,

Изолированный преобразователь интерфейса USB в RS485 HARTZ-ISO-HFD

Silines

HARTZ-ISO-HFD изолированный преобразователь интерфейса USB в RS485:

  • Напряжение питания: 4.5 … 5.5В (USB);
  • Единичная нагрузка (Unit Load) на линию;
    • 1/8 (256 устройств) – RS-485;
    • 1/24 (240 устройств) – RS-422;
  • Скорость передачи данных: 300 бит/c … 2 Mбит/c;
  • Изоляция сигналов USB от RS-485/422: 2.5 кВ;
  • Интерфейс: USB 2.0 CDC (Virtual COM Port);
  • Диапазон рабочих температур: – 40 … +60 °C.

Цена: 5486 ₽ с НДС

Изолированный преобразователь интерфейса USB в RS485 HARTZ-ISO-HFD – изолированный двунаправленный преобразователь интерфейсов USB <=> RS485 / RS422. Устройство с одной стороны подключается к персональному компьютеру через интерфейс USB 2.0 CDC Virtual COM Port (виртуальный COM-порт), с другой стороны – к линии RS-485/RS-422. Сигналы с линии RS-485/RS-422 полностью изолированы от сигналов USB, что позволяет обезопасить подключенный компьютер от помех на длинных линиях RS-485/RS-422. Связь со стороны компьютера возможно осуществлять как с использованием простых терминальных программ, передающих и принимающих «чистые» данные с подключенной линии, так и с помощью специализированных программных продуктов.

Все преобразователи интерфейсов Silines

Параметры HARTZ-ISO-HFD

  • Устройство получает питание напрямую от порта USB и не требует дополнительных источников напряжения;
  • Встроенная гальваническая развязка интерфейсов USB и RS-485/422 для защиты Вас и Вашего оборудования;
  • Возможность работать в режимах HALF либо FULL DUPLEX;
  • Встроенные согласующий и подтягивающие резисторы подключаются к линиям RS-485/422 переключателем;
  • Единичная нагрузка на линию (unit load): RS-485 – 1/8 (256 устройств); RS-422 – 1/24 (240 устройств);
  • ECHO режим для отладки работы с подключенными устройствами (только режим HALF DUPLEX).

Описание входов/выходов HARTZ-ISO-HFD

  • TXA – неинвертирующий вход/выход RS-485 HALF DUPLEX; неинвертирующий выход RS-485 FULL DUPLEX;
  • TXB – инвертирующий вход/выход RS-485 HALF DUPLEX; инвертирующий выход RS-485 FULL DUPLEX;
  • RXA – неинвертирующий вход RS-485 FULL DUPLEX;
  • RXB – инвертирующий выход RS-485 FULL DUPLEX;
  • GND – нулевой потенциал;
  • EGND – защитное заземление.

Основные режимы работы HARTZ-ISO-HFD

  • RS-485 Half/Full Duplex;
  • RS-422 Half/Full Duplex;
  • RS-485/422 Half Duplex c «echo» – режим «обратной петли» (loopback), при котором передаваемые данные перенаправляются на RX вход FULL DUPLEX, что позволяет принимать отправляемые данные.

Поддерживаемые параметры передачи данных по COM порту

Размер данных (Data  bits)1 5, 6, 7,  8
Количество стоп-бит (Stop bits) 1, 1.52, 2
Бит четности (Parity) odd, even, mark, space, no parity
Скорость передачи (Baud rate) 300 bps … 2 Mbits
Примечания:

1.   Размеры данных 5 и 6 бит не поддерживаются при скорости передачи свыше 921600 bps

2.   Использование 1.5 стоп бит доступно только при размере передаваемых данных 5 бит  

Внешний вид HARTZ-ISO-HFD и назначение выводов

Рисунок 1. Внешний вид устройства HARTZ-ISO-HFD
Рисунок 1. Внешний вид устройства HARTZ-ISO-HFD

Описание выводов устройства

1 RXB Инверсный вход RS-485/422 Full Duplex
2 RXA Не-инверсный (прямой) вход RS-485/422 Full Duplex
3 TXB Инверсный

­ вход/выход RS-485/422 Half Duplex

­ выход RS-485/422 Full Duplex

4 TXA Не-инверсный (прямой)

­ вход/выход RS-485/422 Half Duplex

­ выход RS-485/422 Full Duplex

5 GND Нулевой потенциал «земля» для сигналов RS-485/RS-422
6 EGND Контакт для подключения устройства к линии защитного заземления
7 USB Разъем для подключения устройства к компьютеру. Тип разъема – USB B
8 LEDS USB Светодиод для индикации наличия питания на линии USB
9 RX Светодиод для индикации приема данных с линии RS-485/RS-422
10 TX Светодиод для индикации передачи данных на линии RS-485/RS-422
11 SWITCH Ползунковый переключатель для подключения резисторов к линии RS-485/RS-422, а также активации режима «echo»

