Pin ground jaringan RS485 - kapan harus terhubung?

14

Seperti banyak yang tahu, seseorang dapat mengimplementasikan komunikasi simpul ke simpul rs485 sederhana dengan hanya menggunakan dua kabel, A dan B. Nah, standar menentukan untuk menghubungkan ground dari kedua node secara bersamaan.

dari Wikipedia:

Selain koneksi A dan B, standar EIA juga menentukan titik interkoneksi ketiga yang disebut C, yang merupakan landasan referensi sinyal umum.

Saya menemukan puluhan artikel yang berbicara tentang koneksi ketiga ini tetapi masih tidak dapat memahami konsepnya.

  1. Mengapa penerima tidak bisa hanya bertindak sebagai voltmeter sederhana? mengukur tegangan antara A dan B?
  2. Jika kedua node dioperasikan dengan baterai (baterai berbeda untuk setiap node) apakah koneksi ground membuat perbedaan?
  3. Mengapa node (luar) lebih baik dibumikan bila kabelnya panjang?
  4. Bagaimana koneksi ground ini baik untuk perlindungan dari transient?
fhlb
sumber
Saya tidak mengerti. Ada dua jawaban sempurna dan karunia terbuka? WTF?
Gregory Kornblum
Ngomong-ngomong. Jika sistem Anda hanya bekerja dengan dua kabel, itu hanya berarti Anda tidak pernah mengujinya dalam semua kondisi yang memungkinkan.
Gregory Kornblum
@GregoryKornblum lol "jawaban sempurna" itu tidak banyak menjelaskan. itu seperti bertanya tentang TVS dan bagaimana desain benar-benar berfungsi setelah menghapusnya. Anda mendapat jawaban bahwa "ada yang salah dan dioda ini akan melindungi Anda". Itu adalah jawaban yang benar tetapi itu bukan "jawaban sempurna"
fhlb
Salah. Ada penjelasan sempurna tentang tegangan mode umum. Jika masih ada sesuatu yang tidak jelas, tanyakan saja pertanyaan spesifik.
Gregory Kornblum

Jawaban:

1

Catatan: Saya tidak mengklaim memiliki jawaban paling ilmiah tetapi saya akan mencoba menjelaskan hal-hal seperti yang saya pahami.

  1. Saya tidak tahu apakah argumen Voltmeter 100% valid, karena merupakan perangkat kecepatan rendah, contoh yang lebih tepat adalah osiloskop yang dioperasikan dengan Baterai, atau probe osiloskop diferensial.

  2. Ingat definisi Voltage yang merupakan perbedaan potensial antara 2 titik. Sinyal A dan B dibedakan oleh komponen listrik di dalam Amplifier (terutama transistor) yang semuanya memiliki peringkat maksimum absolut antara basis dan kolektor / emitornya. Ini disebut sebagai penguat diferensial maksimum Mode Input Tegangan maksimum berkenaan dengan miliknya sendiri. tanah. Oleh karena itu tegangan A dan B tidak ada artinya tanpa menentukan apa yang dirujuk. Sebagai contoh jika perbedaan antara A dan B adalah 2.5v tetapi tegangan ini adalah 20v bergeser di atas pasokan amplifier penerima, apakah penguat akan melihat (2.5 atau 22.5)?

  3. 4: Kabel outdoor jarak jauh lebih rentan terhadap kebisingan atau ESD atau sumber muatan atau arus apa pun yang dapat memasuki bus (yang memiliki impedansi khusus dan resistansi DC) sehingga jika jumlah muatan / arus cukup tinggi dikalikan dengan resistansi yang lebih tinggi (Kabel panjang) akan menyebabkan lonjakan tegangan yang lebih besar pada penerima yang dapat menyebabkan kerusakan. Pembumian dalam situasi ini dapat digunakan untuk menyediakan jalur bagi paku yang mengenai perisai, dan dapat digunakan sebagai referensi tanah yang stabil.

Apakah rangkaian penerima RS485 dapat diubah menjadi mengambang dan sepenuhnya mampu bertindak seperti voltmeter / Oscilloscope mungkin sepenuhnya dimungkinkan dengan menambahkan komponen tambahan, sirkuit isolasi, dll. Tetapi dengan biaya tambahan, kompleksitas dan ukuran yang semuanya di luar kemampuan dari IC kecil seperti MAX485.

Elektron
sumber
8

Ini adalah mitos bahwa Anda dapat membuat antarmuka RS485 berfungsi tanpa kabel ground Common (C) yang terhubung antara berbagai perangkat di dalam bus. Penerima hanya mampu mengukur potensi relatif antara sinyal A dan B ketika tegangan mode umum dari input A dan B disimpan dalam -7V hingga +12 V dari referensi GND penerima.

