Ist ein CAT5-Kabel gut genug für RS-485 im Vergleich zu einem "echten" RS-485-Kabel?

Obwohl oft abgeschirmt, kann CAT5 vom Typ UTP sein, was ungeschirmtes Twisted-Pair bedeutet. Das "echte" RS-485-Kabel, mit dem Sie verbinden, hat zwei verdrillte Paare und eine Abschirmung. Wenn ich mich recht erinnere, hat CAT5e (und höher) eine Abschirmung, zumindest die meisten Kabel, die ich gesehen habe - der genaue Standard kann variieren. Ich denke, die würden den Job einfach gut machen. Stellen Sie nur sicher, dass Sie das verdrillte Paar wie im ursprünglichen RS-485-Kabel verwenden (Ihr Datenblatt sieht so aus, als wären [1 weißer/oranger Streifen] und [2 orange/weißer Streifen] ein verdrilltes Paar und [3 blau/weißer Streifen] ist ein dritter, unverdrillter Draht.)

Es scheint eine kleine Impedanzabweichung zu geben (100 Ohm für CAT5, 120 Ohm für RS-485). Dies führt zu Reflexionen beim Treiber und beim Empfänger, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass Ihre Anwendung trotzdem funktionieren wird. Während Sie lesen können, dass 120 Ohm typisch für RS-485 sind, verwendet das Abschlussnetzwerk 120 Ohm zwischen dem Differenzpaar und 2 * 680 Ohm zu VCC und GND.

Quelle

Somit ist der Wert des Abschlusses, in den das Kabel hineinschaut, ohnehin kleiner als 120 Ohm: (120||(680+680)) Ohm = 110 Ohm.

Wenn Sie die Möglichkeit haben, zu testen, können Sie es versuchen. Ich würde wahrscheinlich nicht einmal zögern und STP CAT5(e) verwenden. Wenn Ihr Vertrag besagt, dass Sie für jede Minute, in der Ihre Installation fehlschlägt, Geld bezahlen, möchten Sie wahrscheinlich Kabel mit der richtigen Spezifikation verwenden. (Letzteres stellt immer noch nicht sicher, dass nie etwas schief geht, aber Sie sind wahrscheinlich in einer besseren Position, wenn Sie das "wahre" Kabel dafür verantwortlich machen können, anstatt jemand anderen Ihrem "falschen" Kabel die Schuld geben zu lassen. Aber Sie sehen, wie das dauert Absatz hat nichts mit Physik zu tun...)

Im Allgemeinen ist CAT5 für RS485 in Ordnung. IME Die erste Grenze, die Sie erreichen, ist der Serienwiderstand, der einen Abschluss über ein langes Kabel antreibt. Ich habe zuverlässig 250kBaud über 100m laufen lassen. Auf etwa 200-300m fing es an wackelig zu werden.

Per Verweis auf Maxim APPLICATION NOTE 3884 Wie weit und wie schnell können Sie mit RS-485 gehen? vom 25.07.2006 (zitiert 28.05.2104):

erwähnt rs485 und cat5 mit Messungen.

Dargestellt ist die Leistung eines Maxim-Treibers (in diesem Fall des MAX3469) und eines gleichwertigen >Treibers eines anderen Herstellers

Welche Faktoren begrenzen die RS-485-Datenrate?

Die folgenden Faktoren beeinflussen, wie weit man bei einer bestimmten Datenrate zuverlässig übertragen kann:

