Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik TTL Signale über 1 km Entfernung senden!


von SGB (Gast)


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Hallo zusammen,

ich habe eine Problem!
Eigene BUS (nicht protokolliert) also TTL Signale mit 0-5 V Pegel über 
einen km übertragen. Ich habe mir folgendes überlegt.
µC-> Optokopler -> 5-24V Konverter -> U/I Konverter(XTR116)-> 4-20 mA 
Signal über 1km übertragen, dann umgekehrt 4 - 20 mA in Spannung 
umwandeln -> Optokoppler -> Anzeigegerät. Ist das machbar, oder habe ich 
einen Knick in Gedanken.
Auf euren Mitarbeit würde ich mich sehr freuen.
MfG,
K.A.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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20mA geht über mehrere km, wenn die Baudrate nicht zu hoch ist.

von Udo S. (urschmitt)


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Glasfaser?

von EP2015 (Gast)


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Funkmodul? Richtantenne?

von Buffer (Gast)


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Was Du vergessen hast zu schreiben: Wie hoch ist der Takt der Signale?
Wenn das nur Zustandänderungen sind die alle paar Sekunden auftreten, 
dann kannst Du das direkt mit einem Opto-Koppler machen.
Ich meine das so:
uC -> Optokoppler (bspw. CNY-Serie)-> 2 adrige verdrillte 
Leitung->Opto-Koppler->Ausgang
D.h., Du realisierst mit dem Transistor des Opto eine 20mA-Stromquelle 
mit 12 oder 24V.
Auf der Empfangsseite spiegelbildlich aufbauen.
Schutzmaßnahmen gegen Überspannung, usw. an den Ein-/Ausgängen nicht 
vergessen.

Bei hohen Taktraten, ist das eine ganz andere Sache.

von Adalbert K. (Firma: SGB) (sgb)


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Habt ihr Recht!

Ich habe vergessen Übertragungsrate 4 MHz!

Gruß, K.A.

von Tatz (Gast)


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Adalbert Kuhn schrieb:
> Ich habe vergessen Übertragungsrate 4 MHz!

urgh:-#

von uwe (Gast)


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Glasfaser!

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Adalbert Kuhn schrieb:
> Ich habe vergessen Übertragungsrate 4 MHz!
Tja, das ist schon recht fix und macht die Sache viel spannender. Und 
mit Stromschnittstelle ist da schon lange nichts mehr...

Nicht mal die erklärten schnellen differentiellen Busse geben das her:
http://de.wikipedia.org/wiki/EIA-422
Hat zwar 1,2km. Aber bei 4 MBit/sec sind dann auch "nur" noch 30m drin.

Drehen wir den Spieß einfach mal um: was trägt das Signal? Wie oft 
ändert sich diese Information?

von Mr.Moe (Gast)


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Würde RS485 vorschlagen, aber vielleicht ist dabei die Datenrate nicht 
möglich...
Es hätte den Vorteil, dass es viele fertige Bustreiber dafür gibt...

von Mr.Moe (Gast)


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> Nicht mal die erklärten schnellen differentiellen Busse geben das her:
> http://de.wikipedia.org/wiki/EIA-422
> Hat zwar 1,2km. Aber bei 4 MBit/sec sind dann auch "nur" noch 30m drin.

Ups, da war ich wohl etwas langsam...

von Jobst M. (jobstens-de)


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Einen Videomodulator aus einem ollen Video-Gerät ausschlachten und 
modifizieren, 1km Antennenleitung und auf der anderen Seite einen 
TV-Tuner.
Evtl. noch einen Antennenverstärker dazwischen ...
Auf beiden Seiten entsprechende Signalaufbereitung ...

Viel Spaß ...


Gruß

Jobst

von Stefan F. (Gast)


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Du könntest es mit der Physik von Ethernet probieren (also verdrillte 
Kabel mit definiertem Wellenwiderstand und Übertragern an beiden Enden), 
aber einem anderen Übertragungsprotokoll, denn für das Ethernet 
Protokoll ist die Laufzeit der Signale auf dieser Strecke zu lang.

von Stefan F. (Gast)


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Oder mit RS485, sowie einer (wie auch immer realisierten) 
Potentialtrennung an einem Ende das Kabels.

von MaWin (Gast)


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Adalbert Kuhn schrieb:
> Ich habe vergessen Übertragungsrate 4 MHz!

Und dann 4-20mA, also ein Analogsignal?

Macht doch keinen Sinn.

