Rs232 rs485 схема – RS232 RS485 » Digitrode.ru

Alex_EXE » Конвертер RS232 – RS485

Небольшой преобразователь интерфейсов RS232-RS485. Предназначен для подключения линии RS-485 к компьютеру через COM порт, также может применяться и по-другому. Изготавливался для проекта умного дома и имеет соответствующий проекту 6-ти контактный телефонный разъём линии RS-485 и его распиновку.

Вид платы конвертера RS232 — RS485

Модуль постоянно находиться в состоянии чтения линии RS-485, т.к. 2 вывод MAX1483 посажен на землю. Отправку данных разрешает RTS линия COM порта, при отправлении данных они отражаются обратно, т.к. модуль постоянно находиться в состоянии чтения.

Схема

Модуль может питаться как от линий питания в линии RS-485, так и от внешнего источника питания напряжением 7-15 вольт (рекомендованное напряжение — 12 вольт, т.к. на это напряжения рассчитаны модули линии умного дома). Линии питания линии RS-485 соединены с разъёмом питания – это сделано для того, чтобы можно было подавать питание на линию через этот модуль, который в свою очередь будет подключаться к компьютеру.

Вид на платы снизу

На плате используется 4 проводные перемычки, по 2 с каждой стороны и ещё 2 перемычки в виде резисторов с корпусами 1206 и 2010. Применены конденсаторы на 0,1 мкФ типоразмера 0805 5 штук и один типоразмера 1206 (конденсаторы возле MAX232 по даташнику следует использовать на 1 мкФ, хотя с 0,1 мкФ устройство работает тоже нормально). Для светодиодов используются светодиоды на 470 Ом типоразмера 0805. Для согласование сигналов линии RS-485 рекомендуется использовать 4 диода шотки MBR0540T1. Микросхемы применены в корпусе SOIC – MAX1483ESA и MAX232C. Стабилизатор 7805 в корпусе SOT-89, танталовый конденсатов 47 мкФ от 10В, корпус типоразмера C. На плате присутствуют следующие разъёмы: DRB-9M, телефонная 6 контактная розетка TP6P4C и разъём питания. На плате предусмотрено 3 места под установку светодиодов – один на питание и два на линии TX и RX, от последних двух отказался, т.к. их нужно инвертировать и они могут исказить сигналы.

Два варианта печатной платы

Было разработано 2 варианта печатной платы, второй вариант платы заточен под корпус KA08. После вырезания отверстий плата плотно встаёт в корпус и не требует дополнительного крепления. При пайке второго варианта схемы, возможно, придётся немного подточить разъём питания со стороны телефонного разъёма.

Вид готового устройства

Печатные платы в формате SL 5.0

Печатная плата была обновлена 25 декабря 2010 года

alex-exe.ru

Преобразователь интерфейса RS232 в RS485 — 20 Декабря 2015 — Блог

 

Преобразователь интерфейса RS232 в  RS485 

 

Источник: radioskot.ru

В этой статье пойдет речь о схеме преобразователя интерфейса  RS232 в RS485, устройство имеет полудуплексный режим работы, пассивное — не требует внешнего питания. 
Также установлено  авто-переключение скорости передачи вплоть до 115200 бод на расстояние 1200м, так-же в линию интерфейса RS-485 возможно подключение до 32-х устройств.
Принципиальная схема преобразователя интерфейса показана на рисунке.

 

 

В былые времена, почти все периферийные устройства подключались к компьютеру через последовательный — COM и параллельный — LPT порты. Но постепенно эти порты исчезают из стандартной конфигурации ПК и периферийных устройств. Их вытесняет универсальная шина — USB. Но не всё так радужно для радиолюбителей — протокол обмена данными по USB сложен и реализовать его до недавнего времени было не под силу не только радиолюбителям, но и многим специалистам. Сегодня благодаря новым интегральным схемам появилась возможность преобразовать USB в «виртуальный» последовательный или параллельный порт, обмен данными с которым ведут привычными хорошо известными для любителей методами.  Для обмена данными между устройствами по последовательным линиям связи разработан ряд интерфейсов последовательной асинхронной передачи данных. Широко распространены интерфейсы RS-232, RS-422, RS-485, CL, USB. В большинстве случаев среди устройств с обменом данными по последовательным линиям связи, присутствует компьютер, являющийся главным по отношению к внешним и периферийным устройствам, и для этого оснащен, как правило, последовательными COM-портами (интерфейс RS-232), а также шинами USB. Для подключения к компьютеру устройств с другими интерфейсами отличными от RS-232 и USB, необходимо применять преобразователи сигналов данных последовательных интерфейсов.

