Trim a Fat "az rs-485-el

Igor Biryukov fordítása

Az ipari automatizálási rendszerekben számos távoli adatgyűjtő eszközt használnak, amelyek központi és modulon keresztül továbbítják és fogadnak információkat, amelyek hozzáférést biztosítanak az adatokhoz mind a felhasználóknak, mind pedig a többi processzor számára. Az ilyen rendszerek tipikus elemei az adatgyűjtők és az olvasók. Az ilyen célokra szinte ideális adatátviteli vonalat az RS-485 szabvány határozza meg, amely az adatgyűjtő eszközt egy sodrott érpárú kábellel csatlakoztatja.

Mivel sok az adatgyűjtés és a tároló eszközök a hálózaton RS-485 egy kompakt önálló, elemmel működő eszközök, hogy ellenőrizzék a hőelvezetést és hosszabb akkumulátor-élettartam intézkedéseket kell elfogadni, hogy csökkentsék az energiafogyasztást. Hasonlóképpen, az energiamegtakarítás fontos a hordozható készülékek és más alkalmazások számára, ahol az RS-485 interfész az adatok központi központi egységbe történő letöltésére szolgál. A következő rész elsősorban azoknak szól, akik nem ismerik az RS-485-öt.

RS-485: történelem és leírás

Az RS-485 szabványt közösen fejlesztette két gyártó társulás: az Electronic Industries Association (EIA) és a TIA (TIA). A környezeti hatásvizsgálat az összes szabványát az "RS" előtaggal jelölte meg (az ajánlott szabvány). Számos mérnök továbbra is használja ezt a jelölést, de az EIA / TIA hivatalosan "EIA / TIA" helyett "RS" -et váltott fel a szabványok azonosításának megkönnyítése érdekében. A mai napig az RS-485 szabvány különböző kiterjesztései számos alkalmazást tartalmaznak.

Az RS-485 és az RS-422 szabványoknak sok közösége van, ezért gyakran zavarosak. A táblázatban. 1, ezeknek a szabványoknak a jellemzői összehasonlításra kerülnek. RS-485 meghatározza a kétirányú fél-duplex kommunikáció, ez az egyetlen EIA / TIA szabvány, amely lehetővé teszi több vevőkészülék és a járművezetők a buszkonfiguráció. Az RS-422 viszont egy egyirányú meghajtót határoz meg több vevõvel. RS-485 elem visszafelé kompatibilisek és cserélhetők társaik az RS-422, RS-422, de a vezető nem használható az RS-485-alapú rendszerek, mert nem adja fel a busz vezérlő.

1. táblázat: RS-485 és RS-422 szabványok

A jóváhagyás megszüntetése

Az energiafogyasztás csökkentésének első módja az, hogy megszüntesse a végződő ellenállásokat. Ez az opció csak rövid kommunikációs vonalak és alacsony adatátviteli sebesség esetén lehetséges, amelyek lehetővé teszik, hogy a visszaverődés nyugodjon még az adatfeldolgozás előtt. Ahogy a gyakorlat azt mutatja, a koordináció nem szükséges, ha a jel felemelkedési ideje legalább négyszer nagyobb, mint a jel egyirányú késése a kábelen keresztül. A következő lépések ezt a szabályt használják a páratlan kábel maximális megengedett hosszának kiszámításához.

1. A szóban forgó kábel esetében meg kell találni az egyirányú jelátvitel sebességét, amelyet rendszerint a kábelgyártó biztosít a szabad térben a fénysebesség százalékában. A szabványos PVC szabvány szerinti szigetelt kábel, melynek csavart érpárja # 24 AWG, 20,3 mm / ns.
2. Az RS-485 adóvevő specifikációját a minimális emelési idő (tr min) jelenti. Például a MAX3471 esetében 750 ns.
3. Ez a minimális emelési idő 4-vel van osztva. A MAX3471 esetén TR min / 4 = 750/4 = 187,5 ns.
4. Az utolsó szakaszban kiszámítjuk a maximális kábelhosszat, amelyre nincs szükség. A MAX3471 esetében 187,5 ns (230 mm / ns) = 38 m.

Így a MAX3471 képes egy decentrális jelminőséget biztosítani a végtelenített ellenállások nélkül, 64 megapixeles átvitelre és vételre egy 38 méteres kábel segítségével. A 4. ábra mutatja, hogy milyen erősen csökkentett MAX3471 fogyasztás futáskor tridtsatimetrovy kábel nélkül lezáró ellenállások képest dolgozik trehsotmetrovoy kábel és a lezáró ellenállásokat.

RC egyezés

Első pillantásra igencsak ígéretes az RC-illesztés azon tulajdonsága, hogy blokkolja a közvetlen áramot. Ez a módszer azonban bizonyos feltételeket támaszt. Az illesztés egy sor RC láncból áll, amely párhuzamosan van csatlakoztatva a vevő (A és B) differenciálbemeneteihez, amint azt az 1. ábra mutatja. 5. Az R ellenállást a kábel hullámállóságával (Z0) azonos módon választjuk ki, és a C kondenzátor kapacitását a készülék működési feltételei határozzák meg. A C nagy értéke biztosítja a jó illeszkedést, ami lehetővé teszi minden jel számára, hogy "látja" az R-t, ami megfelel a Z0-nak, de a vezető kimeneti áramának csúcsértéke nő. Sajnos a hosszú kábelek nagy kapacitású C értékeket igényelnek. Teljes cikkeket szántak a C névleges értékének meghatározására a megbékélés és a fogyasztás közötti kompromisszum elérése érdekében. Részletes útmutatásokat talál erre a választási lehetőségre vonatkozóan a kézikönyv végén található hivatkozásokkal kapcsolatban.

