Cáp Null Modem: Kết nối hai cổng nối tiếp có cùng chức năng

Các cổng nối tiếp không tự thỏa thuận. Mỗi đầu gửi tín hiệu trên một chân và nhận tín hiệu trên chân khác, và hai đầu được thiết kế để khác nhau.

Máy tính, máy in, máy in nhãn, thiết bị ghi dữ liệu và hầu hết các mô-đun điều khiển công nghiệp đều có một loại cổng. Modem, và các thiết bị phần cứng thay thế cho modem, lại có loại cổng khác. Một sợi cáp thẳng nối giữa mỗi thiết bị sẽ truyền dữ liệu. Cùng một sợi cáp đó, nếu nối giữa hai thiết bị cùng loại sẽ không truyền dữ liệu gì, thì cả hai cổng đều báo không có tín hiệu.

Cáp null modem hoán đổi cặp chân truyền và nhận, cho phép trường hợp thứ hai hoạt động. Hai thông số quyết định xem một liên kết có cần cáp này hay không: vai trò cổng ở mỗi đầu và chân mang dữ liệu truyền.

Tại sao hai cổng đôi khi cần cáp chéo?

Sự phân chia vai trò mà RS-232 đảm nhận

Giao thức RS-232 giao cho mỗi đầu của một liên kết một nhiệm vụ khác nhau. Phía thiết bị đầu cuối (DTE) tạo ra dữ liệu. Phía truyền thông (DCE) truyền dữ liệu đó xuống đường dây. Một máy tính để bàn thuộc nhóm đầu tiên, cùng với máy in, thiết bị ghi dữ liệu và mô-đun điều khiển công nghiệp. Một modem thuộc nhóm thứ hai, cùng với các thiết bị được chế tạo để mô phỏng modem.

Công việc này đã sửa lại chân cắm. Một đầu cuối gửi tín hiệu qua chân 3 và nhận tín hiệu qua chân 2. Một đầu giao tiếp gửi tín hiệu qua chân 2 và nhận tín hiệu qua chân 3. Đặt mỗi loại một cái vào một sợi cáp và chân gửi sẽ nối với chân nhận. Mọi dây dẫn đều có thể đi thẳng qua.

Khi cả hai phía cùng tuyên bố mình đóng một vai trò

Hai cổng máy tính trên cùng một đường truyền đã phá vỡ sự sắp xếp đó. Cả hai đều gửi tín hiệu qua chân số 3. Một sợi cáp thẳng nối chân số 3 với chân số 3 và chân số 2 với chân số 2, nhưng cả hai đầu đều không nhận được tín hiệu gì. Cả hai cổng đều ở trạng thái sẵn sàng trong khi đường truyền vẫn trống.

Hai cổng giao tiếp bị lỗi theo cùng một cách. Cùng một nguyên nhân, cùng một cách sửa chữa.

Nguồn gốc tên gọi

Bộ chuyển đổi dùng để sửa chữa nó đã thay thế cho một cặp modem. Hai thiết bị đầu cuối trước đây đã giao tiếp với nhau thông qua hai modem và một đường dây điện thoại. Bộ chuyển đổi đã bỏ qua đường dây và sao chép thao tác duy nhất mà các modem thực hiện trên dây dẫn, đó là hoán đổi chân cắm. Không có đường dây, không quay số, không có tín hiệu. Null đã ghi nhận ba sự vắng mặt đó.

Vì sao cáp truyền hình tồn tại lâu hơn modem?

Trước đây, hai máy tính để bàn thường truyền tập tin qua cáp nối tiếp mỗi khi thiếu một card mạng. Công việc lập trình nhúng cũng tiếp tục theo mô hình này. Một máy tính xách tay giao tiếp với bộ điều khiển cung cấp cổng đầu cuối, và không có modem nào được đặt trong phòng.

