Hallo Elektroniker,
ich habe mal eine Frage zur Verkabelung eines RS485 Busses.
Im konkreten Fall geht es darum, dass ich über eine 8 polige
Steuerleitung neben der Spannungsversorgung und ein paar
"Schaltleitungen" auch Daten mittels RS485 übertragen will.
Die Leitung ist eine geschirmte 8 x 0.5mm² Gummischlauchleitung.
Bei meinem ersten Test mit 200m Kabel funktionierte das schonmal
problemlos.
Aber wie verhält es sich mit der Terminierung?
Die 120R, die in den AppNotes (MAX485) richten sich doch aber eigentlich
nach der Impedanz der Leitung, oder?
Bedeutet das, dass ich die Impedanz meiner Steuerleitung bestimmen
müsste und den Widerstand dahingehend dimensionieren müsste?
Oder kann man die 120 Ohm zwischen A und B einfach lassen?
MFG, Max
Max schrieb:> ich habe mal eine Frage zur Verkabelung eines RS485 Busses.
M.W. kann eine RS485-Schnittstelle mit recht unterschiedlichen
Geschwindigkeiten betrieben werden. Das heisst, bei niedrigen
Geschwindigkeiten und moderaten Entfernungen spielt die Anpas-
sung noch keine Rolle. Je grösser die Geschwindigkeit und die
Länge sind, desto mehr spielt das Kabel eine Rolle. Für bessere
Übertragung würde ich dann eher CAT-Kabel verwenden und für die
beiden RS485 ein verdrilltes Paar.
Nich ganz, die Flankensteilheit ist das Problem.
Diese sorgt für Reflektionen und daher gibts eine zur Kabelimpedanz
angepasste Terminierung.
Wenn keine hohe Baudrate gefahren werden soll, dann sollten RS485
Transceiver mit geringerer Flankenszeilheit genutzt werden.
Dann steht da was von "Slew-Rate-Limited" im DB, zB beim MAX483.
Trotzdem sollte ein Protokoll gefahren werden welches Bitfehler erkennt.
Minestens mit der Parity vom UART, besser noch eine CRC über ein Paket.
Moin Moin,
die Übertragungsgeschwindigkeit ist in diesem Fall 19200 baud.
Außerdem handelt es sich um eine Point-To-Point Verbindung. Es gibt also
genaugenommen gar keinen Bus, sondern immer nur eine direkte Verbindung
zwischen zwei Transceivern.
Impedanz Unkritisch?
Mw E. schrieb:> Diese sorgt für Reflektionen und daher gibts eine zur Kabelimpedanz> angepasste Terminierung.
Hmm... dann mal nur rein theoretisch:
CAT Kabel oder Koaxleitungen mit einer definierten Impedanz sind ja
vermutlich dahingehend "kontrolliert". Bei der Fertigung dieser Kabel
wird dann ja immer die gleiche Impedanz unterm Strich stehen.
Aber bei Steuerleitungen? Z.B. Ölflex Classic 110? Ist die Impedanz da
nicht eher ein Zufallsprodukt?
Zweidrahtleitungen landen geometriebedingt automatisch irgendwo in der
Grössenordnung 100 Ohm (etwas niedriger wenn eng verdrillt und etwas
höher wenn lose parallel...)
Eine Terminierung mit 100 ohm wird also Reflexionen in jedem Fall so
weit reduzieren, dass sie kein Problem darstellen. Bei langen Leitungen
kommen noch die Verluste dazu, was die Auswirkung reflektierter Wellen
nochmals abmildert.
Max schrieb:> Daten mittels RS485 übertragen will.> Die Leitung ist eine geschirmte 8 x 0.5mm² Gummischlauchleitung.
Es wäre gut, wenn du ein miteinander verdrilltes Adernpaar nutzen
könntest, dann spielen Stör-Einkopplungen weniger eine Rolle und die
Impedanz ist klarer.
Möglicherweise sind die 8 Adern paarweise verdrillt, dann du musst nur
herausfinden welches die Paare sind. Falls nicht, muss es eben auch ohne
gehen.
Michael
Wenn die Terminierungswiderstände an beiden Enden des Kabels dem
Wellenwiderstand des Kabels entsprechen, wird das Signal minimal
verzerrt.
100 bis 120Ω passen zu Ethernet-, Telefon- und Klingel-Leitung. Den
exakten Wert kann man sicher beim Hersteller das jeweiligen Kabels
erfragen.
