Hallo,
ich habe eine Verständnisfrage zu RS485 und common GND.
Empfänger und Sender brauchen ein gemeinsames Bezugspotential, damit
nicht bei großen Unterschieden des GND Potential ein Empfänger z.B. die
Differenz zwischen A=+50V und B=+52V messen soll.
OK.
Gleichzeitig kann aber bei sehr hohen Potentialunterschieden das Kabel
durch die Ausgleichsströme abrauchen. Deshalb wird empfohlen, die GND
Potentiale an Sender und Empfänger jeweils über 100R mit Schutzerde (PE)
zu verbinden.
Auch OK.
1. Frage:
Alle meine (geplanten) Busteilnehmer haben Plastik-Gehäuse.
Stromversorgung geschieht über Print-Trafos oder Steckernetzteile. Da
sollte doch nirgendwo eine Verbindung zu Erde sein. Damit erübrigt sich
doch der 100 Ohm Widerstand, oder?
2. Frage:
Trotzdem aber kann GND an den einzelnen Teilnehmern auf verschiedenen
Potentialen liegen. GND muss also im Kabel mitgeführt werden. Wie
schütze ich jetzt meine Leitung? Gar nicht, weil keine hohen Ströme
fließen können (irgendwo müsste sonst ja ein Rückkanal sein)? Oder 100R
seriell in die common GND Leitung?
3. Frage:
Aus Bequemlichkeit möchte ich normale UTP-Patchkabel mit RJ45 Steckern
verwenden. Da wären ja einige Adern "über". Ich könnte mir daher
vorstellen, einige der Teilnehmer statt über eine eigene lokale
Stromversorgung über das Patchkabel zu versorgen, neben GND auch 5V in
das Kabel einzuspeisen. Damit würde dann aber der Rückstrom des
Verbrauchers über common GND gehen. Ist das ein Problem? Kann man das so
machen?
4. Frage:
Bisher habe ich innerhalb eines Gebäudes eine serielle Verbindung mit
19200 baud, 3,6V, 15m Telefonkabel. Aus Angst vor Gewitter-induzierten
Potentialunterschieden an einer Seite mit Optokopplern. Sowohl Rx, Tx
als auch GND sind damit getrennt.
Das soll auf <10 Teilnehmer und <100m Länge erweitert werden. Bei RS485
ist ja die galvanische Trennung der Teilnehmer etwas aufwändiger...
Brauche ich die?
> Gleichzeitig kann aber bei sehr hohen Potentialunterschieden das Kabel> durch die Ausgleichsströme abrauchen. Deshalb wird empfohlen, die GND> Potentiale an Sender und Empfänger jeweils über 100R mit Schutzerde (PE)> zu verbinden.
Wo wird das empfohlen?
Wenn du solche Potentialunterschiede erwartest und das ist bei laengeren
Strecken im freien durchaus moeglich (Gewitter Blitzeinschlag in 100m
Umkreis) dann sollten die Schnittstellen potentialfrei sein.
> Print-Trafos oder Steckernetzteile. Da> sollte doch nirgendwo eine Verbindung zu Erde sein. Damit erübrigt sich> doch der 100 Ohm Widerstand, oder?
Steckernetzteile haben uebrlicherweise keine Verbindung zur Erde.
Deshalb haben die ja auch nur einen zweipoligen Stecker. Und selbst wenn
das muss dir nicht unbedingt helfen. Die Erde zweier Haeuser die mit
etwas Abstand in der Landschaft stehen muss nicht auf demselben
potential liegen.
> Patchkabel zu versorgen, neben GND auch 5V in> das Kabel einzuspeisen. Damit würde dann aber der Rückstrom des> Verbrauchers über common GND gehen. Ist das ein Problem? Kann man das so> machen?
Je nach Leitungslaenge und Strom kann es sinnvoll sein dann die
ungeregelte Spannung weiterzureichen und lokal die 5V nochmal neu zu
erzeugen. Und du solltest am Ende des Kabels ein isoliertes Gehaeuse
haben fuer den Fall das sich PE verschiebt. (z.B beim Blitzeinschlag)
> Bei RS485 ist ja die galvanische Trennung der Teilnehmer etwas> aufwändiger...> Brauche ich die?
Halte ich fuer absolut unverzichtbar. Ausserdem auch noch ein gewisser
Schutz gegen Ueberspannungen.
Olaf
Bus-Fahrer schrieb:> Damit erübrigt sich doch der 100 Ohm Widerstand, oder?
Richtig.
Das "RS485-Masseproblem" haben wir vor Kurzem im
Beitrag "Re: Datenübertragung über >100m" in epischer Breite
und Länge ausdiskutiert. Mit dem Fazit, dass sich manch Anderer sogar
traut, den GND komplett weg zu lassen, wenn beide Teilnehmer auch sonst
voneinander potentialgetrennt sind.
> 1. Frage
Ja.
> 2. Frage:> Trotzdem aber kann GND an den einzelnen Teilnehmern auf verschiedenen> Potentialen liegen. GND muss also im Kabel mitgeführt werden.
Ja.
