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485通讯之疑惑

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512365098|  楼主 | 2011-6-25 18:09 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
没接触485通讯之前,以为很简单,这两天看了很多老帖,愈发困惑。有几个问题,大家指正:
1、我要做的板子是作为从机出现,上位机是PC,用USB/485转换器连接,所以计算上下拉偏置电阻时,就不在板子上考虑了,只要根据节点数在转换器上进行适当修改就可以了,而偏置电阻计算方法也在chunyang老师的相关老帖中找到,即根据节点数,计算节点总负载、总线负载,计算最小偏置电流,再计算偏置电阻总和,最后得到上下拉电阻,我只在PC机接转换器侧加偏置电阻,就不考虑总线上电阻并联的情况了,这个应该没有什么问题;
2、在一些老帖中,也看到chunyang对485通信电路的讲解——针对所要应用的环境,来决定是否采用隔离、保护措施,但是我对这个度拿捏不准(或许要等到最终试验情况),而且我的板子如果采用两个变压器或是DC-DC模块(太贵)的话,都不太现实,成本上升,既然电源无法做到隔离,我再采用光耦等隔离措施,也是“徒有其表”,所以打算485芯片的RO、DI及DE/RE侧与单片机直连,不知这样可能会带来什么隐患?令问:隔离的作用是什么?仅仅是隔离对电源的影响吗?
3、如果没采用隔离的话,是不是一定要共地(两块板子的零电位参考点相连),或最好共地?看到共地的目的是消除共模电压的影响,只是我还没真正理解。如果共地的话,是专门采用一根线来连接呢?还是利用屏蔽双绞线的屏蔽层来接地呢?
4、保护措施打算用三个TVS管SMBJ6.8CA,接在A到地、B到地和A、B之间,再在A、B两根线上分别串接20欧/2W电阻各一个,用以隔离;
5、在板子上所有的地都是一个,即零电位参考点,大面积覆铜,但在之前的老帖上看到保护地、机壳地,而且是分别接到大地,对于参考地跟保护地、机壳地是什么关系,该怎样连接?这方面我有点糊涂;
6、在许多老帖当中,我也看到了手拉手总线结构,chunyang老师更是形象的描述“把AB两根线拎起来”,我的理解是尽量不破坏双绞线(仅扒皮),“拉出”一个节点焊接或固定在485A、B侧,从而构成手拉手总线结构;
小弟理解不深,望各路高手耐心引导、使劲批评!

PS:简单画了个图,以供参考。

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沙发
lxqqqqq| | 2011-6-25 22:55 | 只看该作者
1、【没必要加上下拉,上下拉现对于匹配电阻来说太大了,最终空闲差分电平还是会被匹配电阻拉到0左右】
2、【应该是隔离总线对单片机的影响,即使电源没有隔离加光耦也能起到一定的保护作用,毕竟IO口比电源口脆弱多了;如果实在不隔离,在IO口线上串个1K的电阻也好】
3、【只要连个板间的地间没有大的电位差,就不需要共地,两个板都用变压器是没有问题】
4、【AB线之间的TVS不能要,会把BA之间的电压钳制到最大0.7V,20欧的电阻不用2W功率吧,电流不大啊,1/4W足够了】
5、【机壳地接大地是防漏电的吧?一般不用把板子的地接大地,不过接地这个这个我也不太懂】
6、【这个影响不大,只要在宏观上是总线结构就可以,每个节点引出几十厘米的分支没问题】

