Hardware

La regulación de carga se refiere al cambio en la tensión de salida cuando la corriente de carga se ajusta desde un valor mínimo hasta un valor máximo, mientras que la tensión de entrada permanece constante. Es decir, la capacidad de mantener una tensión de salida estable cuando la corriente de carga varía de forma constante. Es un indicador de estado estacionario. El indicador de regulación de carga de salida se expresa generalmente en mV en la especificación LDO. De la definición se desprende que cuanto menor sea la regulación de carga, mejor será el rendimiento del LDO. Cuando la corriente de carga cambia repentinamente, cuanto menor sea el cambio en la tensión de salida, mejor será el rendimiento del LDO.En una fuente de alimentación LDO, su voltaje de salida varía según la corriente de carga. Por ejemplo, si la corriente de carga de un LDO cambia de 10 mA a 300 mA, el voltaje de salida cambia de 3,3 V a 3,28 V. Es decir, cuando la corriente de carga es de 10 mA, el voltaje de salida es de 3,3 V; cuando la corriente de carga es de 300 mA, el voltaje de salida es de 3,28 V. Si la regulación de carga se expresa en mV, es 3,3 V - 3,28 V = 0,02 V = 20 mV. Esto significa que cuando la corriente de carga está entre 10 mA y 300 mA, el cambio máximo en el voltaje de salida no supera los 20 mV.Los condensadores de salida de diferentes tamaños tienen diferentes tasas de regulación de carga. Cuanto mayor sea el condensador de salida, más estable será la tensión de salida.En la figura a continuación, cuando el Iout verde aumenta repentinamente, la salida LDO tiene un subimpulso, que es la tasa de regulación de carga.

La relación de rechazo de la fuente de alimentación (PSRR) se refiere a la relación entre el voltaje de rizado de entrada y el voltaje de rizado de salida, en decibeles (dB), y su expresión es:La importancia del PSRR reside en cuantificar el grado de transmisión de los cambios en la entrada de potencia a la salida. Por ejemplo, si el PSRR de un circuito es de 60 dB, por cada cambio de 1 V en la tensión de entrada de la fuente de alimentación, la salida solo fluctuará 1 mV. Este indicador es especialmente importante en circuitos analógicos (como amplificadores operacionales y reguladores de tensión), ya que el ruido de la fuente de alimentación puede provocar directamente distorsión de la señal o degradación del rendimiento del sistema.Los factores que afectan la PSRR de la fuente de alimentación LDO no solo están relacionados con la frecuencia de rizado, sino también con la corriente de carga, la diferencia de voltaje de entrada y salida, y el valor de la capacitancia del capacitor de salida. Específicamente, esto se refleja en: a menor caída de voltaje, mayor corriente de carga, mayor frecuencia, y a menor capacitor de salida, menor PSRR. Por lo tanto, cuando se requiere una alta relación de rechazo de modo común, es necesario aumentar adecuadamente la diferencia de voltaje, aumentar el capacitor de salida y reducir la corriente de carga. La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de la relación entre la PSRR y la frecuencia del chip de fuente de alimentación AP2210 con diferencia de caída ultrabaja. En el diagrama, se puede observar que su PSRR puede alcanzar 75 dB a baja frecuencia.Imagen 1 PSRR vs FrecuenciaNormalmente, las fuentes de alimentación LDO tienen una alta PSRR, por lo que su ondulación de salida es baja. Por lo tanto, al diseñar el circuito de alimentación de sensores, especialmente de sensores con salida analógica, para garantizar su precisión, se suele utilizar un LDO de bajo ruido y baja ondulación. La ondulación de salida de las fuentes de alimentación conmutadas es alta y se ve muy afectada por el tamaño de la carga. En términos de eficiencia, las fuentes de alimentación conmutadas son superiores a las de los LDO y generan menos calor. Por lo tanto, las fuentes de alimentación conmutadas se suelen combinar con LDO, y su alta relación de supresión de la fuente de alimentación LDO se utiliza para suprimir la ondulación de salida de estas.

