ＲＳ－４８５通信について

質問

先に４８５の通信障害について質問した者です。
各社資料を読み、理解は出来ました。
そこで、質問です。

ノードの電源が１００Ｖと２００Ｖに分かれていて、この間のアースがちゃんと取れていない状態でＲＳ－４８５の通信が可能なのでしょうか？

回答No.5

noname#230359

回答（4）です
>このＩＣにはプルアップ抵抗が入っていると聞いています。

http://www.linear-tech.co.jp/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1007,C1017,P1713
このデータシートにはESD保護機能は内臓しているがプルアップ内臓との記載は見つかりません
また、日本語データシート 49 (6 / 11)ページには
// DEのロジック・レベルを“L”にすると、ドライバの出力ピンは
// ハイ・インピーダンス状態になります。
と、言う記載はあります

気になる記載↓
// レシーバのイネーブル端子REとドライバのイネーブル端子DEがともに
// ディスエーブル状態の場合、回路は低消費電力シャットダウン状態になります。
中略
// CANバス・アプリケーションの場合、REを“L”に固定して
// 回路がシャットダウンに入らないようにする必要があります。

要するにそれなりの対策していないと
”送受信の切り替えタイミング中にシャットダウン状態になって通信異常の原因になります”
と、解釈できる

また、USB変換器を接続すると通信が正常になると言うことから
USB変換器内にプルアップ抵抗が内臓されてると推測可能
オシロで信号レベルは観測してるのでしょうか？
何もプルアップしていなければ出力ＯＮレベルは２～３Ｖ前後（Common Mode、５０Ω負荷）
でもハイインピーダンス時は不定になりますが恐らくその時点での電圧レベルは
浮遊容量とかの影響を受けて正確な観測は難しいでしょうけれど
ＯＮレベルとＯＦＦレベルの中間の可能性はあります

お礼

回答、ありがとうございます。

REとDEは同じパターンを接続していますので、ご指摘頂いたシャットダウン状態は発生しませんし、送受信切り換え後、ソフトでウェイトをかけています。

USB変換器はプルアップ抵抗を外しても効果有りです。
また、オシロで波形を観察している限りでは中間的な電圧レベルは見られません。

回答No.4

noname#230359

何故か前出の先生方は何方も言及されていらっしゃらないのですが（前回も今回も）
ＵＳＢ変換器内にプルアップ抵抗が入ってるのではなかろうか？
http://www.ibsjapan.com/RS485.htm
ＲＳ４８５マルチドロップの場合は一瞬全端末がハイインピーダンスになるタイミングが有ります
その時にノイズの影響をモロに受けます
従って先頭局か終端局のどちらかにプルアップ抵抗を入れます
（あくまでプルアップ抵抗であって終端抵抗とは違いますので念の為）
ＲＳ４２２の４線式ではそのような事は起きないのですがＲＳ４８５の場合にはよく有ります

http://www.system-brain.com/bbs/kaigi2/kaigi/thread_33061.html

お礼

お礼が遅くなりました。
回答、ありがとうございます。

４８５のトランシーバにはリニアテクノロジーのLT1785を使用していますが、
このＩＣにはプルアップ抵抗が入っていると聞いています。
この為、回路としてはプルアップ抵抗を入れていませんが、問題ですか？

回答No.3

noname#230359

毎度ＪＯです。
幾つか質問があります
１）４８５－ＵＳＢコンバータはモニタの為ですか？
２）４８５－ＵＳＢコンバータの接続は、４８５通信回線にかませる？
　或いは、４８５－ＵＳＢコンバータに２つのポートが有って、４８５回線を切断して挿入される？

毎度ＪＯです。
>>ＲＳ４８５は２線で通信出来る
これは絶縁（アイソレート）によります。

前回の回答中で
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=172185&event=QE0004
参照ＵＲＬがあります
http://www.sacom.co.jp/ks/dr/img/dr02_zu2.gif
この通信を満足する為には、受信側の入力に０Ｖ～５Ｖの信号が無くてはなりません。
この通信回線はＧＮＤが共通となっています、インターフェースＩＣがＴＴＬ側（マイコンなど）と絶縁（アイソレート）されていない為、共通のＧＮＤが必要となります。

