Dieses Shield gibt einem Arduino UNO eine RS485- und RS422-Schnittstelle mit galvanischer Trennung. Der Unterschied zu den einfachen Platinen am Markt ist derselbe wie beim Raspberry-Pi-HAT desselben Herstellers: Ohne Trennung liegt der Bus direkt an der Masse des Mikrocontrollers, und weil eine RS485-Linie über weite Strecken und verschiedene Erdungspunkte läuft, ist das die häufigste Ursache für Ausfälle. Dazu kommt eine Eigenheit, die es beim Pi nicht gibt: Sende- und Empfangsleitung lassen sich frei auf die Anschlüsse 0 bis 5 legen, und das Shield arbeitet wahlweise mit 3.3 oder 5 Volt Logikpegel.
- galvanisch getrenntBus und Mikrocontroller
- RS485 und RS422Halb- und Vollduplex
- Pin 0 bis 5Sende- und Empfangspin frei wählbar
- 3.3 und 5 VLogikpegel konfigurierbar
Was dieses Shield auszeichnet
- Die Trennung ist der Grund, warum es ihn gibt: Ohne sie fliesst der Potenzialausgleich zwischen zwei Anlagenteilen über die Datenleitung und durch den Arduino. Mit ihr bleibt ein Fehler auf dem Bus.
- Freie Wahl der Anschlüsse: Sende- und Empfangsleitung lassen sich per Schalter auf die Anschlüsse 0 bis 5 legen. Damit bleiben die Anschlüsse 0 und 1 frei für die USB-Verbindung — und das Shield muss zum Programmieren nicht abgezogen werden.
- Beide Logikpegel: 3.3 und 5 Volt konfigurierbar. Damit passt das Shield auch auf Boards, die kein klassischer 5-Volt-Arduino sind.
- Vollduplex mit an Bord: RS422 über zwei Adernpaare ist eingebaut, nicht wegkonfiguriert.
- Alles über Schalter: Abschlusswiderstand, Vorspannung, Umschaltverhalten — im eingebauten Zustand änderbar.
- Umschaltung wahlweise automatisch oder über Anschluss 6 oder 7: Die Automatik spart einen Anschluss, die Steuerung gibt volle Kontrolle über das Zeitverhalten.
- Zwei Leuchtdioden: Senden und Empfangen getrennt angezeigt — die schnellste Diagnose beim Einrichten einer Modbus-Strecke.
- Gestapelte Stiftleisten: Ein weiteres Shield kann darauf.
Warum galvanische Trennung hier keine Ausstattung, sondern die Konstruktion ist
Eine RS485-Linie ist oft lang. Sie verbindet Geräte in verschiedenen Gebäudeteilen, auf verschiedenen Etagen, manchmal in verschiedenen Häusern — und jedes davon hängt an einer eigenen Erdung. Zwischen diesen Erdpunkten liegt eine Spannungsdifferenz: meist ein paar Volt, bei einem Fehler in der Anlage oder einem Blitzeinschlag in der Nähe erheblich mehr. Ohne Trennung fliesst dieser Ausgleichsstrom über die Datenleitung und damit durch den Transceiver — und von dort in den Rechner.
Genau das ist der Grund, warum die meisten günstigen RS485-Platinen für den Hausgebrauch taugen und für eine Anlage nicht. Sie verbinden den Bus direkt mit der Masse des Mikrocontrollers. Diese Platine trennt beide Seiten galvanisch: Die Signale gehen über Optokoppler oder Übertrager, die Speisung der Busseite über einen eigenen Wandler. Ein Fehler auf dem Bus bleibt auf dem Bus.
Dazu kommt ein erweiterter Schutz gegen elektrostatische Entladung an den Busanschlüssen — der Fall, der beim Anschliessen im laufenden Betrieb eintritt, nicht im Fehlerfall. Diese Einordnung dient der Auswahl und ersetzt keine Anlagenplanung; welche Trennung und welcher Überspannungsschutz an einem konkreten Ort nötig sind, entscheidet die Installation und nicht das Datenblatt.