Para evitar que el usuario de la fuente de alimentación conecte incorrectamente la línea de entrada y provoque la quema de la misma, generalmente se requiere un circuito de conexión antirretorno en la entrada de la fuente. Asimismo, para garantizar que la tensión de entrada se mantenga dentro de un rango seguro, también debe estar protegida contra sobretensiones.El circuito que se muestra en la Figura 1 realiza la función integrada de conexión anti-reversa y protección contra sobretensión.Su función de protección contra sobretensión se analiza de la siguiente manera: Cuando Vin está en el rango de voltaje de entrada normal, el regulador de voltaje Z1 no se rompe inversamente, la corriente de R2 y R3 es básicamente 0, el Vbe del transistor P1 es 0, es decir, el transistor PNP no está encendido y el Vgs La tensión Q1 del tubo PMOS está determinada por el divisor de tensión de las resistencias R4 y R5. Si Vgs es mayor que el umbral de conducción, el tubo PMOS se activa, es decir, la fuente de alimentación funciona con normalidad. Cuando la entrada Vin es mayor que la tensión de entrada normal, Vin>Vbr, el regulador de voltaje está averiado, el transistor PNP Q1 está encendido, VCE≈0, es decir, la Vgs del tubo PMOS es ≈0 y el tubo PMOS se apaga, es decir, se logra protección contra sobretensión.Su función de protección contra conexión inversa se analiza de la siguiente manera: la protección contra conexión inversa de entrada se realiza mediante el tubo NMOS Q2. Cuando el polo positivo de la fuente de alimentación se alimenta desde Vin, la tensión de compuerta Vgs La tensión Q2 del tubo NMOS es alta. En este momento, Q2 se activa, Q1, la carga RL y Q2 forman un bucle, y el circuito funciona normalmente. Cuando el polo positivo de la fuente de alimentación se invierte desde el terminal negativo inferior, Q2 se corta, el bucle se desconecta por completo y el circuito deja de funcionar, lo que contribuye a la protección contra la conexión inversa.

Para evitar que el usuario de la fuente de alimentación conecte incorrectamente la línea de entrada y provoque la quema de la misma, generalmente se requiere un circuito de conexión antirretorno en la entrada de la fuente. Asimismo, para garantizar que la tensión de entrada se mantenga dentro de un rango seguro, también debe estar protegida contra sobretensiones.El circuito que se muestra en la Figura 1 realiza la función integrada de conexión anti-reversa y protección contra sobretensión.Su función de protección contra sobretensión se analiza de la siguiente manera: Cuando Vin está en el rango de voltaje de entrada normal, el regulador de voltaje Z1 no se rompe inversamente, la corriente de R2 y R3 es básicamente 0, el Vbe del transistor P1 es 0, es decir, el transistor PNP no está encendido, y el Vgs del tubo PMOS Q1 está determinado por el divisor de voltaje de las resistencias R4 y R5. Vgs es mayor que el umbral de conducción, y el tubo PMOS se enciende, es decir, la fuente de alimentación funciona normalmente; cuando la entrada Vin es mayor que el voltaje de entrada normal, en este momento Vin>Vbr, el regulador de voltaje se rompe, el transistor PNP Q1 se enciende, VCE≈0, es decir, el Vgs del tubo PMOS es ≈0, y el tubo PMOS se apaga, es decir, se logra la protección contra sobretensión.Su función de protección contra conexión inversa se analiza de la siguiente manera: la protección contra conexión inversa de entrada se realiza mediante el tubo NMOS Q2. Cuando el polo positivo de la fuente de alimentación se alimenta desde Vin, la tensión de compuerta Vgs del tubo NMOS Q2 es alta. En este momento, Q2 se activa, Q1, la carga RL y Q2 forman un bucle, y el circuito funciona normalmente. Cuando el polo positivo de la fuente de alimentación se invierte desde el terminal negativo inferior, Q2 se corta, el bucle se desconecta por completo y el circuito deja de funcionar, lo que contribuye a la protección contra conexión inversa. 

