RS 232 semnale de interfață - autor Natalia balicheva
RS-232 (COM-port)
Interfața RS este cel mai frecvent in domeniul automatizarilor industriale. Acesta este utilizat de rețea Modbus industriale. Profibus DP, ARCNET, BitBus, WorldFip, LON, Interbus și multe rețele non-standard. Acest lucru se datorează faptului că, în toate principalii indicatori ai acestei interfețe este cel mai bun dintre toate este posibil, la nivelul actual de dezvoltare tehnologică. Principalele sale avantaje sunt. Baza pentru construirea interfață RS este o metodă diferențială de transmitere a semnalului atunci când tensiunea corespunzătoare nivelului de logic unul sau zero este numărat nu prin „pământ“ și se măsoară ca diferența de potențial dintre cele două linii de transmisie: Tensiunea fiecărei linii în raport cu „sol“ poate fi un arbitrar dar nu trebuie să depășească intervalul tensiunii diferențiale pe ieșirea emițătorului în conformitate cu standardul nu trebuie să fie mai mică de 1,5 V, astfel încât pragul de declanșare al receptorului interferență mV inclusiv picătură apryazheniya privind rezistența ohmică a liniei poate avea o magnitudine de 1,3 în peste nivelul mV.
O astfel de marjă mare este necesară pentru a lucra pe linii lungi, cu rezistență mare ohmică. Datorită simetriei liniilor cu privire la zgomot „la sol“, a indus în ele, similare ca formă și mărime.
La receptor, un semnal de intrare diferențială scăzând alocate pe liniile de stres, și după scăderea tensiunii de zgomot este egală cu zero. În lumea reală, atunci când există o ușoară asimetrie a liniilor și sarcinile, interferența nu este complet suprimată, dar a slăbit considerabil. Pentru a minimiza sensibilitatea liniei de transmisie la interferențele electromagnetice folosind fire torsadate.
Curenții induși în orbite adiacente datorită fenomenului inducției electromagnetice, prin „regula dreapta“ sunt îndreptate unul către celălalt și se compensează reciproc. Gradul de compensare este determinată de calitatea de fabricație a cablului și numărul de rotații pe unitatea de lungime. Compus din trei dispozitive RS cu circuite de interfață cu două fire. Pentru a bloca aceasta, ambele tranzistori ale etapei de ieșire a emițătorului. Traducerea transmițător de interfață într-o a treia stare se realizează de obicei semnalul RTS Cerere Pentru a trimite portul COM.
RS are două versiuni: cu două fire de transmisie jumătate duplex este utilizat pentru orez. Pentru transmisia completă duplex, folosind patru link-duplex: Avantajul circuitului cu patru fire este posibilitatea transmiterii și recepția simultană a datelor care pot fi necesare în punerea în aplicare a unor protocoale de comunicații complexe.
Interfață de conectare cu patru dispozitiv cu RS Dacă receptorul nodul de transmisie este activat în timpul transmisiei, nodul de transmisie recepționează de asemenea semnalele sale. Aceasta se numește „tehnica de ecou“, și este de obicei pe placa de interfață micro-comutator. recepție ecou este uneori utilizat în protocoalele de comunicare complexe, dar cel mai adesea este oprit. În cazul în care porturile RS. conectat la linia de transmisie, situat la o distanță mare unul de altul, potențialul „teren“ lor poate varia foarte mult.
În acest caz, pentru a evita defalcare a etapelor de ieșire de cip interfață transceivere transceivere pentru a utiliza izolare galvanică între port RS și masă. În cazul în care o mică diferență de potențial „la sol“ egalizare potențial, în principiu, puteți utiliza un conductor, dar această metodă, în practică, deoarece interfețele RS practic toate comerciale sunt văzute izolate galvanic. Protecție Interfață trăsnet se realizează cu ajutorul unor dispozitive de descărcare și de protecție din materiale semiconductoare, cm.
