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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik RS485 warum galvanish trennen?


Autor: Peter (Gast)
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Hallo,

arbeite mich gerade in RS485 ein. Jetzt lese ich immer wieder das man 
den Bus galvanisch trennen soll. Warum ist das so?
Hier z.B.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Galvanische_Trennung
Wird als Grund die max Spannungsgrenze (Gleichtakt) am Eingang  genannt. 
Macht soweit ja auch Sinn.
Nur was hilft da die galvanische Trennung?
Muss doch eigentlich in dem Fall das Massepotential anpassen, sprich in 
der Busleitung mitführen. Und ob da jetzt das Massepotential von der 
ganzen Schaltung oder nur vom Rs485 IC verbunden wird ist doch egal, 
oder?

Gruß
Peter

Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
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Leg 220V auf den Bus und du weißt wozu das gut ist. Nur ein Beispiel.

LG
Andreas

Autor: Sven (Gast)
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>> Muss doch eigentlich in dem Fall das Massepotential anpassen, sprich in
der Busleitung mitführen.

Wenn Du galvanisch trennst, musst Du eben nicht das Massepotential 
anpassen, sondern nur von beiden Seiten an die Trennstelle ranführen, 
dort aber nicht verbinden.

Kann schon sinnvoll sein.

Autor: Gast (Gast)
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Die galvanische Trennung dient auch dem ESD-Schutz. Kannst du aber 
stattdessen auch mit Dioden machen..

Autor: Ahh (Gast)
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Also, ja. die Leitung muss das GND Potential der einen Seite mitfuehren 
und auf der anderen Seite als Bezug dienen. Die trennende Seite speist 
den Treiber bezueglich dessen GND Potential von der anderen seite

Autor: Sven (Gast)
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Häh? Galvanische Trennung heißt deswegen galvanische Trennung, weil es 
getrennt wird. Komplett. Du kannst da auch 2 km Lichtwellenleiter 
dazwischenhängen. Da wird keine Masse von einer auf die andere Seite 
gezogen. Wozu denn auch?

Autor: Jürgen Berger (hicom)
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zumal es sich um symetrische Signale handelt, da braucht man
eh keine Masse.

Autor: noch einer (Gast)
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hi


Ich kenne zwar nicht die Schaltung, aber mit würde da noch einen Grund 
für eine galvanische Trennung einfallen:
 - Potentialausgleich

Man darf GND nicht als gegeben ansehen! Selbst an einer anderen 
Steckdose im gleichen Raum unterscheiden sich schon die GND-Potentiale!

Ich kann da mal ein Beispiel nennen:
An meiner FH  musste mal der Potentialausgleich zwischen den Gebäuden 
gewechselt werden. Bei der Trennung entstand ein Lichtbogen, der das 
kabel ein Stück weit "aufgelöst" hat!! Später haben die mal gemessen, 
wieviel Strom zwischen den Gebäuden fließt, leider weis ich nicht mehr 
wieviel das war :-(

Gruß

Autor: Uwe ... (uwegw)
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noch einer wrote:
> Man darf GND nicht als gegeben ansehen! Selbst an einer anderen
> Steckdose im gleichen Raum unterscheiden sich schon die GND-Potentiale!
Genau, das ist der Grund! RS485 ist für Industrieanwendungen konzipiert, 
wo schon mal etliche hundert Meter Bus zusammenkommen. Gleichzeitig 
hängen große Lasten am Stromnetz, und das Massepotential des Netzes ist 
dementsprechend gestört. Daher galvanisch trennen, und man hat keine 
Probleme mehr damit.

Autor: A. K. (prx)
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Ist ein nicht selten auftretendes Problem bei Netzwerkverkabelung in 
Kupfer. Es kann vorkommen, dass bei schlecht konzipiertem oder 
implementiertem Stromnetz durch die Schirmung eines Bündels von 
Netzwerkkabeln erheblicher Strom fliesst. Kann zu Störungen bis hin zum 
Gerätedefekt führen.

Autor: PeterL (Gast)
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Beispiel:
500m Datenleitung.
Blitz schlägt 100m neben dem einen Datenende ein und hebt das 
Massepotential
dort, gegenüber dem zweiten Datenende um sagen wir mal 1000Volt an.
Wieviel Strom jetzt auf deiner Masseleitung und teilweise auch 
Datenleitung fliesst um beide Potentiale auszugleichen, will ich mir 
erst gar nicht ausrechnen :-)

Autor: neeeee (Gast)
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Ich kenn eine Firma , die hatte in einem aelteren Gebaeude das 
Hauscontrolsystem (Zutritt und soweiter) mit RS485 gebaut. Und die GND 
jeweils auf Erde gelegt. Das Gebaeude hatte Null und Erde zusammen. Der 
Lift hat dermassen Strom gezogen dass sich an diesem Ende des Gebaeudes 
das Erdpotential um mehr als den Gleichtaktbereich verschoben hat und 
dann jeweile ein paar Daten-Packete verschwinden lassen. Das System hat 
ueber Jahre etwas unzuverlaessig funktioniert. Die Loesung war dann in 
der Tat eine Potentialtrennung.

Autor: crazy horse (Gast)
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60V PE-Anhebung in Gewächshäusern eines bekannten Monheimer 
Pflanzenschutzzentrums bei Einschalten der Beleuchtung :-), ok, das 
waren ganz viele kW

Autor: Peter (Gast)
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Hallo und danke erst mal für die vielen Antworten.
Irgendwie habe ich da aber immer noch ein Brett vor dem Kopf.

