Mahlzeit,
ich würde gerne zwei Geräte, die über RS422 verbunden sind, optisch
isolieren und dazu auf beiden Seiten Optokoppler einsetzen sowie jeweils
einen DC/DC Wandler zur Versorgung der beiden MAX485 pro Seite.
Hier mal die Idee für eine Datenrichtung:
1
+---------+ +---------+
2
| |A--- / ---A| |
3
TX---->[OC]-->| MAX 485 | | MAX 485 |--> [OC] ---> RX
4
| |B--- / ---B| |
5
+---------+ +---------+
Meine Frage:
Reicht es aus, den Max 485 über den DC/DC Wandler zu versorgen oder muss
auch der Optokoppler über den DC/DC Wandler versorgt werden, um eine
100%ige Isolierung zu erreichen.
Zweite Frage:
Welcher Optokoppler wäre hier zu empfehlen? Die Datenrate 19200 baud...
Hat einer sowas schon gemacht?
@ Revi (Gast)
>Reicht es aus, den Max 485 über den DC/DC Wandler zu versorgen oder muss
Nein.
>auch der Optokoppler über den DC/DC Wandler versorgt werden,
Ja.
>Welcher Optokoppler wäre hier zu empfehlen? Die Datenrate 19200 baud...
Das ist langsam. Aber schnelle Optokoppler sind nicht wirklich teuer.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Galvanische_Trennung#RS-485_galvanisch_trennen
19200 Baud ist langsam, aber doch knapp zu schnell für "normale"
Optokoppler. Der ACPL-M61L ist schnell genug mit reichlich Reserve,
braucht sehr wenig Strom, hat einen echten CMOS-Ausgang und funktioniert
"richtig rum". Bei Bedarf gibt's auch einen VDE-Stempel.
Revi schrieb:> Reicht es aus, den Max 485 über den DC/DC Wandler zu versorgen oder muss> auch der Optokoppler über den DC/DC Wandler versorgt werden
Natürlich muss auf der Kabelseite alles versorgt werden, was eine
Versorgungsspannung braucht, aber es ist doch völlig egal, wieviel du da
anschliessen musst, wenn du schon mal einen DC-DC-Wandler hast.
Im Prinzip reicht auch einer, wenn du die Versorgungsspannung im Kabel
mit an das andere Ende überträgst. Die sollte dann allerdings höher sein
als 3,3 oder 5 V.
Georg
Auf dem Kabel zwischen den Geräten habe ich
- 24VDC
- GND
- TX-(A)
- TX-(B)
- RX-(A)
- RX-(B)
Beide Geräte werden über einen DC/DC Wandler 24V=>5V mit Spannung
versorgt.
Ein zweiter DC/DC Wandler 5V/5V versorgt jeweils pro Seite nur den
Schnittstellenwandler und den Optokoppler, richtig?
Und GND wird von allen Schaltungsteilen gemeinsam benutzt?
@Revi (Gast)
>- 24VDC>- GND>- TX-(A)
<- TX-(B)
<- RX-(A)
>- RX-(B)
OK.
>Ein zweiter DC/DC Wandler 5V/5V versorgt jeweils pro Seite nur den>Schnittstellenwandler und den Optokoppler, richtig?
Ja.
>Und GND wird von allen Schaltungsteilen gemeinsam benutzt?
Der GND auf dem Kabel ist nur mit den beiden isolierten Tranceivern
verbunden, nicht mit dem lokalen GND der Schaltung.
@ Bernd K. (prof7bit)
>> Nicht vergessen, auch den GND auf dem Kabel zu haben>Wenn beide Seiten isoliert sind ist das nicht erforderlich.
FALSCH! Auch dann braucht man GND!!!! RS485 ist NICHT AC-gekoppelt! Für
SOLIDE Gleichtaktpegel braucht man GND! Ja, es geht oft auch ohne, meist
im Labor und bei Sonnenschein, dann aber plötzlich nicht mehr in der
Praxis bei schlechten EMV-Bedingungen. ALLE soliden Industielösungen
führen GND mit. Auch DMX512.
Falk B. schrieb:> RS485 ist NICHT AC-gekoppelt! Für> SOLIDE Gleichtaktpegel braucht man GND!
Nein, da irrst Du Dich, GND ist nicht erforderlich wenn die Transceiver
galvanisch isoliert sind.