Gagasan bahwa kedua sisi antarmuka dioperasikan dengan baterai akan membuat perbedaan juga merupakan mitos. Semuanya bermuara pada tegangan mode umum antara pemancar GND dan penerima GND. Sambungan kabel ketiga menjaga tegangan mode umum tetap terkendali. Tanpanya, pengaruh yang tidak semestinya pada salah satu unit atau bus antara keduanya dapat menyebabkan tegangan mode umum keluar dari -7V ke + 12V. Pengaruh ini bisa disebabkan oleh pemasangan ke sistem lain melalui EMI. Juga umum untuk melihat ini muncul sebagai variasi AC yang mengikuti frekuensi saluran listrik.

Michael Karas
sumber
Saya mengujinya dan berhasil. menggunakan pengontrol PTZ yang dioperasikan oleh adaptor dinding terisolasi ke cam dome yang beroperasi dari baterai tanpa pembumian.
fhlb
mungkin resistansi pull-up / pull-down yang besar pada ujung penerima memberikan (mengambang) A dan B level tegangan yang valid sebagaimana dirujuk ke ground penerima. Itu jika Vab = 5V, A terhubung ke pull down, lalu Va = 0, Vb = -5V
fhlb
3
@ Fhib, itu hanya wajan karena arus yang mengalir dalam perlindungan ESD diosed dari transceiver RS485 memungkinkan dua node untuk mencapai tegangan umum yang agak cocok.
Jasen
3
@ fhlb - Hanya karena Anda mengujinya dan tampaknya berfungsi untuk Anda, tidak berarti Anda hanya dapat menghilangkan koneksi C wire. Anda beruntung dalam satu contoh bahwa tidak ada apapun di sekitar pengemudi dan / atau penerima yang memberikan pengaruh yang tidak semestinya pada satu atau perangkat lainnya.
Michael Karas
2
Karena hukum Ohm. Tegangan mode umum akan menyebabkan arus melalui beberapa bagian, baik itu sesuatu yang fungsional atau sesuatu yang protektif. Setelah tegangan dan / atau arus ini menjadi terlalu besar, bagian itu gagal.
sekdiy
6

Anda benar bahwa penerima murni hanya bisa mengukur perbedaan antara dua garis sinyal. Namun, segala cara untuk melakukan itu akan memiliki beberapa rentang mode umum yang harus tetap di dalam sinyal individu. Spec memberikan rentang mode umum yang harus dapat ditoleransi oleh node.

Tanpa kabel referensi ketiga, tidak ada cara untuk menentukan tegangan mode umum ini, dan kemudian tidak akan ada cara untuk membuat penerima yang dijamin sesuai.

Sekalipun penerima Anda telah diatur sehingga jalur data melaju opto-isolator, misalnya, Anda masih memiliki batasan tegangan mode umum. Mungkin beberapa ribu volt bukan beberapa volt, tetapi akan selalu ada beberapa tegangan mode umum di luar yang tidak akan berfungsi penerima lagi.

Sejauh ini hanya tentang menerima sinyal RS-485. Mengemudi sinyal RS-485 jauh lebih membatasi. Sinyal data ditetapkan sebagai 0-5 V nominal sehubungan dengan kabel arde. Tanpa kabel ground, Anda tidak memiliki cara untuk memastikan itu. Rangkaian yang menggerakkan kedua sinyal akan dirujuk ke sesuatu. Sesuatu itu perlu dihubungkan ke pemancar dan penerima lain di bus.

Olin Lathrop
sumber
1
Voltmeter tentunya juga memiliki kisaran tegangan mode umum. Tetapi karena baterai dioperasikan, spesifikasi ini bahkan tidak disebutkan. Pin COM mungkin langsung terhubung ke ground baterai. Mengapa penerima RS485 tidak bisa bertindak seperti voltmeter? Apakah ini terkait dengan asumsi bahwa perangkat RS485 dibumikan!?
fhlb
@ fhl: Voltmeters memiliki jangkauan operasi mode umum, tetapi tergantung pada lingkungan di sekitar voltmeter, jadi tidak dapat ditentukan oleh pabrikan. Dengan tegangan mode umum yang cukup tinggi pada kabelnya, beberapa isolasi di suatu tempat akan rusak. Namun, semua ini benar-benar tidak penting.
Olin Lathrop
Hmmm ... Dalam hal mengirim data A: 0V, B: 5V di pengirim. Apa yang akan menjadi tegangan mode umum pada penerima mengetahui bahwa landasan bersama tidak terhubung?
fhlb
@ fhl: Intinya adalah Anda tidak kapan. Ketika ground mode umum tidak terhubung, dua node dapat mengambang secara sewenang-wenang. Itu hanya cara lain untuk mengatakan tegangan mode umum tidak terdefinisi.
Olin Lathrop
1

Berdasarkan jawaban lain, saya akan menawarkan ini sebagai contoh. Harap diingat bahwa jawaban ini mengikuti pepatah lama "kadang-kadang sedikit ketidaktepatan menghemat banyak penjelasan".

