RS-485 (1032047), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В то же время существует возможность, чторазность потенциалов между землей в различных зданиях достигнет тысяч и даже сотен тысяч вольт [5].Таким образом, можно сделать практический вывод, что заземление не является лучшим выборомдля сравнения сигнальных земель в узлах распределенных сетей. Оптимальным решением,позволяющим контролировать напряжение Vразности потенциалов земли, является использование третьегопровода для сравнения местных сигнальных земель (см.
рис. 4a).На рис. 4b представлен еще один метод для сравнения местных сигнальных земель, применениекоторый менее желательно, но довольно распространено. Использование данного метода приводит кповышению волнового сопротивления соединения между узлами; это значит, что разность междуместными землями может увеличиться по сравнению со схемой, представленной на Рис. 4а. Тем неменее, если местные источники не изолированы, или если необходимо избежать возникновенияконтуров заземления, использование токоограничивающего механизма (см. рис. 4b) допустимо.На рис.
4с отражен другой вариант схемы с рис. 4b. В качестве заземления используется третийпровод. Напряжение Vразности потенциалов земли между узлами будет изменяться по мере измененияпотенциала земли в сети.ООО «ИМАГ» дистрибьютор компании TELDOR на территории РФwww.emag.ru, т. (495)3627714 ф. (495)3627699Стр. 3 из 10TELDOR Wires&Cables Ltdwww.teldor.comДопустимыйуровеньсинфазногонапряжения между драйверами и приемниками всети RS-485 – от +12 до –7 В. В этом случае откаждого канала остается 7 В на защиту (в случае 5вольтной системы). Если в нормальных условияхсистема заземления (Рис.
4с) изменяется только нанесколько вольт, то сеть будет функционироватьнормально.Проблемывозникаютприпоявлениипереходного напряжения в цепи заземления,котороеможетбытьрезультатомлибоэлектростатического разряда в «землю» около узла,либо удара молнии неподалеку (на расстоянииполумили). Независимо от причины, напряжениеVразности потенциалов земли между «землями» сети можетвозникать ежедневно или еженедельно.Если синфазное напряжение в узле выходитза рамки допустимого напряжения Vсинфазн. (от +12до –7 V), то дальнейшее функционирование узланегарантировано.Фактически,возможноповреждение драйверов и приемников в узле.Необходимость и методы защиты узла отсинфазных напряжений за пределами допустимогодиапазона определяются проектировщиком сети.В этом случае может быть полезнымприменение подавителя переходного напряжения.Подавители переходного напряжения называются«TranZorb».
На самом деле, «TranZorb» –зарегистрированная торговая марка компанииGeneral Semiconductor, относящаяся только к серииподавителейпереходногонапряжения,производимых этой компанией, но благодарядоминирующей позиции General Semiconductor нарынке, название «TranZorb» стало нарицательнымиполучилоширокоераспространениеприменительно ко всем подавителям переходногонапряжения.В конструкции подавителей переходногонапряжения использован кремний.
Защита отвысокого напряжения обеспечивается благодарянеразрушающему механизму лавинного пробоя.ПодавительпереходногонапряженияРис. 4a – Для сравнения сигнальных земель используетсяпредставляетсобойдвавстречновключенныхотдельный проводник. Это оптимальное решение,полупроводниковых стабилитрона, моментальнопозволяющее контролировать напряжениерассеивающих сотни или тысячи ватт, неVразности потенциалов земли. b – 100омные резисторы ограничиваютподвергаясь разрушению.ток, что приводит к увеличению напряженийВ отличие от варисторов на основе окисиVразности потенциалов земли.
c – Последнее средство: заземление можетметалла и плавких предохранителей подавителибыть использовано для сравнения сигнальных земельпереходного напряжения не разрушаются. Приправильном проектировании цепи подавители могут практически бесконечно защищать сети RS-485 откратковременных перенапряжений.ЭКРАНИРОВАНИЕДо сих пор не утихают споры о роли экрана в кабеле RS-485.
В конструкцию единственного типакабеля, официально рекомендуемого компанией Belden Wire and Cable для сетей RS-485 (Belden 98419844), включен экран, нравится Вам это или нет. Аналогичным образом компания Alpha Wireрекомендует только экранированный кабель RS-485 (Alpha 6222-6230).Пообщавшись с инженерами обеих компаний, мы пришли к выводу, что компании рекомендуютиспользовать экранированный кабель, т.к. он поддерживает работу практически всех приложений.Лучше иметь экран и не нуждаться в нем, чем проложить неэкранированную сеть и обнаружить, чтоэкран все-таки нужен.ООО «ИМАГ» дистрибьютор компании TELDOR на территории РФwww.emag.ru, т. (495)3627714 ф. (495)3627699Стр. 4 из 10TELDOR Wires&Cables Ltdwww.teldor.comИ это замечательно, если Вы продаете кабель или покупаете его на чужие деньги.
