一、正常电压(差分电压)
RS-485 使用差分信号,即测量 A 线(通常为“-”) 和 B 线(通常为“+”) 之间的电压差。
逻辑 1(空闲/停止状态): B - A = -2V 至 -6V
常见情况:A 线电压比 B 线高 2V 以上。
例如:A = 3.5V, B = 1.5V, 差值 = -2V。
逻辑 0(启动状态): B - A = +2V 至 +6V
常见情况:B 线电压比 A 线高 2V 以上。
例如:A = 1.5V, B = 3.5V, 差值 = +2V。
关键点: 在正常通信时,用万用表的直流电压档测量 A-B 之间的电压,你会看到这个电压值在 ±2V 到 ±6V 之间快速变化或稳定在其中一个状态。
二、故障电压及常见原因
当测量到的电压不在上述正常范围内时,通常意味着线路存在故障。以下是几种典型情况:
| 故障类型 | 差分电压 (B-A) 测量值 | 对地电压 (A 或 B 对 GND) | 可能原因 |
|---|---|---|---|
| 1. 开路/断路 | 接近 0V (例如 -0.1V ~ +0.1V) | 可能为 0V 或悬空电压 | 线路某处断开、终端电阻未接、所有设备离线或未供电。 |
| 2. 短路 | 非常接近 0V (例如 0.001V) | A 和 B 对地电压几乎相同 | A 线和 B 线直接短接在一起。 |
| 3. 单线故障 | 偏低且不变 (如 0.5V) | 其中一线对地电压异常(0V或电源电压) | 其中一根线(A或B)对地短路,或与电源短路。 |
| 4. 共模电压超标 | 可能看起来正常 (如 ±2.5V) | 对地电压超出 -7V ~ +12V 范围 | 地电位差过大、设备未共地、有强干扰串入。接收器可能已饱和,无法识别信号。 |
| 5. 终端电阻冲突 | 偏低 (如 1V 左右) | 可能正常 | 总线上并联了多个终端电阻(多于2个),导致负载过重,驱动能力不足。 |
| 6. 逻辑冲突 | 波动但幅度不足 | 可能正常 | 有两个或多个设备同时试图驱动总线(例如设备地址冲突或故障)。 |
三、测量方法与重要提示
测量差分电压: 将万用表红表笔接 B,黑表笔接 A,用直流电压档测量。
测量共模电压: 分别测量 A 对地 和 B 对地 的直流电压,确保它们在接收器允许的范围内(通常为 -7V ~ +12V)。
使用正确设备: 万用表适合测量稳态电压。要观察通信波形,必须使用示波器。
断电测量电阻: 在系统断电后,测量 A-B 之间的电阻。如果接有 1 个 120Ω 终端电阻,电阻应接近 120Ω;如果两端各有一个(并联),应接近 60Ω。电阻值过小可能是短路或终端过多;电阻无限大则是开路。
参考设备手册: 不同厂商的 RS-485 芯片的驱动能力和共模范围可能有细微差别,请以设备手册为准。
总结速查表
| 状态 | 差分电压 (B-A) | 可能的原因判断 |
|---|---|---|
| 正常 | 稳定在 -2V ~ -6V | 总线空闲,所有设备处于接收状态。 |
| 正常 | 稳定在 +2V ~ +6V | 某个设备正在发送逻辑0。 |
| 正常 | 在 ±2V~±6V 间跳动 | 正在进行数据通信。 |
| 故障 | -0.1V ~ +0.1V | 开路、断路、无设备驱动。 |
| 故障 | 绝对值 < 1.5V | 驱动能力不足、终端电阻问题、部分短路。 |
| 故障 | A或B对地电压异常高/低 | 单线对电源或地短路。 |
核心要点:正常的 RS-485 通信,其 A、B 线间的电压差必须有足够大的“摆幅”(绝对值大于 1.5V,理想是大于 2V)。如果没有这个摆幅,通信必然失败。
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