Wspólna masa - jakie napięcie

[jugan1]

Witam,

Czytam ostatnio o potrzebie łączenia GND, aby w przypadku 2 urządzeń, które się komunikują było wiadome, czy wysyłany jest stan HIGH, czy LOW. Ok, ale nadal nie jest to dla mnie do końca jasne.

Warto chyba zacząć od początku. Napięcie to różnica potencjałów między dwoma punktami w obwodzie. Załóżmy, że mamy 2 osobne obwody, w obu znajduje się Arduino.  Weźmy 4 punkty:

a) GND arduino nr 1

b) +5V arduino nr 1

c) GND arduino nr 2

d) +5V arduino nr 2

Jeżeli teraz zmierzę napięcie między a) oraz b), to otrzymam 5V. Jeżeli zmierzę napięcie między c) oraz d), to otrzymam 5V. Jest to dla mnie jasne.

Załóżmy jednak, że mam jakiś piąty punkt odniesienia ( coś w stylu ziemi ) i widzę, że między punktem piątym, a pozostałymi jest napięcie:

a) 0V

b) 5V

c) 0.5V

d) 5.5V

Zatem różnice między a) oraz b), a także c) oraz d) rzeczywiście wynoszą po 5V, ale jednak potencjały są różne.

Połączmy teraz oba obwody ( bo np. chcę wysyłać sygnały pomiędzy arduino ). Muszę połączyć masy. I co teraz się dzieje? Łączę a) oraz c), czyli rzeczy mające różne potencjały. Który potencjał zostanie uznany za obowiązujący ( 0V, czy 0.5V ( oba względem punktu piątego ) )? I jak dostosują się oba +5V? Zarówno mierząc napięcie między b) oraz tą nową wspólną masą, a także między d), a tą nową wspólną masą otrzymam 5V? Czy może będą to wartości odpowiednio np. 4.5V oraz 5V?

[jand]

Jeśli GND dwóch różnych układów mają różny potencjał względem ziemi, to różnica ta może tylko wynikać z elektryczności statycznej ("naelektryzowana"), bo nie mamy innych źródeł wymuszających taką różnicę.

W takim przypadku zaraz po połączeniu GND obu układów ładunki się wyrównają i żadnej różnicy napięć nie będzie.

[jugan1]

@jand

Wyrównają się, ale do poziomu 0V, czy 0.5V?

[jand]

Gdzieś pomiędzy, w zależności od stosunku pojemności całkowitych obu łączonych układów.

[jugan1]

@jand Załóżmy, że będzie to 0.25V. Czy to oznacza, że teraz piny +5V będą miały potencjały odpowiednio 5.25V względem "ziemi"?

[jand]

Tak, ale to w zwykle nie interesuje, bo nie jest istotne dla działania układu.

Jeśli z jakichś powodów chcemy by nasz GND miał potencjał ziemi (np. walka z zakłóceniami), to go po prostu uziemiamy. 

Edytowano 8 czerwca przez jand

[KaDe]

Dnia 8.06.2025 o 15:24, jand napisał:

W takim przypadku zaraz po połączeniu GND obu układów ładunki się wyrównają i żadnej różnicy napięć nie będzie.

Nie nazwałbym tego ładunkami, ale różnicą potencjałów która faktycznie zostanie wyzerowana patrząc od strony jednego i drugiego Arduino, bo oto przede wszystkich chodzi przy przesyłaniu sygnałów pomiędzy układami. Tzw. "ziemia" w różnych punktach mierzona może mieć różne wartości, wpływa na to wiele czynników i nie ma co tu teoryzować.

Do Autora postu: Dla Ciebie ważne jest żeby pomiędzy a i b jak również c i d było 5V czyli a=c i b=d. A  teraz jeszcze jedno pytanie jaka jest długość kabla i czy przypadkiem nim nie idzie zasilanie do drugiego Arduino?
A teraz czysto teoretycznie: Przy założeniu że jedno i drugie arduino zasilacz z baterii (brak galwanicznego połączenia z ziemią). Masz podłączone np. 3 przewody Rx, Tx i GND od jednego do drugiego to możesz je nawet  na linii energetycznej powiesić gdzie potencjał "względem ziemi" ma 15kV i to w niczym nie będzie przeszkadzać. Oczywiście to tylko teoria. 

Pozdrawiam.

Edytowano 24 czerwca przez KaDe

[KaDe]

Dnia 8.06.2025 o 13:10, jugan1 napisał:

Załóżmy jednak, że mam jakiś piąty punkt odniesienia ( coś w stylu ziemi ) i widzę, że między punktem piątym, a pozostałymi jest napięcie:

Skoro jest "piąty" punkt i masz jakieś napięcie więc musi być i ten szósty. Jeśli go zlokalizujesz to zrozumiesz o czym piszę?