用网线做RS485总线,需要注意这些!

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用网线做RS485总线,需要注意这些!

2024-07-07 07:48| 来源: 网络整理| 查看: 265

RS485是工业上广泛使用的物理层通讯电气特性标准,与CAN总线的电平标准一样都是使用差分对传输逻辑信号。

大家常说485总线或者can总线要用专用通信电缆,比如,STP-120Ω(for RS485 & CAN)屏蔽双绞线电缆,ASTP-120Ω(for RS485 & CAN)铠甲型屏蔽双绞线电缆。

那么用网线能不能做485总线的电缆呢?我们后面解答。

专用通信电缆的“专用”主要是指,电缆的特性阻抗在120Ω,因为大多数RS485设备的内置阻抗匹配电路都是按照120Ω设计的,如果电缆的特性阻抗不是120Ω,就会阻抗不匹配,反射波会干扰原始信号导致失真。

关于阻抗不匹配导致的反射波,我会拍一期视频跟大家分享。

先聊聊双绞线以及它的特性阻抗 网线、485总线和can总线的专用电缆,都是双绞线,属于同一类电缆,它们都是将两根导线缠绕在一起。

双绞线能比较好地抗拒差模干扰,这是差分传输信号所需要的。

要知道,RS485和can传输的可不是音频这样的低频信号,要想传输快,一定是高频信号,高频信号在导线上传输,会因为寄生电感、寄生电容的存在,产生一个特性阻抗。

关于特性阻抗的理解,可以去阅读我的这篇文章《射频同轴电缆的特性阻抗与测试方法》,里面用一个比喻来让你理解特性阻抗的存在。

双绞线的特性阻抗,因为制造它的物理参数不同,特性阻抗也不一样,双绞线的特性阻抗常见的就有100Ω、120Ω、150Ω几种。

网线也是同样的,如果你用的网线特性阻抗刚好是120Ω,那么直接用RS485的120Ω终端电阻,就能很好阻抗匹配,很不幸的是,大多数网线的特性阻抗是100Ω。

虽然只有20Ω的差距,但是在高波特率、长距离通信的时候,还是会有反射波引起失真。

你说得对,如果用100Ω的终端电阻,那就可以阻抗匹配了。

是这样的,但是很多现场总线的终端电阻用的是120Ω。

不过可以花一点点时间来改造一下,只需要你确定所用网线的特性阻抗是多少就好。

所以,前面才会说,要用特性阻抗120Ω的485专用电缆,主要是为了可以不加思索地在总线两端加120Ω的终端电阻。120Ω是RS485电气标准中的规定。

网线到底能不能用做RS485总线电缆?

答案是肯定的。当然可以。也有不少工程师在实际工程中使用网线做总线电缆。

用网线做RS485或can总线的电缆,比用专用电缆有一些优势。

第一,网线出货量大,选择面很广,规格相同的情况下,有些网线成本比专用电缆有优势。

第二,网线有4对双绞线,对于维修有足够的冗余,对于RS422全双工通信和通过总线供电的系统也能轻松胜任。

但是,用网线做RS485总线电缆还是需要注意一些问题的。

这些需要注意的问题,都是在高波特率(1Mbps甚至接近10Mbps)、长距离、强干扰的场景下有高稳定性需求的系统,所应该注意的。

1.尽量使用带屏蔽层的网线,如下图这种:

用网线做485总线电缆,最基本的是,不能退而求其次,不能因为用的是“非专用”电缆,迁就干扰,而降低通信速率,得不偿失。

双绞线是抵抗差模干扰的好手,而屏蔽线则是抵抗共模干扰的利器,所以,尽量用带屏蔽层的网线,能有效改善共模干扰带来的影响,尤其是工作环境有大功率设备的时候。

2.确定或测量网线的特性阻抗。

通常来说,网线的特性阻抗是100Ω,但如果不是,就需要向厂家确定,或者通过测量的方式来确定。

具体如何测量网线的特性阻抗,我会拍一期视频跟大家分享。必要时我也可以为您代劳。

3.使用跟网线匹配的终端电阻。

在高波特率、长距离、强干扰的场景下,保持通信稳定,精确的阻抗匹配是必须的。

从厂家获得网线的特性阻抗以后,可以使用精度%5或者1%的电阻作为终端电阻,这对于较低波特率使用已经足够了。

由于网线制造是有误差的,所以特性阻抗也会存在误差,高波特率运行,还是可能存在失真,那就要用可变终端电阻,配合测量来达到更精准的阻抗匹配。

至于如何通过测量来精确匹配终端电阻,我会拍一期视频跟大家分享。

4.尽量缩短设备到总线的枝干长度。

很多老师傅说,设备到总线的枝干长度不要超过1米。由于设备接收器的阻抗相对于总线的特性阻抗很大,一定会发生反射的,太长的枝干,会让反射波和入射波的相位差距变大,会对其他设备带来失真干扰。

其实,现场施工的时候,有一个原则就是:“最好没有枝干”。

5.做好竣工记录。

无论是用专用总线电缆还是网线,都要做好竣工记录,别给维修工程师挖一个坑。

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