Recent, o mulțime de cip interfață de emisie-recepție RS. care au șanse mai mari decât standardul stabilit. Cu toate acestea, pentru a asigura compatibilitatea între dispozitive este necesar să se cunoască parametrii descriși în standardul se referă. Parametrii de interfață RS. Stabilirea standardelor. Tensiunea de ieșire a emițătorului fără sarcină. Tensiunea de ieșire a emițătorului de sarcină. Durata de conducere marginea pulsul transmițător.
tensiune de mod comun la ieșirea din emițător. tensiune de mod comun la intrarea receptorului. În cazul în care timpul de propagare a câmpului electromagnetic prin cablu devine comparabil cu vremurile caracteristice ale semnalelor transmise, cablul trebuie să fie considerată ca o linie lungă cu parametrii distribuiți [Popov]. Timpul de propagare a câmpului electromagnetic în unda electromagnetică se ajunge la capătul cablului și este reflectată de acesta înapoi la sursa de semnal, sursa și reflectate din nou trece la capătul cablului.
Din cauza pierderii de căldură a conductorului și amplitudinea undei dielectrică, la capătul cablului este întotdeauna mai mică decât la început. Acesta poate fi considerat tipic pentru cabluri care doar primele 3 cicluri de călătorie val afectează în mod substanțial forma semnalului transmis [RS].
Deoarece NRZ codificare cm. Această situație se agravează c crescând nepotrivire între sincronizarea frecvenței de emițător și receptor, prin care semnalului de citire instantanee este deplasată în raport cu centrul de puls. De asemenea, trebuie amintit că, în practică, nu toate dispozitivele cu interfață RS folosind un UART standard de. citind valoarea statelor logice ale pulsului de mijloc.
Pentru a elimina reflexii ale liniei trebuie să fie încărcate pe rezistența egală cu impedanța caracteristică a cablului. După cum se poate observa din această formulă, o impedanță val cablu lossless este independent de frecvență, pulsul dreptunghiular propagates prin fără distorsiuni. În conformitate cu pierderile de puls „se răspândește“, odată cu creșterea distanței de la cablul de impulsuri. Raportul dintre amplitudinea tensiunii semnalului sinusoidal reflectată de unda reflectată de la sfârșitul unei linii la amplitudinea semnalului ajunge la capătul liniei se numește incident de val de tensiune coeficient de reflexie [Besonov], care depinde de gradul de coerență a liniei de undă și de încărcare impedanțele:.
Aplicarea de rezistențe terminale pentru potrivirea liniei de transmisie. Pentru a se potrivi liniilor folosesc rezistențe terminale terminale Fig. Valoarea rezistorului este selectată în funcție de impedanța de undă a cablului utilizat. Sisteme de automatizare industriale de a utiliza cabluri cu o rezistență val de ohmi, dar cablurile care sunt proiectate special pentru RS. ohm impedanță caracteristică.
La aceeași rezistență sunt de obicei proiectate interfață transceivere cip RS terminale rezistor, prin urmare, ales ohmi, putere egale - 0,25 wați. Rezistențe pus la cele două capete opuse ale cablului. O greșeală comună este de a stabili un rezistor de la fiecare intrare receptor conectat la o linie sau la sfârșitul fiecărei linii de deget care înlocuiește emițător standard de.
De obicei, această valoare este aproape de transmițător maxim admisibil standard curent RS astfel de sarcină emițător rezistor suplimentare în sarcină poate determina să închidă automat prin intermediul built-in de protecție la suprasarcină. Al doilea motiv, care interzice utilizarea de rezistențe în orice alt loc decât capetele liniei, este o reflectare a semnalului de la locația rezistor.
La calcularea rezistenței de rezistență finală este necesar să se ia în considerare rezistența totală a tuturor sarcinilor de la capătul liniei. Prin urmare, pentru a obține rezistența liniei de încărcare rezistența terminală ohm rezistor trebuie să fie ohmi egale. Corect și greșit și au utilizat topologia rețelei bazată pe pătrate RS dispozitiv marcate cu interfață RS Notă lipsa utilizării rezistențe terminale.
Când lungimea cablului de 1 km de rezistența ohmică pentru un cablu standard tipic va fi de 97 ohmi. Prin urmare, înainte de utilizarea unor astfel de dispozitive trebuie să fie verificate la care este poziția comutatorului.
topologie de rețea bazată pe RS este determinată de necesitatea de a preveni reflexiile de pe linia de transmisie. Orice variante în care linia are robinete lungi sau conectarea a mai multor cabluri la un singur punct în Fig.
