1-Wire ... Mythen und Tatsachen...

[Guest]

Originally posted by: <email address deleted>

Zugegeben, das Thema 1-Wire ist komplex. Besonders wenn man nicht genau
weiss, ob die Probleme mit denen man kämpft, an der Hardware oder an der
Software liegen.

Und da ich von der Software noch nicht genug Ahnung habe, kümmere ich mich
eben um die Hardware, damit ich zumindest das als Fehlerquelle schon mal
ausschließen kann.

In wenigen Worten zusammengefasst, ist der 1-Wire Bus in der Realität ein
3-Draht Bus, weil ich jedem nur dringend dazu raten kann, wann immer
möglich 3 Leitungen zu legen.
Wir benötigen eine Versorgungsspannung (Vdd), Masse (GND) und die
DatenLeitung (Data).

Natürlich kann man die 1-Wire Devices auch im "parasitären Mode" betreiben,
bei denen die Spannungsversorgung über die Data-Leitung erfolgt, und
reduziert dabei die Anzahl der benötigten Leitungen von 3 auf zwei, aber
warum sollte man das tun?

Dann ist da noch die Frage nach der richtigen Spannung, ob 3,3V oder 5V

Ich verwende hier jeweils ein paar DS1820 Temp Sensoren und einen Dual I/O
Schalter vom Typ DS2413 am 1-Wire Bus meiner CUNOs (ich hab zwei).
Der CUNO stellt an seinem 1-Wire Interface eine Spannung von 3,3V bereit,
und das scheint mir aktuell ausreichend zu sein, um meine Temp Sensoren und
Schalter zu versorgen (letztere kann man übrigens NUR parasitär versorgen).

Behauptungen, das man mit 5V Versorgungsspannung bessere Ergebnisse
erzielt, kann ich inzwischen widerlegen. Grund: der im CUNO vorhandenen I²C
 1-Wire BusMaster arbeitet mit 3,3V und eine offensichtlich intern
vorhandene Schutzdiode zieht den 1-Wire Bus auf 4V herunter.
Beim Betrieb des Busses mit 3,3V ist dieser Effekt nicht zu sehen.

Anbei ein Bild eines Impulspaketes, wie es während der Übertragung von z.B.
Temperaturen auftritt.

<https://lh5.googleusercontent.com/-P2rdgh-V5wo/UDSZdPjEa4I/AAAAAAAAWYQ/R3t8qRsxZCA/s1600/1wire_3V3_3k3PU.png>


Vielleicht kann man es nicht genau erkennen, aber die Busspannung liegt bei
3,36V und ist auch recht stabil. Die Signale sind gut ausgeprägt und auch
sonst hab ich da nichts zu meckern.

Sehen wir uns so einen Impuls mal genauer an.


<https://lh5.googleusercontent.com/-IuxYhKTPplE/UDSaAs32MmI/AAAAAAAAWYY/OFmrst65aAs/s1600/1wire_3V3_3k3PU_impulse.png>


Diese Impuls ist so etwa 6µs "breit" ... also sechs Millionstel Sekunden.
Normalerweise sollte das ein ideales Rechteck sein, aber wir leben nun mal
in einer realen Welt, und da hat unser Kabel nun mal eine Kapazität wie ein
Kondensator. Und unsere 1-Wire Devices müssen diesen Kondensator so schnell
es geht entladen (Fallende Flanke) und der Pull-Up Widerstand den
Kondensator möglichst schnell wieder aufladen.

Daher sollte die Kapazität des verwendeten Kabels ein sinnvoller Kompromiss
zwischen allen Anforderungen sein. Mir erschliesst sich die Forderung nach
abgeschirmten Kabeln nicht wirklich.
Eine Einstreuung von Störungen findet nur dann statt, wenn die Leitung
hochohmig, und die Störungen in der Lage sind das Nutzsignal zu stören.
Beides ist hier nicht gegeben.
Tatsächlich sehe ich Unshielded Twisted Pair gegenüber Shielded Twisted
Pair nicht im Nachteil.

Ich verwende an meinem CUNO einen zusätzlichen Pull-Up Widerstand von
3,3kOhm (einer mit ca. 10kOhm ist ja schon im Busmaster des CUNO) und die
intern bereit gestellte Spannung von 3,3V

Als Kabel verwende ich die billigste 3 adrige Litze die ich im Keller
finden konnte. Mein Noise-Level gemessen am CUNO liegt bei etwa 50mV ...
verglichen mit dem Nutzsignal-Spannungshub von 2,8V ist das ein Faktor von
 56!