Según la topología del circuito de dos hilos, la corriente de alimentación es modulada por el sensor y luego regresa al circuito de adquisición de señales. Si la salida de alimentación no se procesa, una vez que el sensor se cortocircuita o el usuario final opera incorrectamente provocando un cortocircuito, es muy probable que la alimentación se dañe o que el circuito de adquisición de señales se dañe. Para evitar esta situación, se debe añadir un circuito limitador de corriente al circuito que suministra 24 V al sensor para limitar la corriente dentro de un rango seguro (por ejemplo, por debajo de 30 mA), evitando así fallos catastróficos.A continuación se presenta el circuito de protección limitador de corriente para proporcionar energía de 24 V al sensor al diseñar el circuito de adquisición de interfaz de 4-20 mA. Cuando la corriente es menor que la corriente límite Imax, la caída de tensión en la resistencia R1 es menor que la tensión de conducción Vbe del transistor P1. Las resistencias R3 y R4 dividen la tensión, creando una diferencia de tensión suficiente entre la fuente y la puerta del transistor de efecto de campo Q1. En este punto, el transistor P1 se desconecta y el transistor Q1 conduce. El circuito se encuentra en estado de funcionamiento normal.Cuando la corriente aumenta por encima de la corriente límite Imax, la caída de tensión en la resistencia R1 es mayor que la tensión de conducción Vbe del transistor P1. En este momento, el transistor P1 se encuentra en estado de conducción. La tensión de entrada se aplica directamente a la compuerta del transistor de efecto de campo Q1. En este punto, las tensiones en la fuente y la compuerta del transistor de efecto de campo Q1 son aproximadamente iguales, lo que provoca que el transistor de efecto de campo Q1 se corte y desconecte el circuito, poniéndolo en estado de protección. Esto evita daños a la carga por corriente excesiva.Dado que la tensión de conducción Vbe del MMBT2907A es de aproximadamente 0,7 V y que Vbe/R1 = 25 mA, se puede saber que la corriente de limitación es de aproximadamente 25 mA. Si es necesario ajustar la corriente de limitación, basta con ajustar el valor de la resistencia R1.

La principal razón para elegir fuentes de alimentación duales para sensores es cumplir con los requisitos de integridad de la señal, condiciones de funcionamiento del circuito y precisión de la medición. Esto incluye los siguientes aspectos:1. Manejo de señales bidireccionales (señales de CA)Algunos sensores (como los de vibración, sonido y aceleración) emiten señales bidireccionales, lo que significa que fluctúan por encima y por debajo del punto de referencia cero (voltajes positivo y negativo). Si solo se utiliza una fuente de alimentación, la señal de semiciclo negativo se truncará, lo que provocará distorsión. En este caso, el uso de fuentes de alimentación positivas y negativas (como ±5 V, ±12 V) para proporcionar voltajes simétricos permite que la señal fluctúe centrada en 0 V, conservando la información completa de las mitades positiva y negativa para evitar la distorsión de la señal.2. Requisitos de funcionamiento del circuito internoMuchos sensores integran amplificadores operacionales o circuitos analógicos para la amplificación o el procesamiento de señales en sus circuitos internos. Estos dispositivos requieren fuentes de alimentación positivas y negativas para lograr:Diseño de circuito simplificado: En un sistema de fuente de alimentación única, al procesar señales de CA, se requiere una "tierra virtual", lo que añade ruido y complejidad al diseño. Si bien las fuentes de alimentación positivas y negativas utilizan la "tierra" (0 ​​V) como punto de referencia, sin necesidad de circuitos de polarización adicionales, esto simplifica el diseño y reduce el ruido.Maximización del rango dinámico: muchos sensores de alto rendimiento y amplificadores operacionales requieren fuentes de alimentación duales para utilizar completamente su rango de entrada/salida, evitar la distorsión no lineal y mejorar la linealidad y el rango dinámico del sistema.3. Antiinterferencias y supresión de ruidoEl diseño de doble fuente de alimentación reduce la interferencia de ruido de modo común. El ruido de modo común se refiere a la diferencia de voltaje entre dos líneas de señal a tierra. El uso de fuentes de alimentación positivas y negativas puede reducir eficazmente esta diferencia de voltaje, reduciendo así la interferencia de ruido de modo común. Especialmente en entornos industriales, una fuente de alimentación simétrica ayuda a mejorar la relación señal-ruido de la señal.

