Khái niệm cơ bản về giao tiếp truyền thông RS485

Tiếp theo bài viết về chuẩn RS232, thời điểm ngày hôm nay BKAII xin liên tục trình làng tới những bạn khái niệm cơ bản về chuẩn RS485. Khi một mạng cần phải chuyển những khối nhỏ thông tin trên một khoảng cách dài, RS-485 thường là chuẩn tiếp xúc được lựa chọn. Các nút mạng hoàn toàn có thể là máy tính cá thể, vi tinh chỉnh và điều khiển, hoặc bất kể thiết bị có năng lực truyền thông tiếp nối đuôi nhau không đồng điệu. So với Ethernet và giao diện mạng khác, phần cứng vàgiao thức nhu yếu của RS-485 đơn thuần hơn và rẻ hơn .
Năm 1983, Thương Hội công nghiệp điện tử ( EIA ) đã phê duyệt một tiêu chuẩn truyền cân đối mới gọi làRS-485. Đã được đồng ý thoáng đãng và sử dụng trong công nghiệp, y tế, và gia dụng. Có thể coi chuẩn RS485 là một tăng trưởng của RS232 trong việc truyền tài liệu tiếp nối đuôi nhau. Những bộ quy đổi RS232 / RS485 cho phép người dùng tiếp xúc với bất kể thiết bị mà sử dụng link tiếp nối đuôi nhau RS232 trải qua RS485. Liên kết RS485 được hình thành cho việc thu nhận tài liệu ở khoảng cách xa và tinh chỉnh và điều khiển cho những ứng dụng. Những đặc thù nổi trội của RS485 là nó hoàn toàn có thể tương hỗ một mạng lên tới 32 trạm thu phát trên cùng một đường truyền, vận tốc baud hoàn toàn có thể lên tới 115.200 cho một khoảng cách là 4000 feet ( 1200 m ) .
Với kiểu truyền cân đối và những dây được xoắn lại với nhau nên khi nhiễu xảy ra ở dây này thì cũng xảy ra ở dây kia, tức là hai dây cùng nhiễu giống nhau. Điều này làm cho điện áp sai biệt giữa hai dây đổi khác không đáng kể nên tại nơi thu vẫn nhận được tín hiệu đúng nhờ tính năng đặc biệt quan trọng của bộ thu đã vô hiệu nhiễu. Liên kết RS485 được sử dụng rất thoáng đãng trong công nghiệp, nơi mà thiên nhiên và môi trường nhiễu khá cao và sự tin yêu vào tính không thay đổi của mạng lưới hệ thống là điều quan trọng. Bên cạnh đó năng lực truyền thông qua khoảng cách xa ở vận tốc cao cũng rất được chăm sóc, đặc biệt quan trọng là tại những nơi mà có nhiều trạm tiếp xúc được trải ra trên diện rộng .

Chúng ta sẽ bàn tới một số vấn đề  liên quan đến chuẩn RS485.

Truyền dẫn cân bằng.

Hệ thống truyền dẫn cân đối gồm có hai dây tín hiệu A, B nhưng không có dây mass. Sở dĩ được gọi là cân đối là do tín hiệu trên dây này ngược với tín hiệu trên dây kia. Nghĩa là dây này đang phát mức cao thì dây kia phải đang phát mức thấp và ngược lại .

Mức tín hiệu.
Với  hai  dây A, B truyền dẫn cân bằng, tín hiệu mức cao TTL được quy định khi áp của dây A lớn hơn dây B tối thi ểu là 200mV, tín hiệu mức thấp TTL được quy định khi áp của dây A nhỏ  hơn dây B tối thiểu cũng là 200mV. Nếu điện áp VAB mà nằm trong khoảng  -200mV < VAB<  200mV thì tín hiệu lúc này được xem như là rơi vào vùng bất định. Điện thế  của mỗi dây tín hiệu so với mass bên phía thu phải nằm trong khoảng –7V đến +12V.

Cặp dây xoắn.

Như chính tên gọi của nó, cặp dây xoắn ( Twisted-pair wire ) đơn thuần chỉ là cặp dây có chiều dài bằng nhau và được xoắn lại với nhau. Sử dụng cặp dây xoắn sẽ giảm thiểu được nhiễu, nhất là khi truyền ở khoảng cách xa và với vận tốc cao .
Trở kháng đặc tính cặp dây xoắn .
Phụ thuộc vào hình dáng và vật liệu cách điện của dây mà nó sẽ có một trở kháng đặc tính ( Characteristic impedence – Zo ), điều này thường được chỉ rõ bởi đơn vị sản xuất. Theo như khuyến nghị thì trở kháng đặc tính của đường dây vào khoảng chừng từ 100 – 120 Ω nhưng không phải khi nào cũng đúng như vậy .