4Mbps macht Koaxkabel, dann kannst du dir die Übertragungsmethode 
aussuchen.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Bei einem Kilometer bietet sich m.E. Glasfaser an. Damit hat man dann 
auch keine Probleme durch verschobene Potentiale u.ä.

von Adalbert K. (Firma: SGB) (sgb)


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Ich muss mich bei euch entschuldigen!
Ich habe euch falsche Informationen geliefert. (ohne es zu wollen!)
Der µC arbeitet mit 4 MHz. Die Datenpakete werden, jedoch nur jede 75 ms 
auf dem Bus. So würde- denke ich- auch mit dem Missbrauch der 4-20 mA 
Schnittstelle. Es ist zwar, nur eine Analoge Übertragung, aber den Pegel 
zwischen 0 und 24 V kann ich schon als Strom übertragen 5mA = 0V und 
17mA = 24V. Oder?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ja, für die Steuerung einer größeren Chemieanlage u.ä. wurde 20mA 
Stromschleife entwickelt.
Oder du nimmst einen HART-Chip als UART mit Übertragern zur 
DC-Entkopplung.
Oder oder oder...

von Stefan F. (Gast)


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> Der µC arbeitet mit 4 MHz. Die Datenpakete werden,
> jedoch nur jede 75 ms auf dem Bus.

Das sagt gar nichts über die Bitrate aus.

von Stefan F. (Gast)


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Die Idee, durch Erhöhung der Spannung längere Kabel verwenden zu können, 
hatten wir schonmal unter dem Namen RS-232 mit +/-12V.

Eine symmetrische Übertragung bringt aber viel mehr. RS485 ermöglicht 
bei erheblich geringeren Pegeln viel viel längere Leitungen.

Der Schlüssel zu guter Übertragung ist:

1) Leitungen mit Wellenwiderstand abschließen
2) Signale symmetrisch auf verdritten Adern übertragen, oder 
unsymmetrisch auf Koaxial Kabeln.
3) Masseschleifen unterbinden.

Wenn du das machst, klappt es mit 1 Volt genau so gut, wie mit 24 Volt.

von oszi40 (Gast)


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Abdul K. schrieb:
> Ja, für die Steuerung einer größeren Chemieanlage u.ä. wurde 20mA
> Stromschleife entwickelt.

Naja 1km Kabel ist auch eine schöne Antenne, die je nach Verlegung so 
manches einsammeln könnte. Da reicht es nicht, ein paar Impulse zu 
übertragen. Da sollte schon ein Protokoll genutzt werden, was die Daten 
auch auf Plausibilität prüft BEVOR er sein Atomkraftwerk damit steuert?

von Linksammler (Gast)


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Stefan Us schrieb:
>> jedoch nur jede 75 ms auf dem Bus.
>
> Das sagt gar nichts über die Bitrate aus.

naja, gut, aber man kann die zumindest nun Schätzen.

Alle 75 ms ist ein Analogwert zu übertragen, wenn man den z.B. mit 10 
Bit Auflösung digitalisiert hätte man gemächliche 133 Bit/sec.

Das geht notfalls auch über Akkustikkoppler und Telefondraht, auch 
weiter als 1 km.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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oszi40 schrieb:
> Naja 1km Kabel ist auch eine schöne Antenne, die je nach Verlegung so
> manches einsammeln könnte. Da reicht es nicht, ein paar Impulse zu
> übertragen. Da sollte schon ein Protokoll genutzt werden, was die Daten
> auch auf Plausibilität prüft BEVOR er sein Atomkraftwerk damit steuert?

Stromschleife über verdrilltes Kabel ist extrem solide (eben weil durch 
Einstrahlungen kein i.Vgl.z. 20 mA nennenswerter Strom zum fließen 
kommt).

von npn (Gast)


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Linksammler schrieb:
> naja, gut, aber man kann die zumindest nun Schätzen.

Wie willst du die schätzen? Man kann alle 75ms ein Datenpaket mit einer 
Bitrate von 1MBit/s senden oder auch mit 2400Bit/s (Beispiele). Die 75ms 
sind ja nur der Abstand zwischen zwei Übertragungen.

von Klaus (Gast)


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Adalbert Kuhn schrieb:
> So würde- denke ich- auch mit dem Missbrauch der 4-20 mA
> Schnittstelle.

was heißt Missbrauch? Fernschreiber liefen mit Stromschleife, natürlich 
nicht analog sondern 0 oder 20mA, aber über viele km. Das analoge 
Telefon ist auch eine Stromschleife (offiziell so bis 7 km, praktisch 
weiter), Pulswahl ist Unterbrechung der Schleife. Um 20mA fließen zu 
lassen brauchts beim Telefon aber 60V.

MfG Klaus

von Adalbert K. (Firma: SGB) (sgb)


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Na ja,
gerade eine AKW werde ich nicht damit ansteuern, jedoch ist ärgerlich 
wenn die Anzeige nur "Müll" anzeigt.
Das Problem ist: über RS485 kann man Zustände übertragen oder auch 
normierte BUSe. Nur für meinem BUS gibt es nicht einen Konwerter zur RS 
485. LEIDER.

von Wenn es gewerblich ist (Gast)


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Nimm was fertiges:
http://gansert.eu/lwl-flex.pdf
da gibt es auch was mit TTL-Eingang.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Letztlich geht es nur um die echte Buslast, die in Bit/sec angegeben 
wird. Wenn derzeit alle 75ms ein paar Bits mit hoher Geschwindigkeit 
ausgegeben werden, dann muss das eben geändert werden. 
Schlimmstenfalls über einen Baudratenwandler.

