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La RS485 et la tension de mode commun...

Présentation

Cette page explique une condition nécessaire au bon fonctionnement d'un bus RS485 : la maîtrise de la tension du mode commun.

La norme RS485 impose 3 fils : A,B, et C pour commun, la masse Pourquoi ?.

La norme impose aussi une tension de mode commun comprise en -7 et +12V (-7V <VCM<+12V) Pourquoi ?

La tension de mode commun.

La tension en mode commun est la tension présente entre la masse et la paire AB Sur la figure c'est ViA (pour A) ou ViB pour le récepteur et VoA ou VoB pour l'émetteur.

Dans ce schéma les 3 liaisons de la norme RS485 sont respectées : A,B et C pour la masse.



(note d'appli AN960 d'Analog device)

Que se passe t il en ne reliant que A et B ?

En électricité, les 3 lois fondamentales sont la loi d'ohms, des mailles et des noeuds de courant.

En appliquant la loi des mailles on a : " La somme des tensions sur une maille est nulle "


ViA = Vl + VoA + Vmm
Ou
Vl + VoA + Vmm - ViA = 0 (la loi des mailles)
Avec Vl la tension de ligne ! ! et Vmm entre les masses ..
Sachant que la tension de mode commun en transmission (VoA/B) est de 2,5V, que Vl est proche de 0.
On a
ViA = Vmm + 2,5 + 0
Puisque
-7V < ViA <+12V
d'ou
-7V < Vmm + 2,5 <+12V
Il faut donc maintenir la tension Vmm entre ces bornes, la tension entre la masse de l'émetteur RS485 et le récepteur.
Cette démonstration, évidente, est incontournable puisque basée sur la loi des mailles ! !.

Comment maintenir Vmm entre ces bornes ?


Par la loi d'ohm on sait que: V=RI
En reliant par un conducteur les deux masses, R=0 d'ou V=0
Donc Vmm=0
D'ou
-7V < Vmm + 2,5 <+12V
-7V < 0 + 2,5 <+12V
-7V < 2,5 <+12V

Votre bus RS485 fonctionne... la condition est satisfaite ! !


Si par contre R= infini (pas de fil C), même un I tres faible donne Vmm hors limite...

Votre bus ne fonctionne pas... la condition n'est pas satisfaite ! !


pire les composants sont en danger... de monter au ciel ! !.

Une démonstration "évidente " et pourtant nécessaire vu la hauteur des connaissances des " spécialistes " dans un forum ! !.

D'où sort ces valeurs de -7V et +12V ?


Les circuits RS485 contiennent des transistors, or le claquage de ceux-ci arrive si on applique une tension inverse supérieure a environ 7V.
Cela détruit le transistor donc le composant.
Une tension négative (-7V) trop importance claquera la jonction base émetteur. L'émetteur étant à la masse.
Une tension positive trop importante (+12V) claquera la jonction base collecteur, celui ci étant a +5V (5+7=12V).
Depuis les constructeurs ont réussi a élargir un peu ces bornes.

D'où sort le mythe de la RS485 2 fils ?


Un copier coller : le maintient de la tension en mode commun est si évident qu'il est cité au début, mais pas systématiquement repris dans les autres figures... qui porte sur l'etude de la transmission de donnée sur la paire !
Exemple MAXIM http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/763 Figure 1 !

Mais analog device montre clairement le montage...correcte (ici avec 4 stations RS485).



Les nouveaux, heureux de démontrer le principe de la transmission différentielle, et qu'effectivement les signaux " commun" s'annule, son intérêt, en déduise que la valeur peut être " indéterminé "...
Dans la realité... par pour le transistor ! !.

Dans les armoires d'automatisme, tous les équipements ont leurs masses câblées sur le châssis. C'est la liaison C "cachée ".
Le technicien utilise donc un câble 2 fils pour la RS485, donc c'est 2 fils...
Dans wiki RS485 on peut lire " Des distances maximales de l'ordre du kilomètre sont possibles "
Puis..
" L'expérience pratique montre néanmoins que si la longueur de ligne de transmission dépasse une dizaine de mètres, il est nécessaire, soit de raccorder ensemble les potentiels de référence (0 V) de tous les dispositifs (dans ce cas la liaison RS485 nécessite donc en réalité trois fils), soit de prendre des mesures drastiques (opto-isolation, composants spécifiques) pour s'assurer que les tensions entre masses et terres ne soient pas destructrices. "
Une simple application de la loi des mailles explique le " plus de 10m " ! !.

La revue Elektor a proposé un convertisseur RS232/RS485 conforme a la norme, avec A,B,C sur K3.


Qu'elle a été la plus grande absurdité lue sur la RS485 ?


Pour "maintenir la theorie du 2 fils " : soutenir qu'entre deux masses la tension était nulle. C'est un dieu ! simplement en donnant le nom masse a un fil... il lui donne la tension 0 de l'univers.... Passons certains le reconnaîtrons...

Quand utiliser un interface " isolé galvaniquement ", par opto isolateur ?


Dans la plupart des cas Vmm peut être maintenu dans les bornes -7,+12.
Cependant, entre deux bâtiments ou lorsque l'usine utilise des puissances importantes, on ne peut pas la maintenir d'où une isolation galvanique.
Attention aux arnaques !
Un technicien avait connecté sa RS485 2 fils entre deux armoires, proche, ca ne marchait pas...
Le " spécialiste " du fabricant lui proposa directement des modules a isolation galvanique.... dans chaque armoire.
Sur mes conseils, en tirant le 3 ieme fils C... Tout rentra dans l'ordre.

Les "cas difficiles " ont une solution en modélisant le problème, avec les mailles, nœuds...
La norme intercale une résistance de 100 ohms entre la masse et C.
Texas ci-joint propose le schéma, on crée une masse (ou commun)RS485 isolée (a gauche).


Les autres BUS...


Le bus USB, SATA pour les disques utilisent la transmission par paire comme la RS485.
La liaison de masse est évidement obligatoire et pour éviter la destruction des composants émetteurs récepteur, les connecteurs ont les languettes de masse plus longues que les paires.
Ainsi on annule Vmm en reliant les masses... avant les paires.
Ici, j'évite la réplique stupide sur le forum... mais sur l'USB il y a l'alimentation...

Conclusion?


Voilà, cette page évitera bien des discussions sur les 3 fils de la RS485, et permet de démontrer qu'il n'est pas nécessaire d'avoir le bac, seulement bien comprendre les lois fondamentales de l'électricité.
Enfin ce qui arrive quand on veut faire étalage de son savoir en picorant de ci de la des informations sur le NET...

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(c) Xavier Fenard 2011

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