Điện áp kiểu chung.

Tín  hiệu  truyền  dẫn  gồm  hai  dây  không  có  dây  mass  nên  chúng  c ần  được tham chiếu đến một  điểm chung, điểm chung lúc này có thể  là mass hay bất kì một mức điện  áp  cho  phép  nào  đó.  Điện  áp  kiểu  chung  (Common-mode  voltage  -VCM)  về  mặt toán học được phát biểu như là giá trị   trung bình của hai  điện áp tín hiệu  được tham chiếu với mass hay một điểm chung. 

Vấn đề nối đất. 

Tín hiệu trên hai dây khi được tham chiếu đến điểm chung là đất ( Ground ) thì khi đó nó cần được xem xét kỹ lưỡng. Lúc này bộ nhận sẽ xác lập tín hiệu bằng cách tham chiếu tín hiệu đó với đất của nơi nhận, nếu đất giữa nơi nhận và nơi phát có một sự chênh lệch điện thế vượt qua ngưỡng được cho phép thì tín hiệu thu được sẽ bị sai hoặc phá hỏng thiết bị. Điều này cho thấy mạng RS485 gồm hai dây nhưng có tới ba mức điện áp được xem xét. Do đất là một vật dẫn điện không hoàn hảo nhất nên nó có một điện trở xác lập, gây ra chênh lệch điện thế từ điểm này tới điểm kia, đặc biệt quan trọng là tại những vùng có nhiều sấm sét, máy móc tiêu thụ dòng lớn, những bộ chuyển đổi được lắp ráp và có nối đất .

Chuẩn RS485 cho phép chênh lệch điện thế đất lên tới 7V, lớn hơn 7V là không được. Như vậy đất là điểm tham chiếu không đáng tin tưởng và một cách tốt hơn cho việc truyền tín hiệu lúc này là ta đi thêm  một dây thứ ba, nó sẽ được nối mass tại nguồn cung cấp để dùng làm điện áp tham chiếu.

Điện trở đầu cuối.

Điện trở đầu cuối ( Terminating Resistor ) đơn thuần là điện trở được đặt tại hai điểm tận cùng kết thúc của đường truyền. Giá trị của điện trở đầu cuối lí tưởng là bằng giá trị trở kháng đặc tính của đường dây xoắn, thường thì vào lúc 100 – 120 Ω .
Nếu điện trở đầu cuối không tương thích với giá trị trở kháng đặc tính của đường dây thì nhiễu hoàn toàn có thể xảy ra do có sự phản xạ Open trên đường truyền, nhiễu ở mức độ nhỏ thì không sao nhưng nếu ở mức độ lớn thì hoàn toàn có thể làm tín hiệu bị xô lệch. Sau đây là hình minh họa dạng tín hiệu thu được khi dùng hai điện trở đầu cuối khác nhau .

Phân cực đường truyền.

Khi mạng RS485 ở trạng thái rảnh thì tất cả các khối thu đều ở trạng thái lắng nghe đường truyền và tất cả  khối phát đều ở trạng thái tổng trở cao cách li với đường truyền. Lúc này trạng thái của đường truyền được xem là bất định.
Nếu  -200mV ≤ VAB ≤ 200mV thì trạng thái logic tại ngõ ra khối thu sẽ  mang giá trị của bit cuối cùng nhận được. Điều này không đảm bảo vì đường truyền rảnh trong truyền dữ liệu nối ti ếp đòi hỏi phải  ở  mức cao để  khối thu không hiểu  nhầm là có dữ liệu xuất hiện trên đường truyền.

Để duy trì trạng thái mức cao khi đường truyền rảnh thì việc phân cực đường truyền (Biasing) phải được thực hiện. Một điện trở R kéo lên nguồn ở đường A và một điện trở R kéo xuống mass ở đường B sao cho VAB ≥ 200mV sẽ ép đường truyền lên mức cao.

Các sản phẩm chuyển đổi tín hiệu từ cổng RS485 :

 “BKAII – Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!”

Source: https://vh2.com.vn
Category: Truyền Thông