Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Welche Relais und Controller zum Schalten von USB?


von shawly (Gast)


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Halloo,

ich möchte gern meine mechanischen USB Switches umbauen und diese über 
USB steuerbar machen, damit ich den Input selbst durch meine 
Heimautomatisierungssoftware unter Linux bestimmen kann.

Hab jetzt schon ne Weile im Internet gesucht, da ich noch ein Laie bin 
was Elektrotechnik angeht. Habe auch schon Beiträge in anderen Foren 
eröffnet, jedoch sind diese Foren nicht wirklich so auf solche Dinge 
spezialisiert wie das Mikrocontroller Forum.
Ich hoffe ich darf das verlinken, hier ist mein Beitrag im FHEM Forum, 
für die Leute die wissen wollen wozu genau ich das Ganze machen will 
http://forum.fhem.de/index.php?topic=41136

Hier sind auch nochmal die Bilder von einem meiner USB Switches: 
http://imgur.com/a/plZJP

Im FHEM Forum konnte mir jemand jetzt weiterhelfen und hat mir gesagt 
was ich ungefähr brauche um das Projekt zu realisieren, jedoch kennt er 
sich nicht mit Relais aus, daher möchte ich hier mal fragen. :)

Also welche Relais sind dafür geeignet die mechanischen Schalter des USB 
Switches zu ersetzen um USB Verbindungen zu schalten? HF-Relais so wie 
mir im Forum geraten wurde? Oder doch Reed-Relais, habe ich jetzt auch 
schon hier gelesen.

Und kann z.B. ich einen günstigen Arduino Micro Pro Klon mit nem 
ATmega32u4 zum Steuern der Relais verwenden? Oder gibts dafür was 
besseres?

von Alex W. (a20q90)


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von shawly (Gast)


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Alex W. schrieb:
> Nein, du benötigst dies hier:
>
> http://www.reichelt.de/USB-Hubs/LOGILINK-UA0096/3/...

Nein benötige ich nicht.

von Jim M. (turboj)


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Müssen die mehr als USB1.1 12 MBit/s können? Wenn ja, würde ich das 
nicht selber machen, die 480 MBit/s erfordern durchdachtes HF Design 
(Impedanz etc).

Deine mechanischer Switch sieht übrigens auch nicht unbedingt USB2.0 
tauglich aus - allerdings sieht man nicht die Leiterbahnen.

von Uwe B. (uwe_beis)


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Hi,

für USB 1.2 werden irgendwelche einfachen Relais ausreichen. Für USB 2.0 
gibt es vielleicht eine Chancen, es mit normalen Relais zu realisieren, 
aber das ist nichts für Anfänger. Auch HF-Relais helfen nicht, wenn man 
keine Impedanz-kontrollierten Leiterbahnen realisieren kann.

Die Fotos zeigen einen Aufbau, dem ich USB 2.0, wenn überhaupt, nur mit 
viel Glück zutraue, aber USB 1.2, also Mäuse u.Ä., ohne Probleme.

@Alex: Du hast die Aufgabenstellung nicht verstanden.

von shawly (Gast)


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Jim M. schrieb:
> Müssen die mehr als USB1.1 12 MBit/s können? Wenn ja, würde ich
> das
> nicht selber machen, die 480 MBit/s erfordern durchdachtes HF Design
> (Impedanz etc).
>
> Deine mechanischer Switch sieht übrigens auch nicht unbedingt USB2.0
> tauglich aus - allerdings sieht man nicht die Leiterbahnen.

Hmm, also an sich hängen da nur Peripheriegeräte dran, da spielt die 
Übertragungsrate nicht so eine große Rolle denke ich. Jedoch hat meine 
Maus eine Pollingrate von 1000MHz, hab jedoch keinen Schimmer was das 
genau bedeutet und ob die nicht auch über USB1.1 funktionieren sollte.
Auf der Herstellerseite von Delock werden die USB Switches zumindest mit 
USB 2.0 beschrieben.

Momentan sind die auch so im Gebrauch und funktionieren wunderbar, nur 
schalte ich die halt manuell per Hand.

von Georg (Gast)


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shawly schrieb:
> Jedoch hat meine
> Maus eine Pollingrate von 1000MHz

Super, da kannst du die ja fast mit Lichtgeschwindigkeit hin und her 
bewegen. Dann solltest du aber schon Relais mit 5..10 GHz zum Umschalten 
vorsehen.

