广州致远电子股份有限公司RSM485ECHT通过了CE认证了吗?

说起地铁大家一定不会陌生,但你了解地铁的屏蔽门吗?你知道它是如何避免失效保证乘客的人身安全吗?今天将带大家走进这个经常在我们身边出现,但有不了解的内部世界。

是安装于地铁、轻轨等轨道交通车站站台边缘,将轨道与站台候车区隔离,设有与列车门相对应、可多级控制开启与关闭滑动门的连续屏障。其具体组成部分如下所示:

PSC:中央接口盘,PSC是屏蔽门/安全门控制系统的核心,每个车站的屏蔽门/安全门设备室设置一套PSC;

PSD:地铁屏蔽门,分为三大部分:滑动门、固定门、应急门;

PSA:远方报警盘,用于监视屏蔽门状态、诊断屏蔽门故障、运行状态记录等;

PSL:就地控制盘,站台侧控制该侧屏蔽门运行的电气开关组合,可以让站务人员,列车司机在列车信号系统控制失效时操作屏蔽门;

DCU:门控单元是滑动门电机的控制装置,屏蔽门每对滑动门单元配置一个门控单元,安装在顶箱内。

二、基于总线的地铁屏蔽门系统工作框图

基于总线的地铁屏蔽门系统是指系统中PSC(中央接口盘)、PSA(远方报警盘)以及每个DCU(门控单元)都是挂接在总线上的一个网络结点,CAN总线分布式结构可以保证网络上任何一个结点发生故障都不会影响整个网络其它结点的正常运行,并可以通过网络对屏蔽门进行全程控制、运行参数修改、声光报警等功能。

屏蔽门控制系统在一些重要的节点及命令上也要采用硬线传输,像PSC与信号系统、PSC与PSL(就地控制盘)之间,以及屏蔽门的开门、关门命令的发送及反馈,均要采用硬线传输。除了经CAN总线的DCU连接外,PSC通过RS-485与LESS(本地环境监视系统)。通过RS-232与PTE通信,通过以太网与显示器通信。则地铁屏蔽门系统的整体框图如下图3所示。

图2 地铁屏蔽门系统整体框图

三、地铁屏蔽门隔离模块的机会及主体型号

目前关于地铁屏蔽门权威的标准是由中华人民共和国建设部发布的《CJ/T 236-2006 城市轨道交通站台屏蔽门》,此标准规定了城市轨道交通站台屏蔽门技术要求、试验和包装、运输与储存。标准中6.1.2.5电磁兼容性测试中要求屏蔽门需通过GB/T 17626.2~ GB/T 17626.6、GB/T 17626.8、GB/T 17626.11。

为满足国家建设部提出的屏蔽门标准,各个DCU的现场数据总线接口,即CAN-bus接口,需要进行电源以及通信隔离,完全切断各模块间的地环路干扰,如下图3所示。同样,在PSC与PTE为保证通信稳定可靠也需要进行完整的电源及通信隔离。

图3 DCU通信隔离方案

4、地铁屏蔽门信号隔离推荐方案

考虑到DCU的安全性,多采用CAN通信,相应的在防干扰,隔离等方面就要花费很大心思。如下图4所示,ZLG致远电子专门的CTM系列隔离CAN收发器,隔离电压达到3500VDC(如:CTM1051KT/CTM1051KAT),工作温度-40℃~+85℃,符合“ISO 11898-2”标准,标准DIP-8 引脚封装,超小体积,在BMS、充电桩、电动汽车等领域被广泛应用。

而为保证PSC与LESS(本地环境监视系统)以及控制系统的正常通讯,可以使用ZLG致远电子专门的RSM系列隔离收发器,如下图5所示,包括隔离RS-485收发器、隔离RS-232收发器,隔离电压达2500VDC(如RSM485ECHT、RSM232D),内置完整的隔离DC-DC电路、信号隔离电路、 RS-485或RS-232总线收发电路以及总线防护电路, 具备更高的集成度与可靠性,能够有效帮助用户提升总线通信防护等级

图5 ZLG致远电子RSM系列隔离收发器实物图

工业现场经常需要同时隔离RS-232与RS-485,通常是用两个隔离DC-DC搭配单独的信号隔离电路的方案,但隔离的性能存在差异性,并且占板面积较大。本文将为你介绍一种稳定可靠、应用简便的全隔离解决方案。

一、通讯管理机的接口电路简述

通讯管理机在电力系统中可以采集多个子系统的数据,通过集中处理和回执,完成电力系统中的数据交互。对外通常需要集成多路RS-232、RS-485、CAN、以太网接口等。

图1 通讯管理机应用拓扑

通讯管理机对于嵌入式主控CPU的接口资源要求较高,常常需要通过各种方式来扩展通讯接口;同时电力通讯设备工作环境较为复杂,对于隔离抗干扰性能有刚性需求。但按常规的设计方案,采用分立的隔离DC-DC、信号隔离、收发器、保护电路等设计出的接口隔离电路占用PCB面积大,物料采购的种类繁多,也不便于单独测试通信接口的性能。

图2 常见的通讯管理机

如下所示为常见通讯管理机需要的扩展资源IO板,通讯接口包括CAN、RS-485以及RS-232。常规模块方案可以使用致远电子的CTM1051KT、RSM485ECHT以及RSM232隔离模块,体积虽然较分立方案有极大的改善,但还不是最佳方案。下文将为各位介绍,产品集成度更高,应用更便捷的解决方案。

