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 对等电位连接之必要性的直观实验

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winter938
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楼主    2019-11-09 11:28:23
主题:对等电位连接之必要性的直观实验 精华帖 

实验很简单,因为用EM235成功的测量过小直流电机的启动电流波形,加上手头有台30的FX1S-14MT晶体管输出的PLC,就让它输出100HZ的方波(我这个简陋的示波器看100HZ的波形还可以,再高就粗糙了)。类似的实验在200继电器输出型被我改成把继电器线圈电压输出进行观察也实现过。重点不在上面,而是图片中那个波形乱七八糟的电路接法,它让我对我的EM235是否损坏担心起来。为什么会这样呢?以前在200上成功的经验怎么不灵了?后来意识到是等电位的问题,因为在200上实验用的是同一个直流电源,M端子都是连接在一起的已经自然实现等电位连接了。而此次试验加入了FX1s输出的接传感器用的24V直流电源。要说我有问题的电路应该也可以测量出方波的波形啊,不是很多RS485通讯的仪表和PLC或上位PC主机就只接了两根数据线吗?然而这个实验直接用波形给出了答案。



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winter938
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1楼    2019-11-09 11:40:52
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

模拟量输入的A+ A-和RS485的D+ D-有相似性,为了通讯的稳健,这个实验毫无疑问的告诉我们通讯的两个单元等电位连接是非常必要的。那为什么很多场合忽略了这个问题也能成功通讯,以至于给人错觉有无这个连接都无所谓。为此我接着用不同的阻容替代直接连接测量出下面图片中的波形,可以观察到有无连接的差别巨大,有连接之后1K和22K区别就不是很大了,这就是我们有时不连接也能成功的原因,那就是寄生的未被我们注意到的连接起到了这个等电位连接作用,比如电缆线芯间的漏电阻和寄生电容。



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winter938
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2楼    2019-11-09 11:54:51
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

大致解释一下波形上升为什么比下降要缓慢?因为Y1导通产生上升波形,此时FX1s的电源通过10K电阻对EM235输入回路的滤波电容充电,Y1断开产生下降波形,此时EM235输入回路的滤波电容对1K电阻放电。充放电的时间常数差别很大导致了这个现象。当然还有晶体管通断特性的影响,在这个低速方波的情形下我认为它是次要原因。

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winter938
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3楼    2019-11-09 17:50:43
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

http://www.ad.siemens.com.cn/club/bbs/post.aspx?b_id=4&a_id=1204903&s_id=28&num=46#

想到了这个贴子,又做了一个实验,24V电源不用FX1S输出的而是一个工频整流滤波线性稳压7824芯片产生的,又出来一张图片



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RENHQ
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4楼    2019-11-09 18:18:56
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

我都是信号负直接都接地就完了

还不行,那就24V电源的负也接地,不知道有啥隐患没,这样用过的,目前倒是没出什么事情

Q群:https://jq.qq.com/?k=9BDuEgf6
winter938
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5楼    2019-11-09 21:20:12
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

    按照4楼的说法,主贴中不接等电位连接那种电路基础之上增加了M与A-的短接线,波形与主贴中等电位连接换成电容的波形很相似,下降沿比较平缓。

    等电位连接想来不一定非得两侧PLC的M与COM端子连接,试验了将EM235的L+与FX1S的24+连接起来,发现波形与M,COM连接的几乎一致,但后来翻看手册发现EM235的差分输入A+,A-端子可以承受的共模电压是信号电压加上共模电压不大于正负12V,这种做法实际有损坏EM235的风险。

        综合以上的分析等电位连接在M与COM端子实现是合理的。补充一句:这个连接我认为是可以不接地的,虽然很多场合实际是接地的。

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winter938
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6楼    2019-11-10 10:16:10
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

回头梳理一下上面的实验现象,由于条件的简陋限制,这只是在同样的条件下观察到差异,它不是严谨的观察,但通过这种我们可以感受到的区别是可以体验到等电位连接起了积极的作用,有点像用一把刻度不精确的尺子去量两个物体的长度,虽然不能得出准确尺寸但两者孰长孰短还是可以比较出来的,从而在一定程度上证明了等电位连接的必要性。

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yming
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7楼    2019-11-10 11:04:21
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

RS485也需要等电位连接。

波形不好,是阻坑问题。信号阻抗过大、等效电容产生的。

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8楼    2019-11-10 11:22:50
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

我做任何通讯,等电位是必配的工作项目,目的性很清楚,就是规避通讯出错。

至于任侠说的电源参考点、信号参考点连接,在一定程度上也可以理解为等电位的一种形式,但是,当干线长度相等较长时,干线的内阻增加时,有可能造成通讯出错的概率。

曾经做过一个dp通讯项目,由于干线长度近500米,除了因为单个电源供电的压降外,参考点的压降也不容忽视,后来是改为多电源及6平方等电位连接线处理的,至今稳定工作快7年了,没有出现过丢站的现象。

WWCWWC
至圣

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9楼    2019-11-10 11:33:19
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

我对结电容的理解记忆非常深刻,记得在30多年前,那时黑白电视频道切换是高频头(一种鼓型的多触点切换装置),有一次修理无法接收电视台故障时,检查到有一个几PF单位的瓷片电容器漏电,将一个好的同容量瓷片电容替换调试好后,将这个电容器的管脚(大概30mm长度)剪掉回装到鼓型转换装置后,从刚才能够正常的接收又变为接收图像模糊,拿出来单独再用新的瓷片替换又正常了。后来想到了因这个30mm管脚因安装需要剪短引起的结电容变化引起的,适当找一个稍大容量的瓷片电容器剪掉管脚再安装后,工作正常,至此,这个结电容的概念被我用这个修理过程而牢牢记忆了。

现在,这种接触性鼓型切换频道方式早被变容二极管替换了,科技的快速进步可以规避很多早前的问题,但是,那些工作原理性内容且亘古未变。

Zaxife
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10楼    2019-11-10 11:46:33
精华帖  主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

一楼的不等电位接线你确定接线没错?不应该是COM对应A-,Y1对应A+?

