พิชิต จินตโกศลวิทย์
pichitor@yahoo.com       

จากบทความตอนที่แล้วได้กล่าวเกี่ยวกับมาตรฐานการเชื่อมต่อแบบ EIA-232 ที่ใช้สำหรับการติดต่อสื่อสารแบบจุดต่อจุด (Point-to-Point) ซึ่งไม่สามารถจะตอบสนองการสื่อสารข้อมูลในงานอุตสาหกรรมได้โดยตรงหรือได้เพียงบางส่วน ดังนั้นในบทความฉบับนี้จะกล่าวถึงเกี่ยวกับมาตรฐานในการเชื่อมต่อในระดับฟิสิคอลหรือระดับกายภาพอีกมาตรฐานหนึ่งที่ใช้งานกันมากในระบบสื่อสารข้อมูลในงานอุตสาหรรม นั่นคือมาตรฐาน EIA-485 หรือในชื่อเดิมที่คุ้นเคยกว่าคือ RS-485 ข้อเด่นของ EIA-485 คือการที่สามารถติดต่อสื่อสารแบบ Multidrop หรือติดต่อสื่อสารมากกว่าสองโหนดและ EIA-485 สามารถทนทานต่อสัญญาณรบกวนได้ดี รวมทั้งการติดตั้งใช้งานที่ค่อนข้างง่ายและราคาไม่แพง

มาตรฐาน EIA-485 เป็นหนึ่งในมาตรฐานที่ได้รับความนิยมเป็นอย่างของในบรรดามาตรฐานของ EIA และมันยังเพิ่มความสามารถพัฒนากลายเป็นมาตรฐาน EIA-422 มาตรฐาน EIA-485 อนุญาตให้ทำการเชื่อมต่ออุปกรณ์เทอร์มินอล Multidrop หรือสามารถมีจำนวนโหนดหลาย ๆ โหนดในหนึ่งเครือข่ายโดยใช้สายสัญญาณเพียง 2 เส้นก็สามารถสื่อสารข้อมูลกันได้ และมาตรฐานมีความเชื่อถือได้และความสามารถที่เพิ่มขึ้นบนการสื่อสารข้อมูลแบบอนุกรมดังต่อไปนี้

     * เพิ่มระยะทางการส่งข้อมูลได้สูงถึง 1200 เมตร (4000 ฟุต ระยะเท่ากันกับมาตรฐาน EIA-422)
     * เพิ่มอัตราความเร็วการส่งข้อมูลได้สูงถึง 10 Mbps (เช่นเดียวกับ EIA-422)
     * จำนวนโหนดหรือสเตชั่นสามารถมีได้ถึง 32 โหนด ในคู่สายสัญญาณที่ใช้เป็นบัสเดียวกัน

อย่างไรก็ตามอัตราการส่งข้อมูลสูงสุดและระยะทางสูงสุดจะไม่สามารถใช้กันได้ ณ เวลาเดียวกัน สำหรับสายคู่พันเกลียวหรือสาย UTP (Unshielded Twisted Pair) ขนาด 24 AWG อัตราการส่งข้อมูลสูงสุดที่ระยะทาง 1200 เมตรจะอยู่ที่ 90 kbs โดยประมาณ ระยะสายสัญญาณสูงสุดที่สามารถใช้ส่งข้อมูลที่ความเร็ว 10 Mbps ควรน้อยกว่า 6 เมตร ระบบที่ใช้ EIA-485 ที่มีประสิทธิภาพสูงจะต้องการสายสัญญาณคุณภาพสูงและใช้ตัวเทอร์มิเนเตอร์แบบโซลิดสเตตแทนตัวต้านทานแบบธรรมดาขนาด120 โอห์ม

ตามการอ้างอิงมาตรฐาน EIA-485 ในหนึ่งเครือข่ายจะสามารถมีจำนวนโหนดได้ 32 โหนด แต่อย่างไรก็ดีบางผู้ผลิตได้อ้างว่าจำนวนโหนดที่ใช้ในหนึ่งเครือข่ายของผลิตภัณฑ์ของเขาสามารถกำหนดได้มากกว่าจำนวนโหนดที่มาตรฐานกำหนดไว้เช่นที่ 64 หรือ 128 โหนด อย่างไรก็ตามยิ่งจำนวนโหนดมาก ก็ยิ่งต้องการตัวรีพีตเตอร์เพิ่มระยะของระบบเครือข่ายและก็ความเร็วในการตอบสนองก็ยิ่งต่ำลงเนื่องจากต้องรอการโพลลิ่ง (Polling) ระบบ EIA-485 ใช้สายตัวนำไฟฟ้าจำนวนเพียง 2 เส้น เป็นสายส่งสัญญาณโดยตั้งชื่ออ้างอิงสายสัญญาณแต่ละเส้นนั้นคือ A และ B ตามลำดับ     

สายสัญญาณ A อาจถูกเรียกได้อีกหลายอย่างคือ A-, TxA และ Tx+ ส่วนสัญญาณ B อาจถูกเรียกได้อีกหลายชื่อคือ B+, TxB และ Tx- ถึงแม้ชื่อของสายสัญญาณมันอาจจะทำให้สับสนในการจำแต่จริงจริงแล้วการแยกแยะว่าสายสัญญาณใดเป็นสายสัญญาณ A และ B นั้นไม่ยาก โดยในสภาวะมาร์กหรือออฟหรือไอเดิล (Mark/Off/Idle) ระดับแรงดันไฟฟ้าในสายสัญญาณ A จะต้องน้อยกว่าหรือต่ำกว่าในสายสัญญาณ B วัดได้โดยใช้โวลต์มิเตอร์ธรรมดา

คุณสมบัติเด่นอย่างหนึ่งของ EIA-485 คือตัวขับสัญญาณหรือไดรฟ์เวอร์ (Driver) ที่เป็น IC สามารถทำงานได้ใน 3 สถานะเรียกในทางเทคนิคเรียกว่าการทำงานแบบไตร-สเตต (Tri-State Operation) โดยมีสถานะดังต่อไปนี้
     * ลอจิก 1
     * ลอจิก 0
     * สภาวะไฮ-อิมพีแดนซ์ (High-Impedance)

ในสภาวะไฮ-อิมพีแดนซ์ ตัวไดรฟ์เวอร์ทำตัวเสมือนเปิดวงจรไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล ผลที่ได้เสมือนไม่มีการเชื่อมต่อเข้ากับสายสัญญาณที่เป็นบัสทางตรรกะ ซึ่งลักษณะพฤติกรรมนี้ถูกรู้จักในอีกชื่อหนึ่งคือสถานะดิสเซเบิล (Disable) และมันยังสามารถทำการอิเนเบิล (Enable) ให้วงจรสื่อสารเชื่อมต่อกับสายสัญญาณโดยการส่งสัญญาณกระตุ้นขาควบคุมบนตัวไดรฟ์เวอร์ที่เป็น IC (Integrated Circuit) นั้นเอง 

การทำงานแบบไตร-สเตต ทำให้การเชื่อมต่อหลายอุปกรณ์บนสายสัญญาณเดียวกันสามารถเป็นไปได้ และจำนวนโหนดที่เชื่อมต่อยังมีมากถึง 32 โหนดหรือ 32 อุปกรณ์ แต่อย่างไรก็ตามมีเพียง 1 โหนดเท่านั้นที่สามารถส่งข้อมูลหรือแอกตีฟ (Active) ณ เวลาใด ๆ แต่ละโหนดหรืออุปกรณ์ที่อยู่ในเครือข่ายจะต้องถูกจัดสรรหมายเลขที่อยู่หรือแอดเดรส (Address) ที่ไม่ซ้ำกันเพื่อหลีกเลี่ยงการชนกันของข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ มาตรฐาน EIA-485 ยังกำหนดถึงเรื่องการจำกัดระดับกระแสไฟฟ้าในกรณีที่เกิดการชนกันของสัญญาณเกิดขึ้นหรือในกรณีแย่งกันเข้าใช้สายสัญญาณ

