Norme RS485 : quel avenir face au sans fil ?

Je suis un des plus grands fans du Nokia 3310 qui vient de faire son grand retour dans la téléphonie mobile. S'il n'est jamais passé entre vos mains, vous avez raté quelque chose ! C'est un des téléphones portable les plus fiables et les plus durables de l'histoire moderne. Contrairement au début des années 2000, il est désormais difficile de trouver des téléphones construits comme des tanks et capables de survivre aux pires chutes.

La norme RS 485 incarne la même robustesse et la même fiabilité dans le monde de la télécommunication. Je lui serai fidèle à jamais, comme à mon Nokia. 

Mais alors que les technologies sans fil s'imposent chaque jour un peu plus, je me demande si mon bon vieux protocole éprouvé ne deviendra pas le vestige d'un passé révolu.

Qu’est-ce que la norme RS-485 et quelles sont ses applications ?

J'adore mon Nokia, mais il m'est arrivé de sortir avec une fille qui ne répondait jamais à mes textos ou mes appels. Je ne le prenais pas mal, jusqu'à ce qu'elle refuse tout simplement de m'adresser la parole. 

En gros, sans communication, ni vos relations personnelles ni vos appareils électroniques ne peuvent fonctionner correctement. 

Les appareils électroniques sont souvent situés à plusieurs centaines de mètres de distance les uns des autres, dans des environnements électriques assez peu  favorables. 

Il faut donc des modes de communication capables de s’accommoder des interférences électriques, de la distance, et ce avec célérité et fiabilité.

Premier avantage de RS485 : la résistance aux interférences  :

RS485 est une norme qui définit les caractéristiques électriques d'un protocole de communication en série, lequel transmet des données en mode différentiel half-duplex. De par le signal différentiel et le câble en paire torsadée, les données transmises via RS485 peuvent aller jusqu'à 1 200 mètres et disposent d'une tolérance élevée vis-à-vis des interférences.   

L'automatisation, domaine où RS485 prédomine

La distance

Il y a un autre problème de communication que mon Nokia n'a jamais pu résoudre : lorsque je voyageais en Europe et que j'appelais ma copine en Amérique du Nord. 

Avec le décalage horaire de neuf heures, lorsque je me réveillais le matin, elle allait se coucher, ce qui rendait la communication difficile. 

Si seulement nous pouvions tous être des experts en communication comme RS485, qui est capable de résoudre le problème de décalage de terres. 

Les appareils distants ont des prises de terre différentes et pas la même tension relative. Grâce à RS485, l'intégrité des données reste intacte même si deux appareils sont reliés à des prises de terre de différentes puissances. 

En effet, RS485 utilise des signaux différentiels, où l'état logique 1 correspond à l'état logique 0 dans une paire de lignes de données, contrairement aux signaux asymétriques qui renvoient le signal de données à la terre.

RS485 et la vitesse

À sa longueur maximale, la vitesse de transmission est de 100 kb/s, ce qui est plus que suffisant pour la plupart des applications. Il existe également des normes comme RS232, qui ne peuvent aller que jusqu'à 15 mètres maximum à cause de son signal asymétrique. 

Le bus de données CAN est meilleur dans ce domaine car il est capable de traverser jusqu'à 1 000 mètres à 50 kb/s, mais il est bien plus difficile à mettre en œuvre niveau du micro-logiciel comparé à RS485.

RS485 ne définit que les normes électriques, laissant le protocole d'interface aux normes populaires comme Modbus, Profibus ou aux protocoles exclusifs créés par leurs éditeurs respectifs. Cette souplesse n'a fait qu'accroître sa popularité pour les applications comme les solutions de contrôle d'automatisation, d'acquisition de données et l'élaboration de systèmes d'automatisation.

Quel avenir pour RS485 et la communication filaire ?

Ces dernières années, les technologies de communication sans fil sont devenues courantes dans les systèmes embarqués. Les technologies comme le Bluetooth, le wifi et Zigbee sont actuellement très présentes dans certains secteurs et ont littéralement supplanté les solutions câblées. 

Cette tendance peut s'observer avec les systèmes d'automatisation grand public comme les maisons connectées, les systèmes de sécurité et l'Internet des objets.

Le concurrent deRS485

Les communications sans fil résolvent un grand nombre de problèmes posés par les installations filaires. Le coût des matières premières explose et le cuivre devient cher, c'est pourquoi de nombreux utilisateurs finaux s'en détournent. 

Elles permettent également de zapper tout le travail préalable à l'installation, hautement fastidieux. Ainsi, plus besoin de percer, retailler ou poser les câbles, ce que nous avons tous en horreur. 

Dans les installations extérieures, la foudre est souvent responsable de pannes sur les protocoles filaires. Cela engendre des coûts de réparation importants mais également des inconvénients majeurs. Des parafoudres très coûteux sont souvent installés pour prolonger la durée de vie des appareils aux endroits les plus susceptibles de recevoir la foudre. Parallèlement, les répéteurs sans fil ont une durée de vie sensiblement plus longue car ils n'ont pas de câbles de données directement exposés à la foudre.

Les technologies sans fil offrant une approche plus économique de la communication entre appareils, mais est-ce véritablement la fin de RS485 ?

Les raisons de la survie de la norme RS485 

À l'image de ma relation amoureuse à distance, la communication série est sur le déclin. 

C'est tout particulièrement vrai pour les biens de consommation électroniques. Cela fait presque dix ans que les ordinateurs n'ont plus de ports RS232 sur les cartes mères. Les fabricants se sont tournés vers les technologies sans fil pour réduire les coûts du matériel et de la main d’œuvre. Toutefois, RS485 reste populaire dans certains secteurs, notamment dans les processus industriels et l'élaboration de systèmes automatisés.

Trop de répéteurs vont à l'encontre de l'objectif de simplicité

Même si les technologies sans fil sont faciles à installer, la puissance du signal et la stabilité des applications où les appareils sont séparés par des structures en béton peuvent être limitées.

Les signaux Bluetooth ne fonctionnent bien que dans un environnement sans obstacle. 

Zigbee peut avoir besoin de plusieurs répéteurs et la puissance du signal wifi diminue lorsque les appareils se trouvent aux quatre coins d'un bâtiment.

Impossible de nier que de plus en plus d'entreprises envisagent de remplacer le RS485 par des technologies sans fil, pour que les économies engendrées compensent les complications techniques. Néanmoins, installer plusieurs répéteurs sans fil multiplie potentiellement les points de pannes, alors que les caractéristiques naturelles de RS485 en termes de tolérance au bruit, obtenues sans algorithmes compliqués, procurent un réel avantage sur les autres modes de communication. 

Évidemment, RS485 peut connaître le même sort que RS422 si les technologies émergentes comme Low Power Wide Area Network (LPWAN) évoluent et prennent en charge des débits de transmission de données élevés en plus de leur faible puissance et de leur large couverture. En attendant, RS485 est probablement la meilleure option pour les applications nécessitant de forts débits de données, une communication à distance et des tolérances élevées.

Astuces pour travailler avec RS485

Pour exploiter au maximum RS485, notamment sa tolérance au bruit dans les communications longue distance, des résistances de terminaison doivent être installées si la vitesse de transmission dépasse les 115 kb/s. Il faut également s'assurer que seuls des câbles torsadés sont utilisés sur les installations.

N'oubliez pas, les connexions de données (D+, D-) de RS485 doivent être routées en parallèle et être de longueur égale afin d'éviter tout problème d'interférence électromagnétique si les données sont transmises à des vitesses élevées. On peut également placer des composants de protection éphémères pour protéger les circuits de RS485 des surtensions externes. 

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