Es ging hier ja immer darum das sich das GND Potential auf einer Seite 
des Bussystems verschiebt und dadurch zwischen den Eingängen und GND 
eine zu hohe Spannung ergibt.

Es ergibt sich als so, durch welchen Grund auch immer, an einem Ende des 
Busses eine Potentialanhebung von GND. Dadurch liegt an den Eingängen 
halt eine zu hohe Spannung im Bezug zu GND an.
Jetzt nehmen wir mal eine galvanische Trennung an. Hinter der Trennung 
liegt GND ja auch auf einem bestimmten Potential. Jetzt kann doch immer 
noch (z.B. durch einen Blitzeinschlag wie oben genannt, oder sonst 
irgendwie) das Potential auf den Datenleitungen gegenüber GND angehoben 
werden und wir haben das gleiche Problem.
Wo habe ich da meinen Gedankenfehler?

Gruß
Peter

Autor: A. K. (prx)
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Beiserseits einer galvanischen Trennung existiert kein gemeinsames GND. 
Jedenfalls solange die Potentialdifferenz kleiner ist als die zulässige 
Isolationsspannung des Optokopplers und solange du das GND vom RS485 und 
das GND der Node nicht zwanghaft verbindest und damit die galvanische 
Trennung aufhebst.

Vielleicht hilft dir die Erkenntnis, dass zwar Spannung immer nur 
relativ zu einem Potential zu sehen ist, nicht aber Licht. Und eine der 
gängigen Versionen galvanischer Trennung verwendet Licht. Und damit sind 
beide Seiten elektrisch zwei völlig voneinander unabhängige Systeme. 
Auch wenn es auf beiden Seiten etwas gibt, was man der Bequemlichkeit 
halber GND nennt. Was aber dann nichts mehr miteinander zu tun hat.

Autor: Peter (Gast)
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Das stimmt. Aber ich habe jetzt so gedacht: Eine Spannung ist immer eine 
Potentialdifferenz. Sind jetzt alle Teilnehmer eines Bussystems 
galvanisch getrennt, kann doch immer noch durch eine Potentialanhebung 
der Datenleitung die Potentialdifferez (Sprich Spannung) an den 
Eingängen über die maximal erlaube Spannung ansteigen, oder?

Autor: A. K. (prx)
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Wenn die Nodes galvanisch getrennt sind und die Transceiver per 
DC/DC-Wandler versorgt werden, dann wird auf RS485 überhaupt kein GND 
benötigt. Nur noch die beiden Signalleitungen.

Hinsichtlich des GND-Potentials des Transceivers funktioniert das 
deshalb, weil dessen inneren Werte dann die Spannung innerhalb des 
Betriebsbereichs halten. Siehe dazu beispielsweise das Datasheet vom 
Urvater SN75176 zur Innenbeschaltung dieser Anschlüsse.

Und wenn GND auf dem Bus mitgeführt wird, dann stimmen die Pegel der 
Signalleitungen hat relativ zu diesem GND. Dass zwischen diesem GND und 
dem lokalen Heizungsrohr etliche Volt liegen können stört den 
Transceiver nicht (siehe galvanische Trennung), höchstens dich selbst 
wenn du die Ader ableckst.

Autor: A. K. (prx)
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PS: Wenn das immer noch nicht die Antwort auf die Frage war, dann 
probier mal per Bild zu fragen.

Autor: Peter (Gast)
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Hallo,

danke erst mal für den Hinweis mit dem SN75176. Bin aus dem Datenblatt 
leider nicht 100%ig schlau geworden.

Habe dann aber noch etwas gesucht und ein AppNote von TI gefunden 
(http://www.ti.com/litv/pdf/slyt298). Da ist auf Seite 14 (letzter 
Absatz links unten) genau der Fall beschrieben den ich meine.
Da wird es dadurch gelöst das nur einer der Busteilnehmer geerdet ist 
und sein GND mit allen anderen (galvanisch getrennten) Busteilnehmern 
verbunden wird.
Hatte halt die ganze Zeit gedacht das für RS-485 keine GND Verbindung 
nötig ist, weil es ja halt differenziell ist. Aber ist dann bei 
genauerer Betrachtung doch nicht so.

Gruß
Peter

Autor: A. K. (prx)
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Eine GND Verbindung ist auch nicht zwingend (s.u.), wenngleich in dieser 
Form üblich. Ja, diese Form der Isolation von Nodes war gemeint. Wobei 
das freilich nicht in jeder Umgebung erforderlich ist.

An Stelle von DC/DC-Wandlern zur Versorgung der jeweiligen Transceiver 
wird gern auch eine Versorgungsspannung auf dem Bus mitgeliefert.

Was ich mit dem Innenleben des 75176 ausdrücken wollte: Die rechte Seite 
davon versorgt die A/B Leitungen über einen 16,8K Widerstand mit VCC/2. 
Bei einer reinen 2-Draht Verkabelung ohne GND und ansonsten 
potentialfreiem Transceiver liegt A/B deshalb immer zwischen VCC und GND 
der Node und damit im Betriebsbereich. Eben deshalb ist auf dem Bus GND 
optional.

Autor: Peter (Gast)
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@ A. K.
Ah, jetzt verstehe ich das... Hab mich gewundert was die Beschaltung 
sollte.

Vielen Dank noch mal für Deine Hilfe und Geduld, hat mir wirklich sehr 
weitergeholfen!

Wünsche Dir schon mal schöne Feiertage und einen guten Rutsch :)

Peter

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