RS232 Isolata oppure no ?

[ZINGARO1972]

Ciao a tutti,

non sono esperto del campo, ma su alcuni PC Industriali che vedo installare,

alcune periferiche ( POS e modem ad esempio ), se connesse ad una RS232 non isolata , bloccano il PC oppure comunicano male.

Connettendo quest'ultime su Interfacce Seriali Programmabili (settate da BIOS su RS232, RS422 oppure RS485 ), non ho problemi di nessun tipo.

 

Da cosa può dipendere ?

L'unica informazione che ho e che alcune RS232 sono isolate ed altre no !

 

 

[Livio Orsini]

Bisognerebbe conoscere l'architettura del sistema.

La separazione galvanica serve ad isolare un dispositivo da un altro, separare le alimentazioni, quindi parecchi disturbi vengono abbattuti.

Soprattutto i vari dispositivi che colloquiano tramite linea seriale possono avere differenti potenziali di riferimento.

[SandroCalligaro]

Il potenziale di riferimento delle porte seriali e parallele, per i comuni PC (non portatili), è collegato a terra, visto che i connettori hanno parti metalliche esposte.

Per i PC industriali non credo che la cosa sia diversa.

 

Collegare le porte in quel caso crea dei collegamenti di terra aggiuntivi, che causano disturbi di modo comune.

Forse è lì il problema, che come dice Livo viene risolto alla radice nel caso isolato.

Oltre all'isolamento si potrebbe pensare di aggiungere dei filtri di modo comune, ma non è detto che siano sufficienti.

 

L'isolamento è usato, ovviamente, anche per ragioni di sicurezza/robustezza rispetto a sovratensioni/scariche, quindi non usarlo comporta anche questo tipo di problemi.

[Livio Orsini]

Quote

si potrebbe pensare di aggiungere dei filtri di modo comune,

 

Se i filtri sono efficaci vanno anche ad incidere sui segnali, filtrandoli; per questa ragione in genere non sono usati.
 

Quote

L'isolamento è usato, ovviamente, anche per ragioni di sicurezza/robustezza rispetto a sovratensioni/scariche, quindi non usarlo comporta anche questo tipo di problemi.

 

 

Certamente da maggiori garanzie di protezione agli apparati collegati.

Però un'0interfaccia seriale ben fatta prevede dei circuiti appositi per tosare, a livelli sicuramente non dannosi, tutte le extratensioni che èossono entrare come scariche e spikes.

 

C'è una bellissima AN di TI che, anche se vecchia di oltre 20 anni, spiega nel dettaglio come si neutralizzano le scariche e gi spikes sulle lin ee seriali.

[SandroCalligaro]

Quote

Se i filtri sono efficaci vanno anche ad incidere sui segnali, filtrandoli; per questa ragione in genere non sono usati.

Se sono filtri di modo comune, considerando che il modo comune non dovrebbe esserci (ma c'è a causa dei percorsi alternativi tramite la terra), non incidono sul segnale utile.

[ZINGARO1972]

capisco ( si fa per dire ),

grazie per le risposte.

Ultimamente mi è capitato un POS che collegato via seriale 232 mi congelava il PC anche se la basetta del pos dove era connesso il cavo era spenta !!

come scollegavo la seriale il Pc resuscitava .... 

con la basetta connessa ad un portatile nessun probelma.

 

Ho ricollegato la seriale solo con TX ed RX e non ho riscontrato nessun blocco. come ho risolto ? ho cambiato POS con un altro modello.

ne so veramente poco di interfacce ma secondo me alcuni dispositivi vengono "regolati" di proposito.

 

[Livio Orsini]

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Se sono filtri di modo comune, considerando che il modo comune non dovrebbe esserci (ma c'è a causa dei percorsi alternativi tramite la terra), non incidono sul segnale utile.

 

Purtroppo non è così, altrimenti se ne farebbe un largo uso. Il protocollo elettrico RS232 non è differenziale, ma è in modo comune, ovvero si fa riferimento ad un livello di zero comune ai 2 dispsositivi. Come si vede dalla figura allegata c'è un pirdino espressamente previsto per lo zero, è il pin 5 denominato "ground". YTutti i levilli di tensione sono riferiti a quel livello di zero.

 

Cito dal documento wikipedia che tratta lo standard EIA_RS232

"Per incrementare l'immunità ai disturbi elettrici l'interfaccia elettrica ha una soglia di commutazione di ±3 V, cioè per passare da uno stato ad un altro non è sufficiente arrivare allo zero, ma dovrà essere superata la soglia dei 3 V di segno opposto. "

 

Quote

Ho ricollegato la seriale solo con TX ed RX e non ho riscontrato nessun blocco.

