Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Optoizolacja RS485, sposób zasilania MAX485

kundzios 03 Lip 2013 16:34 8454 13
  • #1 03 Lip 2013 16:34
    kundzios
    Poziom 19  

    Witam
    Mam pytanie do osób mających doświadczenie z optoizolacją na magistrali RS485. Nurtuje mnie pytanie czy zasilanie układów MAX485 może być poprowadzone z magistrali i stabilizowane poprzez stabilizator 5V? Czy takie rozwiązanie sprawdza się w praktyce?
    Myślałem o przetworniczkach DC-DC 5V-5V w każdym urządzeniu, ale ich koszt jest wysoki (zakładając że urządzeń slave będzie sporo).
    Układ master także będzie posiadał optoizolację, a magistralę będzie zasilał osobny zasilacz 12V/2A (ewentualnie w układzie master będzie transformator z podwójnym uzwojeniem wtórnym).
    Tranzystor BC547 odwraca fazę, aby urządzenie bez zasilania (np. awaria) nie blokowało linii.
    Niektóre urządzenia mogą mieć tylko przyciski i wtedy będą zasilane całkowicie z magistrali (np. atmega + kilka przycisków). Jednocześnie dodaję że przyciski będą plastikowe i nie będzie możliwości porażenia użytkownika.

    Oto moja koncepcja zasilania układów MAX485 dla każdego układu.
    Optoizolacja RS485, sposób zasilania MAX485

    Dodatkowo włączenie zasilania na magistrali uruchomi układy slave (przekaźnik lub mosfet).

    PS: Tam w schemacie jest mały błąd kondensator elektrolityczny przed stabilizatorem powinien mieć 10uF
    Pozdrawiam
    Konrad

    0 13
  • #2 03 Lip 2013 17:08
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    Schemat wydaje się poprawny. Jeśli jedna linia zasila wiele modułów, to korzystnie jest ograniczyć maksymalny prąd pobierany z linii w sytuacji uszkodzenia modułu powodującego zwarcie. W pewnym stopniu tą rolę pełni 78L05, ale gdy on ulegnie uszkodzeniu linia zasilająca zostanie zwarta i zamilkną wszystkie moduły z niej zasilane. Proponuje dać multifuse na linii zasilającej, za nim jednokierunkowego transila na napięcie nieco większe niż napięcie w linii. Zabezpieczy przed przepięciami oraz odwrotnym podłączeniem okablowania. Ponadto w linię A/B wtrąciłbym 10Ω rezystory i za nimi dał transila dwukierunkowego.

    0
  • #3 03 Lip 2013 17:14
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Oczywiście możesz zasilić drivery z linii. Jak najbardziej jest to poprawne. Z drugiej strony do optoizolacji wygodnie jest zastosować dedykowane rozwiązania, np. układy ADM25xx z Analog devices. Zobacz np. http://www.analog.com/static/imported-files/overviews/ADM2587E_82E.pdf

    0
  • #4 03 Lip 2013 17:30
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    ADMy są faktycznie wygodne, ale dość prądożerne, co w przypadku zasilania z linii może mieć istotne znaczenie. ADM2587 bierze dla siebie ~100mA na dzień dobry.

    1
  • #5 03 Lip 2013 19:24
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Te transoptory przy wyższych częstotliwościach będą brały niewiele mniej. Liczmy po 5mA prąd diody, z 5mA Ic, a to i tak przy małych szybkościach, to już mamy 40 mA. Z drugiej strony można zasilić układy przez przetworniczkę, np. 24V->3,3V i już mamy znacznie mniejszy prąd, z trzeciej strony :) nawet jeśli to skrętka UTP to ten 1-2 A sobie pociągnie bez większych problemów. Oczywiście zależy od odległości.

    0
  • #6 03 Lip 2013 20:45
    kundzios
    Poziom 19  

    Tomasz GRumny, dodam przed każdym LM78L05 bezpiecznik oraz transil i powstanie zabezpieczenie na uszkodzony moduł RS485, ewentualnie dla długiej linii jeszcze na niej. Oczywiście zasilacz magistrali jest odporny na zwarcia. O opornikach 10Ω i transilach na linii magistrali zapomniałem, oczywiście będą dodane. Jeszcze takie dodatkowe pytanie bo widziałem różne szkoły zabezpieczania linii magistrali, gdzie były nawet 3 transile od każdej linii i pomiędzy nimi. Co jest wystarczające, bo jak wiadomo każda kosztuje ok 1zł? Dodając w każdym urządzeniu kilka diod uzbiera się spora suma, oczywiście nie chcę oszczędzać przesadnie, ale jak nie potrzeba to po co wstawiać.

    tmf, szkoda że te układy nie są dostępne w Polsce (albo nie mogę znaleźć na szybko), jedynie znalazłem informację że drogie, a układy które buduję bardzo małe nie muszą być.