> Wie schütze ich jetzt meine Leitung? Gar nicht
Ja. Was sollte denn da vor was geschützt werden?
3. Frage:
> Aus Bequemlichkeit möchte ich normale UTP-Patchkabel mit RJ45 Steckern
verwenden. Da wären ja einige Adern "über". Ich könnte mir daher vorstellen,
einige der Teilnehmer statt über eine eigene lokale Stromversorgung über das
Patchkabel zu versorgen, neben GND auch 5V in das Kabel einzuspeisen.
Kann man machen. Denk dir aber eine Belegung aus, die einen "zufällig"
angeschlossenen Laptop nicht zum teuren Edelschrott macht.... :-/
Denn RJ45 ist eben mental schon mit einer bestimmten Funktion
"vorbelegt".
> Damit würde dann aber der Rückstrom des Verbrauchers über common GND> gehen. Ist das ein Problem?
Kommt auf den Strom an.
> Kann man das so machen?
Du kannst die RS485-Masse von der Stromversorgungsmasse trennen.
4. Frage:
> Das soll auf <10 Teilnehmer und <100m Länge erweitert werden.
Lese ich das richtig: weniger als 10 Teilnehmer und weniger als
100m?
> RS485 ... galvanische Trennung der Teilnehmer etwas aufwändiger...
Nimm solche Teile wie die NVE isoloop Dinger:
Oder ähnliche von anderen Herstellern:
https://www.google.com/search?q=isolated+RS485> galvanische Trennung ... Brauche ich die?
Hört sich bei 100m und der gewünschten Baudrate sinnvoll an.
Also. Das GND Potential fuehrt man mit als Referenz. Wenn die
Potentialunterschiede zu gross werden nimmt man einen trennenden RS485
Treiber, oder einen Magnettrenner hinter dem normalen RS485 Treiber auf
der Controller Seite. Die erforderliche DC Speisung wird mit einem DC/DC
erzeugt und an das mitgefuehrte Referenzpotential gehaengt.
Bus-Fahrer schrieb:> ich habe eine Verständnisfrage zu RS485 und common GND.
Das ist eine Frage voller Mißverständnisse ;-)
> Empfänger und Sender brauchen ein gemeinsames Bezugspotential, damit> nicht bei großen Unterschieden des GND Potential ein Empfänger z.B. die> Differenz zwischen A=+50V und B=+52V messen soll.> OK.
Nö, nicht OK. Wenn denn so große Potentialunterschiede bestehen UND
RS458 ohne galvanische Trennung betrieben wird, dann MUSS der Empfänger
mit der Potentialdifferenz klar kommen. Allerdings liegen 50V
Potentialunterschied weit über den Gleichtaktgrenzen, welche die
normalen Tranceiver verkraften. Da ist meist bei +/-12V Schluß.
> Gleichzeitig kann aber bei sehr hohen Potentialunterschieden das Kabel> durch die Ausgleichsströme abrauchen.
Ja, aber dann ist einiges im Argen.
> Deshalb wird empfohlen, die GND> Potentiale an Sender und Empfänger jeweils über 100R mit Schutzerde (PE)> zu verbinden.> Auch OK.
Nö, nicht OK, denn dann hat man immer noch eine große
Potentialdifferenz. Hier muß man eher über eine galvanische Trennung
nachdenken.
> 1. Frage:> Alle meine (geplanten) Busteilnehmer haben Plastik-Gehäuse.> Stromversorgung geschieht über Print-Trafos oder Steckernetzteile. Da> sollte doch nirgendwo eine Verbindung zu Erde sein. Damit erübrigt sich> doch der 100 Ohm Widerstand, oder?
Ja.
> 2. Frage:> Trotzdem aber kann GND an den einzelnen Teilnehmern auf verschiedenen> Potentialen liegen. GND muss also im Kabel mitgeführt werden.
Ja.
> Wie> schütze ich jetzt meine Leitung? Gar nicht, weil keine hohen Ströme> fließen können (irgendwo müsste sonst ja ein Rückkanal sein)?
Ja.
>Oder 100R> seriell in die common GND Leitung?
Nein.
> Aus Bequemlichkeit möchte ich normale UTP-Patchkabel mit RJ45 Steckern> verwenden. Da wären ja einige Adern "über". Ich könnte mir daher> vorstellen, einige der Teilnehmer statt über eine eigene lokale> Stromversorgung über das Patchkabel zu versorgen, neben GND auch 5V in> das Kabel einzuspeisen.
Kann man machen, man sollte aber den Spannungsabfall berücksichtigen.
GGf. muss man mit deutlich mehr Spannung ins Kabel gehen und dann lokal
per Spannungsregler die 5V erzeugen.
> Damit würde dann aber der Rückstrom des> Verbrauchers über common GND gehen. Ist das ein Problem?
Nein.
> Kann man das so> machen?
Ja.
> 4. Frage:> Bisher habe ich innerhalb eines Gebäudes eine serielle Verbindung mit> 19200 baud, 3,6V, 15m Telefonkabel. Aus Angst vor Gewitter-induzierten> Potentialunterschieden an einer Seite mit Optokopplern. Sowohl Rx, Tx> als auch GND sind damit getrennt.
