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Forum: Haus & Smart Home RS485 Schutzbeschaltung


Autor: Timo D. (lorvorne)
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Hallo alle,

hoffentlich kann mir hier jemand helfen:
Ich habe eine Applikation mit folgender Spezifikation:
1) 100 Teilnehmer am RS485-Bus
2) Multimaster (Zeitmultiplex)
3) 2x2 twisted pair Verdrahtung (2xPower + 2xKommunikation, je 0.5mm²)
4) KEINE Terminierung (siehe 7)
5) Gesamtkabellänge <= 200m
7) LOW-POWER ("zentrale" Versorgung 12V, ungefähr 1A pro 100m-Abschnitt; 
Teilnehmer auf 5V geregelt => 6V Drop erlaubt)
8) Baudrate <= 9.6k
9) Applikation in-house (keine Industriefestigkeit nötig)

Das ganze läuft bereits zufriedenstellend als Protoyp.
Für die nächste (ernsthaftere) Variante überlege ich gerade, ob man den 
eingesetzten MAX487 (slew-rate limited, 15kV ESD) noch zusätzlich 
schützen muss (TVMs?). Da nur eine globale Masse verfügbar ist, würde 
eine optische Isolierung nichts bringen.

Hat hier jemand Erfahrungen mit dem Maxim-IC?

Danke schonmal und viele Grüße,
L.

Autor: Sepp Knallhirsch (seppk)
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100 Teilnehmer? Sind da nicht max. Teilnehmer erlaubt?
Für inhouse würde ich evtl. noch Surge-Dioden einbauen. (TVS-Dioden)
Funktioniert das ohne Terminierung?  Hast du Stichleitungen?

Autor: Sepp Knallhirsch (seppk)
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Oops...Sollte heissen: Sind da nicht max. 32 Tln erlaubt?

Autor: Timo D. (lorvorne)
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Hallo,

danke für die Antwort.
Nein, bestimmte (hochohmigere) Transceiver erlauben bis zu 128 
Teilnehmer.
Genau genommen betreibe ich auch keinen RS485-Bus (nach Spezifikation),
sondern eher einfach einen differentiellen Bus mit RS485-Transceivern 
;-)

Terminierung braucht's (bis jetzt jedefalls) noch nicht, da die 
Leitungslänge
klein gegenüber der Übertragungsfrequenz ist. Heißt, dass die Welle 
längst
"tot" gelaufen ist, bis der Pegel ausgewertet werden muss.

Gruß,
Timo

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Terminierung braucht's (bis jetzt jedefalls) noch nicht, da die
>Leitungslänge klein gegenüber der Übertragungsfrequenz ist. Heißt, dass
>die Welle längst "tot" gelaufen ist, bis der Pegel ausgewertet werden >muss.

Es gibt noch ein paar andere Gründe, warum eine Terminierung wichtig 
ist. Terminierung verhindert unter anderem, daß das Kabel unzulässig 
abstrahlt und Störungen unzulässig eingekoppelt werden. Ohne 
Terminierung hast du ein schwinggfähiges System mit Multi-Resonanzen. 
Das mag dann vielleicht so aussehen, als ob es funktioniert, tut es aber 
nicht wirklich.

Kai Klaas

Autor: Timo D. (lorvorne)
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Nun, bzgl. Abstrahlung sollte der Schirm und die begrenzte SlewRate 
helfen.
Der MAX487 ist deutlich weniger steilflankig als "normale" Treiber -
wahrscheinlich selbst an 120Ohm. Somit sollte es hier keine Nachteile
bzgl. Abstrahlung geben. In jedem Fall ist das System gedämpft und eine
Welle sollte nicht deutlich länger als ca. 15us unterwegs sein (200m; 
3-4
Durchgänge)

Bei Einstrahlung sieht's natürlich anders aus. Das System sollte 
anfälliger
sein, was durch Softwaremaßnahmen (+ twisted pair, shielded) zu unter-
binden versucht wird.

Danke für Deinen Hinweis, aber ich habe leider kaum Spielraum was das
angeht.

