Op het gebied van industriële besturing en gebouwsautomatisering wordt de RS-485-communicatie veel geprefereerd vanwege de differentiële transmissie, de lange afstandsvermogen,en uitstekende prestaties tegen interferentieIn de praktische techniek wordt echter vaak de "lusimpedantie", die de stabiliteit van de communicatie beïnvloedt, over het hoofd gezien, wat leidt tot af en toe pakketverlies en communicatieonderbrekingen van apparatuur.Het oplossen van dergelijke problemen kost tijd en moeite.
Dit artikel zal een "levensnauwe en gemakkelijk te begrijpen" benadering nemen om u te helpen een diepgaand begrip te krijgen van wat lusimpedantie is, waarom het zo belangrijk is,en hoe het te optimaliseren in het ontwerp en debugging, zodat de RS-485-communicatie zo soepel kan zijn als een geplaveide snelweg.
Stel je het waterleidingssysteem in je huis voor: de waterpomp (driver) stuwt water naar het waterverbruikpunt (ontvanger), en dan keert het water via een andere pijp terug naar de waterpomp,een cyclus vormen.
Factoren als de diameter van de pijp, de ellebogen, de takken en de waterdruk zullen allemaal van invloed zijn op de soepele waterstroom.het is de alomvattende manifestatie van de "weerstand" die op het wisselstroomsignaal wordt uitgeoefend in de gehele gesloten kring waarbij het signaal vanaf het zendende uiteinde begint, zendt langs het differentiaalpaar, bereikt de ontvangende kant en keert dan terug naar de zendende kant.
- Weerstand (R): Het is als de wrijvingsweerstand die wordt bepaald door de diameter van de buis.
- Inductantie (L): vergelijkbaar met de kleppen en ellebogen in de buis, die een "hysteresiseffect" veroorzaken wanneer het signaal verandert.
- Capaciteit (C): Het kan worden vergeleken met een watertank of een wateropslagtank, die energie opslaat en onmiddellijk vrijlaat, waardoor schommelingen optreden.
In het RS-485-systeem bepaalt de totale "lusimpedantie" onder de gecombineerde werking van deze drie factoren rechtstreeks de kwaliteit en betrouwbaarheid van het signaal.
RS-485-communicatiekabels gebruiken meestal 120 Ω afgeschermde gedraaide paren, net als bij het kiezen van een waterpijp met een constante binnendiameter om het minimale verlies van waterstroom (elektrisch signaal) te waarborgen.
Een 120 Ω weerstand parallel aan elk uiteinde van de lijn is aangesloten om de signaalenergie te "absorberen" en te voorkomen "echo" - net als het installeren van een dempklep aan het einde van de pijp om te voorkomen dat water hamer.
Wanneer meerdere apparaten parallel op de bus zijn aangesloten, is dit gelijk aan het aansluiten van meerdere takken aan de pijpleiding.en het signaal is meer kans om te worden "shunted", waardoor de ontvangende zijde niet voldoende ontvangt.
Elke connector, elke TVS-diode of elk beschermingsapparaat zal een beetje discontinuïteit toevoegen, net zoals het gewricht aan de buisinterface niet goed is verzegeld, wat lokale lekken of verstoppingen veroorzaakt.
Hoewel RS-485 een differentiële communicatie is, zal de aardingsdraad nog steeds een lus vormen, die "niet wordt uitgenodigd" voor gemeenschappelijke - modus-interferentie.Het verschil in grondpotentieel tussen verschillende apparaten is als het verschil in waterniveau tussen verschillende watertorens in een watervoorzieningssysteem, wat problemen veroorzaakt zoals "backflow" of "cross-flow".
Impedantie mismatch zorgt ervoor dat het signaal "terug stuitert" als tegen een reflecterende muur, wat resulteert in golfvorm vervorming, ringen en overschot.De ontvanger kan niet onderscheiden of het "1" of "0" is..
Bij lange afstanden of bij hoge snelheden is het verlies ernstiger.en het signaal kan worden "uitgeput" voordat het de bestemming bereikt.
Discontinuous impedance is als een gat in de pijp, dat eerder wordt "gefiltreerd" door externe elektromagnetische interferentie, waardoor de bitfoutgraad toeneemt.