 

Non è una buona soluzione perchè hai 2 segnali che non hanno un riferimento, anzi il riferimento ce lo hanno molto lasco attraverso i giri di masse.

Il protocollo elettrico RS232 necessita di un segnale di zero che unisca i 2 punti, Se vuoi portare solo 2 fili devi lavorare in RS485 che è differenziale, ma non full duplex. Altrimenti si usa la 422 che è un ful duplex differenziale, ma necessita di 4 fili.

 

 

[Nikiki]

Ultimamente mi è capitato un POS che collegato via seriale 232 mi congelava il PC anche se la basetta del pos dove era connesso il cavo era spenta !!

come scollegavo la seriale il Pc resuscitava .... 

con la basetta connessa ad un portatile nessun probelma.

 

Potrebbe essere un caso di terre non equipotenziali. 

Se la terra del pc e quella del pos hanno terre a potenziale diverso, si costringe un passaggio di corrente sul GND della seriale che mette in comune le masse dei due dispositivi. 

Tale corrente (che sarebbe alternata) potrebbe far si che la seriale del pc interpreti l'alternata come un treno di dati continuo e l'applicazione incaricata di ricevere i dati sulla seriale, specie se non ben fatta, potrebbe rimanere inchiodata. 

Con il portatile potrebbe non succedere perché esso è isolato da terra, quindi nessun passaggio di corrente dal GND. 

 

Se POS e PC sono collegati alla stessa ciabatta, potrebbe esserci un caso di una terra collegata male, nelle prese o nelle spine o all'interno dei dispositivi. 

 

Anche il contatto di uno dei dispositivi con un eventuale piano di appoggio in ferro (ad esempio un bancone) che non è connesso a terra, in cui magari è incassato qualche elettrodomestico (tipico di un bar ad esempio), con qualche dispersione di corrente, potrebbe causare passaggio di corrente sul GND della seriale. 

[SandroCalligaro]

Era per questo che suggerivo anche l'uso di un filtro di modo comune.

 

RIspondendo a Livio (con un certo ritardo, purtroppo), mi sentirei di dire che proprio perché il bus non è differenziale, allora il modo comune è importante.

[Livio Orsini]

Quote

RIspondendo a Livio (con un certo ritardo, purtroppo), mi sentirei di dire che proprio perché il bus non è differenziale, allora il modo comune è importante.

 

Si è importante, ma se filtri i disturbi degradi anche i segnali.

Proprio perchè c'è un livello di riferimento ben preciso, questi problemi non si risolvono filtrando i segnali, ma si risolvono alla radice o rendendo equipotenziali tutti gli zero volt dei vari dispositivi, oppure separando galvanicamente i vari dispositivi.

 

Nelle applicazioni industriali, le interfacce seriali dovrebbero essere separate galvanicamente per definizione.

[SandroCalligaro]

Il modo comune idealmente non ci dovrebbe essere, quindi anche se si filtra il modo comune, il segnale utile non si degrada.

L'induttanza di modo differenziale introdotta da un buon filtro di modo comune penso sia piuttosto trascurabile.

Detto questo, non avendo mai effettuato misure precise le mie sono deduzioni sulla base di quello che è l'effetto macroscopico che si ottiene.

 

La separazione galvanica risolve questo e molti altri problemi più gravi, certamente fa la differenza.

Se però, come a volte accade, per risolvere un problema del genere (comunicazione tra dispositivi non critici dal punto di vista della sicurezza) è sufficiente utilizzare un cavo appropriato ed avvolgerlo attorno ad un nucleo, può valerne la pena, specie se si tratta di una soluzione tampone.

Vengono prodotti per questo i nuclei apribili, che vengono usati durante i test se non altro per verificare che la causa di un certo problema sia localizzata in un certo collegamento.

[Livio Orsini]

Dove vorresti inserire l'induttanza?

In serie al collegamento di zero volt?

Se ci sono disturbi solo un'induttanza sul collegamento di zero volt non ha molto effetto. Se i disturbi sono impulsivi o comunque in ca, e si mette un'induttanza in serie al filo del livello di riferimento, si aumenta ancora la differenza di potenziale tra i 2 dispositivi. Se c'è una differenza di potenziale in continua l'induttanza non ha effetto alcuno, se non per la componente resistiva che innalza legggermente la ddp tra i 2 dispositivi.

Questo tipo di trasmissione, come ho scritto in precedenza ha bisogno di un livello di riferimento abbastanza preciso.

 

[SandroCalligaro]

Forse non mi sono spiegato bene: intendevo avvolgere tutti i fili (RX,TX,GND) assieme sullo stesso nucleo.