Hat jemand noch einen Tipp zu meiner Eingangsfrage?

Autor: Peak (Gast)
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> Bei Einstrahlung sieht's natürlich anders aus. Das System sollte
> anfälliger
> sein, was durch Softwaremaßnahmen (+ twisted pair, shielded) zu unter-
> binden versucht wird.
Aber auch nur versucht. Bau die üblichen Schutzmaßnahmen ein und gut 
ist.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Timo D. schrieb:
> Bei Einstrahlung sieht's natürlich anders aus. Das System sollte
> anfälliger
> sein, was durch Softwaremaßnahmen (+ twisted pair, shielded) zu unter-
> binden versucht wird.

Nein. Antenne ist Antenne. Die ist passiv und daher ist es ihr wurscht, 
in welche Richtung die Signale gehen. 'Antennen Reziprozitäts-Theorem'


>
> Danke für Deinen Hinweis, aber ich habe leider kaum Spielraum was das
> angeht.
>
> Hat jemand noch einen Tipp zu meiner Eingangsfrage?

Ja. Du hast einen Kardinalfehler drinnen. Nimm transformatorische 
Kopplung und dazu gleichspannungsfreie Codierung.

Einfach bei anderen abkupfern, wenn man keine besseren Ideen hat. Funzt 
immer.

Autor: roffez (Gast)
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Also ganz ohne Terminierung würde ich nicht empfehlen. Da du ja aus 
Low-Power-Gründen darauf verzichten willst, schau dir mal das hier
(alternative Terminierungsmethoden) an, fand ich sehr nützlich:

http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/1090

Autor: Timo D. (lorvorne)
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Hallo,

@Peak:
>Aber auch nur versucht. Bau die üblichen Schutzmaßnahmen ein und gut
ist.<

Danke, aber das hilft mir in keinster Weise!

@Abdul K.
Die Störung eines anderen Systems ist in der Regel
kritischer. Dies hat erstmal nichts damit zu tun in welche Richtung
die Störung geht. Hierbei geht es um die Akzeptanz eines (neuen) 
Systems.
Somit macht es einen systematischen Unterschied, ob ein- oder 
abgestrahlt
wird. Entsprechend sind auch die erlaubten Grenzen unterschiedlich.

Wäre das twisted-pair IDEAL, wäre die einstrahlbare Leistung null 
(natürlich
auch die abgestrahlte). Also hilft verdrillen und Schirmen sehr wohl.
Softwareseitig kann man ebenfalls einiges heraus holen, da in aller 
Regel
Störquellen sporadisch auftreten. Sonst könnte man sich Parity, CRC 
u.Co.
gleich schenken.

@roffez
Danke. Die einzig wirkliche Antwort auf meine gestellte Frage. Vor allem
bzgl. der Low-Power Anforderung.
Werde mir den Artikel mal reinziehen. Was ich aber sofort sah ist, dass
man hier auch "keine Terminierung" betrachtet - was auch in 
kommerziellen
Systemen durchaus getan wird. Die Schottky-Variante hatte ich auch im 
Sinn, aber
wie gesagt - lesen wir mal.

Gruß,
T.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Also hilft verdrillen und Schirmen sehr wohl.

Ohne Terminierung hilft das überhaupt nicht, weil die elektromagnetische 
Welle ohne Terminierung nicht im Kabel bleiben will.

>Danke. Die einzig wirkliche Antwort auf meine gestellte Frage.

Mann, bist du arrogant... Warum fragst du überhaupt hier, wenn du 
sowieso alles besser weißt??

Was du vor hast, ist völliger Murks. Man verzichtet nicht auf die 
Terminierung, nur weil man Strom sparen möchte. Das ist völliger 
Blödsinn. Damit nimmst du den RS485-Transceivern allen Chancen ihre 
Trümpfe auszuspielen. Das ist wie ein Zug ohne Räder, ein Indianerfilm 
ohne Indianer, einfach arroganter Schwachsinn...

