RS-485通信鏈路與電子護欄

　　摘要：EVAL-CN0313-SDPZ 是業(yè)界首個(gè)EMC兼容RS-485接口設計工具，可提供針對IEC61000-4-2 ESD、IEC61000-4-4 EFT和IEC61000-4-5電涌的四級保護。工程師可在設計周期之初考慮EMC問(wèn)題，從而降低該問(wèn)題導致的項目延誤風(fēng)險。

　　1 有關(guān)RS485 EMC魯棒性的演示

　　在工業(yè)與儀器儀表應用(I&I)中，常常需要在距離很遠的多個(gè)系統之間傳輸數據。RS-485總線(xiàn)標準是I&I應用中使用最廣泛的物理層總線(xiàn)設計標準之一。RS-485的應用包括：過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò )、工業(yè)自動(dòng)化、遠程終端、樓宇自動(dòng)化(例如，暖通空調(HVAC)、保安系統)、電機控制和運動(dòng)控制。

　　在這些實(shí)際的系統中，雷擊、電源波動(dòng)、感應開(kāi)關(guān)和靜電放電會(huì )通過(guò)產(chǎn)生較大瞬變電壓對通信端口造成損害。設計人員必須確保設備不僅能在理想條件下工作，而且能夠在實(shí)際可能遇到的惡劣環(huán)境下正常工作。

　　我們的示例帶有機械臂控制，并使用電子護欄增能器直接將真實(shí)浪涌脈沖施加在通信線(xiàn)路上，以此演示RS-485網(wǎng)絡(luò )解決方案的穩定性。

　　2 演示網(wǎng)絡(luò )

　　在電機控制網(wǎng)絡(luò )上演示RS-485 EMC保護電路和EVAL-CN0313-SDP設計工具，該網(wǎng)絡(luò )由三個(gè)節點(diǎn)組成：一個(gè)機械臂控制節點(diǎn)、一個(gè)遠程控制例程節點(diǎn)以及一個(gè)監控來(lái)自PC總線(xiàn)數據的節點(diǎn)。機械臂節點(diǎn)通過(guò)ADuC7128微控制器的PWM輸出信號控制機械臂中的伺服電機，微控制器通過(guò)ezLINX板上的CAN接收控制信息并作出響應，通過(guò)RS-485 EMC板上的UART轉換至/自RS-485數據。遠程控制例程包括一個(gè)BF548 EZ-KIT，允許選擇觸摸屏和回放例程，并再次通過(guò)CAN接口和ezLINX板轉換至/自RS-485。PC節點(diǎn)包含系統演示平臺板，通過(guò)USB與PC軟件對接;還包含UART接口，可與RS-485 EMC板對接。圖1顯示了帶有電子護欄增能器的三節點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )功能框圖。

　　來(lái)自電子護欄增能器的8kV瞬態(tài)電壓會(huì )直接注入通信總線(xiàn)的A和B線(xiàn)路(波形如圖2所示)。該設備設計為可電氣化60 km護欄(如將牲畜圍在某一區域內)。由于本演示是將PCB裸板安裝在Perspex顯示屏上，不提供用于PCB接地的接地底座，因此將接地電纜屏蔽層連接至PCB接地，提供最直接的接地回路。切斷開(kāi)關(guān)(圖3照片中心位置的黃色部分)提供耐高壓的機械開(kāi)關(guān)，用于兩次演示之間斷開(kāi)護欄增能器。這樣，增能器就可以累積足夠的電荷用于下一次演示的全8kV放電。

　　耦合瞬態(tài)電壓后，可以直接觀(guān)察到氣體放電管(GDT)的動(dòng)作，因為每次放電都會(huì )點(diǎn)亮氣體放電管(GDT)，與護欄增能器產(chǎn)生的聽(tīng)得見(jiàn)的咔嚓聲同步。這些GDT將瞬態(tài)產(chǎn)生的主要能量分流至地，但僅在瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)以及全集成式浪涌保護器(TISP)作出更快速的響應之后才會(huì )執行該操作，從而使全部三種類(lèi)型的保護器件共同作用，保護ADM3485 RS-485收發(fā)器。