MAX1490はＩＣ内部で絶縁（アイソレート）されています
http://datasheets.maxim-ic.com/jp/ds/MAX1480A-MAX1490B_jp.pdf
このインターフェースＩＣを使用すれば、D+ と D-　２線のみの配線で問題無く通信できます。

今回、各機器で使用されているインターフェースＩＣは、リニアテクノロジのLT1785です
http://www.linear-tech.co.jp/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1007,C1017,P1713,D24500
このインターフェースＩＣは絶縁されていません、したがって各機器とＲＳ４８５通信を行う為には
１）インターフェースＩＣのＧＮＤ（コモン）を配線して共通のＧＮＤとする。
２）共通のＧＮＤを配線せず、D+ と D-の２線で通信する場合、インターフェースＩＣ用電源がマイコンなどの電源と絶縁されているか、　
　或いはインターフェースＩＣ用とマイコン用電源が共通の場合、マイコンと外部機器（センサー・スイッチ類など）が絶縁されている事。

今回の事例は　２）に当たるのですが、
トランスとフォトカプラで絶縁されているようですが、インターフェースＩＣとマイコンのＧＮＤも絶縁されていますか？

インターフェースＩＣとマイコンのＧＮＤが絶縁されていない場合、各機器のマイコンの先には何が繋がっていますか？ センサ・スイッチング電源・ＰＬＣ？　　これらの機器の全てアースから絶縁されていますか？
ＧＮＤが何処かでアースなどに接続されていませんか？
完全に絶縁されておれば、D+ と D-　だけの配線でかまいません。

非絶縁のインターフェースＩＣをD+ と D- だけの２線使用する場合、ＲＳ４８５回線から見てマイコンや「その先の回路が」何処かで絶縁されていないと、コモンが「不定」となり通信障害が発生します。

前回の回答で絶縁障害が起きていませんか？　　と回答したのですが各機器の何処かでインターフェースＩＣのＧＮＤがアースに落ちていませんか

毎度ＪＯです。
>>LT1785を使用している環境は、MAX1480をディスクリートで組んだと思ってください
これであれば問題ありません

>>２線で配線した場合、通信ラインの電流はどう流れるのでしょうか
ロジック回路から絶縁されたＲＳ４８５回線はフローティングしています
ロジック回路から見れば「不定」なので、０Ｖであろうが、ＡＣ２００Ｖで振られていようが問題ありません、
通信が確立するには、４８５回線が差動で動作すれば通信できる事になります

毎度ＪＯです。
２線式による通信で検索しましたが良いサイトが見つかりませんでした。

２線式による作動通信は、コモンが無い場合、差動のロジックレベルが確定すれば不安定ながら通信出来ます。
例えば２線式　１対１　１００Ｍとする、?が送信側　?が受信側　とすると

?の送信側インターフェースＩＣでは、電源である≒＋５Ｖでドライブします
D+ の回路には＋５Ｖ　D-の回路には０Ｖ　が出力されたとします、
この場合にコモンは有りません、強いて言うなら送信側インターフェースＩＣ電源の+2.5Vと言った所でしょうか
送信側インターフェースＩＣの出力先は１００ｍ先にあるターミネータ抵抗です、
インターフェースＩＣの受信回路はＨＩインピダンスなので、送信する側では考慮する必要が無い
この状態で送信を続けると、インターフェースＩＣの出力には
D+=5v D-=0V → D+=0V D-=5V →D+=5v D-=0V と変化します、
この変化が１００ｍ先にあるターミネータ抵抗に送信されます

?受信側インターフェースＩＣの入力はコンパレータです、入力のD+ と D-を監視して結果をマイコンに伝えます
コンパレータの入力が確定する為には、インターフェースＩＣの電源である≒＋５Ｖの電圧範囲内で信号が変化する必要があります、
参照ＵＲＬ
http://www.ibsjapan.com/Termination.GIF
参照ＵＲＬ内のＲ１とＲ２により、485回線のレベルをインターフェースＩＣの電源に固定します
受信が複数ある場合は、参照ＵＲＬにあるターミネータ抵抗を外しＲ１　Ｒ２のみの構成になります

