RS485 ağ topraklama pimi - ne zaman bağlanır?

Birçok kişi bildiği gibi, rs485 düğümü için basit bir düğümü sadece A ve B olmak üzere iki kablo kullanarak uygulayabilir.

Wikipedia'dan:

A ve B bağlantılarına ek olarak, EIA standardı ortak sinyal referans topraklaması olan C adlı üçüncü bir bağlantı noktasını da belirler.

Bu üçüncü bağlantıdan bahseden onlarca makaleye rastladım, ancak yine de kavramı anlayamadım.

1. Alıcı neden basit bir voltmetre gibi davranamıyor? A ve B arasındaki voltajın ölçülmesi?
2. Her iki düğüm de pille çalıştırılırsa (her düğüm için farklı pil) toprak bağlantısı herhangi bir fark yaratır mı?
3. Kablolar uzun olduğunda (dış mekan) düğümlerin topraklanması neden daha iyidir?
4. Bu toprak bağlantısı geçici koruma için nasıl iyidir?

Not: En bilimsel yanıta sahip olduğumu iddia etmiyorum, ancak bunları anladığım şekilde açıklamaya çalışacağım.

1. Voltmetre argümanının% 100 geçerli olup olmadığını bilmiyorum, çünkü düşük hızlı bir cihaz, daha uygun bir örnek, Pille çalışan osiloskop veya diferansiyel osiloskop probu olabilir.

2. 2 nokta arasındaki potansiyel fark olan Gerilim tanımını hatırlayın. A ve B Sinyalleri Amplifikatör içindeki, temelleri ve toplayıcı / verici arasında mutlak maksimum derecelere sahip olan elektrik bileşenleri (esas olarak transistörler) tarafından ayırt edilir. zemin. Bu nedenle A ve B gerilimleri, neye atıfta bulunduklarını belirtmeden anlamsızdır. Örneğin, A ve B arasındaki fark 2.5v ise, ancak bu voltaj alıcı amplifikatör beslemesinin üstüne 20v kaydırılırsa, amplifikatör görür mü (2.5 veya 22.5)?

3. 4: Uzun mesafeli dış mekan kabloları gürültüye veya ESD'ye veya otobüse girebilecek herhangi bir şarj kaynağına veya akıma (spesifik empedans ve DC direncine sahiptir) daha yatkındır, bu nedenle şarj / akım miktarı yeterince yüksekse, yüksek dirençle çarpılır (uzun kablonun) alıcıda hasara neden olabilecek daha büyük bir voltaj yükselmesine neden olur. Bu durumda topraklama, kalkanı vuran sivri uçlara yol sağlamak için kullanılabilir ve sabit bir yer referansı olarak kullanılabilir.

RS485 alıcı devresinin yüzer olarak değiştirilip değiştirilemeyeceği ve voltmetre / Osiloskop gibi hareket edebileceği tamamen ekstra bileşenler, izolasyon devreleri, vb. Eklenerek tamamen mümkün olabilir. MAX485 gibi küçük bir IC.

Veri yolundaki çeşitli cihazlar arasında Ortak (C) topraklama kablosu bağlı olmadan RS485 arayüzlerini çalıştırabileceğiniz bir efsanedir. Alıcı, A ve B girişlerinin ortak mod voltajı, alıcının GND referansının -7V ila + 12V aralığında tutulduğunda A ve B sinyalleri arasındaki bağıl potansiyeli ölçebilir.

Arayüzün her iki tarafının da pille çalıştırıldığı fikri bir şekilde bir fark yaratacaktır. Her şey, verici GND ve alıcı GND arasındaki ortak mod voltajının ne olduğuna iner. Üçüncü kablo bağlantısı ortak mod voltajını kontrol altında tutar. Bu olmadan, üniteye veya ikisi arasındaki veriyoluna herhangi bir gereksiz etki, -7V ila + 12V aralığının dışına çıkan ortak mod voltajına yol açabilir. Bu etki, EMI yoluyla diğer sistemlere bağlanmasından kaynaklanabilir. Bunun şebeke hattı frekansını izleyen AC varyasyonu olarak gösterilmesi de yaygın olabilir.

