Ist dies eine sinnvolle Einrichtung zum Abschließen und Schützen eines RS-485-Transceivers?

Ich arbeite an einem Design, bei dem ein RS-485-Transceiver-IC mit einem Cat5e-Kabel verbunden ist, hoffentlich mit 96.000 Baud in einer Entfernung von bis zu 150 m. Ich würde gerne etwas Schutz im Design bieten, aber ich habe noch nie wirklich mit RS-485- oder TVS-Dioden gearbeitet, daher suche ich nach etwas Beruhigung und Rat bezüglich der Schutzimplementierung.

Schaltplan

Ich verwende einen MaxLinear SP485EEN-L/TR RS-485-Transceiver . Die TVS-Dioden TPD1E1B04 haben eine V BRF von 6,4 V und eine V RWM von ±3,6 V.

Die Daten werden über eines der Twisted Pairs gesendet. Ein weiterer Stift am RJ45 stellt eine Massereferenz zur anderen Seite bereit, und die Abschirmung wird geerdet.

Meine Gedanken im obigen Design sind wie folgt:

  • Das empfangende Ende verfügt über ein passendes Schutz- und Abschlussdesign, der einzige Unterschied besteht darin, dass IC1 als Empfänger konfiguriert wird (RE und DE mit Masse verbunden, RO gibt Daten aus).
  • Die Abschlusswiderstandswerte (R3, R4, R5) wurden ziemlich willkürlich gewählt, basierend auf den fünf oder sechs verschiedenen widersprüchlichen Beispielen, die ich online gefunden habe.
  • R6 und R7 sollen im Falle eines Kurzschlusses eine minimale Strombegrenzung bieten und als Sicherungen für Hochspannungskurzschlüsse dienen (z. B. Kurzschluss zum Netz in einem katastrophalen Ausfallszenario). Mit 10R auf jeder Seite habe ich den normalerweise angegebenen Wert von R3 um 20R abgewertet.
  • R6 und R7 sowie die anderen auf der Empfangsseite könnten dazu beitragen, die Impedanzabweichung zwischen dem RS-485-Treiber (erwartet 120R) und dem Cat5e-Kabel (was meines Wissens nach 100R ist) zu beheben. Wahrscheinlich wird es bei 96k Baud aber nicht allzu viel ausmachen.
  • Die positiven und negativen TLP-Kurven der TVS-Dioden zeigen keine signifikante Leitung bis etwa 6,3 V, was zum Schutz von IC1 ausreichen sollte, aber nicht auslösen sollte, bis eine tatsächliche Überspannung vorhanden ist.
  • Ich war mir nicht sicher, ob ich den RO-Pin auf dem SP485-IC schwebend lassen sollte, da er auf dieser Seite der Schaltung nicht verwendet wird. Gleiches gilt für DI auf der Empfangsseite. Ich konnte nichts im Datenblatt sehen, das dies spezifizierte, oder zeigte, wie die IO-Schaltung aussah. Ich werde wahrscheinlich Pads für Widerstände auf beiden hinzufügen, sie aber als DNP markieren, es sei denn, jemand hat weitere Informationen zu bieten.

Erscheint dieses Design sinnvoll? Irgendwelche groben Fehler? Gibt es Verbesserungen, die vorgenommen werden können?

Woher kommt die Kraft? Und ist dies ein vollständig isoliertes Gerät (wie eine PoE-Kamera), ein Gerät auf demselben Erdpotential (wie in einem Rechenzentrum) oder im schlimmsten Fall ein getrenntes, unabhängig geerdetes und mit Strom versorgtes Gerät (wie das Verbinden zweier PCs in verschiedenen Gebäuden?) Dadurch wird festgelegt, welcher Schutz erforderlich ist.
Hoppla, ich hätte die Funktion dieses Designs klären sollen. Die Senderseite ist ein Home-Automation-Switch-Hub, der ein geerdetes Netzgerät in einem Rackmount-Gehäuse sein wird. Die Senderplatine wird über ein DC-Schaltversorgungsmodul mit Strom versorgt, sodass niemals Netzstrom die Platine erreichen sollte. Die Empfänger sind Tastenfelder, die mit +12 V versorgt werden, die über das Cat5e-Kabel geliefert werden, ohne eigene Erdung oder separate Stromversorgung. Die Cat5e-Kabel werden durch Wände verlaufen, also ist das Hauptanliegen, dass jemand einen Nagel durchschiebt und gleichzeitig eine Netzeinspeisung.

Antworten (1)

Ein echter RS485-Bus wäre für die bidirektionale Übertragung eingerichtet und nicht für den Einwegfluss bestimmt. Wenn Sie einen unidirektionalen Fluss verwenden möchten, sollten Sie eher dazu geeignet sein, Abschlusstechniken für RS422 zu studieren.