มาตรฐาน EIA-485 มีประโยชน์เป็นอย่างมากสำหรับระบบงานที่มีเครื่องวัดและ PLC หลายตัวที่ถูกเชื่อมต่อบนสายสัญญาณที่เป็นบัสเดียวกัน แต่อย่างไรก็ตามจะต้องมีความระมัดระวังอย่างเป็นพิเศษในการคอนฟิกหรือตั้งค่าซอฟต์แวร์เพื่อป้องกันไม่ให้หลายอุปกรณ์ส่งข้อมูลหรือแอกตีฟไดรฟ์เวอร์ในเวลาเดียวกัน วิธีการที่ใช้กันส่วนใหญ่จะกำหนดให้อุปกรณ์หรือโหนดใดโหนดหนึ่งทำตัวเป็นมาสเตอร์ (Master)

เช่นคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลคอยควบคุมตัวรับตัวส่งหรือโหนดอื่นให้แอกตีฟตัวไดรฟ์เวอร์เฉพาะช่วงเวลาที่ได้รับอนุญาตเท่านั้น การส่งข้อมูลโดยใช้สายสัญญาณสองเส้นจะไม่ต้องการตัวเทอร์มิเนเตอร์ (Terminator) ถ้าเวลาในการส่งจากปลายข้างหนึ่งถึงปลายอีกด้านหนึ่ง (ประมาณ 200 เมตรที่ 1µS) น้อยกว่าหนึ่งในสี่ของระยะเวลาที่สัญญาณเปลี่ยนจากลอจิก 0 เป็นลอจิก 1  

ดังนั้นสรุปภาพรวมได้ว่าระบบสื่อสารที่ไม่ต้องการตัวเทอร์มิเนเตอร์คือระบบสื่อสารที่มีระยะสายสั้นหรือใช้อัตราการส่งข้อมูลต่ำ ถ้าส่งข้อมูลด้วยอัตราการส่งข้อมูลค่อนข้างสูงหรือมีระยะสายสัญญาณที่ค่อนข้างยาวแล้ว การใช้ตัวเทอร์มิเนเตอร์ที่มีค่าเหมาะสมถือว่าเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่ง

ค่าความต้านทานของตัวเทอร์มิเนเตอร์ (ที่ถูกติดตั้งที่แต่ละปลายของสายสัญญาณ) ควรจะมีค่าเท่ากับค่าอิมพีแดนซ์ของสายสัญญาณ โดยปกติจะใช้ค่าความต้านทานอยู่ที่ 120 โอห์ม สำหรับสายคู่พันเกลียว รูปที่ 1 แสดงการเชื่อมต่อทั่วไปโดยใช้สายสัญญาณ 2 เส้น ควรพึงจำไว้ว่าจะต้องต่อตัวเทอร์มิเนเตอร์ไว้ที่ปลายสองด้านเท่านั้น ไม่ไช่ต่อไว้ที่จุดระหว่างกลางสายสัญญาณ 

รูปที่ 1 การต่อแบบมัลติดรอปโดยใช้สายสัญญาณสองเส้น

มาตรฐาน EIA-485 ยังสามารถถูกเชื่อมต่อในรูปแบบสายสัญญาณ 4 เส้น ดังรูปที่ 2 ในการเชื่อมต่อแบบนี้จำเป็นต้องมีหนึ่งโหนดที่เป็นมาสเตอร์และโหนดอื่นต้องเป็นสเลฟ โหนดมาสเตอร์สามารถติดต่อสื่อสารกับโหนดสเลฟหลายตัวได้ แต่โหนดสเลฟสามารถสื่อสารกับโหนดมาสเตอร์ได้เท่านั้น โหนดสเลฟไม่สามารถรับส่งสัญญาณไปยังโหนดสเลฟตัวอื่น ๆ

รูปที่ 2 การต่อแบบมัลติดรอปโดยใช้สายสัญญาณสี่เส้น

ในสภาพการทำงานปกติจะมีช่วงเวลาที่ตัวส่งสัญญาณอยู่ในสภาวะ "ปิด" และสายสัญญาณอยู่ในสภาวะว่างหรือไอเดิล หรือสภาวะไฮ-อิมพีแดนซ์ซึ่งค่าความต้านทานสูง ในสภาวะนี้สภาพของสายสัญญาณจะรับสัญญาณรบกวนได้ง่ายและมันสามารถตรวจจับสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นไปมาได้แล้วทำให้เกิดความผิดพลาดในการสื่อสารได้โดยเฉพาะที่มีซิงเกิลไบต์เมสเซจ (Single-Byte Message) ถ้าระบบ EIA-485 ใดที่มีปัญหาเช่นนี้มันควรถูกติดตั้งตัวต้านทานเพื่อทำการไบแอส (Bias Resister) แสดงดังรูปที่ 3 จุดประสงค์ของไบแอสรีซิสเตอร์ไม่ไช่มีเพียงเพื่อลดการรบกวนของสัญญาณรบกวนแต่มันยังทำให้สภาวะไอเดิลมีความเสถียรขึ้นในกรณีที่ไม่มีข้อมูลที่จะส่ง

สำหรับวัตถุประสงค์ดังกล่าวระดับแรงดันไฟฟ้าที่คร่อมตัวต้านทาน 120 โอห์ม ที่เป็นเทอร์มิเนเตอร์ต้องไม่เกิน 200 mV และค่าแรงดันไฟฟ้าที่เทอร์มินอล A ต้องน้อยกว่าที่เทอร์มินอล B จำไว้ในใจว่า 2 ตัวต้านทานขนาด 120 โอห์ม จะต่อในรูปแบบขนาน ค่าไบแอสรีซิสเตอร์สามารถถูกคำนวณได้โดยใช้กฏของโอห์ม สำหรับไฟเลี้ยง 5 V และมีตัวเทอร์มิเนเตอร์ขนาด 120 โอห์ม ค่าของไบแอสรีซิสเตอร์ขนาด 560 โอห์ม จะเพียงพอ เหล่านี้ต้องตั้งสมมุติฐานว่าไบแอสรีซิสเตอร์จะต้องถูกติดตั้งเพียงโหนดใดโหนดหนึ่งเท่านั้น

บางระบบหรือบางอุปกรณ์ที่จำหน่ายอยู่ในท้องตลาดอาจใช้ค่าความต้านทานที่สูงกว่าสำหรับตัวไบแอสรีซิสเตอร์โดยตั้งสันนิษฐานว่าโหนดทุกโหนดหรือมีจำนวนหลายโหนดมีการติดตั้งตัวไบแอสรีซิสเตอร์ ในกรณีนี้ค่าความต้านทานของไบแอสรีซิสเตอร์ในรูปแบบการต่อขนานจะต้องมีค่าน้อยเพียงพอที่ทำให้แน่ใจว่ามีค่าแรงดันไฟฟ้าขนาด 200 mV คร่อมระหว่างสายสัญญาณ A และ B ตัวไดรฟ์เวอร์หรือตัวส่งตามมาตรฐาน

รูปที่ 3 การต่อแบบมัลติดรอปโดยใช้สายสัญญาณสี่เส้น

EIA-485 ถูกออกแบบให้สามารถสื่อสารกับโหนดได้จำนวนสูงสุดที่ 32 โหนด ข้อจำกัดนี้สามารถก้าวข้ามได้โดยการใช้ตัวรีพีตเตอร์ต่อเข้ากับระบบซึ่งเมื่อข้อมูลเกิดขึ้นไม่ว่าฝั่งใดของตัวรีพีตเตอร์ ข้อมูลจะถูกส่งไปยังอีกฝั่งทันที ตัวรีพีตเตอร์จะทำการสร้างสัญญาณใหม่ที่ระดับแรงดันไฟฟ้าเต็มพิกัด ดังนั้น 31 โหนดที่เพิ่มสามารถถูกเชื่อมต่อกับระบบเครือข่าย ในรูปที่ 4 แสดงการใช้มาตรฐาน EIA-485 ต่อด้วยตัวรีพีตเตอร์แบบ 2 ทิศทาง (Bi-Direction)

