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Forum: Haus & Smart Home Galvanische Trennung


Autor: Lars Schmidtke (modestiny)
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Hi Leute,

ich habe hier im Forum schon etwas gestöbert aber bisher nicht genau die 
Antwort auf meine Fragen bekommen.

Ok, ich versuchs mal ;)

Es geht im Grunde um eine Art Hausbus Anwendung. Die einzelnen 
Teilnehmer, werden über ein Schaltnetzteil versorgt. Die Kommunikation 
erfolgt über RS485. Nun habe ich gelesen, das der Kommunikationsteil der 
Schaltungen galvanisch von diesen getrennt sein sollten.

Nun meine Frage(n). Wenn alle Teilnehmer über ein Netzteil gespeist 
werden, wo kann dann ein Potential herkommen, welches ich trennen müßte?

Wenn die Schirmung der Datenleitung auf Erde liegt, sowie der Minus der 
Versorgungsleitung, kann dann noch ein Potential verhanden sein, welches 
ich Trennen müßte? Und wie sieht es aus, wenn verschiedene Teilnehmer 
über unterschiedliche Schaltnetzteile betrieben werden?

Hintergrund meiner Fragerei ist, die Teilnehmer haben leider hohe 
Anforderungen an den Platzbedarf, sprich möglichst klein. Eine 
galvanische Trennung mit DC/DC-Wandlern und Opto's verbrauch ne ganze 
Menge Platz, grade der DC/DC-Wandler. Und der einzige RS485-Baustein, wo 
alles integriert ist, ist nur als DIP-Variante für über 17 Euronen 
erhältlich (leicht teuer).

Also, wäre nett von Euch, wenn Ihr mich da mal aufklären könntet, was 
die Trennung angeht. Oder wenn einer von Euch ne günstige und 
platzsparende Alternative kennt... immer her damit ;)


Gruß

Lars

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Da du sehr allgemein geblieben bist, will ich das mal für den Profibus 
erläutern. Da ist es auch so, daß der RS485-Bus zentral gespeist wird 
und alle Teilnehmer von diesem galvanisch getrennt sein müssen. Dort ist 
es aber so, daß die Versorgungsspannungen von gewissen Teilnehmern 
schutz- oder funktionionsgeerdet sein können, womit natürlich sofort 
eine Erdschleife entstehen würde, was man unter allen Umständen 
verhindern will.

Kai Klaas

Autor: MaWin (Gast)
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> Wenn alle Teilnehmer über ein Netzteil gespeist werden, wo
> kann dann ein Potential herkommen, welches ich trennen müßte?

Theoretisch: Spannungsabfall an den Zuleitungen.

Praktisch: Wird schwer, damit ausserhalb des common mode Bereichs der 
RS485 zu kommen.

> Eine galvanische Trennung mit DC/DC-Wandlern und Opto's verbrauch
> ne ganze Menge Platz, grade der DC/DC-Wandler

Deswegen gibt es Hausbusse die Versorgungsspannung und Signal übertragen 
statt dem ungeeigneten RS485.

Autor: Robert L. (lrlr)
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also hier steht IMHO wie es geht (auch auf engen Raum)?
http://www.mikrocontroller.net/articles/Galvanische_Trennung

und hier steht wann man trennen muss und dass es auch ohne geht(je nach 
Anforderung)
Beitrag "RS485 galvanische Trennung?"

Autor: Lars Schmidtke (modestiny)
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Ok... ;)

@MaWin: ...deswegen gibt es Hausbusse die Versorgungsspannung und Signal 
übertragen. Jup sowas ähnliches habe ich auch vor, nur eben mit rs485. 
Ich wollte über ein Kabel (2 x 2 Adern) Versorgung und rs485 führen. Ist 
wohl nich ganz so rüber gekommen, wie ich es geschrieben habe. Nun kann 
es aber leider Gottes vorkommen das einige Teilnehmer sehr weit vom 
Einspeisepunkt wegliegen und somit eine separate Einspeisung gesetzt 
werden muß (wegen Spannungsabfall).

@Robert L: Diese Seite kenne ich schon. Habe aber eben erst bemerkt, das 
der ISO1176 im SOIC16-Gehäuse daher kommt. Weißt Du wo man diesen 
bekommt und was er kostet?

Auf jeden Fall ist mir das jetzt schon klarer geworden was die 
galvanische Trennung angeht. Ich habe bisher aus den Augen verlohren, 
das die Schaltungen ja an unterschiedlichen Orten sitzen und so (durch 
Spannungsabfall) die Schaltungen ZU EINANDER ein unterschiedliches 
Potential haben können. Manchmal wird man halt blind für die 
naheliegenden Sachen, wenn man sich zulange nen Kopp darüber macht ;)

Thx

Lars

Autor: Gerhard (Gast)
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Hallo,

ich bin auch gerade am planen eines rs485 Bussystemes.
Ich will in der Firma im Werkzeugbau die Laufzeiten sämtlicher
Werkzeugmaschinen auftragsbezogen erfassen.
Also Industrieumgebung.
Leitungslänge wird ca. 130m sein.
9600 baut müssten reichen.
Hatte eigendlich vor , nur den Master (Mega162) galvanisch
wie in diesem Link 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Galvanische_Trennung
vom Bus zu trennen.
Der Mega162 gibt dann die Daten über die 2. serielle Schnittstelle
an einen PC weiter.
Somit wäre der PC zumindest schon mal "geschützt".
Meine Frage ist nun:
Ist es nötig auch noch alle Slaves mittels dieser Schaltung
galvanisch vom Bus zu trennen ?

