So, ich habe mir mal in dem Simulator Circuit Mod eine einfache Schaltung eines gedachten Smart Home Bus aufgebaut, mit dem ich mal testen wollte, wie man es mit nur zwei Adern hinkriegen könnte, sowohl eine Versorgungsspannung von ca. 30 V, als auch ein Datensignal darüber transportieren zu können. Und ich denke, das ist mir gelungen. Die Schaltung besteht aus einer 30 V Spannungsversorgung und zwei Busteilnehmern. Die Busteilnehmer sind als LED symbolisiert. Das Senden von Daten in Form einer logischen 0 oder 1 je Busteilnehmer wird mit einem manuellen Schalter symbolisiert. Eine Schaltung + µC die die Signale auswertet, habe ich nicht eingeplant, mich hat erst einmal nur das elektrische interessiert, aber im Prinzip müsste man den Schalter durch einen Transistor ersetzen und den mit einem µC ansteuern und am Bus müsste man pro Busteilnehmer die Spannung messen und unter Verwendung von Schwellwerten und z.B. einem Schmitt-Trigger in ein Rechtecksignal umwandeln um daraus einen genauen 0 und 1 Bit Datenstrom für den µC herauszuextrahieren. Drückt man den Schalter, dann zieht ein Kondensator die Spannung auf dem Bus runter. Das kann man dann als Bitwechsel interpretieren. Eine normale Spannung könnte bspw, eine 0 repräsentieren und eine in Richtung 0 V runtergezogene Spannung eine 1. Legt man noch eine Bitrate fest unter Verwendung von Scramblerverfahren könnte man dann längere 1 oder 0 Phasen diskret als Bits auswerten. Den Strom der Spannungsversorgung habe ich mit einem Widerstand begrenzt, weil sonst der Kondensator die Spannung nicht richtig runterziehen könnte. In der Praxis würde so ein Netzteil ohnehin nicht unendlich Strom liefern können, wie es diese fiktive Spannungsversorgung dieser Software kann. Der Widerstand simuliert also diese Begrenzung. Die Verbraucherseite der Busteilnehmer, repräsentiert als LED, haben jeweils einen extra Kondensator, mit dem ich die Spannungsabfälle die durch den Datenstrom entstehen, kompensiere. Der Teil mit den manuellen Schalter ist als Sendeeinheit jeweils eines Busteilnehmers zu verstehen und hat einen eigenen Kondensator, der die Spannung runterzieht und einen Widerstand, der ihn, bei geöffnetem Schalter wieder schnell genug entladen soll. Ist der Schalter länger geschlossen, was einem Einser Bitstrom entspräche, dann zieht irgendwann lediglich nur noch der Widerstand die Spannung ein bisschen runter. In der Praxis würden die Datenpakete aber so oft zwischen den Zuständen 0 und 1 wechseln, dass bei richtiger Auslegung der Widerstände und Kondensatoren es ohnehin nicht passiert, dass nur noch der Widerstand die Spannung runterzieht. Berechnet habe ich an der Schaltung gar nichts. Die Werte für die Widerstände, den Kondensatoren und Co habe ich durch Abschätzen und Trial & Error zusammengeklickt. Das soll auch nichts ernstes werdet, ich wollte nur mal das ganze prinzipiell mal ausprobieren, ob das elektrisch so funktionieren könnte, wie ich es mir ausgedacht habe. Wer es selber ausprobieren möchte, die Open Source Software Circuit Mod gibt es hier: http://circuitmod.sourceforge.net/ bzw. https://sourceforge.net/projects/circuitmod/ Die Datei mit der Schaltung habe ich diesem Kommentar angehängt.
Der Stromverbrauch der einzelnen Busteilnehmer ist noch recht hoch, aber da müsste man nur das richtige Verhältnis zwischen Widerständen und Kondensatoren herausfinden, bzw. diese berechnen um den Stromverbrauch deutlich zu senken. Aber das war erstmal nicht das Ziel, dieses Tests, insofern war mir das nicht so wichtig bzw, habe ich mich darum nicht gekümmert. Wer will, der kann ja mal die 100 Ohm Widerstände durch bspw. 100 kOhm ersetzen oder einfach den Strom auf z.B. 0,05 mA pro Busteilnehmer begrenzen und dann die Widerstände entsprechend berechnen und auslegen. Wollte man so etwas in der Praxis bauen, dann wird man darum ohnehin nicht herumkommen, denn eine hohe Verlustleistung verbraucht nicht nur jede Menge Strom, sondern würde noch Bauteile vorraussetzen, die eine hohe Leistung vertragen. Das Ossziloscop links unten in der Ecke zeigt übrigens die Spannung auf dem Bus an. Drückt man einen der beiden Schalter, dann fällt die Spannung runter und schon könnte man das bspw. als eine gesendete 1 interpretieren. Die anderen beiden Scopes messen die Spannung und den Strom an der LED und den beiden Kondensatoren.
Hab's jetzt nochmal selber ausprobiert ohne zu rechnen. Brauchbare Werte für die beiden Widerstände unter den beiden LEDs wären etwas unter 3 kOhm. Dann bekommt die LED ca. 9 mA Strom und der Stromverbrauch hält sich in Grenzen. Die beiden Kondensatoren parallel zu den LEDs habe ich auf 4,7 µF geändert. Der Gesamtstromverbrauch gemessen am Anfang des Bus liegt damit bei ca. 18 mA.
Übrigens, den höchsten Stromverbrauch hat der Bus, wenn ein Schalter geschlossen wird und somit der Größte Strom zur Ladungssenke, dem Kondensator fließt und später zum niedrigohmigen Widerstand. Eine andere Lösung habe ich aber noch nicht gefunden. Mit 3 oder 4 Adern ginge das wesentlich sparsamer.
