Преобразователь RS-232 - RS-485/422

В простейшем, но наиболее распространенном случае, когда к компьютеру с портом RS-232 требуется подключить сеть на основе интерфейса RS-485, порт RS-232 используют в режиме программного управления потоком данных. При этом из 10 клемм интерфейса используются только три: TD (Transmit Data - передача данных), RD - (Receive Data - прием данных) и SG (Signal Ground - сигнальное заземление), а протокол передачи не зависит от типа интерфейса. Преобразование интерфейса сводится фактически только к побитовому преобразованию потока данных из одной электрической формы в другую, без преобразования протоколов передачи и изменения драйверов порта ввода-вывода. Структурная схема такого преобразователя показана на рис. 2.47. Она отличается от схемы на рис. 2.46 по сути только типом приемопередатчиков портов ввода-вывода и наличием порта RS-422 (выводы Tx+, Tx-, Rx+, Rx-) одновременно с портом RS-485 (выводы Data+, Data-).

Описанный преобразователь находит применение при подключении к компьютеру промышленной сети Modbus или DCON, а также отдельных устройств с интерфейсом RS-485 или RS-422.

Рис. 2.47. Типовая структура двунаправленного преобразователя интерфейсов RS-232 в RS-485 и RS-422 типа NL-232C

Преобразователи интерфейса часто используют в качестве удлинителей интерфейса, т. е. для увеличения расстояния, на которое можно передать информацию. Например, для удлинения порта RS-232 можно использовать преобразователь RS-232 в RS-485, который обеспечивает дальность до 1,2 км, и на приемном конце сделать обратное преобразование из RS-485 в RS-232. Аналогично можно использовать оптоволоконный интерфейс или CAN. Однако чаще для удлинения интерфейсов используют преобразование в промежуточный нестандартный канал передачи, использующий повышенную мощность сигнала и позволяющий передавать данные на расстояние, например, до 20 км по медному кабелю.

Преобразователь RS-232
в оптоволоконный интерфейс

Оптоволоконный канал имеет ряд неоспоримых преимуществ, связанных с оптическим способом передачи информации:

o большая дальность передачи: обычно до 2 км в многомодовом канале или до 20 км в одномодовом; с повторителями - до нескольких сотен километров;

o нечувствительность к электромагнитным помехам, в том числе при разряде молнии или электростатических разрядах;

o отсутствие аварийных ситуаций и порчи оборудования в случае коротких замыканий, отсутствие коррозии мест соединений;

o более высокая пропускная способность (скорость передачи) или уменьшенное количество ошибок в канале при той же скорости по сравнению с медным кабелем;

o гальваническая развязка с практически неограниченным напряжением изоляции;

o хорошая защищенность от несанкционированного доступа: невозможно перехватить передаваемую информацию, не нарушив связь по каналу.

Одномодовое оптоволокно позволяет передавать сигнал на большее расстояние, чем многомодовое, однако коннекторы и приемопередатчики, а также вся кабельная инфраструктура для многомодового оптоволокна обычно на 25...50% дешевле, чем для одномодового. Это связано с жесткими технологическими допусками на компоненты систем для одномодового волокна.

В многомодовом кабеле распространяются световые волны нескольких мод (длин волн), в одномодовом - одной длины волны. Диаметр сердцевины многомодового оптоволокна на порядок больше длины волны, поэтому технологические допуски на кабельную инфраструктуру могут быть больше и изготовление - дешевле.

Примером оптоволоконного преобразователя может служить преобразователь SN-OFC-ST-62.5/125 фирмы НИЛ АП, передающий сигналы по оптоволокну на длине волны 820 нм, имеющий пропускную способность 5 Мбит/с, дальность передачи 1,5 км и разъемы типа ST для оптического кабеля.

Преобразователь USB в RS-232,
RS-485, RS-422

Преобразователь из USB в RS-232/422/485 гораздо сложнее, чем описанные выше. Сложность появляется вследствие того, что для шины USB стандартом установлен определенный порядок обмена пакетами данных и пакетами квитирования с устройствами USB. Поэтому побитовая ретрансляция становится невозможной и в преобразователе интерфейсов большую роль играет модификация драйверов порта.

Преобразователи из USB в RS-232/422/485 используются, когда компьютер имеет недостаточное количество портов RS-232/422/485, но есть неиспользуемые порты USB. При подключении к компьютеру преобразователя и установки соответствующих драйверов в операционной системе появляется новый виртуальный COM-порт, который со стороны программного и аппаратного интерфейса ничем не отличается от обычного.