Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik RS485 optisch übertragen


von LittleGAWD (Gast)


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Hallo,
ich habe etwa 150m vom Haus entfernt eine Pumpstation. Dort gibt es eine 
SPS die ich an meine Haussteuerung anbinden möchte. Schnittstelle ist 
RS485.
Nun hab ich mir gedacht dies Schnittstelle optisch mit Laser bis zum 
Haus zu übertragen. Datenrate ist maximal. 3Mbit/s.
Praktisch geht es darum das ich kein Kabel legen möchte das das verdammt 
viel Arbeit ist ;-)
Von der Theorie her sicher machbar. Optisch wäre das für mich auch kein 
Problem.

Aber wie ist die herangehensweise elektrisch?
Wie gewinne ich die Sende-Empfangsumschaltung aus dem RS485 Signal 
zurück?
Kann ich mit dem Signal selbst meinen Laser modulieren oder muss ich das 
analog zum Funk über eine Trägerfrequenz und FM Modulation realisieren?
Kann ich Tageslicht kompensieren oder muss ich das mit optischen Filtern 
lösen
Welche Photodiode kann man dafür nehmen?

Man merkt das ich mir mal wieder was ausgesucht hab was ne nummer zu 
groß ist ;)


Gruß
GAWD

von Philippe (Gast)


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Wuerde mir neben der elektrischen Umsetzung auch um die Abschiermung des 
Laserstrahls gedanken machen. Denke aber, dass du mit 150m Entfernung 
noch recht wenig Probleme mit dem Filtern des Laserstrahls aus dem 
Umgebungslicht bekommst. Besonders, wenn es der Sonne nicht möglich ist, 
direkt auf den Sensor zu scheinen.
Wegen der Abschirmung meine ich, dass da keiner hineinschauen kann...

von Jim M. (turboj)


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> Wie gewinne ich die Sende-Empfangsumschaltung aus dem RS485 Signal
> zurück?

Dort ist das in der Tat zu spät, wenn man keine aufwändige Analyse des 
Protokolls machen will.

Aber falls die Anbindung des RS485 via diskretem Chip (MAX 485 o.ä.) 
erfolgt - und das kommt ziemlich oft vor - hast Du an diesem Chip eine 
"transmit enable" und eine "receive enable" Leitung. Achtung: Meistens 
ist eine davon "active high" und eine "active low". Damit könntest Du 
Deine optische Sende/Empfangseinheit steuern.

von Falk B. (falk)


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@  LittleGAWD (Gast)

>Nun hab ich mir gedacht dies Schnittstelle optisch mit Laser bis zum
>Haus zu übertragen. Datenrate ist maximal. 3Mbit/s.

3 Mbit/s für ne SPS?

>Von der Theorie her sicher machbar. Optisch wäre das für mich auch kein
>Problem.

Optische Strecken sind aber die letzte Wahl. Besser, weil robuster und 
verfügbarer ist Funk.

>Wie gewinne ich die Sende-Empfangsumschaltung aus dem RS485 Signal
>zurück?

Tja, komt auf dein Protokoll an. RS485 ist ja nurch die elektrische 
Seite, logisch kann man da alles (Un)mögliche drüberschicken.

>Kann ich mit dem Signal selbst meinen Laser modulieren

Im Prinzip ja.

> oder muss ich das
>analog zum Funk über eine Trägerfrequenz und FM Modulation realisieren?

Kommt drauf an.

>Kann ich Tageslicht kompensieren

Du MUSST!

>oder muss ich das mit optischen Filtern lösen

Kann man machen.

>Welche Photodiode kann man dafür nehmen?

Ist nebensächlich, 3 Mbit/s kriegt man mit jeder hin.

>Man merkt das ich mir mal wieder was ausgesucht hab was ne nummer zu
>groß ist ;)

Eben. Mein Tipp, wenn es in endlicher Zeit fertig werden soll. Nimm was 
möglichst Fertiges. Z.B. RFM12 Module wie hier

Beitrag "Re: bidirektionale RS232 Funkbrücke mit RFM12"

Dort ist auch eine minimale Datensicherung mit drin.

MFG
Falk

von LittleGAWD (Gast)


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Hab mal wieder etwas Zeit.

Es handelt sich um Profibus, die Übertragungsrate brauch ich leider um 
bei der auszutauschenden Datenmenge eine kleine Zykluszeit zu ereichen.

Welches Funkmodul kann ich denn einsetzen um 3Mbit zu realisieren?

Für das Datenrichtungssignal hab ich praktisch eine Lösung gefunden, ich 
muss nur in die Steuerung /buskoppler eingreifen.

von Ben j. (scarab)


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von Profibus gibts doch auch ne LWL Variante, vielleicht wäre die als 
Basis besser als die RS485.

Denkst du das das Profibus-Protokoll bzw. die SPS damit klar kommt das 
du zusätzliche Verzögerungen durch deine eigene Schaltung einbringst?

es gibt auch schon fertige Lösung um PB optisch zu Übertragen, hier mal 
zwei links die Interessant sein könnten:

http://www.sick.com/group/DE/home/products/product_portfolio/distance_sensors/Seiten/optical_datatransmission.aspx

http://www.leuze.de/products/log/daten01_de.html

von engel (Gast)


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Philippe schrieb:
> Besonders, wenn es der Sonne nicht möglich ist,
> direkt auf den Sensor zu scheinen.

Es gibt diverse Linien, die im Sonnenspektrum kaum enthalten sind und im 
Laserbereich verwendet werden sind. Zudem kann man da noch filtern.

von Ben j. (scarab)


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engel schrieb:
> Philippe schrieb:
>> Besonders, wenn es der Sonne nicht möglich ist,
>> direkt auf den Sensor zu scheinen.
>
> Es gibt diverse Linien, die im Sonnenspektrum kaum enthalten sind und im
> Laserbereich verwendet werden sind. Zudem kann man da noch filtern.

