RS485 là gì

RS485 là gì? Đối với những người trong ngành công nghệ thông tin thì khái niệm này không còn quá xa lạ nữa, nhưng với người trái ngành thì khái niệm này còn tương đối mới la. Vậy thì hãy cùng vimi tìm hiểu trong bài chia sẻ dưới đây nha.

1. RS là gì?

Để hiểu về RS485 trước hết ta phải hiểu được khái niệm RS là gì? Giao tiếp kết nối là gì?

RS là viết tắt của Recommended Standard, đây là một tiêu chuẩn khuyến nghị được EIA/TIA Hoa Kỳ thông qua. RS được sáng tạo vào năm 1962 khi nhu cầu về các hình thức truyền dữ liệu từ modem gắn đường dây điện thoại đến các thiết bị thông tin liên lạc từ xa trở nên cần thiết. Thường thì các chỉ số đứng sau RS là một danh sách tuần tự của các tiêu chuẩn EIA.

Giao tiếp kết nối là một hình thức truyền dữ liệu để gửi dữ liệu. RS485 chính là một giao tiếp kết nối. Nó tương tự như USB hoặc Ethernet mà chúng ta tìm thấy trong máy tính hiện đại. Thường thì giao tiếp này được ứng dụng ở những cơ sở sản xuất họ dùng giao tiếp này để kết nối thiết bị của họ với nhau.

Hiện tại việc sử dụng USB và Ethernet đã không còn phổ biến mà thay vào đó là giao tiếp kết nối RS485. So với RS485 thì USB và ethernet phức tạp và có giá thành cao hơn. Ngoài ra thì giao tiếp kết nối có hành vi xác định để tránh xung đột thông tin với các gói dữ liệu làm cho thông tin nó cung cấp tin cậy hơn cho một hệ thống liên kết với nhiều thiết bị. 

2. Tìm hiểu về RS485 là gì

Quay lại chủ đề chính, RS485 là gì?

RS485 hay còn gọi là TIA-485 (-A) hay EAI-485 là một phương thức giao tiếp nối tiếp giữa máy tính và các thiết bị khác trong ngành công nghiệp, viễn thông, POS.. RS485 còn được sử dụng nhiều trong những môi trường truyền nhiễu có phạm vi ảnh hưởng đến đường truyền rộng lớn, đường cáp đi đường dài trong môi trường nhiễu.

Tiêu chuẩn RS485 được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn RS422 vào năm 1983 với tiêu chuẩn này cho phép khả năng kết nối đa điểm nghĩa là cho phép nhiều máy kết nối với cùng một bus và thêm máy phát. RS485 không thể là giao tiếp đơn lẻ mà chúng còn là tổ hợp truyền thông có khả năng tạo mạng đơn giản của nhiều thiết bị.

Giao tiếp RS485 cho phép tối đa 32 cặp thu phát có mặt trên đường truyền cùng một lúc. Nó cũng yêu cầu một trở kháng 12O ôm ở cuối đường truyền để ngăn chặn phản xạ và giao thoa.

Giao tiếp nối tiếp RS485 là một sản phẩm của Hiệp hội công nghiệp viễn thông và liên minh Công Nghiệp Điện tử (TIA/EIA). Được biết đến vì có thể sử dụng hiệu quả trong khoảng cách xa và trong môi trường ồn ào về điện. Do điều này mà có thể truyền dữ liệu ở khoảng cách xa, RS485 được sử dụng phổ biến như một giao thức được ứng dụng vào các POS, công nghiệp và viễn thông. RS485 cũng phổ biến trong máy tính PLC, vi điều khiển và cảm biến thông minh trong các ứng dụng khoa học kỹ thuật.

RS485 cũng thường được sử dụng trong các mẫu đồng hồ đo lưu lượng điện tử hiện nay.

3. Thông số kỹ thuật 

RS485 là gì? Thông số kỹ thuật của RS485.

• RS485 là bộ kết nối có thể lên tới 32 cặp trình điều khiển / bộ thu
• Chiều dài đường truyền và tốc độ tối đa cho phép:
  • 40 Feet = 12m 10 Mbits/sec
  • 400 Feet = 122m 1 Mbits/sec
  • 4000 Feet = 1219m 100 kbits/sec

4. Cấu tạo của RS485 là gì

RS485 là gì? RS485 cấu tạo như thế nào?

RS485 được tạo đơn giản từ những sợi cáp nhỏ bằng đồng. Chúng được xoắn lại với nhau thành từng cặp nối dài. Tuy nhiên cấu tạo này lại có một nhược điểm là khi nhiễu ở một cặp dây thì cặp dây còn lại cũng bị ảnh hưởng. Hiện tượng nhiễu này thường ít xảy ra.

Tiếp nối các sợi cáp xoắn là lớp vỏ bọc được làm bằng nhựa PVC dùng để phân biệt tín hiệu, có tính cách ly điện cực. Đáp ứng được nhiệt độ dao động từ -10 độ C đến 75 độ C.

5. Nguyên lý hoạt động của giao tiếp kết nối RS485

Vậy nguyên lý hoạt động của RS485 là gì?