@Bernd K. (prof7bit)
>> RS485 ist NICHT AC-gekoppelt! Für>> SOLIDE Gleichtaktpegel braucht man GND!>Nein, da irrst Du Dich, GND ist nicht erforderlich wenn die Transceiver>galvanisch isoliert sind.
Starkes Sachargument. Kannst du das auch INHALTLICH belegen?
Ich bleibe dabei, es funktioniert, ist aber NICHT solide!
Falk B. schrieb:> Starkes Sachargument. Kannst du das auch INHALTLICH belegen?
RS485 ist ein differentielles Übertragungsmedium, die Zustände Mark und
Space werden dabei als positive oder negative Spannung ZWISCHEN den
Leitungen B und A kodiert.
Das Zauberwort heißt ZWISCHEN (und zwar zwischen B und A und nicht
zwischen irgendwas und GND). Es ist also vollkommen ausreichend daß ein
RS485-Transceiver beim Emnpfang diese Spannung zwischen B und A messen
kann oder beim Senden eine solche selbst dort anlegen kann. Jeder der
schonmal eine Spannung zwischen irgendwelchen zwei Punkten gemessen hat
weiß daß dafür nur zwei Strippen erforderlich sind, eine für A und eine
für B.
> Ich bleibe dabei, es funktioniert,
Ja natürlich funktioniert es, auch (und gerade) unter widrigsten
Umständen und über lange Strecken (gebäudeübergreifend) Tag für Tag und
ohne Probleme, bei Wind und Wetter.
> ist aber NICHT solide!
Sehr solide sogar. Wenn Du ein Gegenbeispiel kennst dann belege das
vollständig mit Begründung.
@ Bernd K. (prof7bit)
>RS485 ist ein differentielles Übertragungsmedium, die Zustände Mark und>Space werden dabei als positive oder negative Spannung ZWISCHEN den>Leitungen B und A kodiert.
So weit, so gut.
>Das Zauberwort heißt ZWISCHEN (und zwar zwischen B und A und nicht>zwischen irgendwas und GND). Es ist also vollkommen ausreichend daß ein>RS485-Transceiver beim Emnpfang diese Spannung zwischen B und A messen>kann oder beim Senden eine solche selbst dort anlegen kann.
Nicht ganz. Das Ganze muss auch innerhalb gewisser Gleichtaktgrenzen
passieren. Und die sind nicht unendlich. Bei RS485 -7V/+12V
Das ist bei NICHT galvanisch getrennter Masse der Masseversatz. Bei
vollisolierten Tranceivern gibt es scheinbar keinen Masseversatz, weil
galvanisch isolier und weil kaum Strom auf der Masse fließt. Wenn da
nicht böse induktive Einkopplungen wären. Und andere komische Effekte.
Meistens sind sie klein und vernachlässigbar, manchmal aber nicht.
> Jeder der>schonmal eine Spannung zwischen irgendwelchen zwei Punkten gemessen hat>weiß daß dafür nur zwei Strippen erforderlich sind, eine für A und eine>für B.
Irrtum! Ein Multimeter ist potentialfrei! Ein RS485 Tranceiver nicht!
Mit einem Multimeter kann man auch bei 100kV eine Differenz von 1V
messen, mit einem RS485 Tranceiver geht nicht.
>Sehr solide sogar. Wenn Du ein Gegenbeispiel kennst dann belege das>vollständig mit Begründung.
Die Begründung habe ich mehrfach geliefert. Ohne GND ist der
Gleichtaktpegel deutlich schlechter definiert. Er ist "weich" jeweils
über A oder B gegeben.
Bernd K. schrieb:> Das Zauberwort heißt ZWISCHEN (und zwar zwischen B und A und nicht> zwischen irgendwas und GND). Es ist also vollkommen ausreichend daß ein> RS485-Transceiver beim Emnpfang diese Spannung zwischen B und A messen> kann oder beim Senden eine solche selbst dort anlegen kann. Jeder der> schonmal eine Spannung zwischen irgendwelchen zwei Punkten gemessen hat> weiß daß dafür nur zwei Strippen erforderlich sind, eine für A und eine> für B.
Genau. Und wenn an A 200V und an B 203V anliegen, ist zwar die
Spannungsdifferenz in einem erlaubten Bereich, aber der Transceiver
trotzdem kaputt. 200V hält der nie an einem Pin aus.