Eine symmetrische parallele Terminierung an jedem Ende, wie Sie zeigen, ist das, was Sie für einen Bus wünschen, der in beide Richtungen übertragen muss.

Für eine unidirektionale Übertragung benötigen Sie wirklich nur die 100-Ohm-Terminierung auf der Empfängerseite. Sie könnten auch 50-Ohm-Widerstände in jedem Bein auf der Sendeseite wählen, was eine optimale Terminierung für einen Treiber wäre.

Die 680-Ohm-Widerstände werden nur für einen ausfallsicheren Abschluss auf einer Empfängerseite benötigt, um den Empfänger so vorzuspannen, dass er einen „Stopbit“-Spannungspegel sieht, falls ein Kabel getrennt wird. In Ihrem Fall werden sie auf Ihrer Sendertreiberseite nicht benötigt.

Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihre Antwort verstehe. Wie wirkt sich die Direktionalität hier aus? Ich denke auch, dass Sie den Schaltplan möglicherweise falsch gelesen haben. Die Widerstände sind 100R und 10R, nicht 100K und 10K.
Ich habe auf meinem Handy gelesen. Es sah aus wie K statt R. 🙃. Die Natur in RS485 ist bidirektional. Unidirektional auf einem Paar wäre eher wie RS422.
Ich bin mir immer noch nicht sicher, ob ich Ihren Punkt mit der Richtungsabhängigkeit verstehe. Ist es nur eine Formsache, oder gibt es echte Auswirkungen auf das Design, die für meinen Anwendungsfall wichtig sind? Das ist doch nicht dasselbe wie eine RS-485-Schnittstelle, deren Firmware/Software zufällig nie Daten in eine bestimmte Richtung schickt?
Was ist so schwer zu verstehen. Die RS485-Spezifikation gilt für einen bidirektionalen Kommunikationsbus!! Zu nennen, was Sie RS485 tun, ist falsch. Für eine unidirektionale Übertragung benötigen Sie wirklich nur die 100-Ohm-Terminierung auf der Empfängerseite. Sie könnten auch 50-Ohm-Widerstände in jedem Bein auf der Sendeseite wählen, was eine optimale Terminierung für einen Treiber wäre.
Symmetrische parallele Terminierung an jedem Ende ist das, was Sie für einen Bus wünschen, der in beide Richtungen übertragen muss.
Ach ja, natürlich, denn es geht darum, Reflexionen auf der Empfängerseite zu verhindern. Also 50R auf jeder Leitung auf der Senderseite, 100R über die Leitungen am Empfänger? Was ist mit den 680R Pullup/Pulldown-Widerständen?
Die 680-Ohm-Widerstände werden nur für einen ausfallsicheren Abschluss auf einer Empfängerseite benötigt, um den Empfänger so vorzuspannen, dass er einen „Stopbit“-Spannungspegel sieht, falls ein Kabel getrennt wird. In Ihrem Fall werden sie auf Ihrer Sendertreiberseite nicht benötigt.
RS422 ist Simplex, einzelne V+-Versorgung, Tx = 150 mA. RS485 ist Halbduplex +/-V bipolar Tx = 250 mA, aber beide haben die gleichen Geschwindigkeits-*Entfernungsbeschränkungen von 100 kbps * 1200 m, aber hier werden nur 96 kbps * 150 m benötigt. Ausgeglichene Impedanz ist der Schlüssel für CMRR, aber ein einzelner Zo-Abschluss ist am besten für ein Paar im Vergleich zu zwei Rs bei x% Toleranz, um das Kabel anzupassen. Cat5e= 100 Ohm 15 %
Danke an alle, sehr hilfreich. Ändere mein Design an die Spezifikationen, die du gegeben hast.
@TonyStewartSunnyskyguyEE75 - Der RS485 ist in Bezug auf den differenziellen Aspekt der beiden Signalübertragungsleitungen nur bipolar. Empfänger und Treiber arbeiten mit denselben +5 V und GND wie RS422.
Ja . beide sind im Grunde 5 V CMOS 50 Ohm Logikpegeltreiber, obwohl die Nch-Seite tendenziell niedriger ist als die Pch-High-Seite. während bidirektionales FDX-Multipoint Terminatoren an beiden Enden in RS485 verwendet, während RS422 Simplex nur EINEN Terminator am Rx-Ende verwendet. Vout liegt also ohne Last zwischen 0 und 5 V, und die Wahl der Last hängt vollständig von der Wahl des Kabels ab, z. B. 50-Ohm-Koax oder 120-Ohm-Bändchen oder UTP und 100 Ohm Cat5
Ist dies eine sinnvolle Einrichtung zum Abschließen und Schützen eines RS-485-Transceivers?
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