Guten Morgen liebe Leute, seit einiger Zeit lese ich mich in das Thema RS-422 ein. Die Funktionsweise ansich und Sinn und Zweck von Bias und Terminierung, TVS Dioden und Serienwiderständen habe ich anhand zahlreicher App-Notes und Infotexten verstanden, denke ich. Nun geht es daran, eine Schaltung aufzubauen. Anwendungszweck: Eine Reihe von Sensoren, die verschiedene Umweltparameter registrieren, sollen quasi endlos hintereinander geschleift werden. Ein Sensorpack hat immer einen Dateneingang und einen Ausgang. Die RS422 Verbindung besteht dabei immer nur zwischen zwei Geräten - also kein klassischer Bus mit mehreren Teilnehmern, sondern immer point-to-point. Mit einem PC werden die Sensorpacks dann der Reihe nach abgefragt. Woran ich mich jetzt aufhänge, ist die Frage nach den Bias-Widerständen. Prinzipiell dienen sie ja dazu, die drei Fälle Idle, Short und Open zu behandeln indem sie das A/B Pärchen auf 5V bzw. GND ziehen. Jetzt gibt es im Netz viele unterschiedliche Interpretationen der sogenannten Fail-Safe Features von RS 485 Transceivern. In meiner Schaltung würde ich gerne vier MAX485 einsetzen. Laut DaBla haben diese ein "Fail Safe" Feature. Brauche ich jetzt trotzdem die Bias-Widerstände? In irgendeinem englischen Forum wurde eine ähnliche frage gestellt und in einer der Antworten hieß es, dass man die Bias Widerstände nur weglassen sollte, wenn der Schnittstellenwandler über ein "True Fail Safe" verfügt. Ich finde von Maxim aber leider keine Definition dieser beiden Begriffe. Kennt sich hier vielleicht jemand aus? Wenn es irgendwie geht, würde ich die Bias Widerstände natürlich gern weglassen, um den zusätzlichen Strompfad zu eliminieren... gehen ja schon einige mA flöten, bei +5V => 390R => 120R => 390R => GND. Wäre für jeden Tip sehr dankbar. LG, Differenzialsperre
Hallo, steht doch alles im Datenblatt oder der Application Note. https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/367 Wie sind denn die max. Geschwindigkeitdaten eines "Low-Power, Slew-Rate-Limited RS-485/RS-422 Transceivers" MAX485 angegeben? Hat das vielleicht etwas zu bedeuten?
Hallo Karl, um ehrlich zu sein - das war eine der App Notes, die mich eher verwirren... In der App Note steht: > Maxim's fail-safe parts are designed to prevent erroneous data in these conditions. OK, also "Fail-Safe"... Weiter unten dann die Auflistung der Bauteile: > MAX485E: ±15kV ESD-Protected, Slew-Rate-Limited, Low-Power, RS-485/RS-422 Transceivers Da steht wieder nix von Fail-Safe... Aber - im Dateblatt des 485E: > The receiver input has a fail-safe feature that guarantees a logic-high output if the input is open circuit. OK, also doch Fail-Safe? Und dann weiter unten im Dateblatt des 485 wieder der Hinweis: > For Fail-Safe Applications: MAX3440E-MAX3444E: ±15kV ESD-Protected, ±60V Fault-Protected, 10Mbps, Fail-Safe RS-485/J1708 Transceivers Also nun doch wieder ein anderer Wandler, wenn man Fail-Safe will? Und im Datenblatt des MAX3440E heisst es dann auch nicht mehr "Fail-Safe" sondern "True-Fail-Safe". Mich verwirrt das. Was denn nun?
Hallo, Nach meinem Verständnis ist gemeint: es wird noch den aufgeführten Fail-Save Typen und den unterschiedlichen MAX Bausteinen differenziert. Nach dem was Du referenziert hast, kann der Max485 nur einen Fall behandeln.