RS485 được hoạt động với nguyên lý rất đơn giản. Ở giao tiếp kết nối này dữ liệu được truyền qua hai dây trong trạng thái xoắn lại còn gọi là cáp xoắn. Việc xoắn lại giúp tăng khả năng chống nhiễu, tín hiệu được truyền sẽ tốt hơn.

mạng RS485 được chia làm 2 cấu hình:

• Cấu hình 2 dây hay còn gọi là hệ thống bán song công.
• Cấu hình 4 dây hay còn gọi là hệ thống song công toàn phần.

6. Sơ đồ kết nối dây cơ bản

Rs485 là gì? Các loại cấu hình RS485?

RS485 được chia làm 2 loại cấu hình, hiện đang được sử dụng nhiều nhất hiện nay là cấu hình 2 dây và cấu hình 4 dây. Đây cũng là một phần quan trọng giúp ta đi sâu hơn về RS485 là gì.

Sơ đồ chân RS485 2 dây

Sơ đồ RS485 2 dây dữ liệu sẽ được truyền đi theo hướng tại thời điểm nhất định. Với kiểu kết nối này tín hiệu TX và RX sẽ cùng nhau dùng chung cặp dây. Việc này giúp tiết kiệm chi phí lắp đặt. Hệ thống và các thiết bị thu phát sẽ được kết nối ở những nút xoắn. 

Hạn chế của kiểu cấu hình này là phải lưu ý đến độ trễ của vòng

Sơ đồ chân RS485 4 dây

Cấu hình này hoạt động khác so với cấu hình RS485 2 dây. Dữ liệu truyền tải từ đồng thời các nút. Hai dây có nhiệm vụ truyền và hai dây có nhiệm vụ nhận. 

Trong sơ đồ này, ta thấy rằng cổng chính và máy phát được kết nối lại với hệ thống nút nhận dữ liệu trên các cặp xoắn. Tuy nhiên, bạn cần chú ý rằng các kết này sẽ bị giới hạn trong giao tiếp chính và phụ, hay hiểu đơn giản chính là bị giới hạn tại nơi các nút không thể nhận tín hiệu từ nhau.

7. Tính đặc trưng cơ bản của RS485 là gì?

RS485 là gì? Một số đặc trưng của RS485?

Truyền dẫn cân bằng

Sở dĩ được gọi là truyền dẫn cân bằng là bởi vì tín hiệu trên dây này đi ngược chiều với tín hiệu dây kia. Điều này có nghĩa là dây này đang phát cao thì dây kia sẽ phát thấp và ngược lại. Hệ thống truyền dẫn của kiểu kết nối này gồm hai dây tín hiệu A, B nhưng không có dây mass.

Mức tín hiệu của RS485 là gì?

Với  hai  dây A, B truyền dẫn cân bằng, tín hiệu mức cao TTL được quy định khi áp của dây A lớn hơn dây B tối thiểu là 200mV, tín hiệu mức thấp TTL được quy định khi áp của dây A nhỏ  hơn dây B tối thiểu cũng là 200mV. Nếu điện áp VAB mà nằm trong khoảng  -200mV < VAB<  200mV thì tín hiệu lúc này được xem như là rơi vào vùng bất định. Điện thế  của mỗi dây tín hiệu so với mass bên phía thu phải nằm trong khoảng –7V đến +12V.

Cặp dây xoắn của RS485 là gì?

Cặp dây xoắn hay còn gọi là Twisted–pair wire là cặp dây có độ dài bằng nhau được xoắn lại với nhau. Việc ứng dụng cặp dây xoắn giúp hạn chế kết nối bị nhiễu nhất là đối với việc truyền dữ liệu ở khoảng cách xa với tốc độ cao.

Trở kháng đặc tính cặp dây xoắn của RS485 là gì?

Trở kháng đặc tính của giao tiếp nối tiếp phụ thuộc và hình dáng và chất liệu của dây. Trở kháng của đường dây từ 100-120Ω nhưng không phải lúc nào cũng đúng như vậy, điều này chỉ được nắm rõ bởi nhà sản xuất.

Điện áp kiểu chung

Tín hiệu truyền dẫn gồm hai dây và không có dây mass nên chúng cần tham chiếu tới một điểm chung. Điểm chung này có thể là mass hay bất kì một mức điện áp nào đó. Về mặt toán học thì điện áp kiểu chung được hiểu là giá trị trung bình của hai điện áp tín hiệu được tham chiếu với mass hay một điểm chung.

Vấn đề nối đất của giao tiếp RS485 là gì?

Tín hiệu trên hai dây khi được tham chiếu đến điểm chung là đất cần được cân nhắc kỹ lưỡng. Lúc này bộ phận có nhiệm vụ sẽ xác định tín hiệu bằng cách tham chiếu tín hiệu đó với đất của nơi nhận. Nếu đất giữa nơi nhận và nơi phát có sự chênh lệch về điện áp vượt quá mức cho phép thì sẽ dẫn đến việc tín hiệu thu bị sai lệch hoặc phá hỏng thiết bị. 