Si introduce induttanza di modo differenziale trascurabile, ma induttanza di modo comune che può essere anche consistente.

[Livio Orsini]

In questo modo degradi solo i fronti degli impulsi di segnale senza risolvere il problema, perchè il problema è sullo zero di riferimento che è o flottante oppure, non essendo equipotenziale, riesce a causare il blocco di uno o di tutte e due i dispositivi. Nel caso pessio può anch essere causa di rotture dell'interfaccia.

In letteratura non trovi documenti che consiglino, e dimostrino la validità di un simile arrangiamento.

 

Se il livello di riferimento è corretto l'immunità ai disturbi è elevatissima perchè oltre ad avere 6Vpp di segnale minimo, il segnale deve cambiare di polarità-

Ma se il livello di riferimento non è costante o è addiruttura flottante, "ballerino", allora i disturbi si fanno sentire in modo esagerato.

 

Per questo motivo o i due dispositivi hanno uno zero volt veramente isopotenziale, oppure i due dispositivi devono essere separati galvanicamente.

 

[SandroCalligaro]

Quote

In questo modo degradi solo i fronti degli impulsi di segnale

Che ci sia un minimo di induttanza di modo differenziale, e che questa possa causare un filtraggio passa-basso sul segnale utile non lo nego, ma mi aspetto che sia veramente  marginale.

In linea di principio quell'accorgimento, se anche non fosse utile (cosa sulla quale non sono d'accordo), di certo non sarebbe dannoso.

 

L'intento è quello di ostacolare il passaggio di correnti estranee alla trasmissione, dovute alla presenza di un collegamento di terra (il GND) che è indesiderato, e si trova ad essere alternativo al normale collegamento di terra.

Se poi il modo comune è esagerato (e magari ha contenuto importante a bassa frequenza), allora non c'è filtro che tenga, su questo non ci piove.

 

Qui sembra che raccontino un caso reale:

http://www.marcspages.co.uk/tech/5102.htm

[Livio Orsini]

Quote

L'intento è quello di ostacolare il passaggio di correnti estranee alla trasmissione, dovute alla presenza di un collegamento di terra (il GND) che è indesiderato, e si trova ad essere alternativo al normale collegamento di terra.

 

Forse hai perso di vista il problema iniziale:

Quote

alcune periferiche ( POS e modem ad esempio ), se connesse ad una RS232 non isolata , bloccano il PC oppure comunicano male.

 

Non è questione di disturbi, è questione che i 2 dispositivi non hanno gli zero volt equipotenziali.

Nel caso di una connessione RS232 lo zero volt funge da riferimento per determinare il cambio di stato del segnale.

Se si uniscono i 2 zero volt con una linea comune, come richiesto dalle specifiche del protocollo elettrico, si avrà il blocco del dispositivo causa la differenza di potenziale dei due livelli di riferimento dei due dispositivi.

Se non si uniscono i 2 dispositivi viene a mancare il livello di riferimento, da cui errori di comunicazione.

L'unica soluzione è la separazione galvanica dei 2 dispositivi; in questo modo non si mettono in comune i due zero volt, però c'è il livello di riferimento per il riconoscimento dei cambi di stato del segnale.

 

Questo è l'unico modo per ovviare gli inconvenienti.

Tutti gli altri tentivi sono solo palliativi che non danno alcuna garanzia di affidabilità, anzi possono solo peggiorare la situazione, come l'aggiunta di un'induttanza di modo comune.

 

Nella pagina che citi i problemi su cui si discute sono differenti. Non sono problemi di comunicazione ma sono problemi di misura che possono essere causati dalla connessione seriale dello strumento.

Anche nel caso specifico se si fosse usata una connessione con separazione galvanica si avrebbe la sicurezza di non avere interferenze sulle prestazioni dello strumento di misura. Mentre invece si preferisce mettere una pezza che non copre il buco.

 

Da ultimo ma non ultimo.

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These Technical Pages contain personally generated circuits, ideas, and articles. The content is mainly demand driven and guided by questions people have asked.

Un blog di una persona, anche con un buon curriculum tecnico, non è necessariamente vangelo.

Personalmente non accetto acriticamente nemmeno le opinioni epsressa da "papers" ufficiali di IEEE.

 

In ordine alla soluzione che propongo per il problema oggetto della discussione.

La soluzione dell'interfaccia isolata è una soluzione la cui validità è stata sperimentata da numerose applicazioni in ambito industriale.

 

 

[Nikiki]

L'isolamento galvanico è sicuramente il modo più efficace per contrastare situazioni di riferimenti non equipotenziali di dispositivi relativamente distanti, ma tornando alla richiesta dell'autore del thread, in cui si parla di due dispositivi molto vicini se non addirittura uno accanto all'altro, il problema si risolve semplicemente fornendo un riferimento adeguato (come un collegamento di terra efficace), ed impedire così il passaggio di corrente sul riferimento della seriale. 

