RS485 мережевий контактний контакт - коли підключити?

Як багато хто знає, можна реалізувати простий вузол для вузла зв'язку rs485, використовуючи лише два дроти, A і B. Ну, стандарт вказує з'єднати землю двох вузлів разом.

з Вікіпедії:

На додаток до з'єднань A і B, стандарт EIA також визначає третю точку взаємозв'язку під назвою C, яка є загальним опорним заземленням сигналу.

Я натрапив на десятки статей, які говорять про цей третій зв’язок, але все ще не могли зрозуміти цю концепцію.

1. Чому приймач не може просто діяти як простий вольтметр? вимірювання напруги між А і В?
2. Якщо обидва вузли працюють від акумулятора (різний акумулятор для кожного вузла), чи має заземлення підключення?
3. Чому краще (зовнішні) вузли заземляти, коли кабелі довгі?
4. Чим цей заземлений з'єднання хороший для захисту від перехідних?

Примітка: я не претендую на найбільш наукову відповідь, але я спробую пояснити речі так, як я їх розумію.

1. Я не знаю, чи аргумент Вольтметра 100% достовірний, оскільки це пристрій низької швидкості, більш підходящим прикладом може бути осцилограф, керований акумулятором, або диференціальний осцилоскопний зонд.

2. Запам’ятайте визначення напруги, яке є різницею потенціалів між 2 балами. Сигнали A і B диференціюються електричними компонентами всередині підсилювача (в основному транзисторами), які мають абсолютний максимальний показник між базою і колектором / випромінювачем. земля. Отже, напруги А і В є безглуздими, не вказуючи на що вони посилаються. Наприклад, якщо різниця між А і В становить 2,5 В, але ця напруга на 20 В зміщується над джерелом підсилювача приймачів, чи побачив би підсилювач (2,5 або 22,5)?

3. 4: Зовнішні кабелі на великій відстані більш схильні до шуму або ШОЕ або будь-якого джерела заряду або струму, який може потрапити в шину (що має специфічний опір і опір постійного струму), тому якщо кількість заряду / струму досить велика, помножена на більший опір (довгий кабель) може спричинити більший сплеск напруги на приймачі, що може призвести до пошкодження. Заземлення в цій ситуації може бути використане для забезпечення шляху для шипів, що потрапляють в щит, і може використовуватися як стабільна опора на землю.

Чи може бути змінено ланцюг приймача RS485 на плаваючий і повністю здатний діяти як вольтметр / осцилоскоп, цілком можливо, додавши додаткові компоненти, ланцюги ізоляції тощо., Але з додатковими витратами, складністю та розміром, що виходить за рамки можливостей невеликого ІС, такого як MAX485.

Це міф, що ви можете змусити інтерфейси RS485 працювати без загального (C) заземлення, з'єднаного між різними пристроями на шині. Приймач здатний вимірювати відносний потенціал між сигналами A і B лише тоді, коли напруга загального режиму на входах A і B утримується в межах від -7V до + 12V від GND-посилання приймача.

Думка про те, що обидві сторони інтерфейсу, що працює від батарей, якось зміниться, також є міфом. Все зводиться до того, яка загальна напруга в режимі знаходиться між передавачем GND і приймачем GND. Третє провідне з'єднання тримає під контролем напругу загального режиму. Без цього будь-який неправомірний вплив ні на одиницю, ні на шину між ними може призвести до загального напруги в режимі, що виходить за межі діапазону від -7 до + 12 В. Цей вплив може бути пов'язаний з приєднанням до інших систем за допомогою EMI. Це також може бути звичайним, коли це відображається як зміна змінного струму, яке слід за частотою мережі.

Ви праві в тому, що чистий приймач міг би просто виміряти різницю між двома сигнальними лініями. Однак будь-які засоби для цього матимуть деякий загальний діапазон режимів , до якого окремі сигнали повинні залишатися. Специфікація дає загальний діапазон режимів, який вузли повинні мати можливість переносити.

Без третього опорного проводу немає способу визначити цю загальну напругу в режимі, і тоді не було б способу зробити приймач, який гарантовано відповідає.

Навіть якщо ваш приймач був налаштований таким чином, щоб лінії передачі даних перенесли оптоізолятори, наприклад, у вас все ще є загальне обмеження напруги в режимі. Це може бути кілька тисяч вольт замість декількох вольт, але завжди буде деяка загальна напруга в режимі, за якою приймач більше не працюватиме.

Поки що мова йшла тільки про отримання сигналу RS-485. Керування сигналами RS-485 набагато обмежує. Сигнали даних визначаються як номінальні 0-5 В щодо проводу заземлення. Без заземлюючого дроту у вас немає способу цього забезпечити. Схема, яка передає два сигнали, буде посилатися на щось. Щось потрібно підключити до інших передавачів і приймачів на шині.

На основі інших відповідей я запропоную це як приклад. Будь ласка, майте на увазі, що ця відповідь випливає зі старої приказки: "іноді невелика неточність економить багато пояснень".

Скажімо, у вас є два пристрої RS485, які електрично ізольовані. Ви підключаєте лінії А та В як звичайно. Однак через бродячі ємності та інший електротехнічний вуду один з пристроїв плаває на 3000 вольт вище іншого.

Немає проблем, правда? Приймач просто бачить лінії А і В, що надходять на 3000В і 3012В, він вибирає 12В диференціала, який знаходиться в межах специфікації, і вимикається?

Отже, через бродячу ємність пристрої насправді не є на 100% ізольованими, а тому приймальний пристрій насправді бачить 3000 вольт на лініях А і В відносно власного джерела живлення. Мікросхема RS485, яку він використовує, визначається лише тим, що забезпечує 2500 вольт ізоляції, тому вхідне напруга здатне стрибати цю мікросхему та обсмажувати якусь іншу частину схеми. Наявний струм при цій напрузі невеликий, тому ви навіть не побачите іскри, але цього достатньо, щоб заподіяти ESD-пошкодження іншим ІС в ланцюзі, не дозволяючи їм працювати належним чином.

Підключивши провід GND між обома пристроями, різницю в 3000 вольт буде видалено тим самим мікроскопічним струмом, що проходить по проводу GND замість інших ІМ-пристроїв, і зсув 3000 вольт на сигнальних лініях A і B зникне.

Деяким чином лінія GND служить подібній меті тут як резистор, що спадає, гарантуючи, що всі сигнальні лінії знаходяться на відомих рівнях, а не випадково плавають по всьому місцю.

Так, специфікація RS485 розглядає лише різницю між сигнальними лініями A і B, але кожен пристрій також має максимально дозволену напругу між власним GND джерелом живлення та сигнальними лініями. Припинення цієї напруги не виходить за межі діапазону, забезпечуючи однаковий рівень усіх GND пристроїв, тому провід GND між усіма пристроями RS485 робить саме це. Так, теоретично електрично ізольовані пристрої не матимуть між собою величезних напруг, на практиці здається, ізоляція не завжди ідеальна, тому на це не розраховуйте.

Точка С - це зворотний шлях для струму на А і В. Це дозволяє струму повернутися назад до джерела для завершення ланцюга.