 

 

Предлагаемый преобразователь интерфейса USB-RS232 предназначен в первую очередь для работы с многофункциональными программаторами. С его помощью, не внося никаких изменений ни в схему, ни в программное обеспечение, можно подключить программатор к компьютеру через USB, а не через COM порт. Но область применения этого преобразователя намного шире — через него можно подключить по шине USB модем, сканер, различную измерительную аппаратуру, т.е. фактически любое устройство, ранее использовавшее интерфейс RS-232. Причем пользователю не требуется никаких знаний об устройстве и работе USB. Преобразователь интерфейса смонтирован на двухсторонней печатной плате.  
 

radiolubitel.moy.su

Преобразователь USB – RS232 – RS485 – UART


Представила устройство преобразователя 3в1: USB – RS232, RS485, и
UART. Полностью посвященный роли FT232RL преобразователя видно в
системе как COM-порт, и оказывают помощь две системы MAX232 и MAX485.
Все настройки для конвертера осуществляется системой, как в нормальной
скорости порта COM поддерживает 110 – 921600 бит / с.
  Двусторонняя
пластина размером 30 мм х 58 мм, все для поверхностного монтажа
компонентов, кроме терминала COM (DB-9M, мужчины DB9). На борту Есть
два светодиода, красный и зеленый TX RX контактов, подключенных к
системе CBUS1 CBUS0 и FT232R. Ограничение тока резисторы, как правило,
270ohm, но выбирать их для мощных светодиодов, красный как правило,
требует более низкого напряжения.
Есть три разъема:
232
– роль переводчика напряжения TTL – V.24 MAX232 имеют две кости. Вы
можете использовать специальный конвертер MAX211, но это гораздо дороже
и труднее, чтобы получить его, поэтому я решил, однако, дешевый и
повсеместный MAX232. Единственным недостатком является отсутствие линии
преобразования кольцо, но практически не используются в других
устройствах. Насос системы нагрузки напряжения генерации +9 В и-9В,
необходимые для обеспечения соблюдения V.24. 232 Макеты обратной логики
высокое состояние на входе да низкий выход и наоборот.
485
– Кроме того, Совет имеет схемы преобразователя RS485 (здесь SN75176),
его передатчик находится под контролем линии от контактный TXDEN CBUS2
системы FT232R, так что активна только при отправке характер, и это
будет сделано автоматически. Его приемником в преобразователь настроен
путем присвоения конкретных функций контактный CBUS3 FT232 макета. Мы
делаем это с помощью услуг, которые я опишу ниже MPROG. “TXDEN” –
приемник будет на все время, но будет отключен автоматически при
передаче – не принимать эхо. “PWRON” – приемник, подключенный
постоянно, Вы получите эхо. “I / O” – приемник, выход в высоком
состоянии сопротивление, не блокирует читать строки позволяет
использовать другой разъем преобразователя. Примечание – По умолчанию,
приемник работает! Дифференциальный выход и B в виде goldpinów, совет
также крепления перемычки резистор 120ohm Терминатор.
UART TTL
– Так линий TxD и RxD TTL стандартный goldpinów, полученных в форме
прямого подключения к системе с помощью асинхронной передачи напряжение
0В-5V уровня, таких как микроконтроллеры. RxD контактный используется
совместно с выходом из 232, что невозможно, чтобы превратить его в
высокое состояние, когда сопротивление системы не используется (0В RS
вход). В обмен на такие условия вступления подают высокое состояние на
выводе RxD предотвращения его немедленного обмена с другим подходящим
устройством.Самый простой способ решить эту проблему конфликта было
объединить выходе системы читать линии, проходящей через 10K резистор –
FT232 система получает данные правильно, и использование различных
передатчика на текущий UART интерфейс TTL необходимо скачать RxD
контактный не больше, чем 1 мА.

Система питается от порта USB, представляя себя на компьютере
сообщает ему, что его спрос на ток 90 мА. Значение этого также будет
увеличиваться, и это связано с преобразованием 485 из которых спрос на
электроэнергию значительно выше. Мы будем делать эту программу MPROG ,
через которые мы можем изменить содержание внутреннего EEPROM, и кости,
чтобы адаптироваться к нашим нуждам. Во-первых, установить драйверы.
Обязанность РЕГУЛЯТОР ПДС (виртуальный СОМ-порт), подключенных устройств указать установочный пакет с драйвером.
MPROG:
Перед использованием MPROG
должен закрыть соединение, если терминал закрыт. В MPROG вкладку Сервис
выберите Читать и анализировать. Мы будем видеть все настройки кости. В
параметры питания USB, изменить значение мощности шины Макс не более
500 мА или USB 2.0 порта – полезно для текущих к власти через
преобразователь. Ниже вы можете изменить имя производителя имя
устройства, правая часть в 232 сигналов Обратить мы сможем переломить
логику любой сигнал, и ниже в I / O управления , можно назначить любую
функцию Pinom CBUS0 – CBUS4. Диоды контроля и управления потоком линий
485 установлены по умолчанию на контакты CBUS0 – CBUS3. В остальных
CBUS4 контактный получаем такие системные часы. Выбранный большой ток I
/ O даст нам больший ток эффективности и CBUS UART линии. D2XX
загрузить драйвер для подключения каждого водителя будет загружен
вместо ПДС D2XX. Остальные настройки, такие как USB VID PID советую вам
не трогать, если вы не знаете, что делать:) Чтобы сохранить новые
настройки в меню Файл выберите<=”” b=”” style=”padding-top: 0px;
padding-right: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; margin-top:
0px; margin-right: 0px; margin-bottom: 0px; margin-left: 0px;
“>EEPROM и сохранить файл на диск. Теперь нажмите на символ молнии
существующей программы всех устройств – и все. В следующем окне

