RS422 og RS485 er en standard definert av EIA (Electronics Industry Standard). Men i motsetning til RS232 er protokollene ikke definert. RS422 og RS485 benytter balansert (også kalt differensiell) signalering for å forhindre elektromagnetisk interference. Dette reduserer indusert støy og gjør det er mulig med lange kabelstrekk (over 1000 meter) ettersom en god skjerming er umulig vha elektronikk komponenter i sender og mottager. Dessuten er det bortimot umulig å skjerme mot DC støy. Hvis en lavspenningslinje og en DC linje deler felles jord kan det pga retur strømmer oppstå betydelige spenninger. En linje med lav motstand mot jord reduserer til en viss grad dette problemet. Dermed er det mange industri applikasjoner som fortsatt bruker denne standarden. Til sammenlikning er den forholdsvis nye USB 1.1 og 2.0 standarden begrenset til ca 5 meter om en skal oppnå spesifisert hastighet.
Spenningsnivå
Logisk 1 er representert ved negativ spenning på -3,6V til -6V.
Logisk 0 er representert ved positiv spenning på +3,6V til +6V.
RS422 kan tilkobles opptil 10 mottagere(4-wire, full-duplex, differential, multi-drop), mens RS485 er en multidrop løsning med opptil 32 noder og (2-wire, half-duplex, differential, multi-drop.) Det brukes i gitte tilfeller vesentlig flere noder, men det anbefales da sterkt å bruke galvanisk skille i begge ender.
Galvanisk skille
RS422 og RS485 benyttes gjerne i miljø med mye elektronisk støy og/eller lange kabelstrekk. Av denne grunn har det vært vanlig å benytte galvanosk skille mellom enheten på kabelen. Å beskrive isolasjonsmetoder som galvanisk skille, optisk skille, etc burde egentlig vært gjort på en egen side som omhandler kabling og hardware generelt, men vi har valgt å berskrive det på denne siden ettersom RS422 og RS485 i utstrakt grad også bruker denne form for isolasjon for å beskytte utstyr, men er også brukt til RS232 kabling.
Galvanisk skille er en isolasjonsmetode som isolerer mot DC spenninger (Direct current). Galvanisk skille er en isolasjonsmetode der det benyttes små transformatorer (trafoer) ettersom disse slipper gjennom vekselspenning (AC) og isolerer mot likespenning (DC). Idag er det meste av nettverksutstyr (inkl. kablet ethernet) utstyrt med galvanisk skille (WLAN har naturlig skille pga trådløs overføring). Den vanligste isolasjonen når det gjelder galvanisk skille er på 1000V-1500V eller 1-1,5KV. På kretskortene synes disse som en liten kloss på f.eks. 5mm x 5mm (størrelsen varierer) i nærheten av der kretskort og kabel kobbles sammen. Dette betyr dessverre at eksterne enheter ikke kan slås av/på eksternt uten at DC signalet er modulert til en form for AC signal. Noen benytter derfor optisk signal til dette formålet. Optisk skille konverterer spenninger til optiske signaler ved bruk av f.eks. lysdioder. På denne måten blir enhetene fysisk isolert fra hverandre på en annen måte enn galvanisk skille. Dette er en litt rimeligere metode å isolere utstyr på rent elektrisk, men har den ulempen at løsningen bare kan isolere AC spenninger fordi optisk isolasjon egner seg best til av/på styring. Løsningen er imidlertid også fin til å isolere jordfeil, etc. i utstyret for å forhindre bl.a. krypstrømmer.
Galvanisk skille benyttes av forskjellige årsaker, men en av årsakene er at RS422 og RS485 ofte har så lange kabelstrekk eller benyttes i miljø med så mye elektronisk støy at det benyttes forskjellige forskjellige elektriske kurser, eller at kablene plukker oppstøy/ladninger. Dermed kan det oppstå spenningsvariasjoner som det er ønskelig å beskytte mennesker og utstyr for. Mye av dette gjelder også ethernet kabling som er beskrevet i linken nedenfor.
