Transceptores de USB a RS422/RS485

Adaptadores de USB a RS422/RS485

Para lograr la comunicación entre una computadora y los dispositivos de campo y de control industriales, que usan la capa física a dos hilos (RS-485) y a 4 hilos (RS-422), necesitamos un convertidor o transceptor de tipo industrial y con aislamiento optoelectrónico entre los dos tipos de segmentos de red. El primer convertidor que veremos es una de USB a RS-485 de la empresa Autonics, modelo SCM-US481:

Figura 1. Adaptador Autonics modelo SCM-US481.

Las características principales de este adaptador son:

• Disponible para transmitir señales a máx. 1.2 Km al convertir la señal USB en señal RS485.
• Realización de aislamiento eléctrico (2,500VRMS) entre el puerto USB y el puerto RS485 a través del transceptor RS485.
• Mayor estabilidad y durabilidad con circuito integrado de protección contra sobretensiones.
• Conexiones sencillas entre dispositivos con alimentación de bus suministrada desde un controlador host USB sin fuente de alimentación externa.
• Ofreciendo cable tipo USB 2.0 A/B con núcleo de ferrita incorporado para reducción de ruido.
• Funciones fáciles de usar gracias a la compatibilidad con USB 1.1 y USB 2.0

Las especificaciones son (Puede haber algunas diferencias según el entorno de la PC. (Sistema operativo compatible: Microsoft Windows):

• Modelo: SCM-US SCM-USP/SCM-SFL
• Fuente de alimentación: 5 VDC = alimentación por bus USB
• Consumo de energía aprox.: 1 W
• Máx. velocidad de comunicación: 1,200 a 115,200 bps (recomendado: 9,600 bps)
• Tipo de comunicación: Tipo semidúplex
• Disponible distancia de comunicación: 1.5 m (sin extensión)
• Tipo de conexión USB: USB tipo A (macho)
• Tipo de aislamiento: sin aislamiento
• Indicador: A.C.C (verde), O.P.R (rojo)
• Peso unitario (empaquetado): aprox. 80 g
• Consumo de energía: alimentación de bus USB de 5 VCC
• Distancia de comunicación disponible: <= 1.2 km
• Multi-drop: <= 31 Multi-drop
• Protocolo: bit de datos: 5 bits, 6 bits, 7 bits, 8 bits / bit de parada: 1 bit, 2 bits / bit de paridad: ninguno, impar, par
• Tipo de conexión: USB: USB 2.0 tipo B (macho)
• RS485: terminal de tornillo de 4 hilos (tipo de comunicación de 2 hilos)
• Circuito de protección: circuito de protección contra sobretensiones
• Tipo de aislamiento: Aislamiento
• Rigidez dieléctrica: entre todos los terminales y la carcasa:
•        2500 VCA 50/60 Hz durante 1 min
• Entre RS232C y RS485:
•        2500 VCA 50/60 Hz durante 1 min
• Resistencia de aislamiento: >= 100 MOhms (megger de 500 VCC)
• Inmunidad al ruido: ± 500 VCC el ruido de onda cuadrada (ancho de pulso: 1us) por el simulador de ruido
• Indicador: RUN (rojo)
• Accesorio: cable USB 2.0 tipo AB (longitud: 1 m, se vende por separado, modelo: CABLE USB AB)
• Aprobación:
• Peso unitario (empaquetado): 34.5g (Aprox. 197 g)
• Vibración: 0.75 mm de doble amplitud a una frecuencia de 10 a 55 Hz (durante 1 min) en cada dirección X, Y, Z durante 1 hora
• Vibración (mal funcionamiento): 0,5 mm de doble amplitud a una frecuencia de 10 a 55 Hz (durante 1 min) en cada dirección X, Y, Z durante 10 min
• Choque: 300 m/s^2 (aprox. 30 G) en cada dirección X, Y, Z por 3 veces
• Choque (mal funcionamiento): 100 m/s^2 (aprox. 10 G) X, Y, Z en cada dirección X, Y, Z por 3 veces
• Temperatura ambiente: -10 a 55 ° C, almacenamiento: -20 a 60 ° C (sin congelación ni condensación)

Para poderse usar en Windows, necesitamos instalar el driver conocido como UART USB FT232R, ya que el que trae originalmente no corre en Windows 10, el procedimiento para instalarlo está en este enlace. 

La otra opción que veremos es un adaptador de la marca GearMo modelo USA-482422.

Figura 2. Adaptador GearMo modelo USA-482422.

El convertidor de USB a RS-485/RS-422 contiene un chip FTDI con una interfaz fotoeléctrica hacia los terminales, que pueden convertir la señal USB en una señal diferenciada RS-422 o RS-485. ¡El convertidor incluye tecnología de supresor de voltaje transitorio!

Las características de este adaptador son:

• Estándares soportados: USB v. 1.0, 1.1, 2.0 y TIA/EIA RS-422, RS485
• Señales RS-485: T/R+, T/R-, GND
• Señales RS-422: TX+, TX-, RX+, RX-, GND
• Modos: asíncrono, punto a punto, punto a multipunto, 2 hilos (semidúplex), 4 hilos (dúplex completo)
• Tasas de transmisión: 300 a 921,600 bps, detección automática de la tasa de señalización
• Capacidad de carga: 32 dispositivos en topología punto a multipunto.
• Distancia de transmisión: RS485/422: 1,2 km (todas las velocidades), USB: 5 metros
• Protección de interfaz: supresión de sobretensiones y relámpagos de 600 W, protección ESD de +- 15 KV
• Diagnóstico de señalización: LED para POWER, TX y RX
• Dimensiones: 62x33x19 mm
• Entorno de trabajo: -40C a 85C, RH 5% -95%
• Conjunto de chips: FTDI FT232RL
• Sistema operativo: Windows 7, 8, & Windows 10, Linux y Mac OS 10.X.

Los drivers del chip FTDI del GearMo vienen en el disco de instalación junto con el transceptor y también están en la página Web de fabricante. 

Pruebas de los transceptores:

Tras realizar las pruebas de los transceptores comunicando diferentes equipo, tales como un sensor MODBUS triple VOC + temp + rH y medidores de energía eléctrica y usando el protocolo MODBUS RTU con ellos, no tuvimos inconvenientes en lograr la trasferencia de datos en Windows 10.

Figura 3. Comunicación entre MODBUS triple VOC + temp + rH y computadora.

Figura 4. Comunicación entre medidor de potencia VERIS H8437V y computadora.

Conclusiones:

En esta entrada hemos utilizado los transceptores USB a RS422/RS485 para poder comunicar equipo de instrumentación y una computadora, por medio del protocolo ModBus RTU y comprobamos que los dispositivos mencionados aquí, son una buena opción para la realizar la comunicación industrial de los datos sensados de los sistemas.