Если вы изменили имя устройства, то после повторного подключения
преобразователя получит новое устройство в системе (и другой порт COM)
– вы, возможно, придется еще раз отметить, путь к водителю. Компьютер
добавляет новый порт COM, даже если изменения в USB серийный номер – и
он включается автоматически при сохранении файла EEPROM. Чтобы
предотвратить это, мы можем полностью отключить серийный номер USB
указывающие на птицу вариант Отключить USB серийный номерУстановка:1.
COM разъем припаян на вершине – мы нуждаемся в слот на неразвитость
приводит к подключить их сравнительно легко припоя. Для гнездо
построено, как в этом случае, если 5-контактный от берега, вы можете
получить тонкий наконечник, 4-контактный от центра должно быть
по-другому. Трюк, который я использую успешно можно найти здесь – пайки
отверстий .2. Пути проходят между прокладки системы SOIC, их
толщины на этих участках составляет 10 мил, и расстояние между этими
местами даже меньше – так тщательно выполнять пластину для
предотвращения коротких замыканий.3. Места конденсаторов за
власть MAX232 электролитов для пайки корпусов SMD 0405, вы можете
использовать керамические конденсаторы или другие, конечно,
соответствующие значения.4.Na совет должен сделать 5 звонков перемычек.
Примечания:Для
проверки системы 232, должен быть замкнут контактами 2 и 3 в плагин DB9
– терминал должен получить эхо того, что мы посылаем, и светодиоды
должен мигать один раз. Если этого не произойдет, он должен быть
подключен TX и RX контакты в разъем TTL – вы должны уже работать до тех
пор, как мелкие не включает в себя установку ошибки. В случае
возникновения проблем с преобразователей MAX232, измерить напряжение на
ноги 2 и 6 – должны быть в непосредственной близости от +9 В и-9В. Если
нет, пожалуйста, проверьте если бы мы использовали правильный
конденсаторы для интегрированных преобразователь напряжения – версия
MAX232 требует 1uF 4x, в то время как версия MAX232 4x100nF
потребностей. Для проверки системы 485 достаточно для того, чтобы
приемник. На фотографии прототипа доска, непредоставление линия,
разделяющая 1K резистор с выхода RxD MAX232 – обновленный проект
приложения.

Автор: iRed

Связь с автором: Нет данных

Веб сайт автора: Нет данных

Прислал: Нет данных

Источник: www.bezkz.su

Доп материалы, файлы к устройству (схеме):

Печатка и схема в формате Eagle и схема и печатка в pdf

nauchebe.net

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРФЕЙСА RS-232 В RS-485



December 22, 2010 by admin
Комментировать »

   Для нормальной работы данной схемы нужен всего лишь трехпроводной, минимальный вариант протокола RS-232, а также источник питания с напряжением

   

   от+Юдо+15В для организации двунаправленной лйнии связи, по которой можно обмениваться данными на скоростях приема/передачи до десятков килобод. Схема работает следующим образом: когда нет связи ни по RS-232, ни по RS-485 (порт RS-232 в состоянии ТОКОВАЯ ПОСЫЛКА, все устройства на линии RS-485 неактивны), оба провода RS-485 находятся в состоянии лог. 1, которое задается резистором привязки с сопротивлением 1200 Ом. В таком состоянии верхний (по схеме) компаратор поддерживает линию RCD интерфейса RS-232 под отрицательным напряжением, то есть в состоянии ТОКОВАЯ ПОСЫЛКА. Если через порт RS-232 передается знак, то такая передача начинается с положительного импульса (состояние БЕСТОКОВАЯ ПОСЫЛКА), соответствующего стартовому биту на линии TXD. Соответственно на линию «-» интерфейса RS-485 через транзистор 2N4401 подается положительный потенциал, и напряжение на ней становится больше, чем на линии «+»; таким образом передается стартовая посылка по кабелю RS-485. Одновременно с этим нижний компаратор, включенный с верхним по схеме монтажного ИЛИ (оба компаратора в микросхеме LM393 имеют выходы с открытым коллектором), удерживает линию RCD интерфейса RS-232 на низком логическом уровне, предупреждая поступление передаваемых данных обратно в RS-232. Приемная линия порта RS-232 остается свободной. Передача остальных битов символа происходит тем же самым образом. Когда она инициируется одним из устройств на шине RS-485, то процесс начинается с активизации передатчика RS-485 и установки потенциала линии «-» выше потенциала линии «+». При этом верхний компаратор микросхемы LM393 освобождает линию RCD, а нижний компаратор не мешает появлению на ней положительного потенциала.

   Биты данных поступают на приемную линию порта RS-232, причем имеют двухпо-лярные уровни напряжения, соответствующие стандарту на интерфейс RS-232. По максимально допустимому уровню синфазных и по подавлению наведенных шумов и помех эта схема вполне совместима со спецификациями стандарта RS-485. Максимальная скорость передачи через преобразователь ограничивается в основном нагрузочной способностью выхода компаратора, работающего на кабель с большой погонной емкостью.

   

nauchebe.net

RS-485 (интерфейс-преобразователь): схема подключения и описание

RS-485 — это тип преобразователей, который используется в промышленных сетях. Также он применяется в дифференциальных линиях. Наиболее часто встречаются именно модификации для USB-разъемов. Принцип работы элемента построен на передаче данных путем отправки низкочастотных импульсов.

