ما هو مفهوم واجهة RS485 أولا؟
باختصار، هو معيار للخصائص الكهربائية، والذي تم تحديده من قبل جمعية صناعة الاتصالات وتحالف الصناعات الإلكترونية. يمكن لشبكة الاتصالات الرقمية التي تستخدم هذا المعيار أن تنقل الإشارات بشكل فعال عبر مسافات طويلة وفي البيئات ذات الضوضاء الإلكترونية العالية. يتيح RS-485 إمكانية تكوين شبكات محلية منخفضة التكلفة وروابط اتصالات متعددة الفروع.
يحتوي RS485 على نوعين من الأسلاك: نظام سلكين ونظام أربعة أسلاك. يمكن لنظام الأسلاك الأربعة تحقيق الاتصال من نقطة إلى نقطة فقط ونادرًا ما يتم استخدامه الآن. حاليًا، يتم استخدام طريقة توصيل الأسلاك بنظام السلكين في الغالب.
في الهندسة الحالية الضعيفة، يعتمد اتصال RS485 بشكل عام طريقة اتصال السيد والعبد، أي مضيف واحد مع العديد من العبيد.
إذا كان لديك فهم عميق لـ RS485، فستجد أن هناك بالفعل الكثير من المعرفة بداخله. لذلك سنختار بعض القضايا التي نعتبرها عادة في ضعف الكهرباء ليتعلمها الجميع ويفهموها.
RS-485 اللوائح الكهربائية
نظرًا لتطور RS-485 من RS-422، فإن العديد من اللوائح الكهربائية لـ RS-485 تشبه RS-422. إذا تم اعتماد ناقل الحركة المتوازن، فيجب توصيل مقاومات الإنهاء بخط النقل. يمكن أن يعتمد RS-485 طريقتين من الأسلاك وأربعة أسلاك، ويمكن لنظام السلكين تحقيق اتصال حقيقي ثنائي الاتجاه متعدد النقاط، كما هو موضح في الشكل 6.
عند استخدام اتصال بأربعة أسلاك، مثل RS-422، يمكنه فقط تحقيق الاتصال من نقطة إلى نقطة، أي أنه يمكن أن يكون هناك جهاز رئيسي واحد فقط والباقي عبارة عن أجهزة تابعة. ومع ذلك، فهو يحتوي على تحسينات مقارنة بـ RS-422، ويمكنه توصيل 32 جهازًا إضافيًا على الناقل بغض النظر عن طريقة الاتصال ذات الأربعة أسلاك أو السلكين.
يتراوح خرج الجهد الكهربي للوضع المشترك RS-485 بين -7 فولت و+12 فولت، والحد الأدنى لمقاومة الإدخال لجهاز الاستقبال RS-485 هو 12 كيلو، ويمكن تطبيق برنامج التشغيل RS-485 في شبكات RS-422. يتمتع RS-485، مثل RS-422، بمسافة نقل قصوى تبلغ حوالي 1219 مترًا ومعدل نقل أقصى يبلغ 10 ميجا بايت/ثانية. يتناسب طول الزوج المجدول المتوازن عكسيا مع معدل النقل، ولا يمكن استخدام الحد الأقصى لطول الكابل المحدد إلا عندما تكون السرعة أقل من 100 كيلو بايت / ثانية. لا يمكن تحقيق أعلى معدل انتقال إلا عبر مسافة قصيرة جدًا. بشكل عام، الحد الأقصى لمعدل الإرسال لزوج ملتوي بطول 100 متر هو 1 ميجابايت/ثانية فقط. يتطلب RS-485 مقاومتين نهائيتين بقيمة مقاومة تساوي المعاوقة المميزة لكابل النقل. عند الإرسال على مسافة مستطيلة، ليست هناك حاجة لمقاومة إنهاء، وهو أمر غير مطلوب بشكل عام أقل من 300 متر. يتم توصيل المقاوم النهائي على طرفي ناقل النقل.
النقاط الرئيسية لتركيب شبكة RS-422 وRS-485
يمكن أن يدعم RS-422 10 عقد، بينما يدعم RS-485 32 عقدة، وبالتالي تشكل العقد المتعددة شبكة. تعتمد طوبولوجيا الشبكة عمومًا على بنية ناقل مطابق للمحطة ولا تدعم الشبكات الحلقية أو النجمية. عند بناء الشبكة يجب ملاحظة النقاط التالية:
1. استخدم كبلًا مزدوجًا مجدولًا كالحافلة وقم بتوصيل كل عقدة على التوالي. يجب أن يكون طول الخط الصادر من الناقل إلى كل عقدة قصيرًا قدر الإمكان لتقليل تأثير الإشارة المنعكسة في الخط الصادر على إشارة الناقل.
