Hallo zusammen,
RS485 wurde hier ja schon öfter abgehandelt. Mir ist klar, dass die
Tranceiver durch ihren GND-Bezug im nichtisolierten Fall einen
Potentialausgleich benötigen (aus EMV-Gründen und wegen des
Eingangsspannungsbereichs). Kann man unter anderem in
robustdc.com/download/index.php?file=AN005.pdf
http://www.ti.com/lit/an/slla272b/slla272b.pdf
nachlesen.
Einige Fragen konnte ich nicht klären:
-Wenn zwei Teilnehmer per RS485 mit jeweils isolierten Tranceivern
verbunden sind, und zwar OHNE Ground (also nur A und B), müsste doch
quasi keine Kommunikation möglich sein, da es überhaupt keinen Rückweg
für den Strom gibt. Die Receiver, die eben nicht ohne GND-Bezug
auskommen, würden A und B gegen ihren GND vergleichen, der ja gegenüber
dem Rest der Welt hochohmig ist und dementsprechend sehr Anfällig für
Störungen. Korrekt? Eventuell wird das Potential über Schutzdioden an
die A/B Leitungen gekoppelt?
-Man kann in diesem Fall (isolierter Transceiver) meiner Meinung nach
den GND virtuell erzeugen über zwei Widerstände nach A und B. Welche
Nachteile handelt man sich ein? Wie hoch müssen/dürfen diese
dimensioniert werden?
Bitte keine Grundsatzdiskussion darüber, dass RS485 2-Leiter wäre und
grundsätzlich keinen GND benötigen würde. Das ist allgemein gesagt
falsch. Siehe verlinkte Dokumente. Antworten ohne Begründung oder mit
Begründung "ich habe so schon 2000km verlegt" entbehren jeglicher
technischer Grundlage. Also bitte mit Begründung :-)
Freue mich auf Antworten.
RS485 arbeitet über die Differenz der Spannungen auf A und B.
Damit ist es erstmal egal auf welchem Level der Gnd liegt (Maschensätze
setze ich mal als bekannt vorraus).
Probleme gibt es wenn der Gnd jetzt "wegfliegt" und z.B. auf +300 V oder
so will. Dann fließen durch den Chip über un-spezifzierte parasitäre
Dioden Ströme die den Betrieb stören können.
Ein weiteres Problem ist das Einkoppeln hochfrequenter Störungen die
evtl. auch eine Potential-Differenz verursachen können.
ok, das bestätigt mich eigentlich. Da der GND isoliert ist, floatet er
im Vergleich zum A/B Potential rum und es fliessen Ströme über
parasitäre Wege. EMV und das driften des GND können zumindest
kurzzeitig/unregelmäßig (wahrscheinlich vor allem beim Einschalten des
Treibers der Gegenseite) ein hohe Spannungsdifferenz aufweisen die den
Chip zerstören könnten oder die Funktion stören, da der GND quasi
unkontrolliert rumwackeln kann.
Die von mir beschriebene Lösung mit virtuellem GND erzeugt durch die
Mitte aus A und B habe ich schon öfter gesehen. Gibt es hier ausser der
Busbelastung Nachteile? Da der GND nicht sehr niederohmig ist würden
Störungen auf Receiverseite im GND schlechter abgeleitet, andererseits
ist die RS485 gegenüber solcher Störungen ja gerade unempfindlich,
solange man im Arbeitsbereich des Receivers bleibt, oder? Gibt es einen
guten Grund, wieso dennoch eine GND-Leitung herausgeführt werden sollte?
Du solltest mal einen Schaltplan aufmalen.
>per RS485 mit jeweils isolierten Tranceivern
Ein isolierter Transceiver ist was in Deinen Augen. Potential getrennt?
Nur GND nicht angeschlossen?
Bevor die Begriffe nicht geklärt sind ist alles nur Orakel.
Ein isolierter Transceiver ist sowas:
LTM 2881 http://www.linear.com/docs/28570
ein integrierter DCDC-Wandler erzeugt eine galvanisch getrennte
Spannung, mit der die Treiber und Receiver auf der einen Seite versorgt
werden. Die Signale werden per Optokoppler entkoppelt (Rx, Tx, DE).
