Dalam bidang kontrol industri dan otomatisasi bangunan, komunikasi RS-485 banyak disukai karena transmisi diferensial, kemampuan jarak jauh,dan kinerja anti interferensi yang sangat baikNamun, dalam teknik praktis, "impedans loop", yang mempengaruhi stabilitas komunikasi, sering diabaikan, yang menyebabkan kehilangan paket sesekali dan gangguan komunikasi peralatan.Menyelesaikan masalah semacam itu memakan waktu dan sangat sulit.
Artikel ini akan mengambil pendekatan "hidup - dekat dan mudah dipahami" untuk membantu Anda mendapatkan pemahaman yang mendalam tentang apa yang impedansi loop, mengapa sangat penting,dan bagaimana mengoptimalkannya dalam desain dan debugging, sehingga komunikasi RS-485 bisa mulus seperti jalan raya aspal.
Bayangkan sistem pipa air di rumah Anda: pompa air (driver) mendorong air ke titik konsumsi air (penerima), dan kemudian air kembali ke pompa air melalui pipa lain,membentuk siklus.
Faktor-faktor seperti diameter pipa, siku, cabang, dan tekanan air semua akan mempengaruhi aliran air yang lancar.adalah manifestasi komprehensif dari "resistensi" yang dilakukan pada sinyal AC di seluruh loop tertutup di mana sinyal dimulai dari ujung pemancar, mengirimkan sepanjang pasangan diferensial, mencapai ujung penerima, dan kemudian kembali ke ujung pemancar.
- Resistensi (R): Ini seperti resistensi gesekan yang ditentukan oleh diameter pipa.
- Induktansi (L): Ini mirip dengan katup dan siku di pipa, yang akan menyebabkan efek "hysteresis" ketika sinyal berubah.
- Kapasitas (C): Bisa dibandingkan dengan tangki air atau tangki penyimpanan air, yang menyimpan energi dan melepaskan energi secara instan, mempengaruhi fluktuasi.
Dalam sistem RS-485, total "impedan loop" di bawah aksi gabungan dari ketiga faktor ini secara langsung menentukan kualitas dan keandalan sinyal.
Kabel komunikasi RS-485 biasanya menggunakan pasangan tersusun 120 Ω, sama seperti memilih pipa air dengan diameter dalam yang konstan untuk memastikan kehilangan aliran air (sinyal listrik) yang minimal.
Sebuah 120 Ω resistor terhubung secara paralel di setiap ujung jalur untuk "mengerap" energi sinyal dan menghindari "echo" - sama seperti memasang katup penutup suara di ujung pipa untuk mencegah palu air.
Ketika beberapa perangkat dihubungkan secara paralel pada bus, itu setara dengan menghubungkan beberapa cabang ke pipa.dan sinyal lebih mungkin untuk menjadi "shunted", yang dapat mengakibatkan ujung penerima tidak menerima tingkat yang cukup.
Setiap konektor, setiap dioda TVS, atau setiap perangkat perlindungan akan menambahkan sedikit diskontinuitas, sama seperti sendi pada antarmuka pipa tidak disegel erat, yang akan menyebabkan kebocoran lokal atau penyumbatan.
Meskipun RS-485 adalah komunikasi diferensial, kawat tanah masih akan membentuk loop, yang "tidak diundang" untuk gangguan mode umum.Perbedaan potensi tanah antara perangkat yang berbeda adalah seperti perbedaan tingkat air antara menara air yang berbeda dalam sistem pasokan air, yang akan menyebabkan masalah seperti "backflow" atau "cross-flow".
Ketidakcocokan impedansi akan membuat sinyal "membuntuti kembali" seperti menabrak dinding reflektif, menghasilkan distorsi bentuk gelombang, dering, dan overshoot.penerima tidak bisa membedakan apakah itu "1" atau "0".
Impedansi yang tidak stabil sama dengan peningkatan kebocoran air di pipa.dan sinyal dapat "dihabiskan" sebelum mencapai tujuan.
Impedansi diskontinu adalah seperti celah di pipa, yang lebih mungkin "menyerang" oleh gangguan elektromagnetik eksternal, meningkatkan tingkat kesalahan bit.