コモンが配線されて無い場合、外的要因（誘導・容量結合など）により、
インターフェースＩＣの電源である≒＋５Ｖの電圧範囲内で信号が変化出来なくなり通信障害が発生します。
先頭で「不安定ながら通信出来ます」と記載したのは、参照ＵＲＬ内のＲ１とＲ２で電源に固定出来なくなるほどの外的要因が発生する可能性がある為です。

MAX14480
http://datasheets.maxim-ic.com/jp/ds/MAX1480A-MAX1490B_jp.pdf
このインターフェースＩＣは絶縁型ですが、インターフェースＩＣ用にコモンが配線されています、
１１ページ　ISOLATED COMMON

お礼

お礼が遅くなりすいません。
度々、ありがとうございます。

１）４８８－ＵＳＢコンバータの使用理由はモニターです。
２）４８８－ＵＳＢコンバータにはポートが一つしかなく、中継器の下位側に
　　かませています。
　　既存の４８５回路は切断していません。

以上、宜しくお願いします。

いつもご丁寧にありがとうございます。
またまたお礼が遅くなり、本当にすいません。

LT1785を使用している環境は、MAX1480をディスクリートで組んだと思ってください。ただ違うのは、1480がロジック側の＋５Ｖを使ったDC-DCコンバータであるのに対して、既存回路はＡＣ電源からトランスを使ってロジック回路とは絶縁された＋５Ｖを作っている点です。
＋Ｄ、－Ｄと送受信切換信号がフォロカプラで絶縁されている点はMAX1480と同じです。

全ての機器でLT1785を使用していますが、設計の構造上このＩＣのグランドは、基板上で上記の通り絶縁されており、アースに落ちることはありません。

回答、ありがとうございます。

現在の機器はＲＳ４８５の回路が全てロジック回路から絶縁されていますが、通信障害が起きています。

通信障害は中継器で下位側に発生しています。
上位側の通信線を外すと障害は無くなります。
上位側と下位側の通信回路はLT1785のグランドが共通です。

>>通信が確立するには、４８５回線が差動で動作すれば通信できる事になります
先にご紹介頂いたサイトの資料や文献を調べても、絶縁はしていても各機器通信回路のＧＮＤ(差動のコモン)が接続され、通信ラインは３線の配線になっています。
送信側・受信側共にロジック回路から絶縁された通信回路で２線配線を施した場合、差動のコモンはどこになるのでしょうか？
２線の場合、どうやって差動動作するのか？
これが最大の疑問です。

本当に親切にありがとうございます。
JOさんがどちらに居られるのかわかりませんが、JOさんの方に足を向けて寝られませんね。

>>２線式による通信で検索しましたが良いサイトが見つかりませんでした。
本当にそうなんです。
サイトにも情報が無く、大きな本屋でＲＳ４８５に関する本を読みあさったのですが、２線の場合に関する記述がありませんでした。

http://www.ibsjapan.com/Termination.GIFのプルアップ・ダウン抵抗Ｒ１，Ｒ２は既存機器には入っていません。
また、MAX1480のISOLATED COMMONを接続しなくても通信障害は無くなります。

ここまで多くの方に教えて頂いた結果、現在発生している通信障害の原因は下位側の通信コモンが上位側によって振られているせいではないか。との仮説に達しました。
４８５－ＵＳＢコンバータを繋げると改善される点については、下位側の通信コモンが(多分)スイッチング電源回路の浮遊容量によって電位が固定される為ではないか。と思われます。

今後、(会社の許可が下りれば)この仮説に従って再現実験を行い対応策を検討するつもりです。
少々時間が掛かると思いますが、結果はここに報告させて頂きます。

補足

皆さんの回答を伺い、色々な文献を調べている内に
中継器の上位側と下位側のグランドを絶縁すればいいように思えてきました。

一つ分からないのですが、２線で配線した場合、通信ラインの電流はどう流れるのでしょうか？
コモンが無いと電流の戻りはどこへ行くの？
という疑問が沸いて来たのですが。。。