;-)
> Das soll auf <10 Teilnehmer und <100m Länge erweitert werden. Bei RS485> ist ja die galvanische Trennung der Teilnehmer etwas aufwändiger...> Brauche ich die?
Nicht zwingend.
Olaf schrieb:> Wo wird das empfohlen?
Verschiedene Application Notes u.a. von TI, z.B. slla272c, slla070d,
aber auch anderer Hersteller, oft mit dem Verweis "the RS485 standard
recommends the separation of device ground and local system ground via
the insertion of resistors".
Lothar M. schrieb:> Das "RS485-Masseproblem" haben wir vor Kurzem im> Beitrag "Re: Datenübertragung über >100m" in epischer Breite> und Länge ausdiskutiert.
Der Beitrag war mir bisher entgangen. Es ist aber auch etwas ermüdend.
Da möchte ich hier lieber nicht diskutieren, ob man GND überhaupt
mitführt, sondern es einfach tun. ;-)
Lothar M. schrieb:> Denk dir aber eine Belegung aus, die einen "zufällig"> angeschlossenen Laptop nicht zum teuren Edelschrott macht.... :-/
Welche Belegung wäre das? Ich dachte eigentlich, quietsch-orangene Kabel
werden eine "Signalwirkung" haben...
Lothar M. schrieb:> Lese ich das richtig: weniger als 10 Teilnehmer und weniger als> 100m?
Ja, genau. Wobei die 100m auch höchstens dann zustande kommen könnten,
wenn ich am ca. 30m langen "Hauptstrang" Stichleitungen anschließe. Da
lange Stichleitungen oder Stern-Topologie bei RS485 ja nicht geht, würde
ich ein anderes Adernpaar dann als Rückleitung benutzen, d.h. das Signal
läuft durch die Stichleitung hin und zurück, doppelte Wegstrecke.
Zur Notwendigkeit der galv. Trennung gibt es also bisher zwei Meinungen:
Lothar: Hört sich sinnvoll an.
Falk: Nicht zwingend.
Wobei Ihr Euch ja so politisch elegant geäußert habt, dass der
Unterschied kaum feststellbar ist. ;-)
Schade, dass ich die (nicht isolierten) Transceiver schon hier liegen
habe.
Wenn ich auf isolierte Transceiver wechsele, habe ich natürlich auch
gleich einen anderen Footprint.
Und so ein schicker ADM2587E mit integriertem DC/DC Wandler wie von z88
(Gast) vorgeschlagen kostet bei TME gleich 12,50€. Schluck.
Bus-Fahrer schrieb:> kostet bei TME gleich 12,50€. Schluck.
Wieviel % Deiner Gesamtinvestition ist das denn?
Wie oft darf die Anlage in den nächsten Jahren denn Fehlfunktionen
zeigen, um diese Kosteneinsparung zu rechtfertigen?
Bus-Fahrer schrieb:> Zur Notwendigkeit der galv. Trennung gibt es also bisher zwei Meinungen:> Lothar: Hört sich sinnvoll an.> Falk: Nicht zwingend.> Wobei Ihr Euch ja so politisch elegant geäußert habt, dass der> Unterschied kaum feststellbar ist. ;-)
Hehe ;-)
> Und so ein schicker ADM2587E mit integriertem DC/DC Wandler wie von z88> (Gast) vorgeschlagen kostet bei TME gleich 12,50€. Schluck.
Ja, gerade bei DER Anzahl würde ich schon mal überlegen, ob man die
WIRKLICH braucht. Denn es gibt weltweit tausende von ähnlichen
Anwendungen, die auch ohne galvanische Trennung am RS485 gut
funktioniert. Und so Potentialversatz hat ja auch sein Ursachen, die
nicht überall gegeben sind. und 5V Versatz zwischen den PEs in einem
Gebäude muss man erstmal hinkriegen.
Wenn du sowieso die Versorgung mit auf dem Bus führen willst, kannst du
die ja nur für die RS485-Tranceiver sowie Optokoppler nutzen. Für 115k2
Baud reichen einfache, billige Typen ala 6N136 locker aus, die kosten
weniger als 50 Cent. Damit kann man eine galvanische Trennung preiswert
aufbauen.
So wie hier, nur ohne DC/DC Wandler. Die Spannung für den Bus kommt vom
Master für alle anderen Busteilnehmer. Sind ja nur ein paar mA.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Galvanische_Trennung#Beispielschaltung
z88 schrieb:> Wieviel % Deiner Gesamtinvestition ist das denn?
Das ist nicht das richtige Argument. Ein Attiny816 kostet <0,75€, eine
China-Platine <0,49€ (bei Kauf von 10) usw.
Da verdoppelt der ADM2587E ganz schnell die Gesamtkosten. )*
Die Frage wäre eher, wie viel Spaß ich daran hätte, die gleiche Platine
zum dritten Mal zu bestücken, weil ihre zwei Schwestern davor abgeraucht
sind.
Aber zum Thema:
1. Kann mir jemand einen Ansatzpunkt geben, wie wahrscheinlich es ist,
dass ich die galv. Trennung wirklich brauche?
