Dieser FeatherWing gibt einem Mikrocontrollerboard im Feather-Format eine RS485- und RS422-Schnittstelle mit galvanischer Trennung. Weil die Feather-Bauform von mehreren Herstellern und über ein Dutzend Prozessorfamilien hinweg bedient wird — RP2040, ESP32, nRF52840, SAMD51, STM32 —, passt derselbe Wing auf sehr unterschiedliche Plattformen. Die Trennung zwischen Bus und Mikrocontroller ist dabei kein Zusatz, sondern der Grund für diese Platine: Eine RS485-Linie läuft über Gebäude und Erdungspunkte hinweg, und ohne Trennung fliesst der Ausgleichsstrom durch den Controller. Abschluss- und Vorspannwiderstände sowie das Umschaltverhalten sind über DIP-Schalter einstellbar.

• galvanisch getrenntBus und Mikrocontroller
• RS485 und RS422Halb- und Vollduplex
• 4.7 kOhmVorspannung, zuschaltbar
• 2 Ausführungenunbestückt oder gestapelt verlötet

Was diesen Wing auszeichnet

• Die Trennung ist der Grund, warum es ihn gibt: Ohne sie fliesst der Potenzialausgleich zwischen zwei Anlagenteilen über die Datenleitung und durch den Mikrocontroller.
• Ein Wing für viele Plattformen: Die Feather-Bauform ist der gemeinsame Nenner. Wer den Prozessor wechselt — von ESP32 auf RP2040, von SAMD51 auf nRF52840 —, behält die Schnittstelle.
• Zwei Bestückungsvarianten: Unbestückte Stiftleisten für den günstigeren Aufbau als oberste Platine, gestapelte Buchsenleisten verlötet, wenn weitere Wings darüber kommen. Das ist eine Entscheidung bei der Bestellung, keine im Nachhinein.
• Fail-Safe-Vorspannung mit 4.7 kOhm: Zuschaltbar. Ohne sie kann eine Linie im Leerlauf Zeichen erfinden — mit ihr bleibt der Ruhezustand definiert.
• Umschaltung automatisch oder aus der Software: Beides vorgesehen, umschaltbar.
• Zwei Leuchtdioden: Senden und Empfangen getrennt angezeigt.
• Anwendungsbeschreibungen vom Hersteller: Für Modbus RTU und für einen BACnet-MS/TP-Server gibt es fertige Beispiele in C++ und Python auf dem GitHub-Konto des Herstellers.

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

Einrichten und in Betrieb nehmen

Der Wing wird auf ein Feather-Board gesteckt. Bei der Bestellung ist die Bestückung zu wählen: Die Ausführung mit unbestückten Stiftleisten ist die günstigere und erlaubt es, die Leisten selbst zu setzen — wer den Wing als obersten Aufbau verwendet, braucht keine gestapelten. Die Ausführung mit verlöteten gestapelten Buchsenleisten ist die richtige, wenn weitere Wings darüber kommen sollen. Nachrüsten lässt sich das nur mit Lötarbeit.

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

Passendes Zubehör

• Das Gehäuse dazu: Das ArduiBox Feather hat einen eigenen Steckplatz für einen Wing — damit passen Board und Wing gemeinsam auf die Hutschiene.
• Das Board: Ein Feather oder Thing Plus 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.

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.