Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wieso sind RS-485 Kabel mit 1.5 Paaren so selten?


von Josef (josefo)


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Ich möchte zwei akkubetriebene Geräte über 200m Punkt-zu-Punkt mit 
RS-485 verbinden und habe bei verschiedenen Herstellern nach Kabeln 
geschaut. Ich brauche ein Adernpaar für Daten, ein Paar oder eine 
Einzelader für GND und ein Schirmgeflecht.

Bei Helu und Lapp scheint es RS-485 Kabel (oder Profibus oder 
vergleichbar) immer nur mit paarigem Aufbau zu geben, z.B. 3 Paar, 2 
Paar oder sogar nur 1 Paar (z.B. [Unitronic Bus LD 
FD](https://www.lapp.com/de/de/unitronic-bus-ld-fd-p/p/2170214) oder 
diverse LiYCY (TP)). Lediglich Belden bietet diverse Kabel mit einem 
Paar und einer extra Ader an (z.B. 
[3106DB](https://www.belden.com/products/cable/electronic-wire-cable/multi-pair-cable/3106db)).

* Wieso ist die Auswahl so "schlecht", wenn es doch eine sehr übliche 
Anwendung ist?
* Was ist der Sinn eines einpaaringen Kabels, wo gar kein GND mit 
gegeben werden kann? Braucht man dann immer ein extra Kabel?
* "Vergeudet" man also immer ein halbes Adernpaar, was ja auch Gewicht 
und Kupferkosten bedeutet? Oder gibt es einen wichtigen Grund, es so zu 
tun? (Z.B. Ausfallsicherheit? Herstellungskosten?)

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Man verwendet den Schirm auch als GND.

von Oliver S. (oliverso)


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... und bekommt dann auf 200m lustige Effekte mit verschiedenen ground 
Potentialen. Das schaut man sich kurz an, und geht dann auf 
Lichtwellenleiter.

Oliver

von Falk B. (falk)


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Oliver S. schrieb:
> ... und bekommt dann auf 200m lustige Effekte mit verschiedenen ground
> Potentialen. Das schaut man sich kurz an, und geht dann auf
> Lichtwellenleiter.

Schmarrn. Es gab Langstreckendatenübertragungen WEIT vor der Erfindung 
des LWLs. So wie es Leben vor Tiktok gab.

von Josef (josefo)


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H. H. schrieb:
> Man verwendet den Schirm auch als GND.

Wie würde das konkret aussehen? In den diversen Guides von TI und andern 
habe ich das nicht gefunden (bzw. wird der Schirm explizit nur auf einer 
Seite mit Erde verbunden).
Einfach GND an beiden Seiten auf den Schirm legen und an einer Seite 
noch direkt auf Erde, oder über ein RC-Netzwerk?

von Gerd E. (robberknight)


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Oliver S. schrieb:
> ... und bekommt dann auf 200m lustige Effekte mit verschiedenen ground
> Potentialen.

nö. Man nimmt statt dessen gescheite Transceiver die einen höheren 
Common-Mode-Bereich erlauben.

Sowas wie +- 25V ist da gängig. Und wenn Du jetzt wie vorgeschlagen den 
Schirm als GND verwendet hast und keinen Unsinn baust, dann musst Du 
Dich schon anstrengen um über 25V Common Mode zu kommen.

Aber selbst mit Gurken-Transceivern die nur -7 bis 12V können kommst Du 
schon ziemlich weit mit so einem Setup.

Und wenn Du einiges an Ausgleichsströmen über GND erwartest, dann nimmst 
Du besser ein Leiterpaar als GND - bei viel Strom brauchst Du das 
vermutlich und das ist dann nicht verschwendet. Dann den Schirm nur 
einseitig hart auflegen.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Josef schrieb:
> Wie würde das konkret aussehen? In den diversen Guides von TI und andern
> habe ich das nicht gefunden (bzw. wird der Schirm explizit nur auf einer
> Seite mit Erde verbunden).