Отличаются преобразователи между собой в первую очередь по параметру выходного сопротивления. Также следует учитывать, что модели производятся с различной скоростью передачи данных. Для того чтобы более подробно разобраться в них, необходимо рассмотреть схему подключения модификации.

Стандартная схема подключения преобразователя

Обычная схема подключения преобразователя включает в себя саморегулирующиеся резисторы, а также расширитель. Тиристор чаще всего используется коммутируемого типа. Для того чтобы избежать перегрузок от сети, применяются обкладки. В некоторых случаях для передачи сигнала устанавливаются кенотроны электромагнитного типа. Всего в цепи может быть до пяти конденсаторов. В среднем выходное сопротивление не превышает 5,5 Ом. Если рассматривать промышленный интерфейс RS-485 с гальванической развязкой, то там используется импульсный расширитель.

Модель со скоростью 100 бит на секунду

Преобразователь интерфейса RS-232/485 данного типа подключается исключительно через трансивер. В данном случае максимальная длина одного сегмента не превышает 1200 нм. В среднем параметр потребления тока равняется 130 мА. Если рассматривать преобразователь интерфейсов Ethernet RS-485 без расширителей, то у него используется буферный усилитель.

Рассчитаны устройства на подключение не более пяти приемопередатчиков. В данном случае устойчивость сигнала зависит от пропускной способности тока. Кабель интерфейса RS-485 обеспечивает уровень логического нуля в 200 мВ. Чувствительность каскада зависит исключительно от типа трансивера.

Устройства 300 бит на секунду

Модификации этого типа рассчитаны, как правило, на поддержку не более пяти приемопередатчиков. Для полудуплексного обмена данными устройства подходят хорошо. Подключаются элементы чаще всего через магистральный усилитель. Всего в цепи используется не более трех конденсаторов. В среднем скорость нарастания сигнала у преобразователей не превышает 1 В на мкс. Расширители используются только импульсного типа. Если рассматривать RS-422/ 485 (интерфейс-преобразователь) для модемных кабелей, то у него применяется электромагнитный кенотрон. Помехи в таких цепях наблюдаются довольно часто. Также следует отметить, что уровень логической единицы в среднем равняется 150 мВ.

Модели 600 бит на секунду

Преобразователь интерфейса RS-485 USB этого типа используется для модемных кабелей. Максимальная длина сегмента в данном случае равняется 1300 нм. Для двунаправленной передачи данными устройства подходят хорошо. В среднем чувствительность каскада у преобразователей не превышает 210 мВ. Скорость нарастания сигнала равняется около 1,2 В на мкс.

Подключение модификации может осуществляться через буферный усилитель либо резистор. Если рассматривать первый вариант, то в этой ситуации не обойтись без проводного тиристора. Также важно отметить, что конденсатор подходит только с обкладкой. Если рассматривать преобразователь-интерфейс RS-485 USB с резисторами, то у него используется кенотрон электромагнитного типа. В этой случае выходное сопротивление системы колеблется в районе 4,6 Ом.

Модели на 10 приемопередатчиков

Преобразователи на 10 приемопередатчиков отличаются высоким параметром выходного сопротивления. Подходят устройства данного типа больше всего для двунаправленной передачи данных. Параметр потребления тока в среднем равняется 230 мА. Скорость передачи данных не превышает 130 бит на секунду. Для автоматизированных систем модели подходят идеально.

Скорость нарастания сигнала у преобразователей не превышает 1,3 В на мкс. Чувствительность каскада в данном случае незначительная. Непосредственно подключение устройств происходит через резисторы регулируемого типа либо расширитель. Если рассматривать первый вариант, то в данном случае не обойтись без динамического трансивера. Подключения через расширитель, как правило, значительно повышают уровень логического нуля.

Схема с 13 приемопередатчиками

Преобразователь интерфейса RS-232/485 на 13 приемопередатчиков подключается через обкладку. В среднем параметр потребления тока в устройствах равняется 120 мА. Для уменьшения риска возникновения помех применяются подстроечные резисторы. Тиристоры, как правило, устанавливаются коммутируемого типа.

Непосредственно обкладка используется с усилителем. Для полудуплексной передачи данных такие преобразователи подходят хорошо. В среднем выходное сопротивление у них не превышает 4,5 Ом. Чувствительность каскада в данном случае равняется не более 170 мВ.

Преобразователи 50 мА

RS-485 (интерфейс-преобразователь) на 50 мА подходит только для автоматизированных систем. Отличительной особенностью моделей считается высокая скорость передачи данных. Непосредственно подключение модификаций осуществляется через гальваническую развязку. В данном случае чувствительность каскада не превышает 150 мВ. Логический уровень нуля равняется 230 мВ. Если рассматривать устройства для двунаправленного обмена данными, то у них расширитель используется импульсного типа. В свою очередь трансивер подходит только динамический.

Преобразователи 120 мА

RS-485 (интерфейс-преобразователь) на 120 мА подключается через дуплексные транзисторы. Если рассматривать модификации с системой индикации, то у них используется динамический трансивер. Для полудуплексного обмена данные устройства подходят хорошо. Всего есть возможность подключать не более десяти приемопередатчиков. Как правило, уровень логической единицы не превышает 130 мВ.