Đọc kỹ loại cổng trước khi đặt hàng

Giới tính của người kết nối như một manh mối đầu tiên

Đầu nối 9 chân và quy ước về giới tính của nó bắt nguồn từ tiêu chuẩn TIA/EIA-574. Cổng DCE thường sử dụng đầu nối DB9 cái, và cổng DTE sử dụng đầu nối DB9 đực. Các thiết bị mở rộng, cáp chuyển đổi và thiết bị cũ thường xuyên phá vỡ quy tắc này, khiến vỏ ngoài trở thành một dấu hiệu nhận biết.

Xác nhận chức năng tín hiệu ở mỗi đầu

Chân số 3 ở cả hai đầu cáp đều được kết nối với nhau. Cả hai đầu đều truyền tín hiệu qua chân này, vì vậy cặp chân được bắt chéo. Một đầu truyền tín hiệu qua chân số 3 và đầu kia qua chân số 2, để lại tất cả các chân còn lại thẳng. Sách hướng dẫn của bộ điều khiển hoặc sơ đồ cổng có sơ đồ chân cáp RS-232 cho thiết bị đó, và có thể có bốn đường dây liên quan: truyền, nhận, yêu cầu gửi, cho phép gửi.

Những nội dung cần có trong Giấy thông hành cảng

Ghi chú cho mỗi thiết bị bao gồm bốn thông tin: tên thiết bị, vai trò cổng, loại đầu nối và chân truyền dữ liệu. Nhà cung cấp sẽ làm việc dựa trên bốn thông tin này. Nếu thiếu thông tin, nhà cung cấp sẽ trả lời bằng một câu hỏi, và đơn đặt hàng sẽ phải chờ làm rõ thêm.

Cáp null modem đi qua những đường dây nào?

Ba dòng truyền tải dữ liệu

Sơ đồ chân của modem null bắt đầu với ba dây. Chân 2 ở một đầu nối với chân 3 ở đầu kia. Chân 3 nối với chân 2. Chân 5 nối với chân 5. Một cặp dây chéo truyền dữ liệu theo cả hai chiều, và chân 5 cung cấp cho cả hai đầu một tham chiếu chung. Một liên kết truyền dữ liệu liên tục không cần thêm bất cứ thứ gì khác.

Thêm cặp bắt tay

Việc điều khiển luồng cần thêm dây dẫn. Yêu cầu gửi ở một đầu gặp tín hiệu cho phép gửi ở đầu kia, vì vậy một cổng đã chờ được cấp phép trước khi gửi đã nhận được tín hiệu đó. Tập dữ liệu sẵn sàng, thiết bị đầu cuối dữ liệu sẵn sàng và tín hiệu phát hiện sóng mang được ghép nối hoặc nối vòng, vì mỗi cổng đều mong đợi một modem phản hồi tại đó.

Một số đường truyền hoạt động trên ba dây dẫn. Một thiết bị lưu giữ dữ liệu cho đến khi nhận được quyền truy cập thì không thể làm được điều đó.

Vì sao bố cục không cố định theo tiêu chuẩn?

Chuẩn RS-232 đã quy định vai trò của các cổng và tên tín hiệu. Sơ đồ chân của bộ chuyển đổi modem rỗng nằm ngoài phạm vi chuẩn này. Sự khác biệt chủ yếu giữa các nhà cung cấp nằm ở các dây bắt tay, vì vậy hai cáp bắt tay hoàn chỉnh được bán dưới cùng một tên gọi có thể có hai bố cục khác nhau. Bản vẽ đã giải quyết vấn đề này. Sự tương ứng giữa các chân được kiểm tra trên hai thiết bị, vì nhãn trên bao bì mô tả bộ chuyển đổi một cách không chính xác.

Chuyển quyết định đấu dây thành đơn đặt hàng sản xuất

Cấu trúc cáp cho khoảng cách và khả năng chống nhiễu

Bản vẽ ghi rõ sơ đồ chân cắm, vỏ cổng và chiều dài. Bản thân dây cáp thường không được thể hiện trên bản vẽ, và khoảng cách chạy của dây quyết định phần đó.

Đường dây bên trong tủ sử dụng cáp dẹt màu xám với lõi dẫn bằng đồng mạ thiếc 28AWG. Lớp cách điện là PVC, đạt các bài kiểm tra khả năng chống cháy theo phương thẳng đứng theo tiêu chuẩn UL và CSA, và định mức nhiệt độ và điện áp phù hợp với không gian bên trong thiết bị.

