《電子技術應用》
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一種微功耗的RS485中繼器的設計方案
摘要: 在長期實踐的基礎上,設計了一種微功耗的RS485中繼器,經實地測試,通信距離可達原來的1.8倍。
Abstract:
Key words :

引 言:

  在通信距離為幾十米到上千米時,RS485收發器被廣泛使用。RS485收發器采用平衡發送和差分接收,因此具有抑制共模干擾的能力,加上接收器具有高的靈敏度,能檢測低達200mV的電壓,故傳輸信號能在千米以外得到恢復。

  使用RS485總線,一對雙絞線就能實現多站聯網,構成分布式系統。它的設備簡單、價格低廉、能進行長距離通信,故在工程項目中得到了廣泛應用。但是如果工程需要更長的通信距離,超出RS485接口能夠提供的可靠傳送數據范圍時,單一的RS485通信控制芯片對就無法完成了。這時,必須在傳輸線路中增加中繼器。

  筆者在長期實踐的基礎上,設計了一種微功耗的RS485中繼器,經實地測試,通信距離可達原來的1.8倍。

  1 中繼器原理

  中繼器原理圖如圖1所示。其中,U1和U2是中繼器的收發芯片對,負責數據的收發或發收,采用SIPex公司的3V低功耗芯片SP3485,單片待機時電流為10 μA,其他邏輯電路均采用HC型,待機電流2 μA,大大降低了系統功耗。


 

 

  2 測試結果

  使用泰克示波器TDS2012觀察接收和發送端的波形,并加以存儲分析,如圖2所示。

  其中,垂直刻度為1 V/格,水平刻度為400μs/格;上部波形表示一幀數據到來,中間和下部波形分別表示被轉發至B2和A2。由圖2可見,波形的上升沿和下降沿都很陡,說明數據電平比較規范,失真度很小。并且由于采用了狀態機結構,能夠自動識別數據傳輸方向,比采用軟件控制方向更加方便、可靠,達到了設計要求。

  另外,在系統允許的情況下,波特率應盡可能低,因為過高的波特率將致使傳輸距離受限。由于傳輸線的歐姆阻抗、集膚效應等損耗引起信號畸變,從而通信距離受到限制。從實驗結果總結看,有中繼器的數據傳輸波特率不宜超過14400。增加中繼器后通信距離為原來的1.8倍。功耗方面,在沒有數據傳輸的待機狀態,用微安表測得整機功耗電流約為22 μA(供電電壓3 V)。


 
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