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電路基礎(chǔ)知識(shí)分享之如何接好CAN的地?

AGk5_ZLG_zhiyua ? 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng) ? 作者:佚名 ? 2017-10-30 18:33 ? 次閱讀

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)CAN環(huán)境復(fù)雜多變,工程師面對(duì)信號(hào)的雜、亂、差卻是束手無(wú)策,追根溯源對(duì)于信號(hào)的各種地你接對(duì)了嗎?

CAN總線以其高可靠性、實(shí)時(shí)性、靈活性以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)處理機(jī)制等特點(diǎn),在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和汽車行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,但隨著環(huán)境干擾以及節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加等對(duì)CAN總線的穩(wěn)定性提出更高的要求,而面對(duì)電源地、信號(hào)地、屏蔽地、外殼地不同的接地方式又該如何處理呢?

如圖1分別是電源地、信號(hào)地、屏蔽地以及大地四種不同地的常見(jiàn)符號(hào)。

圖1 四種接地符號(hào)

電源地(GND)

1、電源地概念

電源地也為供電地,是為保證供電電源形成完整的電流回路設(shè)置的供電地,即GND。

2、電源地處理

與單電源供電的負(fù)極相連。

圖2 CAN收發(fā)器電源地(GND)接線

信號(hào)地(CAN-GND)

1、信號(hào)地概念

信號(hào)地也稱為隔離地,為使電子設(shè)備工作時(shí)有一個(gè)統(tǒng)一的參考電位,避免有害電磁場(chǎng)的干擾,使設(shè)備穩(wěn)定可靠的工作,設(shè)備中的信號(hào)電路統(tǒng)一參考地,即CAN-GND。

2、信號(hào)地處理

許多實(shí)際應(yīng)用中,設(shè)計(jì)者常直接將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的參考地接于本地的大地,作為信號(hào)的返回地,看似正??煽康淖龇?,卻存在極大的隱患!

信號(hào)地(CAN-GND)正確的接法主要分為兩種:

單屏蔽層線纜:如果線纜是單屏蔽層,信號(hào)地理想接法是使用專門(mén)的信號(hào)線將所有節(jié)點(diǎn)信號(hào)地連接,起到參考地的作用。但如果缺少信號(hào)地線,亦可將所有節(jié)點(diǎn)信號(hào)地都連接到屏蔽層,但這樣屏蔽效果亦差強(qiáng)人意。

圖3 帶有屏蔽層雙絞線

圖4 含信號(hào)地線雙絞線連接方式

圖5 信號(hào)地與屏蔽層連接方式

雙屏蔽層線纜:當(dāng)使用雙層屏蔽電纜時(shí),需要將所有節(jié)點(diǎn)信號(hào)地連接到內(nèi)屏蔽層,若使用非屏蔽線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí),請(qǐng)保持信號(hào)地管腳懸空處理。

圖6 雙屏蔽層信號(hào)地處理方式

所有節(jié)點(diǎn)信號(hào)地接到屏蔽層或者雙屏蔽層的內(nèi)層后,屏蔽層處理方式注意為單點(diǎn)接地,不可多點(diǎn)接地,否則會(huì)在信號(hào)地線上形成地環(huán)流。

另外,單點(diǎn)接地時(shí)為了加大供電地和信號(hào)地之間的隔離電阻,阻止共地阻抗電路耦合產(chǎn)生的電磁干擾,注意采用隔離浮地設(shè)計(jì),通過(guò)阻容方式將屏蔽層與外殼隔離。

圖7 未進(jìn)行單點(diǎn)接地處理的報(bào)文受到電磁干擾

屏蔽地(CAN-Shield)

1、屏蔽地概念

屏蔽地(CAN-Shield)也可理解為CAN屏蔽層,部分場(chǎng)合也標(biāo)為FG。導(dǎo)體外部有導(dǎo)體包裹的導(dǎo)線叫屏蔽線,包裹的導(dǎo)體叫屏蔽層,一般為編織銅網(wǎng)或銅泊(鋁),屏蔽層需要接地處理,保證外來(lái)的干擾信號(hào)可被該層導(dǎo)入大地。

圖8 單屏蔽層和雙屏蔽層電纜剖析

2、屏蔽地處理

當(dāng)使用雙層屏蔽電纜時(shí),CAN-Shield連接到外屏蔽層和DB9連接器的屏蔽殼。并且,使用DB9針式連接器時(shí)外屏蔽層會(huì)被連接到pin 5以保證當(dāng)使用沒(méi)有屏蔽連接的連接器時(shí),可靠的接地。

多節(jié)點(diǎn)總線同樣要求屏蔽地采用單點(diǎn)接地,防止形成回路,并且為浮地設(shè)計(jì)。

如下圖9所示處理方式,CTM1051模塊3腳為屏蔽地,5腳為信號(hào)地。

圖9 雙屏蔽層線中信號(hào)地、屏蔽地處理方式

外殼地

1、外殼地概念

靜電的電荷集聚在物體的表面,一旦遇到可以釋放的回路就可以形成電流。有時(shí)候產(chǎn)生的電壓非常高,特別是在干燥的環(huán)境里。電子產(chǎn)品的外殼地就是用來(lái)快速地將電荷釋放到大地。

2、外殼地處理

外殼接地既是對(duì)人體安全的保護(hù),也是防干擾的一種手段,因?yàn)橐话闱闆r下機(jī)殼是金屬的,是非常好的屏蔽體,絕大部分輻射干擾都可以阻擋在機(jī)殼之外。通過(guò)地線引入的干擾(也叫共阻抗干擾),處理方法一般采用地線隔離技術(shù),在外殼接地時(shí)接入阻抗,加入濾波等。

圖10 信號(hào)地、屏蔽地、外殼接地連接推薦電路

3、改進(jìn)方案建議

如果您在使用CAN總線進(jìn)行調(diào)試時(shí),遇到過(guò)偶爾通信出錯(cuò),或者接收不到數(shù)據(jù),再者一直正常使用的總線,突然出現(xiàn)大范圍的錯(cuò)誤,或者節(jié)點(diǎn)損壞。

如果您還是在使用單純的CAN收發(fā)器,那么請(qǐng)換成隔離CAN收發(fā)器吧!ZLG致遠(yuǎn)電子的CTM隔離模塊內(nèi)部包含隔離DC-DC、信號(hào)隔離電路、CAN總線收發(fā)電路、基礎(chǔ)的總線防護(hù)等。

隔離收發(fā)器可將總線和控制電路進(jìn)行電氣隔離,將高壓阻擋在控制系統(tǒng)之外,可以有效地保證操作人員的人身及系統(tǒng)安全。不僅如此,隔離可以抑制由接地電勢(shì)差、接地環(huán)路引起的各種共模干擾,保證總線在嚴(yán)重干擾和其它系統(tǒng)級(jí)噪聲存在的情況下不間斷、無(wú)差錯(cuò)運(yùn)行。

圖11 CAN隔離收發(fā)器推薦設(shè)計(jì)電路

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原文標(biāo)題:如何接好CAN的“地”

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