1. Principio de funcionamiento y tipos de sensores de aceleraciónUn sensor de aceleración es un tipo común de sensor que mide la aceleración y el ángulo de inclinación de objetos, y se utiliza ampliamente en industrias, salud, deportes y otros campos. Los sensores de aceleración suelen constar de elementos sensores, circuitos de procesamiento de señales y circuitos de interfaz, y pueden detectar la aceleración de un objeto o cambios en su estado de movimiento, convirtiendo estos datos en señales eléctricas para su salida.Actualmente, el mercado ofrece dos tipos principales de sensores de aceleración: sensores analógicos y sensores digitales.La característica de los sensores digitales de aceleración es su fácil integración con sistemas digitales. Sin embargo, a veces, para lograr mayor precisión, menor ruido y satisfacer diferentes requisitos de respuesta dinámica, a la vez que se controlan los costos, solemos preferir sensores de aceleración con salida analógica.La Figura 1 muestra el flujo de procesamiento de la señal de un acelerómetro de salida analógica típico. Generalmente, para mejorar la integración y reducir costos, el muestreo del ADC y el procesamiento del filtrado digital se integran internamente en el MCU o DSP.   2. Diseño del filtro paso bajo antialiasing pre-ADCAñadir un filtro paso bajo antialiasing al frente del ADC (conversor analógico-digital) es un diseño crucial en el sistema de muestreo de señales. Según el teorema de muestreo de Nyquist, la frecuencia de muestreo del ADC, fs, debe ser al menos el doble de la frecuencia máxima fmax de la señal (es decir, fs ≥ 2fmax), para reproducir con precisión la señal original sin distorsión. Si la señal de entrada contiene componentes con frecuencias superiores a fs/2 (denominada frecuencia de Nyquist), estos componentes de alta frecuencia se "pliegan" al rango de baja frecuencia, formando señales falsas (aliasing). El aliasing contamina permanentemente la señal útil y no puede eliminarse mediante el procesamiento posterior. La señal real puede contener ruido o componentes de alta frecuencia inútiles (como interferencias electromagnéticas y armónicos), que pueden superar fs/2. Incluso si la señal de entrada tiene un ancho de banda limitado, el proceso de muestreo del ADC (especialmente la discretización) introducirá ruido de cuantificación. El filtro paso bajo antialiasing puede reducir el impacto del ruido de alta frecuencia. El filtro paso bajo antialiasing es en realidad un filtro paso bajo RC (resistencia-capacitador), y su frecuencia de corte fc suele ajustarse ligeramente por debajo de fs/2, pero ligeramente por encima del ancho de banda efectivo de la señal (por ejemplo, el ancho de banda de un acelerómetro de 100 Hz, fc se selecciona como 150 Hz), lo que garantiza que solo pasen las señales con frecuencias inferiores a la frecuencia de Nyquist. Si la frecuencia de reloj de muestreo del ADC es de 2 kHz, la frecuencia de corte fc no debe ajustarse por encima de 1 kHz. La fórmula para calcular la frecuencia de corte fc es fc = 1/(2π×R×C). El filtro paso bajo antialiasing se utiliza para reducir el ruido de fondo y, por lo tanto, mejorar la resolución del acelerómetro. Generalmente, en el diseño, el ancho de banda se limita a la frecuencia más baja requerida por la aplicación para maximizar la resolución y el rango dinámico del acelerómetro.En la práctica, si se utiliza el ADXL103 o el ADXL203 de ADI, el filtro paso bajo interno ya está integrado. La frecuencia de corte (punto de -3 dB) la determina el condensador externo C conectado al terminal de salida. Solo conectando un condensador en paralelo al pin de salida y formando un filtro paso bajo con la resistencia de salida interna se pueden lograr las funciones de antialiasing y supresión de ruido. El circuito de aplicación real se muestra en la Figura 2, y su fc correspondiente es de 5 µF/C.  3. Filtrado digitalLa señal analógica pasa por un filtro paso bajo antialiasing y se envía al módulo ADC. Bajo la acción del reloj de muestreo, se genera un flujo de datos continuo. En este momento, los datos inevitablemente contienen ruido. Para filtrarlo, se requiere tecnología de filtrado digital para procesar los datos obtenidos. En comparación con los filtros analógicos, los filtros digitales suelen tener respuestas en frecuencia más estables, pueden suprimir con precisión las señales fuera de banda, tienen buena repetibilidad y pueden implementarse por software o mediante aceleración de hardware de filtros FIR (Respuesta de Impulso Finito) o IIR (Respuesta de Impulso Infinito). El filtrado digital puede basarse en software o implementarse mediante aceleración de hardware de filtros FIR o IIR.Debido al alto orden de los filtros FIR, estos consumen más recursos computacionales y son más adecuados para su ejecución en DSP o MCU de alto rendimiento. Su expresión en la ecuación diferencial se muestra en la siguiente figura.  