Funktioniert prima mit meinen Leitungslängen von geschätzten jeweils 10m
bis 15m quer durch's Haus, und teilweise an Stromleitungen vorbei. Ist dem
Signal auch völlig egal, weil eine (ideale) Spannungsquelle keinen
Innenwiderstand hat, und unser Bus somit mit ca. 2,5kOhm (Parallelschaltung
aus 3,3kOhm und 10kOhm) relativ niederohmig abgeschlossen ist.
Brummeinstreuung ist auf meinem Oszilloskop nicht erkennbar, und selbst
wenn einzelne Impulse eines Störers sich auf dem Bus mit dem Nutzsignal mal
überlagern sollten, dann wäre das auch egal, weil dann die Nachricht
unverständlich wird, und einfach ignoriert oder verworfen wird, und eine
Neu-Übertragung veranlasst wird..

Das hier spiegelt meine persönliche Meinung wieder. Vielleicht kopiere ich
das noch in abgewandelter Form mal ins WiKi....

VG
Ralf



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[Guest]

Originally posted by: <email address deleted>

Zunächst schau mal hierher - das ist eine ganz gute Einführung für den
Anfang:
http://e3.physik.uni-dortmund.de/~suter/Vorlesung/Elektronik_SS10/Skript/04_Leitungen.pdf

Für uns ist nur Folgendes wichtig:

1. Die Kapazitätsbelegung eines CAT5e UTP-Kabels liegt im Schnitt bei ca.
50 pF pro Meter. Auf 10 Meter also 5 x 10^-10 Farad - und höchstens doppelt
so hoch bei STP Bei einem Pullup-Widerstand von 3,3 kOhm ergibt sich eine
Zeitkonstante von ca 3 Mikrosekunden für das "Aufladen" des
Leitungskondensators. Das entspricht ungefähr der Flankenverschleifung in
dem obigen Bild - passt also, sollte man meinen.

2. Diese Vorstellung ist aber deshalb irreführend, weil gar nicht die
Leitung "aufgeladen" wird. Sondern es wird im Kabel ein Wellenpaket
abgesetzt. Der Sender an einem Ende des Kabels sieht EBEN NICHT
Induktivität und Kapazität, sondern einen reellwertigen Wellenwiderstand
(Impedanz) von ca. 600 Ohm (bei Twisted Pair). Dieses breitet sich im Kabel
aus - und seine Reichweite wird nur durch Dämpfung und Dispersion bestimmt.
Die so genannte Kapazitätsbelegung (Kapazität pro Längeneinheit) ist eher
irrelevant.

Die sehr schönen Oszilloskopbilder sind auch deshalb irreführend, weil die
schmalen 6 Mikrosekunden breiten Impulse gar nicht das Nutzsignal
darstellen. Das Nutzsignal sind vielmehr die sehr viel breiteren
"Low"-Pegel dazwischen. Kann man sich sehr leicht aus der Übertragungsrate
auf dem 1-Wire-Bus ausrechnen - die liegt nämlich im normalen Fall nur bei
9600 Bit/s, nur im Overdrive-Modus ist sie höher.

Schließlich noch ein Hinweis, warum geschirmte Kabel zu empfehlen sind: In
einem Haus gibt es viele Verbraucher mit hohen Strömen. Bei einer
Kabellänge von 20 Metern bildet ein ungeschirmtes Kabel eine fantastische
Antenne, um z.B. das Einschalten einer Waschmaschine in eine kleine (!)
Spannung auf dem Signalkabel umzuwandeln. Aber WIE klein diese Spannung
ist, ergibt sich erst aus den konkreten Geometrien. Es lässt sich leicht
zeigen, dass eine geschaltete Leistung von 1 kW auf einem ungeschirmten
parallel laufenden Kabel durchaus einen Impuls von 3,3 V erzeugen kann

LG

pah

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[ArminK]

                                                           

>
> Tag zusammen,

jetzt will ich doch auch mal meinen Senf dazugeben: Ich habe beruflich
schon lange Zeit mit 1W-(Bus-)systemen zu tun und habe auch schon einige
(sehr teure) Tage in qualifizierten EMV-Labors verbracht um eines meiner
Projekte zu entstören. Was ich dabei festgestellt/gelernt habe ist
folgendes:
Die besten Erfahrungen habe ich mit ungeschirmtem 3-adrigen nicht
verdrilltem Kabel gemacht (Unitronic LIYY von Lapp Kabel).
Ich denke verallgemeinern kann man das sicher nicht, aber pauschal würde
ich auch eher zu ungeschirmten Leitungen raten. Bei dem von mir
entwickelten System (Automotive-Bereich, sicher nicht der
Standard-Anwendungsfall für onewire), werden jeweils 6 oder 12
DS2408-Bausteine an einem Bus über einen Atmega8 (VCC=5V) bedient,
Leitungslänge bis zu 10/15 Meter! Als Pullup setze ich 1KOhm ein. Die
gesamte Mimik ist im Fahrzeug nach MBN-xxxx Norm (eine der strengsten
EMV-Normen) erfolgreich abgenommen. Mit der selben Hardware kann ich aber
auch über 100 Meter ungeschirmtes twisted pair Kabel noch ohne Probleme
einen DS1992 IButton lesen (dies ist allerdings nicht im EMV-Labor unter
Störungen verifiziert!).
So, das war es von meiner Seite, hoffe es hilft etwas.
Grüße aus Heidelberg
Armin

