Современная электроника №2/2024

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2024 « Гроза - зонт » RS-485 Рис . 1. Блочная схема защиты RS-485 Атмосферное электричество и молнии имеют величину энергии и токи значительно бо́льшие , чем рабочие токи линий связи . Эти токи повреждают оконечные цепи длинных линий , которые в интерфейсе RS- 485 подключаются параллельно , и таким образом происходит « массовая гибель » входных микросхем . Вероятность этих событий невелика , но всё же возможна . Предлагаемая схема отделяет участок длинной линии , где возможно наведение больших токов от гроз и молний , от участка с установленными элементами системы сбора и обмена данными термометрии элеватора . В критический токовый момент повреждаются только входные микросхемы интерфейса RS-485 и микросхемы согласования питания , которые имеют достаточно низкую цену и широко распространены . Мигающий светодиод схемы диагностирует исправность цепей обмена данными . Кроме того , микроконтроллер схемы позволяет провести тестирование интерфейса и обнаружить возможные неисправности защищаемого участка . Андрей Шабронов Необходимость и достаточность мер защиты от молний Разработано много различных схем защиты от действий молний и атмос - ферного электричества [1, 2]. К сожале - нию , статистику на данные схемы най - ти сложно ввиду малой вероятности событий . Интуиция инженера подска - зывает , что действие защиты будет . Но на практике невозможно определить мощность молнии и оценить , поможет ли в этом случае схема защиты . Есть риск « купить кота в мешке » и не полу - чить защиты . Поскольку в случае « прорыва » защи - ты дальше последуют значительные повреждения , то надо сделать так , чтобы « прорыв » отключал последую - щую линию интерфейса RS-485, а так - же линию питания . Элементы схемы , « принесённые в жертву », должны однозначно диагностироваться , быть дешёвыми и удобно заменяемыми . Подобный метод похож на обычный предохранитель , в котором степень защиты определяется по уровню про - хождения электрического тока . В пред - лагаемом методе используется прин - цип « работает схема или нет ». На рис . 1 представлена блочная схема данного подхода к защите . Для статистической оценки исполь - зуемого метода желательно иметь так - же средства защиты на основе ранее применявшихся методов ограничения токов и напряжений в линии , срав - нить повреждения от молнии и воз - можность их использования . Кроме того , поражению подвержен и блок А . Это блок формирования интер - фейса RS-485 и напряжения питания 18 В от шины USB компьютера мониторинга . Для возможной замены удобно использо - вать модульные блоки , которые в насто - ящее время доступны и экономичны . Принципиальная схема защиты RS-485 Схема и вид основных компонен - тов представлены на рис . 2. C хема содержит два узла преобразования интерфейса RS-485 на микросхеме U1, 3 sr485 и ретранслятор сигналов , кото - рый выполнен на микроконтроллере ( МК ) U2 PIC12F629 [3]. Назначение элементов : ● разъёмы XP1, 2 подключаются к сто - роне угрозы , т . е . к участку линии от компьютера управления . По линии поступает питание и сигналы RS-485. Входное напряжение питания посту - пает на два стабилизатора для фор - мирования +5 В (Q1) и +12 В (Q2). Информационные сигналы поступа - ют на вход U1. Резисторы R1, 2, 3 вы - полняют согласование линии с ми - кросхемой преобразования . Таким образом , максимальная угроза на - правлена на данные элементы схемы ; ● выходной преобразователь U3 по - строен аналогично входному и име - ет такие же резисторы согласования R6, 7, 8. Входной и выходной преоб - разователи связывает МК U2, кото - рый работает по программе битной ретрансляции для скорости 1200 бод . Предусмотрено использование и дру - гих скоростей обмена при соответ - ствующем программировании МК ; ● разъёмы J1,2 востребованы при ра - боте нескольких подобных схем за - щиты , которые в этом случае вклю - чаются параллельно или по входу , или по выходу ; ● выбранная скорость обмена в 1200 бод позволяет сформировать длину ли - нии не менее одного километра для кабелей типа UTF5 или КСПП , ..