Rs485 là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Rs485 là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Rs485 ra sao sẽ được tổng hợp đầy đủ qua bài viết sau đây. 

Rs485 là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động RS485 đã cải thiện được nhiều chức năng hơn,được sử dụng ưa chuộng ở nhiều môi trường công nghiệp khác nhau.

1. Rs485 là gì?

RS485 là một phương thức giao tiếp nối tiếp giữa máy tính và các thiết bị trong ngành công nghiệp, viễn thông, POS,… Hay còn được gọi là TIA-485 (-A) hoặc EIA-485. RS485 còn được đặc biệt sử dụng ở các môi trường nhiễu có phạm vi đường truyền rộng lớn, đường cáp đi đường dài trong môi trường nhiễu.

RS485 không chỉ là giao diện từ thiết bị đến thiết bị đơn lẻ mà còn là tổ hợp truyền thông có chức năng tạo ra các mạng đơn giản của nhiều thiết bị.  Có thể liên kết lên tới 32 thiết bị trên một cặp dây đơn với hệ thống dây nối đất có khoảng cách lên đến 1200m.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Rs485

Cấu tạo RS485

Cấu tạo của RS485 được mô phỏng như hình minh họa. Cáp RS485 được tạo thành từ những sợi cáp nhỏ bằng đồng, xoắn với nhau theo từng cặp nối dài. Bên cạnh sự đơn giản cũng có một số ưu điểm và nhược điểm đi kèm. Với cấu tạo là những cặp xoắn nối tiếp khả năng nhiễu đối với chuẩn truyền thông RS485 là rất ít, nhưng khi xuất hiện hiện tượng này thì các cặp khác cũng sẽ bị kéo theo.

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.

Nguyên lý hoạt động

Dữ liệu khi được truyền qua 2 dây trong trạng thái xoắn lại. Khi dây xoắn lại khả năng chống nhiễu cao và tín hiệu đường truyền sẽ tốt hơn. Trong mạng RS485 được chia thành 2 cấu hình: Cấu hình 2 dây ( hệ thống bán song công), cấu hình 4 dây ( hệ thống song công toàn phần).

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động RS485

• Sơ đồ cấu hình 2 dây

Hệ thống bán song công 2 dây được truyền theo hướng tại một thời điểm nhất định. Tín hiệu TX và RX cùng chia sẻ một cặp dây giúp tiết kiệm chi phí cài đặt.

Trong sơ đồ này, hệ thống máy phát và hệ thống máy thu sẽ kết nối với mỗi nút trên cặp xoắn. Tuy nhiên sẽ bị giới hạn ở chế độ bán song công, phải chú ý đến độ trễ của vòng.

• Sơ đồ cấu hình 4 dây

Cấu hình này hoạt động khác với cấu hình 2 dây, dữ liệu truyền đến và truyền đi đồng thời từ các nút, đồng thời nhận và truyền dữ liệu. 2 dây sẽ có nhiệm vụ truyền, 2 dây còn lại sẽ có nhiệm vụ nhận.

Trong sơ đồ này, cổng chính và máy phát sẽ kết nối với nút nhận dữ liệu trên cặp xoắn. Tuy nhiên, sơ đồ này bị giới hạn trong giao tiếp chính và phụ, nơi các nút không giao tiếp với nhau.

Ưu nhược điểm của Rs485

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động RS485 đã được thay đổi nhiều so với những sản phẩm đi trước, bên cạnh đó cũng có những ưu điểm và nhược điểm đi kèm.

Ưu điểm

• Sản phẩm tân biến, cải thiện được các điểm yếu của sản phẩm RS232 đi trước.
• Có thể giao tiếp, kết nối cùng lúc nhiều máy phát trên cùng hệ thống mạng.
• Kết nối được nhiều thiết bị trên cùng một hệ thống mạng.
• Đối với điện trở đầu vào 12Ω thì sẽ kết nối được với 32 thiết bị. Hoặc các đầu vào có điện trở khác cũng có thể kết nối lên đến 256 thiết bị.
• Khi RS485 kết nối với các thiết bị ở khoảng cách xa có thể dùng thêm bộ lặp để tăng số lượng thiết bị kết nối.
• Mỗi tín hiệu kết nối với hai dây tín hiệu sẽ truyền nhanh với khoảng cách xa hơn.

Nhược điểm

• Cùng lúc truyền nhiều thiết bị trên cùng một dây thì thời gian đáp ứng sẽ chậm.
• Các thiết bị kết nối phải chung chuẩn RS485 thay cho Analog hiện hữu.
• Cần có kiến thức về RS485 để sử dụng.

Cách sử dụng Rs485

Dây chuyển đổi USB sang RS485

Được sử dụng trong ngành công nghiệp, thiết kế nhỏ gọn. Có các mạch bảo vệ chống rỉ và các tác động từ môi trường xung quanh. Bộ chuyển đổi này hoạt động liên lạc nhanh, ổn định. Có bảo mật cao tự động thu phát.

Cáp điều khiển RS485 – Grove

Là mẫu kết nối hệ thống tiêu chuẩn hóa đơn giản và dễ dàng sử dụng trong học tập. Cho phép Arduino kết nối với RS485 cắm trực tiếp và sử dụng.

Kết nối RS485 với máy tính

Bộ chuyển đổi này có mạch bảo vệ cách ly nguồn, cách ly từ tính. Dễ dùng, thu phát tự động, không gây trễ thông tin. Bộ chuyển đổi S177P1 thiết kế riêng cho tín hiệu Modbus RTD RS 485 giao tiếp với máy tính thông qua cổng USB.

Bộ chuyển đổi tín hiệu RS485 sang USB

Hiện nay các loại laptop đều sử dụng RS485 nhỏ gọn và đỡ chiếm diện tích, giải quyết được những trường hợp khó khăn một cách dễ dàng.

Bộ chuyển đổi tín hiệu RS485 sang Ethernet

Đây là một phát minh vĩ đại có hữu ích cho các hệ thống nhà xườn, nhà máy,… quy mô lớn. giúp tín hiệu truyền đi tập trung trên diện rộng, không bị khoảng cách địa lý hay độ dài dây dẫn làm giới hạn.

Ứng dụng

RS485 được sử dụng rộng rãi với môi trường trong ngành công nghiệp và tự động hóa. Có thể điều kiển động cơ từ xa , điều khiển những hệ thông mạng như PLC; HMI,…

• Ví dụ thực tế: Có thể quan sát và điều khiển lượng nước bơm được từ một máy bơm ở khoảng cách xa, không cần theo dõi sát sao.
• PLC được kết nối với VFD thông qua RS485, có thể theo dõi lượng nước từ trung tâm điều khiển, giám sát mực nước qua các bồn chứa.
• Hệ thống VFD cho khi được kết nối RS485 sẽ kiểm soát được tốc độ của máy bơm từ xa.

Các thông tin về Cấu tạo và nguyên lý hoạt động RS485 đã được tổng hợp ở bài viết trên hy vọng sẽ giúp ích cho bạn.

>> Tham khảo thêm bài viết: HMI là gì?