, якщо здійснюється відключення пристрою, лінія повністю неузгоджується. І для того щоб забезпечити нормальну роботу решти системи, потрібно підключити погоджувальну заглушку.
Порт RS-485 використовує балансну схему транслювання даних, тобто рівні напруги на сигнальних ланцюгах А і будуть змінюватися в протифазі.
За допомогою датчика повинен забезпечуватися рівень сигналу 1.5 В при граничному навантаженні, а також не більше 6 У тому випадку, якщо пристрій працює на холостому ходу. Рівень напруги вимірюється диференціально, кожен сигнальний провід щодо іншого.
Там, де знаходиться приймач, мінімальний рівень сигналу в будь-якому випадку повинен знаходитися на рівні не менше 200 мВ.
У тому випадку, якщо немає сигналу на сигнальних ланцюгах, відбувається незначне зсув, яким забезпечується захист приймача від випадків помилкового спрацьовування.
Фахівці рекомендують здійснювати зміщення трохи більше 200 мВ, так як це значення відповідає зоні недостовірності вхідного сигналу за стандартом. У цьому випадку ланцюг А підтягується до позитивного полюса джерела, тоді як ланцюг підтягується до загального.
Відповідно до необхідного зсуву і напруги джерела живлення здійснюється розрахунок Наприклад, якщо потрібно отримати зсув на рівні 250 мВ при використанні термінальних резисторів RT = 120 Ом при тому, що джерело має напругу 12 В. Враховуючи, що в цьому випадку два резистори включені паралельно один одному і при цьому абсолютно не беруть до уваги навантаження з боку приймача, струм зсуву становить 0.0042 А, тоді як загальний опір ланцюга зміщення становить 2857 Ом. R см у даному випадку становитиме приблизно 1400 Ом, тому потрібно вибрати якийсь найближчий номінал.
Як приклад використовуватиметься резистор 1.5 кОм, призначений для зміщення, а також зовнішній резистор на 12 вольт. Крім цього, в нашій системі присутній розв'язаний вихід блоку живлення контролера, що є провідною ланкою у своєму сегменті ланцюга.
Звичайно, є маса інших варіантів реалізації зміщення, в яких використовується перетворювач RS-485 та інші елементи, але в будь-якому випадку, здійснюючи розміщення ланцюгів зміщення, потрібно враховувати те, що вузол, який його забезпечуватиме, періодично вимикатиметься або навіть у кінцевому підсумку може бути повністю видалено з мережі.
Якщо є зсув, то в такому випадку потенціал ланцюга А на повністю холостому ходу є позитивним по відношенню до ланцюга, що є орієнтиром, якщо буде підключатися новий пристрій до кабелю без маркування проводів.
Виконання зазначених вище рекомендацій дозволяє домогтися нормальної передачі електричних сигналів у різні точки мережі, якщо основою використовується протокол RS-485. Якщо буде не дотримано хоча б якоїсь вимоги, виникатимуть спотворення сигналу. Найбільш помітні спотворення починають з'являтися в тому випадку, якщо швидкість обміну даними перевищує 1 Мбіт/с, проте насправді навіть у разі менших швидкостей не рекомендується нехтувати зазначеними рекомендаціями, навіть якщо мережа «і так нормально працює».
У процесі програмування різних програм, що працюють із пристроями, що використовують розгалужувач RS-485 та інші пристрої з цим інтерфейсом, потрібно враховувати кілька важливих моментів. Перерахуємо їх:
Цей інтерфейс передбачає можливість об'єднання пристроїв за форматом «шина», коли всі пристрої об'єднуються за допомогою єдиної пари дротів. У разі лінія зв'язку обов'язково повинна узгоджуватися кінцевими резисторами двох кінців.
Задля узгодження у разі встановлюються резистори, характеризуються опором 620 Ом. Вони завжди встановлюються на першому та останньому пристрої, підключеному до лінії. У переважній більшості сучасних пристроїв є також вбудований узгоджуючий опір, який у разі потреби можна включити в лінію за допомогою установки спеціальної перемички на плату приладу.