Hi Karl, Danke für den Hinweis. Das könnte hinkommen... dass es unterschiedliche Ausprägungen der Fail-Safe Funktionalität geben könnte, kam mir noch nicht in den Sinn. OK - ich hab's jetzt mal andersrum gemacht und über die parametrische Suche nach Transceivern gesucht, die diese Funktionen unterstützen. Da wäre dann z.B. der MAX14442E https://www.maximintegrated.com/en/products/interface/transceivers/MAX13442E.html +/- 15KV ESD safe - True-Fail-Safe +/- 80V Bus Fail Protection -40 - +125° Operating Temperature Klingt ziemlich robust. Kann man bei diesen Wandlern denn dann wohl guten Gewissens auf die Bias Widerstände und den ESD Schutz mit TVS Dioden verzichten? Also einfach nur 120R Terminierung,evtl. 2 x 10R Serienwiderstand und dann ist alles paletti? Was meinst Du?
fail-safe hin oder her, ich hab in einem System mit mehreren MAX485 ohne pull-up-Widerstand (1k, A gegen VCC) nur "Müll" auf dem Bus gehabt, nach Einfügen dieses R lief alles sofort. Da es nur um kurze Entfernungen ging, waren andere Terminierungen nicht erforderlich. Ich würde Platz für alle 3 R einplanen, weglassen kann man immer noch... mfg Achim
Hi J. Zimmermann, ja - bei den MAX485 muss man sie - zumindest soweit ich es jetzt verstanden habe - auch einsetzen, denn der 485 hat kein "True-Fail-Safe".
Differenzialsperre schrieb: > Wenn es irgendwie geht, würde ich die Bias Widerstände natürlich gern > weglassen, um den zusätzlichen Strompfad zu eliminieren... gehen ja > schon einige mA flöten, bei +5V => 390R => 120R => 390R => GND. Schau mal hier nach: https://www.mikrocontroller.net/articles/Wellenwiderstand Stichwort AC Terminierung... Das kann dir beim Stromsparen helfen
Reiner_Gast schrieb: > Differenzialsperre schrieb: >> Wenn es irgendwie geht, würde ich die Bias Widerstände natürlich gern >> weglassen, um den zusätzlichen Strompfad zu eliminieren... gehen ja >> schon einige mA flöten, bei +5V => 390R => 120R => 390R => GND. > > Schau mal hier nach: > https://www.mikrocontroller.net/articles/Wellenwiderstand > > Stichwort AC Terminierung... Das kann dir beim Stromsparen helfen Es geht nicht um die Terminierung sondern um die Fail-Safe-Widerstände. Hat mit der Terminierung rein garnichts zu tun.
Ich verbaue die immer. Schon um keine Probleme zu kriegen, falls man RS485-Transceiver verschiedener Hersteller (die ggf. Failsafe anders lösen) mal mischen will/muss.
Soweit ich mich erinnere meint Maxim mit Fail-Safe --> offene Leitung macht garantiert 1 am RO Ausgang. Allerdings nicht garantiert bei Kurzschluß (auch 120R ist nahe KS!). Erst deren True-Fail-Safe, z.B. MAX3072, machen garantiert 1 auch bei KS/120R am RS485 Bus. Sieht man auch in der Tabelle beim Empfänger - Receiver Differential Threshold Voltage -200 -125 -50mV Also keine Bias R's notwendig bei Receivern deren Threshold nicht rund um 0V (übliche bei alten Chips), sondern etwas versetzt ist wie bei 3072/3082.
Moin Community, ich greife das Thema in eigener Sache nochmal auf. Ich möchte mit UART über RS485 einen an ModBus angelehnten Bus errichten. Als Bus Medium/Verkabelung soll Ethernet Patch Kabel Verwendet werden. Angestrebte Übertragungsrate 250Kbaud. RS 485 Treiber SN75176BP. Für einen Definierten Pegel wenn kein Teilnehmer sendet. Wollte ich hier ein Bias Netzwerk einsetzen. Jetzt meine Frage wie terminiere ich? Beidseitig mit 110 Ohm geht der Strom, des Senders auf 250mA!!!! NACHTRAG: Ich habe mir den Artikel zum Wellenwiderstand durchgelesen. So wie ich das verstehe geht es bei der Terminierung hauptsächlich um die Beseitigung von Leitungs -Kapazität -Induktivität. Also kann ich 2 Terminierungswiderstände mit R 2*Wellenwiderstand nehmen. Und Jeweils an den Busenden einsetzen. MfG Meik
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Differenzialsperre schrieb: > Kann man bei diesen Wandlern denn dann wohl guten Gewissens auf die Bias > Widerstände und den ESD Schutz mit TVS Dioden verzichten? Kleiner Tipp am Rande... wir standen vor der genau gleichen Entscheidung und haben im ersten Design auf den Schutz verzichtet. Als die Baugruppen im EMV Test waren und mit 1MBaud 400kBit/s übertragen mussten, hatte die Schnittstelle extreme Probleme. Ausserdem war das ganze dann nicht hot-plug fähig... Fazit war, dass wir viel Lehrgeld bezahlt haben (ein paar Cent bei der Elektronik sparen, wenn die ganze Mechanik x-fach teurer ist) und nun die Widerstände, ESD-Dioden und Common-Mode Drossel auf den Datenleitungen haben. Bis jetzt weltweit keine Probleme in unseren Produkten (hat sich tausendfach bewährt). Zusätzlich auf den Speisungspins ebenfalls common-mode Drossel, ESD Dioden und Verpolungsschutz. Das ganze kann in beliebiger (chinesischer) SPS Qualität eingebaut werden und läuft. Sofern Masse immer schön mitgeführt wird und Schirmung vorhanden ist, sind 1MBaud im industriellen kein Problem (BER < 10^-8 im EMV Labor)
Meik J. schrieb: > Jetzt meine Frage wie terminiere ich? Beidseitig mit 110 Ohm geht der > Strom, > des Senders auf 250mA!!!! Auf beiden Seiten VCC <-> 750Ohm <-> D+ <-> 130Ohm <-> D- <-> 750Ohm <-> GND Wobei es reicht, wenn die 130Ohm nur 1-2 mal vorkommen. Die 250mA hast du nur, wenn etwas gesendet wird! Die 130Ohm sind lediglich dazu da, dass die Datenleitungen definiert getrennte Pegel haben, falls kein Teilnehmer sendet.