În cazul în care este nevoie pentru linia de ramură, se poate face cu ajutorul interfeței repetoare Fig. Interfață repetor Aplicație pentru dirijarea liniei de transmisie.
Când emițătoarele tuturor dispozitivelor conectate la linie, sunt la a treia stare de înaltă rezistență, starea logică a liniilor de intrare și toate receptoarele nu sunt determinate. Pentru a rezolva această ambiguitate, o intrare neinversoare a receptorului este conectat printr-un rezistor la linia de alimentare, și inversoare - un pneu „teren“. Deoarece aceste rezistoare sunt conectate în paralel cu linia de transmisie, pentru a asigura alinierea cu interfața liniei necesită ca rezistența echivalentă a liniei de intrare este egală cu Ohm.
De exemplu, dacă rezistori sunt folosite pentru a elimina starea liniei de incertitudine, fiecare au o rezistență la ohmi, rezistor pentru linia de potrivire ar trebui să fie de ohmi, atunci rezistența echivalentă a circuitului va fi ohmi egale. Pentru a găsi linia de tensiune diferențială în a treia condiție a tuturor emițătoarelor vedea. Circuit Rezistor la ieșirea interfeței de emisie-recepție, care elimină o stare nedefinită a liniei și asigură aprobarea acestuia.
Într-o rețea bazată pe RS poate fi o situație în care două emițătoare pornite simultan. Dacă unul dintre ele este la o logică unul, iar al doilea - o logică de zero, apoi de la sursa de alimentare curge pe pământ „prin“ un curent mare, limitat doar de impedanță scăzută a celor două comutatoare semiconductoare deschise. Acest curent poate deteriora tranzistori etapa de ieșire emițător sau declanșa circuitele de protecție. Acest lucru este posibil nu numai pentru erori grosolane în software-ul, dar în cazul în care întârzierea este setată incorect între oprirea transmițătorului și pornirea celuilalt.
Sclavul nu transmite date atât timp cât transmițătorul este terminat transmite. Interfața repetoare ar trebui să definească începutul și sfârșitul datelor și să le traducă în conformitate cu transmițătorul într-un activ sau un al treilea stat. În funcție de rata de transmisie și lungimea necesară a cablului poate fi utilizat fie proiectate special pentru cablul RS, sau aproape orice pereche de fire.
Cablul, conceput special pentru RS. Este o pereche de fire răsucite, cu o ohmi impedanță caracteristică. Pentru o suprimare bună de interferență radiată și a primit importante număr mare de rotații pe unitatea de lungime de cablu, precum și identitatea tuturor parametrilor fire.
Dacă utilizați transceivere interfață non-izolate, cu excepția firele de semnal din cablul trebuie să fie furnizate încă un alt cablu torsadat pentru a conecta interfețele conectate circuitului de împământare. Dacă există izolare galvanică a interfețelor nu trebuie să. Cablurile pot fi protejate sau nu. Fără experimentul este foarte dificil de a decide dacă este nevoie de ecran. Cu toate acestea, având în vedere că costul de cablu ecranat nu este mult mai mare, este întotdeauna mai bine să utilizați un cablu ecranat.
Dependența lungimii admisibile a cablului privind rata de transmisie a RS la viteze mici și DC joacă un rol important căderea de tensiune pe rezistența ohmică a cablului. De exemplu, un cablu standard pentru secțiunea RS de 0,35 mp de interfață. Când cablul ohm borna rezistor va acționa ca un divizor de tensiune, cu un factor de divizare de 0,55, t.
La frecvențe mai mari Lungimea cablului admisă scade odată cu creșterea frecvenței în Fig. Pierderile sunt formate din căderea de tensiune pe rezistența ohmică a conductoarelor, care la frecvențe înalte crește, datorită deplasării curentului la suprafața efectului de piele și pierderi dielectrice. Parametrul bruiaj muchie de impuls este determinat folosind „diagrama ochi“ [Kuznetsov. Lung]. Linia de intrare este alimentat pseudorandom secvență binară de impulsuri care corespunde cu lățimea minimă a unei rate de transmisie dată, conectat la ieșirea unui osciloscop.
În cazul în care momentul sosirii următoarei tranzitorii de impulsuri este cauzată de pulsul precedent, nu a fost stabilit, „coada“ a pulsului anterior se adaugă la începutul următoarei, ceea ce duce la o schimbare în zero impulsurile de nivel ale punctului de intersecție intrarea receptorului diferențial.