Так як у стані поставки перемички спочатку встановлені, потрібно спочатку зняти їх з усіх пристроїв відповідно, крім першого і останнього, підключених до лінії. У перетворювачах-повторювачах моделі С2000-ПІ для кожного окремого виходу узгоджуючий опір включається за допомогою перемикача, у той час як пристрої С2000-КС, а також С2000-К характеризуються вбудованим узгоджувальним опором, внаслідок чого перемичка, необхідна для його підключення, відсутня.
Щоб забезпечити більш довгу лінію зв'язку, рекомендується використовувати спеціалізовані повторювачі-ретранслятори, оснащені повністю автоматичним перемиканням напрямку передачі.
Будь-які відгалуження в лінії RS-485 є небажаними, тому що в даному випадку з'являється досить сильне спотворення сигналу, проте з практичної точки зору їх можна допустити, якщо є невелика довжина відгалуження. В даному випадку не потрібне встановлення узгоджувальних резисторів на окремих відгалуженнях.
У розподільній системі RS-485, управління якою здійснюється з пульта, якщо останній і пристрої підключені до однієї лінії, але живляться від різних джерел, потрібно буде об'єднувати ланцюги 0 У всіх пристроїв і пульта для того, щоб забезпечити вирівнювання їх потенціалів. Якщо ця вимога не буде дотримана, то в такому випадку пульт може мати нестійкий зв'язок із пристроями. Якщо використовуватиметься кабель з декількома витими парами проводів, то у такому разі для ланцюга вирівнювання потенціалів при необхідності може використовуватися повністю вільна пара. Крім іншого, передбачається також можливість застосування екранованої кручений пари в тому випадку, якщо відсутня заземлення екрана.
У переважній більшості струм, який проходить по дроту вирівнювання потенціалів, є досить маленьким, проте в тому випадку, якщо пристроїв 0 В або самих джерел живлення будуть підключатися до декількох локальних шин заземлення, різниця потенціалів між різними ланцюгами 0 В може становити кілька одиниць, а в деяких випадках навіть десятків вольт, тоді як струм, що протікає по ланцюгу вирівнювання потенціалів, може бути досить значним. Саме це є частою причиною того, що є нестійкий зв'язок між пультом і пристроями, внаслідок чого вони навіть можуть виходити з ладу.
Саме з цієї причини потрібно виключити можливість заземлення ланцюга 0 або ж, як максимум, заземляти цей ланцюг в якійсь певній точці. Також потрібно враховувати можливість взаємозв'язку між 0 і ланцюгом захисного заземлення, присутньою в тому обладнанні, яке використовується в системі ОПС.
На об'єктах, котрим характерна досить важка електромагнітна обстановка, передбачається можливість підключення даної мережі через кабель "екранована кручена пара". У цьому випадку може бути менша гранична дальність, так як ємність кабелю є більш високою.
В умовах промислового застосування бездротові лінії передачі данихніколи не зможуть повністю замінити провідні. Серед останніх найпоширенішим і найнадійнішим досі залишається послідовний інтерфейс
RS
-485
. А виробником найбільш захищених від зовнішніх впливів та різноманітних за конфігурацією та ступенем інтеграції приймачів для нього, у свою чергу, залишається компаніяMaxim
Integrated
.
Незважаючи на зростання популярності бездротових мереж, найбільш надійний та стійкий зв'язок, особливо в жорстких умовах експлуатації, забезпечують провідні. Правильно спроектовані провідні мережі дозволяють реалізувати ефективний зв'язок у промислових додатках та системах автоматизованого управління виробничими процесами, забезпечуючи стійкість до перешкод, електростатичних розрядів і перенапруг. Відмінні риси інтерфейсу RS-485 зумовили його широке застосування в індустрії.
Приймач RS-485 є найбільш поширеним інтерфейсом фізичного рівня для реалізації мереж з послідовною передачею даних, призначених для жорстких умов експлуатації в промислових застосуваннях та в системах автоматизованого управління будинками. Даний стандарт послідовного інтерфейсу забезпечує обмін даними з високою швидкістю на порівняно велику відстань по одній диференціальній лінії (витій парі). Основна проблема застосування RS-485 у промисловості та в системах автоматизованого управління будинками полягає в тому, що електричні перехідні процеси, що виникають при швидкій комутації індуктивних навантажень, електростатичні розряди, а також імпульсні перенапруги, впливаючи на мережі автоматизованих систем управління, здатні спотворити передані дані або призвести до виходу з ладу.