Damit das nicht passiert, müssen alle Teilnehmer ein gemeinsames
Bezugspotential aufweisen. Deswegen GND als dritter(HDX)/fünfter(FDX)
Leiter.
fchk
Falk B. schrieb:> Irrtum! Ein Multimeter ist potentialfrei! Ein RS485 Tranceiver nicht!
Ein isolierter Transceiver ist potentialfrei! Per Definition! Sonst wäre
es doch kein isolierter Transceiver!
Frank K. schrieb:> Und wenn an A 200V und an B 203V anliegen, ist zwar die> Spannungsdifferenz in einem erlaubten Bereich, aber der Transceiver> trotzdem kaputt. 200V hält der nie an einem Pin aus.
Wir sprechen über einen isolierten Transceiver. Der sieht nichts von den
200V.
@Bernd K. (prof7bit)
>> Irrtum! Ein Multimeter ist potentialfrei! Ein RS485 Tranceiver nicht!>Ein isolierter Transceiver ist potentialfrei! Per Definition! Sonst wäre>es doch kein isolierter Transceiver!
Das stimmt. Reicht aber nicht ganz. ;-)
Siehe Anhang. Dazu ein paar Fragen. Man denke sich die GND-Leitung
erstmal weg.
Welche Gleichtaktspannung haben die Ausgänge Y/Z von IC1 bezogen auf
seinen GND-Pin?
Welche Gleichtaktspannung haben die Eingänge A/B von IC2 bezogen auf
seinen GND-Pin?
0V? 10V? -100V?
Ist das egal?
Stellt die sich IMMER irgendwie passend ein?
Könnte sie durch diverse Störungen oder Einflüße auch außerhalb der
zulässigen Grenze von -7V/+12V geraten?
Darüber sollte man nachdenken! Und die Antworten sind nicht so einfach,
wie die Fragen scheinen! Kleiner Tipp: Eingangsstruktur der Empfänger,
Arbeitspunkt etc.
Falk B. schrieb:> Stellt die sich IMMER irgendwie passend ein?
Es stellt sich passend ein weil die Eingangsimpedanz endlich ist (da
sind ohmsche Widerstände zwischen A und B und jeweils nach nach vcc und
gnd) in der Größenordnung von insgesamt 10k bis 40k.
Der isolierte Transceiver sitzt samt seiner eigenen Versorgung in einer
isolierten Kiste die nur zwei Klemmen mit der Außenwelt teilt.
Denk Dir ein batteriebetriebenes Gerät mit nur 2 Klemmen und sonst
nichts. Es spielt keine Rolle welches absolute Potential die Leitungen
an den Klemmen gegenüber der Erde (oder meinetwegen auch gegenüber dem
Saturn) haben. Für das Verhalten dieses Zweipols ist allein die Spannung
zwischen seinen beiden Klemmen interessant.
Bernd K. schrieb:> Denk Dir ein batteriebetriebenes Gerät mit nur 2 Klemmen und sonst> nichts.
Es ist aber nicht batteriebetrieben. Es wird über einen DC-DC-Wandler
betrieben. Der eine Koppelkapazität hat.
@ Bernd K. (prof7bit)
>> Stellt die sich IMMER irgendwie passend ein?>Es stellt sich passend ein weil die Eingangsimpedanz endlich ist (da>sind ohmsche Widerstände zwischen A und B und jeweils nach nach vcc und>gnd) in der Größenordnung von insgesamt 10k bis 40k.
Stimmt soweit. D.h. der Arbeitpunkt ist mit 10-40k eingestellt, wenn man
keinen GND mitführt.
MIT GND ist es der Ausgangswiderstand der Treiber + Kabelwiderstand,
also um die 10-50 Ohm. Das klingt irgendwie besser.
>Der isolierte Transceiver sitzt samt seiner eigenen Versorgung in einer>isolierten Kiste die nur zwei Klemmen mit der Außenwelt teilt.
Aller guten Dinge sind drei ;-)
>Denk Dir ein batteriebetriebenes Gerät mit nur 2 Klemmen und sonst>nichts. Es spielt keine Rolle welches absolute Potential die Leitungen>an den Klemmen gegenüber der Erde (oder meinetwegen auch gegenüber dem>Saturn) haben.