Saf bir alıcının iki sinyal hattı arasındaki farkı ölçebileceği konusunda haklısınız. Ancak, bunu yapmanın herhangi bir yolu , bireysel sinyallerin içinde kalması ortak mod aralığına . Spesifikasyon, düğümlerin tolere edebilmesi gereken ortak mod aralığını verir.

Üçüncü bir referans kablosu olmadan, bu ortak mod voltajını tanımlamanın bir yolu yoktur ve daha sonra uyumlu olduğu garanti edilen bir alıcı yapmanın yolu yoktur.

Alıcınız, veri hatları opto-izolatörleri kullanacak şekilde ayarlanmış olsa bile, hala ortak bir mod voltaj sınırlamanız vardır. Birkaç volt yerine birkaç bin volt olabilir, ancak her zaman alıcının artık çalışmadığı bazı ortak mod voltajları olacaktır.

Şimdiye kadar RS-485 sinyalini almak üzereydi. RS-485 sinyallerinin sürülmesi çok daha sınırlayıcıdır. Veri sinyalleri topraklama kablosuna göre 0-5 V nominal olarak belirtilir. Topraklama kablosu olmadan, bunu sağlamak için hiçbir yolunuz yoktur. İki sinyali çalıştıran devre bir şeye yönlendirilir. Otobüsteki diğer vericilere ve alıcılara bir şeylerin bağlanması gerekir.

Diğer cevaplara dayanarak, bunu örnek olarak sunacağım. Lütfen bu cevabın "bazen biraz yanlışlık tonlarca açıklama kaydettiğini" hatırlatır.

Diyelim ki elektriksel olarak yalıtılmış iki RS485 cihazınız var. A ve B hatlarını normal şekilde bağlarsınız. Ancak başıboş kapasitanslar ve diğer elektrik mühendisliği voodoo nedeniyle, cihazlardan biri diğerinden 3000 volt daha yüksekte yüzüyor.

Sorun yok, değil mi? Alıcı sadece 3000V ve 3012V'de gelen A ve B hatlarını görüyor, spesifikasyon dahilindeki 12V diferansiyeli seçiyor ve gidiyor mu?

Kaçak kapasiteler nedeniyle, cihazlar aslında% 100 izole edilmez ve bu nedenle alıcı cihaz, kendi güç kaynağına göre A ve B hatlarında 3000 volt görür. Kullandığı RS485 yongası sadece 2500 volt izolasyon sağlamak için derecelendirilmiştir, bu nedenle gelen voltaj bu yongayı atlayabilir ve devrenin başka bir bölümünü kızartabilir. Bu voltajdaki mevcut akım küçüktür, bu yüzden bir kıvılcım görmezsiniz, ancak devredeki diğer IC'lerde ESD benzeri hasara neden olmak ve düzgün çalışmalarını durdurmak yeterlidir.

Her iki cihaz arasında bir GND kablosu bağlandığında, 3000 volt fark, cihazdaki diğer IC'ler yerine GND telinden geçen aynı mikroskobik akımla giderilecek ve A ve B sinyal hatlarındaki 3000 volt ofset kaybolacaktır.

Bazı açılardan GND hattı burada bir çekme direnci olarak benzer bir amaca hizmet eder ve tüm sinyal hatlarının rastgele bir şekilde yüzmek yerine bilinen seviyelerde olmasını sağlar.

Evet, RS485 spesifikasyonu sadece A ve B sinyal hatları arasındaki farka bakar, ancak her cihaz aynı zamanda kendi güç kaynağı GND'si ile sinyal hatları arasında izin verilen maksimum gerilime sahiptir. Belirli bir voltajın aralık dışına çıkmasını durdurmak, tüm cihazın GND'lerinin aynı olmasını sağlayarak yapılır, böylece tüm RS485 cihazları arasındaki bir GND kablosu bunu yapar. Evet teorik olarak elektriksel olarak izole edilmiş cihazlar arasında büyük voltajlar olmayacaktır, pratikte izolasyon her zaman mükemmel değildir, bu yüzden güvenmeyin.

C noktası, A ve B'deki akım için bir dönüş yoludur. Bu, devreyi tamamlamak için akımın kaynağa geri dönmesini sağlar.