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跋涉RS-485总线牢靠性的几种方法及多见缺点处理

2017-10-24 00:41分类:维修电工 阅读:

 

在MCU之间中长间隔通讯的许多计划中,RS-485因硬件计划简略、操控便当、本钱贱价等长处广泛运用于工厂主动化、工业操控、小区监控、水利主动报测等范畴。但RS-485总线在抗搅扰、自习气、通讯功率等方面仍存在缺点,一些细节的处理不妥常会致使通讯失利乃至体系瘫痪等缺点,因而跋涉RS-485总线的作业牢靠性至关首要。
一、RS-485接口电路的硬件计划
1、总线匹配
  总线匹配有两种办法,一种是加匹配电阻,如图1a所示。坐落总线两头的差分端口VA与VB之间应跨接120Ω匹配电阻,以削减因为不匹配而致使的反射、吸收噪声,有用地按捺了噪声搅扰。但匹配电阻要耗费较大电流,不适用于功耗绑缚严峻的体系。

  别的一种比照省电的匹配计划是RC 匹配(图2 )运用一只电容C 间隔直流成分,能够节约大大都功率,但电容C的取值是个难点,需求在功耗和匹配质量间进行折衷。除上述两种外还有一种选用二极管的匹配计划(图3),这种计划虽未完毕真实的匹配,但它运用二极管的钳位作用,活络削弱反射信号到达改进信号质量的意图,节能作用显着。

2、RO及DI端配备上拉电阻
  异步通讯数据以字节的办法传送,在每一个字节传送之前,先要经过一个低电平开端位完毕握手。为避免搅扰信号误触发RO(接纳器输出)发作负跳变,使接纳端MCU进入接纳情况,主张RO外接10kΩ上拉电阻。
3、确保体系上电时的RS-485芯片处于接纳输入情况
  关于收发操控端TC主张选用MCU引脚经过反相器进行操控,不宜选用MCU引脚直接进行操控,以避免MCU上电时对总线的搅扰,如图4所示。

4、总线隔绝
  RS-485总线为并接式二线制接口,一旦有一只芯片缺点就或许将总线“拉死”,因而对其二线口VA、VB与总线之间应加以隔绝。通常在VA、VB与总线之间各串接一只4~10Ω的PTC电阻,一同与地之间各跨接5V的TVS二极管,以消除线路浪涌搅扰。如没有PTC电阻和TVS二极管,可用通常电阻和稳压管代替。
5、合理选用芯片
  例如,对外置设备为避免强电磁(雷电)冲击,主张选用TI的75LBC184等防雷击芯片,对节点数恳求较多的可选用SIPEX的SP485R。
二、RS-485网络配备
1、网络节点数
  网络节点数与所选RS-485芯片驱动才调和接纳器的输入阻抗有关,如75LBC184标称最大值为64点,SP485R标称最大值为400点。实习运用时,因线缆长度、线径、网络散布、传输速率纷歧样,实习节点数均达不到理论值。例如75LBC184运用在500m散布的RS-485网络上节点数逾越50或速率大于9.6kb/s时,作业牢靠性显着下降。通常举荐节点数按RS-485芯片最大值的70%挑选,传输速率在1200~9600b/s之间挑选。通讯间隔1km以内,从通讯功率、节点数、通讯间隔等概括思考选用4800b/s最佳。通讯间隔1km以上时,应思考经过添加中继模块或下降速率的办法跋涉数据传输牢靠性。
2、节点与骨干间隔
  理论上讲,RS-485节点与骨干之间隔绝(T头,也称引出线)越短越好。T头小于10m的节点选用T型,联接对网络匹配并无太大影响,可定心运用,但关于节点间隔十分小(小于1m,如LED模块组合屏)应选用星型联接,若选用T型或串珠型联接就不能正常作业。RS-485是一种半双工构造通讯总线,大多用于一对多点的通讯体系,因而主机(PC)应置于一端,不要置于基地而构成骨干的T型散布。
三、跋涉RS-485通讯功率
  RS-485通常运用于一对多点的主从应对式通讯体系中,有关于RS-232等全双工总线功率低了许多,因而选用适宜的通讯协议及操控办法十分首要。
1、总线稳态操控(握手信号)
  大大都运用者挑选在数据发送前1ms将收发操控端TC置成高电平,使总线进入安稳的发送情况后才发送数据;数据发送完毕再推延1ms后置TC端成低电平,使牢靠发送完毕后才转入接纳情况。据笔者运用TC端的延时有4个机器周期已满意恳求;
2、为确保数据传输质量,对每个字节进行校验的一同,应尽量削减特征字和校验字
  惯用的数据包格局由引导码、长度码、地址码、指令码、数据、校验码、尾码构成,每个数据包长度达20~30字节。在RS-485体系中这么的协议不太简练。举荐用户运用MODBUS协议,该协议已广泛运用于水利、水文、电力等作业设备及体系的世界规范中。
 四、RS-485接口电路的电源、接地
  关于由MCU联络RS-485微体系构成的测控网络,应优先选用各微体系独立供电计划,最佳不要选用一台大电源给微体系并联供电,一同电源线(交直流)不能与RS-485信号线共用同一股多芯电缆。RS-485信号线宜选用截面积0.75mm2以上双绞线而不是平直线。关于每个小容量直流电源选用线性电源LM7805比选用开关电源更适宜。当然应留神LM7805的保护:
1、LM7805输入端与地应跨接220~1000μF电解电容;
2、LM7805输入端与输出端反接1N4007二极管;
3、LM7805输出端与地应跨接470~1000μF电解电容和104pF独石电容并反接1N4007二极管;
4、输入电压以8~10V为佳,最大容许计划为6.5~24V。可选用TI的PT5100代替LM7805,以完毕9~38V的超宽电压输入。
  五、光电隔绝
  在某些工业操控范畴,因为现场情况十分杂乱,各个节点之间存在很高的共模电压。尽管RS-485接口选用的是差分传输办法,具有必定的抗共模搅扰的才调,但当共模电压逾越RS-485接纳器的极限接纳电压,即大于 12V或小于-7V时,接纳器就再也无法正常作业了,严峻时乃至会焚毁芯片和仪器设备。
  处理此类疑问的办法是经过DC-DC将体系电源和RS-485收发器的电源隔绝;经过光耦将信号隔绝,彻底消除共模电压的影响。完毕此计划的路径可分为:
1、用光耦、带隔绝的DC-DC、RS-485芯片构筑电路;
2、运用二次集成芯片,如PS1480、MAX1480等。
 六、RS-485体系的多见缺点及处理办法
  RS-485是一种低本钱、易操作的通讯体系,可是安稳性弱一同相互操控性强,通常有一个节点呈现缺点会致使体系全体或有些的瘫痪,并且又难以区别。故向读者介绍一些保护RS-485的常用办法。

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