Doch. Denn es sind zwei Eingänge, nicht GND + Signal. Auch wenn es MEIST
erstaunlich gut funktioniert.
> Für das Verhalten dieses Zweipols ist allein die Spannung> zwischen seinen beiden Klemmen interessant.
Nein. Diese Betrachtung greift zu kurz, wenn man das Thema WIRKLICH
tiefgründig betrachten will.
Falk B. schrieb:>>Denk Dir ein batteriebetriebenes Gerät mit nur 2 Klemmen und sonst>>nichts. Es spielt keine Rolle welches absolute Potential die Leitungen>>an den Klemmen gegenüber der Erde (oder meinetwegen auch gegenüber dem>>Saturn) haben.>> Doch. Denn es sind zwei Eingänge, nicht GND + Signal. Auch wenn es MEIST> erstaunlich gut funktioniert.
Es funktioniert nicht nur "erstaunlich" gut, es funktioniert sogar
vollkommmen erwartungsgemäß zu zuverlässigen 100%.
Denk doch mal nach:
Ein Gerät:
* 5V-Batterie
* RS-485 Transceiver mit seinen eingebauten Bias-Widerständen nach + und
GND (Unit-Load)
* A und B nach außen geführt
* Ansonsten vollständig isoliertes Gehäuse.
Ein Szenario:
* A-Leitung führt 200V gegen Erde, B-Leitung führt 203V gegen Erde
* Auf welchem Potential gegen Erde wird man die Batterieklemmen im
innern unseres Gerätes vorfinden wenn man das Batteriefach öffnet und
sie einzeln hochohmig gegen Erde misst?
* Warum (mit Begründung) sollten sie unter Berücksichtigung der
Eingangsbeschaltung aller normkonformen Transceiver auf irgendwas
anderem als 199V und 204V zu liegen kommen?
@ Bernd K. (prof7bit)
>Es funktioniert nicht nur "erstaunlich" gut, es funktioniert sogar>vollkommmen erwartungsgemäß zu zuverlässigen 100%.
Da habe ich meine Zweifel.
>* 5V-Batterie
Ist seltenst der Fall, auch wenn ein DC7DC Wandler dem nahe kommt. Es
bleibt aber die Koppelkapazität.
>* RS-485 Transceiver mit seinen eingebauten Bias-Widerständen nach + und>GND (Unit-Load)
Richtig, aber das ist eben relativ hochohmig. Mit GND wird es um
Größenordnungen niederohmiger.
>* A und B nach außen geführt>* Ansonsten vollständig isoliertes Gehäuse.
Schon klar.
>* A-Leitung führt 200V gegen Erde, B-Leitung führt 203V gegen Erde>* Auf welchem Potential gegen Erde wird man die Batterieklemmen im>innern unseres Gerätes vorfinden wenn man das Batteriefach öffnet und>sie einzeln hochohmig gegen Erde misst?
200V
>* Warum (mit Begründung) sollten sie unter Berücksichtigung der>Eingangsbeschaltung aller normkonformen Transceiver auf irgendwas>anderem als 199V und 204V zu liegen kommen?
Weil es außer Masseverschiebungen noch andere Störeinflüße gibt, auch
wenn ich die jetzt nicht 100% exakt benennen kann.
Kapazitive Einkopplung, wasweißich.
Warum wird in fast allen Industrieverkabelungen GND mitgeführt? Angst?
Unwissenheit? Oder eher Vorsicht und Wissen um Dreckeffekte?
Anderes Beispiel, aber ähnlich. Ich hab mal beim Hobbytauchen jemanden
getroffen, der hatte an seinem Atemregler SÄMTLICHE Schläuche nur leicht
handfest angezogen. Er meinte, das ist kein Problem, unter Druck dichtet
sich das allein.
STIMMT! Trotzdem würde ich das keine Sekunde so machen. Warum? Weil u.a.
Dreck unter die losen Dichtungen wandern kann (im drucklosen Zustand)
und dann im falschesten Moment Sekundäreffekte auslösen kann. Oder
Wasser. Oder, oder, oder.
Falk B. schrieb:> Weil es außer Masseverschiebungen noch andere Störeinflüße gibt, auch> wenn ich die jetzt nicht 100% exakt benennen kann.> Kapazitive Einkopplung, wasweißich.
