IO-43-1D

LANEX S.A.
ul. Ceramiczna 8
20-150 Lublin
tel. (081) 444 10 11
tel/fax. (081) 740 35 70
KONWERTER RS-485 TR-43
INSTRUKCJA OBSŁUGI
LANEX S.A., ul.Ceramiczna 8, 20-150 Lublin
IO-43-1D
Listopad 2005
serwis: tel. (81) 443 96 39
KONWERTER ŚWIATŁOWODOWY RS-485
INSTRUKCJA OBSŁUGI
1. Wstęp
Światłowodowe konwertery TR-43-1, -2, -5 i -6 umożliwiają łączenie urządzeń
wyposażonych w interfejs zgodny z zaleceniem RS-485. Połączenia światłowodowe są
wykonywane za pomocą linii dwuwłóknowych. Zastosowanie światłowodów zapewnia
całkowitą izolację pomiędzy urządzeniami oraz odporność na zakłócenia występujące na
drodze przesyłowej. W porównaniu z bezpośrednim połączeniem elektrycznym zapewnia
znaczne zwiększenie zasięgu i szybkości transmisji.
2. Charakterystyka ogólna
Konwertery TR-43-1 i TR-43-5 posiadają jeden port światłowodowy i jeden
elektryczny.
TR-43-1 i TR-43-5
skrętka
światłowód
Konwertery TR-43-2 i TR-43-6 są wyposażone w dwa porty światłowodowe i jeden
elektryczny.
TR-43-2 i TR-43-6
światłowód
skrętka
światłowód
Konwertery można łączyć ze sobą zarówno światłowodem jak i kablem elektrycznym.
Konwerter jest wyposażony w standardowe złącza światłowodowe typu ST® lub FC,
zależnie od długości fali świetlnej, na której pracuje. Od strony styku RS-485 znajduje się 9cio stykowe złącze typu D-sub.
Konwerter posiada wbudowaną, uniwersalną przetwornicę o szerokim zakresie napięcia
wejściowego. Zielona dioda sygnalizacyjna umieszczona na przedniej ściance urządzenia
informuje o obecności napięcia zasilającego. Źródłem zasilania może być dowolny zasilacz
prądu stałego o odpowiedniej mocy i napięciu z zakresu 12 - 35 V DC.
Obudowa konwertera posiada zatrzask umożliwiający szybkie zamocowanie urządzenia
na typowej szynie nośnej DIN EN 50 022.
IO-43-1D
1
Listopad 2005
KONWERTER ŚWIATŁOWODOWY RS-485
INSTRUKCJA OBSŁUGI
3. Dane techniczne
Parametr
Szybkość transmisji przy zniekształceniach ≤
±10%
Czułość odbiornika światłowodowego
(wartość średnia dla przebiegu o wypełnieniu
d = 0,5)
Poziomy logiczne w światłowodzie
TR-43-1 (2)
≤ 2,5 Mbit/s
TR-43-5 (6)
≤ 500 kbit/s
≤ -25 dBm
≤ -33 dBm (≤ 250 kbit/s)
≤ -31 dBm (250≤ 500 kbit/s)
"0" – świeci
"1" - nie świeci
50 m
32
Zasięg transmisji w kablu elektrycznym
Maksymalna ilość urządzeń dołączonych do
magistrali elektrycznej
Zakres temperatur pracy
0 - 50 °C
10 - 40 VDC / 150 - 50 mA
Zasilanie
Konwertery mogą być wyposażone w trzy różne typy przetworników
optoelektronicznych. W zależności od doboru tych elementów uzyskujemy różne poziomy
mocy optycznej sprzężonej do rdzenia światłowodu i różne zasięgi transmisji
światłowodowej.