Adalbert Kuhn schrieb:
> über RS485 kann man Zustände übertragen oder auch normierte BUSe. Nur
> für meinem BUS gibt es nicht einen Konwerter zur RS 485. LEIDER.
Du selber stellst dir da ein Bein: RS485 definiert kein Protokoll, 
sondern nur Physik...

: Bearbeitet durch Moderator
von spontan (Gast)


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Hab mal den ganzen Thread gelesen.

Lieber Adalbert kannst Du endlcih mal schreiben, was Du willst?

Also nicht nur TTL.

Kennst Du eigentlich die Aufgabenstellung?
Verrätst Du sie auch noch gnädigerweise?

Alles andere ist nur ärgerlicher Bullshit.

Der Gipfel war der letzte Satz:

> Nur für meinem BUS gibt es nicht einen Konwerter zur RS
>485. LEIDER.


Also Aufgabenstellung auf den Tisch, sonst wird das gar nix werden.

von Klaus (Gast)


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Adalbert Kuhn schrieb:
> Na ja,
> gerade eine AKW werde ich nicht damit ansteuern, jedoch ist ärgerlich
> wenn die Anzeige nur "Müll" anzeigt.

Dafür lag der eigene Empfänger mit in der Schleife und man konnte sofort 
sehen, ob es eine Störung gegeben hat oder die Indianer mal wieder das 
Kabel gekappt haben. Telex halt

MfG Klaus

von Bernd K. (prof7bit)


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spontan schrieb:

Adalbert Kuhn schrieb:
> Nur für meinem BUS gibt es nicht einen Konwerter zur RS
> 485. LEIDER.

Jeder RS485-Transceiver spricht auf der controllerseitigen Seite ganz 
normales TTL. Der macht nichts anderes als stur den anliegenden 5V-Pegel 
auf differenziell umzusetzen (und in die Gegenrichtung wieder zurück 
nach TTL). Da ist kein Timing, kein Protokoll vorgeschrieben, nichts 
dergleichen, das ist in letzter Konsequenz nur ein dummer Pegelwandler, 
da kannst Du alles drüber fahren was sich über TTL übertragen lässt.

Und wenn Du jetzt noch endlich mal schreibst was Du eigentlich 
bezwecken willst dann bekommst Du wahrscheinlich auch Vorschläge 
(bessere Vorschläge) wie man das elegant und robust lösen kann.

von SGB (Gast)


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OK, Leute,

den letzten Beitrag war für mich einleuchtend.
Aufgabestellung: BUS (Firma interne Protokoll)über 1 km (verdrillte 
Leitungen - Günstig soll es sein) zu übertragen.
Taktfrequenz: (µC) 4 MHz. Datenpakete werden je 75 MS gesendet.
Und weil ich nicht so in die Materie stecke, hab gedacht 4-20 mA würde 
passen. 485 BUS kenne ich nur von hören, jedoch seit gestern hab etwas 
mehr darüber gelesen und würde mal gerne ausprobieren (ihr habt recht 
man kann fast alles darüber senden). Also Leute, erstmals vielen Dank 
für euren konstruktiven Vorschläge. Falls es doch nicht klappt melde ich 
mich wieder. Danke. K.A.

von CC (Gast)


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SGB schrieb:
> Datenpakete werden je 75 MS gesendet

Wie lang (bit) sind die?

von CC (Gast)


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Ah, und hat dein "Firma interne Protokoll" bereits eine 
Fehlererkennung/Korrektur? Gibt es automatische Acks/Retransmissions? 
Was ist, wenn ein Paket verloren geht?

von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


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SGB schrieb:
> Aufgabestellung: BUS (Firma interne Protokoll)über 1 km (verdrillte
> Leitungen - Günstig soll es sein) zu übertragen.

Tja, dazu bietet es sich ja grade perfekt an, zwei Modems zu nehmen. 
Nennt sich DFÜ (Daten-Fern-Übertragung), kostet fast nix, und 
Datenkompression und Fehlerkorrektur etc. ist auch schon mit eingebaut. 
Gabs schon vor gefühlten 100 Jahren.

http://www.shamrock.de/dfu/dfu2.htm

von Georg (Gast)


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SGB schrieb:
> Und weil ich nicht so in die Materie stecke, hab gedacht 4-20 mA

Das ist eine Verwexlung: 4..20 mA ist eine analoge Schnittstelle, mit 4 
mA = 0 und 20 mA = 100%, und für deinen Zweck völlig ungeeignet.

Es gibt aber die uralte 20 mA-Stromschleife für serielle Übertragung, 
die äusserst robust ist und bei Fernschreibern verwendet wurde, damit 
kommt man bei niedrigen Baudraten über viele km. 0 mA = 0, 20 mA = 1. 
Mit Optokopplern leicht zu machen.

Du hast aber immer noch nichts über die nötige Datenrate gesagt - alle 
75 ms besagt garnichts, solange man nicht weiss wieviel Bytes, 
Megabytes, Gigabytes in so einem Paket übertragen werden sollen.

Georg

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