Îndepărtați grăsimea "cu rs-485

Traducere de Igor Biryukov

În sistemele de automatizare industrială, sunt utilizate un număr de dispozitive de achiziție de date la distanță care transmit și primesc informații printr-un modul central care oferă acces atât utilizatorilor, cât și altor procesoare. Elementele tipice ale unor astfel de sisteme sunt înregistratorii de date și cititorii. Aproape linia de transmisie ideală pentru aceste scopuri este definită de standardul RS-485, care asigură conectarea dispozitivului de achiziție de date printr-un cablu cu pereche torsadată.

Deoarece multe dintre dispozitivele de colectare și acumulare a datelor RS-485 sunt unități autonome compacte cu baterii, sunt necesare măsuri de reducere a consumului lor de energie pentru monitorizarea producerii de căldură și pentru creșterea duratei de viață a bateriei. În mod similar, economiile de energie sunt importante pentru dispozitivele portabile și alte aplicații în care interfața RS-485 este utilizată pentru a descărca date către unitatea centrală de procesare. Următoarea secțiune este destinată în primul rând celor care nu sunt familiarizați cu RS-485.

RS-485: istoric și descriere

Standardul RS-485 a fost elaborat în comun de două asociații de producători: Asociația Industriilor Electronice (EIA) și Asociația Industriei Telecomunicațiilor (TIA). EIA a numit o dată toate standardele sale cu prefixul "RS" (standardul recomandat). Mulți ingineri continuă să utilizeze această denumire, însă EIA / TIA înlocuiește oficial "RS" cu "EIA / TIA" pentru a facilita identificarea standardelor sale. Până în prezent, diferite extensii la standardul RS-485 acoperă o mare varietate de aplicații.

Standardele RS-485 și RS-422 au multe în comun și, prin urmare, ele sunt adesea confundate. În tabel. 1, caracteristicile acestor standarde sunt date pentru comparație. RS-485, care definește transmisia de date bidirecțională bidirecțională bidirecțională, este singurul standard EIA / TIA care permite mai multor receptoare și drivere în configurații de magistrală. RS-422, pe de altă parte, definește un singur driver unidirecțional cu mai mulți receptoare. Elementele RS-485 sunt compatibile înapoi și interschimbabile cu omologii lor din, RS-422 RS-422, dar conducătorul auto nu trebuie utilizat pe sistemele bazate pe RS 485-deoarece acestea nu pot renunța la controlul de autobuz.

Tabelul 1. Standardele RS-485 și RS-422

Eliminarea aprobării

1. Pentru cablul respectiv, este necesar să se găsească viteza transmisiei unui semnal unic, furnizată de obicei de către producătorul de cablu ca procent din viteza luminii din spațiul liber. Valoarea tipică pentru un cablu standard din izolație din PVC, care constă în perechea lor twisted # 24 AWG, este de 20,3 mm / ns.
2. Din specificația transceiverului RS-485 este timpul minim de creștere (tr min). De exemplu, pentru MAX3471 este de 750 ns.
3. Acest timp de creștere minimă este împărțit la 4. Pentru MAX3471, tr min / 4 = 750/4 = 187,5 ns.
4. În ultima etapă se calculează lungimea maximă a cablului, pentru care nu este necesară potrivirea. Pentru MAX3471, este de 187,5 ns (230 mm / ns) = 38 m.

Astfel, MAX3471 poate asigura o calitate decentă a semnalului fără rezistoare de terminare pentru transmisie și recepție la 64 Kbps printr-un cablu de 38 metri. Figura 4 prezintă modul în care a redus puternic consumul de MAX3471 atunci când rulează pe cablu tridtsatimetrovy fără rezistențe terminale în comparație cu lucrul pe cablu trehsotmetrovoy și rezistențe terminale.

Potrivirea RC

La prima vedere, capacitatea RC-matching de a bloca curentul direct este foarte promițătoare. Cu toate acestea, această metodă impune anumite condiții. Corespondența constă dintr-un lanț RC serie conectat în paralel cu intrările diferențiale ale receptorului (A și B), așa cum se arată în Fig. 5. Rezistorul R este selectat egal cu rezistența de undă a cablului (Z0), iar capacitatea condensatorului C este determinată de condițiile de funcționare ale dispozitivului. O valoare mare a lui C asigură o potrivire bună, permițând oricărui semnal să "vadă" R, care corespunde cu Z0, totuși valoarea maximă a curentului de ieșire al șoferului este mărită. Din păcate, cablurile lungi necesită valori mari de capacitate C. Au fost dedicate articole întregi pentru determinarea valorii nominale a lui C pentru a realiza un compromis între reconciliere și consum. Puteți găsi recomandări detaliate cu privire la această alegere în manuale, la care se face referire la sfârșitul acestui articol.