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板凳
chunyang| | 2011-6-26 01:03 | 只看该作者
偏置电阻最好单点设置,先要弄清转换器是否已带偏置和终端电阻,如果总线的状态是始终可控的,可以不必加偏置,但2楼的条目1所言是错误的。
如果电源不隔离,那么用光耦隔离的意义就不大,反而增加了成本,至于2楼的条目2所及仍然是错误的,MCU的IO如果不是强输出型是不能驱动光耦LED的,要增加驱动。最廉价的隔离电源是采用独立双绕组的变压器,只是可能需要定制,比单绕组的贵不了多少。隔离的作用不仅仅是为了抑制干扰,更是保证设备安全运行的必要手段,在工业现场往往具有很强的各种干扰,信号参考地的电位也很可能有很大差别,这些都是隐患,当然,工作环境比较好时是无需隔离的。
共地的目的是为了平衡地电位,通常采用独立的一根电缆芯线,屏蔽层则接在保护地上,总之一句话,现场需要就必须严格按照规范处理,否则根本无需处理。
至于我说的连线方式并非指不破坏电缆的连续性,而是要尽量避免支路,否则信号会因此造成反射导致信号畸变,通讯速率越高越要注意。

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地板
512365098|  楼主 | 2011-6-26 21:07 | 只看该作者
综合两位给我的建议,我再总结如下:
1、我对转换器型号的选择上也会注意,要求带偏置电阻和终端电阻的,至于阻值大小,我再根据需要自己改动;
2、我先试着不采用光耦隔离,毕竟还有3485芯片“挡着”,再在电源处多加一个104来稳一下,以此来减轻对电源的影响,地采用大面积覆铜;
3、chunyang老师的意思是不是指地线是要独立于A.B两根线而单独存在的屏蔽单芯线?屏蔽层接大地的目的是?
4、TVS管SMBJ6.8CA是双向的,不会把BA之间的电压钳制到最大0.7V吧;那个20欧的电阻我是在哪看到要用2W的功率来着,估计当时把5v或3.3v直接算在20欧电阻头上了,现在想想0603的封装(1/10W),也够用了;
5、机壳地?我用的是塑壳,应该不用接机壳地了吧,如果是防止漏电的话;保护地?直接把3中的地线的屏蔽层接大地?
6、chunyang老师的意思我懂,而我说的是正好可以不用破坏电缆的连续性,讨个巧了。

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5
512365098|  楼主 | 2011-6-27 09:19 | 只看该作者
对第2条的补充:
如果我的电源仍然只有一个,但采用两个电源模块,是否可以代替双输出变压器?如图。

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6
512365098|  楼主 | 2011-6-27 11:59 | 只看该作者
想了想,上面的图有点自欺欺人了,如果我选用带隔离的DC-DC模块,如B0303,可否?

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chunyang| | 2011-6-27 13:06 | 只看该作者
5楼电路没有意义,需要隔离的话用隔离型DCDC模块是一个不错的选择,但先要确定是否有必要隔离。建议楼主去通讯技术栏目看大量的相关老帖,我的blog中也有一小部份,所有485相关的技术过去陆陆续续都讲过不少。

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512365098|  楼主 | 2011-6-27 14:27 | 只看该作者
7# chunyang
通信技术栏目里,我已经把跟485通信相关的基本看过一遍了,只有到2007年的,而且有些图片已经没有了,现在心中已有个大概了,只是有些细节仍需完善,原因在于基础不扎实。
1、加入用光耦隔离的话,光耦两侧的地要不要连接?连接的话,单点连接?
2、请chunyang老师关注一下4L第三和第五两个问题,我不太理解。

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9
joyme| | 2011-6-27 14:48 | 只看该作者
1、加入用光耦隔离的话,光耦两侧的地要不要连接?连接的话,单点连接?

既然是光耦隔离,就没有必要连接两边的地

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512365098|  楼主 | 2011-6-27 15:56 | 只看该作者
TO 9L:
就连模拟地和数字地最后也是要单点连接的,这个为什么不要呢

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joyme| | 2011-6-27 16:49 | 只看该作者
那是需要共地的系统吧,一般可以单点或通过电感相连(可以一定程度防止干扰串过去)
比如,PC的机壳连到的大地,如果有雷击,那个这个大地势必会有变动的点位,如果是隔离的,这些不会影响到你的系统,如果连起来就不好说了

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512365098|  楼主 | 2011-6-27 16:56 | 只看该作者
TO 11L:
光耦两侧的地都为零电位参考点,一个板子上能有两个零电位参考点吗?