В даний час існує кілька типів інтерфейсів передачі даних, кожен з яких розроблений для конкретних застосувань з урахуванням необхідного набору параметрів та структури протоколу. До інтерфейсів послідовної передачі даних відносяться CAN, RS-232, RS-485/RS-422, I 2 C, I 2 S, LIN, SPI і SMBus, проте RS-485 і RS-422 як і раніше залишаються найбільш надійними, особливо у жорстких умовах експлуатації.
Інтерфейси RS-485 і RS-422 багато в чому схожі, проте мають деякі суттєві відмінності, які необхідно враховувати під час проектування систем передачі даних. Відповідно до стандарту TIA/EIA-422 інтерфейс RS-422 специфікований для промислових застосувань з одним провідним пристроєм шини даних, до якої може бути підключено до 10 ведених пристроїв (рисунок 1). Він забезпечує передачу на швидкості до 10 Мбіт/с, використовуючи кручену пару, що дозволяє підвищити перешкодостійкість і досягти максимально можливої дальності та швидкості передачі даних. Типові галузі застосування RS-422 – автоматизація виробничих процесів (виробництво хімікатів, харчове виробництво, паперові фабрики), комплексна автоматизація виробництва (автомобільна та металообробна промисловість), системи вентиляції та кондиціювання, системи безпеки, управління двигунами та контроль за переміщенням об'єктів.
RS-485 забезпечує більш високу гнучкість завдяки можливості використання кількох провідних пристроїв на загальній шині, а також збільшення максимальної кількості пристроїв на шині з 10 до 32. Відповідно до стандарту TIA/EIA-485, інтерфейс RS-485 у порівнянні з RS-422 має більше широкий діапазон синфазної напруги (-7…12 В замість ±7В) і трохи менший діапазон диференційної напруги (±1,5 В замість ±2 В), що забезпечує достатній рівень сигналу приймача при максимальному навантаженні лінії. Використовуючи розширені можливості багатоточкової шини даних, можна створювати мережі пристроїв, підключених до одного послідовному порту RS-485 Завдяки високій завадостійкості та можливості багатоточкових підключень RS-485 є найкращим серед послідовних інтерфейсів для використання в промислових розподілених системах, що підключаються до програмованого логічного контролера (PLC), графічного контролера (HMI) або інших контролерів для збору даних. Оскільки RS-485 є розширеним варіантом RS-422, всі пристрої RS-422 можуть підключатися до шини керованої провідним пристроєм RS-485. Типові області застосування для RS-485 аналогічні переліченим вище областям застосування RS-422, при цьому частіше використання RS-485 пояснюється його розширеними можливостями.
Стандарт TIA/EIA-485 допускає використання RS-485 з відривом до 1200 м. На більш коротких дистанціях швидкості передачі – понад 40 Мбіт/с. Використання диференціального сигналу забезпечує інтерфейсу RS-485 більшу дальність, проте швидкість передачі даних зменшується в міру збільшення довжини лінії. На швидкість передачі даних впливає також площа перерізу дротів лінії та кількість пристроїв, підключених до неї. При необхідності отримання одночасно великої дальності та високої швидкості передачі даних рекомендується використовувати приймачі RS-485 з вбудованою функцією високочастотної корекції, наприклад, MAX3291 . Інтерфейс RS-485 може використовуватися в напівдуплексному режимі із застосуванням однієї крученої пари проводів або в дуплексному режимі з одночасними передачею та прийомом даних, що забезпечується використанням двох кручених пар (чотири дроти). У багатоточковій конфігурації у напівдуплексному режимі RS-485 здатний підтримувати до 32 передавачів та до 32 приймачів. Однак мікросхеми приймачів нового покоління мають більш високий вхідний імпеданс, що дозволяє знизити навантаження приймача на лінію від 1/4 до 1/8 стандартного значення. Наприклад, при використанні приймача MAX13448E число приймачів, що підключаються до шини RS-485, може бути збільшено до 256. Завдяки розширеному багатоточковому інтерфейсу RS-485 є можливість побудови мереж різних пристроїв, підключених до одного послідовного порту, як показано на малюнку 2.