ขาพินสำหรับกราวด์หรือ GND ของตัวส่งควรถูกเชื่อมต่อกับระดับลอจิกอ้างอิงหรือศักย์ไฟฟ้าอ้างอิง (รู้จักคือกราวด์วงจรหรือวงจรรวม) ไม่ว่าจะเป็นการต่อตรงหรือต่อผ่านตัวต้านทานขนาด 100 โอห์ม ขนาด 1/2 วัตต์ จุดประสงค์ของตัวต้านทานคือจำกัดกระแสไหลในกรณีที่เกิดศักย์ไฟฟ้าที่มีความแตกต่างตรงจุดต่อลงดิน ข้อมูลเพิ่มเติมนั้นคือลอจิกอ้างอิงอาจจะได้จากการเชื่อมต่อเข้ากับตัวกล่องผ่านตัวต้านทาน 100 โอห์ม ขนาด 1/2  วัตต์

ในทางกลับกันกล่องเคสจะถูกเชื่อมต่อโดยตรงกับระบบกราวด์ ถ้ากราวด์แต่ละโหนดถูกเชื่อมต่อกันอย่างเหมาะสมถูกต้อง แล้วเส้นสัญญาณที่ 3 ที่ลากขนานคู่ไปกับเส้นสัญญาณ A และ B ในทางเทคนิคแล้วจะไม่มีความจำเป็น อย่างไรก็ตามเพื่อความแน่ใจ บางระบบได้เพิ่มสายสัญญาณเส้นที่ 3 ดังรูปที่ 2 ถ้ามีการใช้สายสัญญาณที่ 3 ตัวรีซิสเตอร์ที่ใช้ในแต่ละปลายทั้งด้านควรจะมีค่า 100 โอห์ม 1/2 วัตต์ 

ดรอปหรือสเปอร์ (Spur) ที่เป็นสายสัญญาณระหว่างบัสและโหนดควรมีระยะสั้นที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ การมีสเปอร์ที่ยาวนั้นสร้างค่าอิมพีแดนซ์ที่ไม่เหมาะสมจนอาจเกิดการสะท้อนของสัญญาณที่ไม่ต้องการ ปริมาณการสะท้อนของสัญญาณที่สามารถถูกทนได้หรือไม่ ขึ้นอยู่กับอัตราความเร็วในการส่งข้อมูล ที่ความเร็ว 50 kbps ความยาวของสเปอร์ควรอยู่ที่ 30 เมตร 

ในขณะที่ 10 mbps ความยาวของสเปอร์ไม่ควรเกิน 30 เซนติเมตร ตามความจริงการมีสเปอร์อยู่บนบัสเป็นเรื่องที่ไม่ดีเพราะอาจเกิดการไม่สอดคล้องของค่าอิมพีแดนซ์ ส่งผลทำให้เกิดการสะท้อนของสัญญาณ ดังนั้ถ้าจำเป็นต้องมีสเปอร์ต้องทำให้สเปอร์สั้นที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ 

สำหรับระบบที่ใช้มาตรฐาน EIA-485 และบอกว่าใช้รูปแบบการเชื่อมต่อแบบดาวหรือสตาร์ (Star) นั้น อันที่จริงแล้วไม่ใช่สตาร์โทโปโลยี เพราะถ้าระบบเป็นแบบสตาร์จริงต้องมีอุปกรณ์ประเภทฮับหรือสวิตช์เป็นศูนย์กลางของเครือข่าย การเชื่อมต่อแบบสตาร์ของ EIA-485 อันที่จริงก็คือการเชื่อมต่อแบบบัสที่มีความยาวสั้นมากๆ และมีสเปอร์ที่ยาวมากซึ่งอาจจะก่อให้เกิดการสะท้อนของสัญญาณ ดังนั้นอัตราการส่งข้อมูลที่ได้จะไม่สูง  

รูปที่ 4 การต่อแบบเครือข่ายโดยใช้ตัวรีพีตเตอร์

ค่าเทรสโชลด์ (Decision Threshold) ที่ใช้ในการตัดสินใจของตัวรับหรือตัวรีซีฟเวอร์ใน EIA-485 จะอยู่ที่ 400 mV (0.4V) ซึ่งเป็นค่าเดียวกันที่ใช้ในมาตรฐาน EIA-422 และ EIA-423 ดังแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5 ช่วงสัญญาณที่สามารถแยกแยะได้ใน EIA-485/422 และ 423

EIA-485 เป็นมาตรฐานที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบันสำหรับการเชื่อมต่อแบบมัลติดรอป เหตุผลเพราะว่ามันทนต่อสัญญาณรบกวนและสามารถส่งข้อมูลได้ความเร็วสูงถึง 10 mbps EIA-485 สามารถส่งข้อมูลได้ระยะทางไกล (5 km ที่ 1200 bps, 1200 m ที่ 90 kps) และยังใช้งานได้ง่ายราคาถูก

ตัวไดรฟ์เวอร์และรีซิฟเวอร์ของ EIA-485 นั้นคือชิปแบบผลต่าง (Differential Chip) นั้นหมายความว่า Tx และ Rx สามารถใช้อ้างอิงซึ่งกันและกันได้ ถ้าไดรฟ์เวอร์ตัวหนึ่งกำลังส่งข้อมูลบิตค่าเท่ากับ 1 แล้วสายสัญญาณเส้นหนึ่งขาพินมีระดับแรงดันไฟฟ้าที่ +5 V อีกเส้นหนึ่งจะมีแรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ 0 V ถ้าบิตค่าเท่ากกับ 0 ถูกส่งแล้วระดับแรงดันไฟฟ้าก็จะสลับกันสายสัญญาณที่มีแรงดันไฟฟ้า +5 V ก็จะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าเป็น 0 V และสายที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าเป็น 0 V ก็จะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าเป็น +5 V

ในทางปฏิบัติระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างและสามารถถูกแยกแยะนำไปใช้งานได้อยู่ที่ประมาณ +/- 2 V ส่วนแรงดันไฟฟ้าที่ไม่สามารถถูกแยกแยะได้อยู่ในช่วง +/- 200 mV ถ้าระบบเครือข่ายมีจำนวนโหนดไม่เกิน 32 อุปกรณ์ก็สามารถต่อกันได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้รีพีตเตอร์ บางระบบที่มีขนาดใหญ่อาจจะมีถึง 5 ช่วงหรือ 5 เซกเมนต์โดยมีตัวรีพีตเตอร์จำนวน 4 ตัว และจะมีจำนวนโหนดได้มากถึง 160 อุปกรณ์ต่อหนึ่งระบบเครือข่าย   

รูปที่ 6 ชิป IC สำหรับ EIA-485

บางครั้งตัวต้านทานที่ถูกใช้บน EIA-485 สามารถลดสัญญาณรบกวนและการเกิดแรงดันไฟฟ้าร่วม รวมทั้งการสะท้อนของสัญญาณ ไบแอสรีซิสเตอร์อาจจะมีค่า 560 โอห์ม ถึง 4000 โอห์ม บางครั้งอาจจะช่วยลดสัญญาณรบกวนได้ ตัวต้านทานที่ต่อกับขั้ว B+ จะถูกต่อเข้ากับจุดที่มีแรงดันไฟฟ้า 5 V ที่อีกปลายด้านหนึ่ง และสำหรับขั้ว A+ ตัวต้านทานจะถูกต่อลงกราวด์

แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่านี้ไม่ควรนำมาใช้เพราะถ้าค่าเกิน 12 V จะทำให้ระบบสื่อสารล้มเหลว โชคไม่ดีบางครั้งตัวต้านทานที่ต่อสามารถเพิ่มสัญญาณรบกวนต่อระบบสื่อสารอันเนื่องจากมันสร้างเส้นทางให้สัญญาณรบกวนนั้นขึ้นมาจากระบบดิน ดังนั้นเป็นการดีที่สุดที่ไม่ควรใส่ไบแอสรีซิสเตอร์ยกเว้นผู้ผลิตอุปกรณ์นั้นระบุไว้ 

ตัวต้านทานแรงดันไฟฟ้าร่วม (Common Mode Voltage Resister) ส่วนใหญ่มักจะมีค่าอยู่ระหว่าง 100 กิโลโอห์ม และ 200 กิโลโอห์ม ค่าที่จะใช้เปลี่ยนแปลงตามระดับแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำบนสายสัญญาณ ค่าตัวต้านทานควรเท่ากันหรือสูงที่สุดเท่าที่เป็นได้ และต่อระหว่างคู่สายสัญญาณแต่ละเส้นเข้ากับกราวด์