Das klingt nicht gerade nach einer sauberen Argumentation.
Was ist für dich Masse, was ist für dich GND? Bei kapazitiven
Einkopplungen wäre ein GND oder PE z.B. vollkommen wirkungslos. Aus
leicht ersichtlichen Gründen.
Meiner einer hat RS422 über Kilometer betrieben. Leitungslänge teilweise
weit über die Spezifikation hinaus. Das läuft und zwar ganz und gar ohne
GND. Weil RS422 galvanische Isolation eben nicht spezifiziert.
In der Industriehalle wird der GND meist mitgeführt. Unter anderem damit
du auf auf beiden Seiten ein einheitliches Potential für die isolierte
Versorgung der Treiber hast. Das ist auch notwendig weil durch
Ausgleichsströme sonst hohe Potentialdifferenzen entstehen können.
Sobald es nach draußen geht wird so was aber im wahrsten Sinne des
Wortes brandgefährlich. Die Potentialdifferenzen die dort entstehen
können (auch z.B. durch Blitzeinschlag) fängt dein dünnes Kabelchen nie
in nimmer ab. Da ist sowieso Fiberoptik Mittel der Wahl, geht aber nicht
immer.
Übrigens: Begriffe wie GND, PE, Erde Neutralleiter und Schirm werden oft
verwechselt bzw. vermischt.
Sie gibt es aber für ganz unterschiedliche Zwecke. Nur weil Sie
teilweise mit dem gleichen Stück Kupfer realisiert werden bedeutet das
noch lange nicht das Sie das gleiche sind
Bernd K. schrieb:> Es funktioniert nicht nur "erstaunlich" gut, es funktioniert sogar> vollkommmen erwartungsgemäß zu zuverlässigen 100%.
Bis mal jemand, der "geladen" ist, das Teil in die Hand nimmt und das
ganze Gerät mal auf ein paar kV springt. Sollte das Teil um das zu
vermeiden geerdet sein, ist der GND doch heimlich über PE mitgeführt.
Die Ethernetleute müssen ganz schön bescheuert sein, daß die da überall
Trafos reinmachen.
MfG Klaus
@X4U (Gast)
>> Weil es außer Masseverschiebungen noch andere Störeinflüße gibt, auch>> wenn ich die jetzt nicht 100% exakt benennen kann.>> Kapazitive Einkopplung, wasweißich.>Das klingt nicht gerade nach einer sauberen Argumentation.
Erwischt! Ist sie auch nicht 8-(
>Was ist für dich Masse, was ist für dich GND?
Die 0V Verbindung zwischen den beiden Tranceivern.
>Bei kapazitiven>Einkopplungen wäre ein GND oder PE z.B. vollkommen wirkungslos.
Wieso? Sooo einfach ist es nicht!
> Aus leicht ersichtlichen Gründen.
Die da wären?
>Meiner einer hat RS422 über Kilometer betrieben. Leitungslänge teilweise>weit über die Spezifikation hinaus. Das läuft und zwar ganz und gar ohne>GND. Weil RS422 galvanische Isolation eben nicht spezifiziert.
Schön, aber ein (glücklicher) EInzelfall ist kein grundlegender Beweis.
Und darum geht es hier.
>In der Industriehalle wird der GND meist mitgeführt. Unter anderem damit>du auf auf beiden Seiten ein einheitliches Potential für die isolierte>Versorgung der Treiber hast.
AHA! Schon mal ein Pluspunkt für die GND-Leitung.
>Sobald es nach draußen geht wird so was aber im wahrsten Sinne des>Wortes brandgefährlich. Die Potentialdifferenzen die dort entstehen>können (auch z.B. durch Blitzeinschlag) fängt dein dünnes Kabelchen nie>in nimmer ab.
Das sollen sie auch gar nicht! Aber Millionen von km Telefonkabel
funktionieren auch mit dünnen Adern!
> Da ist sowieso Fiberoptik Mittel der Wahl, geht aber nicht>immer.
Darum geht es gar nicht. Einen direkten Blitzeinschlag überlebt
keinerlei Datenkabel, mit oder ohne GND ;-)
Bei indirektem sieht es anders aus.
>Übrigens: Begriffe wie GND, PE, Erde Neutralleiter und Schirm werden oft>verwechselt bzw. vermischt.
Sicher.
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