Ở giao tiếp kết nối này chênh lệch điện thế đất lên tới 7V. Trường hợp lớn hơn 7V giao tiếp này sẽ không hoạt động được. Như vậy đất là điểm tham chiếu không ổn định và một cách tốt nhất để truyền tín hiệu điện là đi một dây thứ ba. Dây này sẽ được nối mass tại nguồn cung cấp để sử dụng làm điện áp tham chiếu.

Điện trở đầu cuối

Điện trở đầu cuối hay còn gọi là Terminating Resistor được hiểu đơn giản là điện trở đặt giữa hai điểm kết thúc của đường truyền. Giá trị của điện trở đầu cuối lý tưởng bằng giá trị trở kháng đặc tính của đường dây xoắn. Thường thì giá trị này sẽ khoảng từ 100-120Ω.

Điện trở đầu cuối phải phù hợp với điện trở kháng nếu không sẽ xảy ra tình trạng nhiễu do xuất hiện phản xạ trên đường truyền. Việc nhiễu tín hiệu ở mức độ lớn gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng đường truyền

Phân cực đường truyền của RS485 là gì?

Khi mạng RS485 ở trạng thái rảnh thì tất cả các khối thu đều ở trạng thái lắng nghe đường truyền và tất cả  khối phát đều ở trạng thái tổng trở cao cách li với đường truyền. Lúc này trạng thái của đường truyền được xem là bất định.

Trạng thái logic tại ngõ ra khối thu là -200mV ≤ VAB ≤ 200mV sẽ mang lại giá trị của bit cuối cùng nhận được. Điều này không đảm bảo và có thể khiến khối thu hiểu nhầm là có dữ liệu xuất hiện trong được truyền.

Khi đường truyền rảnh thì việc phân cực đường truyền (Biasing) phải được thực hiện nhằm duy trì trạng thái logic mức cao. Một điện trở R kéo lên nguồn ở đường A và một điện trở R kéo xuống mass ở đường B sao cho VAB ≥ 200mV sẽ ép đường truyền lên mức cao.

8. Ưu và nhược điểm RS485 là gì?

RS485 là gì? Những ưu điểm nhược điểm của RS485?

Ưu điểm của RS485 là gì?

• RS485 là giao tiếp kết nối tân tiến nhất hiện nay. Nó khắc phục những yếu điểm mà RS232 và RS422.
• Đây là chuẩn giao tiếp duy nhất có thể kết nối đa điểm trên cùng một hệ thống mạng.
• Với những máy thu có điện trở đầu vào lên đến 12kΩ thì RS485 có thể kết nối lên 32 thiết bị. Với các điện trở đầu vào khác thì RS485 có thể kết nối tối đa lên 256 thiết bị.
• Trong trường hợp RS485 kết nối thiết bị ở khoảng cách xa thì người sử dụng có thể khắc phục bằng cách lắp thêm bộ phận lặp giúp tăng số lượng thiết bị kết nối và ổn định tín hiệu 
• RS485 có lắp đặt 2 dây truyền tín hiệu nên tín hiệu sẽ được truyền đi nhanh hơn trên khoảng cách xa và rộng hơn.

Nhược điểm RS485 là gì?

• Khi có nhiều thiết bị cùng hoạt động trên một đường truyền thì thời gian đáp ứng sẽ chậm.
• Trong hệ thống các thiết bị yêu cầu phải dùng chung chuẩn RS485.
• Yêu cầu người sử dụng có chuyên môn.

9. So sánh RS485 với RS232 và RS422

 RS485 là gì? RS485, RS232 và RS422 có điểm gì khác nhau?

10. Ứng dụng của RS485 là gì?

RS485 là gì? Ứng dụng RS485.

RS485 được với nhiều lĩnh vực cuộc sống cụ thể như:

• RS485 được ứng dụng trong các hệ thống tự động hóa máy tính có từ khi tiêu chuẩn RS485 được tạo ra vào năm 1998. Với tiêu chuẩn này cho phép nhiều lần thả và chiều dài cáp dài, thật dễ dàng hiểu được việc ứng dụng nó thường xuyên trong các không gian công nghiệp và tự động hóa.
• RS485 cùng có thể được tìm thấy trong các rạp hát. Nơi nhiều thiết bị được điều khiển trên cùng một hệ thống trên một không gian lớn.
• RS485 còn được ứng dụng vào các ngành công nghiệp ô tô nơi tiếng ồn có thể gặp phải. Làm được như vậy là nhờ khả năng chống ồn của RS485.
• Giao tiếp kết nối này được sử dụng trong các máy tính và hệ thống tự động hóa. Cụ thể như: robot, ổ đĩa động cơ, giám sát video và cả thiết bị gia dụng. Đối với các hệ thống máy tính, RS485 được sử dụng để truyền dễ điệu điều khiển máy tính sang ổ đĩa và ngược lại. Trên các máy bay cũng sử dụng tín hiệu này để liên lạc dữ liệu ở mức độ thấp.
• RS485 được ứng dụng nhiều nhất trong các bộ điều khiển logic có thể lập trình và các tầng nhà máy nơi có thể xảy ra nhiễu điện.
• Được sử dụng làm lớp vật lý cho nhiều tiêu chuẩn phổ biến nhất là modbus