แรงดันไฟฟ้าร่วมควรถูกรักษาระดับให้ไม่น้อยกว่า 7 V วัดจากแต่ละเส้นสัญญาณกับกราวด์ ย้ำอีกครั้งบางเวลาตัวต้านทานนี้สามารถเพิ่มสัญญาณรบกวนต่อระบบโดยการที่มันสร้างเส้นทางให้สัญญาณรบกวนมาจากดิน มันจึงเป็นการดีที่สุดที่จะไม่ต่อตัวต้านแรงดันไฟฟ้าร่วมเช่นกัน แต่ก็ยกเว้นถ้าผู้ผลิตอุปกรณ์นั้นระบุว่าต้องใช้ตัวต้านทานดังกล่าว

ค่าตัวต้านทานเทอร์มิเนเตอร์ขึ้นกับประเภทของสายสัญญาณโดยปกติจะมีค่า 120 โอห์ม (ค่าต่ำกว่า 120 โอห์ม ไม่ควรถูกนำมาใช้เพราะว่าชิปไดรฟ์เวอร์โดยทั่วไปถูกออกแบบให้ขับโหลดตัวต้านทานไม่น้อยกว่า 54 โอห์ม) ค่า 120 โอห์ม เป็นค่าที่ได้จากการคำนวณของสองตัวต้านทานที่ต่อเทอร์มิเนชั่นร่วมกับค่าสเตรย์รีซิสเตอร์ที่ต่อแบบขนานกับวงจรตัวต้านทานจะถูกต่อไว้ระหว่างสายสัญญาณ (ที่ไกล้ 2 ปลายมากที่สุดไม่ไช่ระหว่างช่วงกลางของแนวสายสัญญาณ) เพื่อลดการสะท้อนของสัญญาณ ถ้าสายสัญญาณยาวน้อยกว่า 100 เมตร และใช้ความเร็วในการส่งข้อมูลที่ 9600 หรือน้อยกว่าตัวต้านทานของเทอร์มิเนเตอร์จะไม่มีความจำเป็น แต่อย่างไรก็ดีควรทำตามข้อแนะนำของผู้ผลิต 

ในทางปฏิบัติ EIA-485 และ EIA-422 มีความคล้ายคลึงเป็นอย่างมากและผู้ผลิตอุปกรณ์มักใช้ชิป IC ตัวเดียวกันหรือเบอร์เดียวกันในการผลิตอุปกรณ์ต่างกันที่จำนวนชิป IC เท่านั้น ความแตกต่างหลักก็คือ EIA-485 ใช้สายสัญญาณเพียง 2 เส้นแบบมัลติดรอปส่งสัญญาณแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ ส่วน EIA-422 ใช้สายสัญญาณ 4 เส้นและเป็นการส่งสัญญาณแบบฟูลดูเพล็กซ์ ผู้ผลิตมักใช้ชิปที่ทำงานในลักษณะเดียวกับชิป IC เบอร์ 75154 หรือ 75176 โดยถ้าเป็น EIA-485 จะใช้เพียงตัวเดียว และถ้าเป็น EIA-422 จะใช้ชิป 2 ตัว โดยที่ชิปตัวหนึ่งทำหน้าที่ส่ง และอีกตัวหนึ่งทำหน้าที่รับ 

เพราะว่าชิปที่ใช้ในระบบ EIA-485 มีสามสถานะ Tx, Rx, ไฮ-อิมพีแดนซ์ ตัวไดรฟ์เวอร์ที่ถูกใช้เป็นตัวส่งสามารถถูกเปลี่ยนสภาวะเป็นไฮ-อิมพีแดนซ์เมื่อตัวไดรฟ์เวอร์นั้นไม่ต้องการส่งข้อมูลโดยส่วนใหญ่จะใช้สัญญาณ RTS (Ready to Send) จากมาตรฐาน RS-232 ในการเปลี่ยนแปลงสถานะเมื่อสัญญาณ RTS แอกตีฟ สถานะไฮ-อิมพีแดนซ์จะถูกยกเลิกเพื่อพร้อมส่งข้อมูลหรือสัญญาณ ส่วนทางด้านตัวรับหรือรีซีฟเวอร์จะเปิดรับสัญญาณเสมอ วิธีการนี้สามารถลดสัญญาณรบกวนเนื่องจากเสมือนว่ามีอุปกรณ์เข้ากับบัสจำนวนน้อย ณ เวลาเดียวกัน

กฏการติดตั้งของ EIA-485 จะเปลี่ยนแปลงไปตามผู้ผลิต ถึงขณะนี้ยังไม่มีมาตรฐานสำหรับตัวคอนเน็กเตอร์สำหรับระบบงานที่ใช้มาตรฐาน EIA-485 มันเป็นการค่อนข้างยากที่จะนิยามขั้นตอนการติดตั้งถึงแม้ผู้ผลิตส่วนใหญ่มีลักษณะการติดตั้งที่คล้ายคลึงกัน ประเภทคอนเน็กเตอร์ที่มักถูกใช้คือคอนเน็กเตอร์แบบสกรูหรือใช้นอตในการยึดสาย

แต่ก็มีบางผู้ผลิตใช้คอนเน็กเตอร์แบบ DB-9 โชคไม่ดีที่คอนเน็กเตอร์แบบ DB-9 ถูกออกแบบให้สายสัญญาณหนึ่งเส้นต่อเข้ากับขาพินเพียง 1 พิน การต่อแบบมัลติดรอปต้องการต่อเชื่อมสายสัญญาณไปยังอุปกรณ์ตัวอื่นหลายหลายตัวซึ่งเป็นเรื่องง่ายสำหรับคอนเน็กเตอร์แบบสกรูแต่เป็นเรื่องค่อนข้างยากสำหรับคอนเน็กเตอร์แบบ DB-9 การใช้คอนเน็กเตอร์แบบสกรู

สายสัญญาณจากสองอุปกรณ์ควรถูกพันเกียวเข้าด้วยกันก่อนที่จะถูกสอดเข้าไปในช่องของคอนเน็กเตอร์และขันสกรูให้แน่นเพื่อยึดสายสัญญาณ สำหรับคอนเน็กเตอร์แบบ DB-9 สายสัญญาณจากสองอุปกรณ์จะถูกพันก่อนที่จะถูกบัดกรีเข้าสายสัญญาณเส้นที่สามที่ปลายด้านหนึ่งถูกบัดกรีเข้ากับขาพินของคอนเน็กเตอร์

รูปที่ 7 รูปการเข้าสายที่เทอร์มินอลที่ไม่เหมาะสม

เพื่อให้มั่นใจว่าไม่มีการบังเอิญสลับสายสัญญาณควรมีการตรวจสอบสีสายที่เข้ากับคอนเน็คเตอร์ทุกตัวมีการเข้าสีสายตรงกันหรือไม่ ตรวจสอบคู่มือของผู้ผลิตอุปกรณ์เกี่ยวกับรหัสสีสายที่ถูกต้องกับระบบงาน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพนักงานที่ติดตั้งได้รับการสอนหรืออบรมขั้นตอนการติดตั้งเพื่อทำให้โอกาสที่สายสัญญาณหลุดสายสัญญาณหลวมมีโอกาสน้อยที่สุด

EIA-485 เป็นวงจรผลต่างซึ่งส่งสัญญาณแบบสมดุลทำให้สามารถทนต่อสัญญาณรบกวนแบบร่วมของคู่สายสัญญาณได้ดี แต่ยังมีสภาวะที่สัญญาณรบกวนสามารถเข้ามารบกวนวงจรตามมาตรฐาน EIA-485 ดังนี้

สัญญาณรบกวนจากภายนอกสามารถเป็นสาเหตุทำให้ระบบสื่อสารของ EIA-485 ล้มเหลว ถึงแม้ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ใน EIA-485 จะน้อยประมาณ +/- 5V แต่เนื่องจากเอาต์พุตที่ตัวรับต้องการเป็นผลต่างแรงดันไฟฟ้าของทั้งสองสายสัญญาณ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นบนทั้งสองสายสัญญาณยังทำให้ผลต่างแรงดันไฟฟ้ายังประมาณเท่าเดิม คุณสมบัตินี้ทำให้ EIA-485 ทนต่อสัญญาณรบกวน

