Rozhraní RS-485 u modulů Foxtrot a TC800 (např. MR-0133, CP-2061, řady CP-2970, CP-2770 atd.)
Rozhraní RS-485 používá half-duplex RS-485 transceiver s maximální přenosovou rychlostí 1 Mbit/s.
Z hlediska počtu zařízení připojitelných na jednu sběrnici je důležitým parametrem vstupní zatížení přijímače:
- zatížení přijímače: 1/4 Unit Load (1/4 UL),
- maximální počet těchto zařízení na jednom segmentu sběrnice: 128,
- maximální přenosová rychlost: 1 Mbit/s,
- common-mode rozsah přijímače: −15 V až +15 V,
- ochrana sběrnicových pinů proti přepětí: ±40 V.
Co znamená Unit Load (UL)
Unit Load (UL) je jednotka používaná normou TIA/EIA-485 (RS-485) pro vyjádření elektrického zatížení, které přijímač představuje pro RS-485 sběrnici.
Standardní RS-485 driver je navržen tak, aby pracoval se zatížením odpovídajícím 32 Unit Loads. Počet fyzických zařízení tedy závisí na tom, kolik UL představuje přijímač každého zařízení.
Typicky tedy platí:
| Zatížení jednoho přijímače | Teoretický počet přijímačů |
|---|---|
| 1 UL | 32 |
| 1/2 UL | 64 |
| 1/4 UL | 128 |
| 1/8 UL | 256 |
Pro naše systémy tedy vychází:
32 UL / 0,25 UL = 128 zařízení
Tento výpočet se týká elektrického DC zatížení sběrnice, nikoliv například adresního prostoru použitého komunikačního protokolu.
Jak je definováno 1 UL
Definice Unit Load vychází z normy TIA/EIA-485-A.
Je důležité, že 1 UL není definováno pouze jako určitá hodnota odporu mezi vodiči A a B.
Definice vychází z maximálního vstupního proudu, který může přijímač odebírat ze sběrnice v celém požadovaném rozsahu common-mode napětí.
Elektrický model jednoho Unit Load lze podle TIA/EIA-485-A vyjádřit jako rezistor 15 kΩ připojený ke zdroji −3 V nebo +5 V, podle směru vstupního proudu. Tento model platí pro vstupní napětí v rozsahu:
−7 V až +12 V
TI tuto definici TIA/EIA-485-A popisuje ve své aplikační poznámce The RS-485 Unit Load and Maximum Number of Bus Connections.
Pro 1 UL lze tedy mezní proud vyjádřit:
Pro kladný proud:
I_UL(V) = (V + 3 V) / 15 kΩ
Pro záporný proud:
I_UL(V) = (V − 5 V) / 15 kΩ
Například na krajích standardního rozsahu:
- při +12 V odpovídá 1 UL proudu +1,0 mA,
- při −7 V odpovídá 1 UL proudu −0,8 mA.
Nejde tedy o jednu konstantní hodnotu proudu nebo odporu. Rozhodující je, aby V/I charakteristika vstupu přijímače splňovala příslušný limit v celém rozsahu −7 V až +12 V.
Praktický limit počtu zařízení
Hodnota 128 zařízení neznamená, že lze za všech okolností vytvořit funkční RS-485 síť se 128 zařízeními.
Jde především o maximální počet z hlediska statického zatížení přijímači připojených zařízení:
128 × 1/4 UL = 32 UL
V reálné instalaci mohou maximální počet zařízení nebo dosažitelnou komunikační rychlost omezit také:
- délka sběrnice,
- typ a impedance kabelu,
- zakončení sběrnice,
- délka jednotlivých odboček,
- počet a rozmístění uzlů,
- topologie vedení,
- rozdíly zemních potenciálů mezi zařízeními,
- elektromagnetické rušení.
Zvláště při vyšších přenosových rychlostech už není rozhodující pouze DC parametr Unit Load, ale také vlastnosti sběrnice jako přenosového vedení.
Proto údaj 128 zařízení interpretujeme jako:
Rozhraní našich systémů z hlediska RS-485 Unit Load umožňuje připojení až 128 zařízení osazených standardním transceiverem 1/4UL na jeden segment sběrnice. Skutečný použitelný počet zařízení může být nižší v závislosti na délce a topologii vedení, přenosové rychlosti, zakončení a dalších elektrických parametrech konkrétní instalace.