今日は無錫日環センサー科学技術有限会社からみんなにセンサーの通信の核心を紹介します:RS232とRS485の特性の違いを読みます。

工業自働化、智能設備などの分野で、センサはデータ採取の「感知器官」として、その通信インターフェースの選択は直接データ伝送の安定性、距離と組網能力に影響します。このうち,RS232とRS485はセンサ通信で最もよく使われるシリアル・インタフェースの2つの規格ですが,多くの実務者がその特性や適用シナリオに戸惑いを感じています。本文はデータ伝送の基礎分類から始めて、詳しくRS232とRS485の核心特性を解析して、そして多次元の対比を通して、読者が二者の違いと選択論理をすばやく把握するのを助けます。

一、データ転送の「双方向論理」を理解する。単工と複工です。

インタフェースを理解する前に、データ伝送の基本的な分類である単信と複信を明確にする必要があります。これはRS232とRS485の通信方式を理解する基礎となります。

1.単純作業:淘汰された「一方通行」

単信通信は「一方向通信」とも呼ばれ、送信機と受信機を明確に区別し、送信機はデータを出力するだけ、受信機はデータを受信するだけで、機能は互換性がなく、ペアで使わなければなりません。柔軟性が非常に悪いため、現代的なデバイスの双方向のニーズを満たすことができず、現在の主流のアプリケーションシーンからほとんど撤退しています。

2.デュプレックス:「双方向の対話」が主流です

二重通信は、送信機と受信機を別々に分ける必要のない、「送信」と「受信」の両方の機能を1つの機器が持つことを可能にする、現在のセンサ通信のコアモードです。データの送受信のシンクロナイズドによって、二重はさらに2つに分類されます。

半二重:「インターフォン」のような通信ロジック——デバイスがデータを送信するとき、受信を一時停止することしかできません。データを受け取るときも、送信を止める「時分割送受信」が必要で、同時にはできません。

全二重:「電話」のような対話論理——送信と受信を独立して、同期して行うことができて、双方が互いに干渉しなくて、データの伝送効率がより高くなります。

二、RS232:経典の全二重のインタフェース、短距離の点対点の通信に適します

RS232は最も早く普及したシリアル通信インタフェース規格の一つであり、洗練された全二重技術によりコンピュータとシリアル周辺機器(初期のマウスやセンサーなど)の接続に長く使われてきました。

1.通信方式と配線:3本の配線で全二重を実現します

RS232は全二重通信方式を採用しており、3本の回線でデータを伝送します。

1本の「送信線」(担当出力データ);

1本の「受信線」(担当はデータを入力します);

1本の「アース」(信号の安定を保障し、干渉を避けます)。

ハードウェア上のクロックラインが設計されていないため、通信者同士があらかじめ「ボーレート」(データ伝送速度)を決めていることから、RS232は「非同期シリアル通信」とも呼ばれています。

2.レベル信号:正負電圧区分ロジックです

RS232は正負電圧の異なる範囲で論理状態を表します。

ロジック1(ハイレベル):電圧範囲は- 3V ~ -15Vです。

論理0(ローレベル):電圧範囲は+ 3V ~ +15Vです。

このレベル設計は、短い距離で信号をクリアにすることができますが、干渉に弱く、電圧の減衰が早いです。

3.伝送距離と組網:短距離、ポイント・トゥ・ポイント専属です

RS232の伝送距離は、レベルの信号減衰と干渉耐性の制約により、非常に限られています。

理論標準の伝送距離はわずか15メートルです。

実際の工事では、線路を最適化しても最大伝送距離は30メートルを超えません。

また、RS232は「ポイント・トゥ・ポイント」通信にしか対応しておらず、複数台のネットワークを実現できないことも、マルチセンサー連携シーンでの活用には限界があります。

三、RS485:半二重インターフェースをアップグレードして、長距離と多ユニット網の難題を攻略します

RS485はRS232をアップグレードしたもので、「干渉耐性の向上」と「伝送距離の延長」を中心に設計されています。今では産業シーンでマルチセンサネットワークの第一選択となっています。

1.通信方式と配線:2本で半二重を実現します。

RS485は半二重通信方式を採用しており、2本の伝送路(通常A線、B線と表記されます)だけでデータの送受信が可能です。

送信側は元の信号を2系統に分けてA線とB線で伝送します。

受信側は、A線とB線の電圧差を比較することで元の信号を復元します。

この「差分信号」の設計は、信号にノイズが混入していても、A線とB線のノイズが同期して重畳し、受信側が差分演算を行うことで干渉を相殺し、信号の正確性を保証するというものです。

2.レベル信号:差分電圧定義ロジックです。

RS485の論理状態はA線とB線の電圧差(A−B)で定義されます。

ロジック1(ハイレベル):電圧差の範囲は+ 2V ~ +6Vです。

論理0(ローレベル):電圧差の範囲は- 2V ~ -6Vです。

RS232のシングルエンド電圧よりも差分電圧の方が減衰に強く、長距離の伝送でも信号を安定させることができます。

3.伝送距離とネットワーク:長距離、多机協働の利器です。

RS485は伝送距離とネットワーク能力において画期的な進歩を達成しました。

伝送距離:理論的な標準伝送距離は1200メートル、実際のプロジェクトでは、最適化された線の材質と信号増幅技術によって、伝送距離は2500メートルまで、産業現場の長距離配線のニーズを完全に満たすことができます。

ネットワーク能力:復数机の通信をサポートして、同じバスに数十台ないし百台のセンサーを接続することができ(具体的な数はチップの仕様によって調整する必要があります)、簡単に復数の机器の協働データの収集を実現します。

四、RS232とRS485の違いを比較します。

両者のシナリオをより明確にするために、接続方法、信号レベル、伝送距離、ネットワーク構築能力、通信方法の5つの軸で比較してみました。

五、選択型の提案:シーンによってインタフェースをマッチングします

RS232のシーンを選択します:短距離(≦30メートル)、コンピュータと単一のローカル接続の実験室などのポイントとポイントの通信要件は、伝送距離とパケットネットワークの追加要件はありませんし、単純な全二重インタラクションを追求する;

RS485のシーンを選びます:長距離(> 30メートル)、多くのセンサの組網の需要、工場の職場のような多くの台の温湿度センサの集中的なデータは採集して、屋外のセキュリティシステムの多くの設備と連携して、干渉に抵抗する能力と広い範囲をカバーする必要があります。

つまり、RS232とRS485は「優劣の関係」ではなく、シーンごとの「適合選択」なのです。この2つの特性の違いを把握することで、センサー通信システムにとって最も安定的で効率的なソリューションを選ぶことができます。