RS-485-Repeater für die ASD-53x-Vernetzung
Entwicklung eines EMV-konformen Repeaters für die Ansaugrauchmelder der Firma Securiton
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein RS-485-Repeater für die Vernetzung der ASD-53x-Ansaugrauchmelder von Securiton entwickelt und im EMV-Labor umfassend getestet. Ziel war eine robuste, industrietaugliche Lösung, welche die Kommunikation über Leitungslängen bis 1 km pro Segment stabilisiert und die strengen EMV-Normen erfüllt.
Die Arbeit umfasste die Evaluation eines möglichen Zukaufprodukts sowie die Entwicklung eines eigenen, industrietauglichen Prototyps. Als Grundlage für die Schaltung diente das Referenzdesign TIDU590 – Dual Isolated Half-Duplex RS-485 Repeater von Texas Instruments, welches an die spezifischen Anforderungen der Securiton AG angepasst wurde. Auf dieser Basis wurde ein vollständiges Lasten- und Pflichtenheft erstellt, die Schaltung ausgearbeitet und ein EMV-gerechtes 4-Lagen-PCB entwickelt.
Der entwickelte Repeater erfüllt die geforderten Eigenschaften wie galvanische Trennung, galvanisch isolierte DC/DC-Versorgung, Überspannungsschutz, Common-Mode-Filterung, optionale Abschlusswiderstände sowie eine robuste Spannungsversorgung auf Basis des LM5166-Buck-Converters. Für die Signalkopplung kamen der ISO1410-Transceiver sowie ein Push-Pull-Wandler mit Transformator zur galvanischen Trennung zum Einsatz. Dabei wurde besonders auf die Einhaltung der Isolationsabstände, die saubere Signalführung und die GND-Trennung grossen Wert gelegt.
Nach dem layouten wurde der Prototyp bestückt, schrittweise getestet und anschliessend im EMV-Labor der Securiton AG nach EN 61000-4-2, -4, -5 und -6 geprüft. Alle Tests wurden ohne Kommunikationsfehler bestanden, was die elektromagnetische Robustheit des Designs bestätigt. Einzig bei der Kaskadierung mehrerer Repeater zeigten sich Instabilitäten aufgrund von Signalreflexionen, welche wertvolle Erkenntnisse für eine zukünftige Optimierungsphase liefern.
Im direkten Vergleich zum untersuchten Zukaufprodukt Redisage R01 zeigte sich, dass dieses die EMV-Anforderungen nicht erfüllt und insbesondere bei ESD- und Surge-Tests ausfiel. Damit ist es für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Anwendungen ungeeignet.
Der entwickelte Prototyp stellt einen wichtigen Schritt hin zu einem möglichen Serienprodukt für die ASD-53x-Vernetzung dar und bildet eine solide Grundlage für eine weiterführende Entwicklung durch die Securiton AG.
Einleitung für die Galerie
Die Bilder dokumentieren die wichtigsten Schritte der Entwicklung des RS-485-Repeaters für die ASD-53x-Vernetzung. Beginnend beim detaillierten Schaltplanentwurf über die sorgfältige Bestückung der vierlagigen Leiterplatte bis hin zum vollständig aufgebauten und funktionsgeprüften Prototyp zeigen sie, wie aus dem ursprünglichen TI-Referenzdesign ein EMV-robustes, industrietaugliches Gerät entstanden ist.
Patrick Schleiss
Ich bin Elektrotechniker bei der Securiton AG und spezialisiert auf Sicherheits- und Netzwerktechnik. Mit meinem praxisnahen Ansatz entwickle und betreue ich zuverlässige technische Lösungen.
paedi.schleiss@outlook.de
+41 79 536 62 61
PCB-Layout der RS-485-Repeater-Platine
Hier findest du das vollständige PCB-Layout der im Rahmen der Diplomarbeit entwickelten RS-485-Repeater-Platine. Das Dokument enthält alle Layeransichten (Top, Bottom, GND, Power) sowie 3D-Darstellungen der bestückten Leiterplatte. Es dient als technische Referenz für Entwicklung, Review oder Weiterverarbeitung im Projektumfeld.