Messen? Wie? Was? Ich müsste ja den Peak der Ausgleichsströme auf common
GND messen, oder?
2. Ich hatte überlegt, ein oder zwei "Verteilerkästen" entlang des
Hauptstranges einzurichten, also jeweils eine Platine mit einer Anzahl
in Serie verbundener RJ45 Buchsen für die Stichleitungen.
Dann könnte ich doch bei jedem Teilnehmer einen günstigeren isolierten
Transceiver (ohne DC-DC-Wandler) einsetzen und alle über eine gemeinsame
Versorgung vom "Verteilerkasten" versorgen. Spricht etwas dagegen?
Dann bräuchte ich nicht bei jedem Teilnehmer einen DC-DC-Wandler...
)* Ja, ich weiß. Nun wird wieder jemand mit dem Argument kommen, dass
der Hobbyist ja keinen Kostendruck hat und auch das Zehnfache ausgeben
kann.
Aber so ist das halt: Der Professionelle stöhnt unter dem Kostendruck.
Der Hobbyist macht ihn sich aus Spaß einfach selbst.
Aber der Hobbyist setzt sich auch an seine Rudermaschine und findet's
toll. Erklär das mal einem Galeeren-Sklaven. ;-)
Bus-Fahrer schrieb:> 3. Frage:> Aus Bequemlichkeit möchte ich normale UTP-Patchkabel mit RJ45 Steckern> verwenden. Da wären ja einige Adern "über". Ich könnte mir daher> vorstellen, einige der Teilnehmer statt über eine eigene lokale> Stromversorgung über das Patchkabel zu versorgen, neben GND auch 5V in> das Kabel einzuspeisen. Damit würde dann aber der Rückstrom des> Verbrauchers über common GND gehen. Ist das ein Problem? Kann man das so> machen?
Wenn Teilnehmer über eine lange Leitung gespeist werden sollen, dann
macht man das üblicherweise mit einer höheren Spannung. Je höher die
Spannung, desto geringer der Strom, und desto mehr Leistung kannst Du
über das Kabel übertragen. ISDN und PowerOverEthernet und noch eines
mehr nimmt 48V dafür, und das solltest Du auch tun. Bis 50V brauchst Du
noch keinen Berührschutz, weil das ganz noch als Kleinspannung gilt.
Der Rückstrom sollte damit kein Problem sein.
fchk
Allenfalls passen auch Magnetkoppler wie zB ADuM1400 oder aehnlich und
dann eine ADM485 dahinter. Damit trennt man auf der TTL Seite. Der
Treiber ist bezueglich dem anderen Potential.
Ich wuerde auf dem Layout mit Trennung, und ohne Trennung vorsehen, und
beim Bestuecken kann man dann noch waehlen. Ob's benoetigt wird koennen
wir von hier aus nicht beurteilen. Ist es eine Laborumgebung ? Oder eher
Industrie mit Maschinen. Eine Fehlersuche bei sporadischen Fehlern ist
viel teurer vie die paar Ocken...
Es ist ja oft nicht so, dass es nicht geht. Sondern es geht selten, bis
sehr selten nicht. Einmal im Tag. Einmal in der Woche, einmal im
Monat... vielleicht ist das auch kein Problem. Vieleicht geht nur ein
Packet verloren und wird nochmals angefordert. Vielleicht geht eine
Anlage in den Failsafe...
Oh, Falk hatte schon geantwortet.
Ja, richtig. Wenn ich schon Versorgung auf dem Bus habe, kann ich sowohl
Transceiver als auch Optokoppler damit versorgen. Für 19200 baud reicht
auch ein LTV827. Das wäre noch günstiger.
Unter 1,50€ pro Teilnehmer für Transceiver und OK.
Spricht etwas dagegen?
Name H. schrieb:> Ist es eine Laborumgebung ? Oder eher> Industrie mit Maschinen.
Nee, eher Pampa.
Störstrahlung von Maschinen ist unwahrscheinlich.
Eher könnte sich Sonnenfleckenaktivität bemerkbar machen. Bei 63°N. ;-)
Name H. schrieb:> Es ist ja oft nicht so, dass es nicht geht. Sondern es geht selten, bis> sehr selten nicht. Einmal im Tag. Einmal in der Woche, einmal im> Monat...
Das wäre kein Problem. Dafür gibt's ja Fehlerbehandlung.
Bus-Fahrer schrieb:> Transceiver als auch Optokoppler damit versorgen. Für 19200 baud reicht> auch ein LTV827. Das wäre noch günstiger.> Unter 1,50€ pro Teilnehmer für Transceiver und OK.> Spricht etwas dagegen?
Nein.
Bus-Fahrer schrieb:> 1. Kann mir jemand einen Ansatzpunkt geben, wie wahrscheinlich> es ist, dass ich die galv. Trennung wirklich brauche?
Nein, denn wir kennen die Betriebsumgebung nicht.
Entweder sind beide Geräte geerdet, dann verbindest du nur die beiden
Signal-Leitungen A und B. Oder mindestens ein Gerät ist nicht geerdet,
dann brauchst du zusätzlich eine GND Leitung.
