RS422 og RS485

RS422 og RS485 er en standard definert av EIA (Electronics Industry Standard). Men i motsetning til RS232 er protokollene ikke definert.
RS422 og RS485 benytter balansert (også kalt differensiell) signalering for å forhindre elektromagnetisk interference. Dette reduserer indusert støy og gjør det er mulig med lange kabelstrekk (over 1000 meter) ettersom en god skjerming er umulig vha elektronikk komponenter i sender og mottager. Dessuten er det bortimot umulig å skjerme mot DC støy. Hvis en lavspenningslinje og en DC linje deler felles jord kan det pga retur strømmer oppstå betydelige spenninger. En linje med lav motstand mot jord reduserer til en viss grad dette problemet. Dermed  er det mange industri applikasjoner som fortsatt bruker denne standarden.
Til sammenlikning er den forholdsvis nye USB 1.1 og 2.0 standarden begrenset til ca 5 meter om en skal oppnå spesifisert hastighet.

Spenningsnivå
Logisk 1 er representert ved negativ spenning på -3,6V til -6V.
Logisk 0 er representert ved positiv spenning på +3,6V til +6V.
RS422 kan tilkobles opptil 10 mottagere(4-wire, full-duplex, differential, multi-drop), mens RS485 er en multidrop løsning med opptil 32 noder og (2-wire, half-duplex, differential, multi-drop.) Det brukes i gitte tilfeller vesentlig flere noder, men det anbefales da sterkt å bruke galvanisk skille i begge ender.

Galvanisk skille
RS422 og RS485 benyttes gjerne i miljø med mye elektronisk støy og/eller lange kabelstrekk. Av denne grunn har det vært vanlig å benytte galvanosk skille mellom enheten på kabelen.
Å beskrive isolasjonsmetoder som galvanisk skille, optisk skille, etc burde egentlig vært gjort på en egen side som omhandler kabling og hardware generelt, men vi har valgt å berskrive det på denne siden ettersom RS422 og RS485 i utstrakt grad også bruker denne form for isolasjon for å beskytte utstyr, men er også brukt til RS232 kabling.
Galvanisk skille er en isolasjonsmetode som isolerer mot DC spenninnger (Direct current). Galvanisk skille er en isolasjonsmetode der det benyttes små transformantorer (trafoer) ettersom disse slipper gjennom vekseselspenning (AC) og isolerer mot likespenning (DC). Idag er det meste av nettverksutstyr (inkl. kablet ethernet) utstyrt med galvansik skille (WLAN har naturlig skille pga trådløs overføring). Den vanligste isolasjonen når det gjelder galvanisk skille er på 1000V-1500V eller 1-1,5KV. På kretskortene synes disse som en liten kloss på f.eks. 5mm x 5mm (størrelsen varierer) i nærheten av der kretskort og kabel kobbles sammen. Dette betyr dessverre at eksterne enheter ikke kan slåes av/på ekternt uten at DC signalet er modulert til en form for AC signal. Noen benytter derfor optisk signal til dette formålet. Optisk skille konverterer spenninger til optiske signaler ved bruk av f.eks. lysdioder. På denne måten blir enhetene fysisk isolert fra hverandre på en annen måte enn galvanisk skille. Dette er en litt rimeligere metode å isolere utsyr på rent ektrisk, men har den ulempen at løsningen bare kan isolere AC spenninger fordi optisk isolasjon egner seg best til av/på styring. Løsningen er imidlertid også fin til å isolere jordfeil, etc. i utstyret for å forhindre bl.a. krypstrømmer.
Galvanisk skille benyttes av forskjellige årsaker, men en av årsakene er at RS422 og RS485 ofte har så lange kabelstrekk eller benyttes i miljø med så mye elektronisk støy at det benyttes forskjellige forskjellige elektriske kurser, eller at kablene plukker oppstøy/ladninger. Dermed kan det oppstå spenningsvariasjoner som det er ønskelig å beskytte mennesker og utstyr for.
Mye av dette gjelder også ethernet kabling som er beskrevet i linken nedenfor.

Kabel
Kabel lengden er opptil 4000 fot for RS485 og 3600 fot for RS422. Konnektorene som brukes er som oftest 37-pin Dsub men også andre utgaver benyttes (ofte 9-pins, 25-pins Dsub og RJ45).
Egnet kabel er Ethernet cat 5 STP (Shielded twisted pair) eller UTP (Unshilded twisted pair) (24AWG) som begge har spesifikasjoner som overgår rekomendasjonene for RS422. Denne kabelen har en maksimum capacitance på 17 pF/ft (14.5 pF typisk) og en karakterisk impedans på 100 ohm (spesiallaget kabel for RS422 sier 16 pF pr fot og 100 ohm karakteristikk impedans).

Hastighet
Som nevnt i tabellen lenger ned på siden, vil en med RS422/485 kunne oppnå hastigheter på 10Mb/s-100Kb/s.
Men hastigheten vil være avhengig av kabel lengden. Som en tommelfinger regel bør hastigheten (bps) ganget med kabel lengden ikke overstige 100K. Dette tilser derfor at en kabel på f.eks. 200 meter ikke bør defineres med overføringshastigheter over 500Kbit (100000000/200) eller at en kabel på 800 meter ikke bør defineres med hastigheter over 1,2Kbit

Terminering
Det brukes en termineringsmotstand i hver ende av kabelen på ca 100-120 ohm. Dette er spesielt viktig ved lange strekk for å kunne opprettholde kommunikasjonshastigheten (unngå refleksjoner) som er spesifisert i de to standardene. Disse termineringsmotstandene er som oftest allerede implementert i utstyret slik at en kan aktivere dem om enheten henges på enden av kabelen. Enheter som er tilkoblet termineres i begge ender (enheter som er koblet MELLOM hver ende av kabelen om det er mer enn 2 enheter på samme kabel termineres ikke, se også tegning nederst på siden). Som oftest er konvertere (f.eks. RS232 til 422/485) eller 422/485 konnektor som står i PC'en allerede terminert.

