RK10 – Izolowany konwerter USB na RS485

Opis

Izolowany konwerter USB na RS485 umożliwia przesyłanie danych między portem USB a interfejsem RS-485, który można spotkać w urządzeniach przemysłowych. Z poziomu komputera PC urządzenie jest widziane jako port COM. W celu zabezpieczenia urządzeń pomiędzy interfejsami zastosowano separację galwaniczną. Konwerter umożliwia programom nadzorczym na wymianę danych z obiektami przemysłowymi, i co więcej, nie ingeruje w strukturę przesyłanych danych. Kompatybilność z wieloma protokołami komunikacji przemysłowej, np. Modbus RTU, Modbus ASCII, czyni go uniwersalnym przetwornikiem komunikacji z USB na RS485.

Izolowany konwerter USB na RS485 zasilany jest z portu USB komputera, więc nie musimy podłączać dodatkowego źródła zasilania. Transmisja danych łączem RS485 odbywa się w trybie half — duplex. Łącze RS485 wyprowadzone jest na wpinane złącze śrubowe. Dodatkowo wyprowadzone są również GND i VCC.

Izolowany konwerter USB na RS485 – główne cechy

• Zasilanie z portu USB komputera,
• kompatybilność z USB 1.1, 2.0 i 3.0,
• izolacja galwaniczna 2,5 kV między portami,
• odporność ESD do ±15 kV na pinach RS-485
• Przeźroczysty dla protokołów przemysłowych — kompatybilność z protokołami np.: MODBUS ASCII, MODBUS RTU,
• chip FT232,
• sprzętowa eliminacja ECHA na magistrali RS485,
• automatyczne wykrywanie sterowników w systemach Windows 11, 10, 8.1,
• prędkość transmisji do 1 Mb/s,
• automatyczne sterowanie kierunkiem przepływu danych,
• sygnalizacji zasilania i przesyłanych danych, dzięki wbudowanym diodom: PWR, TxD, RxD,
• temperatura pracy -30…55 °C,
• temperatura magazynowania -30…70 °C,
• wymiary 68,7 × 49 × 35.2 mm.

---

Izolowany konwerter USB na RS485 — zasada pracy

Wymiana danych w standardzie RS485 odbywa się w trybie typu half duplex. Oznacza to, możliwość przesyłania danych w jedną stronę w jednej chwili, więc nie może jednocześnie odbywać się nadawanie i odbieranie danych. Maksymalna prędkość pracy Konwertera RK10 może wynosić nawet 1 Mbit/s. Niezawodność tak szybkiej transmisji zależy w znaczącej mierze od długości linii. Jeśli przykładowo chcemy komunikować się z prędkością 9600 kb/s, to nasza linia komunikacyjna może mierzyć nawet 1000 m. Natomiast przy prędkości 1 Mbit/s możemy mieć niezawodną komunikację tylko na dystansie 100 m. Przez efekty odbicia fali, na końcach magistrali o długości powyżej 800 m, pomiędzy liniami A i B interfejsu RS485, należy stosować terminatory w formie rezystorów. Izolowany konwerter USB na RS485 nie ma oddzielnych zacisków do przyłączenia terminatorów. Ze względu na różne długości linii komunikacyjnej, wartość terminatorów należy dostosować indywidualnie do aplikacji.

Sposób działania magistrali RS485 szczegółowo omówiony został w artykule: CZYM JEST I JAK DZIAŁA RS-485 ↗

Natomiast jeśli ktoś chciałby zaimplementować obsługę protokołu Modbus — RTU po RS485, w poradniku: PROTOKÓŁ MODBUS ROZSZYFROWANY – CZYLI JAK DZIAŁA MODBUS? ↗ opisaliśmy od podszewki jak działa Modbus oraz przedstawiliśmy sposób komunikowania się po RS-485 z przetwornikiem TD2 ↗ tym protokołem.

Izolowany konwerter USB na RS485 — opis separacji galwaniczna

Częstą przyczyną uszkodzeń pomiędzy dwoma urządzeniami elektrycznymi jest różniczka potencjałów. Jeśli błędnie przyłączymy komputer do instalacji
elektrycznej lub po prostu zasilimy go z innej faz niż urządzenie, z którym się komunikuje, może dojść do jego uszkodzenia. Izolowany konwerter USB na RS485 izoluje galwanicznie urządzenia dołączone do portu USB, zabezpieczając w ten sposób komputer i dołączone urządzenie przed różnicami potencjałów mas. Izolowany konwerter USB na RS485 zbudowany jest z układu FT232R oraz dwukierunkowego separatora galwanicznego ADM2482. Konwerter zasilany jest z portu USB, zawiera także przetwornicę napięcia dostarczającą zasilanie do części izolowanej galwanicznie. Co więcej, dodatni zacisk zasilania został wyprowadzony do realizacji zabezpieczenia trybu Fail Safe, jest to dzielnik napięcia wymuszający odpowiednie poziomy napięć w interfejsie RS485). Więcej informacji o trybie Fail Safe znajdziesz w artykule: CZYM JEST I JAK DZIAŁA RS-485.

