Effekt eines „falschen“ Treibers mit etwas langen RS-485-Stichleitungen

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Ich habe eine geplante 36-Meter-RS-485-Installation mit 250 kbit / s und einem Paar geplant, bei der es für Verdrahtungszwecke vorteilhaft ist, wenn die Stichlängen etwas länger als optimal sein können. Es gibt einen einzigen fast immer Sender und drei fast immer Empfänger. "Fast immer" bedeutet während des normalen Betriebs, aber während monatlicher Wartungsbesuche senden die Empfänger einige Sekunden lang. (Es handelt sich um eine DMX-512-Beleuchtungssteuerung mit sehr gelegentlichem RDM.) Sie steuert die Unterwasserbeleuchtung für architektonische Zwecke, sodass die nachteilige Folge der Datenkorruption lediglich ästhetischer Natur wäre.

RS-485 ist eindeutig für die Verwendung mit den kürzesten praktischen Stichlängen ausgelegt. Es ist jedoch eine technische Frage, wie sich die Stichlänge auf die Signalqualität auswirkt und was zu tun ist, wenn andere Angelegenheiten längere Stichleitungen erfordern.

Das Folgende ist von Texas Instruments " AN-1057 Zehn Wege zu kugelsicheren RS-485-Schnittstellen".

Obwohl die Erörterung von Konfigurationen und der Abschnitt über Stichleitungen die Minimierung der Stichlänge empfehlen, um Übertragungsleitungsprobleme zu vermeiden, erlaubt die Anwendung möglicherweise nicht die Minimierung der Stichlänge. Ein anderer Ansatz besteht darin, die Übergangszeit des Fahrers zu verlängern, um längere Stichleitungen ohne Übertragungsleitungseffekte zu ermöglichen. Wenn Sie den DS36C280 verwenden, können lange Stichleitungen vom Hauptkabel abzweigen. Diese Anordnung hält das Hauptkabel kurz, während das Hin- und Herschleifen des Kabels zum Erreichen ungünstig angeordneter Knoten die Länge des Hauptkabels erheblich erhöhen würde. Die langsameren Kantenraten ermöglichen nicht nur längere Stichleitungen, sondern verursachen auch geringere Emissionen. Somit ist dieser Transceiver auch für Anwendungen nützlich, die das emittierte Rauschen stark einschränken.

Das Kabel besteht aus einem hochwertigen, ungeschirmten, verdrillten 0,34 mm 2- Leiter-Twisted Pair (ca. 22 AWG) mit 1,0 mm 2 24 VDC in derselben Hülle. Die Installation ist ca. 1 Meter unter Wasser .

Was bewirkt ein Fahrer mit einer Anstiegszeit von 10 ns gegenüber einem Fahrer mit einer Anstiegszeit von 1,2 μs?

Mein Verständnis ist, dass die Anstiegs- / Abfallzeit auf 30% der Bitzeit begrenzt ist und dass verschiedene Faustregeln die Stichlänge auf die Ausbreitungsentfernung von 10% bis 25% der Anstiegszeit setzen. (Verwenden verschiedener TI- und Maxim-Anwendungshinweise.)

Unser gewünschter Treiber ist so etwas wie der Maxim 3430, dessen Anstiegsgeschwindigkeit auf 250 kbit / s begrenzt ist ( Datenblatt ), aber wir könnten gezwungen sein, Geräte mit Maxim 3485 ( Datenblatt ) zu verwenden. alternativ Analog Devices 2582 mit 15 ns, wenn wir 2587 mit 200-1100 ns bevorzugen würden ( Datenblatt ).

Welchen Effekt könnte dies haben? Sollten wir etwas Besonderes tun, wenn wir den "falschen" Fahrer haben?

Meine Berechnungen

  • Die Datenrate beträgt 250 kbit / s
  • Bitzeit also 4 μs
  • Maximale Anstiegs- / Abfallzeit daher 1,2 μs (30% der Bitzeit)
  • Bei einer Signalgeschwindigkeit von 0,6 c sind dies 216 m
  • 25% davon sind 54 m

Vereinfachtes Diagramm:

            22m     14 m
    t-T-+--------+-------R-t
        | 6 m    | 6 m
        R        R

 T transmitter, R receiver, t termination, m is metres

Angesichts meiner Gesamtlänge von 36 m und meiner Stummel von 6 m glaube ich, dass dies darauf hindeutet, dass es zuverlässig funktioniert. Bin ich irregeführt?

Vielen Dank für Anregungen und Ratschläge.