 

Quoto

Proprio perchè c'è un livello di riferimento ben preciso, questi problemi non si risolvono filtrando i segnali, ma si risolvono alla radice o rendendo equipotenziali tutti gli zero volt dei vari dispositivi...  

 

[SandroCalligaro]

Quote

Un blog di una persona, anche con un buon curriculum tecnico, non è necessariamente vangelo.

Personalmente non accetto acriticamente nemmeno le opinioni epsressa da "papers" ufficiali di IEEE.

Certamente. Quello che ho riportato voleva solo essere a supporto della mia tesi.

Oltre al fatto che accettare acriticamente qualcosa anche per me è poco sensato, gli articoli pubblicati tramite IEEE sono scritti da persone, e soprattutto revisionati da persone...

Mi capita di leggerne un numero abbastanza alto (più o meno approfonditamente), e di revisionarne qualche decina all'anno, per conferenze e riviste.

Purtroppo, se anni fa si pubblicavano quasi solo cose interessanti, e anche in quel caso ci potevano essere degli errori, ultimamente la necessità di pubblicare (che a volte diventa una "smania", per fare carriera) spinge a scrivere anche cose senza molto senso, o addirittura sbagliate.

Il numero enorme di articoli non aiuta editori e revisori a selezionare le cose interessanti da pubblicare, nè tantomeno chi vorrebbe utilizzare i risultati della ricerca per applicarli.

Scusate l'OT, ma la lingua batte dove il dente duole.

 

 

Quote

Nella pagina che citi i problemi su cui si discute sono differenti. Non sono problemi di comunicazione ma sono problemi di misura che possono essere causati dalla connessione seriale dello strumento.

No, me lo sono anche riletto, il problema descritto è di comunicazione. Incidentalmente si parla anche di misura di temperatura, ma c'entra molto poco, è un esempio.

 

In ogni caso posso dire di aver difeso abbastanza la mia tesi (cioè che l'isolamento potrebbe non essere l'unica soluzione),

possiamo benissimo rimanere di opinioni diverse, specialmente finché non abbiamo la possibilità di fare un esperimento sul caso specifico.

 

Se la risposta è solo isolamento sì/isolamento no, è chiaro che l'isolamento risolve benissimo problemi di questo tipo, quindi sì.

[Livio Orsini]

Quote

possiamo benissimo rimanere di opinioni diverse, specialmente finché non abbiamo la possibilità di fare un esperimento sul caso specifico.

 

Io la verifica sperimentale (su più impianti) la feci oltre venti anni fa e da allora le leggi dell'elettrotecnica non sono mutate (che io sappia).

 

Il problema, come ha ribadito anche Nikiki, è solo quello di rendere equipotenziali i 2 livelli di riferimento. Inserendo semplicemente un'induttanza non rendi equipotenziali i 2 livelli di refirimento.

Quindi le possibilità non sono molte:

1. Uno dei 2 dispositivi, o tutti e 2, possono lavorare sollevati da terra, come nel caso del PC portatile su cui sto lavorando. A questo punto la soluzione è semplice: si collegano i 2 pins 5 ed i livelli di riferimento sono comuni.
2. Si collegano i 2 dispositivi alla medesima linea di terra quindi i 2 livelli sono isopotenziali e non scorrerà corrente nel collegamento tra i 2 pins 5.
3. I 2 dispositivi sono collegati a 2 linee di terra che non possono essere rese equipotenziali. Si può solo separare galvanicamente le 2 interfaccie seriali.

 

Differente il caso in cui, nonostante i 2 dispositivi siano collegati a linee di terra sicuramente equipotenziali, la trsmissione sia disturbata.

Ma anche in questo caso la soluzione non è inserire un filtro, peraltro molto blando come può essere una piccola induttanza, ma eliminare la captazione dei disturbi agendo alla radice.

[panx1974]

Buongiorno a tutti.

Provato anche io anni fa con colleghi ad eliminare problemi come riportato all'inizio del post sul 232 con induttanze o filtri vari.

Risultato? Soldi e tempo buttati via. Risolto come dice il sign.Orsini: separazione galvanica e via.

In certi casi, dove si poteva spendere, con dispositivi anche un pò costosi in altri casi: convertitore usb/rs232 da 10€ e via.

Anzi, ad un certo punto per evitare rogne in quasi tutti i quadri che facevamo con 232 o 485 montavamo separazioni galvaniche di serie, anche dove non richiesto da capitolato.