Kabel
Kabel lengden er opptil 4000 fot for RS485 og 3600 fot for RS422. Konnektorene som brukes er som oftest 37-pin Dsub men også andre utgaver benyttes (ofte 9-pins, 25-pins Dsub og RJ45). Egnet kabel er Ethernet cat 5 STP (Shielded twisted pair) eller UTP (Unshilded twisted pair) (24AWG) som begge har spesifikasjoner som overgår rekommandasjonene for RS422. Denne kabelen har en maksimum capacitance på 17 pF/ft (14.5 pF typisk) og en karakterirsk impedans på 100 ohm (spesiallaget kabel for RS422 sier 16 pF pr fot og 100 ohm karakteristikk impedans).
Hastighet
Som nevnt i tabellen lenger ned på siden, vil en med RS422/485 kunne oppnå hastigheter på 10Mb/s-100Kb/s. Men hastigheten vil være avhengig av kabel lengden. Som en tommelfinger regel bør hastigheten (bps) ganget med kabel lengden ikke overstige 100K. Dette tilsier derfor at en kabel på f.eks. 200 meter ikke bør defineres med overføringshastigheter over 500Kbit (100000000/200) eller at en kabel på 800 meter ikke bør defineres med hastigheter over 1,2Kbit
Terminering
Det brukes en termineringsmotstand i hver ende av kabelen på ca 100-120 ohm. Dette er spesielt viktig ved lange strekk for å kunne opprettholde kommunikasjonshastigheten (unngå refleksjoner) som er spesifisert i de to standardene. Disse termineringsmotstandene er som oftest allerede implementert i utstyret slik at en kan aktivere dem om enheten henges på enden av kabelen. Enheter som er tilkoblet termineres i begge ender (enheter som er koblet MELLOM hver ende av kabelen om det er mer enn 2 enheter på samme kabel termineres ikke, se også tegning nederst på siden). Som oftest er konvertere (f.eks. RS232 til 422/485) eller 422/485 konnektor som står i PC’en allerede terminert.
Om kabel ikke går direkte fra den ene 422/485 enhet til den andre bør avstanden til denne «parallell koblingen» være veldig kort (ref tegningen nedenunder). RS422 og 485 benyttes gjerne der flere enheter er tilkoblet samme kabel, men 422 og 485 må ikke kombineres på samme kabel samtidig. Det må mao kun være 422 enheter ELLER 485 enheter på samme kabel. I tegningen nedenfor har vi forsøkt å illustrere at RS422 og 485 ikke må kombineres på samme kabel samtidig.
RS485 har ingen rekommandert kabel og RS422 kabler benyttes derfor.
Generelt kan en si at 24AWG Twisted Pair kabler er innenfor spesifikasjonene (se siden som omhandler ethernet med link ovenfor).
Selv om RS485 er en 2 leders standard, er den definert med opptil 32noder. Derfor er det mange som refererer til både 2-leder og 4-leders RS485. En del mener imidlertid at det er mer korrekt å referere 4-leders RS485 til en RS485 med 32 noders last.
Pinout for RS422 37-pin Dsub er som følger:
| Pin# | Signal | Beskrivelse |
|---|---|---|
| 1 | GND | Shield Ground |
| 2 | SRI | Signal Rate Indicator |
| 3 | NC | Not Conntected |
| 4 | SD | Send Data |
| 5 | ST | Send Timing |
| 6 | RD | Receive Data |
| 7 | RTS | Request To Send |
| 8 | RR | Receiver Ready |
| 9 | CTS | Clear To Send |
| 10 | LL | Local Loopback |
| 11 | DM | Data Mode |
| 12 | TR | Terminal Ready |
| 13 | RR | Receive Ready |
| 14 | RL | Remote Loopback |
| 15 | IC | Incoming Call |
| 16 | SF/SR | Select Frequency/Select Rate |
| 17 | TT | Terminal Timing |
| 18 | TM | Test Mode |
| 19 | GND | Ground |
| 20 | Receive Twisted-Pair Common | |
| 21 | Spare Twisted-Pair Return | |
| 22 | Transmit Data TPR | |
| 23 | Transmit Timing TPR | |
| 24 | Receive Data TPR | |
| 25 | Request To Send TPR | |
| 26 | Receive Timing TPR | |
| 27 | Clear To Send TPR | |
| 28 | IS | Terminal In Service |
| 29 | Data Mode TPR | |
| 30 | Terminal Ready TPR | |
| 31 | Receiver TPR | |
| 32 | SS | Select Standby |
| 33 | SQ | Signal Quality |
| 34 | NS | New Signal |
| 35 | Terminal Timing TPR | |
| 36 | SB | Standby Indicator |
| 37 | SC | Send Twisted Pair Common |
Nedenunder er en kort oversikt over en del av de viktigste parametrene:
| SPECIFICATIONS | RS422 | RS485 |
|---|---|---|
| Mode of Operation | DIFFERENTIAL | DIFFERENTIAL |
| Total Number of Drivers and Receivers on One Line (One driver active at a time for RS485 networks) | 1 DRIVER | 32 DRIVER |
| 10 RECEIVER | 32 RECEIVER | |
| Maximum Cable Length | 1097M (3600FT) | 1219M (4000FT) |
| Maximum Data Rate (40ft. - 4000ft. for RS422/RS485) | 10Mb/s-100Kb/s | 10Mb/s-100Kb/s |
| Maximum Driver Output Voltage | -0.25V to +6V | -7V to +12V |
| Driver Output Signal Level (Loaded Min.) Loaded | +/-2.0V | +/-1.5V |
| Driver Output Signal Level (Unloaded Max) Unloaded | +/-6V | +/-6V |
| Driver Load Impedance (Ohms) | 100 | 54 |
| Max. Driver Current in High Z State - Power On | N/A | +/-100uA |
| Max. Driver Current in High Z State - Power Off | +/-100uA | +/-100uA |
| Slew Rate (Max.) | N/A | N/A |
| Receiver Input Voltage Range | -10V to +10V | -7V to +12V |
| Receiver Input Sensitivity | +/-200mV | +/-200mV |
| Receiver Input Resistance (Ohms), (1 Standard Load for RS485) | 4k min. | >=12k |
Andre konnektorer for RS422 og 485
Som oftest brukes 9-pins Dsub eller RJ45 som RS422 eller RS485.
RS485 har imidlertid ingen definert standard mht hvilken konnektor som bør brukes, og ettersom RS422 og RS485 svært ofte brukes i de samme miljøer har vi valgt å ikke legge ut noen grafisk beskrivelse av konnektorene da det kan skape forvirring mellom de to standardene. Det beste vil være å sjekke opp mot de aktuelle utstyrsleverandørene for å sikre riktig pinout. Vår overgang mellom RS232 og 422/485 (som er beskrevet på våre sider spm omhandler industrielt ethernet og Bluetooth) har derfor skrutilkobling istedenfor tradisjonelle DSub konnektorer.
For 4-leder tilsier dette at T- og R- opptrer som et «twisted pair», mens T+ og R+ opptrer som et annet «twisted pair» mellom host (computer/server/konverter og slave). Mellom slaver blir imidlertid T+/T- og R+/R- «Twisted pair». Terminering (ca 120 ohm) legges mellom de to parene som er tvunnet. De fleste enheter har nå slik terminering som dip switcher. For 2-leder kobles T+/R+ og T-/R- sammen. Siste enhet termineres.
Copyright © 2020
Jørn Jensen
Gjengitt med tillatelse.
Om ønsker informasjon som ikke finnes på våre sider, ber vi deg kontakte oss med f.eks. en mail til vår support avdeling. Vi vil da forsøke å få opp mer informasjon så raskt som mulig.