Poziom mocy optycznej nadajnika [dBm]
(wartość średnia dla przebiegu o wypełnieniu
d = 0,5)
TR-43-1-1
TR-43-5-1
TR-43-5-2
TR-43-2-1
TR-43-6-1
TR-43-6-2
LED/850
LED/850
ELED/1300
--------------------≥ -22
≥ -18
≥ -20
≥ -20
≥ -14
≥ -17
≥ -20
Typ urządzenia
Typ źródła światła
Typ światłowodu - 9/125 µm
Typ światłowodu - 50/125 µm
Typ światłowodu - 62,5/125 µm
Na podstawie czułości odbiornika i poziomu mocy optycznej nadajnika można określić
w przybliżeniu zasięg transmisji światłowodowej. "W przybliżeniu" dlatego, że faktyczny
zasięg zależy od rzeczywistej tłumienności linii światłowodowej. W poniższej tabeli znajdują
się szacunkowe zasięgi, określone przy założeniu gwarantowanych parametrów nadajnika i
odbiornika, typowych tłumienności włókien światłowodowych i z marginesem systemowym
na poziomie 3 dB.
Typ źródła światła
Typ światłowodu - 9/125 µm
Typ światłowodu - 50/125 µm
Typ światłowodu - 62,5/125 µm
Typ złączy światłowodowych
IO-43-1D
TR-43-1 (2)
LED/850
----------1,3 km
2 km
ST®
2
TR-43-5
LED/850
ELED1300
----------16 km
3,3 km
8 km
3,3 km
8 km
®
ST
FC
Listopad 2005
KONWERTER ŚWIATŁOWODOWY RS-485
INSTRUKCJA OBSŁUGI
4. Zasady konfigurowania sieci
Poniższe rysunki obrazują przykładowe sposoby zastosowania konwerterów TR-43.
Przykład 1. Dołączenie jednego urządzenia do magistrali skrętkowej za pomocą kabla światłowodowego.
TR
43-1
TR
43-1
sterownik
Przykład 2. Połączenie dwóch magistral skrętkowych i trzech urządzeń za pomocą kabli światłowodwych.
sterownik
sterownik
sterownik
TR
43-1
TR
43-2
TR
43-2
TR
43-1
TR
43-1
sterownik
sterownik
sterownik
sterownik
sterownik
TR
43-1
sterownik
sterownik
dwówłóknowy kabel światłowodowy
sterownik
skrętka miedziana
IO-43-1D
3
Listopad 2005
KONWERTER ŚWIATŁOWODOWY RS-485
INSTRUKCJA OBSŁUGI
Konwertery TR-43-2 i (6) są szczególnie przydatne przy budowaniu sieci z wieloma
odgałęzieniami światłowodowymi. Łącząc w szereg kilka takich konwerterów kablem
światłowodowym uzyskamy magistralę światłowodową z aktywnymi odgałęzieniami
elektrycznymi RS-485. Na końcach takiej magistrali należy (ze względów ekonomicznych)
zastosować konwertery TR-43-1 lub (5).
Kilka konwerterów można dołączyć do wspólnej magistrali skrętkowej. Otrzymamy
wtedy topologię gwiazdy światłowodowej. Oba wyżej wymienione sposoby konfigurowania
połączeń można stosować jednocześnie w jednej sieci. Ograniczenia obowiązujące przy
projektowaniu instalacji z zastosowaniem konwerterów TR-43 to:
- maksymalna ilość urządzeń dołączonych do jednej magistrali elektrycznej,
- maksymalna długość połączeń zarówno elektrycznych jak i światłowodowych,
- maksymalna szybkość transmisji.
Maksymalna ilość urządzeń i długość kabla elektrycznego jest określona w danych
technicznych. Zasięg transmisji światłowodowej jest oszacowany w następujący sposób:
Przykład 1.
Zastosowano światłowód gradientowy 62,5/125 µm o tłumienności: 4 dB/km.
Poziom mocy optycznej emitowanej do rdzenia światłowodu: -14 dBm.
Czułość odbiornika światłowodowego: -25 dBm
Budżet mocy optycznej: -14 dBm - (-25 dBm) = 11 dB
Po uwzględnieniu marginesu systemowego: 11 dB - 3 dB = 8 dB
Zasięg: 8 dB / 4 dB/km = 2 km
Przykład 2.
Zastosowano światłowód gradientowy 50/125 µm o tłumienności: 3 dB/km.
Poziom mocy optycznej emitowanej do rdzenia światłowodu: -18 dBm.