> Einfach GND an beiden Seiten auf den Schirm legen

Ja.

> und an einer Seite
> noch direkt auf Erde, oder über ein RC-Netzwerk?

Du hast zwei Geräte mit Akkubetrieb, da gibts meisten keinen 
Erdanschluß.

von Falk B. (falk)


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Gerd E. schrieb:

> Und wenn Du einiges an Ausgleichsströmen über GND erwartest,

Bei zwei Geräten mit Akkubetrieb . . .

von Michael B. (laberkopp)


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Josef schrieb:
> Wieso ist die Auswahl so "schlecht", wenn es doch eine sehr übliche
> Anwendung ist?

RS485 erfordert kein besonderes Kabel, Profibus schon weil die gegen 
230V~ Leitungen isoliert sein sollen.

> Was ist der Sinn eines einpaaringen Kabels, wo gar kein GND mit gegeben
> werden kann? Braucht man dann immer ein extra Kabel?

Bei den meisten RS485 Geräten erfolgt wegen PELV Netzteil die GND 
Kopplung über den Schutzleiter, die paar Volt Abwrichung von Gerät zu 
Gerät akzeptiert RS485.

Nur wenn die Geräte akkubetrieben oder SELV sind, muss man sich über den 
Massebezug Gedanken machen. Der wird dann oft über die Termination 
Netzwerke hergestellt, aber die eolltest du dir ja sparen. Und wenn die 
Geräte schon über andere Leitungen einen Massebezug haben, würde eine 
dritte RS485 Leitung zu einer Masseschleife führen.

Es gibt also nur selten die Notwendigkeit einer dritten Leitung,  nur 
wer unbedingt batteriebetrieben ohne Abschlusswiderstände bauen will.

von Hans W. (hanswieland)


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Über GND soll im Idealfall kein Strom fließen. Die Verbindung stellt 
sicher  dass beide Geräte das gleiche GND Potential haben, auf welches 
sich die beiden komplementären Signale beziehen.

Sollte doch nennenswert Strom über die GND Leitung fließen, hast eh noch 
ein Problem zu lösen - unabhängig vom Kabel.

von Josef (josefo)


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Falk B. schrieb:
> Josef schrieb:
>> und an einer Seite
>> noch direkt auf Erde, oder über ein RC-Netzwerk?
>
> Du hast zwei Geräte mit Akkubetrieb, da gibts meisten keinen
> Erdanschluß.

Danke, ja das stimmt, eine richtige Erde gibt es bei mir nicht. Mit 
"Erde" hätte ich an das (Metall-)Gehäuse des einen Geräts gedacht. Aber 
in dem Fall GND an Schirm habe ich dann ohnehin bei beiden Geräten 
GND/Schirm am Gehäuse.

Michael B. schrieb:
> Der [Massebezug] wird dann oft über die Termination
> Netzwerke hergestellt, aber die eolltest du dir ja sparen. [...]
>
> Es gibt also nur selten die Notwendigkeit einer dritten Leitung,  nur
> wer unbedingt batteriebetrieben ohne Abschlusswiderstände bauen will.

120R Abschlusswiderstände werden natürlich verbaut (ich habe auch nie 
etwas anderes geschrieben). Nur dachte ich, bräuchte ich keine 
"Fail-Safe" Widerstände, weil der Transceiver (z.B. XR33053) keine 
braucht.

Hans W. schrieb:
> Über GND soll im Idealfall kein Strom fließen. Die Verbindung stellt
> sicher  dass beide Geräte das gleiche GND Potential haben, auf welches
> sich die beiden komplementären Signale beziehen.
>
> Sollte doch nennenswert Strom über die GND Leitung fließen, hast eh noch
> ein Problem zu lösen - unabhängig vom Kabel.