Функционал ползунков переключателя (перевод ползунка в состояние «ON»)

SW1 Включение режима «echo» (только для режима HALF DUPLEX)
SW2 Подключение терминирующего резистора 120 Ом между контактами «TXA» и «TXB»
SW3 Подключение терминирующего резистора 120 Ом между контактами «RXA» и «RXB»
SW4 Подключение «подтягивающих» резисторов 1 кОм к контактам «TXA» и «TXB»
SW5 Подключение «подтягивающих» резисторов 1 кОм к контактам «RXA» и «RXB»

Особенности подключения к линиям RS-485/422

Единичная нагрузка / Unit Load

Стандарт RS-485 определяет максимум в 32 устройства, которые можно подключить на линию при сопротивлении входа, равном 1 UL (Unit Load – единичная нагрузка). Для стандарта RS-422 максимальное число устройств равно 10. Соответственно, при UL меньше 1, данное число пропорционально увеличивается. Таким образом, если взять в расчет, параметры данного устройства UL=1/8 для RS-485 и UL=1/24 для RS-422, то мы получим, что оно потребляет 1/256 часть от максимальной нагрузки на линию, допускаемой спецификацией для RS-485 и 1/240 для RS-422 соответственно. При определении максимального числа устройств на линии требуется учитывать единичную нагрузку всех подключенных устройств.

Терминирующий резистор

Для улучшения качества передачи сигнала стандарты RS-485 и RS-422 настоятельно рекомендуют использование терминирующих резисторов между прямым и инверсным входами трансиверов у приемников на концах линии. Типовые значения терминирующих резисторов по стандарту зависят от характеристического импеданса кабеля и равняются 100 Ом и 120 Ом для стандартов RS-422 и RS-485 соответственно.

Положения стандарта RS-422 предусматривают работу драйвера трансивера на нагрузку в 100 Ом между сигналами витой пары при однонаправленной передаче, поэтому в данных сетях, как правило, ставится только 1 терминирующий резистор на конце кабеля у последнего принимающего устройства. При установке нескольких резисторов нагрузка на линию будет превышена и количество устройств, которые могут одновременно работать на одной линии – уменьшено. Стандарт RS-485 является дальнейшим развитием стандарта RS-422, ориентированным на работу нескольких драйверов (передатчиков) на одной линии. Положения стандарта RS-485 предусматривают работу драйвера трансивера на нагрузку в 60 Ом, поэтому в большинстве случаев для увеличения гибкости системы можно устанавливать терминирующие резисторы на обоих концах линии вне зависимости от конфигурации.

На рисунках ниже указаны несколько типовых вариантов подключения терминирующего резистора при различных конфигурациях линии передачи.

Рисунок 2. RS-485 Half Duplex Multi-Point (несколько устройств может передавать и принимать данные по одной витой паре)
Рисунок 2. RS-485 Half Duplex Multi-Point (несколько устройств может передавать и принимать данные по одной витой паре)
Рисунок 3. RS-485/422 Half Duplex Multi-Drop (только одно устройство MASTER может передавать данные по одной витой паре, все остальные только принимают данные)
Рисунок 3. RS-485/422 Half Duplex Multi-Drop (только одно устройство MASTER может передавать данные по одной витой паре, все остальные только принимают данные)
Рисунок 4. RS-485 Full Duplex Multi-Point (несколько устройств может передавать и принимать данные по одной витой паре; два и более MASTER устройства на одной линии)
Рисунок 4. RS-485 Full Duplex Multi-Point (несколько устройств может передавать и принимать данные по одной витой паре; два и более MASTER устройства на одной линии)
Рисунок 5. RS-485/422 Full Duplex Multi-Drop (одно устройство MASTER может инициировать передачу данных SLAVE устройству по одной витой паре, остальные отвечают ему по другой витой паре)
Рисунок 5. RS-485/422 Full Duplex Multi-Drop (одно устройство MASTER может инициировать передачу данных SLAVE устройству по одной витой паре, остальные отвечают ему по другой витой паре)

Подтягивающие резисторы

Подтягивающие резисторы на линии RS-485/422 предназначены для создания «защитного смещения» на выходе трансивера (витой паре), для того чтобы в моменты, когда на линии нет активных передатчиков, на ней устанавливался стабильный не изменяющийся сигнал.

Установка данных резисторов носит рекомендательный характер – в дополнение к аппаратным средствам трансиверов они создают дополнительный запас помехоустойчивости. При длине линии менее 100 метров данные резисторы достаточно устанавливать только на одном конце линии, при большей длине – на обоих концах линии.