Чутливість приймача становить ±200 мВ. Отже, для розпізнавання одного біта даних рівні сигналу в точці підключення приймача повинні бути більшими за +200 мВ для нуля і менше -200 мВ для одиниці (рисунок 3). При цьому приймач пригнічуватиме перешкоди, рівень яких знаходиться в діапазоні ±200 мВ. Диференціальна лінія забезпечує також ефективне придушення синфазних перешкод. Мінімальний вхідний опір приймача становить 12 кОм, вихідна напруга передавача знаходиться в діапазоні ±1,5…±5 В.
Розробники промислових систем стикаються зі складними завданнями щодо забезпечення їхньої надійної експлуатації в електромагнітній обстановці, здатної вивести з ладу обладнання або порушити роботу цифрових систем передачі даних. Одним із прикладів подібних системє автоматичне управління технологічним обладнаннямна автоматизованому промисловому підприємстві. Контролер, управляючий процесом, вимірює його параметри, і навіть параметри довкілля, і передає команди виконавчим пристроям чи формує аварійні оповіщення. Промислові контролери є, як правило, мікропроцесорні пристрої, архітектура яких оптимізована для вирішення завдань даного промислового підприємства. Лінії передачі даних топології «точка-точка» в таких системах схильні до сильних електромагнітних перешкод від впливу навколишнього середовища.
Перетворювачі постійної напруги, що використовуються у промисловому виробництві, працюють з високими вхідними напругами та забезпечують ізольовані від входу напруги для живлення навантаження. Для живлення пристроїв розподіленої системи, що не мають власного мережного джерела живлення, використовуються напруги 24 або 48 DC. Живлення кінцевого навантаження здійснюється напругою 12 або 5, отриманим шляхом перетворення вхідної напруги. Системам, що забезпечують зв'язок із віддаленими датчиками або виконавчими пристроями, потрібен захист від перехідних процесів, електромагнітних перешкод та різниці потенціалів землі.
Багато компаній, таких як Maxim Integrated, докладають великих зусиль, щоб інтегральні мікросхеми для промислових застосувань відрізнялися високою надійністю та стійкістю до несприятливої електромагнітної обстановки. Приймачі RS-485 виробництва компанії Maxim містять вбудовані ланцюги захисту від високовольтних електростатичних розрядів і імпульсних перенапруг і мають можливість «гарячої» заміни без втрати даних в лінії.
Електростатичний розряд (ЕСР) виникає при дотику двох протилежно заряджених матеріалів, внаслідок чого відбувається перенесення статичних зарядів та формується іскровий розряд. ЕСР часто виникає при контакті людей з навколишніми предметами. Іскрові розряди, що виникають при недбалому поводженні з напівпровідниковими приладами, можуть суттєво погіршити їх характеристики або призвести до повного руйнування напівпровідникової структури. ЕСР може виникнути, наприклад, при заміні кабелю або простому дотику до порту введення-виводу і призвести до відключення порту внаслідок виходу з експлуатації однієї або декількох мікросхем інтерфейсу (рисунок 4).
Подібні аварії можуть призводити до значних збитків, оскільки підвищують вартість гарантійного ремонту та сприймаються споживачами як наслідок. низької якостіпродукту. У промисловому виробництві ЕСР є серйозною проблемою, здатною завдати збитків у мільярди доларів щорічно. У реальних умовах експлуатації ЕСР може призвести до відмови окремих компонентів, інколи ж і системи загалом. Для захисту інтерфейсів передачі можуть використовуватися зовнішні діоди, однак деякі інтерфейсні мікросхеми містять вбудовані компоненти захисту від ЕСР і не вимагають додаткових зовнішніх ланцюгів захисту. На малюнку 5 показано спрощену функціональну схему типового вбудованого ланцюга захисту від ЕСР. Імпульсні перешкоди сигнальної лінії обмежуються діодною схемою захисту на рівнях напруги живлення V CC і землі і, таким чином, захищають внутрішню частину схеми від пошкоджень. Вироблені в даний час мікросхеми інтерфейсів та аналогові комутатори з вбудованим захистом від ЕСР здебільшого відповідають стандарту МЕК (IEC) 61000-4-2.