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Mal noch eine andere Frage: Wie geht ihr mit Surge Tests auf symmetrische Datenleitungen um? Seht ihr weitere Schutzbeschaltungen dafür vor?
Hallo Patrick, vielen Dank für Deinen Erfahrungsbericht. Welche Art von Problemen gab es denn bei dem Test im EMV Labor? Bei mir läuft die Datenübertragung ja wesentlich langsamer - 19200 baud... Bei so hohen Geschwindigkeiten kann ich mir durchaus vorstellen, dass zumindest die korrekte Terminierung wichtiger wird, evtl. auch die Fail-Safe Beschaltung - obwohl das Dein Schnittstellenwandler ja laut DaBla ebenfalls übernimmt. Aber können die TVS Dioden denn eine bessere Übertragung bewirken? Ich dachte, die wären lediglich dafür da, die Schnittstelle vor Zerstörung zu bewahren. sorry, dass ich nochmal Nachfrage. Mir gehts hauptsächlich um den Platz auf der Platine und den Stromverbrauch, weil ich die komplette Beschaltung da nämlich 4 mal brauche. Kostentechnisch wäre es jetzt eher unwichtig.... LG, Differenzialsperre PS: Danke für Deinen Schaltplan. Die verwendeten Bauteile kannte ich noch nicht.
Meik J. schrieb: > Jetzt meine Frage wie terminiere ich? Beidseitig mit 110 Ohm geht der > Strom, > des Senders auf 250mA!!!! > > NACHTRAG: > > Ich habe mir den Artikel zum Wellenwiderstand durchgelesen. > So wie ich das verstehe geht es bei der Terminierung > hauptsächlich um die Beseitigung von Leitungs -Kapazität > -Induktivität. Also kann ich 2 Terminierungswiderstände > mit R 2*Wellenwiderstand nehmen. Und Jeweils an den Busenden > einsetzen. Schau dir mal folgendes an: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN-960.pdf Da steht etwas zur den Pros/Cons der verschiedenen Terminierungsarten drinnen...
Huhu, auf Nachfrage bei Maxim habe ich folgende Info erhalten: > Thanks for getting in touch! You are correct, the MAX13442E handles the bus > biasing and ESD protection internally, so you would no longer need the bias > resistors or TVS diodes. Those are pretty common additions to the RS-485 > buses, so we integrated all of it into the chip to save some work. Die BIAS Widerstände würde ich mir daher jetzt sparen. Das spart Strom. Bei den TVS Dioden bin ich noch unsicher. Der MAX13442E schützt laut DaBla gegen Transienten von bis zu 15KV. Ein Impuls durch Berührung kann, unter ungünstigsten Bedingungen (geringe Luftfeuchtigkeit + vorher an einer Katze geschubbert) ja auch schonmal mit 35KV blitzen. Die TVS Diode in Patricks Schaltplan verdaut angeblich > 23KV. Vielleicht setze ich die dann zusätzlich ein - mal schauen, wie das platztechnisch hinkommt. Danke schonmal für Hilfe. LG
Meik J. schrieb: > Angestrebte Übertragungsrate 250Kbaud. > RS 485 Treiber SN75176BP. > Jetzt meine Frage wie terminiere ich? Beidseitig mit 110 Ohm geht der > Strom, > des Senders auf 250mA!!!! 250mA ist der Kurzschlussstrom des Treibers, normal wäre doch eher die Hälfte. Der schafft max. 4V auf dem Bus, das sind an 2x 110 Ohm gerade mal 72mA. Der SN75176 selbst braucht allerdings schon im Leerlauf 70mA, seit 1985 hat man etwas sparsamere Treiber entwickelt... Bei 250kBaud könntest du auch einen mit begrenzter Slew Rate nehmen, dadurch wird die Terminierung unkritischer, im besten Fall sogar überflüssig.