Ah, danke, hier war ein Denkfehler von mir. Ich dachte, im Regelbetrieb 
kommt es systemisch bedingt auch zu geringen Ausgleichsströmen, z.B. 
wenn das Protokoll nicht gleichanteilsfrei ist. Aber da sowieso 
differenziell übertragen wird, heben sich die Ströme auf. D.h. die GND 
Leitung ist wirklich nur zum GND Potentialausgleich (externe Faktoren, 
nicht systemisch) da. D.h. Beim Verbinden der Geräte fließt ggf. kurz 
ein Strom über den Schirm (und der wirkt kurz als Antenne), aber danach 
sind die zu erwartenden Ströme/-änderungen so gering, dass sie in der 
Praxis irrelevant sind.

Im [Artikel zu RS-485](https://www.mikrocontroller.net/articles/RS-485) 
steht übrigens zu der Verwendung von Schirm als GND nichts drinnen. Das 
wäre mglw. schön, wenn das ergänzt werden könnte.

: Bearbeitet durch User
von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Josef schrieb:
> 120R Abschlusswiderstände werden natürlich verbaut (ich habe auch nie
> etwas anderes geschrieben). Nur dachte ich, bräuchte ich keine
> "Fail-Safe" Widerstände, weil der Transceiver (z.B. XR33053) keine
> braucht.

Bei moderaten Datenraten sind die Failsafe-Widerstände wesentlich 
wichtiger als die Terminierung, da ansonsten selbst bei modernen 
Transceivern der Störabstand mit ~ 100 mV viel zu gering ist. Das 
funktioniert dann zwar auf dem Labortisch noch einwandfrei, aber in 
realen Anwendungen nur noch mit Störungen.

von Nick (b620ys)


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Bei 300 m würde ich eher Treiber mit galvanischer Trennung verwenden. 
Dann erübrigt sich auch die GND-Leitung.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Nick schrieb:
> Bei 300 m würde ich eher Treiber mit galvanischer Trennung
> verwenden.
> Dann erübrigt sich auch die GND-Leitung.

Ein Trugschluss. Ich hab schon genug defekte 485 Transceiver hinter 
Optokopplern erlebt. Es gibt da noch genug kapazitive Kopplung, und in 
verseuchter Umgebung sind da übliche Schutzschaltungen schnell 
überfordert.

von Falk B. (falk)


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Nick schrieb:
> Dann erübrigt sich auch die GND-Leitung.

Nö.

https://www.mikrocontroller.net/articles/RS-485#Weitere_Hinweise

von Nick (b620ys)


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Falk B. schrieb:
> Nö.

Und wie bring ich das mit dem Datenblatt zusammen?
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/adm2582e-2587e.pdf

Fig. 37: Gnd1 und Gnd2 sind durch die isolation barrier getrennt.

von Josef (josefo)


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Nick schrieb:
> Und wie bring ich das mit dem Datenblatt zusammen?

Ich denke, dass GND_ISO (GND_2 in der Zeichnung) aller Transceiver 
zusammengeschaltet werden soll. Man braucht also immer noch eine 
Referenzader für die Bus-Seite.

von Rainer D. (dl1auz)


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für RS485  genügen 2 Adern
ein einseitig angeschlossener Schirm kann helfen
GND ist NICHT erforderlich - auch wenn immer wieder was anderes 
behauptet wird

von Falk B. (falk)


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Nick schrieb:
>> Nö.
>
> Und wie bring ich das mit dem Datenblatt zusammen?
> 
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/adm2582e-2587e.pdf
>
> Fig. 37: Gnd1 und Gnd2 sind durch die isolation barrier getrennt.

Das ist gar nicht die Frage, sondern ob man eine GND-Verbindung zwischen 
den Busteilnehmern braucht. Die Antwort lautet. Wenn es sicher und 
robust sein soll: JA!

von H. H. (hhinz)


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Rainer D. schrieb:
> für RS485  genügen 2 Adern
> ein einseitig angeschlossener Schirm kann helfen
> GND ist NICHT erforderlich - auch wenn immer wieder was anderes
> behauptet wird

Gleichtaktstörungen gibt es ja nicht...

von Nick (b620ys)


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Josef schrieb:
> Ich denke, dass GND_ISO (GND_2 in der Zeichnung) aller Transceiver
> zusammengeschaltet werden soll.