Một đường dây uốn cong quanh khung máy đã chuyển hướng câu trả lời sang dây nối, loại dây này vẫn giữ được độ linh hoạt khi cáp phải bám sát khung máy.

Một tủ chứa đầy các bộ biến tần và bộ nguồn chuyển mạch cũng cần một lớp chắn: lá nhôm hoặc dây đồng mạ thiếc, có kích thước trải rộng trên dải tần gigahertz.

Sau năm mét, lớp chắn bị thu hẹp hoặc dây dẫn bị giãn nở, vì điện trở và nhiễu ghép nối cùng tăng lên theo khoảng cách.

Đầu nối IDC hoặc đầu nối kiểu bấm

Cổng kết nối và kích thước chân cắm sẽ quyết định thiết bị đầu cuối. Ổ cắm IDC ép dải ruy băng vào các lưỡi cách điện chỉ trong một lần nhấn, và bước ren sẽ chọn linh kiện. Kích thước thông dụng 2,54 mm được sử dụng cho máy in, bộ điều khiển công nghiệp và đầu nối PCB.

Đầu nối kiểu bấm đã giúp kết nối các giao diện mà ổ cắm IDC không thể tiếp cận, ngay cả với những khoảng cách nhỏ nhất trên các thiết bị đo.

Dù thế nào đi nữa thì cũng cần kiểm tra độ khít. Lưỡi dao IDC phải xuyên qua lớp cách điện đến lõi đồng. Vỏ bọc phải đóng chặt vào dây dẫn nhiều sợi với lực đủ mạnh. Biên độ dòng điện một phần năm giữ cho tiếp điểm nằm trong giới hạn cho phép, và đồng phosphor mạ thiếc hoặc vàng giúp giảm nguy cơ oxy hóa.

Lỗi chân cắm do cáp bị chéo gây ra

Hai bản vẽ được đặt trên cùng một băng ghế. Một bản vẽ thẳng. Một bản vẽ chéo. Một người vận hành chọn bản vẽ có chiều dài khớp với bản vẽ, chế tạo dây cáp, và dây cáp trông có vẻ ổn cho đến khi có người kiểm tra nó.

Việc dán nhãn tương ứng tại nhà ga đã giải quyết được vấn đề đó. Cả hai mẫu được dán cạnh nhau, và mẫu đầu tiên được kiểm tra đối chiếu với bản vẽ trước khi tiếp tục sản xuất.

Quy trình kiểm tra từng bộ phận trước khi xuất xưởng

Các bài kiểm tra chứng minh tính chính xác của bản đồ ghim

Đầu tiên, tôi kiểm tra từng chi tiết nhỏ so với bản vẽ. Tôi phát hiện ra một sợi dây cáp bị bắt chéo nhưng được nối thẳng và một sợi dây cáp thẳng nhưng lại bị bắt chéo, và cả hai trường hợp đó đều trông có vẻ đúng bằng mắt thường.

Tiếp theo là kiểm tra điện trở tiếp xúc, và cấu trúc tùy chỉnh được giữ ở mức 15 miliôm hoặc thấp hơn. Điện trở cách điện lên đến hàng trăm megoôm. Mỗi đầu nối đều được kiểm tra bằng lực kéo, vì lực ép quá yếu có thể giữ được khi kiểm tra nhưng lại bị hở trong thực tế. Ở những nơi có lắp đặt lớp chắn, hiệu quả của nó cũng được đo lường.

Mọi cụm lắp ráp nối tiếp và COM được xây dựng bởi LUONYX Từng sản phẩm đều được kiểm tra kỹ lưỡng trước khi đóng gói.

Nguyên liệu thô và quy trình kiểm tra đằng sau đó

Hầu hết các lỗi đó bắt đầu từ rất lâu trước khi lắp ráp. Một mối nối bấm quá thấp khiến dây dẫn bị lỏng trong ống. Lớp mạ bị oxy hóa làm tăng điện trở tại mối nối. Một lưỡi dao IDC không chạm tới lớp đồng khiến mạch bị hở.