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13
512365098|  楼主 | 2011-6-27 22:10 | 只看该作者
其实看了这么多的老帖,已经知道光耦隔离的话,两侧的地是不能连在一起的,否则一旦相通,隔离将失去意义。
只是不明白,如果有两个零电位参考点的话,双方都各自参照各自的地,那怎样保证这两个地是一模一样的呢?

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chunyang| | 2011-6-27 23:02 | 只看该作者
对于隔离电路而言,隔离两侧的电路是各自独立的才叫隔离,你把地线连在一起了还隔什么离,当然不能连接了,至于单点连接什么的是完全不同的性质,不要混淆。
关于4楼的问题3,485要用双绞线而不是单芯屏蔽线,有带屏蔽的双绞线,屏蔽层通常用于防护,所以要接保护地,用于连接参考地的话反而有不利因素,故而需要用另外的导线,网线有4对双绞线,常用于485总线,也有带屏蔽的5类双绞线,另外还有485专用的多芯双绞线。
关于4楼的问题5,塑胶壳不是导体当然无需接大地,保护地则要良好的接大地。

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15
512365098|  楼主 | 2011-6-28 08:32 | 只看该作者
14# chunyang
首先,谢谢chunyang老师的关注。
隔离,其实也好理解,隔离意味着要分开,“藕断丝连”不是完全的分开;
至于模拟地和数字地,其实是一个地、两种类型,为了防止干扰和被干扰,才在过程中分开,在最后再通过单点连接,归根结底还是“一家子”,最后都要“认祖归宗”;
就是有点不理解,如上面所言,一个系统中,如果有两个参考地,这两个参考地的电位是不是一样的呢?如果参考地不一样,那分别参照他们的电信号大小就没有可比性了,简单地说,两边都是地,怎样保证两边的地都是0v?

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16
512365098|  楼主 | 2011-6-28 08:44 | 只看该作者
14# chunyang
在4L我是说“是不是指地线是要独立于A.B两根线而单独存在的屏蔽单芯线?”,可能有点绕口了,是不是可以这样——
①现场如果需要共地,就选用三芯带屏蔽层的电缆线,三芯其中一芯接485这边的参考地;
②现场如果不需要共地,就选用双芯带屏蔽层的电缆线;
而屏蔽层都直接接保护地,即大地。

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17
512365098|  楼主 | 2011-6-28 23:16 | 只看该作者
请chunyang老师关注下我15,16L的问题,谢谢

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chunyang| | 2011-6-29 00:54 | 只看该作者
在同一系统中参考地是唯一的,否则可以视为两个独立的系统,比如采用隔离措施后的两个电路无需统一的参考地,这里无需什么保证0V,电平都是相对的,你想想光耦、变压器等隔离器件两侧的电压参考情况。

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chunyang| | 2011-6-29 01:00 | 只看该作者
关于16楼问题,可以这么理解,更进一步,只有现场无需应对强电磁干扰(注意雷电也属于强电磁干扰)时,屏蔽层可以不用作保护,只有这时屏蔽层可以用作参考地的互联,但此时就没有必要用屏蔽线了,所以综合成本方面的考虑,在多数场合需要保护时用屏蔽线,同时屏蔽层接保护地,否则就用普通护套双绞线,特殊情况则特殊处理,关键是要弄明白为什么要这么做。

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20
512365098|  楼主 | 2011-6-29 08:54 | 只看该作者
18# chunyang
哦,有点懂了,我们要的只是光耦三极管侧的电信号,并不是相对于二极管侧那个参考地的电信号,可以说这两个信号没有直接的关系,不需要同一个参考地,只是“感应”出来的,而需要的也只是这个“被感应”出来的信号,只要保证跟光耦三极管侧信号在同一个系统的地是同一个参考地就行了

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