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[Guest]

Originally posted by: <email address deleted>

Lieber Herr Prof. Dr.


Nun, ich vermute sie haben im Bereich der Besserwissenschaften  promoviert
und habilitiert? Dann würd's Sinn machen.
Wenn nicht, dann würde ich mich doch noch mal dem Grundlagenstudium der
Physik widmen. Aber mein Erfahrung lehrt mich das es müssig ist mit
Menschen ihrer Art diskutieren zu wollen, da unfähig eigene Irrtümer
einzugestehen.

Noch ein Hinweis persönlicher Art: Menschen, die sich selber für
super-intelligent halten, machen oftmals den Fehler alle anderen für doof
zu halten.

Und zum Schluss: auch sie werden es nicht schaffen, mittels Abschirmung den
_magnetisch_ induzierten Impuls in eine Leitung zu verhindern. Aber machen
sie sich nichts draus: bei  Twisted Pair Leitungen ist es ja gerade der
gewünschte Effekt, derartige Impulse in BEIDE Leitungen zu induzieren, so
dass sich diese gegenseitig aufheben. Mit ihrem abgeschirmten
Netzwerk-Kabel können sie lediglich _elektrische_ Felder abschirmen.  

Ihrer anderen Fehlannahmen lass ich jetzt einfach mal so stehen, weil sie
hier einfach nicht weiter führen.

VG
Ralf


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[Guest]

Originally posted by: <email address deleted>

Immer wieder erstaunlich, wie leicht inkompetente Menschen ins Persöniiche
abgleiten und ihren Neid kundtun müssen ...

Nur eine kleine Anmerkung für unschuldige Mitleser: An keiner Stellle habe
ich etwas von magnetischer Indusktion geschrieben.

pah

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[Guest]

Originally posted by: <email address deleted>

Jein.

Im Automobilbereich gibt es natürlich viele interne Störungen - aber die
Kabel selber sind im Innern der Karosserie verlegt. Ich bin mir also nicht
sicher, inwieweit diese Bedingungen auf die Verlegung in einem Haus
übertragbar sind. Insbesondere in der Nähe vieler Netzspannung führender
Leitungen habe ich bessere Erfahrungen mit geschirmten Kabeln gemacht.

Dass die Abfrage über 100 Meter funktioniert, ist auch klar - und zeigt,
dass die Kapazitätsbelegung des Kabels keine (oder kaum eine) Rolle spielt.
Interessant wäre bei diesen Entfernungen ein Vergleich von UTP und STP

LG

pah

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[Tobias]

                                                   

Als "Unschuldiger" Mitleser hier ist man völlig hin-und-hergerissen.
Schließlich will man nach einer erfolgreichen Verklabelung ja nicht wieder
alles herausreißen und anderes Kabel verbauen nur weil der Bus nstabil
ist...
Ich lese aber fleißig mit...

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[Guest]

Originally posted by: <email address deleted>

Ausprobieren, rate ich.

Mal 50 m billigen Klingeldraht (zwei Stränge natürlich, wegen der
benötigten 3 Adern) ungefähr entlang der geplanten Route verlegen und das
so ein paar Tage lang betreiben. Hat zwar einen geringen WAF, dient aber
einem guten Zweck.

LG

pah

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[Guest]

Originally posted by: <email address deleted>

Tut mir leid Tobias, das dich das natürlich verunsichert. Aber sei dir
versichert: ich bin Dipl.-Ing. E-Technik der RWTH Aachen, 15 Jahre
Berufserfahrung in der Telekommunikation und nebenbei hab ich auch noch ein
Ing.-Büro das nebenberuflich Elektronikentwicklung betreibt.

In den Augen Einzelner mag das vielleicht nicht als Qualifikation reichen,
aber da mein Ziel das gleiche ist wie deins: ein funktionierendes Setup zu
erreichen, sind wir zumindest da auf einer Linie. Alles andere soll hier
nicht interessieren.

In punkto Störungen: es gibt wirklich NICHTS auf diesem Planeten, was es
mit den Störungen aufnehmen kann, die in einem Auto herrschen. Was dort
funktioniert, funktioniert auch überall woanders.