В данном случае число драйверов зависит от мощности магистрального усилителя. Расширитель используется в основном импульсного типа. Максимальная длина одного сегмента равняется 1300 нс. Для систем автоматизации устройства подходят хорошо. Скорость нарастания сигнала, как правило, не превышает 1,1 В за мкс.

Устройства полудуплексного типа

RS-485 (интерфейс-преобразователь) полудуплексного типа способен подключаться через кодовый транзистор. Для этого тиристор используется с магистральным усилителем. Трансивер применяется как динамического, так и полевого типа. Выходное сопротивление в цепи не превышает 5,4 Ом. Показатель потребления тока в среднем равняется 130 мА. Индикация приема данных в этом случае предусмотрена стандартная.

Скорость передачи файлов не превышает 100 бит в секунду. Чувствительность каскада находится на уровне 230 мВ. Также важно отметить, что подключение преобразователя может осуществляться через подстроченный расширитель. В этом случае резистор подходит регулируемого типа. Непосредственно тиристор используется с коммутируемым усилителем. Всего в цепи имеется три конденсатора.

Дифференциальные модификации

Дифференциальный RS-485 (интерфейс-преобразователь) используются исключительно для модемных кабелей. Индикация приема данных в данном случае предусмотрена. Питание преобразователей осуществляется через юсб-порт. Многие модели поддерживают «Виндовс 7» и ХР. Показатель потребления тока равняется не более 190 мА. Уровень логической единицы составляет не более 90 мВ.

Для подключения оборудования применяется не только конденсаторы, но и полевые резисторы. Уровень логического ноля, как правило, не превышает 120 мВ. Скорость формирования сигнала у моделей данного типа очень высокая. Показатель чувствительности каскада преобразователь-интерфейс RS-485 (RS-232) имеет на уровне 170 мВ. Скорость нарастания сигнала не превышает 1,2 В за мкс.

Подключение через оперативный расширитель

Если рассматривать схему подключения через оперативный усилитель, то важно отметить, что параметр потребления тока должен составлять не более 200 мА. В начале цепи находится клеммная коробка. Тиристор используется только на пару с конденсаторами. Всего в системе предусмотрено две обкладки. Транзистор подходит лишь кодового типа. В этом случае уровень логической единицы не превышает 150 мВ. Буферные усилители для таких схем не подходят. Всего разрешается подключать к преобразователям не более шести приемопередатчиков.

Преобразователь и однотактными расширителем

Преобразователь интерфейса RS-485 с однотактными расширителями нужен для модемных кабелей. Система индикации приема данных у моделей предусмотрена диодного типа. В среднем потребление тока не превышает 230 мА. Подходят устройства только для полудуплексного обмена данными. Скорость передачи информации у них не превышает 120 бит в секунду.

Также важно отметить, что у моделей используется система защиты от повышенного тока. Непосредственно питание устройства осуществляется от юсб-порта. Показатель чувствительности каскада в среднем равняется 160 мВ. Скорость формирования сигнала у моделей довольно высокая. Трансивер в гальванических развязках, как правило, используется динамического типа. Обкладка в основном применяется с буферным усилителем. Разветвитель интерфейса RS-485 выходное сопротивление имеет не более 5,8 Ом.

Применение открытых резисторов

Устройства с открытыми резисторами производятся на 120 и 200 мА. Непосредственно подключение осуществляется через клеммную коробку. Питание моделей производится через юсб-порт. Подходит преобразователь интерфейса rs 485 для полудуплексного обмена данными. Магистральные усилители очень редко встречаются в системах данного типа. Расширители чаще всего используются импульсного типа. В среднем уровень логической единицы равняется не более 135 мВ. Максимальная длина одного сегмента колеблется в районе 1300 нм.

Использование волнового трансивера

Модификации с волновыми трансиверами подходят как полудуплексного, так и двунаправленного обмена данными. Скорость передачи информации в данном случае равняется около 230 бит на секунду. Всего устройство способно поддерживать около десяти приемопередатчиков. В среднем длина одного сегмента не превышает 1400 нм. В свою очередь показатель выходного сопротивления равняется 5,1 Ом. Скорость нарастания сигнала в данном случае зависит от типа усилителя.

fb.ru

Адаптер интерфейса RS-232 -> RS-485

 Стандартная конфигурация
IBM-совместимого компьютера предусматривает его связь с внешним миром
через два коммуникационных порта, выполненных по стандарту RS-232C. Для
бытового компьютера, к которому подключают только “мышь” и модем, этого
достаточно. Но если он служит основой информационно-управляющей системы и
должен быть соединен с множеством датчиков, контроллеров оборудования и
исполнительных механизмов, имеющиеся порты уже не обеспечивают нужного
качества и дальности связи. Часто их неправильное использование
становится причиной выхода компьютера из строя. В предлагаемой статье
рассказывается о некоторых альтернативных стандартах последовательного
интерфейса, специально предназначенных для связи компьютера с удаленным
оборудованием. Приведена схема коммуникационного адаптера по стандарту
RS-485, обеспечивающего связь компьютера с удаленным оборудованием по
оптически изолированной витой паре проводов.