Differenzialsperre schrieb: > Welche Art von Problemen gab es denn bei dem Test im EMV Labor? > Bei mir läuft die Datenübertragung ja wesentlich langsamer - 19200 > baud... Die Datenübertragung war nicht stabil (viele fehlerhafte Bits). Und da wir uns innerhalb von SPS Welten bewegen, müssen sich die fehlerhaften Paketen in Grenzen halten. Klar sind FW und Software so ausgelegt, dass Protokoll-Fehler erkennt und die Daten halt nochmals übermittelt werden. Aber hier ist irgendwann Schluss und die SW meldet ein Kommunikations-Timeout. Da wir aber ein Device aufgebaut haben, welches beliebig in unserer Firmenwelt und auch extern genutzt wird, haben wir halt die Schaltung entsprechend robust ausgelegt. Die Gegenstation(en) oder Bus-Topologie ist teilweise nicht bekannt. Ebenso der Einbau sowie verwendete Kabeltypen und -längen. Was bei uns auch schon eine massive Verbesserung im EMV-Test brachte, waren verdrillte Daten- und Speisungsleitungen. Innerhalb von unseren Maschinengehäusen konnte so auf eine teure Schirmleitung verzichtet werden. Und ob die Maschine in einem europäischen Werk steht oder irgend in einer Produktionshalle in Übersee/Asien kann auch schon massiven Einfluss haben, da du die "Nachbar-Störsender" nicht kennst. Soll heissen, dass es hier vielleicht problemlos funktioniert und bei einem speziellen Kunden nicht mehr. Differenzialsperre schrieb: > Aber können die TVS Dioden denn eine bessere Übertragung bewirken? Ich > dachte, die wären lediglich dafür da, die Schnittstelle vor Zerstörung > zu bewahren. Nein, die sind ja nur für den Schutz der Schaltung Extremfall, z.B. ESD oder Surge Test. Btw.: Je nach Definition und Anwendung sollten C85/86 in meiner Schalung für 400V ausgelegt sein. Differenzialsperre schrieb: > Die BIAS Widerstände würde ich mir daher jetzt sparen. Das spart Strom. > Bei den TVS Dioden bin ich noch unsicher. Der MAX13442E schützt laut > DaBla gegen Transienten von bis zu 15KV. Sieh den Platz trotzdem vor. Die Dinger während dem Test noch von Hand auflöten ist viel einfacher als ein Redesign mit neuem EMV-Test-Termin. Je nach Einsatzgebiet sparst du dir auch viel Zertifizierungs- und Dokumentationsaufwand, da oft für die kleinste Änderung das ganze Spiel von Vorne beginnt. Und so viel Platz nimmt das jetzt auch nicht weg. Die ganze Schaltung hat auf ~2cm^2 Platz, wenn Top und Bottom genutzt werden (4-Lagen vorausgesetzt). Ein grosser Controller braucht da schon mehr. Differenzialsperre schrieb: > Ein Impuls durch Berührung kann, unter ungünstigsten Bedingungen > (geringe Luftfeuchtigkeit + vorher an einer Katze geschubbert) ja auch > schonmal mit 35KV blitzen. Das ist ja meist auch nicht das Problem. Bei den EMV Test werden Testmodelle angegeben. Beim HBM wird mit viel weniger Energie gearbeitet und da kann schon der interne ESD Schutz des Treibers ausreichen. Sagen wir mal das ist für normale Handhabung. Was aber ein grosser Servomotor, ein Magnetventil, eine Netzschwankung oder ein Blitz etc. macht ist ganz ein anderes Thema.
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Danke für eure Antworten. Das Probleme mit den 250mA Aufnahmestrom des Senders SN75176. Hat sich nach einer neu Verdrahtung des Breadboards erübrigt. Der Strom hat sich jetzt, mit 1KOhm Pull Up/Down und Terminierungs- last von 87Ohm auf ~66mA eingependelt. Euch noch einen schönen Sonntag.
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