RS422 og RS485 – hvordan og hvorfor?

RS-standarderne:

Interfacestandarden for serieltransmission, RS232, blev vedtaget i 1969. Både før og efter vedtagelsen har dette interface imidlertid været så populært, at der er opstået flere varianter. De har på forskellige måder forsøgt at sprænge de grænser, som RS232 har fastlagt med hensyn til kabellængde og hastighed, hvor den nuværende grænse er 15 meter, mens transmissionshastigheden højst er 921,6 Kbit/sek for RS232 (Se nedenstående tabel).

EIA Standarder

RS232c

RS422a

RS485

Signaloverførsel

Ubalanceret

Balanceret

Balanceret

Antal sendere og

antal modtagere

1 sender

1 modtager

1 sender

10 modtagere

32 sendere

32 modtagere

Maks. kabellængde

15 m

1200 m

1200 m

Maks. transmissionshastighed

921,6 Kbit/sek

10 Mbit/sek

10 Mbit/sek

Maks. “common mode”

±3 V

±7 V

+12 V, -7 V

Udgangsspændinger

±5 V til ±15 V

Min. ±2 V

Min. ±1.5 V

Senderbelastning

3 til 7 kW

Min. 100 W

Min. 60 W

Modtager indgangsmodstand

3 til 7 kW

4 kW

12 kW

Modtager følsomhed

±3 V

±200mV

±200 mV

Modtager hysterese

1,15 V

50 mV

50 mV

For at bryde 15 m grænsen blev RS422 anbefalingen vedtaget. Den viser, hvorledes der ved brug af balancerede signaler kan kommunikeres over afstande op til 1200 meter, og med op til 10 Mbit/sek. Mens RS232 handler om forbindelsen mellem én sender og én modtager, "point to point", så kan der fra hver udgang på RS422 kommunikeres data til 10 indgange. I praksis anvendes dog næsten alle RS422 interfaces til "point to point" forbindelser. Først med RS485 standarden forelå der i 1983 en anbefaling som viser, hvordan både flere sendere og flere modtagere kan kommunikere over et par transmissionsledninger ("multidrop").

Balancerede transmissionsledninger

Fig. 1 viser signaloverførsel på balan­cerede linier som den benyttes ifølge RS422 og RS485.

Senderen har her to udgange, hvis

signaler altid har modsat rettet polaritet (T+ og T-). Tilsvarende har modtageren to indgange (R+ og R-). Modtager­kredsens udgangssignal bestemmes, groft sagt, af polariteten af spændings­forskellen mellem R+ og R-, og ikke af spændingen  mellem en signalledning og en stelledning, som det er til­fæl­det i en RS232 forbindelse.

Fig. 1

For den balancerede modtager er spændingerne på signalledningerne i forhold til stel uden betydning,  blot de ikke overskrider spændinger angivet som maks. ”common mode" i tabel 1.

De balancerede ledninger er derfor meget ufølsomme overfor elektromagnetisk støj, der enten induceres på transmissionsledningerne eller giver sig udslag i spændingsforskelle mellem stel på sender- og modtagersiden. Dette betyder dog ikke, at det er overflødigt at etablere en forbindelse til stel på sender- og modtagersiden. Hvis forskellen mellem de to stelspændinger overskrider maks. ”common mode", så vil modtagerkredsen nemlig ikke længere fungere korrekt, og i værste fald kan modtager og senderkreds ødelægges.           For at sikre støjimmunitet er det vigtigt, at transmissionskablet består af parvis snoede ledninger, "twisted pair". Størrelsen af støjsignaler, som induceres på signalledningerne, vil være proportional med afstanden mellem lederne. Støj der induceres i en enkelt snoning, udbalanceres i næste snoning, fordi støjen her induceres i modfase.  En vigtig forudsætning for kommunikation over lange afstande er, at transmissionsledningerne er korrekt afsluttet. På fig. 1 er termineringsmodstanden vist som R_T og bør tilpasses således at transmissionskablet afsluttes med en impedans på ca. 120 W. Hvilket typisk er den karakteristiske impedans for et snoet ledningspar. Hvis modstanden udelades, vil de signaler, der sendes på ledningen, blive reflekteret hvor kablet fysisk ender og vandre retur på ledningen. Her vil de interferere med senere udsendte signaler. På lange kabelstrækninger kan dette bevirke datafejl,  især ved høje hastigheder.

Fortsættes è