산업 제어 및 건물 자동화 분야에서, RS-485 통신은 그 차이 전송, 장거리 능력,우수한 반 간섭 성능그러나 실제 공학에서는 통신 안정성에 영향을 미치는 "루프 임피던스"가 종종 간과되며 때때로 패킷 손실과 장비의 통신 중단으로 이어집니다.그러한 문제 를 해결 하는 것 은 시간과 노력 을 모두 필요로 한다.
이 기사에서는 "생명과 가깝고 이해하기 쉬운" 접근 방식을 취하여 루프 임피던스가 무엇인지, 왜 그렇게 중요한지,그리고 어떻게 설계 및 디버깅에서 최적화 할 수 있는지, 그래서 RS-485 통신은 포장 된 고속도로처럼 부드럽게 될 수 있습니다.
가정의 물 파이프 시스템을 상상해보세요. 물 펌프 (운전기) 는 물을 물 소비점 (수용기) 로 밀어내고, 그 물은 다른 파이프를 통해 물 펌프로 돌아갑니다.순환을 형성하는 것.
파이프 의 지름, 팔꿈치, 가지, 물 압력 과 같은 요인 들 은 모두 물 의 부드러운 흐름 에 영향을 미치게 된다. 회로 의 "loop impedance"는 비슷 하다.그것은 신호가 송신 끝에서 시작되는 전체 폐쇄 루프에서 AC 신호에 가해지는 "저항"의 포괄적인 표현입니다.이차쌍을 따라 전송하고 수신단으로 도달하고 송신단으로 돌아갑니다.
- 저항 (R): 파이프 지름에 의해 결정되는 마찰 저항과 같습니다.
- 인덕턴스 (L): 신호가 변할 때 "히스테레시스" 효과를 유발하는 파이프의 밸브와 팔꿈치와 유사합니다.
- 용량 (C): 물 탱크나 물 저장 탱크와 비교할 수 있는데, 에너지 저장과 즉시 방출을 통해 변동에 영향을 줍니다.
RS-485 시스템에서는 이 세 가지 요인의 결합 작용 아래 전체 "루프 임피던스"가 신호의 품질과 신뢰성을 직접 결정한다.
RS-485 통신 케이블은 일반적으로 120 Ω 보호된 굽힌 쌍을 사용하며, 물 흐름 (전기 신호) 의 최소 손실을 보장하기 위해 일정한 내부 지름의 물 파이프를 선택하는 것과 같습니다.
120 Ω 저항은 신호 에너지를 "흡수"하고 "에코"를 피하기 위해 라인의 각 끝에 병렬로 연결됩니다 - 마치 파이프 끝에 시뮬레이션 밸브를 설치하여 물 망치를 방지하는 것과 마찬가지로.
여러 장치가 버스에 병렬로 연결되면 파이프라인에 여러 가지 지점을 연결하는 것과 같습니다. 전체 임피던스는 감소합니다.그리고 신호가 "회전"될 가능성이 높습니다., 수신자가 충분한 수치를 받지 못하는 결과를 초래할 수 있습니다.
각 커넥터, 각 TVS 다이오드, 또는 각 보호 장치는 파이프 인터페이스의 관절이 단단히 밀폐되지 않은 것처럼 약간의 불연속성을 추가합니다. 이는 지역 누출이나 막힘을 일으킬 것입니다.
RS-485은 차분 통신이지만, 지상 전선은 여전히 루프를 형성할 것이고, 이는 일반적인 모드 간섭에 "부탁되지 않는다".서로 다른 장치들 사이의 지상 잠재의 차이는 물 공급 시스템의 다른 물탑들 사이의 물 수준 차이와 같습니다., 이것은 "반류"나 "교차 흐름"과 같은 문제를 일으킬 것입니다.
반사벽에 부딪히는 것처럼 신호가 반사체와 맞지 않게 되면 파동 형태가 왜곡되고 울림이 일어나게 됩니다.수신기는 "1"인지 "0"인지 구분할 수 없습니다..
불안정한 임피던스는 파이프에 물이 누출되는 것을 증가시키는 것과 같습니다. 먼 거리나 높은 속도로 전송할 때 손실은 더 심각합니다.그리고 신호는 목적지에 도달하기 전에 "충분"될 수 있습니다..
불연속적 임피던스는 파이프의 틈과 같으며, 외부 전자기 간섭에 의해 "침입"될 가능성이 높으며 비트 오류율을 증가시킵니다.