Om kabel ikke går direkte fra den ene 422/485 enhet til den andre bør avstanden til denne "parallell koblingen" være veldig kort (ref tegningen nedenunder).
RS422 og 485 benyttes gjerne der flere enheter er tilkoblet samme kabel, men 422 og 485 må ikke kombineres på samme kabel samtidig.  Det må mao kun være 422 enheter ELLER 485 enheter på samme kabel. I tegningen nedenfor har vi forsøkt å illustrere at RS422 og 485 ikke må kombineres på samme kabel samtidig.

For vår RS232 til 422/485 konverter er dette ikke et potensielt problem ettersom en må velge RS422 ELLER RS485 som alternativ, men i de tilfellene en ikke benytter konverter og f.eks. henger enhetene direkte på en PC utgang kan dette skape problemer. Noe av den samme funksjonen som RS422/485 standarden kan oppnås vha
vår Sena SD1000 RS232 til Bluetooth overgang.

RS485 har ingen rekommandert kabel og RS422 kabler benyttes derfor.
Generelt kan en si at 24AWG Twisted Pair kabler er innenfor spesifikasjonene (se siden som omhandler ethernet med link ovenfor).
Selv om RS485 er en 2 leders standard, er den definert med opptil 32noder. Derfor er det mange som refererer til både 2-leder og 4-leders RS485. En del mener imidlertid at det er mer korrekt å referere 4-leders RS485 til en RS485 med 32 noders last.

Pinout for RS422 37-pin Dsub er som følger:

 

Pin#	Signal	Beskrivelse
1	GND	Shield Ground
2	SRI	Signal Rate Indicator
3	N/C
4	SD	Send Data
5	ST	Send Timing
6	RD	Receive Data
7	RTS	Request To Send
8	RR	Receiver Ready
9	CTS	Clear To Send
10	LL	Local Loopback
11	DM	Data Mode
12	TR	Terminal Ready
13	RR	Receive Ready
14	RL	Remote Loopback
15	IC	Incoming Call
16	SF/SR	Select Frequency/Select Rate
17	TT	Terminal Timing
18	TM	Test Mode
19	GND	Ground
20		Receive Twisted-Pair Common
21		Spare Twisted-Pair Return
22		Transmit Data TPR
23		Transmit Timing TPR
24		Receive Data TPR
25		Request To Send TPR
26		Receive Timing TPR
27		Clear To Send TPR
28	IS	Terminal In Service
29		Data Mode TPR
30		Terminal Ready TPR
31		Receiver TPR
32	SS	Select Standby
33	SQ	Signal Quality
34	NS	New Signal
35		Terminal Timing TPR
36	SB	Standby Indicator
37	SC	Send Twisted Pair Common

Nedenunder er en kort oversikt over en del av de viktigste parametrene:
 

Andre konnektorer for RS422 og 485

Som oftest brukes 9-pins Dsub eller RJ45 som RS422 eller RS485.
RS485 har imidlertid ingen definert standard mht hvilken konnektor som bør brukes, og ettersom RS422 og RS485 svært ofte brukes i de samme miljøer har vi valgt å ikke legge ut noen grafisk beskrivelse av konnektorene da det kan skape forvirring mellom de to standardene. Det beste vil være å sjekke opp mot de aktuelle utstyrsleverandørene for å sikre riktig pinout. Vår overgang mellom RS232 og 422/485 (som er beskrevet på våre sider spm omhandler industrielt ethernet og Bluetooth) har derfor skrutilkobling istedenfor tradisjonelle DSub konnektorer.

For 4-leder tilsier dette at T- og R- opptrer som et "twisted pair", mens T+ og R+ opptrer som et annet "twisted pair" mellom host (computer/server/konverter og slave). Mellom slaver blir imidlertid T+/T- og R+/R- "Twisted pair". Terminering (ca 120 ohm) legges mellom de to parene som er tvunnet. De fleste enheter har nå slik terminering som dip switcher.
For 2-leder kobles T+/R+ og T-/R- sammen. Siste enhet termineres.

Engelskspråklig debatt forum ang RS422 og RS485 finner dere her.

På siden som omhandler ethernet kabel og interface vil du også finne informasjon om Cat 5 kabel som er godt egnet som kabel for RS422/485.

Andre interface og kabelspesifikasjoner (inkl R232, USB, Ethernet, Firewire, etc) finner du på denne siden.

Om ønsker informasjon som ikke finnes på våre sider, ber vi deg kontakte oss med f.eks. en mail til vår support avdeling. Vi vil da forsøke å få opp mer informasjon så raskt som mulig.

Copyright © 2005

Jørn Jensen

Gjengitt med tilatelse.

Våre små industripc for vegg og bord montering har også RS422/485 muligheter

Det samme gjelder våre Panel-PC løsninger har RS422/485 mulighet samt div andre interface muligheter

Kontaktes om du har behov for interface på våre løsninger som ikke er beskrevet.

Hjemmesidene til Irontech AS besøkes årlig av nesten 40.000. De 2 siste årene har Irontech vært "leid ut", men vil bli vurdert solgt. Kjøper garantert tjene inn kjøpesummen første året.
Også undertegnede som har skrevet denne artikkelen (eier av Irontech AS) og andre tekniske artikler på Irontech sin hjemmeside kan tenke seg å vurdere jobbtilbud.

For begge saker kan jeg kontaktes på jornjen@online.no