图3 常见的通讯管理机

二、MPM的特性与通讯管理机的结合应用

ZLG致远电子的MPM系列模块创造性的将常用的RS-232和RS-485结合在一起,结合通信管理机的应用,带来的额外优势主要如下表:

MPM的部分细节电参数细节如下:

图4 MPM模块选型表

因为MPM的RS-485支持自动流控,即意味着只需要TXD、RXD即可完成RS-485的通信。因此,把MPM产品RS-232和RS-485的UART口交叉连接,即支持RS-232转成RS-485,同时RS-232和RS-485之间同样带完整的电气隔离,对于调试串口、隔离总线干扰等的应用非常方便,如下图。

根据目前工业产品通信隔离需求,专门研发出MPM系列多协议隔离模块,将隔离电源、通信隔离电路、ESD保护电路集成封装在一个模块中,将电路设计化零为整,只需要简单的电气连接,就可以实现RS-485/232通信隔离,隔离电压高达3500VDC,满足绝大多数应用需求。

在科技快速发展的今天,由于工业产品诸多设计要求的限制,还很难做到像手机这种消费类产品一样精致,但工业产品的小型化发展是必然的。一个模块的使用,或许无法让工业产品彻底摆脱“傻大笨粗”的形象,但致远电子一直在工业产品小型化、模块化的道路上努力着,探索者。

作为一个电子工程师,比较基础且应用广泛的串口接口是必修课,可也是大家日常设计中经常遇到问题的一个地方。那在实际应用中,如何快速而有效的解决-485电路设计问题呢?

RS-485的标准全称为AA/EIA-485串行通讯标准。数据通讯采用差分线号传输方式,也称作平衡传输,使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为B,如下图:

通常情况下,发送驱动器A、B之间的正电平在+2~+6V,是一个逻辑状态,负电平在-2~6V,是另一个逻辑状态。另有一个信号地C,在RS-485中还有一“使能”端,而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时,发送驱动器处于高阻状态,称作“第三态”,即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。

接收器也作与发送端相对的规定,收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连,当在收端AB之间有大于+200mV的电平时,输出正逻辑电平,小于-200mV时,输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。

RS485网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构,不支持环形或星形网络。主要是为了降低反射信号(尤其是在节点处及总线阻抗不连续点),不会影响信号质量。

对RS-422与RS-485总线网络一般要使用终接电阻进行匹配。但在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。

一般终端匹配采用终接电阻方法,终接电阻一般在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻。这种匹配方法简单有效,但匹配电阻要消耗较大功率,对于功耗限制比较严格的系统不太适合。

另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点,需要在功耗和匹配质量间进行折衷。

还有一种采用的匹配方法。这种方案虽未实现真正的“匹配”,但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号,达到改善信号质量的目的。节能效果显著。

电子系统的接地是很重要的,RS-485传输网络的接地同样也是很重要的,因为接地系统不合理会影响整个网络的稳定性,主要存在两大隐患:共模干扰和EMI。

共模干扰:RS-485接口采用差分方式传输信号方式且有一定的共模电压范围,如RS-485收发器共模电压范围为-7~+12V,只有满足上述条件,整个网络才能正常工作。如下图,因地电位差导致的共模干扰:

电磁辐射(EMI)问题:驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路。如果没有一个低阻的返回通道(信号地)就会以辐射的形式返回源端,整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

  • 若干扰源内阻不是非常小,可以考虑在接地线上加限流电阻限制干扰。

  • 采用浮地技术,隔断接地环路。

前面提到的接地措施只对低频率的共模干扰有保护作用。对于频率很高的瞬态干扰就无能为力了,因为引线电感的作用,对于高频瞬态干扰来讲,接地线实际等同于开路。这样的瞬态干扰可能会有成百上千伏的电压。但持续时间很短。如果不加以适当防护就会损坏接口。对于这种瞬态干扰可以采用隔离或旁路的方法加以防护。

以上是在设计RS485主要考虑的几个部分,但实际设计中还有很多不可控因素。为了帮助工程师在设计中免除这些烦恼,广州致远电子从03年起就专门推出了集成隔离,电源,总线保护于一体的RS485隔离收发模块,先后推出了系列隔离RS-485收发器,如RSM485CHT、RSM3485CT、RSM485ECHT、RSM485E等产品,应用隔离RSM485产品,除可消除地环路的电势差影响、有效抵御共模干扰外,也有效保护了端的电路在强干扰环境中,大大降低了被干扰和损坏的概率,并以模块化的设计、可靠性的应用和具有竞争力的价格,帮助使用者降低整体的设计风险和采购成本。

RSM系列隔离RS-485收发器,符合RoHS环保认证,传导、辐射符合EN55022限值,ESD接触放电4KV、空气放电8KV,EFT信号端口4KV、电源端口浪涌测试 1KV、信号端口2KV。

针对PCB空间有限,或者对最终产品有严苛体积要求的应用场合,我们还可以选用RSM485M这种小体积型号。RSM485M只有常规型号型号体积的1/3,最多支持64个节点数,500kbps波特率,可谓RS-485隔离模块中的“小钢炮”。

原文标题:你还在为设计RS-485电路头疼吗?

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