RS-485, 5 В постоянного тока и 24 В постоянного тока по одному кабелю Ethernet

Недавно я начал работать над проектом, который включает в себя драйверы двигателей и микроконтроллеры в сетевой топологии. Это скорее теоретический вопрос, просто то, о чем я думал. Микроконтроллеры работают от 5 В постоянного тока, двигатели работают от 24 В постоянного тока, и микроконтроллеры должны взаимодействовать друг с другом. Микроконтроллеры локально управляют двигателями с помощью ШИМ-сигналов с питанием 24 В. Теперь это решено с помощью многих кабелей.

Итак, мой вопрос заключается в следующем: поскольку RS-485 будет использовать только 2 провода, 4 провода все равно останутся в кабеле Ethernet, поэтому можно ли будет использовать эти оставшиеся провода для обеспечения уровней напряжения 5 В и 24 В, поэтому что используется только один кабель?

Я спрашиваю это больше с точки зрения шума. В сети 24 В есть двигатели, управляемые ШИМ-сигналами, я могу себе представить, что это может вызвать некоторый шум, RS-485 также добавит к этому, а затем есть 5 В для микроконтроллеров и датчиков. Но с другой стороны смысл витой пары должен быть в шумоподавлении. Речь идет о 3-метровых проводах максимум.

Каковы текущие требования к устройствам?
Звучит правдоподобно, в зависимости от скорости передачи данных. У вас будет ограниченная мощность, хотя. Я видел, как системам на 24 В удается втиснуть все в один неэкранированный кабель на фоне ужасающего шума. 5V кажется лучше генерируется локально
В техническом описании указано, что двигатель потребляет меньший или равный номинальному току, чем 2100 мА. Микроконтроллер представляет собой простой PIC с несколькими датчиками, так что ничего особенного.
Было бы разумнее разделить кабели, чтобы избежать перекрестных помех.
Если вы хотите проверить уровень перекрестных помех, соедините оба конца с согласованным импедансом витой пары, а затем выполните ШИМ-управление двигателем для измерения перекрестных помех с помощью двух согласованных щупов, откалиброванных с плоской линией AB на DSO. Даже с двумя кабелями вам, вероятно, потребуются большие зажимные дроссели CM на кабеле двигателя.
Мы постоянно смешиваем сигналы ('485, LVDS) и пульсирующие напряжения питания в одном и том же кабеле. Ключ к успеху — изоляция. Все дифференциальные цифровые сигналы проходят по экранированной витой паре (TSP), проводам с регулируемым импедансом. Провода питания скручены с обраткой и также могут (но не всегда) иметь экран вокруг себя. Так что это можно сделать, но, как и во многих других вещах, нужно обращать внимание на детали. Это также нестандартные кабели, которые мы проектируем и изготавливаем в соответствии с нашими собственными спецификациями, а не стандартные кабели Ethernet.

Ответы (1)

"...было бы возможно...?" Абсолютно!
Это хорошая идея? Может быть.

Вы хорошо начали, питая мозги и мускулы по отдельности. Но вы все равно можете получить некоторый наведенный шум от одного к другому, отчасти потому, что повороты не идеальны и они не экранированы друг от друга .

Комментарий @Pete тоже хорошая идея. По-прежнему держите блоки питания отдельно, но отправьте:

  • Постоянное 24В для двигателей. (все еще имеет много пульсаций тока, но не так много пульсаций напряжения, как в уже контролируемой линии)
  • Может быть, 9V для MCU. Локальный регулятор на каждой плате понижает напряжение с 9 В до 5 В именно там, где это необходимо.

Я бы не опускался ниже 9В. Многим линейным регуляторам требуется запас в 2 В только для того, чтобы вообще работать (минимум 7 В для 5 В на выходе; 6 В на входе будет давать ~ 4 В на выходе при насыщении регулятора), а дополнительные 2 В выше этого допускают некоторое «покачивание», вызванное шумом.

Местные конденсаторы с обеих сторон регулятора также полезны. Они берут верх на высоких частотах, в то время как регулятор действительно предназначен для постоянного тока и «постоянно-подобных» низких частот.

Если существующий стандарт имеет для вас какое-то значение, вы можете взглянуть на PoE. (Питание через Ethernet) Существует два варианта, оба из которых используют один источник питания 48 В постоянного тока и (обычно) импульсный источник питания (преобразователь постоянного тока) на принимающей стороне, как само собой разумеющееся. Выход этого коммутатора может быть любым, включая несколько выходов с разным напряжением.

Два варианта — это просто то, на каких проводах подается питание 48 В:

  • Один использует линии передачи данных для 10/100 Ethernet, так что в этом кабеле все еще есть 2 неиспользуемые пары. Это делается с помощью трансформаторов с центральным отводом на обоих концах (могут быть скрыты в самих разъемах): одна пара — 0 В (земля), а другая пара — +48 В.
    Это часто используется коммутаторами и другим сетевым оборудованием, которое в любом случае использует линии передачи данных.
  • Другой использует эти неиспользуемые пары. Как и прежде, одна пара имеет оба провода на 0 В (земля), а другая пара имеет оба провода на +48 В.
    Это часто используется автономными инжекторами PoE, чтобы им вообще не приходилось касаться линий данных для 10/100. (Gigabit использует их все, поэтому эта причина больше не работает для этого.)

Устройство PoE должно принимать оба варианта любой полярности (4 возможности), чтобы полностью соответствовать стандартам, в дополнение к сигнализации, которая требуется источнику, совместимому со стандартами, для включения питания на этом порту. (чтобы вы не взорвали свой ноутбук, подключив его к коммутатору PoE)

Версия с инжектором (подача питания на неиспользуемые пары) будет работать со всем, для чего в противном случае требуется только 2 пары. Например, RS485 в каждом направлении.
Версия с коммутатором требует среднего значения постоянного напряжения 0 В на линиях связи, что удовлетворяет Ethernet, но не RS485. Вы можете заставить его работать в любом случае, с небольшим количеством начинки на уровне протокола, или он может «просто работать» с разреженной связью и приемником, который интерпретирует дифференциал 0 В как холостой ход.

и последнее, могу ли я также использовать регулятор напряжения 24 В-> 5 В, а затем полностью избавиться от источника питания 5 В?
@MarcellJuhász Теоретически да, но шум двигателя имеет тенденцию проходить прямо через регулятор. Особенно, если вы экономите (или опускаете!) крышки фильтров вокруг него. Импульсный источник, вероятно, уже имеет достаточно, чтобы справиться с собственным шумом переключения, но линейный регулятор, вероятно, этого не сделает. (Кроме того, линейный регулятор был бы ужасно неэффективным, если бы он снижал напряжение с 24 В до 5 В. Входной ток = выходной ток, и изменяется только напряжение. Эта разница в мощности теряется в виде тепла в регуляторе.)
Прохождение через шум — это всего лишь функция ограниченного времени отклика. Линейный стабилизатор, по сути, является автоматическим резистором, поэтому, если он по какой-то причине перестанет регулироваться, то выходное напряжение будет сильно зависеть от входного напряжения и выходного тока, включая любые шумы, которые они имеют. Это постоянная корректировка, которая сохраняет все в порядке, но это может произойти только очень быстро. Переключатели немного более запутаны, но они все равно сталкиваются с той же ловушкой.
RS-485, 5 В постоянного тока и 24 В постоянного тока по одному кабелю Ethernet
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v