Czułość odbiornika światłowodowego: -25 dBm
Budżet mocy optycznej: -18 dBm - (-25 dBm) = 7 dB
Po uwzględnieniu marginesu systemowego: 7 dB - 3 dB = 4 dB
Zasięg: 4 dB / 3 dB/km = ok. 1,3 km
W warunkach rzeczywistych należy posługiwać się zmierzoną wartością tłumienności
linii światłowodowej i sprawdzić, czy w danej sytuacji pozostaje pewien zapas mocy
optycznej. Zaleca się, aby margines systemowy był nie mniejszy niż 3 dB.
Konwertery nie regenerują parametrów czasowych sygnału a jedynie amplitudę.
Dlatego maksymalna szybkość transmisji (zapisana w danych technicznych) dotyczy
pojedynczego łącza światłowodowego między dwoma konwerterami i jest określona przy
założeniu, że zniekształcenia czasowe sygnału są nie większe niż ±10%.
Jeśli w instalacji występuje więcej połączeń światłowodowych, realizowanych przez
konwertery typu TR-43 , to maksymalna szybkość, przy której zniekształcenia nie przekroczą
±10% wynika z następującej zależności:
katalogowa, maksymalna szybkość transmisji / ilość połączeń światłowodowych.
Przy czym należy wziąć do obliczeń ilość połączeń światłowodowych występujących
na drodze sygnału, a nie wszystkie połączenia w sieci. W przykładzie 2 występują cztery linie
światłowodowe, ale do obliczeń należy przyjąć trzy.
IO-43-1D
4
Listopad 2005
KONWERTER ŚWIATŁOWODOWY RS-485
INSTRUKCJA OBSŁUGI
5. Uwagi ogólne dotyczące budowy sieci wykorzystującej szeregowy
interfejs RS485.
Łącze RS-485 standardowo wykorzystuje do transmisji sygnału ekranowany
symetryczny kabel skręcany Do symetrycznej magistrali skrętkowej można dołączyć do 32
odbiorników/ nadajników przy półdupleksowej transmisji. Nie ma specjalnych zaleceń
dotyczących miejsca dołączenia urządzenia do magistrali skrętkowej i nie jest konieczne
dołączanie urządzenia na końcu. Należy jednak pamiętać aby magistrala były zaterminowana
tylko na swych końcach.
a) Terminowanie magistrali
Zaterminowanie magistrali jest bardzo istotną czynnością podczas budowy sieci
wykorzystującej interfejs RS-485. Jeżeli magistrala nie jest zaterminowana rezystorami o
wartości równej impedancji charakterystycznej linii, następuje zniekształcenie przesyłanego
sygnału oraz mogą pojawić się odbicia sygnału od końca magistrali. Może to prowadzić do
błędów w odbiorze sygnału lub zaniku transmisji przy dużych długościach linii.
Terminowanie należy przeprowadzić na zakończeniach magistrali (rys. poniżej) za pomocą
rezystorów o wartości równej wartości impedancji charakterystycznej linii. Dla typowo
stosowanego kabla ekranowanego wartość ta jest równa w przybliżeniu 120 Ω.
Należy stwierdzić, że nie ma istotnego znaczenia miejsce dołączenia nadajnika. Ważne jest
aby nadajnik „widział” impedancję równą impedancji charakterystycznej linii. Jednakże,
dobrym rozwiązaniem jest podłączenie nadajnika na końcu linii, co umożliwia
wyeliminowanie możliwych odbić pochodzących z dwu kierunków.
RT
RT
RS485
RS485
RS485
Zaterminowanie linii jest konieczne dla przeciwdziałania pojawieniu się nieoczekiwanych
odbić i zniekształcenia sygnału, powoduje jednak obciążenie nadajników. Typowe różnicowe
napięcie nadajnika wynosi ok. 2 V co dla kabla zaterminowanego dwoma 120 Ω rezystorami
daje prąd o wartości 33 mA płynący również przy braku sygnału w linii. Jednym ze sposobów
uniknięcia nadmiernego obciążenia nadajników jest zaterminowanie linii tylko dla składowej
zmiennej, jak pokazano na poniższym rysunku.
