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[1-Wire Topologie] "Große Hafenrundfahrt" sternförmig

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    [wiregate] [1-Wire Topologie] "Große Hafenrundfahrt" sternförmig

    Hallo zusammen!

    Um möglichst viele Slaves an einer 1-Wire Leitung störungsfrei betreiben zu können, wird ja empfohlen, eine Linie möglichst ohne Abzweige zu installieren ("Große Hafenrundfahrt"). Im 1-Wire Planungshandbuch 2.02 steht dazu auf Seite 23, dass Sternpunkte zu vermeiden sind, weil sich dort "Reflexionen addieren, was zu Signalverfälschungen führt". Was auch immer das genau zu bedeuten hat.

    Leider ist die große Hafenrundfahrt in der Praxis oft deutlich schwieriger umzusetzen, als eine sternförmige Verlegung. Gehen wir mal von folgendem Beispiel aus:

    grundriss.jpg

    Angenommen es existiert ein zentraler Steigschacht im Gebäude, von dem aus Deckeneinbau-Temperatursensoren anzuschließen sind. Die einfachste Möglichkeit wäre jeweils ein Leerrohr vom Steigschacht zu dem Sensor zu verlegen. Die Sensoren untereinander ringförmig zu verbinden wäre in einem Altbau mit Stuck an den Decken wesentlich aufwändiger, weil der Stuck dann in jedem Raum zwei Mal unterbrochen werden müsste.

    Nun könnte man ja auf die Idee kommen, in die Leerrohre jeweils zwei Leitungen einzuziehen und die Sensoren in einer Linie hintereinander ohne Abzweige anzuschließen. Damit hätte man rein elektrisch gesehen die perfekte Linie ohne Sternpunkt. Rein topologisch gesehen handelt es sich aber trotzdem um einen Stern. Ich hoffe mit der Zeichnung ist klar geworden, was ich meine.

    Mir ist nicht ganz klar, was im Planungshandbuch gemeint ist mit "am Sternpunkt addieren sich Reflexionen, was zu Signalverfälschungen führt". Ist die 1-Wire Verkabelung etwa wie eine Antenne zu verstehen? Kann man die gezeichnete Verkabelung als die optimale "große Hafenrundfahrt" verstehen, oder muss die Linie ohne Abzweige auch tatsächlich eine "echte Linie" sein mit möglichst wenig parallel verlaufenden Leitungen?
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    #2
    Hi,
    wenn du es so wie im Bild verdrahten willst ist es richtig meiner meinung nach.
    Viele Grüsse
    Jürgen
    Zuletzt geändert von heckmannju; 31.05.2016, 22:27.

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      #3
      Zufällig hat StefanW gerade eben als ich den ersten Beitrag geschrieben habe auf eine ähnliche Frage geantwortet:

      Es gab Kunden, die dachten Sie könnten den ungünstigen Stern dadurch austricksen, dass sie mehradrige Leitungen verwendet haben, die sternförmig verlegt wurden. Der Bus wurde dann von einer zentralen Stelle über die erste Leitung zu Sensor 1 geführt und über ein anderes Adernpaar in der gleichen Leitung wieder zurück um Sternpunkt um dort über eine andere Leitung zu Sensor 2 in einem anderen Raum geführt zu werden, von dort über ein anderes Adernpaar wieder zurück und dies das ganze Stockwerk durch. Wenn man es zeichnen würde, würde es nach einem "lediglich gefalteten" Bus ohne Abzweige aussehen, da Augenscheinlich das Signal sauber von einem Sensor zum nächsten geht. Innerhalb der gleichen Leitung (unter der gleichen Abschirmung) entstehen jedoch Beeinflussungen. Mit verschiedenen Leitungen hätte es gepasst.
      Wenn ich es also richtig verstehe, dann wäre die gezeichnete Lösung tatsächlich möglich und sinnvoll, wenn man zwei Leitungen in ein Leerrohr zieht, und die Signale somit durch die Schirmung der Leitungen trennt.

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        #4
        Okay dann hast du die Stern refelxionen weg dafür aber die doppelte Leitungslänge. Ist warscheinlich schierig zu bewerten ob das dann besser wie ein Stern ist.
        Stimmt auch wieder. Würde mich sehr freuen, wenn Stefan dazu eine Einschätzung abgeben könnte. Was ist das geringere "Übel": Sternpunkt oder doppelte Leitungslänge?

