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:
SPECIFICATIONS |
RS422 |
RS485 |
Mode of Operation |
DIFFERENTIAL |
DIFFERENTIAL |
Total Number of Drivers and Receivers on One Line
(One driver active at a time for RS485 networks)
|
1 DRIVER
10 RECEIVER |
32 DRIVER
32 RECEIVER |
Maximum Cable Length |
3600 FT. |
4000 FT. |
Maximum Data Rate
(40ft. - 4000ft. for RS422/RS485) |
10Mb/s-100Kb/s |
10Mb/s-100Kb/s |
Maximum Driver Output Voltage |
-0.25V to +6V |
-7V to +12V |
Driver Output Signal Level (Loaded Min.) Loaded |
+/-2.0V |
+/-1.5V |
Driver Output Signal Level (Unloaded Max) Unloaded |
+/-6V |
+/-6V |
Driver Load Impedance (Ohms) |
100 |
54 |
Max. Driver Current in High Z State - Power On |
N/A |
+/-100uA |
Max. Driver Current in High Z State - Power Off |
+/-100uA |
+/-100uA |
Slew Rate (Max.) |
N/A |
N/A |
Receiver Input Voltage Range |
-10V to +10V |
-7V to +12V |
Receiver Input Sensitivity |
+/-200mV |
+/-200mV |
Receiver Input Resistance (Ohms),
(1 Standard Load for RS485) |
4k min. |
>=12k |
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
|