2. يجب الانتباه إلى استمرارية الممانعة المميزة للحافلة، وسوف يحدث انعكاس الإشارة عند تصنيف انقطاعات الممانعة. يمكن أن تؤدي المواقف التالية بسهولة إلى هذا الانقطاع: تستخدم أقسام مختلفة من الناقل كبلات مختلفة، أو يوجد عدد كبير جدًا من أجهزة الإرسال والاستقبال مثبتة بشكل وثيق معًا في قسم معين من الناقل، أو يتم توجيه خطوط فرعية طويلة جدًا إلى الناقل.
وباختصار، ينبغي توفير قناة إشارة واحدة مستمرة كالحافلة.
كيف تأخذ في الاعتبار طول كابل النقل عند استخدام واجهة RS485؟
الإجابة: عند استخدام واجهة RS485، فإن الحد الأقصى لطول الكابل المسموح به لنقل إشارة البيانات من المولد إلى الحمل على خط نقل محدد هو دالة لمعدل إشارة البيانات، والذي يقتصر بشكل أساسي على تشويه الإشارة والضوضاء. يتم الحصول على منحنى العلاقة بين الحد الأقصى لطول الكابل ومعدل الإشارة الموضح في الشكل التالي باستخدام كبل هاتف مزدوج مجدول نحاسي 24AWG (بقطر سلك 0.51 مم)، مع سعة تجاوز من خط إلى خط تبلغ 52.5PF/M، ومقاومة الحمل الطرفية 100 أوم.
عندما ينخفض معدل إشارة البيانات إلى أقل من 90 كيلوبت/ثانية، بافتراض الحد الأقصى المسموح به لفقد الإشارة وهو 6 ديسيبل فولت، فإن طول الكابل يقتصر على 1200 ميجا. في الواقع، المنحنى الموجود في الشكل متحفظ للغاية، ومن الممكن في الاستخدام العملي تحقيق طول كابل أكبر منه.
عند استخدام الكابلات بأقطار مختلفة من الأسلاك. الحد الأقصى لطول الكابل الذي تم الحصول عليه مختلف. على سبيل المثال، عندما يكون معدل إشارة البيانات 600 كيلوبت/ثانية ويتم استخدام كابل 24AWG، يمكن أن نرى من الشكل أن الحد الأقصى لطول الكابل هو 200 متر. إذا تم استخدام كابل 19AWG (بقطر سلك 0.91 مم)، يمكن أن يكون طول الكابل أكبر من 200 متر؛ إذا تم استخدام كابل 28AWG (بقطر سلك 0.32 مم)، فيمكن أن يكون طول الكابل أقل من 200 متر فقط.
كيفية تحقيق اتصال متعدد النقاط لـ RS-485؟
الإجابة: يمكن إرسال جهاز إرسال واحد فقط على حافلة RS-485 في أي وقت. وضع نصف مزدوج، مع عبد رئيسي واحد فقط. وضع الازدواج الكامل، يمكن للمحطة الرئيسية الإرسال دائمًا، ويمكن للمحطة التابعة أن تحتوي على إرسال واحد فقط. (التي تسيطر عليها و DE)
ما هي الظروف التي يجب فيها استخدام المطابقة الطرفية لاتصال واجهة RS-485؟ كيفية تحديد قيمة المقاومة؟ كيفية تكوين المقاومات مطابقة المحطة؟
الإجابة: في نقل الإشارات لمسافات طويلة، من الضروري عمومًا توصيل مقاوم مطابق للطرف عند الطرف المتلقي لتجنب انعكاس الإشارة والصدى. تعتمد قيمة المقاومة المطابقة للمحطة على خصائص مقاومة الكابل وهي مستقلة عن طول الكابل.
يستخدم RS-485 بشكل عام وصلات زوجية ملتوية (محمية أو غير محمية)، مع مقاومة طرفية تتراوح عادةً بين 100 و140 أوم، بقيمة نموذجية تبلغ 120 أوم. في التكوين الفعلي، يتم توصيل مقاومة طرفية واحدة بكل من العقدتين الطرفيتين للكابل، الأقرب والأبعد، بينما لا يمكن توصيل العقدة الموجودة في المنتصف بالمقاومة الطرفية، وإلا ستحدث أخطاء في الاتصال.
لماذا لا تزال واجهة RS-485 تحتوي على مخرجات بيانات من جهاز الاستقبال عند توقف الاتصال؟
الإجابة: بما أن RS-485 يتطلب إيقاف تشغيل جميع إشارات التحكم في تمكين الإرسال وتمكين الاستقبال لتكون صالحة بعد إرسال البيانات، فإن سائق الحافلة يدخل في حالة مقاومة عالية ويمكن للمستقبل مراقبة ما إذا كانت هناك بيانات اتصال جديدة على الحافلة.
