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La protezione

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Le linee che trasportano segnali RS485 si trovano spesso ad essere usate in ambienti industriali grazie alla loro ottima immunità ai disturbi di origine esterna. In questi ambienti è possibile che accidentalmente i circuiti vengano a contatto con tensioni e/o correnti molto elevate e tali da mettere a rischio la funzionalità dei dispositivi che costituiscono la rete.

In genere sono due i problemi presenti:

Inoltre i disturbi possono essere classificati in due grosse categorie:

L'isolamento galvanico

Questo approccio è quello più efficace ed universalmente adottato contro le grosse differenze di potenziale di modo comune. È importante capire che quando si ha a che fare con distanze elevate è impossibile garantire collegamenti a bassa impedenza sia per la resistenza associata al cavi sia, soprattutto, per l'induttanza, decisamente preponderante alle frequenze più elevate. In queste condizioni è sbagliato ritenere che due punti collegati da un cavo siano allo stesso potenziale: in particolare questo è vero per la terra o in genere la massa. Su linee di molte centinaia di metri non è impossibile trovare differenze di potenziale di molte centinaia di volt anche se dalla durata di frazioni di ms

Il metodo più usato per garantire l'isolamento in sistemi di trasmissione digitale è l'utilizzo di fotoaccoppiatori cioè di dispositivi che convertono i segnali elettrici in segnali ottici e quindi ancora in segnali elettrici.

Le tensioni di modo comune che questi componenti sono in grado di gestire sono dell'ordine di qualche kV, anche per tempi molto lunghi. Anche se non è sempre consigliabile, utilizzando dispositivi optoisolati le linee di trasmissione e il riferimento possono essere di tipo floating, cioè senza alcun riferimento a potenziali esterni alla linea stessa.

I principali svantaggi di questo metodo sono:

Le tecniche di shunt

Queste tecniche si basano sull'uso di componenti che riescono a bloccare la tensione ai loro capi a valori predefiniti, assorbendo anche migliaia di ampere; dispositivi di questo tipo sono i MOV, i Tranzorb®, gli scaricatori a gas e, con qualche limitazione, i diodi zener generici.

Nei casi più complessi possono essere associati in parallelo dispositivi di tipo diverso, collegando un componente di potenza elevata ma non particolarmente veloce (quale uno scaricatore a gas) ad un altro più veloce. I due dispositivi devono essere connessi tra loro attraverso una resistenza di poche decine di ohm.

Le tensioni di soglia dei componenti di protezione devono essere scelte nell'ordine dei 6-8 V e la capacità parassita la più piccola possibile, soprattutto se sono richieste velocità di trasmissione elevate.

Protezione con scaricatori

Pur trattandosi di dispositivi in grado di gestire potenze istantanee di migliaia di watt, gli scaricatori sono poco efficaci nel confronto di differenze di potenziale applicate per lungo tempo, quali quelle causate da un corto circuito con le linea di alimentazione. In questo caso è opportuno collegare su ciascuna linee un fusibile (tipicamente 125 mA, non indicato nello schema), possibilmente del tipo auto-ripristinante. Il montaggio di questi dispositivi richiede che siano installati presso ciascun trasmettitore e ricevitore, e che siano connessi alla terra locale di protezione attraverso un percorso breve ed a bassa impedenza.

Un problema legato al collegamento diretto con la terra deriva dal fatto che in questo modo il filo di riferimento della linea RS485 si comporta a sua volta come "collegamento di terra" tra i vari nodi senza essere dimensionato correttamente per questo scopo: è quindi consigliata la connessione dei dispositivi di trasmissione alla terra locale attraverso un resistore, per esempio da 100 ohm - 1/2 W.

La combinazione di shunt ed isolamento

Si tratta ovviamente dell'insieme dei due sistemi precedentemente descritti.

La soluzione in assoluto più sicura è costituita dalla presenza dell'isolamento ottico e di tre scaricatori per ciascun nodo, uno per ciascuna delle due linee di dati ed una per la connessione di riferimento. È richiesta la connessione all'impianto di terra.

Una soluzione alternativa, da applicare solo qualora non fosse disponibile un'adeguata connessione di terra, prevede sempre la presenza di tre scaricatori, uno tra ciascuna copia di fili.

Le interfacce RS422 ed RS485: indice

  1. Tipologie di segnali digitali
  2. Lo standard RS422
  3. Lo standard RS485
  4. Adattamento di impedenza
  5. Valutare la qualità della trasmissione
  6. La polarizzazione
  7. La protezione
  8. La selezione dei cavi
  9. La conversione da RS232 a RS422 e RS485
  10. Cenni ai protocolli di trasmissione
  11. Dispositivi integrati e risorse in rete
  12. Appendice: caratteristiche elettriche

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