Soplando el transceptor MAX485

[Editar: revisé mi publicación completa]

Tengo un problema con un proyecto en el que estoy trabajando actualmente, y realmente agradecería alguna ayuda.

Creé 10 piezas de módulos LED RGB de 100 W que se comunican a través de DMX512. Ya dos veces, mis circuitos integrados transceptores MAX485 se han fundido en varias unidades diferentes. Ocurre al encender o apagar (no se puede notar la diferencia), pero nunca DURANTE la operación. La mayoría de los MAX485 terminan con su entrada A o B conectada a GND o VCC. Algunos no se cortan, sino que simplemente dejan de recibir. De todos modos, el problema parece provenir del lado RS485 del chip (aunque no estoy 100% seguro).

Ahora he comprado el MAX485 barato en Ebay y estoy empezando a pensar que pueden ser falsos o defectuosos. Pero no estoy seguro de eso. Mi plan es reemplazarlos con transceptores SN75176AP reales, que puedo pedir a una empresa de confianza. (El SN75176AP es más económico que el MAX485, y escuché también más resistente). Pero antes de hacerlo, me pregunto si he pasado por alto algún error en mi esquema que hace que exploten. De ahí mi primera pregunta aquí en el foro :-). A continuación se muestra el esquema: (los números de pieza pueden ser diferentes de los mencionados en los comentarios)

Las 10 unidades funcionan con el mismo transformador, con un relé de arranque suave que se cierra automáticamente después de 10 segundos. El transformador es un transformador 'anticuado' de 28-29 V CA, 40 A (pesado). Esto conduce a unos 40 V CC después de la rectificación.Transformador

Luego el esquema de una unidad. Hay diez de estos en total, todos conectados al mismo transformador.

Potencia: LM2596 es un regulador de conmutación que puede manejar 40 V en la entradaFuerza

Lógica:Lógica

Controladores LED y VENTILADOR:LED y VENTILADOR

Situación anterior con R18 todavía y D10 y D11 unidireccionales (diodos supresores de voltaje de trabajo de 7 V). R18 se basó en este artículo Página 19 - 4.5.2.VIEJA SITUACIÓN

Nueva situación deseada con R18 sacado y diodos supresores bidireccionales de 12V (sin probar).NUEVA SITUACIÓN


El controlador DMX se ve así: (Vcc proviene directamente de un SMPS de pared de 5V, 1A)CONTROLADOR


Mis principales preocupaciones son:

  • C1-C9 son condensadores de 9x 1mF. Debido a que hay 9 de ellos, tienen una ESR muy baja. Combinado con 20 m de cableado que van a estos módulos, ¿qué pasa con la inductancia? ¿Podría eso crear un pulso que destruya mis MAX485? ¿Incluso con D1 y arranque suave en su lugar?
  • Mi teoría en este momento es que el (¿falso?) Ebay MAX485 no puede manejar la señal RS485 que está presente en la línea mientras no está alimentado. A veces, mi controlador DMX está encendido y el transformador está apagado. Esto no debería ser un problema según la hoja de datos, pero si son falsos, ¿podría serlo?
  • Si omito R18 (anteriormente R2,R3, perdón por la numeración diferente), ¿qué pasa con las grandes corrientes a través de mi línea DMX GND, ya que hay 10 de estas unidades con GND conectadas entre sí en esta situación? ¿Tal vez necesito solo UN puente rectificador cerca de mi transformador y sacar los de las unidades? Pero necesitaría un puente 40A; si no es necesario, prefiero dejar las cosas como están.
  • Y SOBRE TODO: ¿Ve alguna razón por la cual el MAX485 podría explotar?

(Este es un prototipo funcional. Aparte de que el MAX485 se apaga de vez en cuando, todo funciona. También la comunicación DMX. Mi pregunta se centra realmente en por qué se apaga el MAX485. Si no hay una razón real, me gustaría pensar que es porque son falsos de Ebay, y pruebe los SN75176AP reales. Hacer grandes cambios en esta etapa de desarrollo implicará mucho trabajo ya que los módulos ya están terminados y listos para usarse. Por lo tanto, me gustaría evitar grandes cambios como tanto como sea posible.)

Muchas gracias por tu ayuda. También a los que ya están comentando y respondiendo. ¡Excelente!