Jonathanjo
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Warum haben Sie das Signal während der Inbetriebnahme nicht erfasst, um die Signalintegrität auf dem Host zu überprüfen? Um wie viel sinkt die Impedanz in einem dielektrischen Medium von 80 gegenüber Luft von 1? Sie sollten ein STP-Kabel verwendet haben, um diesen Effekt zu minimieren.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Vielen Dank für Ihren Kommentar. Ich denke, wir werden ihn wahrscheinlich zuerst testen. Nach Perrins Artikel "Art and Science of RS-485" (Circuit Cellar 1999) haben wir uns gegen eine erneute Abschirmung entschieden: Wir haben viele Standorte mit diesem Kabel, meist viel größer (ca. 200 m), typischerweise 30 Knoten, 500 mm Stichleitungen und Die Signale sehen aus wie ein Lehrbuch.
Jonathanjo
Nach dem, was ich in Perrins Artikel gelesen habe. Daisy Chain ist am besten, nicht Stubs, Host-Gemeinsamkeiten für jedes Ziel sind am besten (aber mehr $), aber STP ist besser (!) Und wenn Ihre Anstiegszeit schnell ist, haben Sie besser Daisy Chain, sonst ist es ein Chaos.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Ich würde auch eine Reduzierung der Jitter-Marge von ISI mit einer Anstiegszeit von 30% aufgrund von Gruppenverzögerungsverzerrungen mit NRZ erwarten.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Ich habe keine wirkliche Erfahrung damit, also nimm das mit einem Körnchen Salz, aber das RS485-Signal selbst ist auch ziemlich robust gegen Reflexionen. Solange sie nicht stark und lang genug sind, um den Bitstatus in der Mitte des Bitintervalls zu ändern (wenn der Empfänger ihn abtastet), verursachen selbst große Spitzen keine tatsächlichen Probleme. Dies liegt daran, dass nur das Startbit flankensensitiv ist und eine Stoppbitverzögerung vorausgeht. Ein flankensensitives Signal (wie ein Taktimpuls) wäre viel empfindlicher gegenüber Spitzen.
jpa

Antworten:

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RS485 spezifiziert eindeutig eine Netzwerktopologie ohne Stubs, mit Ausnahme einiger Millimeter vom Anschluss zum Transceiver-IC. Es liegt also an Ihnen, zu entscheiden.

Ich möchte Ihnen vorschlagen, zusätzliche 2x6m = 12m Kabel zu verwenden und die Stichleitungen zu beseitigen, schließlich sind 250 kbps keine langsame Geschwindigkeit.

Marko Buršič
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250 kbps sind a) ziemlich langsam und b) was für die Signalbandbreite wichtiger ist, die von der Anstiegszeit des Senders abhängt. Mit tr = 15ns schrumpft Ihre zulässige Stichlänge auf einige zehn Zentimeter. Die Menge an zusätzlichem Kabel beträgt nur 2x6m = 12m BTW.
Manu3l0us
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@ Manu3l0us b) Sie sind richtig, ich habe nur 12m bearbeitet. Zusätzliches Kabel wird benötigt.
Marko Buršič
Ich bin nicht für eine Sekunde anderer Meinung, es wäre besser, das zusätzliche Kabel elektrisch zu verlegen. Aber das ist Engineering: Meine Frage ist, was tatsächlich passiert, wenn wir den 10-Mbit / s-Treiber anstelle des 250-Kbit / s-Treibers verwenden. Sollten wir eine andere Art der Signalkonditionierung hinzufügen? Ich habe die Frage mit einem Zitat aus der TI-App für längere Stichleitungen geändert.
Jonathanjo
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@jonathanjo Wie auch immer, wenn Sie mit diesen 6-m-Stichleitungen eingeschränkt sind, kann es zu einer Lösung kommen, indem Sie die Abschlusswiderstände ändern / hinzufügen. Ich habe dies in CAN-Netzwerken gesehen, weiß nicht, ob es auf rs485 angewendet werden kann.
Marko Buršič
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Ich stimme Marko zu. Vor langer Zeit wollten meine "Manager" einen 50-Fuß-Stummel an einem 1553-Bus aufhängen. Ich habe eine Zeitbereichssimulation durchgeführt und ihnen die hässlichen Konsequenzen gezeigt. Bei ordnungsgemäßer Beendigung wurden die Reflexionen des Empfängers jedoch stark reduziert. Natürlich benötigen diese Bussysteme Empfänger mit hoher Impedanz, sodass möglicherweise ein Preis zu zahlen ist, wenn Sie eine Last an den Bus hängen.
richard1941
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Klassisch, wenn Sie die Reflexionen innerhalb der Anstiegs- und Abfallzeiten verbergen kann, dann haben Sie ein robustes System, WENN Sie eine gewisse Hysterese haben.

Richten Sie mit 4 Mikrosekunden SYMBOL (zu diesem Zeitpunkt NRZ) die Verbindung für 3 Mikrosekunden Anstiegs- und Abfallzeiten ein? und Hysterese bei 25% und bei 75% des vollen Schwungs?

analogsystemsrf
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Ja, wenn die doppelte Latenz <Anstiegszeit ist, aber wenn 75% T Anstiegszeit sind, kann sich der ISI erhöhen, da die Gruppenverzögerung nicht so flach ist, aber dies kann manchmal kompensiert werden.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75