Zrozumienie roli przewodu masy w systemach RS485 - czy jest on niezbędny?

Thu Nov 18, 2004 10:44 pm   

Witam!

Czytam ostatnio usilnie o RS485 i zauważyłem, że w schematach połaczeń
wielu urzadzeń do wspólnej magistrali jest dodatkowy trzeci przewód
spinający masy urządzeń. Mam w związku z tym pytanie: czy zadaniem tego
przewodu jest niedopuszczenie do przekroczenia potencjału na wejściu
bufora RS485 powyżej wartości nominalnej ? Jesli dobrze rozumiem nie
podłaczenie masy spowoduje pływanie odbirnika i zapewne przekroczenie
wartości dopuszczalnych na wejściu. Z punktu widzenia transmisji RS485
nie wydaje mi się on potrzebny, ale widocznie po coś cię go tam wstawia.

Czy mam racje, czy też jest inny powód ?


--
Sebastian Bialy - heby@poczta.onet.pl

Thu Nov 18, 2004 11:24 pm   

Powitanko,

Kiedys poszukujac odp. na to pytanie wyslalem je do tech. supportu Maxima.
Tak jak przypuszczasz: dodatkowy przewod masy jest aby roznica potencjalow
nie byla wieksza niz AFAIR 50V.
W praktyce mozna zwykle pominac, chyba ze np. urzadzonka spiete 485 wisza
na roznych fazach z roznych rozdzielni zasilane. Mozna tez dac 485
optoizolowane, ale to juz droga zabawa.
Pozdroofka,
Pawel Chorzempa
--
"-Tato, po czym poznać małą szkodliwość społeczną?
-Po wielkiej szkodzie prywatnej" (kopyrajt: S. Mrożek)
Przy odpowiadaniu na priv zastanow sie nad moim adresem;-)

Fri Nov 19, 2004 12:49 am   

Użytkownik "Sebastian Bialy" <heby@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości
news:cnj8m0$71s$1@atlantis.news.tpi.pl



Piszę z pamięci, a jestem już z lekka sztywny, więc wyjaśnienie może być
nieco drętwe. ;-)

Wiele osób traktuje RS485 jak pętlę prądową, natomiast w rzeczywistości
nadajnik RS485 ma charakter podwójnego źródła _napięciowego_ a prąd płynący
w liniach zależy m.in. od wypadkowej rezystancji wejściowej odbiorników
dołączonych do magistrali oraz układów dopasowujących na jej końcu. W
szczególności prąd w obu gałęziach wcale nie ma obowiązku, żeby być
identyczny (co do modułu). Jeżeli nie zastosujesz wyrównawczego połączenia
mas, to automatycznie wymuszasz równość prądów w obu liniach. To co
popłynie na Tx->A->Rx musi wrócić Rx->B->Tx bo nie ma innej drogi, Albo też
różnica musi się zamknąć drogą bardzo okrężną, czyli podejrzaną. Ponieważ
obciążenia nie są zupełnie symetryczne, a prądy mają być równe, to w
konsekwencji na wejściach odbiornika musi ustalić się pewna składowa wspólna
przesuwająca średni poziom sygnału względem środka reprezentującego zarazem
maksymalne, symetryczne marginesy zakłoceniowe w obu kierunkach. W
praktyce tor transmisyjny będzie działał, ale niekoniecznie w optymalnych
warunkach.

To jak łączyć masy interfejsowe po obu stronach, zależy od przewidywanego
poziomu zakłóceń i tego z czym interfejsy są połączone dalej. Jeżeli masy
interfejsowe mają połączenie z lokalnymi masami urządzeń, a te np. są
zerowanie lub lokalnie uziemienione, to różnice potencjału między
uziemieniami automatycznie przenoszą się jako składowa wspólna na wejście
odbiorników i łatwo mogą spowodować przekroczenie jej dopuszczalnego
zakresu. W zależności od przewidywanego poziomu zakłóceń stosuje się różne
kombinacje:
- Masy interfejsów połączone z masami urządzeń i pomiędzy sobą. Urządzenia
powinny być ekwipotencjalne lub jedno z nich musi mieć potencjał pływający.
- Masy interfejsowe połączone między sobą i oddzielone rezystorami od mas
urządzeń.
- Masy interfejsowe połączone między sobą natomiast interfejsy separowane
galwanicznie od reszty urządzenia (najlepsze rozwiązanie)

Na szybko wyciągnąłem z BookMarków parę pokrewnych dokumentów dotyczących
rs485. Warte poczytania, choć wydaje mi się, że nie mam tutaj dokładnie tego
co chciałem znaleźć, czyli zgrabnego dokumentu dotyczącego właśnie różnych
wariantów łączenia mas. Poszukam jak będę mieć trochę bardziej kumaty umysł.