¿Por qué cree que necesita tener condensadores de reserva de fuente de alimentación de 9000 uF? No compre chips de eBay es mi consejo.
R2 y R3 no están permitidos según el estándar DMX. Cualquier resistencia en serie debe ser inferior a 100 ohmios y solo se permite si la resistencia entre el enlace de datos común y el chasis es inferior a 20 ohmios.
Sí, R2 y R3 son un problema, deshazte y si realmente quieres hacer DMX correctamente, usa receptores aislados. D4, D5 también son un problema ya que el voltaje de modo común RS485 válido es +12, -7, por lo que realmente necesita algo que permita que la línea se vuelva negativa. Ahora, ¿está seguro de que sus reguladores de voltaje funcionan bien solo con desacoplamiento electrolítico? Agregaría unos cientos de nF de cerámica justo en los pines. Si se trata de eso, ¿qué desacoplamiento tiene en los chips RS485?
@Andy alias: El Vf del LED verde es 31V. La caída de mi regulador reductor es de 1,6V. Cuando quiero alimentar con 28 V CA y pierdo 2 V en el puente rectificador, tengo un máx. ondulación de 5V. A 3A (50Hz), necesito 6mF. Con una tolerancia del -20 %, necesito 7,2 mF. Entonces, 9mF podría estar en el lado seguro, pero creo que es aceptable.
@Martin: puse R2 y R3 debido a este artículo Página 19 - 4.5.2. Ahora me doy cuenta de que la resistencia 100R está en el lugar equivocado, pero no sabría dónde más ponerla. Moverlo un nodo (punto) a la izquierda, en serie con la línea de suministro de energía GND al MAX485 no tiene sentido para mí, ¿o sí? Si los omitiera, ¿qué pasaría con la diferencia en Vf de los puentes rectificadores cuando están bajo o no bajo carga? Creo que esto daría lugar a grandes corrientes a través de la línea DMX GND.
@DanMills: Los receptores aislados serían encantadores, pero no son realmente una opción para mí porque necesitaría una fuente de alimentación separada para alimentarlos, que no es lo que quiero. ¿Cómo puedo poner protección transitoria Y permitir que la línea se vuelva negativa? ¿Alguna sugerencia? Tanto el regulador como el MAX485 tienen tapas cerámicas X7R de 100nF para desacoplarlos. No quería hacer el esquema demasiado complejo. Perdón por no mencionarlos.
@MartinF ¿Alguna vez escuchó "el diablo está en los detalles"? Las cosas que ha omitido de los esquemas podrían ser las culpables. Aunque estoy de acuerdo en que R2 y R3 deberían irse. Así como la mitad de la fuente de alimentación.
@Maple: Punto tomado. Publicaré una 'respuesta' con el esquema completo. Perder R2 y R3 no es un problema, solo puedo soldar en un puente de alambre. Pero todavía tengo la pregunta sobre la corriente de línea DMX GND al hacer eso. ¿Qué quieres decir con que la mitad de la fuente de alimentación debe desaparecer? De todos modos, tal vez el esquema completo arroje algo de luz...
La corriente de línea GND pequeña es en realidad algo bueno: significa que el cable hace su trabajo, que es igualar el modo común. Una corriente alta de GND significa que tiene un gran problema en alguna parte, que debe abordarse. Mi comentario sobre la fuente de alimentación reflejó mi perplejidad sobre por qué necesita dos de ellos para alimentar dos chips.
Re "Receptores aislados... realmente no es una opción para mí porque necesitaría una fuente de alimentación separada para alimentarlos". Estás pensando en puertos aislados . En la especificación DMX, "receptores aislados" significa que su GND no está conectado a tierra (chasis).
@Maple: Ah, eso aclara mucho. Tener revisores aislados; ¿Significaría eso un controlador IC RS485 diferente, o simplemente dejar el GND desconectado? ¿Es esta última una opción para mí?
@MartinF No es exactamente así de simple y no hay suficiente espacio aquí. Ver respuesta actualizada.

Respuestas (1)

Nada salta a mí de inmediato de los esquemas completos. El bus está correctamente terminado y protegido contra fallas. No hay camino para que 12V lleguen al autobús o cosas por el estilo. Para responder tu pregunta:

  • Creo que el culpable es la desafortunada combinación del esquema de energía elegido, esas resistencias GND y supresores. Múltiples rectificadores y largas líneas eléctricas crearon una diferencia de modo común, las resistencias permitieron que esta diferencia fuera negativa y los supresores cortocircuitaron el bus a tierra.

