Что такое USB-RS485 конвертер. Как работает преобразователь интерфейсов USB в RS-485. Какие бывают типы адаптеров USB-RS485. На что обратить внимание при выборе USB-RS485 переходника. Каковы основные характеристики и параметры USB-RS485 адаптеров.

Что такое USB-RS485 конвертер и для чего он нужен

USB-RS485 конвертер (также называемый адаптером или переходником) — это устройство, позволяющее подключать оборудование с интерфейсом RS-485 к USB-порту компьютера или ноутбука. RS-485 является промышленным стандартом физического уровня связи, широко используемым в автоматизации и системах управления. Конвертер осуществляет преобразование сигналов между этими двумя интерфейсами, обеспечивая их совместимость.

Основные задачи USB-RS485 конвертера:

• Обеспечение связи между устройствами с разными интерфейсами
• Преобразование уровней и типов сигналов
• Гальваническая развязка (в некоторых моделях)
• Согласование импедансов линий связи

Принцип работы USB-RS485 преобразователя

Как же работает USB-RS485 конвертер? Процесс преобразования сигналов происходит в несколько этапов:

1. USB-сигнал преобразуется в TTL-уровни с помощью специализированной микросхемы (например, PL2303, CH340 или FT232)
2. TTL-сигналы преобразуются в дифференциальные сигналы RS-485 с помощью драйвера (например, MAX485)
3. Осуществляется управление направлением передачи данных (прием/передача)

Ключевым моментом является правильное переключение режимов приема и передачи. В простых конвертерах это делается программно через сигнал RTS, что может вносить существенные задержки. Более продвинутые модели используют автоматическое переключение на аппаратном уровне.

Основные типы USB-RS485 адаптеров

На рынке представлены различные модели USB-RS485 конвертеров. Их можно классифицировать по нескольким критериям:

По наличию гальванической развязки:

• Без гальванической развязки — более дешевые, но подвержены проблемам из-за разности потенциалов
• С гальванической развязкой — обеспечивают лучшую защиту и стабильность работы

По способу переключения прием/передача:

• С программным переключением через RTS — имеют большие задержки
• С аппаратным автопереключением — обеспечивают минимальные задержки

По типу используемого чипсета USB-UART:

• На базе PL2303
• На основе CH340/CH341
• С использованием FT232

Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, которые следует учитывать при выборе конкретной модели.

Ключевые характеристики USB-RS485 преобразователей

При выборе USB-RS485 конвертера важно обратить внимание на следующие параметры:

• Максимальная скорость передачи данных (от 128 кбит/с до 12 Мбит/с)
• Наличие гальванической развязки
• Способ переключения прием/передача
• Поддерживаемые операционные системы
• Наличие защиты от перенапряжений и статического электричества
• Максимальная длина линии связи
• Наличие терминального резистора (встроенного или возможности его подключения)

Как выбрать оптимальный USB-RS485 конвертер для конкретной задачи? Необходимо оценить требования к скорости передачи данных, длине линии связи и условиям эксплуатации. Для промышленного применения рекомендуется выбирать модели с гальванической развязкой и защитой от помех.

Особенности применения USB-RS485 адаптеров

При использовании USB-RS485 конвертеров следует учитывать ряд факторов:

• Необходимость правильного подключения линий A (D+) и B (D-)
• Важность согласования линии с помощью терминальных резисторов
• Влияние длины кабеля на качество передачи данных
• Возможные проблемы с электромагнитными помехами

Как обеспечить надежную работу USB-RS485 конвертера в сложных условиях? Рекомендуется использовать экранированные кабели, правильно заземлять оборудование и применять устройства с гальванической развязкой.

Сравнение популярных моделей USB-RS485 конвертеров

Рассмотрим несколько распространенных моделей USB-RS485 адаптеров:

Модель	Чипсет	Макс. скорость	Гальваническая развязка	Особенности
ПИ-5	PL2303	2.5 Мбит/с	Нет	Компактный корпус, низкая цена
ADAM-4561	FT232	3 Мбит/с	Да	Промышленное исполнение, высокая надежность
USB-RS485-WE-1800-BT	CH340	1.8 Мбит/с	Да	Поддержка Bluetooth, возможность беспроводного подключения

Какую модель выбрать? Для простых применений подойдут бюджетные варианты без гальванической развязки. Для промышленного использования рекомендуются более надежные модели с защитой от помех и высокой скоростью передачи данных.

Самостоятельное изготовление USB-RS485 конвертера

Для энтузиастов и разработчиков существует возможность создания собственного USB-RS485 адаптера. Основные компоненты, необходимые для этого:

• USB-UART преобразователь (например, FT232RL)
• Драйвер RS-485 (например, MAX485)
• Микросхема для автоматического переключения направления передачи (опционально)
• Пассивные компоненты (резисторы, конденсаторы)

Какие преимущества дает самостоятельное изготовление USB-RS485 конвертера? Это позволяет создать устройство с оптимальными характеристиками для конкретной задачи, а также глубже понять принципы работы интерфейсов.