VG
Ralf

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[tostmann]

                                                 

Um kurz auf einen praktischen Aspekt hinzuweisen:

Sollte man vorhaben das Haus/Wohnung jemals wieder zu verkaufen halte ich eine Rückbaufähigkeit für sinnvoll ... daher: Wie wäre es mit EIB Kabel?

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[Guest]

Originally posted by: <email address deleted>

Bei den EIB-Busleitungen handelt es sich um _geschirmte_ 4-adrige Leitungen
- das entspricht nahezu den von mir an anderer Stelle für die
Unter-Putz-Verlegung empfohlenen 4-adrigen Telekommunikationskabeln.
EIB-Kabel sind allerdings dicker (0,8 mm Aderquerschnitt), weil sie in der
Regel auf 2,5 A Dauerstrom ausgelegt werden (Leitungsdurchmesser ca. 6,5
mm). Außerdem sind diese Kabel vergleichsweise teuer, ca. 3 €/m
Die Telekommunikationskabel erfüllen den gleichen Zweck (0,6 mm
Aderquerschnitt, 4-5 mm Leitungsdurchmesser, Kosten ca 70 Cent/m) - es
fehlt ihnen nur der Stempel "EIB". An diesem Preisunterschied erkennt man
auch, welches, sagen wir mal, "Geschäftspotenzial" hinter den
"professionellen" Bus-Systemen steckt ...

Das heißt: mit einer solchen 4-adrigen Verkabelung ist man bestens für
einen Verkauf des Hauses gerüstet, kann sogar auf die faktische
Verwendbarkeit mit EIB hinweisen...

Für offene und flexible Verlegung von 1-Wire haben sich, wie auch schon
gesagt, geschirmte 2-adrige Mikrofonkabel bewährt. Die haben zwar gegenüber
den TK-Kabeln den Nachteil, dass der Schirm eine Verbindung mit der
Schaltung hat, sind aber wegen der Flexibilität bei offener Verlegung
unaufälliger zu verwenden.

Beide sind dünner als die 8-adrigen Standard-Netzwerkkabel (UTP =
unshielded gibt es zwar schon mit 5mm, STP = shielded ab ca, 6.3 mm). Es
gibt einen Grund, warum die Verwendung von Netzwerkkabeln sinnvoll sein
kann: Ethernet mit bis zu 100 MBit/s benötigt nur vier Adern. Das wird
manchmal verwendet, um eine Ethernet-Dose mit zwei Steckpläetzen über ein
einzelnes Kabel zu versorgen. Man könnte aber auch z.B. in seine Garage
über ein Netzwerkkabel sowohl Ethernet, als auch ein 1-Wire-Netz führen.

Betreffend die Schirmung, und zwar sowohl bei EIB, als auch bei KNX und
1-Wire: Sie ist die beste Versicherung gegen niederfrequente Störungen, die
bei den verwendeten Signalfrequenzen relevant sind. Dabei reicht (eben weil
die niederen Frequenzen relevant sind) ein Geflechtschirm aus, ein
Folienschirm muss nicht sein.  

Ich habe keine Lust, hier EInzelnen eine Grundlagenvorlesung über Physik zu
halten - die Angaben findet man jederzeit im Netz.

LG

pah




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[Guest]

Originally posted by: <email address deleted>

...ihre Beratungsresistenz ist genau so unübertroffen wie belustigend.

Ich versuch's noch mal einfach mit ihrem Beispiel:
Sie schalten einen Verbraucher (in ihrem Fall eine Waschmaschine) und
erzeugen einen Strom dI/dt ... was meinen Sie: erzeugen wir da? Ein
Magnetfeld oder ein elektrisches Feld?

Und für ihre Netzangaben: die Maxwellschen Gleichungen ... aber das wissen
sie natürlich alles!

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[Guest]

Originally posted by: <email address deleted>

Meine Güte, der Kerl kann es nicht lassen, persönlich zu werden. Muss der
Neid auf die besser qualifizierte akademische Umgebung sein...

Natürlich lösen Schaltvorgänge im Hausnetz Spannungsspitzen aus. Beim
Abschalten eines Motors, oder während der Zündung einer Leuchtstofflampe
können das durchaus einige kV sein.

pah




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[Guest]

Originally posted by: <email address deleted>

Von »leicht inkompetente Menschen« zum »Kerl«, frage mich, ob das jetzt eine Adelung ist?
-kai

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[Guest]

Originally posted by: <email address deleted>

Man sollte einen Menschen niemals an seinen Freunden messen, denn die
kommen und gehen.
Sondern an seinen Feinden, denn die sammeln sich an.

LG

pah

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