如何快速解決RSM隔離模塊應用問題
RS-485總線優點眾所皆知,并且為保證通信的穩定性,都會使用隔離RS-485模塊進行信號隔離。但在RS-485實際組網時,或多或少會遇到不能通信、通信出錯、RS-485收發器損壞等情況,其中究竟為何?本文將深度剖析RS-485組網問題。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/201805/380383.htm1、應用問題;
當出現通信錯誤或者不能通信時首先判斷應用是否符合表 1中的應用情況。
表 1 RS-485總線應用情況

表 1中三種應用情況分別屬于終端電阻、上下拉電阻、控制腳以及邏輯輸入側電平的問題,下面對其進行詳細分析。
1)終端電阻問題
若RS-485總線上接有終端電阻,且所用RS-485收發器門限電平是±200mV,則可能出現表 2中所述的異?,F象。
表 2 終端電阻導致的異常現象


圖 1 RS232/485雙向轉換器
終端電阻導致異常的原因:RS-485收發器接收門限電平為±200mV,即AB之間差分電壓大于+200mV,輸出高電平;AB之間差分電壓小于-200mV,輸出低電平;AB之間電壓在±200mV之間時,輸出狀態不確定,即有可能輸出高電平(此時表現為通信正常),有可能輸出低電平(此時表現為通信異常),因此若總線空閑狀態時AB差分電壓處于門限電平之內,則會出現一定概率的異常問題。
表 2現象1分析:單板可以正常通信,組網后由于RS-485總線上接有終端電阻,導致空閑狀態時總線差分電壓處于門限電平之內,出現通信異常。當出現上述情況時,首先需確認總線上是否存在終端電阻。
表 2現象2分析:單板測試時,單板或與之通信的設備接有終端電阻,此時AB之間差分電壓處于門限電平之內時,有一定概率出現通信異常。
表 2現象3分析:此現象同樣是由于終端電阻導致的,由于RS-232/485雙向轉換器(如圖 1)內部AB引腳一般會設置小阻值的上下拉 電阻(例如560Ω),若用RS-232/485雙向轉換器通信,由于RS-485總線空閑狀態時的電壓是由上下拉電阻與終端電阻分壓得到,此時空閑狀態的AB差分電壓會大于200mV,使RS-485收發器輸出一個確定的高電平,不會引起通信錯誤,如圖 3為兩個RSM485PCHT進行通信,AB之間加60Ω并且增加RS-232/485雙向轉換器的測試波形,空閑狀態的電壓為520mV,不會引起錯誤。圖2為兩個RSM485PCHT進行通信,AB之間加60Ω測試的波形,可以看出空閑狀態AB差分電壓為40mV,處于門限電平范圍之內,有可能出現通信錯誤。

圖 2 AB間加兩個120Ω電阻,并增加RS-232/485雙向轉換器

圖 3 AB間只加兩個120Ω電阻
解決方法主要有三種,具體如表 3:
表 3 終端電阻問題解決方法

2)上下拉電阻問題
上下拉電阻并聯值過小可能引起的現象如表 4所示。
表 4 上下拉電阻導致的異?,F象

上述問題是所加上下拉電阻值較小導致的問題,超過了芯片可以驅動的負載能力。RSM485PCHT在AB之間加兩個120Ω電阻后,所加上下拉電阻值與輸出差分電壓低電平的關系如表 5所示,當上下拉電阻并聯值小于51Ω時,雖然芯片可以正常輸出,但是輸出信號已大于-200mV,此時可能出現通信錯誤或完全不能通信。上下拉電阻過小會導致RS-485收發器在功耗過大,發熱嚴重,有可能導致收發器過熱保護或者損壞,因此為了保證通信的可靠性,上下拉電阻阻值不宜過小,一般上拉或下拉電阻的并聯值應大于375Ω。
表 5 不同上下拉電阻值驅動電壓

3)控制腳以及邏輯輸入側的問題
由于收發切換需要一定的延時,因此應在發送或者接收數據前增加一段延時(例如RSM485PCHT,需要增加至少25μs)來保證RS-485收發器已經處于發送或者接收狀態。
MCU電平應與RS-485收發器輸入邏輯電平匹配,即MCU為5V邏輯電平,應使用供電為5V的RSM系列隔離模塊。
2、波形測試方法;
由于RS-485總線應用非常廣泛,應用問題不僅僅只是上面幾種,當排除上面的問題后,可以通過測試總線波形的方法來找到通信異常的位置,判斷異常原因。
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