Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik VCC, GND und Datenleitungen richtig an Cat.5 Kabel anschließen


von Björn (Gast)


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Moin aus Bremen,

ich würde gerne ein Cat.5 (oder auch Cat.6) Kabel nutzen, um Strom sowie 
Daten von Sensoren an einen Mikrocontroller zu bekommen.
In einem solchen Kabel befinden sich ja 4*2 Litzenpaare, die jeweis in 
sich und noch einmal als Ganzes verdrillt sind.

Wenn ich jetzt 1 * VCC (5V), 1* GND und 3 * Daten   verbinden will, ist 
es dann egal welches der 8 Litzen ich nutze? Oder sollten zum Beispiel 
Vcc und GND eben besser nicht ein verdrilltes Paar bilden.
Muss ich bei der Wahl der Litze ein Schema beachten, sodass sich die 
verschiedenen Ströme und Spannungen nicht so sehr beeinflussen?

Es handelt sich übrigens um 5Meter Strecke...

Vielen Dank, Björn

von Tobias B. (Firma: www.elpra.de) (ttobsen) Benutzerseite


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Was fuer Daten moechtest du uebertragen? Wie sind diese kodiert und was 
fuer eine maximale Datenrate erwartest du?

Evtl. macht es bei der Laenge Sinn die 3 Datenleitungen differentiell zu 
Nutzen und das uebrige Paar fuer VCC/GND.

von Michael (Gast)


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Sofern es einfache Digitalsignale sind:

1&2 VCC
3 Daten
5 Daten
7 Daten
4&6&8 GND

Dann bilden VCC ein Pärchen und jede Datenleitung ist zusammen mit einer 
Masseleitung verdrillt. Damit haben wir bei einem Produkt gute 
Erfahrungen gesammelt.

von Björn (Gast)


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Vielen Dank schon mal,

ja es handelt sich in Digitalsignale mit relativ geringer Datenrate.

Also sollte ich Vcc und GND miteinander verdrillen?

Ist es tatsächlich sinnvoll GND auch bei den datenleitungen mit zu 
verdrillen? Im Prinzip benötige ich ja nur 1×GND. Ich würde diese dann 
also nur für das verkabeln im cat6 kabe l nutzen. Also direkt davor und 
dahinter von der eigentlich GND Leitung abzweigen

von Stefan F. (Gast)


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Björn schrieb:
> es handelt sich in Digitalsignale mit relativ geringer Datenrate.

Was bedeutet das konkret in Zahlen? Welche Leitungslänge? Welche 
Signalaufbereitung haben die Empfänger? Wie sehen die Ausgangsstufen der 
Sender aus?

Ob und womit die Datenleitungen verdrillte werden, hängt davon ab.

von Björn (Gast)


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Da fragst du Sachen...

Also die Leitung soll ca. 4-5 Meter werden (im Leerrohr unter der Erde)
Es sind 1 Ultraschallsensor, 1 Temperatursensor und 1 
Luftdruck/Luftfeuchte Sensor... Diese werden nur auf Abruf (ca. alle 20 
Minuten) und auch nicht zwingend alle gleichzeitig.
Aber ich bin leider nicht genug in der Materie drin um die konkrete 
Zahlen zu nennen, sorry :/

Ich wollte Vcc (und GND, aber da habt ihr ja evtl einen besseren 
Vorschlag) erst am Ende der Leitung auf die Verbraucher aufteilen.
Die restlichen Litzen hätte ich einfach freigelassen

von Andreas M. (andreas_m62)


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Björn schrieb:

> Ich wollte Vcc (und GND, aber da habt ihr ja evtl einen besseren
> Vorschlag) erst am Ende der Leitung auf die Verbraucher aufteilen.
> Die restlichen Litzen hätte ich einfach freigelassen

GND für Vcc immer sternförmig (separat) verkabeln und erst am Netzteil 
zusammenführen.

: Bearbeitet durch User
von Gustl B. (-gb-)


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Björn schrieb:
> 1 Temperatursensor und 1
> Luftdruck/Luftfeuchte Sensor

Hast du Produktnamen?

von Björn (Gast)


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Andreas M. schrieb:
> GND für Vcc immer sternförmig (separat) verkabeln und erst am Netzteil
> zusammenführen.

Ja, da hast du recht. Der Rest des Projektes ist auch sternförmig 
verkabelt (am Mikrocontroller sind noch weitere Sachen angeschlossen, 
und das eben sternförmig).
Bei diesen 3 Geräten habe ich mich aber eigentlich bewusst dagegen 
entschieden, da ich ungern ein noch größeres / mehradrigeres Kabel 
nehmen würde. Die 8 Adern würden mir ja dann nicht ausreichen.
Da die Verbraucher ja relativ gering sind, habe ich das Problem durch 
die nicht sternförmige Verlegung eher als gering eingeschätzt.


Gustl B. schrieb:
> Hast du Produktnamen?

