通信链路与电子护栏：有关RS-485EMC稳定性的演示

在工业与仪器仪表应用（I&I）中，常常需要在距离很远的多个系统之间传输数据。RS-485总线标准是I&I应用中使用最广泛的物理层总线设计标准之一。RS-485的应用包括：过程控制网络、工业自动化、远程终端、楼宇自动化（例如，暖通空调（HVAC）、保安系统）、电机控制和运动控制。

在这些实际的系统中，雷击、电源波动、感应开关和静电放电会通过产生较大瞬变电压对通信端口造成损害。设计人员必须确保设备不仅能在理想条件下工作，而且能够在实际可能遇到的恶劣环境下正常工作。

我们的示例带有机械臂控制，并使用电子护栏增能器直接将真实浪涌脉冲施加在通信线路上，以此演示RS-485网络解决方案的稳定性。

演示网络

在电机控制网络上演示RS-485 EMC保护电路和EVAL-CN0313-SDP设计工具，该网络由3个节点组成：一个机械臂控制节点、一个远程控制例程节点，以及一个监控来自PC总线数据的节点。机械臂节点通过ADuC7128微控制器的PWM输出信号控制机械臂中的伺服电机，微控制器通过ezLINX™板上的CAN接收控制信息并作出响应，通过RS-485 EMC板上的UART转换至/自RS-485数据。远程控制例程包括一个BF548 EZ-KIT®，允许选择触摸屏和回放例程，并再次通过CAN接口和ezLINX板转换至/自RS-485。PC节点包含系统演示平台板，通过USB与PC软件对接；还包含UART，可与RS-485 EMC板对接。图1显示了带有电子护栏能源机的三节点网络功能框图。

图1. 带电子护栏能源机的RS-485三节点网络功能框图

来自电子护栏能源机的8 kV瞬态电压会直接注入通信总线的A和B线路（波形如图2所示）。该设备设计为可电气化60 km护栏（如将牲畜围在某一区域内）。由于本演示是将PCB裸板安装在Perspex®显示屏上，不提供用于PCB接地的接地底座，因此将接地电缆屏蔽层连接至PCB接地，提供最直接的接地回路。切断开关（图3照片中心位置的黄色部分）提供耐高压的机械开关，用于两次演示之间断开护栏能源机。这样，能源机就可以累积足够的电荷用于下一次演示的全8 kV放电。

图2. 来自电子护栏能源机的8 kV瞬态电压

耦合瞬态电压后，可以直接观察到气体放电管（GDT）的动作，因为每次放电都会点亮气体放电管（GDT），与护栏能源机产生的听得见的咔嚓声同步。这些GDT将瞬态产生的主要能量分流至地，但仅在瞬态电压抑制器（TVS）以及全集成式浪涌保护器（TISP）作出更快速的响应之后才会执行该操作，从而使全部三种类型的保护器件共同作用，保护ADM3485E RS-485收发器。

图3. 带电子护栏能源机的RS-485三节点网络框图演示

电磁兼容性

为了确保这些设计能够在“真实世界”的环境下工作，各个政府机构和监管机构实施了EMC法规。如果设计符合这些法规，可以让最终用户确信它们在恶劣的电气环境下也能正常工作。