드라이버는 신호 약화를 보완하기 위해 더 큰 전류를 출력합니다. 마치 큰 흐름 속도로 오랫동안 작동하는 물 펌프처럼 더 빨리 마비되어 열을 발생시킵니다.전력 소비, 그리고 생명 위험.
핵심 원칙: impedance 연속성을 유지하여 평평하고 넓이가 일정하며 포장 도로처럼 가지가 거의 없습니다.
120 Ω의 명소값을 가진 보호된 트위스트 된 쌍을 사용하십시오.
보호층은 안정적으로 땅이 되어야 합니다. 한쪽 끝이나 두쪽 끝을 땅으로 눌러야 하는지는 실제 간섭 환경에 따라 무게가 져야 합니다.
이차 쌍은 한 변이 너무 길어서 발생하는 불균형 임피던스를 피하기 위해 같은 길이와 같은 거리를 가지고 경로화되어야합니다.
PCB에 있는 차차 흔적은 바닥 평면 분단을 넘지 않아야 하며, 같은 층에 배치되거나 가능한 한 대칭적인 바닥 평면을 사용해야 합니다.
120 Ω의 종결 저항을 버스의 각 끝에 병렬로 연결합니다.
공통 모드 소음을 억제 할 필요가 있다면, "스플릿 종료"를 사용할 수 있습니다: 60 Ω 저항 두 개를 연속으로 연결하고, 땅과 중간 지점에서 작은 콘덴시터를 병렬로 연결합니다.이는 신호 경로에 "머플러"를 추가하는 것과 같습니다..
버스가 비동기 상태에서 수신기 출력을 안정적인 알려진 수준 (일반적으로 논리 "1") 에 유지하십시오.
A pull - up resistor can be added to pull up the differential line A and a pull - down resistor to pull down the differential line B to avoid signal floating when the line is broken or no one is transmitting.
"선형 토폴로지" (직선) 를 우선적으로 사용하며, 물리적인 끝 부분에서만 끝 저항을 설치하십시오.
별, 고리, 또는 너무 많은 긴 가지를 피하십시오. 교통 체증을 방지하기 위해 주요 도로에 무작위로 가지를 삽입하는 것을 피하는 것과 마찬가지로.
신호 가장자리가 빠르면 빠르면 반사도 심해집니다.기울기 제한 트랜시버를 사용할 수 있습니다. 또는 바드 속도는 "차속"과 "도로 조건"을 맞추기 위해 적절하게 줄일 수 있습니다..
차분 탐사기를 사용하여 A/B 라인의 전압 파동 형태를 관찰하고 울림, 초과 또는 저하를 확인합니다.기울기 제한 또는 속도 조정 필요 여부를 결정하기 위해 이론적 신호 파형과 baud 속도를 비교.
갈라진 부문을 세క్షన్별로 분리하고, 파동 형태 변화를 관찰하고, 임피던스 불연속성 또는 일반적인 모드 문제의 위치를 찾습니다.
케이블, 단속 저항, 또는 의심되는 부위에 일반적인 모드 스콧을 추가하여 변경의 효과를 보려고 시도하십시오.멀티 포인트 어드링에 의해 발생하는 지상 루프 간섭을 줄이기 위해 어드링 레이아웃을 최적화.
TVS 튜브와 일반 모드 스로크를 과도한 신호 흡수 없이 외부 급류에 저항할 수 있도록 합리적으로 구성합니다.
보호 구성 요소의 기생 매개 변수 (역량, 인덕턴스) 가 전체 임피던스에 제어 가능한 영향을 미친다는 것을 보장합니다.
- 단 한쪽 끝의 저항이 설치되어 다른 끝에서 심각한 반사 현상이 발생합니다.
- 종료 저항의 위치가 잘못되어 물리적인 끝에 배치되지 않습니다.
- 너무 많거나 너무 길고 신호는 여러 번 그 가지에서 반사됩니다.
- 120 Ω가 아닌 케이블을 맹목적으로 선택하여 수신기와 큰 일치 차이를 가지고 있습니다.
- 장치들 사이의 지상 전력 차이를 무시하여 과도한 공통 모드 전압으로 이어집니다.
- 외부 편향 없이 송신기의 내부 실패 - 안전에 전적으로 의존하여 라인이 끊어지면 빈번한 잘못된 판단으로 이어집니다.
