آشنایی با استاندارد RS-485 (قسمت دوم)

در این مقاله در ادامه ی پست آشنایی با استاندارد RS-485 (قسمت اول) با برخی از دیگر ویژگی های استاندارد RS-485 آشنا میشویم.

سطوح سیگنال

درایورهای سازگار با استاندارد RS-485 دارای خروجی دیفرانسیلی حداقل ۱٫۵ ولت برای بار ۵۴ اهمی هستند. در حالی که receiver های مطابق با استاندارد، ورودی دیفرانسیلی تا ۲۰۰ میلی­ولت را تشخیص میدهند. با توجه به دو مقدار ذکرشده، حاشیه ­ی اطمینان کافی برای انتقال صحیح داده ­ها وجود دارد. حتی اگر تحت تخریب شدید سیگنال (Signal degradation) در طول کابل و کانکتورها قرار بگیرد. این مزیت، دلیل اصلی مناسب بودن RS-485 برای فواصل طولانی و در شبکه­ های نویزی است. (در شکل زیر حداقل سطوح سیگنال باس در RS-485 را مشاهده میکنید.)

نوع کابل

از مزایای دیگر RS-485، انتقال دیفرانسیلی سیگنال بر روی کابل­های twisted-pair است. در این حالت، نویز تحمیلی از منابع خارجی به طور مساوی به هردو خط سیگنال اعمال میشود (common-mode noise)؛ در نتیجه به دلیل عملکرد دیفرانسیلی، در ورودی receiver از بین میرود.

کابل­ های صنعتی RS-485، روکش­دار، محافظت ­نشده(unshielded)و از نوع twisted-pair هستند که امپدانس­ مشخصه­ ی آنها ۱۲۰ W و  ۲۲–۲۴ AWG  است. شکل زیر سطح مقطع یک کابل UTP چهار جفتی را نشان میدهد که معمولا برای دو شبکه­ ی مجزای full duplex استفاده میشود. کابل های مشابه، در نسخه های دو جفت و تک جفت، مطابق با طراحی کم هزینه­ ی سیستم­ های half-duplex  در دسترس هستند.

فراتر از کابل­ کشی شبکه، لازم است در طراحی PCB ها  و pin assignment های کانکتورها در تجهیزات RS-485 دقت شود که با نگه داشتن track­های زوج سیم ­ها نزدیک به هم و برابر با دیگری، مشخصات الکتریکی شبکه حفظ شود. (در واقع برای طراحی PCB نیاز است تا به دیفرانسیلی بودن سیم ها دقت و اصول مورد نیاز رعایت شوند)

ایمنی در برابر خرابی (Fail-safe)

عملکرد Fail-safe توانایی گیرنده در فرض کردن یک وضعیت خروجی معین، در شرایط عدم وجود سیگنال ورودی است.

نبود سیگنال ورودی ۳ دلیل رایج دارد:

۱- مدار باز: ناشی از قطع سیم یا قطع شدن transceiver از باس

۲- اتصال کوتاه: ناشی از مشکل عایقی که سبب اتصال سیمی از یک جفت دیفرانسیلی به دیگری شود.

۳-  باس idle : زمانی این اتفاق می­افتد که هیچکدام از درایورهای باس فعال نباشد.

از آنجا که این شرایط می تواند باعث شود که گیرنده های معمولی در هنگام صفر بودن سیگنال ورودی، حالت های خروجی را تصادفی در نظر بگیرند، طرح­ های فرستنده گیرنده مدرن شامل مدارهای بایاس کننده برای مدار باز، اتصال کوتاه و fail-safe در حالت idle هستند؛ که خروجی گیرنده را تحت شرایط نبود سیگنال به حالت مشخصی force میکند.

یک اشکال این طرح های fail-safe آنست که حاشیه نویز بدترین حالت آنها تنها ۱۰ میلی­ ولت است. بنابراین برای افزایش حاشیه نویز برای کاربردهای در محیط های پرنویز نیاز به مدار خارجی fail-safe دارند.

نویسنده: یاسمن آبادی

منبع:گروه الکترونیک قدرت دانشگاه تهران