Oder ausmessen. Auf einem Oszilloskop kann man recht deutlich sehen,
wenn der aktuelle Widerstand nicht passt.
Stefan ⛄ F. schrieb:> 100 bis 120Ω passen zu Ethernet-, Telefon- und Klingel-Leitung. Den> exakten Wert kann man sicher beim Hersteller das jeweiligen Kabels> erfragen.
Bei einem 8-poligen Kabel und zwei beliebigen Adern dieses Kabels
wird das schwierig. Da sollte man zumindest versuchen, zwei be-
nachbarte Adern zu verwenden.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Du meinst verdrillte Adernpaare, wie bei diesem Kabel:> https://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/fotos/10082713.jpg
Das wäre der Idealfall, aber den gibts wohl nur bei CAT-Kabeln.
Ansonsten haben in mehrdrähtigen Kabeln alle Adern normalerweise
aber ihren festen Platz und werden nicht kreuz und quer geführt.
Das heisst, man kann sich zwei benachbarte Adern aussuchen, die
dann sowohl am Eingang als auch am Ausgang benachbart sind.
Harald W. schrieb:> Das heisst, man kann sich zwei benachbarte Adern aussuchen, die> dann sowohl am Eingang als auch am Ausgang benachbart sind.
Nein, man verwendet eben nicht benachbarte Adern, sondern
gegenüberliegende.
Wie gesagt ist das dort erklärt:
http://bedienungsanleitung.elektronotdienst-nuernberg.de/impedanz.html
Wenn man das beim Telefon-Netz falsch macht, hörst du den Nachbarn
sprechen. Bei Datenübertragungen ist der Effekt prinzipiell der gleiche:
Die Symmetrie ist kaputt, und damit stören sie die Leitungen
gegenseitig.
Du mußt die Frage aus der anderen Richtung stellen:
Was ist die Länge des Kabels und wie schnell willst Du übertragen?
Bei einer eff. Lichtgeschw. von 1,5E8m/sec (passt grob für PVC) im Kabel
und einer Länge wie Deine 200m ist die Laufzeit 1333nsec. Nimm' eine
Symboldauer 20x höher, also 27usec, und Du brauchst Dir um die
Terminierung keine Gedanken zu machen - das wären im konkreten Fall
37500Bd.
Wenn die Wellenlänge eines Symbols 1/10 oder mehr der Leitungslänge
wird, dann kommst Du um die Terminierung nicht mehr herum - außer das
Kabel ist stark verlustbehaftet.
Vergiß' aber eines nicht: Wenn das Kabel irgendwo im Boden liegt, dann
verändert sich je nach Bodenbeschaffenheit die effektive
Leitungsimpedanz (ist ja kein Koax-Kabel). D.h. es kann Dir passieren,
daß das Ganze bei trockenem Boden super funktioniert und nach einem
Dauerregen für ein paar Tage gar nix geht.
Verständnisfrage, Jürgen: Inwiefern soll die Permittivität umliegenden
Wassers ein wie in diesem Fall abgeschirmtes Kabel beeinflussen? Oder
irgendwie bei einem nicht abgeschirmten Kreis unterschiedlich auf eine
Masche wirken, wo diese doch permanent und fest (eben als gebündeltes
Leitungspaar) physikalisch vorliegt?
Jedzia D. schrieb:> Verständnisfrage, Jürgen: Inwiefern soll die Permittivität> umliegenden> Wassers ein wie in diesem Fall abgeschirmtes Kabel beeinflussen? Oder> irgendwie bei einem nicht abgeschirmten Kreis unterschiedlich auf eine> Masche wirken, wo diese doch permanent und fest (eben als gebündeltes> Leitungspaar) physikalisch vorliegt?
Sorry, hab' ich wohl übersehen: Ich hab' an ein normales 2-adriges Kabel
gedacht, nicht an ein geschirmtes.
Max schrieb:> Oder kann man die 120 Ohm zwischen A und B einfach lassen?
So grottenfalsch ist das nicht. Man könnte aber auch mit einem Oszi
prüfen, ob eine saubere Signalform ankommt. Das könnte je nach den
verwendeten Adern auch leicht unterschiedlich sein, aber wahrscheinlich
innerhalb der Toleranzgrenzen.