Georg

von Mr.Moe (Gast)


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Hi shawly,

Du könntest den FSUSB30MUX von Fairchild nehmen (gibts u.a bei Farnell). 
Das Gehäuse kannst du mit der Hand bestücken. Schalten kannst du die 
Dinger via Mikrocontroller, FT232 (o.ä) oder Kippschalter, wie du 
möchtest. Du musst ggf. die Pegel anpassen.
Wenn du die Leiterbahnen der Datenleitungen kurz hälst und parallel 
führst, dann brauchst du dich von USB2.0 nicht abschrecken lassen. Poste 
aber vielleicht deinen Schaltplan, bevor du die Leiterplatte baust. 
Kondensatoren nicht vergessen.

Viel Spass

Mr.Moe

von shawly (Gast)


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Georg schrieb:
> shawly schrieb:
>> Jedoch hat meine
>> Maus eine Pollingrate von 1000MHz
>
> Super, da kannst du die ja fast mit Lichtgeschwindigkeit hin und her
> bewegen. Dann solltest du aber schon Relais mit 5..10 GHz zum Umschalten
> vorsehen.
>
> Georg

Ironie? Sorry wenn ich so dämlich frage, weiß leider nicht wie das Ganze 
funktioniert, ich dachte wenn es mit so einem simplen Schalter klappt, 
müsste das auch mit Relais funktionieren..

Heißt diese USB Switches sind also auch gefährlich?

von shawly (Gast)


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Mr.Moe schrieb:
> Hi shawly,
>
> Du könntest den FSUSB30MUX von Fairchild nehmen (gibts u.a bei Farnell).
> Das Gehäuse kannst du mit der Hand bestücken. Schalten kannst du die
> Dinger via Mikrocontroller, FT232 (o.ä) oder Kippschalter, wie du
> möchtest. Du musst ggf. die Pegel anpassen.
> Wenn du die Leiterbahnen der Datenleitungen kurz hälst und parallel
> führst, dann brauchst du dich von USB2.0 nicht abschrecken lassen. Poste
> aber vielleicht deinen Schaltplan, bevor du die Leiterplatte baust.
> Kondensatoren nicht vergessen.
>
> Viel Spass
>
> Mr.Moe

Klingt für nen Laien wie mich wirklich nicht so einfach realisierbar, 
wüsste nicht mal wie der Schaltplan aussehen sollte. Elektrotechnik 
hatte ich damals nur in der Schule bisher und das war auch weniger als 
nur Basiswissen, befürchte ich.

Und da es keine USB Switches mit solch einer Funktion zu kaufen gibt, 
zumindest nicht dem Preis-/Leistungsverhältnis entsprechend, kann ich 
das wohl mit der Automatisierung knicken mit meinem KnowHow.. :-/

von Mr.Moe (Gast)


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Naja, so unglaublich schwer ist das nun wirklich nicht, einen Umschalter 
zu bauen. Wie bist du denn an die Leiterplatte für den bisherigen 
Umschalter gekommen?

von wendelsberg (Gast)


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Mr.Moe schrieb:
> Naja, so unglaublich schwer ist das nun wirklich nicht, einen Umschalter
> zu bauen.

Richtig, aber nicht bei dem Kenntnisstand:

shawly schrieb:
> Jedoch hat meine
> Maus eine Pollingrate von 1000MHz, hab jedoch keinen Schimmer was das
> genau bedeutet und ob die nicht auch über USB1.1 funktionieren sollte.

wendelsberg

von R. R. (elec-lisper)


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Wie reagiert eigentlich der USB Host (also der PC), wenn
man ihm unter der Nase eben mal das Gerät dahinter
austauscht. Bekommt der das überhaupt mit?
Vermutlich wenn das neue USB-Gerät dann Strom bekommt
nehme ich an, dass es sich dann initialisiert?

von Max D. (max_d)


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Also wenn man bedenkt über was für Kabel USB 2.0 fehlerfrei 
funktioniert, dann dürfte es kein Problem sein es mit einem Reed-Relais 
zu schalten.
Ob allerdings die angeschloßenen Geräte damit klarkommen, wenn man nur 
die Datenleitungen schaltet müsste man experimentell ermitteln und 
schlimmstenfalls den Strom mit schalten (bzw. beim Umschalten für paar 
Sekunden unterbrechen)....

von shawly (Gast)


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Mr.Moe schrieb:
> Naja, so unglaublich schwer ist das nun wirklich nicht, einen
> Umschalter
> zu bauen. Wie bist du denn an die Leiterplatte für den bisherigen
> Umschalter gekommen?

