Защита RS485 Опции

[Rst7]

бред, ТВСы разные бывают, есть даже для USB и Ethernet.

Те, которые с малой емкостью, уж слишком мало энергии могут рассеять (вот например, NXP'шный с емкостью в 3пФ только на статразряд, от микросекундных импульсов выстрелит сам). У некоторых - огромное последовательное сопротивление (например, у ST'шного).

[Andy Mozzhevilov]

Извиняюсь, что молчал - был в командировке.
Требование очень простое - есть ряд устройств, которые применяются в промышленности (шахты), надо их сделать так, чтобы они были максимально защищены от:
1. Неправильного включения - перепутали между собой A, B, GND, 12V

От переполюсовки A, B, GND никаких катастрофических последствий не будет, просто не будет работать связь.
Появление 12В на линии А или B также не вызовет последствий, поскольку обычно драйвера RS-485 допускают в ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS +-14B на A и В (например типовой ADM485). Можно найти драйвера и с бОльшими значениями допустимого напряжения.

2. 2 удаленных заземленных устройства соединяют без сигнальной земли, только линиями А и В. Потенциалы их земель при этом могут сильно отличаться.

Гальваническая развязка драйвера от источника питания с прочностью изоляции, бОльшей чем разность потенциалов земель (в общем случае). Более точно можно оценить, зная, что за источник питания используется в каждом устройтсве. Но с практической точки зрения 1.5 кВ будет за глаза. Меньше 500В - лучше не делать.

3. Разнообразные помехи и наводки - от грозы, от пусковых токов, от американских шпионов... Я не знаю, как эти помехи называются научными терминами (синфазные и т.п.), лишь знаю, что не хочу их влияния на мою аппаратуру.

Если рассматривать грозовые и коммутационные перенапряжения - мощные помехи с медленным фронтом, то:
1. Применяйте для связи устройств витую пару, иначе у вас могут возникнуть существенные перенапряжения между проводами А и В, что потребует дополнительно вводить схему защиты от помехи провод-провод.
2. Используйте гальваническую развязку с малой проходной емкостью, чтобы помеха с фронтом порядка 1кВ/мкс не могла пройти через паразитную емкость гальванической развязки. Схему защиты можно сделать несколькими ступенями, например:
разрядник-варисторы-TVSы
варисторы-TVSы.
Между ступенями - ограничивающие резисторы номинальной мощностью 1 Вт (опять же нужно прикидывать по амплитудам помех).

4. От 220 и 380 вольт защищаться не надо, я пошутил. Но если все-таки прилетит, то пусть потери будут минимальны.

Ну сгорит нафиг интерфейсная часть.

Схема №3 с сахары + гальваническая развязка от основной платы какие имеет недостатки?

Схема не совсем корректно отображает земли, я уже говорил выше. Ну и неплохо бы посчитать ее, насколько я помню, там конкретных типов элементов не указано, просто некий общий подход.

А может, ну его в баню, этот RS485, может его удел - офисная автоматизация?

Не знаю, где в офисах применяется RS485, для связи чего и с чем?

[rezident]

2. Используйте гальваническую развязку с малой проходной емкостью, чтобы помеха с фронтом порядка 1кВ/мкс не могла пройти через паразитную емкость гальванической развязки.

Замечание чисто из симметричной "вредности" Фраза "помеха с фронтом порядка 1кВ/мкс не могла пройти через паразитную емкость" воспринимается как обычные двери 2м высоты в которые входит амбал человек, страдающий от гигантизма, 2,5м роста Типа если двери будут повыше или человек пониже, то он пройдет, а так - "нэ лэзет" Помеха пройдет в любом случае, но на проходной емкости малой величины она будет ослаблена сильнее (до приемлимого для изолированной части схемы уровня), чем на большой проходной емкости изоляции. Причина - закон сохранения заряда при последовательном соединении конденсаторов. Q=C*U, C1*U1=C2*U2. Если С1<<С2, то U1>>U2 при величине напряжения помехи U=U1+U2, то бишь вся бОльшая часть помехи выделится на емкости изоляции гальваноразвязки (U1), которая (C1) имеет малое значение величины. Тут конечно возникает еще один момент, связанный с защитой самой изоляции гальваноразвязки...
Вот именно по этой причине - недопонимания (вижу, что не с вашей стороны, а со стороны топикстартера) причин и путей распространения помехи - я и предлагал нарисовать блок-схему с изображением проходных конденсаторов емкости изоляции.

[Andy Mozzhevilov]

Замечание чисто из симметричной "вредности"

Да - да, все так.
Лениво мне что-то все и настолько подробно описывать, когда в ответ все равно получаешь:

"Я не знаю, как эти помехи называются научными терминами (синфазные и т.п.), лишь знаю, что не хочу их влияния на мою аппаратуру."

[Itch]

Про проходные емкости развязки я понимаю, но что толку от них?
Ну будет она, к примеру, 1нФ. Ну пройдет помеха частично через изоляцию. Что дальше то?
Вы мне можете сказать, сколько кулон должно влететь в ножку микроконтроллера, чтобы он сгорел?
А я вообще не хочу, чтобы эти кулоны влетали куда-либо, я хочу обвешать все разрядниками, перебдеть, но зато схема будет защищена от всех разумных помех. Прямое попадание в прибор молнии или 6КВ не рассматриваем.

Опять же, откуда я могу знать, какие там помехи летают по амплитуде и фронту? Предлагаете сидеть в шахте с осциллографом пару дней и ловить помехи?

[Andy Mozzhevilov]

Опять же, откуда я могу знать, какие там помехи летают по амплитуде и фронту? Предлагаете сидеть в шахте с осциллографом пару дней и ловить помехи?

Скорее всего в вашему типу оборудования применяются соответствующие ГОСТ на электромагнитную совместимость.
Я еще в первом своем ответе указал на то, что нужно начать оттуда. Найдете ГОСТ, который распространяется на ваш тип оборудования (или на семейство продукции) и смотрите, какие типы помех и степени жесткости испытаний предъявляются к вашему типу аппаратуры.
При разработке прибора обычно составляется техническое задание, где эти требования прописываются. ТЗ в том числе (в некоторых отраслях обязательно) проходит экспертизу у заказчика, и без указания требований к ЭМС оно просто не подписывается (но это не всегда и не везде).
Возможно у вашего заказчика есть отраслевой стандрарт, в которых требования формулируются или дается ссылка на ГОСТ.
Если вы ничего этого не найдете, то можно попробовать использовать ГОСТ:
ГОСТ Р 51318.24-99 "Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость оборудования информационных технологий к электромагнитным помехам. Требования и методы испытаний".
В нем указаны виды помех, степени жесткости (фактически амплитудные значения) и цепи, к которым они прикладываются. Разрабатывайте вашу схему для защиты от этих видов помех с некоторым запасом.

[Philnk]

В шахтах особые требования. Одна искра и погибнут люди...

[Itch]

В шахтах особые требования. Одна искра и погибнут люди...

Искра искре рознь, важно ограничить ее энергию. Кстати, в шахте можно даже варить сварочником, но только осторожно, с принятием мер по контролю газа.