Пример схемы простого USB-RS485 конвертера на базе FT232:

1. FT232 подключается к USB-разъему и обеспечивает преобразование USB в UART. 2. Выход TX FT232 подключается к входу DI драйвера MAX485. 3. Выход RO MAX485 подключается к входу RX FT232. 4. Сигнал TXDEN FT232 используется для управления направлением передачи MAX485. 5. Линии A и B MAX485 выводятся на клеммы для подключения к сети RS-485. 6. Добавляются подтягивающие резисторы и перемычка для подключения терминального резистора.

Такая схема обеспечивает автоматическое переключение направления передачи без дополнительных компонентов, что минимизирует задержки.

Проблемы и их решения при работе с USB-RS485 конвертерами

При использовании USB-RS485 адаптеров могут возникать различные проблемы. Рассмотрим наиболее распространенные из них и способы их решения:

1. Нестабильная связь на больших расстояниях

Причина: Затухание сигнала, рассогласование импедансов.

Решение:

• Использование кабеля с меньшим погонным сопротивлением
• Установка повторителей сигнала
• Правильное согласование линии с помощью терминальных резисторов

2. Ошибки передачи данных из-за электромагнитных помех

Причина: Наводки от силовых линий, работа мощного оборудования.

Решение:

• Использование экранированного кабеля
• Прокладка сигнальных линий отдельно от силовых
• Применение конвертеров с гальванической развязкой

3. Проблемы с драйверами в некоторых операционных системах

Причина: Несовместимость или отсутствие драйверов для конкретной ОС.

Решение:

• Проверка совместимости конвертера с используемой ОС перед покупкой
• Использование универсальных конвертеров с поддержкой стандарта USB CDC
• Обновление драйверов до последней версии

Как диагностировать проблемы с USB-RS485 конвертером? Можно использовать специальные программы для мониторинга последовательных портов, осциллограф для анализа сигналов на линии, а также проверять качество соединений и заземления.

Перспективы развития технологии USB-RS485 преобразователей

Несмотря на то, что интерфейс RS-485 был разработан достаточно давно, он продолжает широко использоваться в промышленности и автоматизации. Какие тенденции наблюдаются в развитии USB-RS485 конвертеров?

• Увеличение скорости передачи данных (до 50 Мбит/с и выше)
• Интеграция дополнительных функций (например, встроенных протоколов Modbus RTU/ASCII)
• Улучшение защиты от электромагнитных помех и перенапряжений
• Миниатюризация устройств
• Разработка беспроводных версий (Wi-Fi, Bluetooth)

Появление новых технологий не вытесняет полностью RS-485, а скорее дополняет его. Например, комбинированные устройства могут поддерживать как RS-485, так и Ethernet или CAN.

Возможные направления совершенствования USB-RS485 конвертеров:

1. Разработка «умных» конвертеров с возможностью программирования и настройки через веб-интерфейс
2. Интеграция функций анализатора протоколов для упрощения диагностики и отладки систем
3. Создание устройств с поддержкой нескольких интерфейсов (RS-485/RS-422/RS-232) в одном корпусе
4. Улучшение энергоэффективности для применения в системах с батарейным питанием

Как будет развиваться технология USB-RS485 преобразователей в ближайшем будущем? Вероятно, мы увидим более тесную интеграцию с промышленным интернетом вещей (IIoT), улучшение защиты от кибератак и дальнейшее повышение надежности устройств.

USB — RS485 адаптер на PL2303

Данный адаптер я купил спонтанно, посмотреть, что за штука. Ничего особо выдающегося из себя он не представляет, но тем не менее может быть кому-то интересен, поэтому я решил написать этот мини-обзор.

В отличие от самых дешевых адаптеров на Ch440, этот упакован в коробочку из картона.

Внутри вложена инструкция на китайском. Впрочем, основные моменты понятны и так. Внизу ссылка для скачивания драйверов. Без ложной скромности китайцы использовали в имени сайта название jlink, хотя, думаю, к Segger они никакого отношения не имеют.

На обороте инструкции описание другой версии адаптера. Собран на Ch440, кроме RS485 на разъем выведены RX/TX.

Вид сверху.

Вид снизу

Корпус раскрывается легко, достаточно подковырнуть по стыку ножом.
Вид платы со стороны деталей. Собрано достаточно аккуратно, флюс отмыт. Преобразователь USB-UART PL2303.

Вид обратной стороны платы. Флюс после пайки разъемов отмывать даже не пытались.

С установкой драйверов никаких проблем не возникло. Проверил адаптер, соединив его с адаптером на Ch440 и запустив два терминала. Все работает в обе стороны без замечаний.