Az átlagos jelfeszültség egy másik fontos tényező, amelyet az RC-illesztés gyakran figyelmen kívül hagy. Ha az átlagos jelfeszültséget nem egyenlő egyenárammal kiegyensúlyozza, akkor a jel szintjén a vonal jelszintje jelentős, a "intersymbol interferencia" néven ismert hatás miatt. Egyszerűen fogalmazva, az RC-illesztés hatékony a fogyasztás csökkentésére, de hozzájárul a jel minőségének romlásához. Az RC-koordináció tehát annyira korlátozza a használatát, hogy a legtöbb esetben a legjobb alternatíva a harmonizáció hiánya.

Megfelel a Schottky diódáknak

A Schottky-diódák lehetővé teszik az előző összehasonlítási módszer alternatíváját, amikor a nagy energiafogyasztás elfogadhatatlan. A más típusú illesztésektől eltérően az illesztési elemek (Schottky diódák) ellenállása nem felel meg a busz hullámimpedanciájának. A megbékélés azért történik, mert a diódák egyszerűen elnyomják az impulzusok frontján lévő pozitív és negatív emissziókat, amelyeket a visszaverődés okoz. Ennek eredményeképpen a feszültségváltozásokat a pozitív küszöbérték és a nulla korlátozza.

A Schottky-diódákon a megfelelő áramkör kevés energiát pazarol, mivel a vezetőképesség csak pozitív és negatív kibocsátások jelenlétében nyilvánul meg. Másrészt a szabványos ellenállásos illesztés (rezisztív torzítás-ellenállásokkal és anélkül) állandó teljesítményeloszláshoz vezet. A 6. ábra Schottky diódák használatát szemlélteti a reflexiók leküzdésére. Diódák nem nyújtanak hibamentes működés azonban a küszöb feszültség szintje kiválasztott adó MAX308X és MAX3471, lehetővé teszi, hogy végre egy hibamentes működést, és az ilyen típusú megállapodás.

Schottky dióda, amely a legjobb rendelkezésre álló közelítése ideális dióda (nulla előre feszültség Vf, pontos tON nulla és zéró fordított gyógyulási idő TRR), a nagy érdeklődés, mint egy helyettesítő power-lezáró ellenállások. Az RS-485 / RS-422-en alapuló rendszerek ilyen kompatibilitásának hátránya, hogy a Schottky diódák nem képesek visszaszorítani az összes reflexiót. Amint a visszavert jel elhalványul alatt előre feszültsége Schottky dióda, az energia érintetlen marad megfelelő diódák és folytatni, amíg nincs kábel szétszóródtak.

A Schottky-terminátor fő hátránya a költség. Egy illesztési pont két diódát igényel. Mivel az RS-485 / RS-422 busz eltérõ, ezt a számot meg kell szorozni kettõvel (6. ábra). Több Schottky terminátor használata a buszon nem szokatlan. A Schottky diódákon lévő terminálok számos előnnyel rendelkeznek az RS-485 / RS-422 rendszereken alapuló rendszerek számára, és az energiatakarékosság a legfontosabb (7. Nem kell kiszámítania semmit, mert a kábelhossz és az adatsebesség meghatározott korlátait a Schottky-terminátor bármely korlátozása előtt érik el. Egy másik előnye, hogy a többszörös Schottky terminátorok a különböző ágakban és a vevőkészülékek bemenetein javítják a jel minőségét a kommunikációs busz betöltése nélkül.

következtetés

Ha az adatátviteli sebesség magas, és a kábel hosszú, nehéz az ultra-alacsony fogyasztást biztosítani az RS-485 rendszerben, mivel a kommunikációs vonalon szükséges eszközöket (terminátorok) kell létrehozni. Ebben az esetben a vevőkészülékek kimenetén működő "valódi zajvédelemmel" rendelkező adó-vevők energiát takaríthatnak meg terminátorok használata esetén is, kiküszöbölve a védelmi torzulás-ellenállások szükségességét. A kommunikáció szoftveres szervezete lehetővé teszi az energiafogyasztás csökkentését, az adóvevő átvitelt a fogyatékkal élő állapotba, vagy megtiltja a járművezetőt, ha nem használja.

Alacsonyabb sebességnél és rövidebb kábeleknél az energiafogyasztás különbsége óriási. Adatátviteli sebessége 60 kbit / s és 30 méteres kábel a standard SN75ALS176 adóvevő 120 ohmos lezáró ellenállások, hogy a rendszer áramellátása 70 mA. Ugyanakkor a MAX3471 azonos feltételek mellett csak 2,5 mA-t igényel az áramforrásról.