Методика определения параметров кабеля

Общие рекомендации

Лучшей средой передачи сигнала является кабель на основе витой пары, поскольку обладает наименьшим паразитным излучением сигнала и хорошо защищен от наводок. В условиях повышенных внешних помех применяют кабели с экранированной витой парой, при этом экран кабеля соединяют с защитной "землёй" устройства.

Концы кабеля должны быть заглушены терминальными резисторами (обычно 120 Ом).

Сеть должна быть проложена по топологии шины, без ответвлений.

Устройства следует подключать к кабелю проводами минимальной длины.

1 Исходя из скорости протекания технологического процесса, технологии промышленной сети, производительности управляющего контроллера, задать периодичность опроса датчиков и посылки управляющих сигналов на исполнительные устройства.

2 Исходя из расположения технологического оборудования, датчиков, исполнительных механизмов, устройств сбора технологических управляемых параметров, контроллера управления, определить длину кабеля (Lм), необходимого для передачи цифровой информации.

3 Зная L и учитывая время двойного оборота сигнала по кабелю при указанном протоколе промышленной шины, определить скорость обмена данными (скорость распространения электрического сигнала по кабелю принять равной 0,7 скорости света).

4 Исходя из вычисленной скорости обмена, определить длительность информационного бита ,

где C − скорость обмена.

5 Задать минимальное напряжение сигнала (U₀), которое
должно присутствовать на входе самого удаленного приемника (определяется параметрами приемника, обычно не ниже 0,1В).

6 Задать максимальный допустимый уровень искажений
сигнала (δ %) на входе самого удаленного приемника.

7 Вычислить максимальное допустимое значение омического сопротивления кабеля длиной L по следующей формуле:

,

где R_l − полное омическое сопротивление кабеля длиной L;

R_c − сопротивление согласующего резистора, равное волновому сопротивлению кабеля (примем 150 ом);

U_min − минимальное напряжение сигнала на выходе формирователя, равное 1,5 В;

U₀ − минимальное напряжение сигнала на входе самого удаленного приемника (≈ 700 мв).

8 Вычислить погонное сопротивление кабеля по формуле ,

где r_k − погонное сопротивление кабеля.

9 Руководствуясь справочными данными, выбрать кабель,
волновое сопротивление которого равно принятому в п. 7, а погонное сопротивление − не более вычисленного в п. 8.

10 Вычислить длительность переднего фронта импульса
(время нарастания сигнала от 10% до 90% его максимального уровня), учитывая параметры выбранного кабеля: ,

где t_r − длительность переднего фронта сигнала на входе самого

удаленного приемника;

C_k − погонная емкость кабеля;

R_экв − эквивалентное активное сопротивление нагрузки:

,

где r_k* − погонное сопротивление выбранного кабеля;

L − общая протяженность кабеля;

R_вх − входное сопротивление приемника;

R_c − сопротивление согласующего резистора, равное волновому сопротивлению кабеля;

n − количество приемников, подключаемых к кабелю;

Z_k − волновое сопротивление кабеля.

11 Определить величину отношения длительности переднего фронта импульса к длительности всего информационного бита Т_с = t_r/T_b.

12 По заданному U₀ и вычисленному Т_с, из графиков на рисунке 11 установить реальное значение уровня искажений сигнала на входе самого удаленного приемника (δ_р%).

13 Если полученный уровень искажений превышает допустимый, согласно п. 6, следует повторить расчет, выбрав кабель с другими параметрами. При этом кабель должен иметь меньшие значения погонного сопротивления и погонной емкости, чем выбранный в п.8.

Если не удается выбрать кабель с лучшими параметрами, следует снизить значение скорости обмена либо сократить протяженность линии связи.

  Рисунок 11 − График зависимости уровня искажений сигнала на входе приемника от U₀ и T_c

Графики, приведенные на рисунке 11, построены исходя из предположения, что формирователь имеет максимально допустимую степень асимметрии выхода, приемник обладает наихудшей допустимой чувствительностью, а фронты информационных сигналов имеют форму, близкую к обратной экспоненте.

Дата добавления: 2013-12-12