Der USB Switch ist von Delock, an die Leiterplatte bin ich gekommen, als 
ich den USB Switch aufgeschraubt habe, die Umschalter waren schon drauf, 
haha. :D

Max D. schrieb:
> Also wenn man bedenkt über was für Kabel USB 2.0 fehlerfrei
> funktioniert, dann dürfte es kein Problem sein es mit einem Reed-Relais
> zu schalten.
> Ob allerdings die angeschloßenen Geräte damit klarkommen, wenn man nur
> die Datenleitungen schaltet müsste man experimentell ermitteln und
> schlimmstenfalls den Strom mit schalten (bzw. beim Umschalten für paar
> Sekunden unterbrechen)....

Also mit dem momentanen Switch wird der Strom auch unterbrochen, es ist 
im Endeffekt das gleiche als würde ich das Kabel einfach rausziehen und 
woanders anschließen, da es sich ausschließlich um Peripherie handelt, 
sollte das auch kein Problem für die Geräte darstellen.

Jedoch wie oben schon gesagt, mit meinem Kenntnisstand wird das wohl 
kaum was werden, egal wie simpel es in der Theorie ist, umsetzen kann 
ichs wohl dennoch nicht ohne Step-By-Step Anleitung. :-/

von Mr.Moe (Gast)


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wendelsberg schrieb:
> Richtig, aber nicht bei dem Kenntnisstand:

Man lernt aber nur etwas, wenn man die richtige Motivation hat. Da ist 
dies doch ein recht überschaubares Projekt, was man mit etwas überlegen 
doch hinbekommen kann.
Der TO muss doch nur das Datenblatt vom FT232H und vom FSUSB30 lesen und 
verstehen. Beispiele googeln, sich in KiCad einlesen, etwas ausprobieren 
/ spielen, Schaltplan und eine Leiterplatte erstellen.
Klar gibt es noch ein paar Fallen auf die man achten muss, aber darauf 
kann man ja dann freundlich beim Schaltplanreview hinweisen.

Warum sollte er es also nicht probieren?

Dem TO bitte nicht unterstellen, dass er nichts lernen möchte! Kennst du 
ihn persönlich?

von Soso (Gast)


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Es gibt auch noch USB-Switche die wie der USB-Teil einer KVM 
funktionieren aber nur einen USB-Anschluß umschalten, zwisvhen 2 oder 4 
Hosts. Ich hab so einen mit einem Hub dahinter an dem dann HID und Stick 
und so stecken. So muss ich nur ein Knopf drücken wenn icb zwischen den 
zwei Rechnern wechsle und hab trotzdem nur eine Maus/Tastatur auf dem 
Tisch.

Ist ein Aten US221 den ich dafür habe, kostet ~20€. Wie gesagt auch als 
4port. Müsste man nur entweder an die Taster ein Controller hängen oder 
sie per Software umschalten. Aten liefert da was mit, hab ich aber nie 
installiert weil kein Bedarf...

von Georg (Gast)


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shawly schrieb:
> Ironie? Sorry wenn ich so dämlich frage

Naja, du liegst da wohl um den Faktor von 1 Milliarde daneben. 1000 MHz 
= 1000000000 Hz.

Georg

von Soso (Gast)


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Die schnellen z.B. Gamermäuse tasten so 1000Hz ab, das hat er wohl 
gemeint. Das hätte man finde ich auch herauslesen können, selbst wenn da 
was durcheinander geraten ist, oder?

von shawly (Gast)


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Mr.Moe schrieb:
> wendelsberg schrieb:
>> Richtig, aber nicht bei dem Kenntnisstand:
>
> Man lernt aber nur etwas, wenn man die richtige Motivation hat. Da ist
> dies doch ein recht überschaubares Projekt, was man mit etwas überlegen
> doch hinbekommen kann.
> Der TO muss doch nur das Datenblatt vom FT232H und vom FSUSB30 lesen und
> verstehen. Beispiele googeln, sich in KiCad einlesen, etwas ausprobieren
> / spielen, Schaltplan und eine Leiterplatte erstellen.
> Klar gibt es noch ein paar Fallen auf die man achten muss, aber darauf
> kann man ja dann freundlich beim Schaltplanreview hinweisen.
>
> Warum sollte er es also nicht probieren?
>
> Dem TO bitte nicht unterstellen, dass er nichts lernen möchte! Kennst du
> ihn persönlich?