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          #5
          Uli...vergiss den ersten Text ...so wie es aufgezeichnet ist ist es richtig ich würde nur vom letzten noch zurück in die Verteilung gehen. Das Lezte kabel aber nicht durchverbinden.
          Vg
          Jürgen

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            #6
            Uli...vergiss den ersten Text ...
            Wieso? Deine Anmerkung ist doch völlig korrekt. Gegenüber der Sternverkabelung kat meine Variante das doppelte Gewicht (Länge aller verbundenen Leitungen im Netzwerk).

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              #7
              Hi,
              nicht ganz doppelt du gehst ja nicht bis runter zum Schaltschrank. (wenn ich deine skizze richtig interpretiere)
              Vg
              Jürgen

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                #8
                Ok, einigen wir uns auf nahezu doppelt. Also, was ist "übler": Sternpunkt oder nahezu doppelte Leitungslänge?

                Uli

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                  #9
                  Da muss ich passen ich habe keine erfahrung mit Todessternen. :-) Ich würde es aber auch so machen wie in deiner skizze. Auf wieviel meter kommst du den mit dem Blauen BM sind 50-100m drin ohne range extenter (Koppler 400)

                  VG
                  Jürgen

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                    #10
                    Im Augenblick verwende ich den Koppler 400, will mal sehen wie weit ich damit komme.

                    DSC_3083.jpg

                    Es gibt ja Berichte, dass damit deutlich über 30 Sensoren stabil laufen. Wie schwer bzw. lang die Linie wird, weiß ich noch nicht. Das hängt eben jetzt ganz entscheidend davon ab, wie ich die Sensoren verkabeln werde. Stern oder nicht, das ist halt die Frage.
                    Angehängte Dateien

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                      #11
                      Hallo Uli,

                      Zitat von UliSchirm Beitrag anzeigen
                      Also, was ist "übler": Sternpunkt oder nahezu doppelte Leitungslänge?
                      Der Sternpunkt ist deutlich suboptimaler als Länge.

                      Einfach weil beim Sternpunkt Reflexionen zur Signalauslöschung führen können (was ein grundsätzliches physikalisches Problem der Nachrichtenübertragung ist, das ist nicht auf 1-Wire begrenzt). Länge bedeutet dagegen nur Last durch Kapazität und gerade das wird durch den Professional Busmaster bestens und durch den Koppler 400 ziemlich gut beherrscht.

                      Mit dem Koppler 400 solltest Du 150 bis 200 m erwarten können. Das wichtigste sind und bleiben die Klemmstellen. Bitte keine Kompromisse.

                      lg

                      Stefan

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                        #12
                        Vielen Dank Stefan für Deine Einschätzung!

                        Für die Klemmstellen verwende ich ausschließlich WAGO 243, ich denke damit ist man gut beraten.

                        Zum Sternpunkt nochmals nachgefragt: Kann man sagen, dass ein Sternpunkt dann besonders ungünstig ist, wenn die abgehenden Leitungen etwa gleich lang sind? Oder anders formuliert: Eine kurze Stichleitung (kleiner 5 Meter) abgehend von einer langen Linie ist nicht so problematisch?

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                          #13
                          Zunächst einmal ist 1-Wire mit der modernen 3. und 4. Generation der Produkte DEUTLICH unempfindlicher als damals 2009 mit der ersten Generation. Die ein oder andere Horrorgeschichte aus der damaligen Anfangszeit gibt es heute nicht mehr.

                          Zum einen haben wir Hard- und Software wesentlich verbessert und entsprechende Filter und optimalere Timings eingebaut, zum anderen liegen heute klare und einfache Anleitungen vor.

                          Zur Frage: Das Thema Reflexion tritt rein physikalisch bei jedem Leitungsende auf. Vereinfacht ausgedrückt, wird die ankommende Stoßwelle (wenn etwa das Datensignal von 0 auf 5 V wechselt) am einem jeden Leitungsende zurück reflektiert. Man kann sich das ein wenig wie ein Echo vorstellen. Das kommt ja auch mit einer Laufzeitverzögerung zurück. Ob das störend ist, kommt auf das Timing an. Wenn die Reflexion (das Echo) eines "up" am Sternpunkt auf ein "Down" trifft, dann kann dies zu Signalabschwächungen führen (so wie bei den aktiven Anti-Lärm Kopfhörern, die das Ohr gegenphasig beschallen und damit zur Minderung führen.).

