Endüstriyel kontrol ve bina otomasyonu alanlarında, RS-485 iletişimi, diferansiyel iletimi, uzun mesafe yeteneği,ve mükemmel müdahale karşıtı performansBununla birlikte, pratik mühendislikte, iletişim istikrarını etkileyen "döngü impedansı" sıklıkla göz ardı edilir, bu da ara sıra paket kaybına ve ekipmanların iletişim kesintilerine yol açar.Bu tür sorunları çözmek hem zaman alıcı hem de zahmetli.
Bu makalede, döngü impedansının ne olduğunu, neden bu kadar önemli olduğunu,ve tasarımda ve hata ayıklamada nasıl optimize edileceğini, böylece RS-485 iletişimi döşeli bir otoyol kadar pürüzsüz olabilir.
Evinizdeki su boru sistemini düşünün: Su pompası (sürücü) suyu su tüketim noktasına (alıcıya) itiyor ve sonra su başka bir boru aracılığıyla su pompasına geri dönüyor.Bir döngü oluşturmak.
Borunun çapı, dirsekler, dallar ve su basıncı gibi faktörlerin hepsi suyun düzgün akışını etkileyecektir.Sinyalın iletim ucundan başladığı tüm kapalı döngüde AC sinyaline uygulanan "direnişin" kapsamlı ifadesidir., diferansiyel çift boyunca iletilir, alıcı ucuna ulaşır ve sonra ileten ucuna döner.
- Direnç (R): Borunun çapına göre belirlenen sürtünme direnci gibidir.
- İndüktansa (L): Sinyal değiştikçe "isterez" etkisine neden olacak borudaki valflere ve dirseklere benzer.
- Kapasitans (C): Enerjiyi depolayan ve anında salınan ve dalgalanmaları etkileyen bir su tankına veya su depolama tankına benzetilebilir.
RS-485 sisteminde, bu üç faktörün birleşik etkisi altında toplam "döngü impedansı" sinyali doğrudan belirler.
RS-485 iletişim kabloları genellikle, su akışının (elektrik sinyali) minimum kaybını sağlamak için sabit iç çaplı bir su borusunu seçmek gibi, 120 Ω korunan bükülmüş çiftler kullanır.
Bir 120 Ω direnç, sinyal enerjisini "emmek" ve "echo" önlemek için hattın her ucunda paralel olarak bağlanır - tıpkı su çekici önlemek için borunun ucunda bir ses kesici valfi takmak gibi.
Çoklu cihazlar otobüste paralel olarak bağlandığında, boru hattına çoklu dal bağlanmasına eşdeğerdir.ve sinyalin "şunt" olması daha muhtemel., bu da alıcı tarafın yeterli bir seviye almasına neden olabilir.
Her bir konektör, her bir TVS diyoti veya her koruyucu cihaz, boru ara yüzündeki eklemin sıkı bir şekilde kapatılmaması gibi, yerel sızıntıya veya tıkanmaya neden olacak şekilde biraz kesintiye neden olur.
RS-485 farklılıklı iletişim olsa da, toprak kablosu yine de bir döngü oluşturacak, bu da ortak moddaki müdahaleye " davet edilmeyen " bir döngüdür.Farklı cihazlar arasındaki yer potansiyeli farkı, bir su tedarik sistemindeki farklı su kuleleri arasındaki su seviyesi farkı gibidir., bu da "geri akış" veya "karşı akış" gibi sorunlara neden olur.
İmpedans uyumsuzluğu, sinyalin yansıtıcı bir duvara çarpar gibi "geri zıplamasına" neden olur ve bunun sonucunda dalga şekli bozulur, çınlar ve aşılır.Alıcı "1" mi "0" mu olduğunu ayırt edemiyor..
Kararsız impedans, boruda artan su sızıntısı ile eşdeğerdir. Uzun mesafelerde veya yüksek hızlarda aktarıldığında, kayıp daha ciddi olur,ve sinyal varış noktasına ulaşmadan önce "bitmiş" olabilir..
Kesintisiz impedans, dış elektromanyetik müdahale tarafından "sürünme" olasılığı daha yüksek olan borudaki bir boşluk gibidir ve bit hata oranını artırır.