Mỗi nguyên nhân đều có một thiết lập để loại bỏ nó. Lực ép được hiệu chỉnh theo đường kính dây. Dây dẫn và đầu nối đầu vào được kiểm tra theo thông số kỹ thuật trước khi lưu trữ. Lưỡi cắt được thiết lập sao cho lớp cách điện bị xước mà dây dẫn vẫn còn nguyên vẹn.

Những gì nên có trong bức vẽ

Bản vẽ ghi rõ tên các chân cắm và sự tương ứng của chúng. Nó cũng nêu rõ loại cáp, chiều dài, khoảng cách giữa các chân cắm và các tiêu chí chấp nhận về độ thông mạch và độ bền kéo. Mỗi lần thử nghiệm trên dây chuyền đều so sánh cáp với bản vẽ đó. Một đơn đặt hàng không có bản vẽ sẽ khiến người kiểm tra phải so sánh cáp với một ý tưởng mơ hồ.

Những điểm mà một sản phẩm tiêu chuẩn vẫn cần được cải thiện.

Các bộ phận trong danh mục bao gồm các mẫu thông dụng. Trường hợp một tủ cần nhiều cổng, thì một cụm cáp dẹt nhiều cổng nối tiếp Chúng được truyền tải trên một dải ruy băng duy nhất với bộ phận giao nhau được tích hợp sẵn trong cáp. Một bảng điều khiển được sử dụng trong quá trình vận hành đã thực hiện điều đó. Cáp nối tiếp COM chín chân được gia cường bằng khuôn đúcTrong trường hợp vỏ đúc chịu mài mòn thay vì khớp nối. Trường hợp số lượng cổng, vỏ hoặc bước ren nằm ngoài phạm vi của danh mục, thì... chương trình cáp ODM/OEM Đã hoàn thiện sơ đồ chân cắm, đầu nối và tiêu chí kiểm tra trong bản vẽ trước khi bắt đầu sản xuất.

Phần kết luận

Hai cổng kết nối cáp. Hướng tín hiệu giống nhau trên các chân dữ liệu và cặp chân sẽ bắt chéo nhau. Hướng ngược nhau và mỗi chân đi thẳng. Tiêu chuẩn để ngỏ phần dây bắt tay, vì vậy việc bắt chéo dây nằm trong đặc tả kỹ thuật. Sau đó, kiểm tra thông mạch sẽ kiểm tra sơ đồ chân trên từng thiết bị.

Câu hỏi thường gặp

Câu 1: Bộ chuyển đổi có thể thay thế cáp modem null không?

A1: Nó thực hiện cùng một công việc và bổ sung thêm hai giao diện kết nối vào liên kết. Điều đó có thể thực hiện được trên bàn làm việc. Nhưng bên trong thiết bị có không gian hạn chế, hai giao diện bổ sung đó đồng nghĩa với việc cần phải cố định thêm hai mối nối nữa. Hãy tích hợp bộ chuyển mạch chéo vào cáp.

Câu 2: Liệu mọi cáp null modem đều đi qua các đường bắt tay (handshake lines)?

A2: Không. Phiên bản ba đường dây bắt chéo các đường truyền, nhận và nối đất tín hiệu, và nó phù hợp với liên kết truyền dữ liệu liên tục mà không cần chờ đợi. Một thiết bị giữ dữ liệu cho đến khi nhận được tín hiệu cho phép cũng cần bắt chéo các đường dây bắt tay. Tài liệu về cổng của nó đã nêu tên các đường dây đó.

Câu 3: Đơn đặt hàng cần ghi những gì?

A3: Sự tương ứng giữa các chân cắm với các số được ghi trên bản vẽ, loại cáp, chiều dài, khoảng cách giữa các chân cắm và các tiêu chí chấp nhận về tính liên tục và độ bền kéo. Dựa trên các thông tin này trên bản vẽ, cáp được giao sẽ được kiểm tra đối chiếu với đơn đặt hàng.