Gruß Gerhard

Autor: old-school_offline (Gast)
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@Gerhard (Gast)

haben denn deine Slave eine elektrische Verbindung zur Maschine,
wenn ja solltest Du jeden Svave vom Bus galvanisch trennen, denn sonst 
verbindest Du die Maschinen über den Bus (Masse-Schleife).

Die galvanische Trennung soll eine zusätzliche Leitende-Verbindung 
zwischen Geräten Maschinen oder dem PC verhindern, denn je nach dem wie 
und wo die Maschinen bzw. dein PC eingespeist werden, kann es durch hohe 
Anlaufströme zu Potential-Unterschiede zwischen den Geräten kommen und 
die solltest Du nicht mit einem BUS versuchen auszugleichen :-)

Gruss Ralf

Autor: Gerhard (Gast)
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Hallo Ralf,

danke erstmal für deine Antwort.
Da wirds mit Sicherheit keine direkte Verbindung zw. Maschine u. AVR 
geben.
Durch die große Anzahl der verschiedenen Maschinen werden hier viele
spezielle Anbindungen nötig sein.
Schaltimpulse(zustände) der Maschinen kommen auf jeden Fall über
Optokoppler in den AVR (Slave).
Meine Bedenken waren eher bzgl. Störungen der Datenübertragung.


Gruß Gerhard

Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
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@Gerhard (Gast)

Wenn Du jeden Slave galvanisch vom BUS entkoppelst, bist Du auf jeden 
Fall auf der sicheren Seite.

Das heist aber auch das der Schirm nur an einer Stelle z.B. am 
PC-Interface geerdet werden sollte und keine Verbindung mit dem Slave 
haben darf.

>> Meine Bedenken waren eher bzgl. Störungen der Datenübertragung

Den Daten ist es eigentlich egal ob diese galvanisch getrennt oder 
direkt über den BUS laufen. Vielmehr sind es die Störimpulse, die z.B. 
von einer Maschine ausgehen können oder durch direkte Einwirkung auf das 
Kabel mit übers Kabel von einem Gerät zum anderen ohne Trennung 
übertragen werden. Der RS485 Bus ist durch seine Differential-TP Aufbau 
schon sehr unempfindlich.

Nur was nützt einem ein RS485, wenn Störimpulse über den Bus auf nicht 
entkoppelte Slave bzw. PC übertragen werden und diesen dadurch erheblich 
stören ober sogar beschädigen.

Gruss Ralf

Autor: Gerhard (Gast)
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Hallo Ralph,

danke für deine Erklärungen.
Hab jetzt nochmals in verschiedenen Foren nach diesem Thema gesucht.
Als weiteren Schwerpunkt konnte ich erkennen:
Masse mitführen oder nicht.
Es gibt hier 2 Verfechter-Gruppen.
Die einen sagen : Brauchst du nicht .
Die anderen sagen : ist ein absolutes MUSS.
Ich werde erstmals ein paar Probeplatinchen machen und einen LIVE-Test
durchführen.

Gruss Gerhard

Autor: old-school_offline (Gast)
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@Gerhard

>> Masse mitführen

ist ja kein Problem eine Schaltungs-Masse (GND) mit zu führen, so lange 
eine galvanische Entkopplung zum Slave vorhanden ist !

Der Schirm muss ja nicht unbedingt Schaltungs-Masse sein, darf nur an 
einer Stelle angeschlossen werden.

Ein Schirm hat die Aufgabe die Signalleitungen vor elektrostatische bzw. 
Elektromagnetische Einflüsse zu Schützen.

Gruss Ralf

Autor: Daniel Held (Gast)
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Ich würde auf jeden Fall eine galvanische Trennung vorsehen. Diese 
schützt dann auch die Schaltung der Slaves und des Masters vor 
Spannungsspitzen und Einkopplungen auf das Netzwerk. Gerade in 
Industrieumgebungen wo Frequenzumrichter, Servoantriebe ... viel 
Elektrosmog erzeugen ist das wichtig.
Schaut Euch doch mal folgende IC's an:
ADM2483BRWZ
ISO1176
Die haben wir für unsere Netzwerke im Einsatz (>300m, >100Teilnehmer).

Autor: old-school_offline (Gast)
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@ Daniel Held

nettes Teil ... ist nur die Frage wie "Gerhard" VDD2 versorgt ?

Entweder Über den Bus, wobei sich dann auch die Frage der mitgeführten 
Masse erledigt, denn die muss dann mit oder über einen isolierten DC-DC 
Wandler vom Slave.

Ich würde die Versorgung über den Bus favorisieren.

Gruss Ralf

Autor: Daniel Held (Gast)
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@Ralf
von Analog Devices gibt es auch noch einen Typ, der die Steuerung für 
den Übertrager der 2. Betriebsspannung mit drin hat(ADM2485, 
ADM2482E..).
In dem Fall hier würde ich aber wohl auch die Betriebsspannung 
mitführen. Um Leitungsverluste auszugleichen, könnte man ja eine höhere 
Spannung mitführen und dann an jedem Bus-Knoten mit einem Linearregler 
runterteilen.

Wie auch immer, auf jeden Fall läuft die Kommunikation mit solch einem 
"fertigen" Übertrager viel besser als die klassische Optokopplerlösung.

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