攻城狮在行动丨RS485通讯接地问题

近日技术服务部收到反馈:某客户基于飞凌FETMX6DL-C核心板自己设计了产品,在运行过程中RS485不能正常通信,存在通信异常情况。

技术服务“攻城狮”协助检测之后,判断原因为:硬件电路上面RS485电路没有设计成隔离方案。在与客户实际沟通过程中获知,现场通讯距离远通过两根普通的双绞线进行连接,RS485数据线没有屏蔽线并且没有接地。

为什么要采用带屏蔽双绞线,而且屏蔽线需要接外壳?这就涉及到一个知识点——RS485接地问题。

MAX3485芯片工作电路如下图所示:

 

通过上图看出RS485信号就由AB两根信号线进行通信,往往简单用双绞线将AB连接在一起忽略接地连接,造成信号传输不稳定。例如RS485传输环境比较恶略或者远程传输情况下对信号接地要求较高。RS485远距离传输不接地通信异常原因如下:

❶ 共模干扰问题:RS485接口采用差分方式传输信号,并不需要相对于某个参照点来检测信号,系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围,RS485收发器共模电压范围为-7~+12V(如下图),只有满足上述条件,整个网络才能正常工作。因为RS485是总线方式的传输,总线上有很多的节点,当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠,甚至损坏接口。

 

❷ EMC电磁兼容性问题:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路,如没有一个信号地这个低阻的返回通道,信号中的共模部分就会以辐射的形式返回源端,整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

整改建议

更换带屏蔽的双绞线,将双绞线的屏蔽端单点接地,这样干扰信号就释放到大地。建议客户下次改版时采用RS485隔离方案,将系统电源跟数据传输线进行隔离,彻底消除共模电压的影响,并滤除接地回路跟传导噪声的引起的干扰。

 


 

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