Katakanlah Anda memiliki dua perangkat RS485 yang diisolasi secara listrik. Anda menghubungkan garis A dan B seperti biasa. Namun karena kapasitansi liar dan voodoo teknik listrik lainnya, salah satu perangkat melayang pada 3000 volt lebih tinggi dari yang lain.

Tidak ada masalah, kan? Penerima hanya melihat garis A dan B datang pada 3000V dan 3012V, itu memilih diferensial 12V yang ada dalam spesifikasi dan pergi?

Nah karena kapasitansi yang menyimpang, perangkat sebenarnya tidak 100% terisolasi, dan perangkat penerima benar-benar melihat 3000 volt pada garis A dan B relatif terhadap catu daya sendiri. Chip RS485 yang digunakannya hanya diberi peringkat untuk menyediakan 2.500 volt isolasi, sehingga tegangan yang masuk mampu melompati chip itu dan menggoreng beberapa bagian lain dari sirkuit. Arus yang tersedia pada tegangan itu kecil sehingga Anda bahkan tidak akan melihat percikan, tapi itu cukup untuk menyebabkan kerusakan seperti ESD pada IC lain di sirkuit, menghentikan mereka dari bekerja dengan baik.

Dengan menghubungkan kabel GND antara kedua perangkat, perbedaan 3000 volt akan dihilangkan oleh arus mikroskopis yang sama yang berjalan melalui kabel GND dan bukannya IC lainnya di perangkat, dan offset 3000 volt pada garis pensinyalan A dan B akan hilang.

Dalam beberapa hal garis GND melayani tujuan yang sama di sini sebagai resistor pull-down, memastikan bahwa semua garis sinyal berada pada level yang diketahui daripada mengambang secara acak di semua tempat.

Ya, spesifikasi RS485 hanya melihat perbedaan antara garis sinyal A dan B, tetapi masing-masing perangkat juga memiliki tegangan maksimum yang diijinkan antara catu daya GND-nya sendiri dan jalur sinyal. Menghentikan voltase tertentu agar tidak keluar dari jangkauan dilakukan dengan memastikan semua GND perangkat sama, sehingga kabel GND antara semua perangkat RS485 melakukan hal itu. Ya secara teori perangkat yang terisolasi secara elektrik tidak akan memiliki voltase besar di antara mereka, dalam praktiknya tampaknya isolasi tidak selalu sempurna sehingga jangan mengandalkannya.

Malvine
sumber
Anda tahu utas ini berumur lebih dari 3 tahun?
SteveSh
1
@SteveSh Ini bukan utas forum, ini adalah situs tanya jawab, dan jawaban baru selalu dianjurkan jika mereka berkontribusi pada basis pengetahuan keseluruhan. Bahkan pertanyaan lama sering muncul sebagai hasil pencarian teratas di Google karena alasan ini. Saya merasa bahwa jawaban yang ada di sini sedikit di sisi teknis jadi saya menawarkan alternatif yang saya harap dapat membantu para Googler masa depan yang tidak cukup berpengalaman dalam teknik listrik.
Malvineous
BAIK. Saya menahan diri untuk mengomentari pertanyaan / posting lama karena saya pikir itu tidak diinginkan.
SteveSh
@SteveSh Anda mungkin tidak akan mendapatkan jawaban Anda diterima di pos lama sehingga tidak banyak mengganggu Anda dalam poin reputasi, tetapi jika Anda memiliki sesuatu untuk ditambahkan yang hilang dari jawaban lain dan Anda ingin membantu orang lain belajar maka itu sangat dianjurkan! Situs ini bahkan memberi Anda lencana untuk hal-hal tertentu, seperti menerima jawaban Anda di pos lama.
Malvine
-1

Titik C adalah jalur balik untuk arus pada A dan B. Ini memungkinkan arus untuk kembali ke sumber untuk menyelesaikan rangkaian.

pengguna125718
sumber