深入探讨RS232的地电位回路影响.PDFVIP

深入探討RS232 由於 RS232是一個 共模信號傳輸 系統，因此會 將兩個不同的系 統透過 RS232電 纜連接在一起 。可是在不正確的 接地環境 ，把兩個 接地系統連接在 一起可能造成嚴 重的問題。 本文是一個 真正碰到的案例 ，我們希望幫助大 家了解問題的嚴重 性及解 決之道。 我們有一個顧客擁有多台 CNC數值 加工機，利用 RS232 與中心電腦連接。他們 發現某一台 CNC 機無法與中心電腦連線傳輸而不產生資料錯誤 。 首先他們懷疑是否 RS232電纜或配線有問題 ，可是在兩台 CNC 機的配 線都相同， 而且對調兩條電纜線，有問題的 CNC仍在同一台。 當 CNC廠 家的維修 人員用 手提電腦與該有問題的 CNC 機進行連線測試時 ，卻發 現不到問題，所有資料傳輸都 正確 。而且除了RS232資 料傳輸有問題之外 ，CNC 機的 工作都沒有問題 。於是CNC廠 家把問題推給我們 （多串口卡的廠 家），我們則懷疑是 CNC 機的問題。 我們觀察 有問題的 CNC 機與旁邊工作正常的 CNC 機大約有 1.5 公尺的距 離間隔 。 電源線是 配 線渠拉過來，每一台CNC 機都有自己的輔 助接地棒。每一部 CNC 機都 採用屏蔽式 RS232電纜與中心電腦連接。 結果 ，我們發現有問題的 CNC是 採用無碳刷伺服器馬達 ，而沒有問題的 CNC 機 則採用 直流伺服馬達 。當有問題的 CNC 機如果無碳刷伺服馬達 不工作的 情況下 ，我 們發現 RS232資 料傳輸也沒有問題。可是很明顯的 我們不可能在進行 RS232資料傳 輸 （直接數值控制操作 ）時都要求 CNC 機的伺服馬達不工作 。所 以仍要找 問題點 。 當 我們用萬用電 錶來量 CNC 機與中心電腦的外殼發現兩者有 5V的 交流電位差 ， 以及 約0.5V的 直流電位差 。很明顯的兩者間的 峯值電位差 一定大於5V 以上 ，而此 種雜訊電壓已經夠 大到造成RS232傳輸資料錯誤 。 一般而言 ，我們並不相信接地棒在雜訊問題 上能夠提供太 多幫助。所以 我們並 未在接 大地問題上找答 案，我們是 直接在RS232電纜 上加入一個TWIN232隔離器盒 ， 於是問題就解 決了。TWIN232 本身利用 光電隔離器把 RS232信號 分隔成CNC 機及中心 電腦兩個部份 ，他們各自 擁有不同的地電位 系統，於是排除 了兩者間的地回路 。 R S 2 32 R S 2 32 T W IN 2 32 中心電腦 CNC 機 圖 1 ：短距離 地電位隔離應用系統。 RS422 RS232 RS2 32 TW IN2 32 TW IN232 CAT 5 心電腦 雙絞線 CNC機 圖 2 ：長距離 地電位隔離應用系統。 如圖 1是短距離低速地電位隔離應用 系統。我們只 採用一顆 TWIN232隔離器 。我們 把中心電腦與 CNC 機的地電位回路斷開 ，由於CNC 機的無碳刷伺服馬達在工作時易 產生地電位的 雜訊 ，於是我們令TWIN232靠近 CNC 機這一側 ，則這一段的 RS232電 纜較短 ，兩個信號地較近 ，受雜訊干 擾較小 。另 一側中心 主機至 TWIN232的 RS232 電纜較長 ， 於中心主機較 不會有大電 力變化 ，地電位雜訊 干擾較小 ，則 工作較 不 受影響 。 如圖 2是 長距離高速地電位隔離應用 系統。我們採用兩顆 TWIN232隔離器 。每一顆 TWIN232隔離器都儘可能靠近 CNC 機及中心電腦 ，於是RS232電纜 長度較短 ，受 到地 電位雜訊的 干擾較小 。中間採用 CAT5网絡雙絞線 ，利用 RS422 差動信號傳輸，則可 以傳送較長距離 ，抗干擾能 力也較佳 。 在以上