• Kabellänge: Bei einer bestimmten Frequenz wird das Signal durch das Kabel in Abhängigkeit von der Länge gedämpft.
• Kabelaufbau: Cat5 24AWG Twisted Pair ist ein sehr gebräuchlicher Kabeltyp, der für RS-485-Systeme verwendet wird. Das Hinzufügen einer Abschirmung zum Kabel verbessert die Störfestigkeit und erhöht dadurch die Datenrate für eine gegebene Entfernung.
• Charakteristische Kabelimpedanz: Verteilte Kapazität und Induktivität verlangsamen Flanken, verringern den Rauschabstand und beeinträchtigen das „Augenmuster“. Verteilter Widerstand dämpft den Signalpegel direkt.
• Treiberausgangsimpedanz: Wenn sie zu hoch ist, schränkt dies die Treiberfähigkeit ein. Empfängereingangsimpedanz: Wenn sie zu niedrig ist, begrenzt dies die Anzahl der Empfänger, die der Treiber handhaben kann.
• Terminierung: Ein langes Kabel kann wie eine Übertragungsleitung wirken. Das Abschließen des Kabels mit seinem Wellenwiderstand reduziert Reflexionen und erhöht die erreichbare Datenrate.
• Rauschabstand: Größer ist besser. Anstiegsrate des Treibers: Langsamere Flanken (niedrigere Anstiegsraten) ermöglichen die Übertragung über längere Kabellängen.

Systemdesigner wählen häufig einen Treiber und einen Empfänger von zwei konkurrierenden Herstellern, aber die meisten Designer sind in erster Linie daran interessiert, wie weit und wie schnell der RS-485-Treiber ein Signal treiben kann. Dargestellt ist die Leistung eines Maxim-Treibers (in diesem Fall des MAX3469) und eines gleichwertigen Treibers eines anderen Herstellers

Die Signalintegrität wird durch Beobachten des Differentialausgangssignals des Treibers getestet. Stellen Sie das Oszilloskop so ein, dass es nach Triggerpunkten zwischen den Schwellenwerten von 80 mV und -400 mV sucht. (Diese Schwellenwerte werden gewählt, weil Empfänger einen Eingangsbereich von 20 mV bis -200 mV plus einen Rauschabstand haben.) Wenn dann Impulse (Bits) beginnen, "zusammenzulaufen", verwenden Sie Augenmuster, um die Gesamtbeiträge von Verzerrung, Rauschen, und Dämpfung für den als Intersymbol-Interferenz (ISI) bezeichneten Parameter.

ISI zwingt Sie, die Bitrate auf ein Niveau zu reduzieren, das eine angemessene Unterscheidung zwischen Impulsen ermöglicht. Tests der Schaltung von Abbildung 1 zeigen eine konsistente und klare Korrelation zwischen Triggerpunkten und Augenmustern. Die Augenmuster weisen 50 % Jitter auf, gemessen mit Methoden, die in National Semiconductors Application Note 977[4] dokumentiert sind. Das Messen von Jitter bei 0 V Differenz und ±100 mV Differenz ergibt die in den Abbildungen 4 und 5 gezeigten Daten.

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Je nach Treiber erhalten Sie unterschiedliche Ergebnisse

Bei 39 Mbit/s und 340 Fuß Cat5-Kabel weist der Treiberausgang von Abbildung 2 ein Augenmuster auf, bei dem sich Signale in der Mitte des Auges kreuzen – ein Zustand, der auf mögliche Bitfehler hinweist. Das Maxim-Gerät mit der gleichen Datenrate (Abbildung 3) zeigt jedoch keinen solchen Zustand. Der Maxim-Transceiver bietet aufgrund symmetrischer Ausgangsflanken und niedrigerer Eingangskapazität eine bessere Leistung.

Wir verwenden CAT5 in der Sicherheitsbranche (Kartenzugangskontroller und Kameras) für RS485 ohne Probleme ... 9600-19200 Baud ... mit einer Kabellänge von über 2000 Fuß ... funktioniert wie ein Zauber

Mario

Wenn Sie Chip-Level-Treiber auf Platinen Ihres eigenen Designs verwenden, passen Sie die Abschlussnetzwerke für das CAT5-Kabel an; Machen Sie es im Wesentlichen 100 Ohm statt 120 Ohm. Früher habe ich das immer gemacht. Mein Problem bestand oft darin, lange genug Aufhängungen des esoterischen 485-Kabels zu bekommen. Ich könnte 500-Fuß- oder sogar 1000-Fuß-Aufbauten von CAT-Kabeln aller Art bekommen. Es war nicht für so lange Läufe gedacht, aber es funktionierte und kostete nur einen Bruchteil.