Valoarea de deplasare depinde de lățimea impulsului și pauză timpul între ele. Prin urmare, atunci când linia de intrare este alimentat pseudo-aleatoare de secvențe binare de impulsuri, apoi osciloscop conectat la trecerea liniei de ieșire descrisă se manifestă ca jitter sau estomparea marginilor suprapuse. Acest bruiaj limitează capacitatea de a recunoaște nivelurile logice și viteza de transmitere a informațiilor.
Amploarea jitter măsurat în procente în raport cu lățimea cel mai scurt puls cm. Cu cât mai mare bruiaj, cu atât mai dificil de a recunoaște semnalul, iar cea inferioara fiabilitatea transmisiei. Dependența de trei valori ale indicatorilor de calitate a semnalului de transmisie, care este estimată bruiaj de margine puls. După cum se poate observa, lungimea admisibilă poate fi mărită cu o scădere a cerințelor pentru calitatea transmisiei. Curba mai joasă în Fig. Creșterea duratei fronturi la sfârșitul liniei - al doilea motiv pentru care lungimea liniei nu poate fi mai mare decât cea indicată în Fig.
RS standard, permite conectarea de până la 32 de receptoare la un transmițător. Această valoare este limitată de stadiul de ieșire de putere a emițătorului, în standard impedanta de intrare receptor de 12 ohmi.
Numărul de receptoare de sarcină poate fi crescută folosind emițătoare mai puternice, receptoare cu o impedanță de intrare mare și repetoare semnal intermediar de interfață repetor. Toate aceste metode sunt folosite în practică, atunci când este nevoie, chiar dacă acestea sunt în afara domeniului de aplicare standardul. În unele cazuri, este necesar să se conecteze dispozitivul la o distanță mai mare decât m sau conectat la aceeași rețea mai mult de 32 de dispozitive.
Acest lucru se poate face cu ajutorul repetoarelor repetoare. interfață cu transponder. Repetorul este instalat între cele două segmente ale liniei de transmisie, recepționează semnalul unui segment și restabilește pulsul și le transmite prin intermediul transmițătorului standard, în al doilea segment din Fig. Astfel de repetoare sunt bi-direcțională și, de obicei, au izolare galvanică.
Un exemplu este firma repetor CNL RL AP. Fiecare repetor permite să adăugați la linia 31, dispozitivul standard, și de a crește lungimea liniei în. De exemplu, atunci când impedanța de intrare a receptorului la standardul receptor emițător 24 kohm 64 poate fi conectat.
Deja transceivere cip disponibile pentru interfața RS poate fi conectat 64 și receptor într-un singur segment al rețelei www. Rețineți că creșterea numărului de sarcini prin creșterea impedanța de intrare a receptorului reduce puterea semnalului transmis pe linie și, în consecință, la o scădere a imunității de zgomot.
Interfața RS este utilizat mult mai puțin frecvent decât RS și, de regulă, pentru a nu crea o rețea și să se conecteze la două dispozitive la o distanta de pana la m. Deoarece interfața RS este funcțională doar la o distanță de 15 m. Fiecare emițător RS poate fi încărcat cu 10 receptoare. Compararea RS, RS și RS tensiune de mod comun la ieșire. în tensiunea de linie sub sarcină. Curentul de scurgere în „a treia“ de stat.
Gama admisă a semnalelor la intrarea receptorului. TIA - Asociația Industriei de Telecomunicații - Asociația pentru industria de telecomunicații. Ambele organizații sunt în curs de dezvoltare de standarde. interfete RS, RS și RS Interfața RS. Parametrul Stare Min standard stabilit. . Unitatea Tensiunea de ieșire a emițătorului fără sarcină 1.5 -1.5 6 -6 V V tensiune de ieșire cu un transmițător de sarcină -1.5 1.5 5 V curent -5 la avantajele sale principale sunt: Principii de proiectare în transmiterea semnalului diferential construirea interfață RS este bazată pe o metodă de transmisie diferențială, atunci când nivelul de tensiune corespunzător unu logic sau zero este numărat nu prin „sol“, și se măsoară ca diferența de potențial între cele două linii de transmisie: