Yhteyskäytäntö RS-422 ja RS-485

 

 
Mikä ihmeen RS-422/485?
 

Kaikille on varmasti tuttu mikroissakin oleva sarjaliikenneportit com1ja com2. Kyseisillä porteilla on muitakin kutsumanimiä, kuten sarjaportti, RS232C tai vain lyhyesti RS-liitäntä.

"RS" kyseisissä lyhenteissä viittaa sanapariin "Recommended Standard" joka on Electronics Industries Associationin (EIA) tekemä. Erilaisia sarjaliikennemäärityksiä on useita ja jokaisella näistä sarjaliitäntästandardeista on oma kaapelointinsa, liitännän nastajärjestys, sähköiset määritykset ja protokollansa.

RS-422 ja RS-485 ovat kumpikin oma standardinsa sarjaliikenteestä, mutta näiden kahden keskinäinen ero ei ole kovin suuri.
 

 
Käyttämällä RS-422-A standardia RS-232-C standardin sijasta saavutetaan seuraavia etuja:

                    -tiedonsiirtonopeuksia voidaan nostaa

                    -kaapelit voivat olla pidempiä

                    -kaapelit voivat olla hyvinkin häiriöllisessä ympäristössä

                    -kaapelien ei haluta aiheuttavan häiriöitä ympäristöönsä

RS-422 on tyypillisesti käytössä teollisuudessa ja automaatiossa, johtuen sen kehittyneisyydenmyydestään verrattuna RS-232:een. RS-485 on puolestaan kehittyneempi versio RS-422:sta.
Alla olevaan taulukkoon on kerätty perustietoja kaikista kolmesta liitännästä

 
  RS232 RS422 RS485
Toimintatapa single ended
unbalanced		 differential
balanced		 differential
balanced
Laitteiden lukumäärä 1 lähetin 
1 vastaanotin		 1 lähetin
10 vastaanotinta		 32 lähetintä 
32 vastaanotinta
Tiedonsiirtotapa full duplex full duplex 
half duplex		 half duplex
Max. Etäisyys 15m kun nopeus 19.2 kbps 1200m kun nopeus 100 kbps 1200m kun nopeus 100 kbps
Max. Tiedonsiirtonopeus 19.2 kbps kun matka 15m 10 Mpbs kun matka on 15m 10 Mpbs kun matka on 15m
Space (data 0) 5 V min. 
15 V max.		 2 V min. (A>B) 
6 V max. (A>B)		 1.5 V min. (A>B) 
5 V max. (A>B)
Mark (data 1) -5 V min. 
-15 V max.		 2 V min. (B>A) 
6 V max. (B>A)		 1.5 V min. (B>A) 
5 V max. (B>A)
Tulovastus (ohmia) 3k - 7k 4k 12k
Jännitetaso Min. +/- 3 V 0.2 V difference 0.2 V difference
Protokolla ei määritelty ei määritelty ei määritelty

 

Tiedonsiirtotapa
RS-422 standardi määrittelee tiedonsiirtotavaksi johdinparin, eikä niinkuin RS-232:ssa, jossa tieto siirretään yhtä johdinta pitkin (yhteisenä johtimena tietenkin maajohdin). Tällaista tiedonsiirtoa johdinparilla kutsutaan balansoiduksi tai differentiaaliseksi. Syy nimitykseen on siinä, että toisessa johtimessa (A) on tieto kääntämättömänä ja toisessa johtimessa (B) käännettynä. Tässä nimitykset käännetty ja kääntämätön tarkoittavat jännitetasoja kyseisissä johtimissa. Siis, jos toisessa johtimessa B on 2V jännite, niin samaan aikaan toisessa johtimessa A on -2V jännite. Johtimien jänniteen on oltava välillä 2V ... 6V.

Tiedon määrittely on tehty siten, että tila "1", jota kutsutaan myös nimellä "Mark", on silloin kun jännite B>A ja se on siis välillä 2V...6V. Tila "0", jota kutsutaan myös nimellä "Space", saadaan aikaiseksi siten, että jännitetasot käännetään eli edelliseen johtimeen B tulee -2V ja johtimeen A tulee +2V.
 

Differentiaalinen tiedonsiirto
 
Differentiaalisessa tiedonsiirrossa ideana on siis, että signaali lähetetään kahta johdinta pitkin siten, että toisessa signaali on käännettynä.

Kun johtimet ovat kierrettynä toisiinsa (twisted pair), niin ensinnäkin johdinpari ei aiheuta häiriöitä ulospäin (vastakkaiset jännitetasot kumoavat toisensa vaikutuksen). Ulkopuoliset häiriöt vuorostaan aiheuttavat kyseiseen pariin  samansuuntaisen signaalin jännitemuutoksen.

Alla olevassa kuvassa on esitetty häiriön vaikutusta kummassakin johtimessa.

                              Johtimen A jännite häiriöllä                 Johtimen B jännite häiriöllä
Signaalia vastaanotettaessa jännitteet vähennetään toisistaan (johtimen A jännitteeseen lisätään johtimen B jännite negatiivisena)

 
Johtimen A jännite häiriöllä                   Johtimen B jännite häiriöllä
                                                               negatiivisena

Kun kyseiset jännitteet lasketaan yhteen saadaan alkuperäinen signaali kaksinkertaisena ja täysin ilman häiriötä. Huomattavaa on, että häiriö voi olla suurempi kuin itse hyötysignaali! Vaikka häiriöt olisivat kuinka suuria, niin kun ne vähennetään toisistaan niin ne kumoutuvat. Tästä seuraa, että esimerkiksi oskilloskoopilla mitattaessa kumpaakin johdinta erikseen, voi näkyä vain häiriö ja itse signaali voi olla  ikäänkuin piilossa häiriön alla.
 

Yhteenveto

Sarjaliikenteen merkitys on nykyisellä verkkoaikakaudella vähentynyt, mutta sitä käytetään edelleen monissa yhteyksissä. Sen etuina ovat edullisuus ja käyttöönoton helppous. Kaapelointi on yksinkertaista eikä vaadi erikoistyökaluja. Lisäksi monesti kaikki installointiin tarvittava on jo suureksi osaksi olemassa eikä lisähankintoja tarvitse tehdä.
 
 

Lisätietoja seuraavista linkeistä
 

Integrity Instruments: ( valmistaja, speksejä)

PC Webopedia (tietoa linkeistä)

KK Systems: (erilaisten adapterien valmistaja)

Quatech: (valmistaa kaikkea tiedonsiirtoon liittyvää)

          R.E.Smith
                    Westermo: (teollisuuteen erilaisia tiedonsiirtolaitteita valmistava ruotsalaisyritys)
Tomi Engdahlin kotisivu (maailmankuulu suomenkielinenkin sivu)

Tomi Engdahl's electronics info page

B&B Electronics    ( n.45 sivuinen dokumentti PDF- muodossa)
 

Muutamia sanoja tekijänoikeuksista (joita olemme kuuliaisesti noudattaneet)
 

Tekijänoikeusaiheisia dokumentteja

Miks' mä en muka sais skännätä tätä kotisivulleni
 

Copyright 1998  Timo Ruohomaa & Rauno Toppila