Kai Klaas

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Mach ne AC terminierung hin. Das sind dann 100 Ohm plus 1uF Keramik in 
Serie.

Autor: Timo D. (lorvorne)
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Hi,

@Kai Klaas:
Sorry, aber wieso ist das arrogant, wenn ich feststelle, dass sich
kaum jemand die Frage durchgelesen hat, sondern einfach Kommentare
abgibt?
Ich habe nicht behauptet es besser zu wissen, nur dass mein System
diese Restriktionen hat. Für eben dieses brauche ich eine Idee
zur SCHUTZBESCHALTUNG und kein neues System.

Zu Deiner Einschätzung es sei Murks nicht zu terminieren:
Natürlich hast Du alles Recht dieser Überzeugung zu sein. Aber man muss
sich sein Konzept eben auch mal anschauen. Bei hohen Datenraten und 
langen
Leitungen ist das auch sicher unumgänglich, aber selbst die Hersteller
der Transceiver, als auch kommerzielle RS485-Betreier, kommen unter
gegebenen Randbedingungen OHNE Terminierung aus.

Abstrahlung kann man mit begrenzter slew-rate, Verdrillen und Schirmen
begegnen. Dies ist ja eben der Witz beim verdrillen von differentiellen
Bussen. Von außen ist das Feld idealerweise in Summe null, da sich
die beiden Wellen in den gepaarten Adern entgegengesetzt bewegen.
Bzgl. fehlender Terminierung und der Eigenstörung der Kommunikation
aufgrund der Leitungsreflexionen, muss nur das eigene System robust 
sein.
Dies ist mit richtig gewählter Baudrate kein Problem.

Übrigens:
>Was du vor hast, ist völliger Murks.
>Das ist völliger Blödsinn.
>Das ist wie ein Zug ohne Räder, ein Indianerfilm
>ohne Indianer, einfach arroganter Schwachsinn...

... das würde ich Arroganz nennen, da einfach nur unsachlich und
persönlich.


@Gleicher Tag
Das Problem der AC-Terminierung, zumindest das was ich gelesen habe ist,
dass man die Kapazität recht sorgfältig wählen muss, da diese auch von
der Kabellänge abhängt.
Trotzdem danke für den Tipp.

Gruß,
T.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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@Timo:
Ich würde einfach mal behaupten das Kai dir technisch weit voraus ist. 
Von mir spreche ich mal nicht.

Entweder du suchst Hilfe, oder läßt es.
Wir können hier nämlich auch einfach den nächsten Thread anschauen. Du 
kannst natürlich auch gerne woanders suchen gehen. Die Antworten werden 
dort die gleichen sein.

Rundablage meinerseits!

Autor: Timo D. (lorvorne)
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Nun, ob Kai mir technisch voraus sein sollte oder nicht,
spielt nur eine untergeordnete Rolle.

Ich suchte Ratschläge für eine Schutzbeschaltung und keine
"mach das so oder alles ist Mist"-Antworten.
Gefreut hätte ich mich über die technischen Hintergründe,
die auf das beschriebene System auch anzuwenden sind.
Die RS485-Norm zu realisieren ist in meinem Fall weder
notwendig noch zielführend, da es sich nicht um eine solche
handeln muss. Die Anforderungen machen das Interface und nicht
umgekehrt.

Aber sei's d'rum.
Schätze in diesem Thread ist nichts mehr zu holen.

Trotzdem danke an alle, die sich dafür interessierten.

Gruß,
T.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Sorry, aber wieso ist das arrogant, wenn ich feststelle, dass sich
>kaum jemand die Frage durchgelesen hat, sondern einfach Kommentare
>abgibt?

Wir haben doch deine Frage durchgelesen. Aber aufgrund unseres reichen 
Erfahrungsschatzes sind bei uns sofort die Alarmglocken losgegangen. 
Hätte ich dir jetzt einfach sagen sollen "Nimm zwei VC080514A300 von AVX 
von jeder Ader nach Masse", wenn ich genau weiß, daß die fehlende 
Terminierung dir irgend wann große Probleme machen wird??

