Waarom is een RS485 signaal sinusvormig ?

Misschien een beetje brakke openingsvraag, ik zal proberen het wat duidelijker te formuleren.

Toen ik uit nieuwsgierigheid mijn oscilloscoop aan een Mitsubishi PLC hing met RS485 communicatie heb ik eerst een uur lopen stoeien om een beeld te krijgen zoals ik het op Google afbeeldingen zie....

Ik verwachtte twee gespiegelde signalen op beeld te krijgen maar wat ik ook probeerde, alleen twee mooie sinus-achtige signalen waren mijn deel. Pas bij inzoomen ontdekte ik dat de signalen óp de sinus staan, de sinus is gewoon lichtelijk voorzien van wat vervorming.

Inmiddels ben ik door zoeken op het internet wel wijzer geworden hoe ik een digitaal signaal kan destilleren door kanalen van elkaar af te trekken.

Blijft echter bij mij de vraag hangen die ik op internet niet beantwoord vind; waarom heeft de ontwerper ooit gekozen voor de twee parallelle sinussen "met wat ruis" als eigenlijke boodschap en geen rechte horizontale lijnen / voltages met duidelijker spanningsvariaties - blokken bij het verzenden van boodschappen??

Ben gewoon benieuwd als werktuigbouwer naar bepaalde afwegingen.

Het is andersom; de sinus is common-mode interferentie, die behoort er idealiter niet te zijn :)

Dankjewel, zou je dat iets toe kunnen lichten alsjeblieft?

Arco

Special Member

Als je grote sinussen ziet is er wat grondig mis, je hoort zoiets te zien: (hangt je massa soms los?)

https://i.stack.imgur.com/5Rhzs.png

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Het grappige is dat de communicatie tussen PLC en temperatuurcontrollers prima verloopt, ik volg de communicatie via Hyperterminal en de boodschappen komen goed over.

Toch zie ik enorme sinussen waarop de daadwerkelijke signalen bijna verwaarloosbaar lijken.....

Massa heb ik niet, alleen de twee signaaldraden waarop kanaal A en B zijn aangesloten. Heb inmiddels al 3 scopes geprobeerd en ook op de in bedrijf zijnde (chinese) machine is het signaal niet anders dan de (zelfde soort) PLC en temperatuur controllers die ik op tafel heb liggen om thuis van te leren.

De massa / ground van de probes heb ik niet aangesloten.

Stel dat ik de sinussen alleen zou zien bij de machine in werking dan kan ik dat begrijpen, tussen de 5 frequentieregelaars en de 5 motoren is gewoon een stuk onafgeschermde kabel getrokken, EMC is geen onderwerp voor de fabrikant.....

[Bericht gewijzigd door 240diesel op zaterdag 18 mei 2019 22:02:29 (16%)

High met Henk

Special Member

Dan zou ik daar maar eens mee beginnen...

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???

Die sinus is zeker exact 50Hz?

"We cannot solve our problems with the same thinking we used when we created them" - Albert Einstein

Waar ga ik de ground van de probes dan op aansluiten?

Die 50 Hz had ik eerlijk gezegd niet naar gekeken, ik ga het spul straks nog wel even aan elkaar knopen.

Ha 240diesel,

Tja dat is een klassiek probleem wanneer je een symmetrisch signaal wilt meten zonder differentieel probe.
Het punt is dat je scope het signaal intern t.o.v het chassis meet of je scope nu wel of niet geaard is, dit levert een differentiële storing (brom) per kanaal op.
Nu praat jij over een bekende amplitude dan is het redelijk gemakkelijk om een vaste differentieel adapter te maken kost je een Opamp en een paar weerstanden.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Aha, leerzame club hier ;-) dankjulliewel

Ik keek net nog eens op de module van de PLC die de RS485 communicatie verzorgd en zie een ongebruikte aansluiting : SG

Van boven naar beneden heb ik;

RDA
RDB
SDA
SDB
SG

Tussen de A en de B aansluitingen zitten "lusjes".

SG, gokje, signal ground?

Intussen ga ik dan Henk's tip om diffdrential probes te improviseren maar eens bestuderen.

En zoals boven nog aangevuld maar misschien niet meer herlezen door iedereen;

Stel dat ik de sinussen alleen zou zien bij de machine in werking dan kan ik dat begrijpen, tussen de 5 frequentieregelaars en de 5 motoren is gewoon een stuk onafgeschermde kabel getrokken, EMC is geen onderwerp voor de fabrikant.....

Ha 240diesel,

Ik denk dat SG inderdaad signaal ground (aarde) is probeer eens.
Dat is de reden waarom je gebruik maakt van een symmetrische signaal verbinding... de stoorsignalen welke op beide draden binnen komen worden in je ontvanger opgeheven.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Op 18 mei 2019 22:18:28 schreef 240diesel:
Stel dat ik de sinussen alleen zou zien bij de machine in werking dan kan ik dat begrijpen, tussen de 5 frequentieregelaars en de 5 motoren is gewoon een stuk onafgeschermde kabel getrokken, EMC is geen onderwerp voor de fabrikant.....

