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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Masseverschiebung


Autor: Andreas (Gast)
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Guten Abend Mikrocontroller Gemeinde,
ich habe folgende Situation: Mit dem PC steuere ich diverse Endgeräte 
über denn COM Port. Bei den Endgeräten handelt es sich um einen ATmega 
mit etwas Peripherie, das ganze wird mit einen externen Netzteil +24V 
betrieben. Je nach Situation besteht ein RS232 Interface oder ein RS485 
Interface.
Jetzt habe ich bedenken wegen der Verbindung zum PC.
Über RS485 erübrigt sich das Problem da der PC nicht direkt mit dem 
Endgerät verbunden ist, sondern über einen Konverter und von dem führen 
nur 2 Differentialleitungen zum Endgerät.
Jedoch bei der RS232 Verbindung wird die Masse vom PC mit der Masse des 
Systems verbunden. Durch eine Masseverschiebung könnte doch sogar der 
COM Port vom PC einen Schaden davon tragen.
Die sauberste Lösung wäre ein Optokoppler in das System zu bauen. Mich 
würde aber wundernehmen ob es auch alternativen gibt?
Gruss Andreas

Autor: Schrotty (Gast)
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Ich denke, du musst dir keine Sorgen machen, dass du da was kaputt 
machst, wenn du keine galvanische Trennung vorsiehst.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Andreas (Gast)

>über denn COM Port. Bei den Endgeräten handelt es sich um einen ATmega
>mit etwas Peripherie, das ganze wird mit einen externen Netzteil +24V
>betrieben.

Das Netzteil hat ausgangsseitig wahrscheinlich keinen Bezug zum 
Schutzleiter, ist somit potentialfrei. Damit gibt es auch keine 
Masseverschiebung über die Masseverbindung deiner RS232.

> Je nach Situation besteht ein RS232 Interface oder ein RS485
>Interface.

>ber RS485 erübrigt sich das Problem da der PC nicht direkt mit dem
>Endgerät verbunden ist, sondern über einen Konverter und von dem führen
>nur 2 Differentialleitungen zum Endgerät.

Was mal eher ungünstig ist. Auch RS485 braucht für eine solide Funktion 
eine Masse!

MFG
Falk

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Andreas schrieb:
> Jetzt habe ich bedenken wegen der Verbindung zum PC.
> Über RS485 erübrigt sich das Problem da der PC nicht direkt mit dem
> Endgerät verbunden ist, sondern über einen Konverter und von dem führen
> nur 2 Differentialleitungen zum Endgerät.

Nur wenn der Konverter galvanisch trennt, und dein RS485-Kabel noch eine 
zusätzliche Masseleitung führt. Ohne die Trennung hast du bei 
Potentialunterschieden trotz differentiellem Signal an mindestens einer 
Seite eine zu hohe Spannung, die dir die Schnittstelle (oder mehr) 
zerschiessen kann.

Für Details siehe 
http://www.chipkin.com/articles/rs485-cables-why-y... 
.

> Jedoch bei der RS232 Verbindung wird die Masse vom PC mit der Masse des
> Systems verbunden. Durch eine Masseverschiebung könnte doch sogar der
> COM Port vom PC einen Schaden davon tragen.
> Die sauberste Lösung wäre ein Optokoppler in das System zu bauen. Mich
> würde aber wundernehmen ob es auch alternativen gibt?

Du brauchst eine galvanische Trennung. Da RS232 (oder RS485) nicht 
gleichspannungsfrei ist, fallen induktive oder kapazitive Kopplung 
flach. Die einfachste und billigste Lösung (zumindest bei niedrigen 
Übertragungsraten) sind dann eben Optokoppler.

Ansonsten gibt es inzwischen einige ICs, die das Signal intern auf der 
einen Seite auf einen Träger aufmodulieren, diesen dann kapazitiv oder 
induktiv übertragen, und auf der anderen Seite wieder demodulieren. 
Beispiele sind z.B. die ISOxxxx von TI. Das wird dann tendenziell teurer 
(und die Chips sind teilweise noch schwer zu bekommen), bringt aber 
Vorteile bei der Lebensdauer und der Geschwindigkeit.

Andreas

Autor: Andreas (Gast)
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Vielen Dank für die ausführlichen Antworten. Ich werde mir den Link und 
die Möglichkeiten anschauen.

Vielleicht noch zur Klarstellunge, das System existiert bereits und wird 
schon seit längerer Zeit (mehrere Jahre!) erfolgreich eingesetzt, doch 
hat es vor einigen Tagen den ersten Konverter beschädigt wie auch die 
Serielleschnittstelle am PC. Daher versuche ich nun das System sicherer 
zu machen.

Als Konverter wird der IC-485-IP eingestzt. Er wird direkt über das 
Interface betrieben.

Gruss Andreas

Autor: Heiko (Gast)
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Schrotty schrieb:
> Ich denke, du musst dir keine Sorgen machen, dass du da was kaputt
> machst, wenn du keine galvanische Trennung vorsiehst.

Ich wäre mir da nicht so sicher - habe mir in einer ähnlichen Anwendung 
erst vor kurzem ein LCD, einen FT232 und einen ATMega32 zerschossen. 
Vermutlich beim Anstecken der 5V-Stromversorgung an die gemeinsame 
Platine, weil dabei der 5V-Pin vor Masse Kontakt hatte und über 
irgendwelche Netzteilfilterkondensatoren von Laptop und 
5V-Schaltnetzteil und USB-Masse auf ein zu hohes Potential gehoben 
wurde.

Lösung in dem Fall: 5V6-Z-Diode von +5V nach Masse zur 
Überspannungsableitung. Seither ist nichts mehr durchgebrannt.

MfG, Heiko

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