在工業(yè)與儀器儀表應(yīng)用（I&I）中，常常需要在距離很遠的多個系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)。RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)是I&I應(yīng)用中使用最廣泛的物理層總線設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之一。RS-485的應(yīng)用包括：過程控制網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)自動化、遠程終端、樓宇自動化（例如，暖通空調(diào)（HVAC）、保安系統(tǒng)）、電機控制和運動控制。

在這些實際的系統(tǒng)中，雷擊、電源波動、感應(yīng)開關(guān)和靜電放電會通過產(chǎn)生較大瞬變電壓對通信端口造成損害。設(shè)計人員必須確保設(shè)備不僅能在理想條件下工作，而且能夠在實際可能遇到的惡劣環(huán)境下正常工作。

我們的示例帶有機械臂控制，并使用電子護欄增能器直接將真實浪涌脈沖施加在通信線路上，以此演示RS-485網(wǎng)絡(luò)解決方案的穩(wěn)定性。

演示網(wǎng)絡(luò)

在電機控制網(wǎng)絡(luò)上演示RS-485 EMC保護電路和EVAL-CN0313-SDP設(shè)計工具，該網(wǎng)絡(luò)由3個節(jié)點組成：一個機械臂控制節(jié)點、一個遠程控制例程節(jié)點，以及一個監(jiān)控來自PC總線數(shù)據(jù)的節(jié)點。機械臂節(jié)點通過ADuC7128微控制器的PWM輸出信號控制機械臂中的伺服電機，微控制器通過ezLINX™板上的CAN接收控制信息并作出響應(yīng)，通過RS-485 EMC板上的UART轉(zhuǎn)換至/自RS-485數(shù)據(jù)。遠程控制例程包括一個BF548 EZ-KIT®，允許選擇觸摸屏和回放例程，并再次通過CAN接口和ezLINX板轉(zhuǎn)換至/自RS-485。PC節(jié)點包含系統(tǒng)演示平臺板，通過USB與PC軟件對接；還包含UART，可與RS-485 EMC板對接。圖1顯示了帶有電子護欄能源機的三節(jié)點網(wǎng)絡(luò)功能框圖。

圖1. 帶電子護欄能源機的RS-485三節(jié)點網(wǎng)絡(luò)功能框圖

來自電子護欄能源機的8 kV瞬態(tài)電壓會直接注入通信總線的A和B線路（波形如圖2所示）。該設(shè)備設(shè)計為可電氣化60 km護欄（如將牲畜圍在某一區(qū)域內(nèi)）。由于本演示是將PCB裸板安裝在Perspex®顯示屏上，不提供用于PCB接地的接地底座，因此將接地電纜屏蔽層連接至PCB接地，提供最直接的接地回路。切斷開關(guān)（圖3照片中心位置的黃色部分）提供耐高壓的機械開關(guān)，用于兩次演示之間斷開護欄能源機。這樣，能源機就可以累積足夠的電荷用于下一次演示的全8 kV放電。

圖2. 來自電子護欄能源機的8 kV瞬態(tài)電壓

耦合瞬態(tài)電壓后，可以直接觀察到氣體放電管（GDT）的動作，因為每次放電都會點亮氣體放電管（GDT），與護欄能源機產(chǎn)生的聽得見的咔嚓聲同步。這些GDT將瞬態(tài)產(chǎn)生的主要能量分流至地，但僅在瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）以及全集成式浪涌保護器（TISP）作出更快速的響應(yīng)之后才會執(zhí)行該操作，從而使全部三種類型的保護器件共同作用，保護ADM3485E RS-485收發(fā)器。

圖3. 帶電子護欄能源機的RS-485三節(jié)點網(wǎng)絡(luò)框圖演示

電磁兼容性

為了確保這些設(shè)計能夠在“真實世界”的環(huán)境下工作，各個政府機構(gòu)和監(jiān)管機構(gòu)實施了EMC法規(guī)。如果設(shè)計符合這些法規(guī)，可以讓最終用戶確信它們在惡劣的電氣環(huán)境下也能正常工作。