Tabla de contenido:
Qué es un circuito de aislamiento RS485?
Situaciones que requieren aislamiento RS485
Qué métodos pueden lograr el aislamiento 485?
1. Aislamiento del optoacoplador
2. Chip de aislamiento 485 integrado
3. Chip de aislamiento digital dedicado
4. Chip de aislamiento con fuente de alimentación.
Pasos de implementación específicos
El papel del circuito de aislamiento 485
RS485 es un protocolo de comunicación de datos de uso común, ampliamente utilizado en sistemas de control industrial, automatización de edificios, sistemas de seguridad y otros campos. El aislamiento RS-485 se utiliza a menudo para mejorar la estabilidad y confiabilidad de la comunicación.
El objetivo principal del aislamiento RS-485 es evitar bucles de tierra, interferencias eléctricas y otros problemas que pueden causar interferencias en las comunicaciones. El aislamiento garantiza que se minimicen las posibles interferencias debidas a diferencias en el potencial de tierra u otros problemas eléctricos durante las comunicaciones entre diferentes dispositivos.
Las técnicas de aislamiento generalmente se logran utilizando métodos como optoacopladores o transformadores. Estos dispositivos de aislamiento crean aislamiento físico entre diferentes segmentos del bus RS-485, evitando que posibles problemas eléctricos se propaguen por todo el sistema.
En algunas aplicaciones, para evitar interferencias de ruido eléctrico o descargas eléctricas, es necesario aislar la interfaz RS485. Los circuitos RS485 se pueden dividir en tipos aislados y no aislados. Los circuitos aislados añaden rendimiento de aislamiento sobre la base de circuitos no aislados, lo que puede hacer que el circuito tenga una mayor estabilidad antiinterferencias y del sistema.
1. Cuando la interfaz externa RS485 está conectada a alto voltaje, es fácil dañar el circuito posterior e incluso provocar una descarga eléctrica en el extremo del usuario.
2. Cuando los nodos de comunicación RS485 están demasiado lejos, la tierra de referencia de cada nodo se conecta a la tierra local. Cuando hay una gran diferencia de voltaje entre los dos extremos de la tierra, el potencial de tierra se superpondrá en forma de voltaje de modo común. En la línea de señal, el rango de voltaje de modo común que el puerto puede soportar puede excederse, afectando la comunicación normal e incluso dañando el circuito de fondo.
3. Cuando los planos de tierra entre nodos de comunicación 485 distantes se conectan mediante cables, el cable de tierra formará un bucle de tierra con la tierra y, al mismo tiempo, acoplará el ruido externo de modo común, lo que dará como resultado una corriente de bucle de tierra, que puede causar la Todo el circuito funciona mal. Falla del sistema.
Para lograr el aislamiento en el circuito 485, es necesario utilizar dispositivos de aislamiento, como aisladores de optoacoplador, aisladores magnéticos, chips de aislamiento, etc. Los aisladores de optoacoplador son los dispositivos de aislamiento más utilizados y tienen un costo relativamente bajo. La velocidad del optoacoplador debe cumplir con los requisitos de velocidad en baudios y los optoacopladores de alta velocidad generalmente se seleccionan para aislamiento 485. En comparación con los optoacopladores, los chips de aislamiento tienen un área de PCB más pequeña, pero el costo también es mayor. Las soluciones de chips de aislamiento de uso común generalmente incluyen chips de aislamiento digitales dedicados, chips de aislamiento 485 integrados y chips de aislamiento con fuente de alimentación.
1. Aislamiento del optoacoplador
La velocidad de comunicación del aislamiento del optoacoplador es baja, por lo que generalmente se elige un optoacoplador de alta velocidad para el aislamiento 485. El aislamiento del optoacoplador ocupa una gran área de PCB, pero el costo es bajo.
Diagrama del circuito de referencia de la solución de aislamiento del optoacoplador
2. Chip de aislamiento 485 integrado
El chip de aislamiento 485 integrado, el chip de aislamiento y el chip de conversión de nivel 485 están integrados juntos, como ISO1410 de TI, ADM2483 de ADI, NSi83085 de Nanocore, etc. Esta solución ocupa el área de PCB más pequeña, tiene una velocidad de comunicación moderada, es asequible y puede satisfacer la mayoría de las aplicaciones.