    0
  • #7 03 Lip 2013 20:55
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Są też analogiczne układy z separacją na linie sygnałowe. Dostępne i tanie. Nawet na elce w DIY pare osób je stosowało, przy okazji jakiś programatorów i interfejsów rs właśnie.

    0
  • #8 03 Lip 2013 20:56
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    kundzios napisał:
    [...] zasilacz magistrali jest odporny na zwarcia.
    To dobrze, ale niezupełnie o to chodzi. Jeśli przez jeden moduł przeciążający zasilanie zamilkną wszystkie podpięte razem z nim do tej samej linii zasilającej, to szkody mogą być niewspółmiernie duże a lokalizacja źródła problemu czasochłonna.
    kundzios napisał:
    [...]szkoda że te układy nie są dostępne w Polsce (albo nie mogę znaleźć na szybko), jedynie znalazłem informację że drogie, a układy które buduję bardzo małe nie muszą być.
    Zapytaj w Alfine.

    0
  • #9 03 Lip 2013 20:59
    kundzios
    Poziom 19  

    Tomasz Gumny zrozumiałem o co chodzi, dlatego powstawiam bezpieczniki na linii i przy stabilizatorach 5V.

    Oto poprawiona wersja:
    Optoizolacja RS485, sposób zasilania MAX485

    Muszę dodać, że część z urządzeń będzie pracować na masztach radiowych (do 500W mocy wyjściowej) i musi być odporne na przepięcia.

    0
  • #10 03 Lip 2013 23:32
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    kundzios napisał:
    [...] część z urządzeń będzie pracować na masztach radiowych (do 500W mocy wyjściowej) i musi być odporne na przepięcia.
    To trochę poważniejsza sprawa. Musisz chronić urządzenie przed przepięciami od wyładowań atmosferycznych, najlepiej stopniując zabezpieczenia i równocześnie blokować indukujące się zakłócenia o częstotliwościach radiowych (zwłaszcza na wejściu zasilacza).

    0
  • #11 06 Lip 2013 20:16
    kundzios
    Poziom 19  

    Tomasz Gumny, cała płytka jest obsiana kondensatorami 100nF, całość będzie w ekranowanej skrzynce.

    Mam dodatkowo poboczne pytanie, jak zabezpieczyć wejście analogowe, niestety mój uP musi mierzyć dwie wartości sygnałów analogowych i tego nie mam jak odizolować. Sygnały te są bardzo wolno-zmienne. Przewody sygnału analogowego będą miały długość max 3m.
    Pierwszy mój pomysł to filtr RC i dodatkowo transil. Nie będę ukrywał że jest to potencjometr który muszę zasilić w jakiś sposób i nie spowodować "wrócenia się" zakłóceń po wyprowadzonych przewodach zasilania.

    Wszelkie sugestie mile widziane.
    Pozdrawiam
    Konrad

    0
  • #12 07 Lip 2013 18:22
    leonow32

    Poziom 30  

    Niedawno robiłem bardzo podobne rozwiązanie, tylko wykorzystałem LM2574-5 zamiast 7805. Bardzo dobrze się spisuje, a na magistrali mam napięcie 24V, bo z tego zasilane są jeszcze specyficzne czujniki. Nie grzeje się ani trochę!

    75176 i temu podobne układy to straszne dziady i dinozaury z poprzedniej epoki. Grzałki, a nie transmitery. Lepiej weź MAX485 albo jakiś jeszcze lepszy model. Naprawdę nie warto tutaj oszczędzać.

    Transile na liniach też są bardzo ważne. Masz drobny błąd - transile na liniiach A i B powinny być jednokierunkowe, podłączone anodą do masy (czyli jak dioda Zenera). Pomiędzy liniami może być dwukierunkowy. Jeśli to zrobisz, to moim zdaniem transoptory już nie są potrzebne.