Dankeschön, dass du mich verteidigst, auf jeden Fall will ich was davon 
lernen und versuchen möchte ich das auch, ist nur schon recht 
demotivierend wenn du nur fragst was man genau braucht und dann kommt 
"das wird nichts"...

Soso schrieb:
> Es gibt auch noch USB-Switche die wie der USB-Teil einer KVM
> funktionieren aber nur einen USB-Anschluß umschalten, zwisvhen 2 oder 4
> Hosts. Ich hab so einen mit einem Hub dahinter an dem dann HID und Stick
> und so stecken. So muss ich nur ein Knopf drücken wenn icb zwischen den
> zwei Rechnern wechsle und hab trotzdem nur eine Maus/Tastatur auf dem
> Tisch.
>
> Ist ein Aten US221 den ich dafür habe, kostet ~20€. Wie gesagt auch als
> 4port. Müsste man nur entweder an die Taster ein Controller hängen oder
> sie per Software umschalten. Aten liefert da was mit, hab ich aber nie
> installiert weil kein Bedarf...

Der Switch hat aber nur einen Schalter, daher kann ich nicht genau den 
Port einstellen den ich will, ich muss dann solange durchschalten bis 
ich den habe den ich brauche und wie soll ich das automatisieren, wenn 
das Programm nicht weiß bei welchem Input er grade ist?

Ich hab aber auch in dem FHEM Thread den ich im ersten Beitrag verlinkt 
habe, bereits den Aten US421A verlinkt, der hat für jeden Input einen 
Button und an sich sieht es aus, als wären diese Buttons nicht 
mechanisch also ging das dort auch ohne Relais theoretisch, jedoch 
kostet der US421A halt auch fast 30€ pro Switch, womit ich bei 3 
Switches schon bei 90€ bin.

Wollte halt meine mechanischen Switches verwenden, damit die nicht ganz 
umsonst waren.

von shawly (Gast)


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Soso schrieb:
> Die schnellen z.B. Gamermäuse tasten so 1000Hz ab, das hat er wohl
> gemeint. Das hätte man finde ich auch herauslesen können, selbst wenn da
> was durcheinander geraten ist, oder?

Danke!

von Max D. (max_d)


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Es gibt extrem billig Reed-Relais mit 5V Nennspannung und der Atmega auf 
nem ardu schafft mit seinen 40 mA pro Pin normalerweise auch die zu 
treiben. Sollte also ganz gut machbar sein.
Ich möchte aber noch von dem nano abraten, dadurch, dass der keinen FTDI 
(oder vergleichbar) Chip hat sondern der AVR direkt USB macht ist der 
Aufwand mit dem was auf die Beine zu stellen ein Stück höher als mit 
einem micro (der ist einfach ftdi + mega328).

von Max D. (max_d)


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Richtigstellung: Nano = mega328+serial Micro = mega32u4
(sinnvolle Namensverteilung fehlanzeige)

: Bearbeitet durch User
von shawly (Gast)


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Max D. schrieb:
> Richtigstellung: Nano = mega328+serial Micro = mega32u4
> (sinnvolle Namensverteilung fehlanzeige)

Also rätst du von dem Micro ab und nicht von dem Nano?

von Max D. (max_d)


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shawly schrieb:
> Also rätst du von dem Micro ab und nicht von dem Nano?

Tut mir leid, dass ich so verwirrend schreib, aber ich bin "Plain AVR" 
(also ohne arduino IDE) Nutzer und damit nicht so 100% fit bei den 
Namen.

Ich rate dir ZU dem mit dem "normalen" ATMega328(P) ohne das U dabei.
Das ist "in groß" der Uno und klein heißt er (anscheinend) nano. Da ist 
jeweils noch ein USB<->UART Wandler dabei der an deinem PC als COMx bzw 
ttyUSBx auftaucht. Dann gibt es in klein noch einen ganz ohne 
USB-Anbindung (heißt glaube ich "Mini"), den erkennt man daran, dass 
garkeine USB-Buchse auf dem Board ist (Der ist auch eher ungeeignet für 
dich).