>Bei hohen Datenraten und langen Leitungen ist das auch sicher
>unumgänglich, aber selbst die Hersteller der Transceiver, als auch
>kommerzielle RS485-Betreier, kommen unter gegebenen Randbedingungen OHNE
>Terminierung aus.

Ja, die schreiben dann immer gleich artig dazu, daß das nur für sehr 
kurze Kabel und sehr niedrige Datenraten geht. Übrigens, auch bei der 
AC-Terminierung schreiben sie genau das.

>... das würde ich Arroganz nennen, da einfach nur unsachlich und
>persönlich.

Wenn es persönlich wurde, tut es mir leid und ich entschuldige mich. 
Aber ich bekomme die Krise, wenn Menschen Selbstverständliches und 
historisch Gewachsenes einfach in Frage stellen und sich darüber 
hinwegsetzen.

Ich würde die übliche Teminierung an beiden Enden des Bus-Systems 
anbringen und um Strom zu sparen, die nicht benötigten RS485-Sender 
einfach abschalten. Da du ein Multimaster-System im Zeitmultiplexbetrieb 
hast, würde das ja eine enorme Stromersparnis bringen und du wärst 
trotzdem normkonform.

Was Abdul dir sagen wollte, ist, daß es genau für deine Belange andere 
symmetrische Netze gibt, die mit Übertragern arbeiten. Diese übertragen 
nur AC-Signale und können im Leerlauf extrem Strom sparen. Einige 
Hausbusse arbeiten so.

Kai Klaas

Autor: Gury (Gast)
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@ Timo D.

Egal ob Du anderen glaubst oder nicht, geh davon aus dass Dein System 
ohne Terminierung bei 200 Meter Leitungslänge nicht stabil ist. Änliche 
Systeme baue ich auch häufig auf und merke dann immer sehr schnell, wenn 
zum Beispiel die Terminierung vergessen wurde.

Autor: Timo D. (lorvorne)
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Hallo,

@Kai Klaas:
Der Tip mit dem TVS-Bauteil ist schonmal gut - danke.
Hab ich zwar nicht 1:1 bei Reichelt/Conrad gefunden, aber
sicher gibts Vergleichstypen.

Leider ist mein Strombudget derart klein, dass ich die Spar-
maßnahme Multimaster schon ausnutze. 2x120 Ohm parallel, also
60 Ohm @ 5V (bei der niedrigen Rate wird der Sender diese
- so schätze ich jedenfalls - als DC-Last auch sehen) ziehen
satte 80mA oder übersehe ich hier was?


@Gury
Auch schon bei 9.6kBd und ca. 1us rise time?
Egal, Ihr habt mich zumindest arg in Zweifel gebracht. Ich werde die
Möglichkeit zur Terminierung in der nächsten Version vorhalten - auch
wenn's das System spürbar teurer macht.
Dann kann ich immernoch sehen, ob's z.B. ein Verschleifen der Flanken
tut oder ich in den Terminierungsapfel beißen muss.



Ich will nicht belehrungsimmun wirken aber zwei Fragen hätte ich
noch:
1. Hat jemand Erfahrung mit z.B. 2x240 Ohm Terminierung? Das würde
mir schon arg weiterhelfen. Ich weiß, immernoch nicht korrekt
abgeschlossen, aber sicher besser als hochohmig.

2. Welche Erfahrungen gibt es bzgl. der Stub-Länge? Klar sollten
die so kurz wie möglich sein, aber auch da bin ich nicht beliebig
flexibel.

.... vielleicht sollte ich auf Funk umsatteln ;-)

Schonmal danke und Gruß,
T.

Autor: Frank S. (tic226)
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Moin.