แต่อย่างไรก็ตามระบบสื่อสารจะล้มเหลวถ้าแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากการรบกวนมีค่าสูงกว่าหรือต่ำกว่าช่วงแรงดันไฟฟ้าทำงานตามมาตรฐาน EIA-485 ที่ได้ระบุไว้ สัญญาณรบกวนสามารถตรวจสอบได้โดยการเปรียบเทียบข้อมูลที่ส่งออกกับอีกปลายทางด้านฝั่งรับ โปรโตคอลอะนาไลเซอร์จะถูกเชื่อมต่อเข้ากับที่ปลายฝั่งส่งและเฝ้าตรวจสอบความถูกต้อง ถ้าข้อมูลยังถูกต้องแล้วโปรโตคอลอะนาไลเซอร์จะถูกเปลี่ยนมาต่อกับอีกปลายด้านหนึ่งนั้นก็คือฝั่งรับนั่นเอง   

เมื่อตรวจสอบความถูกต้องแล้วพบว่าข้อมูลเสียหายหรือไม่ถูกต้องที่ด้านฝั่งรับแล้วอาจจะแสดงว่าสัญญาณรบกวนจากภายนอกอาจเป็นสาเหตุของปัญหา ถ้าตรวจสอบแล้วพบว่ามีสัญญาณรบกวนเหนี่ยวนำทั้งสายสัญญาณ A และ B มันอาจจะเป็นวิธีการดีที่สุด คือการย้ายสายสัญญาณ EIA-485 ออกห่างจากแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน

สัญญาณรบกวนที่มาก มักจะเกิดจากการวางสายหรือลากสายสัญญาณ EIA-485 ใกล้กับสายไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้าไหลเป็นปริมาณสูง อีกอย่างที่เป็นไปได้ก็คือการติดตั้งระบบกราวด์ที่ไม่ถูกต้องบนชีลด์ของสายสัญญาณ มาตรฐานการติดตั้งควรถูกปฏิบัติตามอย่างเคร่งครัดเมื่อมีการวางสายเข้าใกล้กับสายสัญญาณหรือสายไฟฟ้าของระบบอื่น บางผู้ผลิตแนะนำให้ติดตั้งไบแอสรีซิสเตอร์เพื่อจำกัดผลกระทบจากการรบกวนจากระบบอื่น แต่บางผู้ผลิตก็ไม่แนะนำให้ติดตั้งไบแอสรีซิสเตอร์ จะทำอย่างไรก็ทำตามผู้ผลิตอุปกรณ์นั้น ๆ ถ้าใช้แล้วเกิดมีปัญหาก็ให้ทดลองทำตรงกันข้ามกัน

ปัญหาสัญญาณรบกวนแบบคอมมอนโหมด มักจะเกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดันกราวด์ ระดับแรงดันกราวด์สามารถเปลี่ยนเมื่ออุปกรณ์ที่มีกระแสสูงถูกเปิดใช้งานหรือถูกปิด กระแสไฟฟ้าจำนวนมากสามารถเป็นสาเหตุให้ระดับไฟฟ้าของกราวด์ที่สายสัญญาณ A และสายสัญญาณ B ใช้อ้างอิงถูกเพิ่มขึ้นหรือลดลง ถ้าระดับแรงดันไฟฟ้าบนสายสัญญาณ A และ B ถูกเพิ่มขึ้นหรือลดลงและออกนอกช่วงของค่าสูงสุดและต่ำสุดตามที่ผู้ผลิตระบุไว้ มันสามารถทำให้ตัวรีซีฟเวอร์ทำงานผิดพลาดได้

เหล่านี้สามารถทำให้อุปกรณ์เกิดสภาวะโฟลวหรือลอยและไม่สามารถทำงานได้ถูกต้อง บ่อยครั้งถ้าแรงดันไฟฟ้าคอมมอนโหมดมีค่าสูงเพียงพอ มันอาจจะเป็นสาเหตุทำให้อุปกรณ์หรือโมดูลในอุปกรณ์ชำรุดได้ ค่าแรงดันไฟฟ้านี้สามารถถูกวัดได้โดยใช้มัลติมิเตอร์ ไม่ว่าจะเป็นแรงดันไฟฟ้าระหว่างขาสัญญาณ A กับกราวด์ หรือเส้นสัญญาณ B กับกราวด์

ถ้ามีแรงดันไฟฟ้าดังกล่าวเกินค่าที่ระบุไว้ในมาตรฐานหรือในคู่มือที่ระบุในอุปกรณ์นั้น ดังนั้นการใช้ตัวต้านทานขนาด 100 โอห์มถึง 200 โอห์มต่อเข้ากับสายสัญญาณ A กับกราวด์ และสายสัญญาณ B กับกราวด์อาจกลายเป็นสิ่งที่จำเป็น มันจะเป็นการดีที่จะเริ่มต้นต่อที่ค่าตัวต้านทานที่มีค่ามากและตรวจสอบระดับแรงดันไฟฟ้าคอนมอนโหมด ถ้ามันยังสูงอยู่ก็ให้ลดค่าของตัวต้านทานและก็ตรวจสอบแรงดันคอมมอนโหมดอีกครั้งจนกว่าได้ค่าแรงดันที่ต้องการ

ตามทฤษฎีแล้วแรงดันไฟฟ้าคงที่ สายสัญญาณ A ควรมีค่าใกล้เคียงศูนย์ และแรงดันไฟฟ้าที่สายสัญญาณ B ควรอยู่ระหว่าง 2 ถึง 6 โวลต์ มันเป็นเรื่องไม่ปกติสำหรับบางผู้ผลิต ระบุแรงดันไฟฟ้าคอมมอนโหมดอยู่ที่ +12V และ -7V แต่ก็เป็นการดีถ้าเราระบุค่าให้ใกล้เคียงกับทฤษฎี อย่างไรก็ตามควรปฏิบัติตามข้อแนะนำของผู้ผลิตสำหรับค่าตัวต้านทานของคอมมอนโหมดหรือไม่ก็ไม่ติดตั้งเลย

รูปที่ 8 ตัวต้านทานคอมมอนโหมด

จำไว้ว่าเมื่อต่อใช้ไบแอสรีซิสเตอร์ที่ A หรือ B และทำให้แรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 12 V หรือต่ำกว่า -7 V อาจจะทำให้ตัวไดรฟ์เวอร์สัญญาณ EIA-485 ชำรุดได้มันจึงเป็นสิ่งที่จำเป็นที่ต้องทำตามข้อแนะนำของผู้ผลิต

การสะท้อนของสัญญาณจะเกิดที่ตำแหน่งปลายของสายสัญญาณ และอาจทำความเสียหายต่อตัวสัญญาณจริงได้ โดยส่วนใหญ่การสะท้อนของสัญญาณมักจะมีผลต่ออุปกรณ์ที่อยู่ ณ ตำแหน่งใกล้ ๆ ปลายสายสัญญาณ การสะท้อนของสัญญาณสามารถถูกตรวจสอบได้โดยใช้ออสซิลโลสโคปที่ไม่ต่อลงกราวด์โดยวัดค่าสายสัญญาณ A และ B

สัญญาณที่ถูกตรวจสอบจะมีรูปร่างแบบริงกิ้ง (Ring) โดยได้ทำการซูเปอร์อิมโพสบนสัญญาณสแควร์เวปของตัวสัญญาณจริง ตัวต้านทานเทอร์มิเนเตอร์ที่มีค่า 120 โอห์มมักถูกต่อที่ปลายสายสัญญาณเพื่อลดการสะท้อนสัญญาณ วิธีการนี้มีความสำคัญถ้าใช้อัตราความเร็วในการส่งข้อมูลสูงหรือในสายสัญญาณที่มีระยะสายที่ยาว

รูปที่ 9 สัญญาณริงกิ้ง

การที่สายสัญญาณไม่สมดุลจริง ๆ แล้วไม่ทำให้เกิดสัญญาณรบกวน แต่มันทำให้สายสัญญาณสามารถรับสัญญาณรบกวนได้ง่ายขึ้น สายสัญญาณที่สมดุลจะมีค่าคาปาซิแตนซ์ และค่าอินดักแตนซ์ที่สมดุล ถ้าความไม่สมดุลเสียไป สายสัญญาณจะถูกรบกวนจากสัญญาณรบกวนได้โดยง่าย มีไม่กี่สาเหตุที่จะทำให้สายสัญญาณ EIA-485 เกิดการไม่สมดุล

