RS485 네트워크 접지 핀-언제 연결합니까?

많은 사람들이 알고 있듯이 A와 B의 두 와이어 만 사용하여 간단한 노드 대 노드 rs485 통신을 구현할 수 있습니다. 표준은 두 노드의 접지를 함께 연결하도록 지정합니다.

Wikipedia에서 :

A 및 B 연결 외에도 EIA 표준은 공통 신호 참조 접지 인 C라는 세 번째 상호 연결 지점도 지정합니다.

나는이 세 번째 연결에 대해 이야기하지만 여전히 개념을 이해할 수없는 수십 개의 기사를 우연히 발견했습니다.

1. 수신기가 단순한 전압계로 작동 할 수없는 이유는 무엇입니까? A와 B 사이의 전압을 측정합니까?
2. 두 노드가 모두 배터리로 작동하는 경우 (각 노드마다 다른 배터리) 접지 연결에 차이가 있습니까?
3. 케이블이 길 때 (야외) 노드를 접지하는 것이 더 좋은 이유는 무엇입니까?
4. 이 접지 연결은 과도 전류로부터 어떻게 보호됩니까?

참고 : 나는 가장 과학적인 대답을 주장하지는 않지만 내가 이해하는 방식으로 설명하려고 노력할 것입니다.

1. Voltmeter 인수가 100 % 유효한지 모르겠습니다. 저속 장치이기 때문에 배터리로 작동하는 오실로스코프 또는 차동 오실로스코프 프로브가 더 적합합니다.

2. 두 지점 사이의 전위차 인 전압의 정의를 기억하십시오. 신호 A와 B는 모두베이스와 컬렉터 / 이미 터 사이의 절대 최대 정격을 갖는 증폭기 (주로 트랜지스터) 내부의 전기 구성 요소에 의해 구별됩니다. 이는 자체 자체에 대한 차동 증폭기 최대 공통 모드 입력 전압이라고합니다. 바닥. 따라서 A 및 B 전압은 참조 대상을 지정하지 않고 의미가 없습니다. 예를 들어 A와 B의 차이가 2.5v이지만이 전압이 수신기 앰프 공급 위로 20v 시프트 된 경우 앰프가 (2.5 또는 22.5)를 볼 수 있습니까?

3. 4 : 장거리 실외 케이블은 잡음 또는 ESD 또는 버스에 유입 될 수있는 충전 또는 전류 소스 (특정 임피던스 및 DC 저항을 가짐)가 많으므로 충전 / 전류의 양에 높은 저항을 곱한 경우 긴 케이블의 경우 수신기에서 전압 스파이크가 커져 손상 될 수 있습니다. 이 상황에서 접지는 쉴드에 타격을 가하는 스파이크에 대한 경로를 제공하는 데 사용될 수 있으며 안정적인 접지 참조로 사용될 수 있습니다.

RS485 수신기 회로가 플로팅으로 변경 가능하고 전압계 / 오실로스코프와 같은 기능을 수행 할 수 있는지 여부는 추가 구성 요소, 절연 회로 등을 추가하여 완전히 가능할 수 있습니다. MAX485와 같은 소형 IC

버스의 여러 장치간에 공통 (C) 접지선을 연결하지 않고도 RS485 인터페이스를 작동시킬 수 있다는 것은 신화입니다. 수신기는 A 및 B 입력의 공통 모드 전압이 수신기의 GND 기준의 -7V ~ + 12V 내에 유지 될 때 A와 B 신호 간의 상대 전위 만 측정 할 수 있습니다.

배터리로 작동되는 인터페이스의 양면이 어떻게 든 차이를 만들 것이라는 생각도 신화입니다. 모든 것은 공통 모드 전압이 송신기 GND와 수신기 GND 사이에있는 것입니다. 세 번째 와이어 연결은 공통 모드 전압을 제어 상태로 유지합니다. 이것이 없으면 장치 또는 두 버스 사이에 과도한 영향을 미치면 -7V ~ + 12V 범위를 벗어나는 공통 모드 전압이 발생할 수 있습니다. 이 영향은 EMI를 통해 다른 시스템에 연결되어있을 수 있습니다. 이 선이 주 회선 주파수를 따르는 AC 변동으로 나타나는 것이 일반적 일 수도 있습니다.