Georg
Harald W. schrieb:> Ansonsten haben in mehrdrähtigen Kabeln alle Adern normalerweise> aber ihren festen Platz und werden nicht kreuz und quer geführt.> Das heisst, man kann sich zwei benachbarte Adern aussuchen, die> dann sowohl am Eingang als auch am Ausgang benachbart sind.
Manches Ölflex ist innen Spiralförmig aufgebaut.
Gewiss ist das beim 110 LT und beim 110 CY so. Beim Standard 110 müsste
man mal nach schauen.
Anschaulich hier:
https://www.youtube.com/watch?v=nMGC2gXZ3FE
Ob das natürlich auswirkungen auf die Impedanz hat? Keine Ahnung. Wenn
man "probleme" mit der Impedanz hat nimmt man eher selten
Ölflex/YSLY/etc. ;)
1. die Adern werden bei dem Kabel kaum paarweise verdrillt sein. Nimm
also zwei nebeneinander liegende Adern.
2. Die Lektüre dieses Blog-Artikels ist sinnig:
https://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2016/07/28/rs-485-basics-when-termination-is-necessary-and-how-to-do-it-properly
Da wird sehr schön erklärt wie schnell die Reflektionen abklingen und
wann Sie als irrelevant angesehen werden können. Quintessenz daraus:
"Networks that do not need termination
One situation in which you don’t need termination networks is when the
two-way loop time of the network is much greater than a single bit time
(~<0.1×two-way loop delay). In such scenarios, the reflections will lose
energy each time they reach an end of the network."
D. h in der Praxis:
Es wäre kein Abschlusswiderstand notwendig, wenn gilt Bitzeit > 10 *
Schleifenzeit.
Schleifenzeit ist: 2*Länge in Meter*5ns = 2*200*5ns = 2µs
Bitzeit = 1/19200 = ~52µs
52µs > 10*2µs mithin braucht es gar keinen Abschlusswiderstand bei
deiner Anwendung
3. Ich würde trotzdem Terminierung und Biasing verwenden. Zusätzlich
etwas gegen Überspannungen tun. Da gibt es einen ganzen Sack voll RS485
transceiver, die das schon drin haben (MAX13442E, LT1785 und weitere)
alternativ kann man es selbst basteln.
Gruß,
Max
Max B. schrieb:> you don’t need termination networks is when the> two-way loop time of the network is much greater than a single bit time
Mein Englisch ist auch nicht mehr das, aber müsste das nicht eigentlich
"smaller" heissen?
Georg
Max schrieb:> Die Leitung ist eine geschirmte 8 x 0.5mm² Gummischlauchleitung.
Wenn das Kabel nicht definiert ist bleibt nur individuelles Einmessen.
Per Oszi verschiedene Abschlüsse bewerten und/oder die Übertragungsrate
mit verschiedenen Abschlüssen solange hoch drehen bis Fehler kommen.
georg schrieb:> Mein Englisch ist auch nicht mehr das, aber müsste das nicht eigentlich> "smaller" heissen?
Da hast du recht. Die Gleichung stimmt aber. Der Fehler ist auch im
Kommentar auf der verlinkten Seite angemerkt worden. Ich hab nur auf die
Gleichung geachtet..
Gruß,
Max
Slew-Rate-Limited Treiber wie schon am Anfang geschrieben (MAX3072 &
MAX3082 mag ich gerne) und du wirst bei deinen Rahmenbedingungen da
niemals störende Reflexionen sehen. Egal ob du nun mit 120 Ohm oder 10
kOhm abschließt.
Wie <GHz N. (ghz-nerd)>
schon schrieb, bist du mit 100...120 Ohm Terminierung schon
gut dabei. Nennenswerte Störungen gibt es meist erst ab
30...50% Fehlanpassung.
UND ... eine Terminierung dämpft auch Störungen durch
(kapazitiv eingekoppelte) Schaltsignale von den anderen Adern.
RS485 ist extrem gutmütig.
Schliess beide Seiten mit 120R ab und treib die Datenrate so hoch bis Du
Übertragungsfehler bekommt.
Dann nehm die Hälfte und Du liegst nicht schlecht.
Ohne Fehlererkennung und Retransmission ist das aber immer ein Roulette
Spiel.
Hängt aber auch davon ab was zugleich auf benachbarten leitungne los
ist.
Ach ja, führ den GND mit.
Sonst holt der sich den GND Bezug über die Schutzbeschaltung bzw. die
Transceiver.
Die Eingange können im allgemeinen irgendwo zwischen +12 / -7 V um GND
wackeln.