PS: So einer dürfte am besten für dich sein: 
http://www.ebay.de/itm/252022679414
Sieht man auch auf dem zweiten Bild den USB<->UART Chip (der auf dem 
CH340G steht, das ist ein billigst Kokurrent zu dem FTDI, sollte aber 
unter Linux genausogut funktionieren)

von shawly (Gast)


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Alles klar, vielen Dank, Max D! Das hilft mir auf jeden Fall weiter, 
zusätzlich zu deiner Antwort mit den Reed-Relais, dann weiß ich jetzt 
auf jeden Fall mal was ich benötige.

An alles weitere kann ich mich auf jeden Fall dann mal rantasten!

von Pong L. (Gast)



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http://www.cleware-shop.de/epages/63698188.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/63698188/Categories/USB_Umschalter

Die Umschalter funtkionieren recht gut. Die Spannung vom USB Port wird 
mit kleinen Finder Relais geschaltet. Dei Datenleitungen werden mit 
CY7C63813SXC geschaltet (pdf im Anhang).

von Harald W. (wilhelms)


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shawly schrieb:

> Hmm, also an sich hängen da nur Peripheriegeräte dran, da spielt
> die Übertragungsrate nicht so eine große Rolle denke ich.

Die Signalgeschwindigkeit wird durch das Protokoll vorgegeben.
Da spielt es keine Rolle, ob Du diese Geschwindigkeit auch
brauchst. Allerdings arbeiten "langsame" Geräte wie z.B.
Mäuse nur mit USB 1.1 und den erwähnten 12 MHz. Da ist z.B.
der korrekte Wellenwiderstand der Leiterbahnen noch nicht
so wichtig. Trotzdem muss man auch da schon ein wenig auf
hf-gerechtes Design achten.

von Mr.Moe (Gast)


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Hi shawly,

die USB-Switches müsstest du verketten, sollte aber kein Problem sein.
Der Vorteil der Lösung mit dem FTDI-Chip ist, dass du keine Firmware für 
einen uC brauchst. Dieses Bauteil meldet sich als serielle Schnittstelle 
und du kannst sehr einfach die Switches schalten. Wenn du die 
Möglichkeit der Taster/Schalter ebenfalls vorsehen möchtest ist das 
ebenfalls möglich.

Dies ist meiner Meinung nach einfacher, als eine Lösung mit einem ATMEL.

Viele Grüße

Mr.Moe

von shawly (Gast)


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Mr.Moe schrieb:
> die USB-Switches müsstest du verketten, sollte aber kein Problem sein.
> Der Vorteil der Lösung mit dem FTDI-Chip ist, dass du keine Firmware für
> einen uC brauchst. Dieses Bauteil meldet sich als serielle Schnittstelle
> und du kannst sehr einfach die Switches schalten. Wenn du die
> Möglichkeit der Taster/Schalter ebenfalls vorsehen möchtest ist das
> ebenfalls möglich.

Also, dann werd ich mir mal einen ATmega328P bestellen, also den Nano 
Klon den du verlinkt hast. Dann suche ich mal nach vier (für den Anfang 
zum testen vielleicht auch mal nur eins) 5V Reed-Relais mit jeweils 
4-Kanälen.

Dann noch ein paar geeignete Freilaufdioden, eine pro Kanal oder 
benötige ich mehr?

Und dann noch pro Relais ein geeigneter Transistor, korrekt?

Ein paar LEDs, damit ich später auch sehe welcher USB input gerade 
gewählt ist.

Kabel und Breadboard zum Ausprobieren natürlich noch und sobald ich weiß 
welche Komponenten ich dann besitze und nen Schaltplan mit KiCad gemacht 
hab, noch die passenden Widerstände.

Das wär so die Einkaufsliste, vor dem Kauf würde ich alles noch mal hier 
verlinken, um sicher zu gehen.

Hoffe mein Halbwissen hat jetzt niemanden angegriffen, ich möchte nur 
sicher gehen, dass ich verstanden hab was ich brauche, damit ihr mich 
darauf hinweisen könnt, falls mir was fehlt und ob ich noch etwas 
beachten muss.

Ich danke aber auf jeden Fall denen, die sich die Zeit genommen haben 
mir bis jetzt zu helfen!

von Max D. (max_d)


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Wenn du Reeds mit 4 Kanälen findest, dann kannst du die sicher nehmen, 
allerdings sind die eher selten. Solltest du also kein Glück haben nimm 
einfach zwei einkanalige für die Datenleitungen und nen P-Mos oder nen 
ausreichend kräftigen PNP für die Versorgung. Die Masse/Gnd/Minus der 
Geräte kannst du getrost immer verbunden lassen.

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