Möchtest du den Bus innerhalb eines Wohnhauses einsetzen (in-house 
klingt etwas schwammig..)?
Du hast ja beschrieben, dass das System als Prototyp funktioniert und 
die Leitungslaenge weniger als 200m betraegt. Wie sieht der Prototyp 
aus?
Der Ansatz, mit Tricks ohne Terminierung zu arbeiten ist zwar 
interessant, aber ob es funktioniert oder nicht zeigt ja erst die 
endgueltige "Installation" des Systems. Nicht dass wenn jemand den 
Staubsauger oder ein großes Geraet mit Schaltnetzteil in Betrieb nimmt, 
der Bus aussteigt.
Btw, meinst du mit "Stub(s)" Stichleitungen zu den Teilnehmern?

Autor: Timo D. (lorvorne)
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Hi,

ja, wird innerhalb eines Wohnhauses eingesetzt und
ja, mit Stubs sind Stichleitungen gemeint.

Natürlich hast Du Recht, dass man die Funktion endgültig
erst nach der Installation bewerten kann.
Aktuell habe ich nur die Leitungslänge getestet - unter
normalen Bedingungen. Aber nicht worst-case neben z.B.
Bohrmachine, Fön, Staubsauger, etc.

Nebenbei, ein "vorübergehendes" Aussteigen des Busses wäre kein
Thema. Softwareseitig wird ein Aussteigen 20s lang toleriert.
Klar, bei einer konstanten Störung die groß genug ist, hätte
ich keine Chance.

Gruß,
T.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Dein MAX487 ist nicht sehr robust an den Eingängen. Ich verwende deshalb 
oft den LT1785:

http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H...

Die VC080514A300 Varistoren von AVX verwende ich zum zusätzlichen Schutz 
gegen Burst und Surge, was nicht nur im industriellen Bereich sehr 
segensreich ist (indirekter Blitzeinschlag...).

>1. Hat jemand Erfahrung mit z.B. 2x240 Ohm Terminierung? Das würde
>mir schon arg weiterhelfen. Ich weiß, immernoch nicht korrekt
>abgeschlossen, aber sicher besser als hochohmig.

Naja, auf jeden Fall mal besser als garnichts.

>Auch schon bei 9.6kBd und ca. 1us rise time?

Das ist nur ein Mittelwert, der starken Streuungen unterworfen ist. Im 
Worst Case (und in der Realität...) sind die Flanken oft wesentlich 
steiler.

>2. Welche Erfahrungen gibt es bzgl. der Stub-Länge? Klar sollten
>die so kurz wie möglich sein, aber auch da bin ich nicht beliebig
>flexibel.

Auch hier ist eine korrekte Terminierung sehr hilfreich. Ohne 
Terminierung kannst du erleben, daß alles "super" funktioniert, bis du 
noch "dieses eine Kabel" anschließt...

Kai Klaas

Autor: Timo D. (Gast)
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Hallo,

@Kai
arrghh, der LT1785 ist ja doppelt so teuer wie der Max! :-(
Aber zugegebenermaßen auch ein echt edles Teil - nach dem
Datenblatt zu urteilen (z.B. +-60V !!).
Guter Tip - danke, zumal der Max und der LT-Typ pin- und
packagekompatibel sind und ich das Boardlayout dann lassen kann.



So langsam mutiere ich vom Risikofreudigen zum Paranoia-
Geschädigten und überlege, ob ich die Stichleitungen mit
2x2 Datenleitungen machen soll, um auf einem Paar heraus
und auf dem anderen zurück in den (unterbrochenen) Hauptbus
zu gehen:

      x          x
     | |  statt  |
     | |         |
-----| |---------|------ Hauptbus

So würde aus einer Stichleitung einfach eine gewöhnliche
Schleife im Hauptbus. Die sonst nötigen Stichleitungen wären
nämlich schon in der Größenordnung 3-4m .

Was meint Ihr?

Danke und Gruß,
Timo

Autor: Robert L. (lrlr)
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der phc bus von peha macht übrigens genau das (rs485, ohne Terminierung, 
auch stern und gemischt kein Problem usw. )

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Timo. So aus der Ferne klingst du total unerfahren. Da verrennt man sich 
leicht. Ein Tipp: Nimm die Treiber im DIP8 auf Sockeln!

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