Heisst also, dass der Transceiver nach aussen erstmal von Erde und
restlichem Gerät galvanisch getrennte A,B, GND-Leitungen besitzt.
Ja es reichen 2 Leitungen.
Durch interne Widerstände im Receiver zieht der sich selber in einen
stabilen Arbeitspunkt.
Mit CAN geht das auch.
Es besteht natürlich die Gefahr, daß durch Fehlerströme oder
elektrostatische Aufladungen der Receiver Schaden nimmt.
@ Peter Dannegger (peda)
>Ja es reichen 2 Leitungen.>Durch interne Widerstände im Receiver zieht der sich selber in einen>stabilen Arbeitspunkt.>Mit CAN geht das auch.
Simmt. Aber ist es empfehlenswert? Warum wird in der Industrie meistens
(immer?) GND mitgeführt?
Mister M schrieb:> -Wenn zwei Teilnehmer per RS485 mit jeweils isolierten Tranceivern> verbunden sind, und zwar OHNE Ground (also nur A und B),
Doch, geht einwandfrei.
> müsste doch> quasi keine Kommunikation möglich sein, da es überhaupt keinen Rückweg> für den Strom gibt
Doch. Was über B hinfließt kommt über A zurück und umgekehrt.
>Ein isolierter Transceiver ist sowas:>LTM 2881 http://www.linear.com/docs/28570
Paßt, auch ohne Erde. Isoliert ist isoliert.
Bis 400 V ist der ok. Steht auch so im Datenblatt.
>Simmt. Aber ist es empfehlenswert? Warum wird in der Industrie meistens>(immer?) GND mitgeführt?
Wenn mehr als die 400Volt zu befürchten stehen (z.B. Aufladung) ist ein
Potentialausgleich sicher gut. Aber ein dünnes GND-Käbelchen ist da eher
nicht geeignet.
@ isoliert (Gast)
>>Simmt. Aber ist es empfehlenswert? Warum wird in der Industrie meistens>>(immer?) GND mitgeführt?>Wenn mehr als die 400Volt zu befürchten stehen (z.B. Aufladung) ist ein>Potentialausgleich sicher gut. Aber ein dünnes GND-Käbelchen ist da eher>nicht geeignet.
Der GND-Draht der isolierten RS485 Tranceiver soll sicher NICHT einen
Potentialausgleich für Starkstrom herstellen, wie eine
Potentialausgleichsschiene! Sondern eher den Gleichtaktbereich der
Tranceiver sicherstellen, auch wenn die das unter
Sonnenscheinbedingungen auch ohne GND schaffen.
Du hast recht. Da der Chip jedoch nicht wirklich differentiell arbeitet,
sondern zwei Pegel gegen seinen GND vergleicht und folglich der Strom in
A/B durch den nicht unendlich hohen Eingangswiderstand nach GND fließt,
heisst das im Umkehrschluss der Strom nimmt einen Weg von A zu GND zu B
oder umgekehrt. Der Weg von A zu GND ist vorgesehen, der umgekehrte
läuft u.U. unkontrolliert über parasitäre Wege. Wäre es da nicht besser,
dem Strom einen vorgegebenen Weg über den virtuellen GND zu geben?
Was sollte sonst der Grund sein, warum LT im Datenblatt (siehe oben)
genau das in Abbildung 22 (ziemlich am Ende) macht, wenn es komplett
unnötig wäre?
In dem Zusammenhang stellt sich die Frage, wie hoch man diese
dimensionieren sollte. Im Strompfad A<->GND ist ja schon die hohe
Eingangsimpedanz in Serie dabei. Wenn man nicht unbedingt hier den
Busabschluss machen will, würden Widerstände im Bereich einige kOhm
nicht ausreichen? Darauf zielt letzlich meine Frage. Begrenzt das die
Funktion (=Baudrate) in irgend einer Weise? Ich kann keinen Nachteil
erkennen und würde das einer dritten Ader vorziehen.