Gaat het in je metingen om de output van 1 apparaat? Of hangen er meerdere aan elkaar in een 'bus'. In dat geval zou je je best ook nog eens even verdiepen in het plaatsen van een afsluitweerstand bij het laatste apparaat in de bus.
En zoals je beschrijft zal het met de onafgeschermde (ongetwiste) kabel sowieso al wat uit kunnen maken om een afsluitweerstand te gebruiken. Zeker bij 'hoge' snelheden op de interface (64k4 en hoger).

Henk, ik heb de datasheet even opgeslagen en SG is idd signal ground, de afscherming van de kabel dient daarop aangesloten te worden.
De Chinezen hebben gewoon twee losse draadjes rood en zwart tegen twee fasen 400V aan liggen in een gootje van plm 1 mtr.

Den Tichel, de PLC is verbonden via de bovengenoemde draadjes met 3 temp controllers. Maandag eerst maar eens kijken of de afsluitweerstand in de PLC wel staat ingeschakeld (3 keuzes dmv schuifschakelaar) Op de laatste temperatuur controller zit sowieso géén afsluitweerstand.......

Goed om jullie tips te lezen en te gaan proberen!

Daarnaast is de PLC ook nog verbonden met een HMI, die zit ingeplugd op de standaard miniDIN aansluiting waarmee je de PLC programmeert.
Die miniDIN maakt gebruik van het RS422 protocol.

Shiptronic

Overleden

Op 18 mei 2019 21:57:43 schreef 240diesel:
Het grappige is dat de communicatie tussen PLC en temperatuurcontrollers prima verloopt, ik volg de communicatie via Hyperterminal en de boodschappen komen goed over.

Mooi he RS485 ;)

Wie de vraag stelt, zal met het antwoord moeten leren leven.

De ground van je scope is nergens op aangesloten totdat je die ergens op aansluit. Duh! Dit betekent dat je een capacitieve koppeling met het net (50Hz, 200+ V) kan krijgen. Dit zowel in de scope als bij die "400V draadjes" die je gevonden hebt.

RS485 trancievers hebben meestal een spec dat ze 0-5V +/- 7V (*) aankunnen. Zoals je het beschrijft, is sinus veel groter. Als dat "echt" is, dan zouden de RS485 chips die zenden en ontvangen dus gewoon direct stuk gaan.

Kortom, het probleem zit hem echt helemaal in je meting. Wat JIJ dus meet is een blokgolf van 0-5V ten opzichte van een nulpunt wat met 50Hz behoorlijke sinusvormige slingers maakt.... gewoon de signal ground aansluiten lijkt me een prima plan.

Hoe dit soort dingen dan langer dan een dag heel blijven snap ik eigenlijk niet. Nouja, de mijne zijn nog heel omdat ik ze nog nooit gebruikt heb... :-)

(*) -7 tot 12V dus.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

De common-mode impedantie van de receivers is niet zo enorm hoog, dus een lekje van honderden uA door b.v. een netfilter blijft zo al binnen de perken.

ja rew zegt het eigenlijk al: RS485 werkt niet met 2, maar met 3 aders: S+, S- en gnd. Die gnd is essnentieel met moet met de beide signaaladers meelopen. Nou zal het in de praktijk nog wel eens niet zo zijn, in de gevallen waar alle modules bv in een machine met een gemeenschappelijke aarde verbonden zijn.

"We cannot solve our problems with the same thinking we used when we created them" - Albert Einstein
fatbeard

Honourable Member

Op 19 mei 2019 09:07:19 schreef rew:
[...] Nouja, de mijne zijn nog heel omdat ik ze nog nooit gebruikt heb... :-)

Dat is een interessante stelling, ik meen dat ene Schrödinger daar eens iets over gezegd heeft... :p

Strikt genomen is de GND niet noodzakelijk voor de verbinding, alleen het potentiaalverschil tussen de A en B lijn bij de ontvanger is bepalend. Zie ook https://en.wikipedia.org/wiki/RS-485#Signals

Het meevoeren van de signal ground is een tweesnijdend zwaard, zeker als die ín de apparatuur is verbonden met 'massa' (wat vaker wel dan niet het geval is).
Via netfilters of andere wegen kan er een potentiaalverschil optreden tussen de signal grounds aan beide zijden van de verbinding, met in sommige situaties het doorbranden van onderdelen of bekabeling tot gevolg. Hee, daar heb je die arabier van frans-ierse komaf* ook weer...;)
Dit fenomeen is te behelpen met een RS485 isolator.

*Bin d'Aire-Dunndead

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Arco

Special Member

Het ontbreken van Gnd is alleen lastig bij metingen... ;) (omdat het signaal dan zweeft)
Kun je oplossen door tussen A en B te meten. (probe tip op de een, probe ground op de ander. Wel zorgen dat het geen 'echte' ground is, dan kun je problemen krijgen)
Je krijgt dan blokgolven tussen 0v en 2xVcc

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Ongelooflijk zeg, ik dacht dus dat die sinus een bedoelde "draaggolf" zou kunnen zijn (klok en klepel :-) ) stel daar een vraag over en krijg vervolgens een soort privé les RS485.
Ik wil graag iedereen bedanken voor zijn of haar zeer gewaardeerde inbreng!