Ein paar Volt vertragen die RS485 Schnittstellen. Geerdete Geräte mit
maximal 5V Potentialdifferenz kannst du ohne Bedenken zweiadrig
miteinander verbinden.
Wenn die beiden Geräte trotz Erdung eine höhere Potentialdifferenz
haben, würde ich die Ursache durch einen Elektriker prüfen lassen. Es
könnte ein Hinweis auf mangelhafte Elektroinstallation sein.
Ich schildere mal einen konkreten Fehlerfall mit Ethernet:
Wir haben im Haus teilweise keine separate Erd-Leitung, sondern Nullung.
Wenn ich im Wohnzimmer einen Tischgrill betreibe, fällt am gemeinsamen
Null/Erde Leiter eine Spannung von wenigen Volt ab. Ich habe dann im
ganzen Wohnzimmer nicht mehr richtiges GND sondern etwa 3V~.
1
Stromverteilung
2
_____
3
Phase L o---------------------------------+---|L | Tischgrill
4
| | | im Wohnzimmer
5
Null N o-----------------------------+---)---|N |
6
| | | |_____|
7
Erde G o | | _____
8
| +---|L |
9
| | | PC
10
+-------|N | im Wohnzimmer
11
| | |
12
3V! +-------|G |
13
|_____|
Wenn ich nun meinen PC im Wohnzimmer mit einem PC im Kinderzimmer
verkabele und dieses Kabel einen Schirm hat, haben wir folgendes
Szenario:
1
Stromverteilung
2
_____
3
Phase L o-------+-------------------------+---|L | Tischgrill
4
| | | | im Wohnzimmer
5
Null N o---+---)---------------------+---)---|N |
6
| | | | | |_____|
7
Erde G o | | | | _____
8
| | | | +---|L |
9
| | | | | | PC
10
| | | +-------|N | im Wohnzimmer
11
| | | | | |
12
| | | 3V! +-------|G |
13
| | | |_____|
14
_|___|___|_ ^
15
| G N L | |
16
| |<----------------------------+
17
|___________| Ethernet Kabel mit GND
18
19
PC im Kinderzimmer
Nun liegt also das Gehäuse des Computers im Wohnzimmer auf 3V~ und das
Gehäuse des PC im Kinderzimmer auf 0V. Wenn ich diese beiden Computer
miteinander vernetze, liegt der Schirm des Netzwerk-kabels quasi
parallel zum Null-Leiter, an dem die 3V abfallen. Der hohe Strom des
Grills fließt dann auch durch den Schirm des Netzwerkkabels.
In meinem Fall hat einer der beiden Computer das mit Rauchzeichen
quittiert. Deswegen habe ich jetzt ungeschirmte Netzwerkkabel verlegt.
Die von mir genannten 3V würde jeder normale RS485 Chip noch vertragen,
deswegen müsste man hier nichts weiter unternehmen, als einfach die GND
Leitung weg zu lassen.
Wenn es aber zu viel Spannungsdifferenz ist, kannst du nicht immer
einfach eine dünne Ader oder den Schirm des Kabel dazu missbrauchen, die
beiden Seiten auf gleiches Potential zu zwingen. Denn dann fließt
eventuell ein hoher Ausgleichsstrom (wie im Fall meines Grills).
Messe den Ausgleichsstrom zwischen den beiden GND Potentialen der
betroffenen Geräte. Bei mehr als 100mA würde ich ganz schnell einen
Elektriker rufen, der die Problemursache findet. Wenn der dann sagt "ist
halt so, kann man nichts machen", dann ist der Moment gekommen, wo du
einen Schnittstellentreiber mit Isolation/Potentialtrennung benötigst.
Normalerweise sollte er das Problem jedoch beheben können.
fchk schrieb:> Je höher die Spannung, desto geringer der Strom, und desto mehr Leistung> kannst Du über das Kabel übertragen. ISDN und PowerOverEthernet und> noch eines mehr nimmt 48V dafür, und das solltest Du auch tun.
Vorteil ist auch, das jeder Verbraucher seine Spannung selber regelt und
unabhängig von Spannungsabfällen auf der Versorgungsleitung wird.
Mit der Höhe der Spannung sollte man es allerdings nicht übertreiben,
weil das bei den Wandler die Auswahl unnötig einschränkt bzw. sie teuer
macht.
Falk B. schrieb:> Bus-Fahrer schrieb:>> Spricht etwas dagegen?>> Nein.
Danke. Dann wird das so gemacht.
Stefanus F. schrieb:> Wir haben im Haus teilweise keine separate Erd-Leitung, sondern Nullung.
TN-C System? Igitt.
So etwas habe ich auch. ;-)
Kann man da eigentlich nicht am/hinterm Zähler PE auf N legen und dann
PE überall separat hinführen?
Dann hat man wenigstens nicht Netzspannung auf jedem Gehäuse, bloß weil
irgendwo der Nulleiter ab ist.
Aber wie oben erwähnt: Alle Gehäuse sind aus Kunststoff, Stromversorgung
geschieht über Print-Trafos oder Steckernetzteile. Utp Kabel.