Установка данных резисторов не предусмотрена стандартами RS-485/422, поэтому из-за создаваемой ими дополнительной нагрузки на драйвер трансивера количество возможных устройств на линии снижается.

Количество устройств, которые можно установить на линию RS-485/422 без создания перегрузки можно рассчитать по формулам: (1) – при установке подтягивающих резисторов только с одной стороны линии, (2) – при установке подтягивающих резисторов с двух концов линии, при условии, что все подтягивающие резисторы имеют одинаковый номинал.

  • Rtr – сопротивление трансивера, равное 1 UL (unit load): 12 кОм для RS-485; 4 кОм для RS-422;
  • Rcm – минимальное сопротивление нагрузки на линию, на которое рассчитан драйвер трансивера по стандарту, равное 375 Ом для RS-485; 400 Ом для RS-422;
  • Rb – сопротивление подтягивающих резисторов;
  • UL – единичная нагрузка устройств, подключенных к линии.

Например, в HARTZ-ISO-HFD через встроенный переключатель можно подключить к линии подтягивающие резисторы, номиналом 1 кОм, значит при условии, что подтяжка на линии будет стоять только со стороны HARTZ-ISO-HFD, на линию можно будет подключить:

с единичной нагрузкой UL=1/8 вместо 256 устройств, которые можно было бы подключить до включения подтягивающих резисторов.

«Земля» и изоляция

Передача сигнала по стандарту RS-485/422 осуществляется в дифференциальном виде по двум проводам витой пары – приемник воспринимает сигнал как логическую единицу либо ноль по разнице напряжений на прямом и инверсном входах трансивера. Физический уровень трансиверов, передающих данные по данным стандартам построен таким образом, что оба сигнала являются источниками тока – для корректной передачи сигнала ток должен вернуться обратно от приемника к драйверу/передатчику, при этом линия инверсного сигнала не является путем возврата для тока прямого сигнала. При отсутствии низкоимпедансного соединения между нулевыми потенциалами приемника и передатчика возможно искажение формы сигнала и высокий уровень электромагнитных помех, поскольку возвратные токи будут пытаться вернуться к источнику через любые возможные пути, которые могу проходить через чувствительную измерительную электронику. Помимо этого, для того чтобы приемник смог распознать сигнал, величина напряжения на каждой отдельной линии относительно его нулевого потенциала (common mode voltage) должна лежать в заявленном в спецификации диапазоне -7…12 В. Для того чтобы избежать вышеописанных проблем в системе должна быть предусмотрена ещё одна линия для выравнивания нулевых потенциалов, а также обеспечения пути возвратных токов сигналов драйвера и приемника. Традиционно это делается несколькими способами.

1. Если устройства находятся на небольшом расстоянии друг от друга, они имеют низкоимпедансное соединение на общий контур и к данному контору не подключена чувствительная аналоговая электроника, то данный контур может использоваться в качестве пути возвратных токов и выравнивания потенциалов. Также это может быть справедливо для устройств, работающих от одного источника питания.

Рисунок 6. Возврат тока к источнику через общий контур заземления
Рисунок 6. Возврат тока к источнику через общий контур заземления

2. Если устройства находятся на большом расстоянии друг от друга, или питаются от изолированных источников питания, то разность между нулевыми потенциалами приемника и передатчика может превышать допустимый для RS-422/485 диапазон, что приведет к полной потере сигнала из-за активации защитных компонентов или поломке устройств в худшем случае. Для того, чтобы избежать данного сценария можно соединить приемник и передатчик третьим проводом – “нулем”. При наличии в том или ином виде общего контура заземления между подключенными устройствами данное решение может иметь негативные последствия в виде большого тока через нулевой провод, вызванного большой разницей потенциалов между точками локального заземления, и возникновении земляной петли, через которую могут инжектироваться помехи на связанную с общим земляным контуром чувствительную электронику. Данный метод может быть без проблем применен, например, при подключении портативной электроники с батарейным питанием.

Рисунок 7. Трехпроводное подключение устройств на большом расстоянии. Из-за разницы потенциалов между локальными нулями возникает большой ток. Из-за нулевого провода образуется токовая петля
Рисунок 7. Трехпроводное подключение устройств на большом расстоянии. Из-за разницы потенциалов между локальными нулями возникает большой ток. Из-за нулевого провода образуется токовая петля
Рисунок 8. Трехпроводное подключение устройств на большом расстоянии. Резисторы между нулями устройств и общим контуром заземления уменьшают ток, токовая петля по-прежнему остается
Рисунок 8. Трехпроводное подключение устройств на большом расстоянии. Резисторы между нулями устройств и общим контуром заземления уменьшают ток, токовая петля по-прежнему остается
Рисунок 9. Трехпроводное подключение устройств на большом расстоянии. Одно из устройств имеет батарейное питание
Рисунок 9. Трехпроводное подключение устройств на большом расстоянии. Одно из устройств имеет батарейное питание

3. При использовании использовании изолированного трансивера приемник и передатчик соединяются через трехпроводное подключение с “нулем”. Изоляционный барьер трансивера препятствует протеканию тока между “нулем” трансивера и “нулем” устройства, токовая петля отсутствует. Напряжение между локальными землями не должно превышать напряжения изоляции в несколько киловольт (см. спецификацию к конкретному устройству).