  • No debe haber grandes corrientes GND en un sistema correctamente conectado a tierra. Como mencionó @Dan en el primer comentario, el estándar DMX recomienda una línea GND conectada a tierra en la unidad del controlador y aislada en todos los receptores. Tener un transformador y múltiples rectificadores no es lo correcto para hacer esto. Idealmente, cada unidad debe ser alimentada por su propio suministro y la línea de tierra hará el resto. Si eso no es factible, entonces tener el controlador con su propio suministro es ciertamente peor que tener un gran suministro para todo. 40A SMPS no es mucho más caro que esa verruga de pared. Es posible que incluso tenga una vieja PCU ATX por ahí.

  • los supresores bidireccionales no desviarán el bus si el modo común se vuelve negativo mientras lo protegen de picos altos.

ACTUALIZAR

Además, si observa el comienzo de la hoja de datos del MAX485 , hay una lista de nuevos transceptores disponibles. Algunos de ellos tienen protección ESD, a prueba de fallas incorporados y solo 1/4 de carga de unidad.

Mencionó que tener voltaje de bus mientras Vcc está desconectado no es un problema según la hoja de datos. No pude encontrar esta información en la hoja de datos. ¿Podrías señalarlo? Porque en mi experiencia muy pocos chips en general pueden tolerar esta condición. Los diodos de protección en las entradas comienzan a sangrar voltaje a los rieles de alimentación, el chip entra en esta condición de alimentación intermitente y generalmente termina quemado.

ACTUALIZAR 2

Tener revisores aislados; ¿Significaría eso un controlador IC RS485 diferente, o simplemente dejar el GND desconectado? ¿Es esta última una opción para mí?

"¿A tierra o no a tierra?" la batalla ruge en Internet durante siglos. El estándar RS-485 requiere una conexión a tierra de red común. De hecho, recomienda específicamente las resistencias de 100 ohmios que tenía en los esquemas originales. Sin embargo, tenga en cuenta que también supone una conexión a tierra y un suministro aislado en cada nodo. El estándar DMX requiere un cable de "señal común". Pero recomienda conectar a tierra este cable solo en el transmisor y aislar los receptores.

En tu caso hay dos problemas. Primero, para la tierra de la red del chip MAX485 y la tierra del circuito son iguales. En segundo lugar, sus módulos LED son dispositivos de alta potencia ubicados en otro lugar, muy probablemente lejos del controlador. Los quieres castigados . Además, con los disipadores de calor y las piezas montadas en el chasis, las posibilidades de que GND del módulo LED entre en contacto con la tierra física local son bastante altas.

Si yo fuera usted, haría lo siguiente (considere esto solo en mi humilde opinión, alguien podría tener mejores ideas)

  • Deshágase de la distribución de energía de CA. El EMI por sí solo es razón suficiente para esto, sin mencionar todos los problemas con el modo común que crea. Rectifique y mueva la mitad de los electrolitos a la fuente de alimentación principal, sin embargo, mantenga al menos uno de ellos en los módulos. Distribuya 40 V CC.

  • Agregue un convertidor reductor (similar a los módulos LED) al controlador DMX y enciéndalo desde la misma línea de distribución. Puede mantener su verruga de pared, si lo desea, pero de todos modos dirija la línea de alimentación al controlador, con el único propósito de conectarse a tierra.

Con la distribución de energía resuelta, veo dos opciones de cableado para la red en sí. El preferido es más caro.

  • Reemplace los transceptores MAX485 por MAX1480A o MAX1490A aislados que incluyen transformador y controlador de transformador. También hay chips con controlador solo para usar con un pequeño transformador externo.

  • Conecte solo par trenzado. Si nota una pérdida de rendimiento en un entorno ruidoso, puede conectar el escudo STP (o pares UTP no utilizados) según la hoja de datos.

  • Tenga en cuenta que, en este caso, la señal común es flotante, la alimentación común está conectada a tierra solo en el controlador. El contacto a tierra con el chasis del módulo LED no debería ser un problema para la línea de alimentación a menos que haya un gran potencial de voltaje.