Bus-Fahrer schrieb:> TN-C System? Igitt. So etwas habe ich auch. ;-)> Kann man da eigentlich nicht am/hinterm Zähler PE auf N legen und dann> PE überall separat hinführen?
Man schon, aber als Mieter habe ich nicht die Freiheit, das ganze
Hochhaus neu zu verkabeln.
> Aber wie oben erwähnt: Alle Gehäuse sind aus Kunststoff,> Stromversorgung geschieht über Print-Trafos oder> Steckernetzteile. Utp Kabel.
Dann gibt es keine Notwendigkeit für Isolatoren in den Signal-Leitungen.
Einfach dreiadrig (mit GND) verbinden und gut ist.
Stefanus, mich würde mal interessieren, ob der Elektriker das Problem
bei euch gelöst hat. Ich habe hier auch so eine Nullung ohne PE in der
Wohnung. Woher kommt denn diese Potentialdifferenz, wenn jemand eine
große Last anschließt? Und welche Stellen in der Wohnungsverteilung
wären denn geeignet, um möglichst große Differenzen zu finden? Halte ich
dann einfach ein Voltmeter bzw. ein Amperemeter zwischen die beiden
Nullleiter?
Mir stellt sich ebenso die Frage, ob ich den ganzen Aufwand mit
isoliertem RS-485 betreiben soll. Wenn man sich die handelsüblichen
Geräte so anschaut, zu denen man Details einsehen kann, (USB-Adapter und
Arduino-Module und sowas) kommt so gut wie nie eine Isolation vor.
ESD-Schutz (bis mehrere kV) haben ja auch die RS-485-ICs ohne
galvanische Trennung schon drin, laut Datenblättern.
Da ich auch nirgendwo geerdete Busteilnehmer habe, verstehe ich es nun
so, dass ich statt Isolation einfach die drei Datenleitungen A, B und
BUS_GND verwenden kann. Aber BUS_GND finde ich an den ICs nicht.
Verbinde ich einfach die GNDs der Busteilnehmer? Das sind µC oder
Kleinstcomputer hinter einem ungeerdeten Netzteil oder DC/DC-Wandler.
Und wenn ich an einer Stelle (oder auch an mehreren) doch mal ein
geerdetes Netzteil verwende, bekomme ich damit möglicherweise Probleme?
Spannungsabfall an den Leitungen aufgrund ihres Innenwiderstandes und
des Laststromes verursacht eine von Null Vold abweichende Spannung am
gemeinsamen PEN Anschluss. Deswegen verlegt man längst separate
Erdleiter die nan nicht zur Stromführung verwenden darf.
RS485 Treiber vetragen üblicherweise 7V (spitze) Potentialdifferenz.
Denk darüber nach, dann kannst du deine Fragen zur GNS Leitung selbst
beantworten.
ygoe schrieb:> Stefanus, mich würde mal interessieren, ob der Elektriker das Problem> bei euch gelöst hat.
Nein, warum sollte er? Das ist ein altes Haus, da darf das so bleiben.
Es ist eigentlich gar kein Problem, wenn man damit richtig umgeht.
> Wenn man sich die handelsüblichen Geräte so anschaut, zu denen man> Details einsehen kann, (USB-Adapter und Arduino-Module und sowas)> kommt so gut wie nie eine Isolation vor.
Weil die primär zum experimentieren gedacht sind, nicht für langlebige
Anwendungen in realem Umfeld.
ygoe schrieb:> Und wenn ich an einer Stelle (oder auch an mehreren) doch mal ein> geerdetes Netzteil verwende, bekomme ich damit möglicherweise Probleme?
Genau wenn du mehrere geerdete Netzteile verwendest und zwischen deinen
Erdungen der Netzteile ein Potentialdifferenz besteht, fließ plötzlich
ein mehr oder weniger großer Ausgleichstrom über dein Bus-Gnd.
Ist dein Bus-Gnd darauf ausgelegt, wenn das z.B. mehrere dutzend Ampere
von einem Elektroschweißgerät oder sonst einem größeren Verbraucher
sind?
Ein 100Ω Widerstand kann sich da durchaus Leitungsschonend auswirken ;-)
Dann mache ich das doch so, dass ich drei Geräteklassen unterscheide:
• Master: Gibt es einmal im Bus, hat ein Netzteil und verteilt seine
Spannungsversorgung mit auf den Bus (4 Adern: A, B, VDD_master (etwa
24 V), GND_master = BUS_GND)
• Bus-powered Slave: Hat kein Netzteil, wird vollständig vom Bus
versorgt, ggf. mit lokalem Stepdown-Wandler, ist mit nichts anderem
verbunden (einfache Taster, Sensoren, LEDs, z. B. µC der ATtiny-Klasse)
• Self-powered Slave: Hat wieder ein Netzteil und versorgt sich
überwiegend daraus, kommt mit größeren Verbrauchern in Kontakt wie z. B.
Leuchten
Master und bus-powered Slaves haben keine Isolation für den RS-485-Bus,
sie liegen alle auf dem gleichen Potential und sind mit keinem anderen
Potential verbunden.
