Еще один развязанный USB-RS485 адаптер

Здравствуйте. Сегодня решил поделиться с сообществом небольшой самоделкой. Это гальванически развязанный преобразователь USB-RS485 на FT232 и среднескоростных оптопарах. Особенностью будет то, что при создании девайса я допустил несколько оплошностей и я о них расскажу.

Для отладки группы устройств, работающих по RS485, мне потребовался адаптер. Требования:
— Развязка с компом. Некоторые устройства контактируют с сетью ~230в плюс несколько иип
— Возможность запилить на коленках с помощью лута, фоторезиста и какой-то матери
— Крайне желательно не разориться на компонентах.
Строить необходимо было из того, что было в наличии и быстро, поэтому родилось такое решение:
Локомотив всей движухи — FT232RL, т.к. имеет выход TXEN, которым удобно управлять сигналом прием/передача. Кроме того, она была у меня в наличии. Драйвер RS485 — MAX485, были в наличии, подойдет любой аналог. Развязка:
— dc dc B0505S-1W для развязанного питания вторичной части
— Оптопары H11L1 для, непосредственно, развязывания сигналов. Тащат до 1 мбит (NRZ режим). Выход цифровой
Первые грабли, на которые я наступил, это FT232 с алиэкспресса, 10шт, передул 4шт и ни одна из них не завелась. «Устройство не опознано». Парочку расколол, вроде бы кристалл есть. Ладно, отпаял гарантированно рабочую из старого забытого устройства. Вторые грабли заключались в том, что я в спешке невнимательно смотрел дш и не увидел двух моментов, которые описаны в единственном месте — маленькой схеме тестирования скорости с диаграммой работы. Тригер Шмидта в оптопаре является инвертирующим и выход триггера — открытый коллектор. Я не предусмотрел подтяжки и инверсию сигналов. Инверсию UART я решил с помощью конфигурационной утилиты от FTDI, сигнал направления передачи инвертировал перекинув порт с анода оптопары на катод и подключив анод к VCC. Третий косяк скорее косметический, светодиоды индикации приема и передачи на пинах RX TX. Надо было подключить их к CBUS. Тока через светодиод TX, резистор и диод оптопары хватало для устойчивого срабатывания оптопары. Рисунок иллюстрирует проблему:



Плата обзавелась соплями и стала менее красивой но я не состою в редакции «Радио» и «правильно собранное устройство в настройке не нуждается» это не всегда про меня. Плата и схема в приложении не избавлены от этих недостатков. Если я в ближайшее время переделаю их то доложу исправленные варианты.





Плата до устранения косяков

Плата до устранения косяков

Переделано.

Как видно из фото, добавлены резисторы подтяжек, сопля из мгтф и немного покурочена нога одной оптопары. Надеюсь, мой опыт будет полезен.
Немного экономики:
— FT232, сейчас 300р (куплена давно, до кризисов)
— оптопара H11L1 3шт., 30р/шт.
— MAX485 40р/шт.
— DCDC 100р
остальная рассыпуха была в наличии.
Сначала я хотел использовать ADUM1301 но он заметно дороже трех оптопар и его не было в наличии поблизости.

Схема, в которой я исправил все (надеюсь) косяки



Впервые использовал оптопары для развязки цифровых сигналов, в следующий раз буду внимательнее.

Update.
Учел пожелания товарищей, исправил все. Плата:

Исправленная плата

Изоляция оптопары по дш — 7.5кВ/1мин, DC-DC 1кВ.
  • +3
  • 06 марта 2016, 20:55
  • XOR
  • 2

Комментарии (42)

RSS свернуть / развернуть
Смущают дорожки под пузом оптопар — их бы по хорошему закрыть маской/электроизоляционным лаком для большей стойкости к пробою. На текущей разводке без дополнительных мер 220В, кмк, будет уже серьезным испытанием.
0
У оптопар есть зазор от пуза до платы 1мм. Еще можно прыснуть пластиком. Вообще, я с этой платой уже не буду колдовать, скорее всего. Скорее всего, сделаю вторую исправленную, уже с учетом всего.
0
Не в пузе даже дело, зазор между дорожками маловат. По крайней мере сильно меньше, чем требуемые UL 6.5 мм. Правда, у тебя там между входом и выходом DC-DC зазор меньше всего, но там можно пропил в плате сделать.
0
а где про эти требования можно почитать?
0
Не помню. Я из разных источников подчерпнул, в основном из аппнотов Power Integrations. Даже не уверен, действительно ли это требования UL или чьи-то еще.
0
Я нарыл некий ГОСТ Р 53429-2009 по печатным платам, там в таблице 9 есть зазоры рисунка ПП и рабочее напряжение вольт (как понял, речь о переменном). (На мой взгляд сильно завышены значения)
0
Которые именно значения завышены и где?
0
ну например, 1.5 толщина -> 650В. Странный диэлектрик, тогда как FR4 4 киловольта держит
0
тоже и по зазорам 15 мм -> 2300 Вольт, тогда как пробой воздушный 1кВ на 1мм. Запас пятерной получается
0
ну например, 1.5 толщина -> 650В. Странный диэлектрик, тогда как FR4 4 киловольта держит
Это пробивное, как я понимаю, а там указывается рабочее — чтобы был запас и все такое.
тогда как пробой воздушный 1кВ на 1мм
Даже побольше вроде, ооло 3МВ/м, ЕМНИП. Но зависит от условий. Но по поверхности (особенно загрязненной) пробивается охотней, чем по воздуху, потому и прорези делают.
У буржуев требования к зазору по поверхности для защитной изоляции (которая отделяет человека от сети 220В) — ~ 6.4мм (1/4"), а сама изоляция должна держать 3kVac. ГОСТ суровей, пожалуй.
0
а в качестве DC-DC конечно нужно в корпусе SIP-7 ставить, или вообще готовый девайс, типа ADM2587BRWZ
0
DC-DC от 1000 В