В реальнойжизни необходимо достижение компромисса между производительностью и ценой. Экранированныйкабель дороже неэкранированного и с ним сложнее работать.Приемники RS-485 отлично подавляют синфазные помехи. При использовании витой пары почтивсе источники шумов будут одновременно воздействовать на каждый проводник. Благодаря своейдифференциальной природе приемники согласно стандарту TIA/EIA-485-A отлично работают даже приужасном уровне синфазных помех в кабелях.Если кабельная система защищена коробом или лотком (и рядом с кабелем передачи данных нетсиловых кабелей переменного тока), то вряд ли стоит использовать экранированный кабель. В то жевремя, если кабель прикреплен к балкам, протянут под конвейером или терминирован на датчике RS485, следящем за изменением температуры сварочного аппарата, то необходимо применятьэкранированный кабель.При важности обеспечения целостности данных следует обратить внимание на экранированныйкабель.
Например, если искажение пакета данных или латентность сети могут повлечь за собой сбои,потерю продукта или поломку оборудования, использование экранированного кабеля обойдетсядешевле, чем восстановление производства.Наиболее интересным приложением экранированного кабеля из встречавшихся автору стала сетьRS-485, закопанная под полем для гольфа. Сеть состоит из датчиков, закопанных под землей иопределяющих воздействие мячиков для гольфа на поле. Проблема заключалась в том, что молнии,ударяющие неподалеку, приводили к повреждению сетевых узлов. После установки экранированногокабеля и выполнения заземления с обоих концов, частота отказов снизилась до приемлемого уровня.Таким образом, если существует возможность воздействия на сеть высокоинтенсивных полей, стоитподумать об использовании экранированного кабеля.Предположим, у Вас есть экран, возникает логичный вопрос: «Что мне с ним делать?» Чтобы невыходить за рамки проблематики этой статьи, дадим следующий ответ: «Все зависит от типа полей,воздействующих на кабель».
Рекомендуем книгу Генри Отта «Минимизация помех в электронныхсистемах» (Henry Ott, Noise Reduction Techniques in Electronic Systems), которая стала библией дляинженеров, сталкивающихся с вопросами электромагнитной/радиочастотной интерференции [6]. В этойкниге Вы найдете подробный ответ на Ваш вопрос.ТОПОЛОГИЯЕсли сеть характеризуется низкойскоростью передачи, длинными фронтамибитов, короткими кабельными сегментами,то о топологии не стоит особеннобеспокоиться. Хотя проблема сетевойтопологии будет всплывать время отвремени.Кактольковлиниипередачпроявятсянегативныевоздействия,существует лишь одна простая топология,позволяющая справиться с ними. На Рис.
5представлено несколько сетевых топологий,но легко справиться с отражениями сигналаможно только при помощи топологии«последовательная цепочка» (daisy chain).Это не означает невозможностиреализации, например, звездообразнойконфигурации с использованием устройствRS-485.Простоконтрольотражениясигналовврамкахзвездообразнойтопологии конкретной сети становитсяскорееискусством,чемнаукой.Рис. 5 – Существует множество сетевых топологий, но в случае сетейОптимальным решением для построениянадежнойсетиRS-485являетсяRS485 наиболее надежной топологией является «последовательнаяиспользованиетопологиицепочка» (daisy chain)последовательной цепочки.Для того, чтобы убедиться, что линия обладает достаточной длиной и может считаться линиейпередачи, существует несколько правил.
Общее правило гласит, что негативные воздействия в линиипередач начинают проявляться, если время нарастания сигнала менее 4-кратной одностороннейзадержки распространения в кабеле [7].Скорость распространения в большинстве витых пар составляет 66–77% от скорости света.Величина этого параметра публикуется производителями в спецификациях к кабелю.
Знаяприблизительную длину кабеля, можно рассчитать время одностороннего распространения согласноООО «ИМАГ» дистрибьютор компании TELDOR на территории РФwww.emag.ru, т. (495)3627714 ф. (495)3627699Стр. 5 из 10TELDOR Wires&Cables Ltdwww.teldor.comследующей формуле: время распространения равняется длине кабеля, деленной на скоростьраспространения.ТЕРМИНИРОВАНИЕДопустим, что длина кабеля достаточна для возникновения негативных воздействий в линиипередачи. Возникает вопрос – какую технику терминирования следует использовать для минимизацииотражения сигналов?Существует довольно много методов терминирования. Компанией National Semiconductorопубликовано 10-страничное руководство, содержащее описание семи подобных методов [7], на четырехиз них остановимся подробнее (см.
Рис. 6).Сетибезтерминированияхарактеризуютсямалоймощностью,низкой стоимостью и простотой установки.К очевидным недостаткам относятсядовольно низкие скорости передачиданных, короткие кабельные сегменты,необходимые для надежной работы сети.При параллельном терминированиивозможнодостижениеотличныхскоростей передачи данных, но этаметодика применима только к сетям соднимдрайвером.Драйверрасполагается на одном конце сети, атерминальный резистор – на другом.Сопротивление резистора должносоответствоватьволновомусопротивлению (Zo) линии передачи.Производителикабеляуказываютволновое сопротивление конкретноготипа кабеля в спецификации к нему. Чемвыше волновое сопротивление, темменьше энергии выделяется резисторомс теплом.Волновое сопротивление витых парRS-485 обычно составляет 100–120 Ом.Широкораспространенныйкабелькатегории 5 характеризуется волновымсопротивлением 100 Ом, в его составобычно входит четыре пары.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