ご教示いただけますか？

"上位側と下位側の通信回路"とは、中継器の上位側通信回路と下位側通信回路の事です。
紛らわしい表現ですいませんでした。

回答No.2

noname#230359

問題ございません。
４８５は電流駆動ですので、信号にグラウンドは必要ありません。このため、作動ノイズはキャンセルされますし、ノーマルモードのノイズに対しても強くなっています。
もちろん、規格内の距離で相応しい終端抵抗は必要になります。ドライバ、レシーバＩＣも揃っていますので、設計も容易だと思います。

頑張ってください。

字を間違えました。差動ノイズでした。申し訳ございません。

コンバータでモニタ（ノートＰＣでしょうか？）すると、正常に動作するとなると、４８５の問題ではなく、ＴＴＬレベル変換前後の問題かもしれませんね。
４８５→ＴＴＬレベルに変換された後、例えばマイコンのＵＡＲＴ系パターンはいかがですか？ＤＣ電源の質はいかがでしょうか？
また、機器Ａ⇔Ｂ間の絶縁は大丈夫でしょうか？

すみません。明日から休暇で、本日早退します。
頑張ってください。

お礼

回答、ありがとうございます。

志国さんへのお礼の通り、１つの機器(中継器)で２ポートの４８５回路があり、両回路のグランドが共通な場合でも大丈夫なのでしょうか？

因みに、これから設計するのではなく、既存機器での通信トラブルを解消する為にお尋ねしております。

もう一つおまけですが、４８５－ＵＳＢコンバータを中継器下位側に繋げてパソコンで通信をモニターしていますが、このコンバータを繋げると通信障害が起きません。

お礼が遅くなりました。
ＣＰＵにつながっているシリアル通信ラインは問題ありませんでした。
電源にも目立ったリップルやノイズはのっていません。
機器Ａ⇔Ｂ間の絶縁にも問題ないと思います。

補足

４８５は電流駆動、とありますが、通信する両機器の通信回路はそれぞれの機器の中でロジック回路とは絶縁されていて、コモンラインを接続しない２線式の場合、電流はどう流れるのでしょうか？

受信側で考えた場合、流れてきた電流はトランシーバのグランドからトランスの巻線に戻り、磁気エネルギーとなって１次側に帰る。
という考え方はおかしいでしょうか？

休暇よりお戻りになりましたら、ご教示願います。

回答No.1

noname#230359

RS４８５の電源が１００V、２００Vとアイソレートされていれば、そこの問題はありません。

RS485の内部の回路を考えてみてください。５V系であればGNDから５Vの範囲内で当然ドライブされますので差動といっても相手側のGNDが自分のGNDに対して＋１０Vあると仮定するとA,B両方とも自分に流れ込んでくるということになります。ということでGNDレベルを合わせないと通信できませんのでGNDをつなぐ必要があるかと考えます。

GNDレベルがあっているならいいのですが私の過去の設計はすべてGNDをつないでます。各機器のGNDレベルが外因により変動すれば通信が不安定になります。
20年くらい前に開発したものですがGNDをつないでいてもかなりのノイズ源によりGNDレベルが振られたことがありました。GND線の両端で7Vくらいノイズがのっていたこともあり、そのような機器は光ファイバーにしました。

お礼

回答、ありがとうございます。

説明不足ですいません。

ノードは３つ有り全てのノードで４８５の回路はアイソレートされています。
ただし、１００Ｖに上位機器と中継器がつながり、２００Ｖに下位機器がつながっている状態で、中継器の上位側、下位側が共通グランドになっています。

この状態でも２線(+D,-D)だけの配線で大丈夫なのでしょうか？

お礼が遅くなり、すいませんでした。
何度もお答え頂き、ありがとうございます。

ＧＮＤをつながないと通信できないなら、２線式通信は不可能ということですか？

何度も回答を頂きありがとうございます。
３線式となるとケーブルも変更しなければならず、そう簡単な話ではなくなるので、慎重に検討してみます。