Последовательный порт RS-232C (согласно отечественным стандартам —
“Стык С2”) имеет два недостатка, ограничивающих дальность и качество
связи. Первый из них — несимметричная и несогласованная линия связи
плохо защищена от помех и искажает передаваемые сигналы. Второй
недостаток заключается в том, что общий провод всех цепей порта
электрически соединен с корпусом компьютера, поэтому при подключении к
приборам, находящимся на некотором удалении, по нему могут протекать
паразитные токи, не только создающие помехи, но и способные повредить
компьютер.

Однако существуют коммуникационные интерфейсы, информационные и
управляющие цепи которых симметричны и изолированы (часто говорят
“гальванически развязаны”) от корпусов и всех прочих цепей соединяемых
приборов.

Если не рассматривать такие пока еще экзотические способы передачи
данных, как оптический кабель, радио или инфракрасный канал связи, то
гальваническую развязку информационных цепей можно обеспечить с помощью
трансформаторов или оптронов. Требования к характеристикам этих
трансформаторов довольно высоки, так как они должны передавать
широкополосные импульсные сигналы с малыми искажениями. Кроме того,
трансформатор не пропускает постоянную составляющую сигнала, поэтому
приходится применять коды, содержащие равное число импульсов
положительной и отрицательной полярности. Оптронная развязка не требует
специального кодирования данных, но необходим отдельный “подвешенный”
(изолированный от общего провода компьютера) источник питания
формирователей и приемников информационных и управляющих сигналов.

Типичный пример интерфейса с трансформаторной развязкой — Ethernet
(внешний вид платы его адаптера показан на рис. 1). Нужное для
исключения постоянной составляющей кодирование и декодирование данных
выполняет специальное программное обеспечение и БИС 1. Сигналы на
интерфейсную микросхему 3 поступают через трансформаторы, находящиеся в
корпусе 2, причем питается она от специального изолирующего
преобразователя напряжения 8. При использовании адаптера следует
помнить, что внешний контакт байонетного разъема 4 для подключения
“тонкого” коаксиального кабеля (10BASE-2) изолирован пластмассовой
вставкой от планки 5, имеющей контакт с корпусом компьютера.

Внешний проводник коаксиального кабеля сети Ethernet обычно заземляют
у одного из соединяемых компьютеров. Подключая его к другим, следует
соблюдать осторожность, делать это одной рукой, не касаясь корпуса
компьютера и других заземленных предметов. Соединять внешние контакты
разъемов с корпусами компьютеров, как это рекомендуют некоторые
“знатоки”, не следует: если потенциалы корпусов неодинаковы, по внешнему
проводнику потечет ток, создающий помехи полезным сигналам.

В сети, где соединения выполнены кабелем с витыми парами проводов
(10BASE-T), подключенным к разъему 6, в адаптере работает вторая
интерфейсная микросхема 7. Трансформаторы развязки находятся в корпусе
8. Кабельная часть разъема не имеет внешних металлических частей, так
что при его подключении нет риска получить электроудар.

К сожалению, аппаратная и программная реализации интерфейса Ethernet
довольно сложны. Применение его для связи с удаленными контроллерами
оборудования привело бы к их излишнему удорожанию. В подобных случаях
часто пользуются имеющимся в каждом компьютере и в большинстве
контроллеров последовательным интерфейсом RS-232C, не предусматривающим
гальванической развязки между соединяемыми устройствами. Скорость и
дальность связи ограничены использованием несимметричной относительно
земли и несогласованной линии. При возникновении проблем рекомендуется
переходить на другие варианты последовательного интерфейса, в той или
иной мере лишенные указанных недостатков: “токовую петлю”, RS-422 или
RS-485. Все они логически не отличаются от RS-232C и часто способны
работать с тем же программным обеспечением, хотя электрические
характеристики формирователей и приемников сигналов, а также требования к
линиям связи различны.

Пользовавшаяся в недавнем прошлом некоторой популярностью “токовая
петля” хотя и снабжена развязывающими оптронами, передает данные по
несогласованной линии, что приводит к искажениям, заметным при скоростях
передачи 1200 бит/с и более. Сегодня она практически не применяется.

Пользовавшаяся в недавнем прошлом некоторой популярностью “токовая
петля” хотя и снабжена развязывающими оптронами, передает данные по
несогласованной линии, что приводит к искажениям, заметным при скоростях
передачи 1200 бит/с и более. Сегодня она практически не применяется.

В компьютерах, специально предназначенных для промышленного
применения, по стандарту RS-422/485 (ниже будет объяснено, почему в
обозначении присутствует дробная черта) бывают выполнены входные и
выходные цепи одного из коммуникационных портов (СОМ1 или COM2). В
обычных настольных и переносных компьютерах этого нет, поэтому
приходится либо устанавливать соответствующую интерфейсную плату, либо
подключать линию связи через специальный преобразователь (один из
вариантов показан на рис. 2). Для него, как правило, требуется и
отдельный источник питания, хотя есть и такие, которые питаются
непосредственно от интерфейсных цепей RS-232C.