En un filtro FIR paso bajo de orden 120 con ventana Kaiser, la atenuación de la banda de rechazo suele superar los 60 dB. En comparación con los filtros IIR, los filtros FIR tienen una banda de transición más amplia y un retardo de grupo mayor, y su respuesta en tiempo real no es tan rápida como la de los filtros IIR.Si los recursos computacionales son limitados en una plataforma embebida o para obtener una banda de transición más pronunciada, también se pueden utilizar filtros IIR. En comparación con los filtros FIR, los filtros IIR presentan una mayor eficiencia computacional (pueden alcanzar un alto rendimiento con órdenes inferiores), presentan cambios de fase no lineales y son aceptables para acelerómetros, pero pueden ser inestables. Las posiciones polares deben optimizarse cuidadosamente. La expresión general de la ecuación diferencial para filtros IIR se muestra en la siguiente figura. Un filtro digital de paso bajo IIR elíptico de cuarto orden generalmente puede lograr una atenuación de banda de rechazo de más de 60 dB cuando la ondulación de banda de paso es de 0,5 dB.En ocasiones, para obtener un resultado de salida uniforme, los datos de salida dentro de una ventana del filtro mencionado se someten a un filtrado recursivo de promedio para reducir la influencia del ruido. Dada una secuencia de señales x[n] con N muestras, donde n es el índice de la muestra (de 0 a N-1), el filtrado de promedio móvil se realiza deslizando una ventana de longitud fija M sobre la secuencia de señales y calculando el promedio de las muestras dentro de la ventana. Para cada posición k de la ventana deslizante, la salida filtrada y[k] se puede calcular mediante la siguiente fórmula: El tamaño M de la ventana deslizante determina el grado de suavizado. Una ventana más grande suaviza la señal con mayor eficacia, pero puede resultar en una respuesta retardada; una ventana más pequeña responde más rápidamente a los cambios de la señal, pero el efecto de suavizado puede ser menor. Normalmente, cuando la frecuencia de muestreo del ADC es de 2000 Hz, M se establece en 10.

El sensor de salida de voltaje generalmente genera un rango de voltaje de 0-5 V o 0-10 V. Si, por razones de costo, optamos por no usar un chip de conversión ADC externo, sino muestrear el módulo ADC dentro del chip MCU, dado que el rango de voltaje de adquisición de AD en STM32 es de 0-3,3 V, en este caso, necesitamos el circuito de muestreo que se muestra en la figura a continuación.En la figura, R1 y R2 forman un circuito divisor de tensión resistivo que convierte la tensión de entrada de 0 a 5 V en un rango de tensión de aproximadamente 0 a 3 V. El seguidor de tensión del amplificador operacional riel a riel cumple la función de adaptación de impedancia, aislando el sensor del módulo de muestreo del ADC y reduciendo la atenuación de la señal. Para evitar daños en el circuito del módulo ADC causados ​​por sobretensión y tensión negativa, se añaden diodos de protección de pinza a la fuente de alimentación y a tierra, respectivamente, lo que garantiza que la tensión de entrada del módulo ADC se mantenga siempre dentro del rango de -0,7 V a 3,3 V + 0,7 V. Al mismo tiempo, para suprimir la influencia del ruido de alta frecuencia, se debe añadir un filtro paso bajo RC antes del muestreo del ADC. La frecuencia de corte del filtro paso bajo debe seleccionarse según el ancho de banda de la señal. Por ejemplo, si el ancho de banda de la señal es de 100 Hz, la frecuencia de corte puede ajustarse a 100 Hz o ligeramente superior, como 1 kHz. Si R2 es 1,5 K y C1 es 100 nF, entonces la frecuencia de corte fc es aproximadamente igual a 1 KHz. 