Self-powered Slaves haben aber eine Isolation für den Bus. Die lokale
Seite (Richtung µC und UART) verwendet die lokale Spannung und GND, die
andere Seite wird vom Bus gespeist und liegt auf dessen Potential. Damit
reicht auch ein einfacher ISO-RS-485-IC (5 €) ohne DC/DC-Wandler und
andere Extras (15 €).
Klingt das vernünftig?
Es wird Fälle geben, wo du nicht darauf verzichten kannst, dass GND
geerdet ist.
Der GND Anschluss soll in diesem Fall hoch belastbar mit der
Schutzerdung verbunden sein (also nicht durch eine dünne Leiterbahn oder
eine empfindlichen Steck-Kontakt).
Ein extrem ungünstiger Fall wäre zum Beispiel, wenn der Slave zusammen
mit einem Wasserkocher an der selben Steckdose angeschlossen ist. Wenn
die Isolation im Wasserkocher versagt, fließt kurzzeitig ein erheblicher
Ableitstrom durch den Schutzleiter (bis der Personenschutzschalter
auslöst). Das können einige zig Ampere sein.
Du hast dann an der gekennzeichneten Stelle einige Volt anstatt Null.
Dementsprechend wird auch durch die GND Leitung ein erheblicher Strom
fließen.
Also: Nicht nur die Schutzleiter sondern auch GND großzügig und hoch
belastbar mit einander verbinden - wenn sie denn verbunden sein müssen.
Wenn alles gut läuft gehen deine RS-485 Treiber dabei nicht kaputt, weil
die ja einige Volt Spannungsdiffernz vertragen. Ein normales CMOS Logik
Gatter wäre nach so einem Kurzschluss-Fall ziemlich sicher kaputt.
Es gibt da noch einen Aspekt, weswegen ich RS485 bevorzuge, sobald die
Geräte nicht mehr direkt nebeneinander stehen:
Schutzleiter, Gehäuse und GND-Leitung bilden unter Umständen einen Ring
(oben gut zu sehen). Magnetische Wechselfelder (z.B. von Transformatoren
und Motoren) induzieren einen Stromfluss in diesen Ring, der wiederum
eine geringe Potential-Differenz zwischen den beiden Seiten bewirkt. Das
nennt man im Audio Bereich "Brummschleife".
Bei mehr 0,5V Brummspannung würden gewöhnliche Logikgatter versagen,
denn der Low Pegel ist nicht mehr sauber Low. Bei RS-232 hat man daher
den Bereich um Null Volt zur Toten Zone erklärt, sie reagieren nur auf
Spannungen von mindestens +/- 3V.
RS-485 toleriert diese Brummschleifen ebenfalls, aber aus einem anderen
Grund: Weil die Differenz der beiden Signal-Leitungen zählt, nicht ihr
absolutes Potential gegenüber GND.
Durch die symmetrischen Leitungspaare ist RS-485 allerdings noch
wesentlich Störungs-unempfindlicher, strahlt weniger Elektromagnetische
Felder ab und erlaubt höhere Übertragungsraten.
Im Bild oben ist der Slave mit dem Wasserkocher verbunden und damit auch
mit dem Stromnetz. Das läuft bei mir nicht mehr unter "bus-powered
Slave", da ja genau eine Verbindung zu was anderem (hier das Stromnetz)
besteht. Ich sehe an dieser Stelle eher ganz simple isoliert arbeitende
Geräte wie Wandtaster, Thermometer, Fensterkontakt, Helligkeitssensor,
optische Sensoren, Signal-LEDs. Vielleicht auch noch Präsenzmelder und
Aktoren mit einem Relais für 230-V-Geräte; da muss ich noch schauen, ob
die Busversorgung ausreicht.
ygoe schrieb:> Das läuft bei mir nicht mehr unter "bus-powered Slave"
Korrekt erkannt. Ich wollte nur darauf hinweisen, worauf du außerhalb
deines Tellerrandes achten musst. Du hattest so einen Fall ja gezielt
angefragt:
> Trotzdem aber kann GND an den einzelnen Teilnehmern> auf verschiedenen Potentialen liegen.
Hallo,
> ygoe schrieb:> Mir stellt sich ebenso die Frage, ob ich den ganzen Aufwand mit> isoliertem RS-485 betreiben soll.
Das kommt drauf an, welche Störumgebung du annimmst und welche
Robustheit und Zuverlässigkeit du haben willst. Gewitter kommen in
vielen Gegenden im Sommer regelmäßig vor und bei Blitzschlag in der Nähe
deiner Installation kann es schon mal alle Treiber zerstören, wenn diese
nicht gut geschützt sind.
> Wenn man sich die handelsüblichen> Geräte so anschaut, zu denen man Details einsehen kann, (USB-Adapter und> Arduino-Module und sowas) kommt so gut wie nie eine Isolation vor.
Das ist auch billiger Bastelkram für den Haushalt. Hat rein gar nix mit
hoher Störsicherheit zu tun.
Ist ja auch im Normalfall nicht als "lange Leitung" zu betrachten.