"Understanding common mode signals":
http://www.edn.com/contents/images/289961.pdf

Pojęcie obciążenia jednostkowego (U.L.), zakres akceptacji napięć wspólnych
po stronie odbiornika:
http://katalogi.iele.polsl.gliwice.pl/data/National_Semiconductor/docs/an-97
9.pdf

"485 App Note"
http://www.bb-elec.com/bb-elec/literature/tech/485appnote.pdf

--
Marek Dzwonnik, GG: #2061027 - zwykle jako 'niewidoczny'
(Uwaga Gadu-Gadulcowicze: Nie odpowiadam na anonimy.)

Fri Nov 19, 2004 9:35 am   

Użytkownik "Sebastian Bialy" <heby@poczta.onet.pl> napisał w
wiadomości news:cnj8m0$71s$1@atlantis.news.tpi.pl...

Ktoś kiedyś polecił mi noty aplikacyjne na stronie www.robustdc.com
Dziś wygląda, że strona jest jakby niedostępna.
Mam te noty (18 szt., w zipie prawie 4MB).
Nie uważam, aby były rewelacyjne, ale przeczytać warto.
Wysłać ?

Ten trzeci przewód nie wyrówna potencjałów jeśli źródło ich różnicy ma
odpowiednią siłę (a zazwyczaj chyba ma).
Na skutek różnicy obciążeń sieci powstają różnice mas rzędu kilku V (w
jednym budynku) i do kilkunastu V między budynkami.
Aby to wyrównać trzeba by stosować szyny wyrównawcze o przekrojach
liczonych w centymetrach.
Ale są momenty (zwarcia i awarie sieci i pioruny) kiedy ta różnica
skacze do rzędu 50V w budynku i do rzędu 100kV (nie pomyłka) między
budynkami.

Jest taki parametr: Change-in-Magnitude of Common-Mode Voltage - dla
MAX3085E - max 0.2V.
I to jest dużo więcej niż dopuszczają normy EMC.
Aby ten sygnał Common-mode nie był powodem przekroczenia norm emisji
zakłóceń wywołany nim prąd musi wracać tuż koło pary przewodów RS485,
a nie na około przez połączenia mas połączonych ze sobą urządzeń - to
załatwia ten trzeci przewód.

P.G.

Fri Nov 19, 2004 4:17 pm   

Marek Dzwonnik wrote:

Dziękuje za wyjaśnienie (wcale nie drętwe) i za info na prv. Wydaje
mi się to dośc jasne, tym bardziej, że urządzenia sterowane przez RS485
w moim przypadku _raczej_ będą zasilane ze wspólnego zasilacza, albo
będą pływały (trafo) i będę mógł im spiąć masy. Co z resztą zamierzałem
i tak zrobić, więc pytałem z ciekwości bardziej ... Trzeba chyba
przejśc na optykę ...

--
Sebastian Bialy - heby@poczta.onet.pl

Fri Nov 19, 2004 4:21 pm   

Piotr Gałka wrote:

Hmm jeśli możesz to przyjme każde ilości ... ;)


U mnie nie liczyłbym na dużą moc, prędzej powodem będzie jakiś lewy
potencjał eletryczności statycznej ;)


Nie nie, to nie wchodzi w grę. Na szczeście u mnie nie ma kłopotu z
potencjałami, ale dobrze wiedzieć na przyszłość.


Hmm czyli rozumiem, że spinanie mas daje nieco z ochrony przed
załkuceniami ? Czy ma to również znaczenie przy bardzo małych prądach
wyrównawczych ?

--
Sebastian Bialy - heby@poczta.onet.pl

Sat Nov 20, 2004 11:22 am   

Użytkownik "Sebastian Bialy" <heby@poczta.onet.pl> napisał w
wiadomości news:cnl6pf$b95$1@nemesis.news.tpi.pl...

Zależy co to są bardzo małe prądy wyrównawcze.
EN55022 dopuszcza średnie prądy common-mode od 100uA w dół do 32uA dla
f od 150kHz do 500kHz i potem 32uA od 500kHz do 30MHz.
Odpowiada to średniemu napięciu common-mode od 16mV do 5mV i dalej 5mV
(bo przyjmuje się impedancję common-mode kabla równą 150 ohm).
Powinno się zachować pewien zapas na błędy pomiarowe i na rozrzuty
parametrów elementów (rzędu 6dB).

Według szybkości transmisji, stromości zboczy, wartości napięcia
common-mode (na przykład 200mV) i charakterystyki widmowej trapezu
(lub Spicem) można policzyć ile z tych 200mV zostanie w interesującym
zakresie (150kHz-30MHz) i ewentualnie dobrać odpowiedni filtr
common-mode. Wtedy nawet bez tego trzeciego kabla powinno być OK.

Ja wybrałem izolację 2.5kV RMS (daje też automatycznie odporność na
impulsy Surge).

P.G.