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
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.
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.
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.