In industriellem Umfeld ist galv. Trennung normal und wird erwarted,
genauso wie eine robuste Schutzbeschaltung gegen starke Störungen
erwartet wird.
z.B. gegen EMP -> Blitzschlag
> ESD-Schutz (bis mehrere kV) haben ja auch die RS-485-ICs ohne> galvanische Trennung schon drin, laut Datenblättern.
Die Angabe von ESD-Schutz in kV ist eigentlich Quark (nur
Werbeargumente).
Bauelemente, welche die Überspannung begrenzen sollen, kommen quasi mit
jder Überspannung zurecht, aber nicht mit jeder Energiemenge! Ist schon
ein Unterschied, ob da paar Joule oder paar kJ verheizt werden sollen.
Bei langen Leitungen können aber ganz erhebliche Stromstärken von
hunderten Ampere induziert werden.
Im besten Falle fließen diese über die Schirmung ab, sofern diese
vorhanden ist und gut geerdet.
Auf die Leitungen innen werden dann aber immer noch erhebliche Störungen
induziert.
Hier kommt dann die konkrete Betrachtung der Störungen ins Spiel.
-> "differezielle Störungen" (zwischen Signalen A und B, werden durch
Verdrillung gut kompensiert)
-> "Gleichtaktstörungen" (A+B gegen Erde/Schirm , kann immer noch
erhebliche Stromstärken annehmen).
> Da ich auch nirgendwo geerdete Busteilnehmer habe, verstehe ich es nun> so, dass ich statt Isolation einfach die drei Datenleitungen A, B und> BUS_GND verwenden kann.
RS485 ist physikalisch ein differenzielles Interface. Da braucht es
eigentlich immer nur A und B !!!
Werden die aber die Schaltungen nicht voneinandenr galv. getrennt
betrieben, dann muß das Thema der möglichen Potentialunterschiede schon
beachtet werden.
Werden sie aber galv. getrennt, ist das Thema Gleichtaktstörungen gegen
Erde zu bedenken.
Bei Störspannungen von paar hundert Volt bis mehrere kV schießt es dir
immer was kaputt.
> Aber BUS_GND finde ich an den ICs nicht.
Logisch -> weil "differezielle Signalübertragung"
https://de.wikipedia.org/wiki/Symmetrische_Signal%C3%BCbertragung> Verbinde ich einfach die GNDs der Busteilnehmer? Das sind µC oder> Kleinstcomputer hinter einem ungeerdeten Netzteil oder DC/DC-Wandler.
Bei galv. vom Netz getrennten Schaltungen hat man unter Umständen das
Problem, dass die gnd-Potentiale der Schaltungen in der Luft hängen und
floaten. Bei Störungen können diese erhebliche Spannungspotentiale
annehmen. Um das zu unterbinden, kann man alle Schaltungen auf Erde
legen (geht auch über eine 3. Leitung (z.B. Schirm).
Oder man legt zumindest allle Schaltungen hochohmig mit einem Widerstand
auf Erdpotential. Zusätzlich kann man auch noch ein Ableit-C (paar 10
nF) parallel gegen Erde schalten, um HF-Störungen gegen Erde
kurzzuschließen.
> Und wenn ich an einer Stelle (oder auch an mehreren) doch mal ein> geerdetes Netzteil verwende, bekomme ich damit möglicherweise Probleme?
Nur wenn Potentialunterschiede zwischen den Busteilnehmern auftreten,
die für die RS485-treiber nicht mehr vertäglich sind.
Im Anhang findest du Vorschlag für gut geschützte RS485 mit
Schutzbeschaltungen gegen Gleichtktaktstörungen mittel Gasableiter
(sogenannte Dischange tubes)
https://de.wikipedia.org/wiki/Gasableiter
und rel. leistungsfähige Suppressordioden gegen die differenziellen
Störungen.
Die Verwendung ordentliche Signalleitungen (z.B. LiYCY TP) mit paarig
verdrikllten Leitungen und einem robusten Kupfergeflecht als Schirm sind
natürlich eine Voraussetzung für gute Störsicherheit)
Die Schutzbeschaltungen sind für moderate Baudraten bis max. ca.
250kBaud ausgelegt und das ganze Konzept taugt für lange Leitungen bis
ca. 1000m. Ich empfehle auch sehr darauf zu achten, dass
baudraten-begrenzte Treiber genutzt werden. Für hohe Bauraten im Bereich
MBaud muß man deutlich andere Konzepte anwenden.
Gruß Öletronika
Was auch nicht vergessen werden sollte wie wichtig die Terminierung des
Busses ist, gerade wenn die Datenrate nach oben geht.
Bei dem vom TO angedachten 19200kBaud sicher noch nicht so wichtig, aber
trotzdem solle man seine Leitung richtig terminieren.
Hierzu gibt es auch ein schönes Video, dass das Problem mit einem
Messaufbau erklärt. Das behandelt zwar primär analoge RF-Signale, gilt
aber genauso für digitale Signale:
https://www.youtube.com/watch?v=g_jxh0Qe_FY
Der erforderliche Leitungsabschluss hängt ja maßgeblich von der
verwendeten Leitung ab:
https://de.wikipedia.org/wiki/Wellenwiderstandhttps://de.wikipedia.org/wiki/Lecher-Leitung
