14. Повышение надежности и помехозащищенности сети rs-485.

При разработке сети на базе RS-485 необходимо применять дополнительные меры для решения следующих проблем и конфликтных ситуаций:

1. Все передатчики могут одновременно находиться в пассивном состоянии;

2. В линию связи одновременно передают более одного передатчика;

3. В линии связи возможно возникновение всплесков напряжений, амплитуда которых существенно превышает установленное стандартом значение (25В);

4. Разность потенциалов земли в местах размещения узлов сети может составлять несколько десятков и сот вольт. Разработчик системы на базе данных приемников и формирователей

должен учитывать возможность возникновения ситуации, когда все формирователи окажутся переведенными в пассивное состояние. В этом случае ни один приемник не будет распознавать какого-либо устойчивого логического состояния. Если переводу всех формирователей в пассивное состояние предшествовал сеанс информационного обмена, то логическое состояние на выходе всех приемников будет соответствовать последнему принятому биту информации. Для разрешения указанной проблемы разработчиком должны быть предприняты специальные меры.

Чтобы этого не произошло, применяют следующее:

1. Цепи смещения линии связи. Включение постоянных составляющих (резисторы смещения).

2. Для подавления импульсных помех ставятся устройства защиты (подавления) импульсных помех (установка таких устройств снижает уровень связи). Защита реализована на газоразряднике и двухстороннем стабилизаторе.

3. Применение дренажного проводника (для заземления).

4. Использование приемопередатчиков с гальванической изоляцией. Если несколько передатчиков схемы – с открытыми коллекторами ставятся защиты.

Реализация цепи заземления при помощи дренажного проводника.

Для правильного функционирования цепей формирователя и приемника при обмене данными единицы оборудования системы должны иметь путь возврата сигнала между цепями заземления на приемной и передающей сторонах. Цепь заземления может быть выполнена путем непосредственного присоединения общих каждого устройства к точкам, имеющим нулевой потенциал. Указанный способ допустим только при гарантированном ра венстве потенциалов земли в местах размещения единиц оборудования системы. Кроме того, цепь заземления может быть реализована при помощи дренажного проводника, который имеется внутри кабеля передачи данных. При реализации цепи сигнального заземления вторым способом соединение третьего (дренажного) проводника с сигнальным общим проводом каждого устройства должно быть выполнено через резистор небольшого сопротивления, например 100 Ом, который предназначен для ограничения блуждающих токов, когда в целях безопасности применяются другие цепи заземления. Лучшим способом реализации цепей заземления является использованием приемопередатчиков с гальванической изоляцией

15. Методика выбора кабеля для rs-485.

Основные параметры выбора:

1. Скорость обмена (определяет длительность периода)

2. Минимальный уровень сигнала на входе самого удаленного приемника необходимого для распознания информации (зависит от чувствительности приемника).

3. Максимально допустимый уровень искажения сигнала.

4. Максимальная требуемая напряженность линий связи

Должно учитываться отношение длительности переднего фронта к длительности информационного бита:

Длительность информационного бита TВ определяется минимально допустимым интервалом времени между переходами передаваемых двоичных состояний. Если напряжение сигнала в линии не успевает достичь уровня, соответствующего передаваемому двоичному состоянию до появ ления следующего перехода, указанный переход появится на входе прием-

ника с некоторым временным сдвигом, который приводит к возникновению межсимвольных искажений. Уровень сигнала, присутствующий на входе приемника, должен быть не менее его порога чувствительности. При этом минимальное значение входного напряжения должно выбираться с запасом в зависимости от интенсивности помех, воздействующих на линию связи и на приемник, допустимой вероятности появления ошибок, а также от допустимого уровня искажений сигнала на входе приемника. Для определения параметров кабеля необходимо задаться минимальным уровнем сигнала на входе самого удаленного приемника с учетом перечисленных факторов.Искажения сигнала определяются его временным сдвигом относительно положения при передаче в идеальных условиях. Количественно искажения выражаются в процентах от полной длительности информационного бита. При выборе кабеля следует учитывать допустимый уровень искажений на входе приемника, расположенного в самой удаленной точке линии связи.

Методика:

1. Исходя из заданной скорости, определяем длину информационного бита . С - скорость обмена.

2. Задаем минимальное значение напряжения сигнала на входе самого удаленного приемника . Зависит от порога чувствительности выбранного приемника.

3. Задаем максимальный допустимый уровень искажений сигнала на входе самого удаленного приемника. Зависит от используемого помехозащищенного кода, от типа приемника .

4. Задаем максимальное требуемое значение кабеля .

5. Вычислить max допустимое значение омического сопротивления кабеля длинной

_где:

_{Rl - полное омическое сопротивление кабеля длиной L;}

_{Rc – сопротивление согласующего резистора, равное волновому сопротив-}

_{лению кабеля (от 100 до 120 Ом);}

_{U min – минимальное значение напряжения на выходе передатчика (1.5 В);}

_{U - минимальное напряжение сигнала, которое должно присутствовать на входе самого удаленного приемника.}

6. Вычисляем погонное сопротивление кабеля:

7. По справочникам выбираем кабель волновое сопротивление которого , а погонное близко к расчетному:

Проверка правильности выбора:

8. Вычислить длительность переднего фронта

, где:

– погонная емкость кабеля,

– длина кабеля,

– количество приемников,

– сопротивление приемников.

9. Установить реальное значение уровня сигнала на входе самого удаленного приемника

10. Принимаем решение, Если , то кабель выбран правильно, если условие не выполняется, то необходимо перейти обратно к пункту 7.

Если нет кабеля, который удовлетворяет нашим входным значениям, необходимо изменить входные параметры (уменьшить и протяженность).

На практике часто приходиться решать противоположную задачу, т.е. по параметрам сети нужно определить максимально возможную скорость передачи при известных параметрах.