순수한 수신기는 두 신호선의 차이를 측정 할 수 있습니다. 그러나 그렇게하는 모든 수단 은 개별 신호가 유지해야하는 공통 모드 범위 를 갖습니다 . 스펙은 노드가 허용 할 수있는 공통 모드 범위를 제공합니다.

세 번째 기준 와이어가 없으면이 공통 모드 전압을 정의 할 수있는 방법이 없으며,이를 준수하는 수신기를 만들 방법이 없습니다.

예를 들어 데이터 라인이 광 아이솔레이터를 구동하도록 수신기를 설정 한 경우에도 여전히 공통 모드 전압 제한이 있습니다. 몇 볼트 대신 몇 천 볼트 일 수 있지만 수신기가 더 이상 작동하지 않는 공통 모드 전압이 항상 있습니다.

지금까지는 RS-485 신호를 수신하는 것이 었습니다. RS-485 신호를 구동하는 것이 훨씬 제한적입니다. 데이터 신호는 접지선에 대해 공칭 0-5V로 지정됩니다. 접지선이 없으면이를 보장 할 방법이 없습니다. 두 신호를 구동하는 회로는 무언가를 참조합니다. 버스의 다른 송신기와 수신기에 무언가를 연결해야합니다.

다른 답변을 바탕으로 이것을 예로 들어 보겠습니다. 이 답변은 "때때로 약간의 부정확성이 많은 설명을 저장합니다"라는 구식 속설을 따릅니다.

전기적으로 분리 된 두 개의 RS485 장치가 있다고 가정 해 봅시다. 정상적으로 A와 B 라인을 연결합니다. 그러나 부유 용량 및 기타 전기 공학 부두로 인해 장치 중 하나가 다른 장치보다 3000 볼트 더 높게 떠 있습니다.

문제 없어요? 수신기는 단지 라인 A와 B가 3000V와 3012V에서 들어오는 것을 보았습니다. 사양 내에있는 12V 차동을 선택하고 꺼집니다.

부유 커패시턴스로 인해 디바이스는 실제로 100 % 절연되지 않으므로 수신 디바이스는 자체 전원 공급 장치와 관련하여 A 및 B 라인에서 3000 볼트를 실제로 볼 수 있습니다. 사용하고있는 RS485 칩은 2500 볼트의 절연을 제공하는 것으로 평가되었으므로 들어오는 전압은 해당 칩을 뛰어 넘어 회로의 다른 부분을 튀길 수 있습니다. 해당 전압에서 사용 가능한 전류는 매우 작아서 스파크가 발생하지 않지만 회로의 다른 IC에 ESD와 같은 손상을 유발하여 제대로 작동하지 못하게 할 수 있습니다.

두 장치 사이에 GND 와이어를 연결하면 장치의 다른 IC 대신 GND 와이어를 통과하는 동일한 미세 전류에 의해 3000 볼트 차이가 제거되고 A 및 B 신호 라인의 3000 볼트 오프셋이 사라집니다.

어떤 방식 으로든 GND 라인은 풀다운 저항과 비슷한 목적으로 사용되며, 모든 신호 라인이 임의의 장소에 무작위로 플로팅되지 않고 알려진 레벨에있게됩니다.

RS485 사양은 A 신호 라인과 B 신호 라인의 차이 만 보지만 각 장치에는 자체 전원 공급 장치 GND와 신호 라인 사이에 최대 허용 전압이 있습니다. 특정 전압이 범위를 벗어나는 것을 막으려면 모든 장치의 GND가 동일해야하므로 모든 RS485 장치 사이의 GND 와이어가이를 수행합니다. 그렇습니다. 이론적으로 전기적으로 절연 된 장치는 그들 사이에 거대한 전압을 가지지 않을 것입니다. 실제로 절연은 항상 완벽한 것은 아니므로 그것을 고려하지 마십시오.

포인트 C는 A와 B의 전류에 대한 리턴 경로입니다.이를 통해 전류가 소스로 되돌아와 회로를 완성 할 수 있습니다.