ในความเป็นจริงไม่ควรใช้ระบบ EIA-485 ที่ต่อแบบสตาร์หรือทีโทโปโลยี ถ้ามีอุปกรณ์ใหม่ต่อเพิ่มระหว่างตัวโหนดอื่น สายสัญญาณควรต่อเข้าและออกจากเทอร์มินอลสัญญาณไม่ใช่แค่ใช้สายสัญญาณเพียงคู่เดียว โทโปโลยีของ EIA-485 ควรเป็นดังรูปที่ 10 

รูปที่ 10 การเชื่องต่ออุปกรณ์แบบทั่วไปตาม EIA-485

รูปที่ 11 การต่ออุปกรณ์เพิ่มใน EIA-485 บัส

ระยะทางระหว่างปลายสายสัญญาณปลอกแล้วที่ต่อเข้าอุปกรณ์ระหว่างมีชีลด์และตัวคอนเน็กเตอร์ไม่ควรมากกว่า 10 mm. หรือ 1/2 นิ้ว ที่ปลายสายสัญญาณควรปอกสายให้พอดีกับการเข้าสายในตัวคอนเน็กเตอร์โดยไม่ควรโผล่เนื้อสายตัวนำออกนอกตัวคอนเน็กเตอร์ สายสัญญาณควรถูกบิดเกลียวอย่างแน่นก่อนที่จะถูกใส่ในช่องสกรู การโผล่ของเนื้อสายสัญญาณอาจจะทำให้โอกาสในการถูกรบกวนจากสัญญาณภายนอกมากเป็นไปได้มากยิ่งขึ้น

ในทางปฏิบัติความแตกต่างในการลดสัญญาณรบกวนในสองข้อแรกจะไม่ค่อยแตกต่างมากนัก เพราะสายถักและสายฟอยล์จะให้การป้องกันในระดับเดียวกันสำหรับการป้องกันสัญญาณรบกวนแบบคาปาซิตีฟ ส่วนในตัวเลือกที่สามมีความแตกต่างอย่างชัดเจนโดยเฉพาะในการป้องกันสัญญาณรบกวนจากการเหนี่ยวนำคลื่นสนามแม่เหล็ก สายที่มีอาร์เมอร์จะแพงกว่าสายถักและสายฟอยล์เป็นอย่างมาก ดังนั้นสายถักและสายฟอยล์จึงได้รับความนิยมมากกว่า ส่วนการจะเลือกสายถักดีหรือสายฟอยล์ดีขึ้นอยู่กับความชอบส่วนบุคคล                         

เมื่อต้องทดสอบและแก้ไขปัญหาบนระบบ EIA-485 จึงมีความจำเป็นที่ต้องใช้เครื่องมือให้ถูกต้อง โชคไม่ดีนักที่มีเครื่องในการทดสอบไม่กี่ชิ้นสำหรับการทดสอบ EIA-485 อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดสอบเป็นประจำนั้นคือ มัลติมิเตอร์, ออสซิลโลสโคป และโปรโตคอลอะนาไลเซอร์

มัลติมิเตอร์สามารถถูกใช้ในการตรวจสอบเบื้องต้นเพื่อตรวจหาสองสายสัญญาณลัดวงจรถึงกันหรือสายสัญญาณขาดซึ่งมีขั้นตอนการตรวจสอบดังต่อไปนี้

     * ตรวจสอบว่าเปิดแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงหรือไม่
     * ตรวจสอบว่าสายสัญญาณถูกถอดจากตัวอุปกรณ์หรือไม่
     * ตรวจสอบสายสัญญาณว่าถูกเชื่อมต่อถึงกันทั้งแนวสายในกรณีที่มีตู้มาแชลลิ่ง (Mashalling)
     * ปรับมิเตอร์ให้อยู่ในโหมดการตรวจสอบความต่อเนื่องทางไฟฟ้า
     * วัดความต่อเนื่องระหว่างสายสัญญาณ A และ B
     * ตรวจสอบว่ามันไม่เชื่อมต่อถึงกัน
     * ต่อสายสัญญาณ A และ B เข้าหากันที่ปลายสายสัญญาณ
     * ตรวจสอบว่าสัญญาณต่อถึงกันหรือไม่
     * แยกสายออกจากกันเมื่อพึงพอใจในคุณภาพของสายสัญญาณ

ถ้าสายสัญญาณทั้งสองเส้นต่อถึงกันก่อนที่จะมีการต่อโดยผู้ทดสอบ นั้นหมายความว่าเราควรตรวจสอบว่ามีสาย A ต่อเข้าสายสัญญาณ B โดยผิดพลาดตรงไหนหรือไม่ ในทางปฏิบัติระหว่างการติดตั้งเราจะใช้สายสัญญาณคนละสี สัญญาณ A สีหนึ่งสายสัญญาณ B อีกสีหนึ่ง วิธีการนี้จะลดโอกาสการไขว้สลับสายสัญญาณโดยไม่ได้ตั้งใจหรือโดยบังเอิญ

ในสภาวะว่าง มาสเตอร์จะส่งสัญญาณโลจิก '1' และสามารถถูกอ่านได้โดยทุกทุกโหนดในระบบ ค่าแรงดันไฟฟ้าที่อ่านได้ระหว่างสายสัญญาณ A และสายสัญญาณ B มักอยู่ระหว่าง -1.5 V ถึง -5 V (A เทียบกับ B) ถ้าผลการวัดแรงดันไฟฟ้าเป็นบวกมันอาจจะเกิดการวัดเทียบที่ไม่ถูกต้อง ขั้นตอนในการวัดแรงดันไฟฟ้าในสถานะว่างมีดังต่อไปนี้

ถ้าแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ ให้เอาโหนดมาสเตอร์ออกจากระบบ แล้วตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าในสภาวะว่าง ถ้าแรงดันไฟฟ้าในสภาวะว่างถูกต้อง ให้ต่อโหนดอื่นทีละโหนด โหนดใดที่ต่อแล้วแรงดันไฟฟ้าเท่าศูนย์โหนดนั้นจะเป็นโหนดที่เป็นสาเหตุของปัญหา 

แรงดันไฟฟ้าคอมมอนโหมดควรถูกวัดในแต่ละโหนดรวมทั้งโหนดมาสเตอร์ การวัดคือการเทียบสายสัญญาณทีละเส้นระหว่าง A เทียบกับกราวด์ และ B เทียบกับกราวด์ วัตถุประสงค์ของการวัดเพื่อตรวจว่าแรงดันไฟฟ้าคอมมอนโหมดใกล้เคียงกับค่าที่อุปกรณ์ทนได้สูงสุดหรือไม่ มันเป็นเรื่องที่สำคัญที่ต้องทราบถึงแรงดันไฟฟ้าคอมมอนโหมด ในระบบปกติแรงดันไฟฟ้าคอมมอนโหมดจะอยู่ที่ +12 ถึง -7V ขั้นตอนในการวัดแรงดันไฟฟ้าคอมมอนโหมดมีดังต่อไปนี้

     * ตรวจสอบว่าระบบมีแหล่งจ่ายไฟเลี้ยง
     * วัดและบันทึกค่าแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้ว A กับกราวด์ และ B กับกราวด์ ในแต่ละโหนด
     * ตรวจสอบระดับแรงดันไฟฟ้าอยู่ในช่วงตามที่ผู้ผลิตระบุหรือไม่

ถ้าแรงดันไฟฟ้าที่ได้ใกล้เคียงหรือเกินค่าที่อุปกรณ์ทนได้แล้วให้ปรึกษาผู้ผลิตอุปกรณ์นั้น ๆ หรือติดตั้งตัวต้านทานระหว่างแต่ละสายสัญญาณกับกราวด์เฉพาะที่โหนดที่มีปัญหา และสมควรที่จะเริ่มติดตั้งตัวต้านทานที่ค่า 100 กิโลโอห์ม 1/4วัตต์ และลดขนาดลงเรื่อย ๆ จนค่าแรงดันไฟฟ้าคอมมอนโหมดเป็นไปตามที่ต้องการ แต่อย่างไรค่าความต้านทานทั้งสองตัวควรมีค่าเท่ากัน