    0
  • #13 08 Lip 2013 13:23
    kundzios
    Poziom 19  

    leonow32 napisał:
    Niedawno robiłem bardzo podobne rozwiązanie, tylko wykorzystałem LM2574-5 zamiast 7805. Bardzo dobrze się spisuje, a na magistrali mam napięcie 24V, bo z tego zasilane są jeszcze specyficzne czujniki. Nie grzeje się ani trochę!

    Też myślałem o przetwornicy, ale na maszcie radiowym będą także czułe odbiorniki i raczej omijam wszystko co może być impulsowe. Grzaniem czy większymi stratami się nie przejmuję, magistrala domyślnie nie będzie włączona 24h, dlatego zasilanie magistrali uruchamia urządzenia.

    leonow32 napisał:
    75176 i temu podobne układy to straszne dziady i dinozaury z poprzedniej epoki. Grzałki, a nie transmitery. Lepiej weź MAX485 albo jakiś jeszcze lepszy model. Naprawdę nie warto tutaj oszczędzać.

    Nie wiem które lepsze, ale spotkałem się z opinią że na większe odległości lepiej spisują się właśnie SN75176 niż MAX485 (niestety nie pamiętam który to temat na elektrodzie). W tej chwili pracują w prototypie i nie zauważyłem, aby były znacznie cieplejsze. Tym bardziej że przez 99,9% czasu będą na odbiorze.
    Zrobiłem pomiar dla SN75176BP i podczas obioru 0.22mA, a nadawania 49mA. Przetrzymałem układ na nadawaniu (włączony na stałe nadajnik) i układ minimalnie cieplejszy od pozostałych.
    W swoich zapasach mam jeszcze ST485CN i wyniki są następujące 0.36mA/35mA.
    Niestety MAX485 mam jedynie w SMD i nie mam jak ich na szybko przetestować.
    Zaskoczeniem jest pobór prądu przez SN65176BP 15mA/58mA. Sprawdzone dla 3 sztuk, układy pracowały poprawnie. Nie spodziewałem się aż takiego poboru, ale też nie jest to tak duży prąd, aby był problemem.
    Niestety już się zaopatrzyłem w SN67176BP i raczej takie będą do puki nie wykażą problemów.
    Z obliczeń wynika że układ podczas odbioru będzie pobierał ok. 30mA.

    leonow32 napisał:
    Transile na liniach też są bardzo ważne. Masz drobny błąd - transile na liniiach A i B powinny być jednokierunkowe, podłączone anodą do masy (czyli jak dioda Zenera). Pomiędzy liniami może być dwukierunkowy. Jeśli to zrobisz, to moim zdaniem transoptory już nie są potrzebne.

    Dzięki, faktycznie powinny być jednokierunkowe. Co do transoptorów, to jak pisałem część urządzeń będzie na maszcie i jednak takie zabezpieczenie będzie pewniejsze, fakt że uderzenia pioruna nic nie wytrzyma, ale może nie przejdzie do urządzeń w domu.

    Wrzucam poprawiony schemat:
    Optoizolacja RS485, sposób zasilania MAX485
    Jak widać na schemacie część urządzeń będzie włączona dopiero jak pojawi się zasilanie magistrali.

    0
  • #14 26 Lip 2013 08:59
    Tomq
    Poziom 38  

    Cytat:
    Dzięki, faktycznie powinny być jednokierunkowe. Co do transoptorów, to jak pisałem część urządzeń będzie na maszcie i jednak takie zabezpieczenie będzie pewniejsze, fakt że uderzenia pioruna nic nie wytrzyma, ale może nie przejdzie do urządzeń w domu.

    Zawsze jakimś dodatkowym zabezpieczeniem byłyby odgromniki gazowe, zabezpiecza się tym np linie ethernetowe tylko trzeba pamiętać, że zawsze wprowadzają jakieś tam minimalne tłumienie sygnału.

    Dodatkowo zamiast lub raz z rezystorami szeregowo w linii można dać bezpieczniki polimerowe, są one wielokrotnego użytku, a mają opór ok 2-5 ohm.

    Jeżeli linia zasilająca ma być długa można pomyśleć od dławiku (cewce), np 330-470uH.


    Cytat:

    Nie wiem które lepsze, ale spotkałem się z opinią że na większe odległości lepiej spisują się właśnie SN75176 niż MAX485 (niestety nie pamiętam który to temat na elektrodzie).

    Z tego co wiem, to sn75176 potrafi transmitować 921600ps na liniach o długości ponad 1 km, więc nie jest źle.

    0