Hallo Forum,
mich beschäftigt zur Zeit eine Frage, die auch schon häufiger hier
diskutiert wurde. Es geht um eine Schutzbeschaltung gegen Surge eines
RS485 Bussystems.
Neben einigen Threads hier habe ich von TI eine relativ neue
interessante Schrift dazu gelesen:
http://www.ti.com/lit/an/slla292a/slla292a.pdf
Einschlägig und auch in dieser AN wird zum Schutz gegen Surge oft zum
Einsatz von bidiretkionalen TVS geraten, eine zwischen den Busleitungen
und je eine von jeder Busleitung nach GND.
Nun meine Frage:
Der Spannungshub an den Leitungen ist, wenn ich es richtig verstanden
habe, bei RS485 in einem Bereich zwichen -7V und +12V definiert. Die
heute erhältlichen RS485-Transceiver arbeiten mit einer
Spannungsversorgung von +5V bzw. manche auch schon mit 3.3V. Also müsste
sich doch alles auf den Busleitungen im Bereich zwischen 0V und 5V
(differentiell gesehen zwischen -5V und +5V) bzw. 3.3V abspielen.
Reicht da nicht jeweils eine unidirektionale Transzorb von den
Busleitungen gegen GND aus, wenn das ganze Bussystem mit solchen
Bausteinen aufgebaut ist?
Sind die bidirektionalen Transzorbs nur der (historischen) Spezifikation
geschuldet oder können in einem Bussystem derartige
Potentialverschiebungen auftreten?
Danke für Eure Hilfe und Gruß
Michael
Hi
>Der Spannungshub an den Leitungen ist, wenn ich es richtig verstanden>habe, bei RS485 in einem Bereich zwichen -7V und +12V definiert. Die>heute erhältlichen RS485-Transceiver arbeiten mit einer>Spannungsversorgung von +5V bzw. manche auch schon mit 3.3V. Also müsste>sich doch alles auf den Busleitungen im Bereich zwischen 0V und 5V>(differentiell gesehen zwischen -5V und +5V) bzw. 3.3V abspielen.
Hast du nicht. Beim Sender liegen die Pegel auf jeden Fall innerhalb des
Versorgungsspannungsbereichs. Aber mal ehrlich, hast du ein konkretes
Problem oder ist das eine akademische Frage?
MfG Spess
Hallo Spess,
danke für Deine Antwort.
Im Moment habe ich noch kein konkretes Problem und insofern ist es eine
akademische Frage. Ich möchte aber vermeiden, daß ein Problem auftaucht.
Was ich im Moment gemacht habe ist ein Aufbau mit RS485-Transceivern,
geschützt mit je einer unidirektionalen TVS an A und B gegen GND.
Allerdings im Moment nur mit ganz kurzen Leitungen unter 50cm und nur
einem Master und einem Slave, die Datenrate liegt mit 9600 Bd auch nicht
gerade im kritischen Bereich. Bisher traten keine Probleme auf.
Nun möchte ich mehrere Slaves anschließen, die Entfernung kann auch mal
100m betragen und die Datenrate würde ich gerne auf 19.200 Bd erhöhen.
Deiner Antwort entnehme ich, daß ich am Empfänger offensichtlich
außerhalb der Versorgungsspannung liegen kann? Mir fehlt hier leider die
Erfahrung und der theoretische Hintergrund.
Gruß, Michael
Also. Die Signale sind am Ausgang limitiert auf die Spannungsversorgung.
Am Eingang koennen hoehere Spannungen Auftreten duch
Potentialdifferenzen zwischen den GND der einzelnen Teilnehmer. Das
geschieht im Labor nicht, in der Praxis von elektrischen Maschinen aber
schon. Man sollte einen GND zur Referenz mitfuehren. Der Gleichtakt
Eingangsspannungsbereich betraegt bei den standardtreibern +-7V, bei
anderen Herstellern kann der Bereich auch +-25V betragen. Um nun diesen
Bus abzusichern sollte man einen Fehlerfall erwarten. Man kann die
Leitungen mit bidirektionalen Transzorb gegen die speisung absichern.
Das bedeutet wenn diese Spannung ueberschritten wird fliesst Strom. Ein
Flachband kann dann durchbrennen. Ausser man limitiert mit einer
Sicherung. Oder einem PTC. Man kann auch den GND der stationen als 2.5^2
Kabel mitfuehren, und dann wird das Potential ausgeglichen, und es
fliesst ein Strom. Reicht ein 2.5^2 ? Ist es sicher ? Moesst man genau
ueberlegen.
>Der Spannungshub an den Leitungen ist, wenn ich es richtig verstanden>habe, bei RS485 in einem Bereich zwichen -7V und +12V definiert.
Das ist die Gleichtaktspannung, die beide Leitungen aufgrund von
Gleichtaktstörungen maximal gegen die Signalmasse haben dürfen. Das
eigentliche Nutzsignal ist ein symmetrisches Signal und ist vieeeel
kleiner. Schau doch einfach mal in ein Datenblatt und finde selbst
heraus, wie das RS485-Signal aussieht.
