RS485電路總體上可以分為隔離型與非隔離型。隔離型比非隔離型在抗干擾、系統穩定性等方面都有更出色的表現,但有一些場合也可以用非隔離型。
我們就先講一下非隔離型的典型電路,非隔離型的電路非常簡單,只需一個RS485芯片直接與MCU的串行通訊口和一個I/O控制口連接就可以。如圖1所示:
圖1、典型485通信電路圖(非隔離型)
當然,上圖并不是完整的485通信電路圖,我們還需要在A線上加一個4.7K的上拉偏置電阻;在B線上加一個4.7K的下拉偏置電阻。中間的R16是匹配電阻,一般是120Ω,當然這個具體要看你傳輸用的線纜。(匹配電阻:485整個通訊系統中,為了系統的傳輸穩定性,我們一般會在*個節點和zui后一個節點加匹配電阻。所以我們一般在設計的時候,會在每個節點都設置一個可跳線的120Ω電阻,至于用還是不用,由現場人員來設定。當然,具體怎么區分*個節點還是zui后一個節點,還得有待現場的專家們來解答呵。)TVS我們一般選用6.8V的,這個我們會在后面進一步的講解。
RS-485標準定義信號閾值的上下限為±200mV。即當A-B>200mV時,總線狀態應表示為“1”;當A-B<-200mV時,總線狀態應表示為“0”。但當A-B在±200mV之間時,則總線狀態為不確定,所以我們會在A、B線上面設上、下拉電阻,以盡量避免這種不確定狀態。
三、隔離型RS485總線典型電路介紹
在某些工業控制領域,由于現場情況十分復雜,各個節點之間存在很高的共模電壓。雖然RS-485接口采用的是差分傳輸方式,具有一定的抗共模干擾的能力,但當共模電壓超過RS-485接收器的極限接收電壓,即大于+12V或小于-7V時,接收器就再也無法正常工作了,嚴重時甚至會燒毀芯片和儀器設備。
解決此類問題的方法是通過DC-DC將系統電源和RS-485收發器的電源隔離;通過隔離器件將信號隔離,*消除共模電壓的影響。實現此方案的途徑可分為:
(1)傳統方式:用光耦、帶隔離的DC-DC、RS-485芯片構筑電路;
(2)使用二次集成芯片,如ADM2483、ADM257E等。
u 傳統光電隔離的典型電路:(如圖2所示)
圖2、光電隔離RS485典型電路
圖中我們以高速光耦6N137為例(當然只是示意圖)來說明一下隔離型RS485電路。VDD與VCC485是兩組不共地的電源,一般用隔離型的DC-DC來實現。通過光耦隔離來實現信號的隔離傳輸,ADM487與MCU系統不共地,*隔離則有效的抑制了高共模電壓的產生,大大降低了485的損壞率,提高了系統的穩定性。但也存在電路體積過大、電路繁瑣、分立器件過多、傳輸速率受光電器件限制等缺點,對整個系統的穩定性也有一定的影響。
u 隔離型RS485器件來實現隔離傳輸:(如圖3所示)
半雙工、傳輸速率500K、共模電壓抑制能力25KV/µS、±15KV的ESD保護。適合用于工控、電力、儀表、安防等各種485隔離場合。
四、RS485總線保護電路
隔離雖然能有效的抑制高共模電壓,但總線上還會存在、電源線與485線短路、等潛在危害,所以我們一般會在總線端采取一定的保護措施。
一般我們會在VA、VB上各串接一個4~10Ω的PTC電阻,并在VA、VB各自對地端接6、8V的TVS管,當然也可用普通電阻與穩壓二極管代替。更多的還可以加熱保險絲、不過并不是說這些加的越多越好,具體要看實際應用,如果這些保護太多的話,也會影響到整個系統的節點數,與通信穩定性。