Hallo, auch wenn ich deinen unbekannten Schaltplan nicht ansehen kann, so entnehme ich der Beschreibung das du den M-Bus neu erfinden willst. Sascha
Nano schrieb: > Die Datei mit der Schaltung habe ich diesem Kommentar angehängt. Soll das jetzt eine Werbeveranstaltung für Circuit Mod sein? Falls du deine Schaltung einem größeren Kreis zugänglich machen und nicht nur einen Monolog führen möchtest, wäre es gut, einen Schaltplan zu zeigen. Nicht jeder hat Lust, irgendeine Software zu installieren oder aus deinem Text in mühevoller Kleinarbeit einen Schaltplan abzuleiten, um zu verstehen, was du da machst.
Sascha W. schrieb: > auch wenn ich deinen unbekannten Schaltplan nicht ansehen kann, so > entnehme ich der Beschreibung das du den M-Bus neu erfinden willst. Für mich klingt das eher nach KNX ;)
Sascha W. schrieb: > Hallo, > > auch wenn ich deinen unbekannten Schaltplan nicht ansehen kann, so > entnehme ich der Beschreibung das du den M-Bus neu erfinden willst. > > Sascha Nein, den M-Bus kenne ich auch nicht. Wenn ich den Artikel bei der Wikipedia durchlese, dann nutzt der M-Bus ein Master-Slave Protokoll. Das würde ich nicht machen, da sind alle gleichwertig.
Angehängte Dateien:
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schaltplan.png
7,6 KB
my2ct schrieb: > > Falls du deine Schaltung einem größeren Kreis zugänglich machen und > nicht nur einen Monolog führen möchtest, wäre es gut, einen Schaltplan > zu zeigen. Ich habe jetzt mal nen Screenshot gemacht.
Christopher J. schrieb: > Sascha W. schrieb: >> auch wenn ich deinen unbekannten Schaltplan nicht ansehen kann, so >> entnehme ich der Beschreibung das du den M-Bus neu erfinden willst. > > Für mich klingt das eher nach KNX ;) Bezüglich der 30 V und den 2 Leitungen nur weit entfernt angelehnt an KNX, wie es KNX genau selber macht, mit dem Signal auf dem BUS ist mir nicht bekannt. Ansonsten gehört zu KNX noch weitaus mehr, wie bspw, das Protokoll und die Einschränkungen von KNX, wie bspw. der unfreie Zwang zu einer bestimmten Software und Windows, all das würde bei mir anders aussehen. 2 Leitungen können aus praktischen Gründen Sinn machen, schließlich kostet es weniger Kabel. Vom Stromverbrauch her, wenn das bei KNX auch so gelöst sein sollte wie bei mir, wären aber > 3 Leiter, wie ich heute Morgen bereits sagte, besser. 30 V ist in dem Anwendungsfall völlig normal. Man will schließlich keine Leitungsverluste auf den langen Leitungen haben, Stichwort Spannungsabfall. Also macht man die Spannung so weit wie möglich so hoch wie möglich und sinnvoll machbar. Dem entgegen steht aber, dass viele diskrete Halbleiter von der Stange oft nur bis ca. 35 V gehen. Beim LM317 sind es bspw. ca. 37 V, typische Transitoren liegen in vergleichbarem Bereich. Insofern ist es klar, dass man da auch nur mit Wasser kocht, wie KNX auch. Und die Bauteile von der Stange entscheiden auch den Kostenfaktor. Es macht schließlich keinen Sinn Transistoren zu verbauen, die zwar 100 V vertragen, aber dann das drei oder fünffache kosten. Insofern nein, KNX baue ich nicht nach.
Nano schrieb: > Bezüglich der 30 V und den 2 Leitungen nur weit entfernt angelehnt an > KNX, wie es KNX genau selber macht, mit dem Signal auf dem BUS ist mir > nicht bekannt. Naja, KNX macht das mit zwei Leitungen und 29V, ist doch gar nicht sooo weit weg ;) Die Nennspannung beträgt 24V, wobei die Netzteile 29V über eine Drossel einspeisen. Will ein Busteilnehmer eine logische 0 senden, zieht er die Spannung für <100us auf 24V herunter. Danach lässt der Busteilnehmer die Spannung wieder auf die 29V ansteigen. Nano schrieb: > Ansonsten gehört zu KNX noch weitaus mehr, wie bspw, das Protokoll und > die Einschränkungen von KNX, wie bspw. der unfreie Zwang zu einer > bestimmten Software und Windows, all das würde bei mir anders aussehen. Die unfreie Software und der Windowszwang sind für mich auch ganz klar ein Nachteil von KNX aber die musst du auch gar nicht nehmen, ebensowenig wie das Protokoll, obwohl das gut dokumentiert ist. Wo du dich aber bedienen könntest, wäre etwa bei der Hardware und der physikalischen Übertragungsschicht. KNX-Netzteile sind zwar nicht gerade günstig aber dafür erprobt und zuverlässig. Die BCUs (/Bus Coupling Units/) sprich die Busankoppler gibt es auch einzeln zu kaufen, z.B. von ON-Semi. Die klemmst du auf der einen Seite an den Bus und auf der anderen Seite an den UART von irgendeinem Mikrocontroller und ein DCDC-Wandler auf 5V oder 3,3V ist typischerweise auch schon in der BCU drin, so dass man die restliche Schaltung dann daraus versorgen kann. PS: Der NCN5121 ist z.B. so eine BCU. Zu haben z.B. von Mouser. Spielverderber könnte unter Umständen das QFN-40 Package sein, das ist sicher nicht ganz trivial zu löten. ymmv
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