Tensiunea medie a semnalului este un alt factor important, care este adesea ignorat în potrivirea RC. Dacă tensiunea medie a semnalului nu este echilibrată de curentul direct, acest lucru va provoca o bruiaj semnificativă la nivelul semnalului de pe linie datorită unui efect cunoscut sub numele de "intersymbol interference". Pur și simplu, RC-matching este eficient pentru reducerea consumului, dar contribuie la o deteriorare a calității semnalului. Astfel, coordonarea RC implică atât de multe restricții asupra utilizării acesteia, încât cea mai bună alternativă în multe cazuri este lipsa armonizării în general.

Potrivirea diodelor Schottky

Diodele Schottky permit implementarea alternativelor la metoda anterioară de potrivire, atunci când un consum mare de energie este inacceptabil. Spre deosebire de alte tipuri de potrivire, rezistența elementelor de potrivire (diode Schottky) nu corespunde impedanței de undă a magistralei. Reconcilierea se realizează datorită faptului că diodele suprimă pur și simplu emisiile pozitive și negative de pe fronturile impulsurilor, cauzate de reflexie. Ca urmare, variațiile de tensiune sunt limitate de tensiunea pozitivă a pragului și de zero.

Circuitul de potrivire pe diode Schottky pierde puțină energie, deoarece conductivitatea se manifestă numai în prezența emisiilor pozitive și negative. Pe de altă parte, potrivirea standard de rezistivitate (atât cu și fără rezistori de rezistență rezistivă) conduce la o disipare constantă a puterii. Figura 6 ilustrează utilizarea diodelor Schottky pentru a combate reflexiile. Diodele nu oferă funcționare autoprotejat, cu toate acestea, nivelurile de tensiune de prag de transceivere selectate MAX308X și MAX3471, fac posibilă punerea în aplicare a unei operațiuni autoprotejat, și cu acest tip de acord.

dioda Schottky, care este cea mai bună aproximare disponibilă pentru diodă ideală (zero, înainte de tensiune vf, la timp și de la zero la zero tone TRR inversă timpul de recuperare), este de mare interes ca înlocuitor rezistențe de putere de terminare. Dezavantajul unei astfel de potriviri în sistemele bazate pe RS-485 / RS-422 este că diodele Schottky nu pot suprima toate reflexiile. De îndată ce semnalul reflectat dispare sub tensiune înainte de dioda Schottky, energia va rămâne diode de potrivire neafectate și să continue atât timp cât nu există nici un cablu este împrăștiată.

Principalul dezavantaj al lui Schottky-terminator este costul acestuia. Un punct de potrivire necesită două diode. Deoarece magistrala RS-485 / RS-422 este diferențială, acest număr este înmulțit cu două (Figura 6). Utilizarea mai multor terminatoare Schottky pe autobuz nu este neobișnuită. Terminalele de pe diode Schottky oferă multe avantaje pentru sistemele bazate pe RS-485 / RS-422, iar economia de energie este cea mai importantă dintre ele (figura 7). Nu este nevoie să calculați nimic, deoarece limitele specificate pentru lungimea cablului și rata de transmisie vor fi realizate mai devreme decât orice restricții ale terminatorului Schottky. Un alt avantaj este că mai mulți Terminatori Schottky din diferite ramuri și la intrările receptoarelor îmbunătățesc calitatea semnalului fără încărcarea busului de comunicație.

concluzie

Atunci când rata de transfer de date este mare și cablul este lung, este dificil să se asigure un consum extrem de scăzut în sistemul RS-485, deoarece este necesar să se stabilească dispozitive de potrivire (terminatoare) pe linia de comunicație. În acest caz, transmițătorii care au o funcție de "imunitate reală la zgomot" la ieșirile receptoarelor pot economisi energie chiar și atunci când folosesc terminatoare, eliminând necesitatea unor rezistențe de polarizare de protecție. Organizarea software-ului de comunicare permite, de asemenea, reducerea consumului de energie prin transferarea transmițătorului la starea dezactivată sau interzicerea conducătorului auto atunci când acesta nu este utilizat.

Pentru viteze mai mici și cabluri mai scurte, diferența de consum de energie este enormă. Rata de transfer a datelor de 60 kbit / s pentru cablu de 30 de picioare, folosind transceiver SN75ALS176 standard de 120 ohmi rezistențe terminale necesită actualul sistem de alimentare cu 70 mA. Pe de altă parte, utilizarea MAX3471 în aceleași condiții va necesita numai 2,5 mA de la sursa de alimentare.