Diagrama del circuito de referencia de la solución de chip de aislamiento integrado 485
3. Chip de aislamiento digital dedicado
El chip de aislamiento digital dedicado tiene una velocidad de comunicación rápida y ocupa un área de PCB más pequeña que el optoacoplador, pero el costo es relativamente alto.
Diagrama de circuito de referencia de solución de chip de aislamiento digital dedicado
4. Chip de aislamiento con fuente de alimentación.
Las primeras tres soluciones de aislamiento utilizan módulos de potencia aislados separados, mientras que el chip de aislamiento con fuente de alimentación integra la función de potencia de aislamiento para lograr el aislamiento de potencia y el aislamiento de señal en el chip. El chip puede proporcionar una fuente de alimentación de 3,3 V o 5 V al mundo exterior, y la corriente de salida puede alcanzar decenas de mA, lo que puede alimentar el chip de conversión general de 485 niveles. El chip de aislamiento con fuente de alimentación es similar a la solución de chip de aislamiento digital dedicado, excepto que ya no se requiere una fuente de alimentación de aislamiento separada y el área de PCB ocupada se reduce aún más, pero el costo es mayor.
1. Utilice un aislador: Primero, debe elegir un aislador adecuado. Los aisladores RS485 comunes incluyen el ADM2483 de ADI, el ISO3082 de TI, etc. Estos aisladores suelen integrar un transceptor RS485 y una fuente de alimentación aislada y pueden proporcionar tensiones de aislamiento de hasta 2500 V.
2. Diseño de la fuente de alimentación: el aislador requiere dos fuentes de alimentación independientes, una para el circuito antes del aislamiento (como MCU) y otra para el circuito después del aislamiento (como el bus RS485). La energía aislada se puede lograr utilizando un convertidor CC-CC aislado.
3. Diseño de la interfaz: la interfaz RS485 generalmente requiere una resistencia terminal de 120 ohmios para suprimir la reflexión de la señal. Además, se pueden agregar diodos TVS y perlas magnéticas para evitar descargas electrostáticas y filtrar el ruido de alta frecuencia.
4. Diseño de cableado: para reducir la interferencia electromagnética, las líneas A y B de RS485 deben tenderse juntas tanto como sea posible y lo más lejos posible de líneas de señal de alta velocidad o alta corriente.
5. Diseño del software: en el software, el modo de funcionamiento del transceptor RS485 debe configurarse correctamente (como semidúplex o dúplex completo) y la velocidad de datos, los bits de datos, los bits de parada y los bits de verificación deben configurarse como necesario.
Debemos tener en cuenta que es posible que sea necesario ajustar el diseño específico en función de los requisitos de la aplicación y las condiciones ambientales reales. Al mismo tiempo, se debe prestar atención a la selección y calidad de los dispositivos de aislamiento para garantizar la estabilidad y confiabilidad del circuito de aislamiento.
Mejore la confiabilidad y estabilidad de la comunicación: el circuito de aislamiento puede evitar que el ruido eléctrico y las descargas eléctricas causen interferencias en el sistema, mejorando así la confiabilidad y estabilidad del sistema.
Proteja la seguridad del equipo: evite que las descargas de alto voltaje causen daños al equipo, protegiendo así la seguridad del equipo.
Mejore la calidad de la señal: los circuitos de aislamiento pueden reducir la interferencia durante la transmisión de la señal, mejorando así la calidad de la señal.
Distancia extendida del sistema: la interfaz RS485 puede admitir la transmisión de datos a larga distancia y el circuito de aislamiento puede extender aún más esta distancia.
Mejore la flexibilidad del sistema: haga que el sistema sea más flexible en diseño y disposición, y los dispositivos se pueden colocar en diferentes ubicaciones según sea necesario. Y la solución de circuito de aislamiento RS485 es compatible con diversos equipos y sistemas, lo que facilita la integración y expansión del sistema.
Evite bucles de tierra: Evite la aparición de bucles de tierra, evitando así daños al equipo debido al exceso de corriente causado por los bucles de tierra.
Desde una perspectiva de seguridad, la solución de circuito de aislamiento RS485 puede mejorar la confiabilidad, seguridad y flexibilidad del sistema, y es una opción ideal para sistemas de control industrial, automatización de edificios, instrumentos inteligentes y sistemas de seguridad.
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