Стандарты RS-422 и RS-485 предусматривают связь по симметричным
согласованным линиям (витым парам проводов) и различаются в основном
тем, что первый требует отдельной витой пары для каждого направления
передачи, а согласно второму связь в обе стороны ведется по одной и той
же паре. Формирователь сигнала (передатчик) RS-485 обязательно имеет
управляющий вход ОЕ, переводящий его выходы в высоко-импедансное
состояние, в котором они фактически отключены от линии связи.

Возмжны два способа переключения прием/передача. Согласно одному из
них на вход ОЕ формирователя подается сигнал RTS интерфейса RS-232,
уровнем которого управляет программа. Во втором случае этот вход
подключен к выходу ждущего мультивибратора, соединенного с цепью TXD.
Фронт стартового импульса первого передаваемого байта данных запускает
мультивибратор, а каждый последующий перепад сигнала перезапускает его. В
результате с началом передачи формирователь автоматически переходит в
активное состояние и остается в нем до ее окончания.

Главный недостаток такого способа — жесткие требования к длительности
импульса мультивибратора. Если она мала, формирователь будет
отключаться в процессе передачи сигналов, не содержащих изменений уровня
(например, нулевых байтов), а если велика, — слишком долго оставаться
включенным после ее окончания, не давая возможности правильно принять
первые байты ответа.

Для передатчика RS-422 наличие управляющего входа не обязательно, но,
как правило, он все-таки предусматривается. Это позволяет реализовать
оба варианта интерфейса одним и тем же устройством, объединяя или
разъединяя входы приемника и выходы передатчика. Именно по этой причине
часто встречается обозначение RS-422/485.

В отличие от RS-232C, рассчитанного на обмен данными только между
двумя абонентами, высокое входное сопротивление приемников RS-422/485
дает возможность подключить до 32 абонентов к одной и той же линии
длиной не более 1200 м. Специальные устройства (репитеры) позволяют
объединить до четырех таких участков, в результате дальность возрастает
до 4800 м, а число абонентов — до 128.

Если только один из абонентов, объединенных интерфейсом RS-485
(например, управляющий компьютер), имеет право передавать данные, а
остальные лишь принимают их, проблем не возникает. Немногим сложнее
ситуация, когда передавать может любой, но только с разрешения главного
компьютера. Если же все абоненты равноправны и каждый из них может
начать передачу, “не спрашивая” других, возникают конфликты.
Параллельное соединение передатчика с собственным приемником помогает их
обнаруживать. При совпадении принятых данных с переданными — все в
порядке. Но когда одновременно заработают несколько передатчиков,
совпадения не будет. Устранить последствия конфликта, попросив,
например, абонентов по очереди повторить передачу, — забота программного
обеспечения, которое в данном случае может быть очень сложным. Подобные
же проблемы существуют и успешно решаются в локальных вычислительных
сетях, в том числе в уже упоминавшейся Ethernet.

Возможная схема адаптера интерфейса RS-485 показана на рис. 3. Его
основой служит микросборка МАХ1480 фирмы Maxim, выполненная в обычном
28-выводном DIP-корпусе и содержащая, кроме собственно приемника и
передатчика, преобразователь напряжения с разделительным трансформатором
для их питания и оптронные развязки цепей RXD, TXD и RTS. Выводы А и В
предназначены для подключения витой пары, С — изолированный от корпуса
компьютера общий провод приемника и передатчика. Заметим, что в
интерфейсе RS-422 цепи передатчика имеют те же обозначения, а цепи
приемника называют соответственно А’, В’ и С’. Выводы всех цепей
микросборки, подключаемых к устройству управления (компьютеру), удалены
на максимальное расстояние от выводов, подключаемых к линии связи, и
находятся на противоположных сторонах ее корпуса. Изоляция между ними
выдерживает напряжение до 2000 В переменного тока.

Номиналы резисторов на рис. 3 указаны для экономичного варианта
микросборки МАХ1480В, рассчитанного на скорость передачи не более 250
Кбит/с. Для быстродействующей модификации МАХ1480А (2,5 Мбит/с)
сопротивление резистора R2 необходимо уменьшить до 200, R3 и R6 — до 360
Ом, а резистора R4 — увеличить до 3 кОм. Если соединить с общим
проводом вывод 6 микросборки А1, рабочая частота преобразователя
напряжения понизится с 350 до 200 кГц. Иногда это помогает устранить
помехи. Преобразователь можно остановить (например, для экономии энергии
в периоды отсутствия связи), отключив от общего провода вывод 7 А1.

Как уже говорилось, сигналы интерфейсов RS-422/485 передают по витым
парам проводов дифференциальным методом. Полезным сигналом служит
разность напряжений между проводами А и В, причем логической 1
соответствует отрицательный потенциал точки А относительно В. Хорошая
помехоустойчивость достигается тем, что благодаря симметрии витой пары,
помехи, наводимые на каждый из ее проводов, одинаковы и не изменяют
дифференциальной составляющей напряжения. Синфазная составляющая, т. е.
среднее арифметическое напряжений в точках А и В относительно С, не
должна превосходить 7 В (по абсолютной величине). Для еще большей защиты
от помех витую пару иногда дополнительно экранируют. Не забывайте, что
экран следует заземлять только у одного из концов кабеля.