你这样乱搞,只要Y1没输出就直接24V+经过10k电阻渠道EM235了!也就是说Y1没输出时相当于开路!24V+电压直接接到了A+上!可以在波形上直观看出来Y1没输出时波形根本不合理。

当Y1有输出后,相当于Y1跟COM是低阻(低阻值多小要看晶体管导通电压、电流),所以Y1输出后因为波形不稳定但是不至于畸形。

还有要看你的示波器是如果接线测量的,不过,你的连线这样搭建根本就是错误的,就别指望什么了。

正确的接线应该如下图,正确的测量应该是表笔-接A-,表笔+接A+。




至于RS485通讯?就我接触过的RS485通讯芯片,99%都是不需要连接等电位的。

至于为嘛很多RS485通讯不等电位就烧芯片?很简单了因为绝大多数RS485通讯电路设计没有电气隔离设计!没电气隔离就会导致PLC电源公共点电压不一致,然后不接等电位线会导致RS485线路A、B与公共点的电压高于芯片设计的15V,那么就会导致芯片过流时间长了芯片直接烧穿!如果接了等电位还是烧?那更简单了,因为导线总是有内阻/接地电阻的,线路长了就没法保证每个PLC的等电位电压一致!既然等电位电压都不一致了,那么哪个公共点对地电阻最低的就成立重灾区最先烧掉,然后下一最低内阻又成了冤大头,最后所有RS485全部烧掉!

至于为嘛RS485电气隔离的不容易烧掉?那是因为内部隔离电源的电压5V/电流最大就100mA,这么小的输出功率想要烧掉芯片还很难做得到的。

还有为嘛RS485终端多了还是会烧?嗯,多个5V/100mA叠加还是会烧掉的,比如32个100mA就是5V/3.2A,15W的热负荷足以烧掉芯片以及PCB布线了。

yming
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11楼    2019-11-10 11:47:30
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

485通常说是两线,差分信号通讯。事实上,其实是三根线(接口上都有信号0V针脚),该点就是用于等电位连接。


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12楼    2019-11-10 11:49:29
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

触景生情说了自己对其中结电容的理解,把本要说的事情差点忘了。

4楼任侠的说法,实际上就是西门子模拟量输入、输出模块的共模和差模的概念性问题。

WWCWWC
至圣

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13楼    2019-11-10 11:53:15
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

rs-485,Y侠说的对,附上接口图更能够说明问题,图示:



Zane
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14楼    2019-11-10 12:33:21
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

楼主测量线路原理图,怎么看都是有问题的!Y1没有输出时,AI输入没有回路。


图二,两个CPU24V电源输出的地做共地这是允许的。


这也就是个回路共地的问题,与等EMC的等电势没啥关系



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winter938
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15楼    2019-11-10 14:48:44
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

按照此楼的说法重新做了实验,还是上图片。我的接法的确存在共模电压超限的风险。我发的图片都是实验出来的。非常高兴也非常感谢看到大家不同的观点。



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winter938
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16楼    2019-11-10 15:43:05
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

补充说明一下我测量的方法:EM235在CPU224一个扫描周期中连续多次读入模拟量的数值存入V区,再通过一个触摸屏软件的在线模拟功能把这些数据读入电脑以曲线的形式显示出来就得到所谓的波形.得到了一个可以观察100HZ以下信号的简陋“示波器”,利用它还曾观察过市电变压器降压后的波形。10楼Zaxife侠提供的线路我在实验中仍旧观察到了等电位连接线的积极作用。

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Zane
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17楼    2019-11-10 21:50:14
精华帖  主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验


等电位连接的导体,不应该再有负载电流流经,否则就无法做到等电位




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箫海岳
游侠

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18楼    2019-11-11 08:19:48
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验
学习,收藏了
希望对得起自己
不断攀登
至圣

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19楼    2019-11-11 08:39:48
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

感谢分享!

邮箱 yongquancun@126.com
Zane
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21楼    2019-11-11 10:52:51
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

 楼主,为什么一定要这么做,Y1没有输出时是没有回路的,A+浮空,不能因为做了等电势连接就可以这么做,这是错误的!


紫色线也是允许的,不存在是否严谨一说

虚线是绝对不允许的,直接耦合两个电源的正极是绝对不允许的

 

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Zane
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25楼    2019-11-13 22:45:55
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

一,Y1与COM1之间应该是一个等效的开关,Y1未输出也就是开关未闭合时,A+就是浮空的,什么叫通过1K电阻接COM,电阻的一头接地,另一头啥也没接,这叫通过电阻接地?按你的逻辑Y1导通,就该短路了不是吗?


二,电源之间直接共地是允许的,但直接共电源是不允许的,一定要共,应使用二极管隔离,另要可调节电压防止其中一路电源被截止输出。共了电源的正极是一定要共负极的,否则电流如何一分二?


三,差分输入的负端,与电源地共地,实质就是单端输入了,与热电阻的接线有毛线个关系!


楼主的如此解释,说明对电路的理解还是不正确,虽然看上去画得像个样子了

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winter938
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26楼    2019-11-14 09:26:10
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

还是上张图片看能不能说明我的理解,实际实验中1,2,3都没有的时候可以观察到有畸变的方波。



工控爱好者
winter938
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27楼    2019-11-19 11:17:38
主题:回复:对等电位连接之必要性的直观实验

补一张总结性的图片,波形的变化源于不同连接时对差分电路的影响。



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