Omdat cursussen peperduur zijn en mijn werkgever het geld ook niet voor het oprapen heeft ben ik zelf maar van start gegaan door wat spullen te verzamelen die in de "echte machine" ook zitten. Zodoende kan ik rustig thuis aan tafel zelf wat proberen van de tips die hier voorbij vliegen.

Wat is een praatje zonder een plaatje (jullie hebben de plaatjes niet nodig maar wie al zoekend hier uit komt is sr misschien mee geholpen, zo hoop ik weer iets terug te kunnen geven).

Je ziet het scopebeeld van de twee kanalen
ROOD RDA
GRIJS RDB

Let op de probes zijn 1:10 er is nog geen ground aangesloten aan de probes.

En ja, nu zie ik het ook, de frequentie is exact 50Hz, Daar had op z'n minst een lampje kunnen gaan branden......

Nu hangen we de ground van de probes wèl aan de inmiddels nieuw gemaakte kabel;

En dan komt er een mooi strak beeld tevoorschijn wat ik van begin af aan verwacht had (en gehoopt).

O, beetje slordig, de kanalen had ik nog niet op de nul-lijn gezet, werk ook niet dagelijks met een scoop.

De PLC een afsluitwaarde gegeven van 110 ohm

[attachment=4]

En de temperatuur controller eentje van 120 ohm. De cable is shielded en de PLC voorziet in een signal ground maar de temperatuur controller niet........

[attachmen

Plaatje PLC afsluitweerstand instelling;

Wat mij dan een beetje tegenvalt is het feit dat ondanks de afscherming er tóch nog zo'n dikke sinus te zien blijft.
De eerlijkheid gebied wel te zeggen dat het geen twisten pair is, dit was het meest geschikte stuk kabel dat ik had. Morgen eens een goede kabel bestellen op de zaak om ook de machine mee te upgraden.

Maar eerlijk is eerlijk, het is wel een dijk van een bus die RS485, zoveel verkeerd gedaan en nóg goede communicatie overhouden.

bprosman

Golden Member

Maar eerlijk is eerlijk, het is wel een dijk van een bus die RS485, zoveel verkeerd gedaan en nóg goede communicatie overhouden.

30 jaar geleden gebruikten we dit al om programma's in machinehallen tussen lasrobots door te transporteren naar CNC machines vanaf kantoor.
Heeeel af en toe , bij blikseminslag in de buurt wilde er wel eens een driver uitvliegen. De rest bleef dan wel aardig gespaard.

De jongere generatie loopt veel te vaak zijn PIC achterna.

Op 19 mei 2019 14:59:38 schreef 240diesel:
En ja, nu zie ik het ook, de frequentie is exact 50Hz, Daar had op z'n minst een lampje kunnen gaan branden......

Op den duur wordt dat een automatisme. Onverwachte sinus op de scoop? Even kijken wat de frequentie is.

Soms heb je van die periodes dat je met van alles tegelijk bezig bent en dingen daardoor niet goed af kunt ronden.

Om dit topic netjes af te sluiten én om mensen die net zo onervaren zijn als ik van info te voorzien nog even een filmpje;

https://youtu.be/fxA5B5SWbAA

Eerst zie je een joekel van een sinus, een slordige 9 "vakjes" van top tot top. Aangezien de scope ingesteld is op 5 volt per vakje (of divisie zoals dat zo mooi heet) hebben we hier dus met een spanningsverschil te maken van 9x5=45V

Daar komt nog eens bij dat de meetpennen (probes) al een verzwakking hebben van 10:1, in werkelijkheid hebben we dus een spanningsverschil van 450Volt......

Dat is de situatie waarbij de PLC én de signaal aarding ontbreken.....

Vervolgens zie je hoe de sinus een heel stuk kleiner wordt omdat de aarding van de PLC wordt aangesloten op aarde van het lichtnet.

En tenslotte zie je dan "de sinus helemaal vlak trekken" omdat de aarde van de meetpennen aan SGD, signalground van de RS485 wordt aangesloten.

En ja hoor, daar flitst af en toe een boodschap over de lijn.

Als je dan bedenkt dat op de Chinese machine bij mij op de zaak zowel PLC als SGD gewoon niet aangesloten zijn dan sta ik wederom verstelt dat de boodschap sowieso overkomt.

Want in detail ziet die er zo uit;

Bijna geen verschil met een detail van de sinus waar géén boodschap voorbij komt;

De eerlijkheid gebiedt natuurlijk te vermelden dat er geen kabouters met scoop in de ontvangers van de RS485 zitten maar er "gewoon gekeken wordt naar het spanningsVERSCHIL tussen de twee lijnen maar ik blijf het een bijzonder hufterproof protocol vinden.

Misschien kraam ik hier of daar onzin uit, corrigeren wordt gewaardeerd :-). Dat is leerzaam.