GND_ISO?
Das gibts nicht im Datenblatt. Und wenn busseitig das Gnd2 verwendet 
werden würde, dann würde man es doch in Fig. 38 sehen.

von Nick (b620ys)


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Falk B. schrieb:
> Wenn es sicher und robust sein soll: JA!

Wen es rubust sein soll, dann nehm ich was von Analog. Und wenn es 
erforderlich wäre, dann geh ich stark davon aus, dass Analog das so auch 
schreibt.
Darum ist es ja isoliert, weil es robust sein soll. Im Ti-DaBla das in 
der FAQ verlinkt wurde sprechen wir von nicht isolierten. Da ist klar, 
dass Gnd verbunden werden muss.

H. H. schrieb:
> Gleichtaktstörungen gibt es ja nicht...

Ist: "High common-mode transient immunity: >25 kV/μs" nicht genug?
Und: "±15 kV ESD protection on RS-485 input/output pins" klingt auch 
nicht sehr empfindlich.

Beitrag #8039305 wurde vom Autor gelöscht.
von Nick (b620ys)


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Beitrag #8039305 wurde vom Autor gelöscht.

Er hat die Ausnahmegenemigung für Netzwerkkabel gefunden.

von H. H. (hhinz)


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Nick schrieb:
> Ist: "High common-mode transient immunity: >25 kV/μs" nicht genug?
> Und: "±15 kV ESD protection on RS-485 input/output pins" klingt auch
> nicht sehr empfindlich.

Klingt...

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Nick schrieb:
> Ist: "High common-mode transient immunity: >25 kV/μs" nicht genug?
> Und: "±15 kV ESD protection on RS-485 input/output pins" klingt auch
> nicht sehr empfindlich.

Dabei geht es nur um ESD und ähnliche Entladungen usw., aber nicht um 
langanhaltende Störungen, wie z.B. Masseverschiebungen. Hierfür sind die 
in den Datenblättern spezifizierten Bereiche, z.B. -7 V bis +12 V, 
unbedingt einzuhalten.

Bei einigen Leitungstreibern findet man auch noch ein paar versteckte 
Hinweise, dass die hohe ESD-Festigkeit nur in Verbindung mit einer 
bestimmten Zusatzbeschaltung gilt.

: Bearbeitet durch User
von Josef (josefo)



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Nick schrieb:
> Josef schrieb:
>> Ich denke, dass GND_ISO (GND_2 in der Zeichnung) aller Transceiver
>> zusammengeschaltet werden soll.
>
> GND_ISO?
> Das gibts nicht im Datenblatt. Und wenn busseitig das Gnd2 verwendet
> werden würde, dann würde man es doch in Fig. 38 sehen.

Ich denke, bei Fig. 38 geht es nur um die Halb-Duplex Verschaltung mit 
multi-drop Teilnehmern usw., nicht um GND1/GND2.

Andreas S. schrieb:
> Nick schrieb:
>> Ist: "High common-mode transient immunity: >25 kV/μs" nicht genug?
>> Und: "±15 kV ESD protection on RS-485 input/output pins" klingt auch
>> nicht sehr empfindlich.
>
> Dabei geht es nur um ESD und ähnliche Entladungen usw., aber nicht um
> langanhaltende Störungen, wie z.B. Masseverschiebungen. Hierfür sind die
> in den Datenblättern spezifizierten Bereiche, z.B. -7 V bis +12 V,
> unbedingt einzuhalten.

Ergänzend dazu die Absolute Maximum Ratings des isolierenden 
ADM2582E/ADM2587E und des von mir erwähnten nicht-isolierenden MaxLinear 
XR33053.

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