RS485 und RS422 — der Unterschied in einem Satz
RS485 arbeitet im Halbduplex über ein Adernpaar: Alle Teilnehmer teilen sich dieselbe Leitung, einer sendet, die anderen hören zu. Das ist der Normalfall in der Gebäude- und Industrieautomation, weil es mit zwei Adern auskommt und viele Teilnehmer erlaubt. RS422 arbeitet im Vollduplex über zwei Adernpaare: Senden und Empfangen laufen gleichzeitig auf getrennten Leitungen. Das ist schneller und einfacher zu handhaben, kostet aber zwei Adern mehr und kennt nur einen Sender. Diese Platine beherrscht beides; umgeschaltet wird über die DIP-Schalter.
Drei weitere Einstellungen entscheiden darüber, ob eine Linie sauber läuft: Der Abschlusswiderstand gehört an beide Enden der Leitung und sonst nirgendwohin — sitzt er in der Mitte, dämpft er das Signal, fehlt er am Ende, gibt es Reflexionen. Die Vorspannwiderstände nach oben und unten halten den Bus in einem definierten Zustand, solange niemand sendet; ohne sie kann eine Leitung im Leerlauf Zeichen erfinden. Und die Sende-Empfangs-Umschaltung im Halbduplexbetrieb läuft entweder automatisch oder über einen Steuerausgang. Alle drei sind hier über Schalter einstellbar, nicht über Lötbrücken.
Wo RS485 tatsächlich gesprochen wird
- Modbus RTU: Die verbreitetste Anwendung — Wechselrichter, Zähler, Frequenzumrichter, Klimageräte, Wärmepumpen. Die Physik ist RS485, das Protokoll darüber Modbus.
- Gebäudeleittechnik: BACnet MS/TP läuft über dieselbe Leitung; der Hersteller stellt dazu eine Anwendungsbeschreibung bereit.
- Lichtsteuerung: DMX512 in Bühnen- und Architekturbeleuchtung.
- Maritime Technik: NMEA 0183 in Navigation und Bordelektronik.
- Videoüberwachung: Pelco D und ähnliche Protokolle zur Steuerung von Schwenk-Neige-Köpfen.
- Zutrittskontrolle: Leser und Türcontroller über weite Strecken.
- Photovoltaik: Wechselrichter und Energiezähler auslesen, oft über hunderte Meter.
- Industrielle Sensorik: Messumformer, Waagen und Anzeigen mit serieller Schnittstelle.
Technische Daten
| Betriebsarten | RS485 im Halbduplex, RS422 im Vollduplex |
| Trennung | galvanisch zwischen Arduino und Bus |
| Schutz | erweiterter Schutz gegen elektrostatische Entladung |
| Signalzuordnung | Sende- und Empfangspin frei zwischen Anschluss 0 und 5 wählbar |
| Umschaltung senden und empfangen | automatisch oder über Anschluss 6 oder 7, einstellbar |
| Logikpegel | für 3.3 V und 5 V konfigurierbar |
| Widerstände | Vorspannung nach oben und unten sowie Abschluss über DIP-Schalter zuschaltbar |
| Anzeigen | je eine Leuchtdiode für Senden und Empfangen |
| Busanschluss | abziehbare Klemmleiste |
| Stiftleisten | gestapelt, weitere Shields möglich |
Einrichten und in Betrieb nehmen
Das Shield wird auf einen Arduino UNO oder ein kompatibles Board gesteckt. Anders als beim Raspberry Pi ist hier die Wahl der Anschlüsse frei: Sende- und Empfangsleitung lassen sich über DIP-Schalter auf die Anschlüsse 0 bis 5 legen. Das ist nützlich, weil die Anschlüsse 0 und 1 beim UNO gleichzeitig an der USB-Schnittstelle hängen — wer beim Programmieren nicht dauernd das Shield abziehen will, legt die Schnittstelle auf andere Anschlüsse und verwendet eine Softwareschnittstelle.