Лично меня более чем устраивают дешевые адаптеры на Ch440. Но для кого-то предпочтительно наличие PL2303, поэтому запишем это в плюсы. Кроме того, на клеммах есть питание и общий провод, чего сильно не хватает в самых дешевых адаптерах.
Минусы… Для меня главный минус — это отсутствие гальванической развязки. Хотя за эту цену вряд ли стоит рассчитывать на ее наличие. Ну и стоимость этого адаптера раза в три-четыре выше, чем на Ch440.

P.S. Фотография на странице продавца отличается от той версии, что он высылает.

mysku.ru

Конвертер USB в RS-485

Попробую немного рассказать про специализированное устройство промышленного назначения.
Данный конвертер позволяет подключать оборудование с интерфейсом RS-485 к USB порту компьютера или ноутбука.

Интерфейс RS-485 является промышленным стандартом физического уровня связи.
Кому интересно, можно почитать например тут:
www.softelectro.ru/rs485.html
Как обычно, прислали конвертер в мягком мятом пакетике.
Корпус устройства оказался белым — хоть и есть несоответствие с фото продавца, на работу надеюсь не повлияет.


Клеммы подключения RS-485

Разбирается просто — корпус даже без защёлок


Экран USB разъёма к плате не припаян — необходимо обязательно пропаять, иначе он быстро будет оторван.

Как-то так

Терминатор на плате не установлен, но место под него есть (R6) и при необходимости можно его допаять (обычно 100-150 Ом).
A (D+) подтянут резистором 2,2к на +5V
B (D-) подтянут резистором 2,2к на общий.

К сожалению, конвертер имеет упрощённую реализацию — отсутствует гальваническая развязка между интерфейсами, что может создавать проблемы на протяжённых линиях из-за наличия значительной разности потенциалов между устройствами. Если конвертер подключён к заземлённому компьютеру и экран кабеля RS-485 также заземлён — всё работает нормально. Но если попытаться подключить конвертер в ноутбук — проблема иногда вылезает и приходится либо ноутбук принудительно заземлять, либо работать от встроенной аккумуляторной батареи.
По неписаным правилам, если гальванической развязки нет, надо добавить на разъём подключения RS-485 ещё третью клемму «Общий провод» — тут китайцы явно зря сэкономили.

Конвертер в начале преобразует USB в RS232 TTL (на Ch440T), затем его преобразует в RS-485 (на MAX485)
На микросхеме Ch440T маркировка отсутствует.
Микросхема MAX485
www.ddrservice.info/f0z/Integrated-circuits/M/max/max485.pdf
Поддерживает скорость до 2,5Mbit, но в данном устройстве скорость ограничена 128kbit.
Третья микросхема — мелкая логика со спиленной маркировкой. Скорее всего это что-то типа SN74HC00 — работает просто как инвертор сигнала для управления MAX485.

В системе конвертер видится как USB-SERIAL Ch440
Работает под любой OS
Драйвер под Win подходит Ch441SER
yadi.sk/d/EVgMWzmXd6Y3R

Достоинства:
— По сравнению с промышленными аналогами стоит в 15 раз меньше 🙂
— Малые габариты и вес, можно всегда с собой таскать
— Питание от USB порта
Недостатки:
— Отсутствие гальванической развязки
— Не работает на высоких скоростях и на длинных линиях

Вывод: очень бюджетный низкоскоростной конвертер RS-485, который пытается нормально работать 🙂

mysku.ru

Страничка эмбеддера » Переходник USB->RS485

Мне внезапно понадобился переходник из USB в RS485. На мое удивление, на местном радиорынке найти его я не смог, поэтому решил ваять свое. По ходу выяснилось несколько подробностей.

Сначала я думал просто взять готовый переходник USB->RS232 и прицепить к нему платку с преобразователем уровней в RS485. Не тут то было – посмотрите, с какой задержкой компьютер переключает сигнал RTS (а именно он обычно используется для переключения прием-передача):

голубой – данные, желтый – RTS.

Естественно, это никуда не годиться – почти 100мс, в то время как задержка между приемом и передачей Modbus – 2мс.

Покопавшись в интернете, нашел очень интересный способ автопереключения приема и передачи для RS485:

Используется 555 таймер в режиме ждущего мультивибратора. Когда сигнал на входе становится низким (стартовый бит), таймер запускается и переключает драйвер RS485 на передачу. Если в течении 40мкс не появится нового низкого уровня, таймер переключит драйвер на прием. А как быть с длинной передачей единиц? Все очень просто – на выходе драйвера RS485 стоят подтягивающие резисторы, которые по умолчанию держат линию в единичном состоянии.

 

Так к чему это я… Ах, да – в итоге я нашел оочень простое включение всеми любимой, но вечно дорогой FT232. Оказывается, у нее есть ножка которая переключается в момент фактической передачи. Работает это на отлично:

голубой – сигнал с ножки передачи, желтый – данные.

 

Вот – итоговая схема, перемычками P2 подключается терминатор:

Если кто захочет повторить – вот схема и плата, плата делается двусторонней, вторая сторона полностью играет роль земли:

 

bsvi.ru