Si la comunicación entre el módulo sensor y el sistema de usuario se realiza mediante métodos UART, SPI o E/S, generalmente, el nivel de voltaje de la interfaz del módulo sensor es de 3,3 V, al igual que el del sistema de usuario. Normalmente, es posible una conexión directa. Sin embargo, si el nivel de voltaje de la interfaz del sistema de usuario es de 1,8 V o 5 V, al interactuar el módulo con el sistema de microcomputadora monochip para el intercambio de datos, la discrepancia en los niveles de voltaje de ambos participantes puede provocar fallos de comunicación, reflujo de corriente, consumo de energía anormal, anomalías de voltaje y otros problemas. Este artículo presentará varios métodos comunes de coincidencia de niveles, que los usuarios pueden elegir según sus necesidades.1. Utilice chips de conversión de nivelConecte las dos fuentes de alimentación de conversión necesarias a ambos lados del chip de conversión y, a continuación, las señales de entrada y salida necesarias a la entrada y salida del chip. El chip realiza todas las partes de la conversión internamente. La siguiente figura muestra el circuito de conversión de nivel con el SN74LVC2T45DCTR.Las ventajas de este sistema son su gran velocidad, su gran capacidad de conducción y su facilidad de uso. Las desventajas son su coste relativamente alto.2. Conversión de niveles mediante MOSFET o transistoresComo se muestra en la figura siguiente, este es un circuito de conversión de nivel bidireccional.Primero, analicemos la situación donde se envían datos de 3,3 V a 5 V. Cuando el terminal UART1_TX tiene alta tensión, el MOSFET Q1 está en estado de corte y el terminal UART2_RX se eleva a su tensión de alimentación. Cuando el terminal UART1_TX tiene baja tensión, el MOSFET Q1 conduce y el terminal UART2_RX se reduce a un nivel bajo por Q1, completando la conversión de nivel.En segundo lugar, analicemos la situación en la que se envían datos de 5 V a 3,3 V. Cuando el terminal UART2_TX tiene un voltaje alto, tanto el MOSFET Q2 como el diodo de cuerpo están en estado de corte, y R3 eleva el UART1_RX a un voltaje alto. Cuando el UART2_TX emite un voltaje bajo, el MOSFET no conduce, pero su diodo de cuerpo lo baja. En este punto, Vgs es mayor que el voltaje de activación, y el MOSFET conduce, reduciendo aún más el voltaje del UART1_RX.Los MOSFET también se pueden reemplazar por transistores.La ventaja de esta solución es su bajo coste, mientras que la desventaja es que la velocidad en baudios de los datos generalmente no puede superar los 400 kbps.3. Uso de resistencias para la división de voltaje para convertir nivelesEsta solución solo utiliza un tipo de componente: resistencias, como se muestra en la figura a continuación. Cuando el módulo de 3,3 V envía datos a la derecha, solo pasa por la resistencia limitadora de corriente, y el nivel en el extremo receptor del cliente se encuentra dentro del rango. Cuando el cliente de 5 V envía datos a la izquierda, utiliza dos resistencias para la división de tensión, y la tensión en el extremo receptor izquierdo es de 5 V * 2 K / (1 K + 2 K) ≈ 3,3 V.La ventaja de esta solución es su bajo costo y su conveniencia para el diseño de placas PCB. La desventaja es su baja capacidad de control y la imposibilidad de alcanzar velocidades muy altas. Generalmente, la velocidad en baudios aplicada de esta manera no supera los 100 kbps.

1. Principio de comunicación RS422:(1) Modo de trabajo RS422: RS422 admite el modo de comunicación full-duplex, es decir, los datos se pueden transmitir bidireccionalmente al mismo tiempo, es decir, se utilizan dos pares de líneas diferenciales para enviar y recibir respectivamente, lo que mejora la eficiencia y flexibilidad de la comunicación.(2) Nivel de señal: RS422 utiliza una señal diferencial para transmitir datos, es decir, utiliza dos líneas de señal (una positiva y otra negativa). Posee una alta capacidad antiinterferente y permite comunicaciones a larga distancia y alta velocidad. Su estándar de nivel de señal diferencial es el siguiente:① Transmisor: Al transmitir lógica "1", la diferencia de voltaje entre la línea A y la línea B es de +2 V a +6 V; al transmitir lógica "0", la diferencia de voltaje entre la línea A y la línea B es de -2 V a -6 V.② Extremo receptor: Puede reconocer tensiones diferenciales de hasta ±200 mV. Cuando la tensión de la línea A es superior a la de la línea B en más de 200 mV, se reconoce como un "1" lógico; cuando la tensión de la línea A es inferior a la de la línea B en más de 200 mV, se reconoce como un "0" lógico.