Einfach ne baugleiche Diode in die nähe die nicht vom Laser getroffen 
wird und dann beide Dioden an nen OPV. Ggf. noch ne Tiefpass, das wars.

von LittleGAWD (Gast)


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Das problem ist ja das ich keine 4 stelligen Beträge zur Verfügung habe 
um eine fertige Lösung zu kaufen.
Das würde unmittelbar darin resultieren das ich einen Bagger kommen 
lasse und Kabel verlege.

von Lichti (Gast)


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>Das problem ist ja das ich keine 4 stelligen Beträge zur Verfügung habe
>um eine fertige Lösung zu kaufen.

Aber dauernd die optischen Fenster putzen ist auch nicht der Hit, oder? 
Und was ist bei Regen und Schneefall?

Ich würde eine LWL nehmen, eventuell selber basteln. Faserkabel sind ja 
heute zutage recht günstig.

von ... (Gast)


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Lichti schrieb:
> Ich würde eine LWL nehmen, eventuell selber basteln. Faserkabel sind ja
> heute zutage recht günstig.

Und die kann man sicher verlegen, ohne einen Graben zu ziehen?

von digitaler fritz (Gast)


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Profibus ist doch nichts fuer Bastler

von Martin P. (billx)


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So ganz hypothetisch, wäre es nicht möglich eine Art "Router" jeweils 
dazwischen zu setzen?

Mir schwebet dabei grade folgendes vor...

Pumpstation <RS485> Router1 <wifi<RS485 getunntelt über IP>> Router2 
<RS485> SPS

Einfach so ein Gedanke... keine Anhnung ob sowas wirklich funktionieren 
könnte.

Wo du dir vielleicht auch noch gedanken zu machen solltest, wie schlimm 
ist es wenn Geschichte mal ausfällt oder gestört ist.

von Harald (Gast)


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Der Zusammenhang "Pumpstation  SPS Haussteuerung RS485" passt für mich 
noch nicht zu der geforderten Datenrate von 3MBit/s. Bitte erläutern.

Die XBee Module von Digi haben schon eine RS485 Steuerung mit eingebaut, 
allerdings "nur" 250kbit/s. Da bräuchte man wirklich nur zusammenlöten 
und konfigurieren.

von Ben j. (scarab)


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IMO stehen die Chancen das sich das einfach so über WLAN Tunneln lässt 
bei <10 %. Als echtzeitfähiger Bus wird sich wird sich die SPS an den 
entstehenden zusätzlichen Verzögerungen stören da sie nur von 
Signallaufzeiten im Kupferkabel ausgeht, nicht aber vom sammeln eines 
Frame -> Übertragen über WLAN -> Zusammensetzen und Weitersenden des 
Frame.

Ich würde mir Zeit und Mühe sparen und einen Kumpel oder Nachbar suchen 
der für einen Kasten Bier mal mit nem Bagger anrückt um ein Graben für 
nen LWL zu ziehen.

von Harald M. (mare_crisium)


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Mal ganz abgesehen von allen technischen Fragen: Was machst Du mit einer 
Laser-Freilandverbindung, wenn's draussen Nebel hat?

mare_crisium

von Lichti (Gast)


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>Mal ganz abgesehen von allen technischen Fragen: Was machst Du mit einer
>Laser-Freilandverbindung, wenn's draussen Nebel hat?

Mit dem Laser wegbrennen...

von Marco (Gast)


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Wie läuft denn die Pumpenstation im Moment ?
Ich hoffe mal, dort ist eine eigene CPU verbaut, welche die Steuerung 
erledigt, oder arbeitet diese nur als Slave (Keine eigene Inteligenz 
bzw. Regelung) ?
Mir persönlich wäre esch auch recht wichtig, dass die Pumpstation nicht 
zwingend auf diese Verbindung angewiesen ist und eben stand-alone 
lauffähig ist.
Falls Die Pumpstation über eine eigene CPU verfügt würde ich nur gewisse 
Parameter wie Niveau, Betriebsstunden, Einschaltungen oder Statusdaten 
übertragen. Somit könntest Du das ganze etwas entschärfen was die 
Verzögerungen im Zusammenhang mit dem Profibus angeht.
Ich würde dann den Profibus um eine serielle Schnittstelle erweitern und 
diese mit einem XBee-Modul verbinden. Die Pumpensteuerung müsste 
ebenfalls mit einer seriellen Schnittstelle und einem XBee-Modul 
ausgestattet werden.

Jetzt kannst Du Anfragen über die serielle Schnittstelle an das 
Funkmodul schicken, dies wiederum dient dann als einfache "Luftbrücke" 
für die beiden Seriellen-Profibusmodule. Die Pumpensteuerung empfängt 
die Daten über ihr XBee-Modul und schickt ihre Daten auf dem selben Wege 
wieder zurück.

          Profibus              Luft            Profibus
[SPS-Haus]--------[PB/Serial]~~~~~~~~[Serial/PB]--------[SPS-Pumpst.]

Somit hast Du keine Probleme mit dem Profibus was das Timing betrifft, 
oder wenn irgendwelche Schaltungs- oder Verbindungsfehler auftauchen.
D.h. Deine Steuerung zuhause läuft ohne Probleme weiter, wenn die 
Verbindung zickt, sowie auch Deine Pumpensteuerung. Lediglich die Daten 
sind nicht immer permanent übertragen worden.

Gruss Marco

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