Hallo zusammen, ich möchte bei meinem Windmesser eine RS485 Schnittstelle abfragen, und wollte mich nun mal erkundigen ob diese anfällig gegenüber Blitzeinschlägen und den damit Auftretenden Spannungsdifferenzen ist.
Meinst du, wenn ein Blitz in deinen Windmesser reinknistert? Ich würde schon sagen, dass darauf die Schnittstelle empfindlich reagiert. Tippe mal auf geschmolzene Anschlüsse etc. ;-)
RS485 ist generell störunempfindlich, weil symmetrisch aufgebaut. Die in ein Draht induzierte Fremdspannung ist genauso in der anderen Leitung drin, aber am Empfänger/Sender heben die sich gegenseitig auf, weil gleich groß und selbe Polarität, also am Draht A z.B. +UStör und am Draht B +UStör, Differenz zwischen beiden = 0. Das ist der Riesenvorteil von RS485.
Die Symmetrie sorgt zwar dafür, dass Gleichtaktstörungen unterdrückt werden, aber dennoch muss die maxiomale Eingangsspannugn der RS485-Treiber beachtet werden:L wenn der Blitz z.B. die Spannung auf beiden Leitungen um 200V anhebt, dann dürfte der Treiber abbrennen. "Gleichtaktstörung" ist der Ausdruck dafür, dass Störungen in der Regel auf die beiden Leitungen gleichsinnig wirken, also die Spannung auf beiden Leitungen (gegenüber Erde) in der gleichen Richtung verschieben. Die Eingangsstufe der treiber entfernt soclhe Störungen, da sie nur die Differenz der beiden Eingangsspannugen berücksichtigt. Für analoge Signale macht man das ja mit OP genauso. Für die symmtrischen Schnittstellen wird in der Regel verdrilltes Kabel verwendet - warum wohl? Betrachten wir zunächst das nicht-verdrillte Kabel: zwei Leitungen nebeneinander, Abstand 1mm, Länge 1m zwischen Sender und Empfänger. Dsa ganze ist dann eine Spule mit Querschnitt 0,001 m² und einer Windung. Wenn da jetzt ein Magnetfeld einwirkt und sich rasch ändert, dann wird eine recht hohe spannung induziert - und frittiert ggf. die Treiberchips. Wenn man die leitungen aber verdrillt, also z.b. alle 2mm (also alle 2mm tauschen der "obere" und die "untere" Draht die Seite), dann haben wir auf dem Meter 500 1-Windung-Spulen mit 0,000002 m² Querschnitt - und wenn daneben der Blitz einschlägt, dann wird wieder Spannung induziert. Nur diesmal in der ersten Spule positiv, in der zweiten negativ, der dritten wieder positiv und so fort - denn die "Spulen" haben ja entgegengesetzten Wicklungssinn. Im Mittel bleibt dann als "Spule" nur eine Windung der kleinen Fläche übrig, damit reduziert sich die gleichtaktstörung, die der Empfänger sieht, auf ein erträgliches Maß. Je gleichmässiger die Verdrillung und je weniger die Symmetrien der Anordnung gebrochen werden, desto besser ist diese Kompensationswirkung. Telefonkabel und Ethernet-Kabel sind aus diesen Gründen "twisted Pair", also verdrillte Leitungen, teilweise mit sehr niedrigen Toleranzen, also sehr guter Symmetrie. Diese Symmetrien wirken übrigens in zwei Richtungen: so, wie sie vor Einstrahlung schützen, schützen sie auch vor Abstrahlung: da die eine Leitung das inverse der anderen trägt, kompensieren sich die beiden Abstrahlungen zu Null - bei idealer Symmetrie. Die Restabstrahlung wird also mit Symmetriebrechungen grösser - und ist nebenbei eines der Probleme, die DSL-Datenraten begrenzen. Fazit: - verdrillte Leitungen nehmen ist wichtig - RS485-Treiber sockeln oder - Treiber für lange Leitungen auf separate Leiterplatte absetzen und ggf. optisch an das eigentliche Gerät ankoppeln. Letzreres mache ich speziell bei Geräten, die irgendwie exponiert sind, z.B. Drehzahlmesser fürs Windrad. Wenn ein Blitz in der Nähe einschlägt, dann haben wir es nur mit Schrittspannungen und mit einem heftigen Magnedfeld (ein Blitz erzeugt Mega-Amperes!) zu tun. Wenn der Blitz aber ins Gerät einschlägt, dann geht eigentlich immer was kaputt, da kommen Megajoules an Energie an, die sich austoben wollen. Man hat aber in der Hand, was man der Bestie zum Fraß vorwerfen will :-)
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