(3) Distancia de transmisión: A una velocidad de transmisión de 115200 baudios, la distancia máxima de transmisión del RS485 suele ser de unos 1200 metros. Normalmente, la velocidad de transmisión es inversamente proporcional a la distancia de transmisión, pero la distancia real puede variar debido a los siguientes factores:① Calidad de la línea de transmisión: el par trenzado blindado de alta calidad puede reducir la atenuación y la interferencia de la señal y extender la distancia de transmisión;② Interferencia del entorno electromagnético: un entorno con fuerte interferencia electromagnética acortará la distancia de transmisión;③ Resistencia de adaptación de terminales: Instalar correctamente la resistencia de terminales (normalmente 120 ohmios) puede reducir la reflexión de la señal, garantizar su integridad y mejorar la calidad de la comunicación. Si se requiere una mayor distancia, considere reducir la velocidad en baudios o usar un repetidor.(4) Capacidad de carga del transmisor: un controlador RS422 puede controlar hasta 10 receptores.(5) Método de conexión de la resistencia de adaptación de terminales: RS422 puede conectarse sin resistencia de adaptación de terminales cuando la distancia es corta (generalmente no más de 300 metros). Para comunicaciones a larga distancia, se puede conectar una resistencia de 120 ohmios al extremo del receptor de señal como resistencia de terminal. Esta resistencia de terminal absorbe las ondas reflejadas en la red y mejora eficazmente la intensidad de la señal. (6)Protección del circuito RS422 y supresión de interferencias: Generalmente, se requiere protección antiestática (ESD), protección de limitación de corriente y supresión de ruido de modo común. El principio eléctrico se muestra en la siguiente figura: Protección antiestática (ESD): Conecte los diodos TVS a tierra en las líneas diferenciales A y B respectivamente para evitar la diafonía estática con el circuito subsiguiente y daños a los componentes.Protección de limitación de corriente: conecte una pequeña resistencia en serie en las líneas diferenciales A y B para evitar que la línea de señal se cortocircuite o que una sobrecorriente dañe el chip de interfaz.Supresión de ruido de modo común: Conecte las bobinas de choque de modo común L1 y L2 en serie en las líneas diferenciales A y B para suprimir la interferencia de modo común en la línea y mejorar la capacidad antiinterferente del sistema. El rango de selección de impedancia del inductor de modo común es de 120 Ω/100 MHz a 2200 Ω/100 MHz, y el valor típico es de 1000 Ω/100 MHz.Las líneas diferenciales de envío y recepción A y B están conectadas a tierra y a condensadores para proporcionar una ruta de retorno de baja impedancia que suprime el ruido de alta frecuencia en modo común. El rango de selección del valor de capacitancia es de 22 PF a 1000 pF, y el valor típico es de 100 pF.2. Precauciones para el uso in situ:(1) Las líneas de señal RS422 no se pueden enrutar junto con líneas eléctricas fuertes y se debe seguir el principio de separación de electricidad fuerte y débil.(2) El método correcto de conexión de las líneas de señal y tierra es que las líneas A y B del extremo emisor se conectan a las líneas A y B del extremo receptor, y la línea de tierra también debe estar conectada. La tierra de la señal puede ser un par trenzado sin apantallar adicional o la capa de apantallamiento de un par trenzado apantallado. El bus RS422 debe tener una conexión a tierra fiable en un único punto; es decir, solo puede haber un punto a tierra en todo el bus RS422, no varios, ya que la conexión a tierra mantiene constante la tensión en el cable de tierra (normalmente el cable apantallado se utiliza como cable de tierra) para evitar interferencias de modo común. Si se conectan varios puntos a tierra, será contraproducente.(3) La interferencia de la señal causa comunicación inestable y soluciones: Si a veces no hay conexión de comunicación en el sitio, es posible que la señal sufra interferencias, lo que afecta su continuidad. Esto requiere el uso de cables de par trenzado blindados para la transmisión a larga distancia, y una resistencia de adaptación de impedancia de 120 ohmios conectada en paralelo al terminal receptor.(4) Selección de cable blindado: Elija utilizar cables de par trenzado blindados de categoría 5e ordinarios, es decir, cables de red. 3. Problemas comunes y soluciones de la comunicación RS422: ProblemaPosible causaSoluciónFallo de comunicaciónLínea equivocadaConexión Asegúrese de que A+ y B- estén conectados correctamente Pérdida de datosLa distancia de transmisión es demasiado larga o la velocidad es demasiado altaReducir la velocidad en baudios o utilizar un amplificador de reléInterferencia severa interferencia electromagnética Utilice par trenzado blindado y asegúrese de tener una buena conexión a tierra. Reflexión de la señalNo hay coincidencia de terminalAñadir 120Ω resistencia terminal al final del busAnormalidad en la comunicación entre múltiples dispositivosSuperar el número máximo de dispositivos receptoresReducir el número de terminales de recepción o utilizar RS-485 en su lugar