การสื่อสารอนุกรม RS-485

 

       RS-485 เป็นหนึ่งในมาตรฐานการสื่อสารแบบอนุกรม (Serial Communication) ที่ถูกกำหนดขึ้นมาโดยกลุ่มพันธมิตรอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ในประเทศสหรัฐอเมริกา (Electronic Industries Alliance (EIA)) เพื่อตอบสนองต่อความต้องการใช้งานที่ต้องการเชื่อมต่ออุปกรณ์หลายๆ ตัวบนข่ายสายเดียวกัน โดยมีระยะทางการสื่อสารที่ไกลขึ้น และมีความเร็วรับส่งข้อมูลที่สูงขึ้น เมื่อเทียบกับมาตรฐานการสื่อสาร RS-232 ที่ถูกกำหนดขึ้นมาโดยกลุ่มพันธมิตรอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เช่นเดียวกัน
       เหตุที่การสื่อสาร RS-485 สามารถรับส่งสัญญาณข้อมูลได้ไกลขึ้นและเร็วขึ้นนั้น เป็นเพราะ RS-485 ใช้เทคนิคสัญญาณรับส่งแบบดิฟเฟอเรนเชียล (Differential Mode) ขณะที่ RS-232 ใช้เทคนิคสัญญาณรับส่งแบบคอมมอน(Common Mode) สัญญาณรับส่งแบบคอมคอนนั้นจะใช้สัญญาณกราวด์ (Ground Signal) เป็นตัวเปรียบเทียบปัญหาจะเกิดขึ้นเมื่อระดับสัญญาณกราวด์ของตัวรับและตัวส่งไม่เท่ากัน ยิ่งระดับสัญญาณแตกต่างกันมากเท่าไร ก็ยิ่งมีผลต่อความผิดพลาดในการสื่อสารมากขึ้นเท่านั้น เพราะการตีความข้อมูลที่รับเข้ามาว่าเป็นศูนย์หรือหนึ่ง จะดูจากระดับความแตกต่างระหว่างสัญญาณกราวด์กับสัญญาณข้อมูลที่รับเข้ามา และยิ่งเมื่อมีสัญญาณรบกวน สอดแทรกเข้ามาในสายสัญญาณมากเท่าไร ก็ยิ่งทำให้การตีความสัญญาณมีโอกาสผิดพลาดสูงมากยิ่งๆ ขึ้น พูดง่าย ๆ ก็คือระดับความผิดพลาดในการรับส่งข้อมูลจะสูงขึ้นจนไม่สามารถสื่อสารกันได้ หรือต้องลดระดับความเร็วในการสื่อสารลงมา

       ขณะที่สัญญาณรับส่งแบบดิฟเฟอเรนเชียลนั้น จะไม่ใช้สัญญาณกราวด์เป็นระดับอ้างอิงหรือเปรียบเทียบ แต่จะดูที่ความต่างของสัญญาณของคู่สายเป็นสำคัญ ทำให้ปัญหาเรื่องความแตกต่างของสัญญาณกราวด์ ระหว่างอุปกรณ์รับและอุปกรณ์ส่งหมด ไป (เพราะไม่ถูกนำมาใช้อ้างอิง) และถ้าหากคู่สายที่ใช้รับส่งสัญญาณ พันกันเป็นเกรียวก็จะยิ่งส่งผลให้สัญญาณรบกวนจากภาย นอกที่สอดแทรกเข้ามาในคู่สายก็จะถูกกำจัดออกไป ได้โดยง่าย เป็นผลให้การสื่อสาร RS-485 ทนต่อสัญญาณรบกวนภายนอก ได้สูง สามารถรับส่งสัญญาณได้ไกลขึ้น และเร็วขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคสัญญาณรับส่งแบบคอมมอน
       ตารางด้านล่างแสดงคุณสมบัติของการสื่อสาร RS-485 เปรียบเทียบกับมาตรฐานการสื่อสารอนุกรมอื่น ๆ

       จากตารางจะพบว่า RS-422 และ RS-485 มีความเร็วในการสื่อสารสูงกว่า RS-232 เป็นอย่างมาก ขณะที่ RS-232 เป็นมาตรฐาน การสื่อสารอนุกรมเดียวที่สามารถสื่อสารแบบสองทางพร้อมกันได้ (Full Duplex) ขณะที่มาตรฐาน การสื่อสาร อนุกรมอื่น ๆ ทำได้ เพียงแบบสองทางไม่พร้อมกัน (Half Duplex) ทั้งนี้เนื่อง จาก RS-232 เป็นการ สื่อสารแบบเชื่อมต่อจุดต่อจุด (Peer-to-Peer) นั้นเอง ขณะที่มาตรฐานอื่น ๆ เป็นแบบเชื่อมต่ออุปกรณ์รับส่งหลาย ตัวบนสื่อสัญญาณเดียวกัน (Multidrop)
       การเชื่อมต่ออุปกรณ์ RS-485 เป็นเครือข่าย (network) ได้เป็นอีกหนึ่งเหตุผลที่ทำให้มาตรฐานการสื่อสาร RS-485 เป็นที่นิยมนำมาใช้งานในงานควบคุมและตรวจวัด อุปกรณ์รับส่งสัญญาณ RS-485 โดยทั่วไปนั้น จะ สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์บนเครือข่ายได้ 32 อุปกรณ์ ถ้าความต้านทานขาเข้า (Input Resistance) ของอุปกรณ์ ดังกล่าวมีค่าอยู่ที่ 12 kOhm ปัจจุบันนี้มีอุปกรณ์รับส่งสัญญาณ RS-485 ที่มีความต้านทานสูงสามารถเชื่อมต่อ อุปกรณ์บนเครือข่ายเดียวกันได้ถึง 256 อุปกรณ์ ด้วยอุปกรณ์ทวนสัญญาณ RS-485 เราสามารถเพิ่มจำนวน อุปกรณ์บนเครือข่ายได้ถึงหลายพันตัว

       จากภาพแสดงการเชื่อมต่ออุปกรณ์สื่อสาร RS-485 ข้างบน จะพบว่าอุปกรณ์ข้างต้นจะเชื่อมต่ออยู่บนสายเครือข่ายเดียวกันในลักษณะพ่วงอยู่บนสายสัญญาณเดียวกัน (Multipoint) ในกรณีรับส่งสัญญาณที่ความเร็วสูง ในระยะทางไกล ๆ การต่อความต้านทาน 100 โอห์ม (Termination Resistor) เข้าที่ปลายสายสัญญาณทั้งสอง ด้านเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อลดปัญหาสัญญาณสะท้อนกลับ