                          == Das Problem der Sternpunkte tritt vor allem bei mittleren Leitungslängen (ab 15 m) und bei vielen Abzweigen auf.

                          Linien mit kurzen Abzweigen unter 5 m fallen gar nicht auf, sofern die Kontaktstellen einwandfrei geklemmt werden.


                          Es gibt nur fünf Kardinalfehler die man vermeiden muss:
                          1. Keine Sterne hinter Sternen, weil das macht es wirklich schwierig für das Datensignal. Ein kleiner Stern ist meist gut tolerabel, aber zwei oder mehrere hintereinander kann schwierig werden.
                          2. Keine unterschiedlichen Leitungen an einem Bus (unterschiedlich hinsichtlich Querschnitt, Isolationsmaterial, Aufbau) in einem Bus. Impedanzwechsel führen zu Reflexionen.
                          3. Keine Zickzack mit Hin- und Zurück auf verschiedenen Adernpaaren unter der gleichen Abschirmung.
                          4. Kein Zusammenfassen mehrerer Adern zu einer Ader zwecks Querschnittverdoppelung. Damit hebt man die wichtige Verdrillung auf (die auch den ersten Schutz gegen induktive Überspannung darstellt). Das Verändert die Impedanz ungünstig. Der ohmsche Widerstand ist bei den üblichen Strömen im Mikroampere Bereich auf der Datenleitung nicht ansatzweise ein zu optimierendes Problem.
                          5. Keine Masseverschleifungen mit PE. Eine 1-Wire Installation ist normalerweise über das / die Netzteil(e) galvanisch getrennt von der Hausinstallation. Bereits ein Cat 5 LAN-Patchkabel mit über die metallisierten Stecker durchverbundener Abschirmung verbindet den WireGate Server über den Switch mit PE. Zum Problem wird es, wenn es irgendwo in der Installation noch eine weitere Verbindung zwischen GND des 1-Wire Busses und PE kommt, weil dann Ausgleichströme im Amperebereich über den Bus zur PAS fließen können, was störend ist. Gleiches gilt, wenn es doppelte Verbindungen zu anderen Massen gibt.


                          Was man unbedingt tun sollte:
                          1. Planungshandbuch und Artikelhandbuch genau lesen. Wir aktualisieren unsere Handbücher relativ häufig, also immer auf der Webseite nach einer aktuelleren Version sehen.
                          2. Pro Stockwerk eine eigene Leitung (Bus), das Ende als Reserve immer zurückführen, jedoch beiderseits abklemmen (keine leeren Leitungen). Ein Bus für Nebengebäude und Garten und ein Bus für die Heizung. In der Regel kommt man auf vier oder fünf Kanäle.
                          3. Nicht mit Busmaster-Kanälen sparen. Es gibt Kunden, die wollen unbedingt einen langen und schwierigen Bus an einem Kanal an das Laufen bekommen, nur um das Geld für den nächsten Kanal zu sparen. Insofern man nur ein bisschen seine Arbeitszeit auch rechnen muss, ist der neue Kanal i.d.R. günstiger.
                          4. Schrittweise Inbetriebnahme (erst Busmaster direkt, dann ggfls. über Hub, dann die Sensoren Stück für Stück usw.). So erkennt man viel leichter, ab wann ein Problem beginnt.
                          5. Richtig Klemmen ist die halbe Miete: Hier liegen die meisten Fehler, es wird oft hastig / falsch verklemmt. Manchmal wird so schlecht abisoliert, dass eine Sollbruchstelle im Kupfer entsteht und die Drähte - kaum sichtbar - in der Klemme oder unter der Isolierung nach dem dritte hin uns her brechen. Das ist kaum zu finden. Eine einmal schlecht eingestellte Abisolierzange kann einem Dutzende von Klemmstellen versauen.

                          Wer sich an diese Tipps hält, kann praktisch keinen Fehler machen,

                          lg

                          Stefan

                          Zuletzt geändert von StefanW; 02.06.2016, 09:46. Grund: Wording verbessert

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                            #14
                            Herzlichen Dank Stefan für die ausführliche Erklärung! Damit sind alle Fragen beantwortet.

                            Es ist schon bemerkenswert, wie engagiert und umfassend Du hier immer wieder die Fragen der 1-Wire Kundschaft beantwortest. Großes Lob!

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                              #15
                              sorry.... hab erst jetzt den text unter dem bild gelesen ;o)
                              Zuletzt geändert von Hups; 24.06.2016, 10:34.

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