Der Standard fordert ein Kabel mit einer Impedanz von 100 Ohm bei Frequenzen über 100 kHz, DCR < 240 Ohm und einer gegenseitigen Paarkapazität < 20 pF mit einem AWG von 24 oder größer. Das ist alles. Die meisten CAT5-Kabel haben eine Impedanz von 100 Ohm (Geben oder Nehmen), definitiv weniger als 20 pF, und ich glaube nicht, dass ich jemals ein Kabel mit einem DCR von 240 Ohm gesehen habe. Theoretisch sollte es dir also gut gehen. In der Praxis habe ich CAT5/5e/6 sowohl UTP/STP ohne Probleme auf verschiedenen Geräten von kleinen Serien bis zu Prominas verwendet.

Ich habe versucht, die Spezifikation zu finden, aber ich habe ein TI-Datenblatt gefunden, das das symmetrische/unsymmetrische Testverfahren usw. beschreibt. http://www.ti.com/lit/an/snla137a/snla137a.pdf

Die einzige Ausnahme, die mir einfällt, ist MIL-STD. Es erfordert ein bestimmtes Kabel und der Kabelmantel sollte dies widerspiegeln.

Twisted-Pair ist Twisted-Pair. Cat5 ist also 4 Kanäle von RS485. Es scheint, dass abgeschirmte verdrillte Kabel gerechtfertigt sein können, wenn in der Installation viele RFI vorhanden sind. Rs485 ist niederohmig symmetrisch, daher trägt das Verdrillen des Paares zur Störfestigkeit bei und reduziert den Dämpfungseffekt höherer Baudraten aufgrund der parallelen Kapazität der Drähte im Kabelmantel über große Längen. Diese Entfernungen, von denen ich spreche, sind größer als 100 Meter.

Nun gab es bestimmte Fälle, in denen ich STP-Kabel für RS485 verwendet habe, weil ich viele Geräte in einer langen Kette angeschlossen hatte (DMX512-Leuchten). Und die Ergebnisse davor waren ein verschlechtertes Signal, dass die Geräte am Ende das Signal falsch interpretieren würden.

Ungeschirmte Kat. 5 sollte in Ihrer Situation funktionieren, da die Spannung, die Sie verwenden werden (5-10 V), und Ihr Signal überhaupt nicht hochfrequent ist (über 500 MHz).

Sie haben jedoch angegeben, dass Sie dies in einer kommerziellen Umgebung installieren werden. Daher ist es immer besser, die ungünstigsten Umgebungssituationen zu verwenden und abgeschirmte Kabel zu verwenden.

Ich würde auch darauf bestehen, mich umzusehen. Beldon 3106A ist das, was ich normalerweise verwende, um symmetrisches Audio zu verkabeln. Ja, es würde auch dafür funktionieren, aber 24-AWG-Kabel mit Plenum-Ummantelung ist der Standard.

Aus meiner Erfahrung mit verschiedenen HLK-Steuerungen (Bacnet MSTP und Modbus) funktioniert UTP-Kabel die meiste Zeit gut für kurze Läufe in geräuscharmen Umgebungen, kann aber bei langen Multidrop-Läufen mit unterschiedlichen Geräten und falscher Terminierung zeitweilig und unglaublich schwer zu diagnostizierende Probleme haben. Der Aufwand für die Behebung von RS485-Problemen kann schnell die Kosten für die Verwendung des richtigen Kabels übersteigen. Mein Rat ist, darauf zu achten, von Anfang an das richtige Kabel und die richtige Terminierung zu verwenden, oder bereit zu sein, das Kabel auszutauschen, wenn es sich als Problem erweist.