  • El cableado de la red es esencialmente independiente del suministro de energía, por lo que incluso es posible una combinación de distribución central y suministros individuales.

transceptores aislados

La segunda opción utiliza sus transceptores existentes, por lo que es más económico.

  • Utilice la línea de alimentación negativa como señal común. Esto es para evitar bucles de tierra. Importante: esto también significa que no puede distribuir energía directamente desde el suministro, la línea de alimentación debe seguir la topología de bus.

  • Tenga cuidado de evitar que las líneas eléctricas entren en contacto directo con el chasis. Conecte la tierra del circuito al chasis con resistencias de protección. Poner a tierra cualquiera o todos los nodos es seguro.

  • Use TVS bidireccionales de baja capacitancia .

cableado no aislado

Finalmente, aquí está el cableado para las fuentes de alimentación aisladas individuales. Tenga en cuenta que la conexión a tierra de la señal común se conecta nuevamente a través de RG45, sin embargo, está aislada de la conexión a tierra.

suministro aislado, transceptores no aislados

Estoy de acuerdo con el desafortunado esquema de poder. Mirando hacia atrás, lo había hecho de manera diferente. Realmente espero poder hacer que las cosas funcionen sin grandes cambios. Acerca de SMPS: necesito 40 V, ese es un gran culpable. Diseñé el proyecto en torno a este transformador que tenía por ahí. Se ahorra mucho dinero al tener solo 1 fuente de alimentación de esta manera. Mala elección en retrospectiva, pero es lo que elegí en ese momento :-(
Gracias por el consejo sobre los nuevos MAX. La hoja de datos, en la sección 'valores nominales máximos absolutos', establece 'Voltaje de entrada del receptor (A, B) = -8V a +12.5V. No se menciona Vcc, mientras que las otras entradas (TTL/CMOS) sí mencionan Vcc en la ecuación (-0,5 V a (VCC+ 0,5 V). Por lo tanto, creo que las entradas A y B son independientes de Vcc. Sin embargo, como usé las de Ebay, pueden ser falsos y no ser capaces de manejar esta condición...
¡Muchas gracias por tu esfuerzo! La opción 2 me parece buena, ya que el costo sí es un factor. Tengo una pregunta: usted dice "no puede distribuir energía directamente desde el suministro, la línea de alimentación debe seguir la topología del bus" . ¿Qué significa eso? ¿Quiere decir que la alimentación debe conectarse de la misma manera que la señal DMX, como en una cadena ? Porque ahora mismo es más como en una red estelar .
Sí, eso es exactamente lo que quiero decir. En la opción n.° 2, el cable de tierra se usa para la distribución de energía y como "señal común" para DMX/RS485. Por eso está aislado del chasis/tierra y no hay un cable común entre los conectores RJ45. Pero esto también significa que para una comunicación confiable, el suelo debe seguir la señal. Piense en ello como un tercer cable DMX. Tenga en cuenta que la opción n.º 1 usa tierra flotante (o blindaje si la conecta), por lo que es independiente de la distribución de energía. Puede hacer estrella, cadena o cualquier combinación de los dos con esa opción.
Incluí la opción #2 solo como un último esfuerzo para salvar lo más posible del desarrollo existente. Como expliqué, conectar tierra de alimentación y tierra de señal a cada dispositivo crea bucles de tierra. Si desea mantener sus transceptores existentes, la única otra opción es tener fuentes de alimentación completamente aisladas para cada módulo LED. No creo que esto sea más barato que reemplazar los transceptores.
Se agregó cableado con fuentes de alimentación aisladas, que es básicamente la típica red RS485, nada específico de DMX aquí. Pero como dije, es probablemente la opción más cara.
@MartinF Acabo de darme cuenta de que accidentalmente inserté esquemas sin terminar para fuentes de alimentación aisladas. Por supuesto, con suministros aislados no hay conexión a tierra, aunque podría considerar agregar una conexión de resistencia solo en el controlador, para evitar que el modo común flote demasiado lejos. Actualizado ahora. Mis disculpas.
Ningún problema. Ya pensé que algunas cosas estaban mezcladas, pero obtuve suficiente información para entender lo que querías decir y resolverlo. ¡Gracias por la actualización!
¿Dónde dibujaste las imágenes? Lucen bien.
Gracioso, es la segunda vez que me preguntan sobre eso. En MS Word 2007 :)