RS-485收發器在ETC的應用
由於科技的進步，高速公路電子收費系統ETC (Electronic Toll Collection)藉由更高的過站車速和更短的過站時間，提高了收費效率且每年約減少42%排碳放(CO2) [1]，進而逐漸取代傳統人工收費以緩解日益嚴重的交通擁塞問題。根據市場調查機構的評估，ETC在未來6年也具有穩健的成長空間(全世界的年複合成長率約為8.9% [2])。
TIA/EIA-485-A為RS-485的標準，其電氣特性規定為2線、半雙工、平衡傳輸線多節點通訊，是由電信行業協會(TIA)及電子工業聯盟(EIA)聯合發佈的標準。實現此標準的數位通訊網可以在有電子雜訊的環境下進行長距離有效的通訊，在多節點總線的組態下，可以在同一個網路上有多個接收器，因此適用在工業環境中。
高速公路上的ETC是由許多設備組成(例如: IP Camera, RFID Antenna, Ethernet Switch, Remote I/O, Power Meter, Temp. & Humidity Sensor…等等)，如Fig. 1所示。在ETC系統中，System Cabinet其內部的Remote I/O藉由RS-485連接Power Meter與Temp. & Humidity Sensor將系統的用電狀況與環境監控溫溼度資訊傳給行控中心[3]，由於這些設備佈建於戶外，容易受到雷擊而損壞，同時也須面臨夏天高溫與冬天的低溫環境，具有雷擊防護或高可靠度的RS-485 Transceiver(收發器)將在此系統裡扮演著重要的角色。晶焱科技皆有契合這些需求的RS-485收發器產品，如以下說明。
Fig. 1 ETC系統範例
具有系統級靜電(ESD)和雷擊(Surge)防護的RS-485收發器:
電子設備萬一受到靜電或雷擊的能量衝擊，將導致設備的不穩定或是故障隱患。晶焱科技有推出系統級靜電和雷擊防護的RS-485收發器AZRS8352P以及AZRS5354P，兩者差異主要在於最高資料傳輸速度 (AZRS8352P支援最高118kbps，AZRS5354P支援最高8Mbps)。在設備的新設置、故障維修或調試時RS-485總線免不了會有外露或與施工人員接觸的可能性，靜電防護方面，兩者皆具有系統級IEC 61000-4-2 ±30kV (Contact) / ±30kV (Air)的優異水準，能有效防護靜電能量在總線上的衝擊。雷擊防護方面，兩者皆可達IEC 61000-4-5 ±30A (8/20us)，適合戶外產品的應用。主要規格如Table 1.所示。
| P/N | VCC |
Max. Data Rate |
Fault Voltage for Bus |
IEC 61000-4-2 ESD for Bus (Contact/Air) |
IEC 61000-4-5 Surge for Bus |
Operating Temperature |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AZRS8352P | 4.75-5.25V | 118kbps | ±13V | ±30kV / ±30kV | ±30A (8/20us) | -40~85℃ |
| AZRS5354P | 4.75-5.25V | 8Mbps | ±13V | ±30kV / ±30kV | ±30A (8/20us) | -40~85℃ |
Table 1. 具有系統級靜電和雷擊防護的RS-485收發器
具有高總線直流誤觸耐受且高操作溫度的RS-485收發器:
另外，在工業環境中，直流電源多為12~48VDC，設備的新設置、故障維修、調試…等等進行時，皆有可能發生施工人員將配線誤接的情形。RS-485的總線A/B如果發生誤接直流電且超過其最大誤觸耐受電壓，將會發生通信異常甚至損壞，且如果佈線距離很長，可能花費相當高的時間成本找出所有損壞的節點。有鑑於此，晶焱科技也有推出高總線直流誤觸耐受(High DC Bus Fault Voltage Protection)的RS-485收發器AZRS7852P以及AZRS9894P，兩者的總線A/B直流耐受皆可達±70V。(兩者差異主要在於VCC範圍，AZRS7852P支援5V邏輯的應用，AZRS9894P可支援3.3~5V寬電壓邏輯的應用)。除此之外，兩者的操作溫度皆為-40~125℃，優於一般工業控制產品的標準。主要規格如Table 2.所示。
| P/N | VCC |
Max. Data Rate |
Fault Voltage for Bus |
IEC 61000-4-2 ESD for Bus (Contact/Air) |
Operating Temperature |
|---|---|---|---|---|---|
| AZRS7852P | 4.75-5.25V | 1Mbps | ±70V | ±8kV / ±10kV | -40~125℃ |
| AZRS9894P | 3.15-5.25V | 1Mbps | ±70V | ±8kV / ±10kV | -40~125℃ |
Table 2. 高總線直流誤觸耐受且高操作溫度的RS-485收發器
總結以上說明，因應ETC或是工業環境中，不論是靜電、雷擊或是直流誤觸都有可能造成的設備的損壞，晶焱科技能提供對應上述這些應用場景的RS-485收發器，若有相關需求，歡迎您的洽詢。
References:
[1] https://www.digitimes.com.tw/TECH/DT/N/SHWNWS.ASP?ID=0000490900_XC38A7WK1UZJ3ALSXML9K
[2] https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/electronic-toll-collection-system-market-224492059.html
[3] http://news.c4it.tw/archives/78615