Sürücü, sinyal zayıflamasını telafi etmek için daha fazla akım çıkaracak, tıpkı uzun süre yüksek akış hızında çalışan bir su pompasının daha hızlı yıpranması gibi, bu da ısı üretimine yol açacak,Güç tüketimi, ve hayat riskleri.
Temel ilke: Impedans sürekliliğini korumak, düz, genişliği sabit ve döşeli bir yol kadar az dallı hale getirmek.
120 Ω nominal değerli kalkanlı bükülmüş çiftler kullanın.
Kalkan tabakası güvenilir bir şekilde topraklanmalıdır: bir ucun veya her iki ucun topraklanması gerçek müdahale ortamına göre tartılmalıdır.
Farklılık çifti, bir tarafın çok uzun olmasından kaynaklanan eşit olmayan impedansı önlemek için eşit uzunlukta ve eşit mesafede yönlendirilmelidir.
PCB üzerindeki diferansiyel izler zemin düzleminin bölünmesini geçmemelidir ve mümkün olduğunca aynı katmana yerleştirilmelidir veya simetrik bir zemin düzlemini kullanmalıdır.
Bir 120 Ω sonlandırma direnci, otobüsün her ucunda paralel olarak bağlanmalıdır.
Eğer ortak mod gürültüsünü bastırmak gerekiyorsa, "bölünmüş sonlandırma" kullanılabilir: iki 60 Ω direnci seri olarak bağlayın ve orta noktada yere paralel olarak küçük bir kondansatörü bağlayın,Bu, sinyal yoluna bir "sessizleyici" eklemekle eşdeğer..
Alıcı çıkışı, otobüs boştayken sabit bir bilinen seviyede (genellikle mantık "1") tutun.
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.
"Düz çizgi" (düz çizgi) topolojisinin kullanımına öncelik verin ve sonlandırma dirençlerini yalnızca fiziksel uçlarda monte edin.
Ana yolda trafik sıkışıklığını önlemek için rastgele dallar yerleştirmekten kaçınmak gibi, yıldız, halka veya çok fazla uzun daldan kaçının.
Sinyal kenarı ne kadar hızlısa, yansıma o kadar ciddi olur.bir eğim sınırlı alıcı kullanılabilir veya baud oranı "araç hızını" "yol koşullarına" uymak için uygun şekilde azaltılabilir.
A/B hattının voltaj dalga şeklini gözlemlemek için bir diferansiyel prob kullanın ve zil, aşma veya zayıflama olup olmadığını kontrol edin.Eğim sınırlama veya oran ayarlama gerekli olup olmadığını belirlemek için teorik sinyal dalga şekli ile baud hızı karşılaştırın.
Şubeleri bölüm bölüm ayırın, dalga şekli değişikliklerini gözlemleyin ve impedans kesintilerinin veya ortak mod sorunlarının yerini bulun.
Değişikliğin etkisini görmek için kabloyu, son direncini değiştirmeye veya şüpheli bölgede ortak bir boğazlık eklemeye çalışın.Çok noktalı topraklama nedeniyle meydana gelen toprak döngüsü karışımını azaltmak için topraklama düzenini optimize edin.
TVS tüpleri ve ortak mod boğazları, aşırı sinyal emiş olmadan dış dalgalanmalara direnmek için makul bir şekilde yapılandırılmalıdır.
Koruma bileşenlerinin parazitik parametrelerinin (kapasitans, indüktansa) toplam impedans üzerinde kontrol edilebilir bir etkisi olduğundan emin olun.
- Bitiş direncinin sadece bir ucu kurulur, diğer ucunda ciddi bir yansıma olur.
- Bitiş direncinin konumu yanlış ve fiziksel ucunda yerleştirilmemiştir.
- Çok fazla ya da çok uzun dallar var ve sinyal tekrar tekrar dallarda sıçrıyor.
- 120 Ω olmayan kabloları körü körüne seçmek, alıcıyla büyük bir eşleşme farkı vardır.
- Aygıtlar arasındaki toprak potansiyel farkını görmezden gelmek, aşırı ortak mod voltajı ile sonuçlanır.
- Alıcıya tamamen güvenmek, hat kırıldığında sık sık yanlış yargılanmaya yol açar.
