Puesta a Tierra en Buses CAN/RS485

Estoy interesado en cómo realizar correctamente la conexión a tierra en una configuración de bus CAN / RS 485.

Según tengo entendido, cuando se utilizan transceptores no aislados, además de las líneas de señal diferencial, se debe utilizar un tercer cable de tierra para eliminar las diferencias de potencial entre los nodos, es decir, para evitar el exceso de voltaje en modo común en las entradas de los transceptores.

Por el contrario, cuando se utilizan transceptores aislados, no se producirán problemas causados ​​por diferentes potenciales de tierra ya que los nodos aislados están flotando.

Mis preguntas son:

1) ¿Es válida la suposición anterior?

2) Suponiendo una configuración de bus CAN con solo dos transceptores: ¿Es suficiente usar solo un transceptor aislado mientras que el otro transceptor no necesita estar aislado? Según tengo entendido, este debería ser el caso ya que no pueden ocurrir diferencias de potencial perjudiciales. ¿Necesito el cable de tierra en tal configuración?

3) Si mi bus CAN solo tiene transceptores aislados conectados, ¿hay alguna necesidad de proporcionar, por ejemplo, una conexión a tierra de alta impedancia en un transceptor para lidiar con la carga estática (o algún otro problema inesperado en el que no estoy pensando)?

¡Muchas gracias de antemano!

Respuestas (1)

  1. No, la suposición no es válida. Los buses RS-485 y CAN necesitan una referencia común, de modo que los voltajes estén dentro de un rango operativo determinado. Si no tienen una referencia común, los voltajes pueden ir más allá del rango operativo y el nivel lógico no se puede determinar correctamente. También toleran un cierto rango máximo después del cual puede haber daños. Para RS-485, el voltaje de modo común, o tierra entre los transceptores, debe estar dentro de los 7 V y para el bus CAN dentro de los 2 V.

De hecho, es lo contrario, si tiene dos dispositivos RS485 y ambos ya comparten una referencia común, como que ambos transceptores tienen sus tierras ya conectadas al mismo potencial a través de la conexión a tierra, por ejemplo, entonces ya comparten una referencia, y no se debe conectar un cable de tierra separado entre los dispositivos para evitar bucles de tierra.

  1. Ver 1, sí, los transceptores necesitan una referencia de tierra común. Por ejemplo, los transceptores RS-485/CAN aislados tienen el lado RS-485/CAN aislado que contiene los cables de datos diferenciales y la referencia a tierra para ellos, y las tierras deben estar dentro del rango de voltaje de modo común.

  2. Vea 1, sí, incluso si hay dos transceptores aislados, ambos aislados, aún necesitan la referencia de tierra para el bus para mantener el rango de voltaje de modo común del bus dentro de los límites. Dado que la referencia a tierra del bus es flotante, es decir, no está conectada a nada, por lo general está ligada a algún potencial como tierra/0V/tierra/chasis, etc. en algún punto, a veces no directamente para establecer el nivel de CC, sino a través de un capacitor para tener un impedancia para altas frecuencias para suprimir la interferencia electromagnética.

Básicamente, si un solo transceptor RS-485 aislado permite 1 kV de aislamiento entre el lado de la MCU y el lado RS-485, puede hacer que la tierra de la MCU sea de 0 V, la tierra del bus de 1 kV y la otra tierra de la MCU con un potencial de 2 kV.

¿Podría dar más detalles mientras se necesita una referencia común en un sistema diferencial? Desde mi suposición, la única razón para un cable a tierra es mitigar las diferencias de potencial (como se explicó anteriormente). También vea esta pregunta: electronics.stackexchange.com/questions/198864/…
@EMC: RS485 no es un bucle actual. El flujo de corriente del conductor que conduce una línea alta no regresa a la otra línea, regresa a la línea de tierra. La terminación al final de las líneas no está ahí para unir los 2 para proporcionar una ruta de corriente de retorno; está ahí para absorber la energía de la línea de transmisión para evitar reflejos (de hecho, RS485 funciona bien sin terminación si su velocidad de datos es lo suficientemente bajo como para que los reflejos se 'establezcan' antes de que el receptor muestree la línea).
@EMC OK, daré un ejemplo. El transmisor RS485 envía A1 = 5 V, B1 = 0 V, GND1 = 0 V a los cables, por lo que A1-B1 = voltaje diferencial de 5 V. Alguien conecta accidentalmente una fuente de alimentación de 15 V entre el transmisor y el receptor, lo que crea una compensación de 15 V en sus terrenos. Entonces, el receptor ve su propia referencia de tierra GND2 = 0 V por sí mismo, verá los cables de datos A2 = 20 V, B2 = 15 V, todavía un diferencial de 5 V, pero con la compensación adicional de 15 V entre las referencias de tierra. Bueno, dado que tanto A como B superaron el límite de 7 V entre tierras, el receptor no puede determinar si A2 o B2 tienen mayor voltaje y la salida es indeterminada.
El bus @EMC CAN no tiene voltajes negativos. Claro, es diferencial, lo que significa que la diferencia de señales es lo que importa, incluso si el voltaje de modo común es de 2,5 V en un sistema de 5 V. Y no, el transceptor NO vería una diferencia de voltaje, porque tanto el voltaje A como el voltaje B son demasiado altos para hacer una comparación entre A y B. Bien, entonces sobre el sistema transceptor aislado. Imagine que tiene dos dispositivos alimentados por batería sin ningún otro cableado entre ellos, excepto los dos cables de datos RS485. ¿Puede decir cuál es el potencial entre los terrenos del transceptor?
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