في هذا الوقت، تكون الحافلة في حالة قيادة سلبية (إذا كانت الحافلة تحتوي على مقاومة طرفية مطابقة، فإن المستوى التفاضلي للخطين A وB هو 0، ويكون إخراج جهاز الاستقبال غير مؤكد، ويكون حساسًا لتغيير الإشارة التفاضلية على الخط AB؛ إذا لم يكن هناك مطابقة طرفية، تكون الحافلة في حالة مقاومة عالية، وإخراج جهاز الاستقبال غير مؤكد)، لذلك يكون عرضة لتداخل الضوضاء الخارجية. عندما يتجاوز جهد الضوضاء عتبة إشارة الإدخال (القيمة النموذجية ± 200mV)، سيقوم جهاز الاستقبال بإخراج البيانات، مما يتسبب في تلقي UART المقابل بيانات غير صالحة، مما يتسبب في أخطاء اتصال عادية لاحقة؛ قد يحدث موقف آخر في اللحظة التي يتم فيها تشغيل/إيقاف التحكم في تمكين الإرسال، مما يتسبب في قيام جهاز الاستقبال بإخراج إشارة، مما قد يتسبب أيضًا في استقبال UART بشكل غير صحيح. حل:
1) في ناقل الاتصالات، يتم استخدام طريقة السحب لأعلى (الخط A) في نفس طرف إدخال الطور والسحب لأسفل (الخط B) في طرف إدخال الطور المقابل لتثبيت الناقل، مما يضمن أن خرج جهاز الاستقبال عند مستوى "1" ثابت؛ 2) استبدل دائرة الواجهة بمنتجات الواجهة من سلسلة MAX308x مع وضع منع الأخطاء المدمج؛ 3) يعني الحذف من خلال البرنامج، أي إضافة 2-5 بايتات مزامنة أولية داخل حزمة بيانات الاتصال، فقط بعد استيفاء رأس المزامنة يمكن أن يبدأ اتصال البيانات الحقيقي.
توهين إشارة RS-485 في كابلات الاتصالات
العامل الثاني الذي يؤثر على إرسال الإشارة هو توهين الإشارة أثناء إرسال الكابل. يمكن اعتبار كابل النقل بمثابة دائرة مكافئة تتكون من مزيج من السعة الموزعة، والحث الموزع، والمقاومة.
يتم إنشاء السعة الموزعة C للكابل بشكل أساسي بواسطة سلكين متوازيين من زوج ملتوي. مقاومة السلك لها تأثير ضئيل على الإشارة هنا ويمكن تجاهلها.
تأثير السعة الموزعة على أداء ناقل الحركة RS-485
يتم إنشاء السعة الموزعة للكابل بشكل أساسي بواسطة سلكين متوازيين من زوج ملتوي. بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا سعة موزعة بين السلك والأرض، والتي، على الرغم من أنها صغيرة جدًا، لا يمكن تجاهلها في التحليل. يرجع تأثير السعة الموزعة على أداء ناقل الحركة بشكل أساسي إلى إرسال الإشارات الأساسية على الناقل، والتي لا يمكن التعبير عنها إلا بالطرق "1" و"0". في بايت خاص، مثل 0x01، تسمح الإشارة "0" بوقت شحن كافٍ للمكثف الموزع. ومع ذلك، عندما تصل الإشارة "1"، بسبب الشحن في المكثف الموزع، لا يوجد وقت للتفريغ، و(Vin+) - (Vin -) - لا يزال أكبر من 200 مللي فولت. يؤدي هذا إلى اعتقاد المتلقي خطأً بأنه "0"، مما يؤدي في النهاية إلى حدوث أخطاء في التحقق من صحة CRC وخطأ في إرسال إطار البيانات بالكامل.
بسبب تأثير التوزيع على الناقل، تحدث أخطاء في نقل البيانات، مما يؤدي إلى انخفاض في الأداء العام للشبكة. هناك طريقتان لحل هذه المشكلة:
(1) تقليل الباود لنقل البيانات؛
(2) استخدام الكابلات ذات المكثفات الموزعة الصغيرة لتحسين جودة خطوط النقل.
اتبع CF FIBERLINK لمعرفة المزيد عن الخبرة الأمنية !!!
بيان: من المهم مشاركة محتوى عالي الجودة مع الجميع. يتم الحصول على بعض المقالات من الإنترنت. إذا كان هناك أي مخالفات، يرجى إعلامنا وسنقوم بمعالجتها في أقرب وقت ممكن.
وقت النشر: 06 يوليو 2023