Ultraschall: JSN-SR04T-2.0
Temperatur: DS18B20
Luftfeuchte: BME280

Ich bin dumm... Habe natürlich 4 Datenleitungen und nicht 3.. Sorry!
Eine Aufteilung wie von Michael zum Beispiel beschrieben wäre eh kaum 
möglich :/

von Günter Lenz (Gast)


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Björn schrieb:
>Also sollte ich Vcc und GND miteinander verdrillen?

Spielt keine Rolle, Gleichstrom erzeugt kein Übersprechen

>Ist es tatsächlich sinnvoll GND auch bei den datenleitungen mit zu
>verdrillen?

Bei unsymetrischer Übertragung ja, daß bewirkt eine Abschirmung
der Adern, und damit weniger Übersprechen. Bei Serielle
V24-Übertragung egal, da erreicht man die Störsicherheit
durch hohe Spannungspegel. Bei langen Leitungen macht man
Symetrische (diferenzielle) Übertragung um Übersprechen
zu verhindern.


Hier findest du jede Menge Grundlagen:

http://www.netzmafia.de/skripten/modem/index.html

http://www.netzmafia.de/skripten/netze/netz5.html#5.10

http://www.netzmafia.de/skripten/netze/twisted.html

von Tobias B. (Firma: www.elpra.de) (ttobsen) Benutzerseite


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Björn schrieb:
> Ultraschall: JSN-SR04T-2.0
> Temperatur: DS18B20
> Luftfeuchte: BME280
>
> Ich bin dumm... Habe natürlich 4 Datenleitungen und nicht 3.. Sorry!
> Eine Aufteilung wie von Michael zum Beispiel beschrieben wäre eh kaum
> möglich :/

Wenn ich das richtig sehe, dann sogar 5 oder 6:

- Ultraschall ist UART, daher ein paar RX/TX
- Temperatur 1-Wire
- Luftfeuchte I2C oder SPI, also noch 2 oder sogar 3 Leitungen

I2C ueber die lange Leitung kann funktionieren, muss aber nicht. Haengt 
stark von der verwendeten I2C Clock und RC Eigenschaften des Kabels ab. 
Mit SPI koenntest du da evtl. besser bedient sein.

1-Wire ist auch Open-Drain, allerdings habe ich damit 0 Erfahrung. Evtl. 
kommen da aehnliche Problem wie bei I2C auf einen zu, da kann vll. 
jemand mit mehr Ahnung was dazu sagen.

Wahrscheinlich wird die Verkabelung in diesem Fall so ziemlich egal 
sein. Man sollte vll. versuchen die steilen Flanken bei den TX Signalen 
zu vermeiden, damit es nicht allzusehr klingelt (z.B. durch einen Serien 
Widerstand mit ein paar Ohm). Am besten einfach probieren und mit dem 
Oszi kontrollieren.

Eine etwas bessere Loesung waere am anderen Leitungsende einen kleinen 
Controller als Gateway zu nehmen welcher entsprechend die empfangenen 
Daten fuer die einzelnen Sensoren umsetzt. Die Anbindung an dieses 
Gateway waere dann idealerweise differentiell. Mit entsprechenden 
Kodierungsverfahren und Vorwaertsfehlerkorrektur kannst du dann die 
Uebertragungssicherheit nochmal deutlich steigern.

Wenn es allerdings um Hobby Gebastel geht, dann wuerde ich einfach mal 
ausprobieren. Sinn soll ja auch sein ein paar Erfahrungen zu sammeln. 
:-)

von Björn (Gast)


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Den Ultraschallsensor nutze ich über nur eine Leitung (kann man an dem 
umstellen). Aber ja den Rest probiere ich einfach aus :)

Auf jeden Fall werde ich Vcc und GND als Paar legen, das habe ich so 
rausgedeutet aus den Beiträgen ;)

von Tobias B. (Firma: www.elpra.de) (ttobsen) Benutzerseite


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Björn schrieb:
> Den Ultraschallsensor nutze ich über nur eine Leitung (kann man an dem
> umstellen). Aber ja den Rest probiere ich einfach aus :)

Dann brauchst du aber wahrscheinlich eine seperate VCC Leitung fuer den 
Sensor. Ich weiss nicht ob den anderen Sensoren das passt wenn auf VCC 
noch was moduleirt ist.

Björn schrieb:
> Auf jeden Fall werde ich Vcc und GND als Paar legen, das habe ich so
> rausgedeutet aus den Beiträgen ;)

Kann man leider so nicht pauschal sagen. Es kann auch sein, dass VCC und 
GND kombiniert meiner Datenleitung geschickter ist. Wenn eine 
Datenleitung die andere stoert, dann hast du noch ein bisschen Abstand 
zur naechsten Datenleitung und weniger uebersprechen.

Am besten einfach ausprobieren und mit einem Oszi messen.

von Tobias B. (Firma: www.elpra.de) (ttobsen) Benutzerseite


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Kleiner Nachtrag: Ich hab den Ultraschall mit dem Temperatur Sensor 
verwechselt. Ja dann sparst du in der Tat eine Leitung. :-)

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