Pengemudi akan mengeluarkan arus yang lebih besar untuk menebus signal attenuation, sama seperti pompa air yang berjalan pada aliran yang tinggi untuk waktu yang lama akan cepat aus, yang mengarah ke produksi panas,konsumsi daya, dan risiko hidup.
Prinsip dasar: Mempertahankan kontinuitas impedansi, membuatnya rata, lebarnya konstan, dan dengan sedikit cabang seperti jalan aspal.
Gunakan pasangan yang tersusun dengan nilai nominal 120 Ω.
Lapisan pelindung harus di tanah dengan aman: apakah untuk tanah satu ujung atau kedua ujung harus ditimbang sesuai dengan lingkungan interferensi yang sebenarnya.
Pasangan diferensial harus diarahkan dengan panjang yang sama dan jarak yang sama untuk menghindari impedansi yang tidak merata yang disebabkan oleh salah satu sisi yang terlalu panjang.
Jejak diferensial pada PCB seharusnya tidak melintasi pemisahan bidang tanah, dan harus diletakkan pada lapisan yang sama atau menggunakan bidang tanah simetris sebanyak mungkin.
Sambungkan resistor terminasi 120 Ω secara paralel di setiap ujung bus.
Jika perlu untuk menekan umum - mode kebisingan, "split termination" dapat digunakan: menghubungkan dua 60 Ω resistor dalam seri, dan menghubungkan kondensator kecil secara paralel di titik tengah ke tanah,yang setara dengan menambahkan "muffler" ke jalur sinyal.
Simpan output penerima pada tingkat yang stabil yang diketahui (biasanya logika "1") ketika bus tidak aktif.
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.
Prioritaskan penggunaan "topologi linier" (garis lurus), dan pasang resistor terminasi hanya di ujung fisik.
Hindari bintang, cincin, atau terlalu banyak cabang panjang, sama seperti menghindari memasukkan cabang secara acak di jalan utama untuk mencegah kemacetan lalu lintas.
Semakin cepat (lebih curam) tepi sinyal, semakin serius refleksi.Transceiver yang terbatas kemiringan dapat digunakan atau laju baud dapat dikurangi dengan tepat untuk mencocokkan "kecepatan kendaraan" dengan "kondisi jalan".
Gunakan probe diferensial untuk mengamati bentuk gelombang tegangan dari jalur A/B, dan periksa apakah ada dering, overshoot, atau attenuasi.Bandingkan laju baud dengan bentuk gelombang sinyal teoritis untuk menentukan apakah batas kemiringan atau penyesuaian laju diperlukan.
Putuskan sambungan cabang bagian demi bagian, perhatikan perubahan bentuk gelombang, dan temukan posisi diskontinuitas impedansi atau masalah mode umum.
Cobalah untuk mengganti kabel, resistor penghentian, atau menambahkan sekrup mode umum di area yang dicurigai untuk melihat efek perubahan.Mengoptimalkan tata letak grounding untuk mengurangi gangguan ground loop yang disebabkan oleh grounding multi-point.
Konfigurasikan tabung TVS dan gagang mode umum dengan wajar untuk menahan gelombang eksternal tanpa penyerapan sinyal yang berlebihan.
Memastikan bahwa parameter parasit (kapasitas, induktansi) dari komponen perlindungan memiliki dampak yang dapat dikontrol pada total impedansi.
- Hanya satu ujung resistor terminasi yang dipasang, menghasilkan pantulan serius di ujung lain.
- Posisi resistor terminasi tidak benar, dan tidak ditempatkan di ujung fisik.
- Ada terlalu banyak atau terlalu panjang cabang, dan sinyal rebound berulang kali di cabang.
- Blindly memilih non - 120 Ω kabel, yang memiliki perbedaan yang cocok besar dengan penerima.
- mengabaikan perbedaan potensi tanah antara perangkat, menghasilkan tegangan modus umum yang berlebihan.
- Bergantung sepenuhnya pada internal Fail - Aman dari transceiver tanpa bias eksternal, yang menyebabkan sering kesalahan penilaian ketika garis rusak.
