RS-485通信鏈路與電子護(hù)欄

　　摘要：EVAL-CN0313-SDPZ 是業(yè)界首個EMC兼容RS-485接口設(shè)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(hù)。工程師可在設(shè)計周期之初考慮EMC問題，從而降低該問題導(dǎo)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(yīng)用(I&I)中，常常需要在距離很遠(yuǎn)的多個系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)。RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)是I&I應(yīng)用中使用最廣泛的物理層總線設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之一。RS-485的應(yīng)用包括：過程控制網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)自動化、遠(yuǎn)程終端、樓宇自動化(例如，暖通空調(diào)(HVAC)、保安系統(tǒng))、電機(jī)控制和運(yùn)動控制。

　　在這些實(shí)際的系統(tǒng)中，雷擊、電源波動、感應(yīng)開關(guān)和靜電放電會通過產(chǎn)生較大瞬變電壓對通信端口造成損害。設(shè)計人員必須確保設(shè)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(jī)械臂控制，并使用電子護(hù)欄增能器直接將真實(shí)浪涌脈沖施加在通信線路上，以此演示RS-485網(wǎng)絡(luò)解決方案的穩(wěn)定性。

　　2 演示網(wǎng)絡(luò)

　　在電機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)上演示RS-485 EMC保護(hù)電路和EVAL-CN0313-SDP設(shè)計工具，該網(wǎng)絡(luò)由三個節(jié)點(diǎn)組成：一個機(jī)械臂控制節(jié)點(diǎn)、一個遠(yuǎn)程控制例程節(jié)點(diǎn)以及一個監(jiān)控來自PC總線數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)。機(jī)械臂節(jié)點(diǎn)通過ADuC7128微控制器的PWM輸出信號控制機(jī)械臂中的伺服電機(jī)，微控制器通過ezLINX板上的CAN接收控制信息并作出響應(yīng)，通過RS-485 EMC板上的UART轉(zhuǎn)換至/自RS-485數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程控制例程包括一個BF548 EZ-KIT，允許選擇觸摸屏和回放例程，并再次通過CAN接口和ezLINX板轉(zhuǎn)換至/自RS-485。PC節(jié)點(diǎn)包含系統(tǒng)演示平臺板，通過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(hù)欄增能器的三節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)功能框圖。

　　來自電子護(hù)欄增能器的8kV瞬態(tài)電壓會直接注入通信總線的A和B線路(波形如圖2所示)。該設(shè)備設(shè)計為可電氣化60 km護(hù)欄(如將牲畜圍在某一區(qū)域內(nèi))。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。切斷開關(guān)(圖3照片中心位置的黃色部分)提供耐高壓的機(jī)械開關(guān)，用于兩次演示之間斷開護(hù)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，可以直接觀察到氣體放電管(GDT)的動作，因?yàn)槊看畏烹姸紩c(diǎn)亮氣體放電管(GDT)，與護(hù)欄增能器產(chǎn)生的聽得見的咔嚓聲同步。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(hù)器(TISP)作出更快速的響應(yīng)之后才會執(zhí)行該操作，從而使全部三種類型的保護(hù)器件共同作用，保護(hù)ADM3485 RS-485收發(fā)器。