Рисунок 10. Трехпроводное подключение устройств, один из трансиверов изолирован
Рисунок 10. Трехпроводное подключение устройств, один из трансиверов изолирован

Подключение

В составе HARTZ-ISO-HFD имеются два трансивера для реализации работы в режимах Half и Full Duplex. Один из трансиверов работает на прием и передачу с автоматическим переключением направления передачи (по умолчанию прием) и используется для работы в режиме Half Duplex, а также как передатчик в режиме Full Duplex; второй трансивер работает только на прием для работы в режиме Full Duplex. Линия RS-485 состоит из трех проводов – прямой вход/выход, инверсный вход/выход, «нулевой потенциал», часто обозначаемых «A», «B», «GND» соответственно. Прямой вход/выход HARTZ-ISO-HFD должен соединяться с прямым входом/выходом линии, инверсный с инверсным и «нулевой потенциал» с «нулевым потенциалом» в соответствии с выбранной топологией линии.

На выходе устройства имеется контакт «EGND» для подключения к линии защитного заземления. Подключение данного контакта производится на усмотрение пользователя. Данный контакт создает высокоомную связь изолированной и защитной «земель», постепенно «сливая», накопленный на изолированной стороне, заряд, во избежание образования опасного для человека напряжения, но при этом ухудшает характеристики изоляции.

Через переключатель в корпусе устройства имеется возможность активировать режим «еcho» при котором входы/выходы трансиверов замыкаются друг на друга для автоматического приема отправляемых в линию команд. Нагрузка на линию при включении данного режима, соответственно, увеличивается в два раза. Допускается работа только на линии HALF DUPLEX.

К входам/выходам каждого трансивера через переключатель в корпусе устройства при необходимости подключаются терминирующий и подтягивающие резисторы. Номинал подключаемого терминирующего резистора равен 120 Ом ± 1%, рассеиваемая мощность 0.25 Вт. Номинал подтягивающих резисторов равен 1 кОм ± 1%.

Рисунок 11. Эквивалентная схема входа трансивера HARTZ-ISO-HFD
Рисунок 11. Эквивалентная схема входа трансивера HARTZ-ISO-HFD

Данное устройство производится исключительно на заводе в России и перед тем как попасть к Вам в руки проходит 100% контроль качества с включением и проверкой работоспособности.

Вы можете купить Изолированный преобразователь интерфейса USB в RS485 HARTZ-ISO-HFD в интернет-магазине Cyber Networks официального дилера Silines по выгодной цене с доставкой по РФ.

Бренд

Страна производитель

Производитель

Модель

Примечание

, ,

Электрические характеристики

Напряжение питания 4.5 … 5.5 В (USB)
Максимальный потребляемый ток 250 мА
Гальваническая изоляция сигналов USB от линий RS-485/422 2500 Vrms в течение 1 мин
Единичная нагрузка на линию (Unit Load) RS-485 – 1/8 (256 устройств); RS-422 – 1/24 (240 устройств)
Единичная нагрузка на линию (Unit Load) с включенным режимом «echo» RS-485 – 1/4 (128 устройств); RS-422 – 1/12 (120 устройств)
Сопротивление и рассеиваемая мощность подключаемых через переключатель терминирующих резисторов 120 Ом ± 1% 0.25 Вт
Сопротивление подключаемых через переключатель подтягивающих резисторов для защитного смещения 1 кОм ± 1%

Основные характеристики

Интерфейс связи с ПК USB2.0 CDC Virtual COM Port
Интерфейс связи с внешними устройствами RS-485/422 Half/Full Duplex
Диапазон рабочих температур -40 … +60 °С
Масса 65 гр.
Габариты (длина x ширина x высота), мм 90.2×36.3×57.5 мм

Назначение светодиодов

Светодиод Назначение
USB Индикация наличия питания на линии USB
TX Индикация передачи данных со стороны ПК в линию RS-485/422
RX Индикация передачи данных со стороны линии RS-485/422 в сторону ПК

Комплект поставки

Устройство HARTZ-ISO-HFD 1 шт.
Кабель USB для подключения к ПК 1 шт.

Файлы для скачивания

Возможно Вас также заинтересует…