ถึงแม้ออสซิลโลสโคปไม่ใช่เครื่องมือที่ดีที่สุดในการวัดค่าสัญญาณรบกวน แต่มันก็ดีพอในการตรวจจับสัญญาณรบกวนบางชนิด เหตุผลที่ออสซิลโลสโคปไม่ดีพอสำหรับการตรวจจับสัญญาณรบกวนเพราะว่าตัวมันเป็นเสมือนโวลท์มิเตอร์แบบ 2 มิติความแตกต่างจากผลกระทบของสัญญาณรบกวนที่เป็นอัตราส่วนกำลังสัญญาณกับกำลังสัญญาณรบกวนจะถูกวิเคราะห์ได้ยาก

ออสซิลโลสโคปจะมีประโยชน์ในการวิเคราะห์สัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นในลักษณะคงที่ทางความถี่ ออสซิลโลสโคปไม่สามารถตรวจสอบสัญญาณรบกวนแบบที่เกิดไม่คงที่ สัญญาณวิทยุความถี่สูงหรืออัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าของสัญญาณข้อมูลและสัญญาณรบกวน

ริงกิ้งเกิดจากการสะท้อนของสัญญาณที่ปลายของสายสัญญาณ มันเกิดขึ้นบ่อยครั้งกับระบบที่สายสัญญาณมีความยาวและอัตราการส่งข้อมูลมีความเร็วสูง ออสซิลโลสโคปจะแสดงสัญญาณริงกิ้งเป็นรูปสัญญาณสแควร์เวฟที่บิดเบี้ยว ดังที่กล่าวมาแล้วข้างต้นการแก้ไขสัญญาณริงกิ้งคือการปิดหัวท้ายของสายสัญญาณด้วยตัวต้านทาน การทดสอบสายสัญญาณว่ามีสัญญาณริงกิ้งสามารถทำได้โดยการใช้ออสซิลโลสโคป 2 ช่องวัดความแตกต่างโดยใช้โหมด A-B ดังต่อไปนี้

     * ต่อสายโพรบของออสซิลโลสโคปเข้ากับสายสัญญาณ A และ B
     * เซตอัพระยะแสดงผลของออสซิลโลสโคปในแนวดิ่งประมาณ 2 V ต่อช่อง
     * เซตอัพระยะแสดงผลออสซิลโลสโคปในแนวระนาบให้สามารถแสดงลูกคลื่นสแควร์เวฟได้ทั้งลูกคลื่น
     * สร้างสัญญาณโดยเครื่องมือทดสอบในระดับ TTL ที่อัตราการส่งข้อมูลที่เหมาะสม บางทีข้อมูลสามารถสร้างได้โดยโหนดมาสเตอร์แต่สัญญาณที่เกิดจะไม่แน่นอน
     * ตรวจสอบว่าฟอร์มลูกคลื่นบิดเบี้ยวหรือไม่

การทดสอบอีกอย่างในการใช้ตัวออสซิลโลสโคปคือการตรวจสอบการส่งผ่านข้อมูล อันนี้สามารถทำได้โดยใช้วิธีการเดียวกันกับการตรวจสัญญาณริงกิ้ง โดยการให้โหนดมาสเตอร์ส่งข้อมูลให้โหนดสเลฟ ความแตกต่างคือการปรับระดับแนวนอนให้แสดงข้อมูลแพ็คเก็ตได้ทั้งหมด

โปรโตคอลอะนาไลเซอร์เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์สำหรับการตรวจสอบแพ็คเก็ตข้อมูลที่อยู่ในระบบสื่อสารจริง ๆ โปรโตคอลอนาไลเซอร์จะมาในสองรูปแบบคือฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ โปรโตคอลอะนาไลเซอร์แบบฮาร์ดแวร์มีความหยืดหยุ่นสูงสามารถเฝ้าตรวจสอบ บันทึกปูมการทำงาน และแปลความหมายของโปรโตคอลหลาย ๆ ชนิด เมื่อใช้ตัวโปรโตคอลอนาไลเซอร์ต่อเข้ากับบัส    

ปัญหาหลาย ๆ ปัญหาสามารถถูกตรวจสอบเจอหรือสามรถแก้ไขได้ ดังต่อไปนี้
     * อัตราบอดเรตไม่ถูกต้อง
     * ข้อมูลผิดพลาด
     * ผลกระทบจากสัญญาณรบกวน
     * การเข้าจังหวะเวลาไม่ถูกต้อง
     * ปัญหาเกี่ยวกับโปรโตคอลสื่อสาร

ข้อด้อยของโปรโตคอลแบบฮาร์ดแวร์คือราคาที่ไม่สอดคล้องกับความบ่อยครั้งในการใช้ ราคาอาจจะเริ่มที่ 15,000 ถึง 3,000,000 บาท และอาจจะใช้แค่หนึ่งครั้งหรือสองครั้งต่อปี โปรโตคอลอะนาไลเซอร์แบบซอฟต์แวร์จะราคาถูกกว่าและมีคุณสมบัติเกือบเท่าเทียมกับโปรโตคอลอะนาไลเซอร์ที่เป็นฮาร์ดแวร์ โดยมันเป็นเพียงซอฟต์แวร์ที่ติดตั้งบนคอมพิวเตอร์ PC ธรรมดา 

รวมทั้งคอมพิวเตอร์แบบโน้ตบุ๊กและข้อมูลจะไหลผ่านสายสัญญาณแบบอนุกรมที่เป็นตัวคอนเวอร์เตอร์เข้าสู่คอมพิวเตอร์ เพราะว่ามันใช้ฮาร์ดแวร์ที่จัดหาง่ายนั้นคือคอมพิวเตอร์ดังนั้นมันจึงมีราคาถูกกว่า โปรโตคอลอะนาไลเซอร์แบบซอฟต์แวร์สามารถทำงานเกือบทุกอย่างที่โปรโตคอลอะนาไลเซอร์แบบฮาร์แวร์ทำได้ยกเว้นที่อัตราความเร็วการส่งข้อมูลมาก ๆ 

ขั้นตอนการใช้งานของโปรโตคอลอะนาไลเซอร์มีดังต่อไปนี้
     * ตรวจสอบว่าเปิดใช้งานระบบและมาสเตอร์ได้ทำการโพลลิ่งหรือไม่
     * เซตอัพโปรโตคอลอะนาไลเซอร์ด้วยบอดเรตที่ถูกต้องรวมทั้งพารามิเตอร์อื่น ๆ
     * ต่อโปรโตคอลอะนาไลเซอร์กับบัสสื่อสาร
     * เก็บข้อมูลและวิเคราะห์ปัญหา

ตัวคอนเวอร์เตอร์แบบอนุกรมก็เป็นตัวที่มีความสำคัญเนื่องจากเป็นตัวที่เปลี่ยนรูปแบบการเชื่อมต่อ EIA-232 ไปเป็นมาตรฐานอื่นที่ดีกว่าหรือใช้งานได้ดีกว่าในสภาพแวดล้อมนั้น ๆ เช่น EIA-485 หรือ EIA-422 ยังมีอุปกรณ์มากมายในโรงงานอุตสาหกรรมที่ยังใช้พอร์ต EIA-232 มันจึงเป็นสิ่งจำเป็นที่ต้องใช้คอนเวอร์เตอร์เพื่อเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่น ๆ ตัวคอนเวอร์เตอร์สามารถใช้เพิ่มระยะทางระหว่างอุปกรณ์ที่มีพอร์ต EIA-232 ติดมาตั้งแต่แรก อีกอย่างตัวคอนเวอร์เตอร์ถูกใช้โดยโปรโตคอลอะนาไลเซอร์

อย่างไรก็ดีมีประเภทคอนเวอร์เตอร์ที่มักถูกใช้ดังต่อไปนี้
     *  EIA-232/422
     *  EIA-232/485
     *  EIA-232/Current Loop