Компанія Maxim Integrated інвестувала значні кошти у розробку мікросхем з надійним вбудованим захистом від ЕСР і в даний час займає лідируючі позиції у виробництві приймачів інтерфейсів від RS-232 до RS-485. Дані пристрої витримують вплив випробувальних імпульсів ЕСР, відповідних МЕК (IEC) 61000-4-2 та JEDEC JS-001 безпосередньо на порти введення-виводу. Рішення компанії Maxim у галузі захисту від ЕСР відрізняються надійністю, доступністю, відсутністю додаткових зовнішніх компонентів та меншою вартістю порівняно з більшістю аналогів. Всі мікросхеми інтерфейсів виробництва цієї компанії містять вбудовані елементи, що забезпечують захист кожного виводу від ЕСР, що виникають у процесі виробництва та експлуатації. Приймачі сімейства MAX3483AE /MAX3485AE забезпечують захист виходів передавачів і входів приймачів від впливу високовольтних імпульсів амплітудою до ±20 кВ. При цьому зберігається нормальний режим роботи виробів, не потрібно вимикання та повторного увімкнення живлення. Крім того, вбудовані елементи захисту від ЕСР забезпечують функціонування при включенні та вимкненні живлення, а також у черговому режимі з низьким енергоспоживанням.
У промислових застосуваннях входи та виходи драйверів RS-485 схильні до збоїв, що виникають в результаті імпульсних перенапруг. Параметри імпульсних перенапруг відрізняються від ЕСР - у той час як тривалість ЕСР зазвичай знаходиться в діапазоні до 100 нс, тривалість імпульсних перенапруг може становити 200 мкс і більше. Причинами виникнення перенапруг можуть бути помилки провідного монтажу, погані контакти, пошкоджені або несправні кабелі, а також краплі припою, які можуть утворювати струмопровідне з'єднання між силовими та сигнальними лініями. друкованій платіабо у роз'ємі. Оскільки в промислових системах електроживлення використовуються напруги, що перевищують 24 В, вплив таких напруг на стандартні приймачі RS-485, що не мають захисту від перенапруг, призведе до їх виходу з ладу протягом декількох хвилин або навіть секунд. Для захисту від імпульсних перенапруг звичайні мікросхеми інтерфейсу RS-485 вимагають дорогих зовнішніх пристроїв, виконаних на дискретних компонентах. Приймачі RS-485 з вбудованим захистом від перенапруги здатні витримувати синфазні перешкоди в лінії передачі даних до ±40, ±60 і ±80 В. Компанія Maxim виробляє лінійку приймачів RS-485/RS-422 MAX1344 і виходах до ±80 щодо землі. Елементи захисту функціонують незалежно від поточного стану мікросхеми, - чи включена вона, вимкнена або знаходиться в черговому режимі, - що дозволяє характеризувати дані приймачі як найбільш надійні в галузі, що ідеально підходять для промислових застосувань. Приймачі виробництва компанії Maxim зберігають працездатність при перенапругах, зумовлених замиканням силових і сигнальних ліній, помилками проводового монтажу, неправильним підключенням роз'ємів, дефектами кабелів і неправильною експлуатацією.
Важливою характеристикою мікросхем інтерфейсу RS-485 є несприйнятливість приймачів до невизначених станів лінії, що гарантує встановлення високого логічного рівня на виході приймача при розімкнених або замкнутих входах, а також при переході всіх передавачів, підключених до лінії, в неактивний режим (високимпедансний стан виходів). Проблема коректного сприйняття приймачем сигналів замкнутої лінії даних вирішується шляхом усунення порогів вхідного сигналу до негативних напруг -50 і -200 мВ. Якщо вхідна диференціальна напруга приймача V A – V B більша або дорівнює -50 мВ – на виході R 0 встановлюється високий рівень. Якщо V A - V B менше або дорівнює -200 мВ - на виході R 0 встановлюється низький рівень. При переході всіх передавачів в неактивний стан і наявності лінії кінцевого навантаження диференціальна вхідна напруга приймача близько до нуля, внаслідок чого на виході приймача встановлюється високий рівень. При цьому запас перешкодостійкості на вході становить 50 мВ. На відміну від приймачів попереднього покоління, пороги -50 та -200 мВ відповідають значенням ±200 мВ, встановленим стандартом EIA/TIA-485.
.jpg)