Izolowany konwerter USB na RS485 – Opis wyprowadzeń

Nr pinu	Nazwa pinu	Sygnały RS485
5	+	Linia + dla terminatora
4	A	Linia A
3	B	Linia B
2	GND	Linia GND
1	GND	Linia GND

Zalecane zasady w środowisku o nieznanym poziomie zakłóceń

• Przyłączenia interfejsu komunikacyjnego do izolowanego konwerter USB na RS485 prowadzić należy indywidualnie w ekranie ze skręconymi przewodami.
• Przewody z różnymi sygnałami powinny być prowadzone w odległości nie mniejszej niż 50 cm. Natomiast skrzyżowania wiązek sygnałowych wykonywać należy pod kątem 90°.
• Urządzenie nie spełnia wymagań dotyczących kompatybilności elektromagnetycznej w środowisku mieszkalnym, dlatego należy zachować ostrożność podczas jego stosowania.

Instalacja portu COM w systemie Windows

Konwerter RK10 korzysta z licencjonowanego przez firmę Future Technology Devices International Ltd, sterowników FTDIBUS Driver oraz FTDIPORT Driver i za pomocą tego oprogramowania w systemie tworzy się urządzenie Uniwersalnej Magistrali Szeregowej. Więc po zainstalowaniu sterowników w systemie, podłączenie izolowanego konwertera USB na RS485 skutkuje dodaniem kolejnego portu szeregowego COM do listy portów obsługiwanych przez system Windows.

Pracę z urządzeniem ułatwia autorski program NtroScannerRS. Wyświetla on na bieżąco listę dostępnych szeregowych portów COM. Co więcej, wykrycie nowego portu jest sygnalizowane informacją w prawym rogu ekranu, a program jest dostępny za darmo tu: Materiały

Zestaw z izolowanym konwerterem USB na RS485 zawiera

• Konwerter RK10,
• instrukcja obsługi,
• karta gwarancyjna,
• przewód USB 1.8 m,
• oprogramowanie NtroScanerRS,
• uchwyty montażowe (*dodatkowo).

Zastosowanie izolowanego konwerter USB na RS485

Przykład 1

Przetwornik TD2 komunikuje się z urządzeniami przemysłowymi za pomocą interfejsu RS485 lub USB protokołem Modbus RTU. Konwerter RK10 może być pomocny gdy chcemy rozpoznać, co znajduje się w rejestrach Modbus, lub po prostu podejrzeć, dane przesyłane na magistrali. Wystarczy więc, po instalacji sterowników konwertera na PC podłączyć się do istniejącej sieci RS485 i korzystając z programu terminala podglądać dane.

Uwaga! Protokół Modbus — RTU zezwala na obecność w sieci tylko jednego urządzenia MASTER wysyłającego zapytania. Jeśli chcesz nadać jakieś dane w sieci, to upewnij się żadne urządzenie Master, nie wysyła zapytań (w naszym wypadku PLC/SCADA). Jeśli tego nie zrobimy, możemy tylko nasłuchiwać lub odbierać dane.

Przykład 2 – konfiguracja przetwornika TD2

Urządzenia przemysłowe często umożliwiają konfigurację swoich parametrów właśnie przez protokół RS-485. Przetwornik TD2, poza interfejsem RS-485, można wprawdzie skonfigurować portem USB, ale w niektórych urządzeniach port RS-485 jest jedyną drogą konfiguracji. Dlatego w przykładzie pokażę, jak skonfigurować TD2 za pomocą konwertera RK10.

Po podłączeniu izolowanego konwertera USB na RS485 z przetwornikiem TD2 i komputerem przez USB, w systemie Windows powinien pojawić się nowy port COM, który należy wybrać w programie do konfiguracji przetwornika TD2 -> NtroConfig. Gdy port nie zostanie wykryty automatycznie, należy zainstalować sterowniki ręcznie. Jeśli wszystko jest poprawnie podłączone, komunikacja z programem powinna działać poprawnie i można konfigurować przetwornik TD2. Program NtroConfig komunikuje się z prędkością 115200 bitów/s.

Przykład 3

Innym przykładem zastosowania może być odczyt/zapis rejestrów Modbus z fizycznego urządzenia. Aby to zrobić, wystarczy podpiąć konwerter do portu RS-485 urządzenia. Po podłączeniu kabla USB, w programie emulującym zapytania Modbusowe (np. qModMaster) należy wybrać wykryty port COM i możemy odczytywać rejestry. Warto zwrócić uwagę, że powinniśmy znać adres urządzenia.

Konwerter umożliwia komunikację szeregową, tak więc każdy inny protokół wykorzystujący port szeregowy będzie działał z RK10, nie tylko Modbus.

W Ntonic zajmujemy się projektowaniem elektronicznych modułów, więc jeśli potrzebujesz indywidualnego rozwiązania albo chciałbyś zakupić izolowany konwerter RS485. Zapraszam do kontaktu mailowo, telefonicznie, albo w tabelce poniżej:

tel: +48 518 459 388
norbert.szymczyk@ntronic.pl