工業遠距離通信使用的RS-232至RS-485轉換器
發布時間:2020-06-18 來源:Thomas Kugelstadt 責任編輯:wenwei
【導讀】要求遠距離或者在多個RS-232應用之間實現RS-232數據傳輸的一些工業用數據鏈路,通常都使用RS-232到RS-485轉換器。盡管存在高達±13V的高信號擺幅,但RS-232仍然是一種非平衡或單端接口,而且本身極易受噪聲影響。它的總線最大長度被限定在20米(60英尺)左右。盡管允許進行全雙工數據傳輸(通過一些單獨的信號導線同時發送和接收數據),但是RS-232並不支持在同一條總線上連接多個節點。
與之形成鮮明對比的是,RS-485是一種使用差分信號傳輸的平衡接口,從而讓其擁有較高的共模噪聲抗擾性。因此,延長RS-232數據鏈路傳輸距離和實現多總線節點連接,要求通過接口轉換器將其轉換為RS-485信號(參見圖1)。

圖 1 短距、點對點數據鏈路到遠距、多點網絡的轉換
圖2顯示了一個低功耗、隔離式轉換器設計的原理圖。這裏,一台個人計算機(PC)的RS-232串行端口連接至左側的SUB-D9接口。

圖2 使用自動選向控製的隔離式RS-232到RS-485轉換器。
個人計算機串行端口包含一個RS-232驅動器和接收器芯片,芯片將其內部5V邏輯信號轉換為接口處更高的±8V到±13V電平。這些高壓總線信號再通過另一個RS-232芯片轉換回標準邏輯電平,以同RS-485收發器進行通信。
在發送方向,485收發器將來自RS-232接收器輸出的邏輯信號轉換成差分總線信號。在接收方向,它將差分總線信號轉換成進入RS-232驅動器輸入端的單端、低壓信號。
RS-485收發器包括一個電容式隔離層,其實現總線端與邏輯控製端之間的電流隔離,從而消除了總線節點之間的接地電流。
在總線端,這種轉換器設計擁有數個確保可靠數據傳輸的元件。跳線J1和J2在總線空載期間激活故障保護偏壓網絡。如果這種轉換器安裝在總線端,則通過跳線J3可以實現一個120歐姆端接電阻器。
yigeshuntaiyizhiqitongguoqianzhijiedidianwei,baohushoufaqimianshouweixianshuntaiguodianyadesunhai。weilejiangshuntaidianliufenliuzhididianwei,yaoqiushiyongyigegaoyadianrongqi,yizaifudongzongxianjiedihebaohujiedi(PE)之間提供AC耦合。一般而言,我們使用一條短單芯導線(18 AWG)來實現到PE端或機殼接地的連接。
信號通路隔離還要求電源隔離。這裏,我們通過一個低壓降電壓調節器(LDO)對總線電源(3.3V到10V)進行調節。然後,把它用於收發器總線電源(Vcc2)和一個隔離式DC/DC轉換器。這種轉換器由變壓器驅動器、隔離變壓器和一個次LDO(為邏輯端電路供電)組成。
更老一點的轉換器設計有時會使用一個請求發送信號(RTS)來將RS-485收發器從接模式切換到發送模式。但是,在一些計算機應用中,RTS生成接口軟件運行在Windows®下,並非實時。因此,如果Windows決定將其處理時間用於另一個應用程序、屏幕保護程序或者殺毒軟件,則RTS可能就無法實時地將收發器切換回接收模式,因此另一個總線節點所發送的數據便可能會丟失。
圖2所(suo)示(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)設(she)計(ji)通(tong)過(guo)實(shi)現(xian)一(yi)種(zhong)自(zi)動(dong)選(xuan)向(xiang)功(gong)能(neng)消(xiao)除(chu)了(le)出(chu)現(xian)上(shang)述(shu)狀(zhuang)況(kuang)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)。這(zhe)種(zhong)自(zi)動(dong)選(xuan)向(xiang)檢(jian)測(ce)通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)單(dan)穩(wen)態(tai)觸(chu)發(fa)器(qi)實(shi)現(xian)。觸(chu)發(fa)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)由(you)232接收器輸出觸發為高。默認情況下,RS-485收發器處於接收模式。當單穩態輸出變為高時,它便將收發器切換到發送模式。
該單穩態輸出的時間常量由一個R-C網絡定義。數據速率為9600 bps,2ms高態時間時,C = 220 nF,而R = 10 kOhm;數據速率為1200 bps,20ms高態時間時,R = 100 kOhm。當dang高gao態tai時shi間jian結jie束shu後hou,單dan穩wen態tai輸shu出chu再zai次ci回hui到dao低di,從cong而er將jiang收shou發fa器qi切qie換huan回hui接jie收shou模mo式shi。盡jin管guan自zi動dong選xuan向xiang功gong能neng依yi賴lai於yu數shu據ju速su率lv,但dan其qi仍reng然ran是shi防fang止zhi數shu據ju丟diu失shi的de一yi種zhong可ke靠kao方fang法fa。
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