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。
一yi個ge瞬shun態tai抑yi製zhi器qi通tong過guo鉗qian製zhi接jie地di電dian位wei,保bao護hu收shou發fa器qi免mian受shou危wei險xian瞬shun態tai過guo電dian壓ya的de損sun害hai。為wei了le將jiang瞬shun態tai電dian流liu分fen流liu至zhi地di電dian位wei,要yao求qiu使shi用yong一yi個ge高gao壓ya電dian容rong器qi,以yi在zai浮fu動dong總zong線xian接jie地di和he保bao護hu接jie地di(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you232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。danggaotaishijianjieshuhou,danwentaishuchuzaicihuidaodi,congerjiangshoufaqiqiehuanhuijieshoumoshi。jinguanzidongxuanxianggongnengyilaiyushujusulv,danqirengranshifangzhishujudiushideyizhongkekaofangfa。
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