RS-485 truyền tín hiệu vi sai ra sao?

• Thiết bị phát
• Thiết bị thu
• Cặp dây xoắn

Bạn sẽ học được gì

• Mô tả được tín hiệu vi sai gửi qua hai dây.
• Giải thích được vì sao cáp xoắn giúp chống nhiễu.
• Nêu được cách nhiều thiết bị dùng chung một đường RS-485.

Cần biết trước

Nên biết UART và điện trở là gì.

Tín hiệu vi sai là gì?

Mỗi tín hiệu RS-485 được truyền qua một đường Sig+ và một đường Sig-. Bộ thu RS-485 so sánh hiệu điện áp giữa hai đường, thay vì mức điện áp tuyệt đối trên một đường tín hiệu.

Theo dải common-mode chuẩn, bộ thu RS-485 nhận điện áp common-mode từ −7 V đến +12 V. Đây là điện áp chung của hai dây bus so với điểm tham chiếu tại bộ thu; hãy xác nhận dải hoạt động của đúng bộ thu phát trước khi nối.

• Bộ phát
• Đường Sig+
• Đường Sig-
• Bộ thu so sánh

Vì sao cáp xoắn chống nhiễu tốt?

Một trong những vấn đề chính của RS-232 là thiếu khả năng chống nhiễu trên đường tín hiệu. Nhiễu dễ bị thu vào và giới hạn cả khoảng cách tối đa lẫn tốc độ truyền.

Kết quả tốt nhất đạt được khi hai đường Sig+ và Sig- được xoắn lại. Trong ví dụ nhiễu do từ trường ở nguồn tham khảo, cáp xoắn giảm dòng nhiễu so với cáp thẳng; hiệu quả phụ thuộc môi trường và cách bố trí.

• Nhiễu thu vào cả hai dây
• Hiệu giữa hai dây vẫn sạch
• Cáp xoắn

Tín hiệu vi sai và cáp xoắn cho phép RS-485 truyền xa hơn nhiều so với RS-232. Trong so sánh các giao diện này, RS-485 có thể hỗ trợ tốc độ bit cao hơn RS-232; kết quả thực tế phụ thuộc thiết kế đường truyền. Khi cần khả năng chống nhiễu cao, người ta thường kết hợp xoắn và bọc chống nhiễu.

Nhiều thiết bị dùng chung một đường thế nào?

Trong nhóm RS-232, RS-422, RS-423 và RS-485, RS-485 có thể nối nhiều bộ phát và nhiều bộ thu trong cùng một mạng. Với mạng đa điểm dùng chung một cặp dây, hãy bố trí đường trục có các nhánh ngắn thay vì hình sao.

Trên đường dài hoặc ở tốc độ cao, điện trở cuối phù hợp tại hai đầu có thể giúp giảm phản xạ; nhu cầu phụ thuộc vào đặc tính đường truyền và bộ thu phát.

• Đường truyền chung
• Thiết bị trên đường
• Điện trở cuối ở hai đầu

Ví dụ trong đời sống

Hãy cùng người lớn nghĩ về một dãy cảm biến đặt dọc một nhà xưởng. Một sợi cáp đôi chạy qua tất cả, mỗi cảm biến nối vào bằng một nhánh ngắn, và hai đầu cáp có điện trở cuối.

Hiểu lầm thường gặp

RS-485 đo điện áp so với đất. Bộ thu so sánh hiệu điện áp giữa hai đường, thay vì mức tuyệt đối trên một đường; tuy vậy điện áp chung vẫn phải nằm trong dải cho phép của bộ thu.

Nối hình sao cho dây ngắn hơn là tốt hơn. Với mạng RS-485 đa điểm dùng chung một cặp dây, đường trục có các nhánh ngắn thường phù hợp hơn hình sao.

Câu hỏi thường gặp

Tín hiệu vi sai là gì?

Mỗi tín hiệu đi qua hai đường Sig+ và Sig-, và bộ thu so sánh hiệu điện áp giữa chúng.

Vì sao RS-485 truyền xa hơn RS-232?

Tín hiệu vi sai và cáp xoắn cho phép RS-485 truyền xa hơn nhiều so với RS-232.

Cáp xoắn có tác dụng gì?

Cáp xoắn giúp giảm nhiễu cảm ứng; hiệu quả phụ thuộc nguồn nhiễu và cách bố trí.

Điện trở cuối để làm gì?

Chúng giúp giảm phản xạ tín hiệu ở hai đầu đường khi đặc tính truyền dẫn đòi hỏi.

Tóm tắt

• RS-485 gửi mỗi tín hiệu qua hai dây Sig+ và Sig-, và bộ thu so sánh hiệu điện áp giữa chúng.
• Cáp xoắn giúp giảm nhiễu cảm ứng tùy điều kiện.
• Mạng đa điểm dùng chung một đường trục với các nhánh; điện trở cuối phù hợp giúp giảm phản xạ khi cần.