В областях промышленного управления и автоматизации зданий, RS-485 связи широко пользуется популярностью из-за его дифференциальной передачи, возможности на большие расстояния,и превосходные антиинтерферентные характеристикиОднако в практической технике "импеданс петли", который влияет на стабильность связи, часто игнорируется, что приводит к случайным потерям пакетов и перерывам связи оборудования.Устранение таких проблем требует времени и усилий.
В этой статье мы рассмотрим подход, который поможет вам глубже понять, что такое препятствие, почему оно так важно.и как оптимизировать его в дизайне и отлаживании, так что RS-485 связь может быть такой же гладкой, как асфальтированная шоссе.
Представьте себе систему водопровода в вашем доме: насос воды (водитель) подталкивает воду к точке потребления воды (приемник), а затем вода возвращается в насос воды через другую трубу,формирование цикла.
Такие факторы, как диаметр трубы, локти, ветви и давление воды, влияют на плавный поток воды.это всеобъемлющее проявление "сопротивления", оказываемого на сигнал переменного тока во всем замкнутом цикле, где сигнал начинается с передающего конца, передает вдоль дифференциальной пары, достигает получающего конца, а затем возвращается к передающему концу.
- Сопротивление (R): это похоже на сопротивление трению, определяемое диаметром трубы.
- Индуктивность (L): она аналогична клапанам и локтям в трубе, которые вызывают эффект "гистереза", когда изменяется сигнал.
- Капацитанция (C): ее можно сравнить с резервуаром для воды или резервуаром для хранения воды, который хранит энергию и выделяет ее мгновенно, влияя на колебания.
В системе RS-485 общий "импеданс петли" при совместном действии этих трех факторов напрямую определяет качество и надежность сигнала.
В кабелях связи RS-485 обычно используются 120 Ом защищенные скрученные пары, точно так же, как выбор водопроводной трубы с постоянным внутренним диаметром, чтобы обеспечить минимальную потерю потока воды (электрический сигнал).
120 Ом резистор соединен параллельно в каждом конце линии, чтобы "поглощать" энергию сигнала и избежать "эхо" - как установка глушителя клапана в конце трубы, чтобы предотвратить воду молоток.
Когда несколько устройств соединены параллельно на шине, это эквивалентно подключению нескольких ветвей к трубопроводу.и сигнал, скорее всего, будет "перемещен", что может привести к тому, что получающая сторона не получит достаточного уровня.
Каждый соединитель, каждый диод TVS или каждое защитное устройство добавят небольшое прерывание, как и соединение на интерфейсе трубы не плотно запечатано, что вызовет локальную утечку или блокировку.
Несмотря на то, что RS-485 - это дифференциальная связь, заземленный провод все равно будет формировать петлю, которая "не приглашена" к интерференциям общего режима.Разница потенциала на земле между различными устройствами похожа на разницу уровня воды между различными водонапорными башнями в системе водоснабжения, что вызовет такие проблемы, как "обратный поток" или "переходный поток".
Несоответствие импеданса заставит сигнал "отскакивать назад", как если бы он врезался в отражающую стену, что приведет к искажению формы волны, звонку и превышению.приемник не может отличить "1" или "0".
Нестабильный импеданс эквивалентен увеличению утечки воды в трубе.и сигнал может быть "вычерпан" до достижения пункта назначения..
Дисконтинентный импеданс похож на разрыв в трубе, который с большей вероятностью будет "инфильтрован" внешними электромагнитными помехами, увеличивая частоту ошибок бит.
Драйвер выводит больший ток, чтобы компенсировать ослабление сигнала, так же, как насос воды, работающий с большим потоком в течение длительного времени, изнашивается быстрее, что приводит к генерации тепла,Потребление энергии, и риски для жизни.
Основной принцип: поддерживать непрерывность импеданса, делая его плоским, постоянным по ширине и с несколькими ветвями, как асфальтированная дорога.
Используйте защищенные скрученные пары с номинальным значением 120 Ω.
Щитный слой должен быть надежно заземлен: следует взвесить, заземлять ли один конец или оба конца в зависимости от фактической среды помех.
Дифференциальная пара должна быть проложена с одинаковой длиной и одинаковым расстоянием, чтобы избежать неравномерного импеданса, вызванного слишком длинной одной стороной.
Дифференциальные следы на ПКБ не должны пересекать разделение плоскости грунта и должны быть заложены на одном слое или использовать симметричную плоскость грунта, насколько это возможно.
Соедините 120 Ω терминационный резистор параллельно в каждом конце шины.
Если необходимо подавить шум общего режима, можно использовать "разделенное окончание": подключить два 60 Ом резистора в серии, и подключить небольшой конденсатор параллельно в середине к земле,что эквивалентно добавлению "глушителя" в путь сигнала.
Сохраняйте выход приемника на стабильном известном уровне (обычно логический "1") при простое время работы шины.
A pull - up resistor can be added to pull up the differential line A and a pull - down resistor to pull down the differential line B to avoid signal floating when the line is broken or no one is transmitting.
Приоритетное использование "линейной топологии" (прямой линии) и установка терминационных резисторов только на физических концах.
Избегайте звезды, кольца или слишком большого количества длинных ветвей, как и избегайте случайного вставления ветвей на главной дороге, чтобы избежать пробок.
Чем быстрее (скатно) край сигнала, тем сильнее отражение.может быть использован склонно-ограниченный приемопередатчик или скорость передачи может быть соответствующим образом снижена, чтобы соответствовать "скорости транспортного средства" с "условиями дорожного движения".
Используйте дифференциальный зонд для наблюдения за волновой формой напряжения линии A/B и проверьте наличие звонков, перенапряжения или ослабления.Сравните скорость передачи сигналов с теоретической формой волны сигнала, чтобы определить, необходимо ли ограничение наклона или регулирование скорости.
Отсоединяйте ветви секцию за секцией, наблюдайте за изменениями формы волны и определите положение прерывания импеданса или общих проблем режима.
Попробуйте заменить кабель, резистор или добавить на подозреваемом участке обычный заглушитель, чтобы увидеть эффект изменения.Оптимизируйте устройство заземления для уменьшения помех на заземление, вызванных многоточечным заземлением.
Конфигурируйте трубки TVS и обычные заглушители в разумных условиях, чтобы они могли противостоять внешним перебоям без чрезмерного поглощения сигнала.
Убедиться, что паразитарные параметры (конденсация, индук