зазоры в ПЛК рассчитывают не из расчёта иметь киловольты в RS-485


на практике всю схему можно засунуть в стандартный корпус для DIP-9… ADM2582
0
на практике всю схему можно засунуть в стандартный корпус для DIP-9… ADM2582
0
ну в общем-то 2582 — это тот же 2587, только шустрее на порядок
0
ADM2587E data rate: 500 kbps (DMX 250 кбит)
ADM2582E data rate: 16 Mbps (Профибус 1,5...12 мбит)
ADM2582 использовал для анализа скоростных rs485 через usbee на кипарисе
0
спасибо за уточнение
0
мне в нынешнее время не требуется скорость более чем 500, поэтому не заморачивался
0
зазоры в ПЛК рассчитывают не из расчёта иметь киловольты в RS-485
Нинай какие там требования к ПЛК, но зарядник для телефона с такими зазорами сертификация точно пошлет. А автор, судя по тексту, как раз хочет работать с девайсами, имеющими гальваническую связь с сетью.
на практике всю схему можно засунуть в стандартный корпус для DIP-9… ADM2582
А вот у этих изоляция уже соответствует требованиям UL.
0
А вот у этих изоляция уже соответствует требованиям UL

Да, этот USB-RS485 свисток превосходен на первый взгляд. И стоит $17, что не так и дорого.

Опять китайцы подсуетились. Вот и сбылась мечта продвинутых redneck'ов о построении умного ранчо или свинарника — можно не велосипедировать на тему изготовления изолированного RS-485.
0
Интересен только вопрос, не научились ли китайцы подделывать ADM2582 так же, как подделывают FT232. И с такой же изоляцией, как в китайских зарядниках за два бакса.
0
Надо быть внимательным при формулировки заказа мечты :)
заказал там один лампу настольную
+1
Дите такую лампу с руками оторвет)
0
можно под себя сделать USB-RS485 с гальванической развязкой
0
и все же, тема актуальная и инетересная про гальваноразвязку. Может кто статью напишет, знающий дело естественно. А то как-то много бездоказательных слов.
0
сомневаюсь, что на приведенной вами картинке ПЛК вообще что-либо рассчитывали.
0
Пришлось мне как-то разобрать брендовый MOXA USB-RS232 с заявленной изоляцией в 2кВ. и ужаснулся! По схеме стоял как и положено, dc-dc (поверхностного монтажа), но между выводами изолированной части на печатке проходили себе проводники для светодиодов от первичной микрухи. И располагались они в общей куче с max232. Вот так-то!
0
к сожалению, это было так давно, что фотки еще не были в ходу. С тех пор я зарекся не пользоваться оборудованием сей фирмы
0
правильное название девайсины <www.moxa.com/product/UPort_1130_1130I.htm">UPort 1130IПрошу прощения за неточность: Это преобразователь USB-RS485
0
Пример опторазвязки MOXA на мегавольты :) воздушный зазор до 40 км
s7detali.narod.ru/NET/MOXA_RS485.html

Шнайдер вааще без развязки делал s7detali.narod.ru/Schneider/TSXCUSB485.html
сомневаюсь, что на приведенной вами картинке ПЛК вообще что-либо рассчитывали
Сименс считает, что пусть лучше всё сгорит от гипотетического пробоя — требования к заземлению и уравниванию потенциалов прописаны в документации.
0
на картинках я так и не увидел, в каком месте есть гальваническая развязка…
0
а, оптический порт… понятно тады
0
Люблю много фоток=) Поправьте, пожалуйста, тег
0
Зачем был применен стабилизатор после DCDC ?, ведь оптопара и максим отлично работают от 5 вольт?
0
На всякий пожарный
0
Стаью надо было назвать «Как я косячил делая еще один развязанный USB-RS485 адаптер»…
0
Да, накосячил. Я любитель а не ветеран электроникса. Кому пригодится — использует наработки, кому нет — пройдет мимо.
+1
Плата и схема в приложении не избавлены от этих недостатков.
Ну так надо поправить и заменить. Зачем недоделки выкладывать?
Э3 надо в пдфе выложить.
0
Схема почему то сильно теряет в качестве при встраивании, исходник хорошо читаем. Плату нет смысла выкладывать, кмк, тк она спроектирована изначально под беспощадный односторонний лут. Имея схему, можно развести свою плату под свои предпочтения.
0
Исправил и вложил все
0
  • avatar
  • XOR
  • 07 марта 2016, 15:22
Извините пожалуйста, жутко лень «вставать с дивана» и идти искать даташиты на оптопару и DC-DC конвертер и читать их — не могли бы Вы сделать в статье ссылки на даташиты и сразу указать величины их электрической прочности изоляции.
0
Уже по зазору между ножками DC-DC можно понять, что изоляция у него никакая киловольтная.
0
добавил
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.