IO-43-1D
5
Listopad 2005
KONWERTER ŚWIATŁOWODOWY RS-485
INSTRUKCJA OBSŁUGI
A
RX
B
CT
RT
Dla RT=120 Ω wartość pojemości można oszacować w przybliżeniu na podstawie wzoru:
C = długość kabla (m) * 53,8 pF
Specyfika topologii RS-485 wymaga aby nadajniki po skończonej transmisji lub braku
transmisji danych ustawiały się w stan wysokiej impedancji. Stan ten dla odbiornika widziany
jest jako cisza na linii. Większość odbiorników linii ustawia się na logiczną jedynkę wtedy
gdy ich wejścia są rozwarte. W przypadku braku transmisji wszystkie nadajniki ustawione są
w stan wysokiej impedancji, a ich wejścia zwarte są poprzez rezystory 120 Ω. Dla odbiornika
panuje wtedy stan nieokreślony i pomimo stosowania w odbiornikach histerezy, pojawianie
się zakłóceń w linii może powodować jego przełączanie. W celu zapobieżenia temu zjawisku
stosuje się wymuszanie stanu w linii podczas braku transmisji poprzez odpowiednie
spolaryzowanie wejść odbiornika.
Poniższe rysunki obrazują sposoby spolaryzowania linii, powodujące ustawienie stanu 1
logicznej na wyjściu odbiornika gdy wszystkie nadajniki ustawione są w stan wysokiej
impedancji.
+5V
A
RX
B
CT
IO-43-1D
RT
6
Listopad 2005
KONWERTER ŚWIATŁOWODOWY RS-485
INSTRUKCJA OBSŁUGI
+5V
A
RX
RT
B
Konwertery posiadają wbudowany rezystor (terminator). Jeśli konwerter znajduje się na
końcu magistrali elektrycznej, należy dołączyć terminator za pomocą mikroprzełącznika.
Dołączenie terminatora powoduje jednocześnie wstępne spolaryzowanie linii w niżej
pokazany sposób.
masa
470Ω
RxD/TxD-N
IO-43-1D
135Ω
470Ω
Vcc
RxD/TxD-P
7
Listopad 2005
KONWERTER ŚWIATŁOWODOWY RS-485
INSTRUKCJA OBSŁUGI
6. Opis oznaczeń
- gniazdo odbiornika światłowodowego
- gniazdo nadajnika światłowodowego
PWR - zielona dioda sygnalizacyjna, oznacza obecność napięcia zasilania
Terminator OFF/ON - odłączenie/ dołączenie terminatora - przełącznik znajduje się na
górnej ściance urządzenia
+ - napięcie zasilania
- - masa
SHIELD - ekran kabla elektrycznego, zacisk jest dołączony do styku nr 1 gniazda D-sub
Opis styków złącza D-SUB
1. SHIELD
3. RxD/TxD-P
8. RxD/TxD-N
Styk nr 1 złącza D-sub nie jest połączony wewnątrz urządzenia z układem
elektronicznym, jest natomiast połączony z zaciskiem oznaczonym symbolem SHIELD.
Dzięki temu można dołączyć ekran kabla elektrycznego do masy, uziemienia lub pozostawić
"w powietrzu".
Pełny symbol konwertera.
TR-43-Y-X
Y = (1, 2, 5 lub 6) - zgodnie z powyższym opisem
X = (1 lub 2) - typ źródła światła:
1 - LED/850
2 - ELED/1300
ST jest znakiem handlowym firmy AT&T.
IO-43-1D
8
Listopad 2005
KONWERTER ŚWIATŁOWODOWY RS-485
INSTRUKCJA OBSŁUGI

IO-43-1D
9
Listopad 2005
KONWERTER ŚWIATŁOWODOWY RS-485
INSTRUKCJA OBSŁUGI
Wyprodukowano:
Lanex S.A.
ul.Ceramiczna 8
20-150 Lublin
tel.: (081) 444-10-11
fax: (081) 740-35-70
e-mail: [email protected]
web: www.lanex.pl
Kontakt z Serwisem:
tel. (081) 443-96-39
Lanex S.A. 2004
IO-43-1D
10
Listopad 2005