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Calculadora de terminação e resistência de polarização RS-485

Calcule resistores de terminação de barramento RS-485, resistores de polarização, taxa de transmissão máxima para comprimento de cabo, atraso de propagação e consumo de corrente de polarização

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Fórmula

Rterm=120 Ω;Rbias≤Vcc⋅Rload/Vdiff−Rload2R_term = 120\,\Omega;\quad R_{bias} \leq \frac{V_{cc} \cdot R_{load} / V_{diff} - R_{load}}{2}
R_term— Resistor de terminação (compatível com Z) (Ω)
R_bias— Resistor de polarização/à prova de falhas (Ω)
BR_max— Taxa de transmissão máxima ≈ 10/L kbps (kbps)
t_pd— Atraso de propagação do cabo (ns)

Como Funciona

Esta calculadora determina os valores do resistor de terminação RS-485 para sinalização diferencial confiável em longas distâncias. Engenheiros de automação industrial e projetistas de sistemas de gerenciamento predial o usam para eliminar reflexos de sinal que corrompem os dados. De acordo com a TIA/EIA-485-A, o RS-485 usa sinalização diferencial com impedância característica de 100-120 Ohm (cabo de par trançado). Os resistores de terminação em ambas as extremidades da rede absorvem a energia transmitida, evitando reflexões que, de outra forma, retornariam com 2x de atraso de propagação. Sem terminação, um cabo de 100 metros a 1 Mbps exibe reflexos que chegam 1 microssegundo após a transmissão, causando erros de bits quando a amplitude de reflexão excede 200 mV (a margem de ruído RS-485). A especificação exige a terminação quando o comprimento do cabo excede 1/10 do comprimento de onda do sinal: a 1 Mbps (tempo de 1 bit, ~ 200 m de comprimento de onda), cabos com mais de 20 metros precisam de terminação. Um resistor de terminação de 120 Ohm reduz o coeficiente de reflexão de 1,0 (aberto) para menos de 0,1, eliminando 90% da energia refletida.

Exemplo Resolvido

Um sistema SCADA de chão de fábrica conecta 8 dispositivos RS-485 com mais de 300 metros de cabo Belden 9841 (impedância característica de 120 Ohm) a 115200 baud. De acordo com a seção 7 da TIA-485-A: Comprimento elétrico do cabo = 300 m/ (0,66 x 3e8 m/s) = 1,52 microssegundos de ida e volta. Período de bits = 1/115200 = 8,68 microssegundos. Como o atraso de ida e volta (1,52 us) < o período de bits (8,68 us), as reflexões se estabilizam em um bit de tempo, mas a terminação ainda é necessária para imunidade a ruídos. Instale resistores de 120 Ohm e 0,25 W em ambas as extremidades físicas (PLC mestre e escravo mais distante). Dissipação de energia por terminador = V^2/R = (5V) ^2/120 = máximo de 208 mW (quando um driver está ativo). Carga DC total da rede = 2 x 120 Ohm em paralelo = 60 Ohm, exigindo capacidade de driver de 83 mA - dentro do limite de 250 mA por TIA-485-A.

Dicas Práticas

  • ✓De acordo com a TIA-485-A, use resistores de terminação somente nas duas extremidades físicas do barramento - nunca em nós intermediários, pois a terminação de barramento médio cria descontinuidades de impedância
  • ✓Para redes com períodos inativos frequentes, use terminação AC (120 Ohm em série com capacitor de 10 nF) para reduzir o consumo de energia DC de 42 mW para menos de 1 mW
  • ✓Meça a impedância do cabo com TDR, se desconhecido; CAT5/6 é 100 Ohm, enquanto o cabo RS-485 dedicado (Belden 9841, Alpha 6453) é 120 Ohm

Erros Comuns

  • ✗Usando terminação de 100 Ohm em cabo de 120 Ohm, causando 9% de coeficiente de reflexão versus 0% com terminação correspondente - suficiente para causar uma taxa de erro de 1-5% a 1 Mbps
  • ✗Terminando apenas uma extremidade, o que reduz a amplitude de reflexão em apenas 50% e muda o ponto de reflexão para a extremidade não terminada
  • ✗Usando resistores de 1/8 W que superaquecem quando acionados continuamente - especifique o mínimo de 1/4 W para operação confiável com alimentação de 5 V

Perguntas Frequentes

120 Ohm para cabo RS-485 de par trançado padrão por TIA-485-A. O cabo Ethernet Cat5/5e/6 tem impedância de 100 Ohm, exigindo terminação de 100 Ohm. Sempre combine a terminação com a impedância característica do cabo dentro de +/- 10% para um coeficiente de reflexão abaixo de 0,05.
Exatamente dois - nas duas extremidades físicas do ônibus. Uma topologia de cadeia em série com 8 nós em intervalos de 50 metros precisa ser encerrada somente no nó 1 e no nó 8. As topologias em estrela precisam ser redesenhadas com repetidores, pois vários esboços não terminados causam reflexões cumulativas.
Sim, se compatível com a impedância do cabo. Cabo RS-485:120 Ohm. CAT5/6:100 Ohm. Par trançado de telefone: 100-150 Ohm. A terminação incompatível em 20% (por exemplo, 100 Ohm em cabo de 120 Ohm) cria um coeficiente de reflexão de 0,09, causando o fechamento detectável do diagrama ocular em taxas acima de 500 kbps.

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