รูปที่ 12 แสดง EIA-232/EIA-485 คอนเวอร์เตอร์

การส่งสัญญาณแบบ Current Loop เป็นเทคนิคที่ค่อนข้างดีกว่าการส่งสัญญาณโดยใช้แรงดันไฟฟ้า แต่ต้องใช้สายสัญญาณเป็นคู่สำหรับการส่งและการรับกระแสไฟฟ้า

ระดับกระแสไฟฟ้าที่ 20 mA จนถึง 60mA ถูกใช้เป็นตัวแทนสัญญาณโลจิค "1" และกระแสไฟฟ้าที่มีค่าเท่ากับศูนย์ใช้เป็นตัวแทนสัญญาณลอจิก "0" การใช้สัญญาณแบบกระแสสามารถส่งสัญญาณได้ระยะทางไกลกว่าสัญญาณแบบแรงดันไฟฟ้าเพราะในทางทฤษฎีจะไม่มีการดรอปในสายสัญญาณและสามารถทนต่อสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าได้ดีกว่าจึงสามารถสัญญาณส่งได้ไกลสูงถึง 1 km ณ บอดเรตที่ไม่สูงมากนัก รูปที่ 13 แสดงถึงการเชื่อมต่อแบบ Current Loop

รูปที่ 13 การเชื่อมต่อแบบ Current Loop ที่ระดับกระแส 20 mA

รูปที่ 14 วงจรของคอนเวอร์เตอร์แบบ EIA-232/EIA-485

ตัวคอนเวอร์เตอร์แบบ EIA-232/EIA-422 และ EIA-232/EIA-485 จะค่อนข้างมีความคล้ายคลึงกันมัก คอนเวอร์เตอร์เหล่านี้จะรับไฟเลี้ยงภายนอกโดยมักจะเป็นกระแสสลับ เช่น 240V แต่คอนเวอร์เตอร์ขนาดเล็กต้องใช้ไฟเลี้ยงกระแสตรง 12 Vจากพินที่ 9 และ พินที่ 10 ของพอร์ต EIA-232 สำหรับระบบงานอุตสาหกรรมการใช้เลี้ยงจากแหล่งจ่ายภายเป็นสิ่งที่ควรใช้เพราะว่าตามมาตรฐาน EIA-232 ไม่ถูกออกแบบให้ส่งไฟเลี้ยงบนสายสัญญาณสื่อสาร บนตัวคอนเวอร์เตอร์ส่วนใหญ่มีหลอด LED ซึ่งมีไว้แสดงสถานะสัญญาณเข้าออกทั้งใน EIA-232 และ EIA-485

รูปที่ 15 การไวริ่งตัวคอนเวอร์เตอร์แบบ EIA-232/ EIA-485

เมื่อต้องส่งข้อมูลระยะไกลคุณสมบัติที่ต้องการใช้คือออปติกไอโซเลเตอร์โดยเฉพาะพื้นที่ที่อัตราการฟ้าผ่าสูงเนื่องจากสายสัญญาณยิ่งยาวยิ่งมีโอกาสถูกฟ้าผ่ามากหรือไม่ก็ถูกเหนี่ยวนำจากกระแสของฟ้าผ่า

อีกอย่างถึงแม้อุปกรณ์ไม่ได้โดยฟ้าผ่าโดยตรงแต่เนื่องจากศักย์ไฟฟ้าที่ดินได้ถูกยกขึ้น (ERP: Earth Potential Rise) ในบริเวณรอบ ๆ อุปกรณ์ก็เพียงพอในการทำความเสียหายบนตัวอุปกรณ์ทั้งสองด้าน บางคุณสมบัติของไอโซเลเตอร์ระบุว่าสามารถทนต่อสัญญาณที่มีแรงดันมากกว่า 10 kV แต่คุณสมบัติแบบนี้มักต้องการวิธีการติดตั้งที่พิเศษ  

ขั้นตอนในการตรวจสอบและการแก้ปัญหาสำหรับตัวคอนเวอร์เตอร์มีความคล้ายคลึงกับการแก้ปัญหา EIA-232 และ EIA-485 เนื่องจากตัวคอนเวอร์เตอร์ใช้โครงสร้างพื้นฐานของ EIA-232 และ EIA-485 นั้นเองแต่ก็มีส่วนเพิ่มเติมเล็กน้อย และสิ่งที่ควรถูกตระหนักคือการใช้คอนเวอร์เตอร์ที่ไม่มีไอโซเลเตอร์ในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อการฟ้าผ่าสูง ขั้นตอนการตรวจสอบมีดังต่อไปนี้

ถ้าไม่มีไฟเลี้ยงให้คอนเวอร์เตอร์หรือระบบไฟเลี้ยงมีความเสียหาย หลอด LED จะไม่เปล่งแสงสว่าง โดยทั่วไปถ้ามันเป็นปกติจะเปล่งแสงเป็นสีเขียว บางคอนเวอร์เตอร์จะมี LED แสดงสถานะไฟเลี้ยงเฉพาะและมักจะมีสีเขียว ในขณะเชื่อมต่อและส่งสัญญาณไปมา หลอด LED ที่แสดงสถานะไฟเลี้ยงควรเปล่งแสง หลอด LED ของสัญญาณ DCD ,CTS ,RTS ควรไฟติด      

แต่ไฟแสดงการรับและการส่งควรดับติดสลับกันไป แต่ถ้ามีการทำลูปแบ็คและส่งสัญญาณ หลอด LED รับและส่งควรติดหรือกระพริบทั้งคู่พร้อม ๆ กัน และถ้ามีอุปกรณ์ส่งข้อมูลเช่น Hyperterminal ก็จะเห็นข้อมูลที่ตัวเองส่งออกไปกลับเข้ามาตามจังหวะการพิมพ์ นี้คือวิธีการทดสอบที่ดีวิธีหนึ่ง

*  การส่งสัญญาณเข้าเครือข่าย
ทางด้าน EIA-485 จะต้องมีหลอด LED แสดงการส่งสัญญาณเข้าไปในเครือข่าย ในระบบมัลติดรอปจะมีเพียงโหนดเดียวเท่านั้นที่ส่งข้อมูล ณ เวลาใด ๆ มิฉะนั้นจะเกิดการช่วงชิงในการเข้าใช้ระบบเครือข่ายและทำให้ข้อมูลเสียหาย

*  เฟลเซฟเทอร์มิเนชั่น
โดยปกติตัวส่งข้อมูลทางด้าน EIA-485 จะหยุดทำงานถ้าอุปกรณ์ทางด้าน EIA-232 ได้ถูกถอดออกจากตัวคอนเวอร์เตอร์ วิธีการทดสอบคือการถอดอุปกรณ์ทางด้าน EIA-232 และสังเกตุไฟเน็ตเวิร์กทางด้าน EIA-485 ดับหรือไม่ เพราะว่าถ้ามันไม่หยุดทำงานทางฝั่ง EIA-485 มันอาจจะเป็นตัวดึงสัญญาณให้ผิดเพี้ยนได้

ในบทความนี้ได้กล่าวถึงมาตรฐานในการส่งข้อมูลที่คาบเกี่ยวกับระดับฟิสิคอลและดาต้าลิงก์ซึ่งเป็นการส่งข้อมูลแบบอนุกรม และใช้ได้ดีในงานอุตสาหกรรม แต่อย่างไรก็ดี ยังมีการส่งแบบอนุกรมอีกแบบหนึ่งซึ่งเป็นที่ปรารถนาของผู้ใช้และผู้ออกแบบนั้นคือ การส่งข้อมูลโดยใช้สัญญาณแสงบนสายใยแก้วนำแสง ซึ่งผู้เขียนจะกล่าวในบทความถัดไป โปรดติดตามนะครับ

เอกสารอ้างอิง

1. J.E Goldman and P.T Rawles, Applied Data Communications. Addison-Wesley, New York,2001
2. J. Fulcher, an Introduction to Microcomputer Systems: Architecture and Interfacing. Addison-Wesley, Sydney,1989
3. S. Mackay, E. Wright, D. Reynders and .J Park, Practical Industrial Data Network: Design, Installation and Troubleshooting. IDC Technologies, Perth,2004
4. J.R. Vacca, High-speed Cisco Networks: Planning, Design, and Implemention. CRC Press LLC, Florida,2001