De bestuurder geeft een grotere stroom om de afname van het signaal te compenseren, net zoals een waterpomp die lange tijd met een grote doorstroming werkt, sneller zal slijten, wat leidt tot warmteopwekking,energieverbruik, en levensrisico's.
Hoofdbeginsel: Behoud de impedantiekontinuïteit, zodat het vlak is, constant breed en met weinig takken als een geplaveide weg.
Gebruik afgeschermde gedraaide paren met een nominale waarde van 120 Ω.
De schildlaag dient betrouwbaar te worden geaard: de vraag of het ene of beide uiteinde moet worden geaard, moet worden afgewogen op basis van de werkelijke interferentieomgeving.
Het differentiaalpaar moet met gelijke lengte en gelijke afstand worden geleid om ongelijke impedantie te voorkomen die wordt veroorzaakt door een te lange zijde.
De differentiële sporen op het PCB mogen de grondvlakverdeling niet overschrijden en moeten op dezelfde laag worden gelegd of zoveel mogelijk een symmetrisch grondvlak gebruiken.
Verbind een 120 Ω beëindigingsweerstand parallel aan elk uiteinde van de bus.
Als het nodig is om ruis in de gemeenschappelijke modus te onderdrukken, kan "split termination" worden gebruikt: verbind twee 60 Ω-weerstanden in serie en verbind een kleine condensator parallel aan de grond in het middenpunt,Dit is gelijk aan het toevoegen van een 'demps' aan het signaalpad..
Houd de ontvanger uitgang op een stabiel bekend niveau (meestal logica "1") wanneer de bus is inactief.
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.
Prioriteit geven aan het gebruik van "lineaire topologie" (rechte lijn) en installeer eindweerstanden alleen aan de fysieke uiteinden.
Vermijd sterren, ringen of te veel lange takken, net zoals je geen takken willekeurig op de hoofdweg moet plaatsen om verkeersopstoppingen te voorkomen.
Hoe sneller de signaalrand, hoe ernstiger de reflectie.een hellingsbeperkte transceiver kan worden gebruikt of de baud-snelheid kan op passende wijze worden verlaagd om de "verkeerssnelheid" te matchen met de "wegomstandigheden".
Gebruik een differentialsonde om de spanningsgolfvorm van de A/B-lijn te observeren en te controleren of er niet klinkt, overschot of verzwakking is.Vergelijk de baud-snelheid met de theoretische signaalgolfvorm om te bepalen of hellingsbeperking of snelheidsaanpassing nodig is.
Ontkoppel de takken sectie voor sectie, observeer de veranderingen in de golfvorm en zoek de positie van impedantiediscontinuïteit of gemeenschappelijke modusproblemen.
Probeer de kabel, het eindresistor of een gemeenschappelijke verstopper in het vermoedelijke gebied te vervangen om te zien wat het effect is van de verandering.Optimaliseer de aardingsopstelling om de verstoring van de aardingslus die wordt veroorzaakt door meerpuntsaarding te verminderen.
De TVS-buizen en de common-mode-knoeisel moeten redelijkerwijs worden geconfigureerd om externe spanningen te weerstaan zonder overmatige signaalabsorptie.
Er moet voor worden gezorgd dat de parasitaire parameters (capaciteit, inductance) van de beschermingsonderdelen een controleerbare invloed hebben op de totale impedantie.
- Er is slechts één uiteinde van de beëindigingsweerstand geïnstalleerd, wat resulteert in een ernstige reflectie aan het andere uiteinde.
- De positie van de beëindigingsweerstand is verkeerd en deze is niet aan het fysieke einde geplaatst.
- Er zijn te veel of te lange takken, en het signaal stuitert herhaaldelijk op de takken.
- Blindelings kiezen voor niet--120 Ω-kabels, die een groot matchingverschil hebben met de ontvanger.
- Het verschil in grondpotentieel tussen apparaten wordt genegeerd, wat resulteert in overmatige common-mode spanning.
- Volledige afhankelijkheid van de interne Fout - Veilig van de transceiver zonder externe vooroordelen, wat leidt tot frequente misvattingen wanneer de lijn wordt verbroken.