Bei der Verkabelung entscheidet die Topologie: Eine RS485-Linie ist eine Linie, kein Stern. Stichleitungen bleiben kurz, der Abschlusswiderstand sitzt an den beiden Enden, und die Masse des Busses wird mitgeführt — die zweiadrige Verdrahtung ohne Bezugspotenzial funktioniert erstaunlich oft und fällt dann bei der ersten Störung aus. Für die Leitung selbst gehört ein verdrilltes, geschirmtes Paar mit passendem Wellenwiderstand verwendet.
Die beiden Leuchtdioden für Senden und Empfangen sind beim Einrichten mehr wert als jedes Messgerät: Blinkt nur die Sendeanzeige, kommt keine Antwort — dann stimmen Adresse, Baudrate oder Verdrahtung nicht. Blinken beide, läuft die Strecke. Diese Einordnung stammt aus der Anwendungspraxis und ist als Auslegungshilfe zu verstehen, nicht als Zusage des Herstellers.
Die RS485-Platinen von Zihatec im Vergleich
| Platine | Für welches Board | Besonderheit |
|---|---|---|
| RS485-HAT | Raspberry Pi | UART über Steckbrücke wählbar bei Pi 4 und Pi 5 |
| RS485-Shield | Arduino UNO und kompatible | Sende- und Empfangspin frei zwischen 0 und 5 wählbar, 3.3 und 5 Volt |
| RS485-FeatherWing | Feather und Thing Plus | zwei Bestückungsvarianten, gestapelt oder einfach |
Passendes Zubehör
- Das Gehäuse dazu: Das ArduiBox Open hat einen Steckplatz für ein Shield — damit passen Arduino und diese Platine gemeinsam auf die Hutschiene.
- Das Board: Ein Arduino gehört nicht zum Lieferumfang.
- Hutschienengehäuse: Zihatec baut die passenden Gehäuse gleich mit — damit sitzt der ganze Aufbau auf der Normschiene statt lose im Schrank.
- Für Zähler statt Feldbus: Wo es nicht um Modbus, sondern um Wärme-, Wasser- oder Gaszähler geht, ist M-Bus das richtige Protokoll. Auch dafür gibt es Platinen derselben Reihe.
Passt diese Platine zu Deinem Vorhaben?
Ja, wenn ein Gerät mit RS485- oder RS422-Schnittstelle angebunden werden soll — Modbus RTU, BACnet MS/TP, DMX oder eine herstellereigene Anlagenverbindung — und die Leitung den Raum verlässt. Dann ist die galvanische Trennung der Grund, diese Platine einem einfachen Pegelwandler vorzuziehen.
Eher nicht, wenn Verbrauchszähler ausgelesen werden sollen. Wärmemengen-, Wasser- und Gaszähler sprechen M-Bus, nicht RS485 — das ist ein anderes Verfahren mit eigener Busspeisung. Dafür gibt es Platinen derselben Reihe.
RS485 ist eine Linie, kein Stern. Wer eine bestehende sternförmige Verdrahtung übernehmen will, braucht Repeater oder eine andere Topologie — daran scheitern Inbetriebnahmen häufiger als an der Platine.
Das Board gehört nicht dazu. Geliefert wird die Platine; Mikrocontroller beziehungsweise Rechner, Leitung und Netzteil kommen dazu.
Unterstützung bei der Auslegung
Die Projektseite des Herstellers mit Anwendungsbeschreibungen zu Modbus RTU und BACnet MS/TP findest Du im Reiter „Dokumente». Sag uns, welche Geräte an der Linie hängen sollen, wie lang sie wird und welches Protokoll darüber läuft — daraus ergibt sich, ob Halbduplex genügt und wo die Abschlusswiderstände sitzen. Für Auslegung und Inbetriebnahme erstellen wir Dir gern ein Angebot.
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