При параллельном подключении нескольких адаптеров к одной линии связи
(а именно на это рассчитан стандарт RS-485) все точки С необходимо
соединить между собой специально предусмотренным в кабеле “дренажным”
проводом (ни в коем случае не используя вместо него экран!). Отступление
от этого правила возможно, если точки С заземлены у каждого из
абонентов и разность их потенциалов гарантированно не превышает 7 В.
Если же упомянутые точки соединены, но по условиям безопасности
заземление все-таки требуется, подключать его к каждой из них следует
через резисторы сопротивлением не менее 100 Ом с номинальной
рассеиваемой мощностью не менее 0,5 Вт. Это исключит протекание по
дренажному проводу “блуждающих” токов значительной силы.

При коротком кабеле связи и большом выходном сопротивлении
передатчика на экране осциллографа, подключенного ко входу приемника,
можно наблюдать затягивание фронтов импульсов сигнала, тем большее, чем
больше погонная емкость и длина кабеля. При его значительной длине
искажения увеличиваются из-за того, что, распространяясь по нему и
достигнув конца, сигнал отражается и “бежит” в обратном направлении. На
другом конце сигнал отражается еще раз и “циркулирует” таким образом до
тех пор, пока вся его энергия не превратится в тепло. На фронтах
импульсов появляется “звон” продолжительностью в три—пять раз больше
времени распространения сигнала от одного конца кабеля до другого.

Известно, что каждая линия электрической связи характеризуется так
называемым волновым сопротивлением, зависящим от площади и формы сечения
проводов, их взаимного расположения, толщины и типа диэлектрика между
ними (у обычно используемых витых пар оно равно 100…120 Ом). Если
подключить к концу линии резистор сопротивлением, равным волновому,
сигнал от него отражаться не будет. Такая линия называется
согласованной, искажения в ней минимальны.

Согласующие резисторы, иногда называемые терминаторами, устанавливают
на том конце линии, в сторону которого распространяется сигнал. Если
передача ведется в двух направлениях (как в RS-485), они необходимы на
обоих концах. Резисторы обычно подключают между контактами А и В
“крайних” адаптеров. В промежуточных точках согласование не требуется.
Более того, для наименьшего влияния на распространение сигналов входные
сопротивления адаптеров должны быть максимально возможными, а емкости —
минимальными. Не выдерживает критики встречающаяся иногда рекомендация
подключать параллельно каждому из них такие резисторы, чтобы их общее
сопротивление было равно волновому.

Нужно сказать, что необходимость в согласовании возникает только в
случаях, когда время распространения сигнала по кабелю превышает 5…10%
длительности передачи бита. Так что при обмене со скоростью 9600 бод
(длительность бита 104 мкс) и менее по линии длиной до 1200 м (время
распространения примерно 6 мкс) вполне можно обойтись и без него.
Учитывая, что согласование влияет в основном на распространение
высокочастотных составляющих сигнала, последовательно с согласующими
резисторами иногда включают разделительные конденсаторы емкостью не
менее 0,1 мкф. Это несколько облегчает режим работы передатчиков по
постоянному току и снижает потребляемую ими мощность.

Когда ни один из абонентов RS-485 не ведет передачи и выходы всех
формирователей сигналов находятся в высокоимпедансном состоянии,
разность потенциалов между проводами витой пары, а следовательно,
состояние приемников становятся неопределенными. Чтобы устранить этот
эффект, входы приемников необходимо “перекосить”, подключив резисторы,
как показано на рис. 4. Их номинальные сопротивления выбирают такими,
чтобы падение напряжения на согласующих резисторах (если они есть) или
внутренних сопротивлениях приемников (в противном случае) превысило
уровень логической 1. Во время работы любого из передатчиков, выходные
сопротивления которых заведомо малы, дополнительные резисторы не влияют
на уровни сигналов.

В заключение необходимо сказать о защите интерфейсных цепей от
выбросов напряжения, неизбежно возникающих в линиях связи под
воздействием промышленных и естественных помех. Необходимость в ней тем
больше, чем длиннее линия и насыщеннее силовыми кабелями и мощными
электроустановками трасса ее прокладки. Еще более опасны из-за
перенапряжений, возникающих под действием атмосферного электричества,
открытые линии, подвешенные на столбах или между зданиями.

Существуют специальные защитные устройства, включаемые между
адаптером интерфейса и линией. Они содержат несколько ступеней на базе
газоразрядных и полупроводниковых приборов и надежно уменьшают энергию
импульса помехи до безопасной величины. Во многих случаях достаточно
защитить адаптер с помощью полупроводниковых стабилитронов, подключив
их, например, как показано на рис. 5.

При этом подавляются как дифференциальные (действующие между
проводами линии связи), так и синфазные (действующие между каждым из
проводов и “землей”) составляющие помех.

В качестве VD1—VD3 можно использовать любые (обязательно одинаковые)
стабилитроны с напряжением стабилизации 10…25 В. Приборы повышенной
мощности (например, серий Д815—Д817) гарантируют более надежную защиту,
но вносят в линию связи довольно значительную дополнительную емкость.
Это сказывается на условиях распространения сигнала и уменьшает
максимальную скорость обмена данными.

nauchebe.net