Der Dreh- und Angelpunkt eines surge-festen RS485-Systems ist meiner
Meinung nach sowieso die Verwendung eines Kabelschirms, der auf beiden
Seiten geerdet wird. Die Signalmasse wird dagegen mit einem Cap weich
geerdet, um Brummschleifen zu vermeiden. So machen es die PROFIBUS-Leute
seit Jahren mit großem Erfolg.
Ich verwende gerne slew-rate begrenzte RS485 Treiber, die +/-60V und ESD
an den Busleitungen vertragen. Dann kann ich eine SMD-Transzorb bzw.
einen AVX-SMD-Varistor mit höherer Durchschlagspannung verwenden. Was
ich davon habe? Die Teile haben eine deutlich kleinere Bauteilkapazität,
was deren Ladeströme bei den Umschaltflanken verkleinert und vor allem
weniger die Wellenwiderstandsanpassung stört.
Hallo,
zunächst mal vielen Dank an alle für Eure hilfreichen Antworten!
Einen Treiber mit slew-rate Begrenzung und entsprechend hoher
Eingangsschutzbeschaltung samt ESD-schutz habe ich mir schon
rausgesucht.
@ INA:
Eine Frage zur Abschirmung:
Meine Stationen sind alles Klasse-II-Geräte, d.h. ich habe keine
Erdverbindung, soll man den Schirm dann auf GND auflegen (hart oder
weich) oder sollte man für den Schirm auf jeden Fall eine Erde
heranziehen?
Eine Frage zur Beschaltung mit TZ oder Var:
Schaltet man dann jeweils eine TZ an A und B gegen GND und zusätzlich
eine zwischen A und B?
Gruß, Michael
>Meine Stationen sind alles Klasse-II-Geräte, d.h. ich habe keine>Erdverbindung, soll man den Schirm dann auf GND auflegen (hart oder>weich) oder sollte man für den Schirm auf jeden Fall eine Erde>heranziehen?
Naja, wenn du keine Erdverbindung hast, dann läuft die Hauptenergie
eines Surges sowieso in die Leere. Dann solltest du den Schirm auf jeden
Fall direkt mit dem Metallgehäuse deiner Anwendung verbinden, sodaß auf
diese Weise der Faradayische Schirm des Gehäuses auf die RS485-Leitung
ausgedehnt wird.
>Eine Frage zur Beschaltung mit TZ oder Var:>Schaltet man dann jeweils eine TZ an A und B gegen GND und zusätzlich>eine zwischen A und B?
Wenn ich RS485-Treiber (z.B. LT1785) nehme, die +/-60V aushalten,
verwende ich insgesamt zwei 24V-Transzorbs bzw. AVX-Varistoren und
schalte jeweils einen von A und B nach Signal Ground.
Hallo Ina,
danke für Deine Antwort.
Wieder ein Problem: Meine Gehäuse sind alle aus Kunststoff. Was mache
ich in einem solchen Fall mit dem Schirm?
Gruß, Michael
>Wieder ein Problem: Meine Gehäuse sind alle aus Kunststoff. Was mache>ich in einem solchen Fall mit dem Schirm?
Auf Masse auflegen. Hast du wenigstens eine lokale RF-Plane, dort, wo
alle Kabel auf die Platine gelangen? An dieser RF-Plane solltest du den
Schirm anbinden.
Hallo Ina,
also: Die LP hat 4 Lagen, darunter eine GND-Lage. An einer Steckerleiste
werden alle Leitungen angeschlossen. An einer Position dieser Leiste,
die mit GND verbunden ist, würde ich dann den Schirm auflegen.
Eine extra R(adio?)F(requency?)-Plane habe ich nicht bzw. weiß ich offen
gestanden nicht, was ich darunter verstehen soll, wie würde so etwas
aussehen?
Gruß + danke, Michael
>Eine extra R(adio?)F(requency?)-Plane habe ich nicht bzw. weiß ich offen>gestanden nicht, was ich darunter verstehen soll, wie würde so etwas>aussehen?
Das ist ein Teil der Massefläche, der nur für Stecker, Schirme und
Filter verwendet wird. Im Bild genannt: "Zone solely for connectors,..."
Eigentlich kann man sagen, daß mein Layout fast genauso aufgebaut ist,
wie auf dem Bild, nur daß die GND-Plane unter der ganzen Angelegenheit,
vollständig durchgängig ist, also die ganze Fläche ausfüllt.
Der "Zone solely for connectors,..."-Bereich im Bild ist mit meiner
Steckerleiste belegt.
Gruß, Michael
>Eigentlich kann man sagen, daß mein Layout fast genauso aufgebaut ist,>wie auf dem Bild, nur daß die GND-Plane unter der ganzen Angelegenheit,>vollständig durchgängig ist, also die ganze Fläche ausfüllt.
So wie im Bild, wie links unten zu lesen ist. Da ist ebenfalls eine
durchgehende Massefläche unter allen Bauteilen! Nur sind die einzelnen
Schaltungsteile eben in bestimmte Bereiche gruppiert, um die
Masserückströme auf der gemeinsamen Massefläche in geordnete Bahnen zu
leiten.
Hallo Ina,
ich denke ich werde es so ausführen, wie es sich in diesem thread als
Weg herauskristallisiert hat.
Für Deine Hilfe danke ich herzlich!
Gruß, Michael