Da der Rückstrom statt über einen getrennten Leiter sogar über die
andere differentielle Ader zurückfließt, sollten sich doch die
EMV-Eigenschaften sogar verbessern, da die Stromschleife noch kleiner
ist, oder irre ich?
Mister M schrieb:> der Strom nimmt einen Weg von A zu GND zu B> oder umgekehrt.
So isses.
Im Receiver sind ~12k integriert, d.h. GND geht auf den halben
Spannungshub.
Die Spannung an A,B darf zwischen -7V..+12V liegen, ist also im grünen
Bereich.
Wie kommst du auf 12K? ist das auf 1 Unit Load bezogen?
Beim verlinkten LT2881 (1/8 Unit load) sind das also 96K. Das kommt mir
schon etwas viel vor. Was genau verbessert die externe Beschaltung des
GND in Abbildung 22 (über 10nF an die Mitte eines Spannungsteilers)
effektiv? Wieso über 10nF an GND und nicht direkt?
Da die Anzahl der Teilnehmer für mich keine große Rolle spielt, würde
ich den GND des Transceivers über z.B. 10K an A und 10K an B verbinden.
Die Gesamtimpedanz von A/B zur jeweils anderen Ader würde damit von
96k+96k auf 96k+10k sinken. Ich bin mir nur unsicher, ob das die
Funktionalität wirklich merklich beeinflusst, bzw. überhaupt
beeinflusst...
Mister M schrieb:> würde ich den GND des Transceivers über z.B. 10K an A und 10K an B verbinden.
Das ist im Transceiver schon eingebaut! Und zwar genau für diesen Zweck.
Zu diesem Zweck?
In manchen Receivern sind es (wie bei dem verlinkten) eben nur 96K. Das
ist ja schon etwas viel. Wäre es da nicht angebracht, den entwas zu
verringern?
Zweite noch offene Frage: im Datenblatt des LT2881 ist in Abbildung 22
ein Kondensator zu sehen, über den der Massebezug hergestellt wird.
Wieso? Hat das dann überhaupt noch einen Effekt? Soll dieser mit den
internen Widerständen einen Tiefpass bilden? Wieso dann der
Serienwiderstand?
Ich habe jetzt einiges durch bezüglich RS485. Ohne Gnd ist zumindest
"Hotplug" oft tödlich. Störungen wenn die 485 Leitung sich um ein
Drehatomkabel schlängelt sind auch ohne Gnd eindeutig mehr.
Man kann die Masse weglassen, wenn man eine Seite galvanisch trennt.
Also so richtig trennt, mit Optokoppler oder Trafo oder sonstigem. Dann
muss man nur noch gegen Überschläge absichern, aber da reden wir von
>1kV oder noch mehr.
Normale Tranceiver sind aber nicht galvanisch getrennt. Da ist man
schnell beim magischen Rauch, wenn es Potentialdiffernezen gibt. Dazu
sind die Treiber auf einen Massebezug angewiesen.
Wenn man größere Entfernungen überbrücken will, ist die galvanische
Trennung immer stark anzuraten, weil diverse EMV-Tests (SURGE) oder
Potentialdifferenzen die Treiber schnell töten können.
Tranceiver mit Trennung gibt es fertig, z.B. diese hier:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/iso1176t.pdf
Da braucht man aber einen Trafo dazu, oder einen DCDC-Wandler - für die
Versorgung. Es gab auch mal welche mit integriertem DCDC-Wandler, ich
finde sie aber grade nicht.
Das ist alles nett, aber das weiss ich hier schon. Vielleicht mal die
Beträge drüber lesen. Wenn man den Titel gelesen hätte, wüsste man auch,
dass es hier um isolierte RS485-Stufen geht, per DCDC-Wandler und
Optokoppler.
Die beiden offenen Fragen würden mich trotzdem interessieren.
Mister M. schrieb:> im Datenblatt des LT2881 ist in Abbildung 22> ein Kondensator zu sehen, über den der Massebezug hergestellt wird.> Wieso?
ESD würd ich mal sagen. Für schnelle Transienten ist das ein Kurzschluss
und die Energie aus ner kleinen bis mittleren Entladung absorbiert der
problemlos.
