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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kabel/Stecker für RS485 und Stromversorgung


Autor: Peter F. (piet)
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Hallo!
Seit einer weile grübele ich über folgendes Problem bei der Planung, 
meine erste größere bastelei. Mit AVRs beschäftige ich mich schon eine 
weile, die Programierung ist kein Problem.
Vielleicht hat einer von euch ja eine Idee.

Ich möchte 8 Slaves an einem RS485 Bus über ein Mehradriges Kabel mit 
Strom und Daten versorgen. Es handelt sich um Mobile Geräte die öfters 
auf und Abgebaut werden.
Ich dachte dabei an Standard Cat5 Patchkabel da es günstig ist und 
verriegelbare Stecker hat.
Es gibt ja schon PoE und die nötige Leistung vertragen die Kabel. Ich 
wollte 3 Adernpaare für den Gleichstrom und eins für die 
Daten(Half-duplex) nutzen.
Das ganze an einer "Ringleitung" also jeder Slave mit einer "in" und 
eienr "out" Buchse.
Ich kann ja leider die 5V nicht direkt auf die Leitung geben 
(Leitungsverluste) sondern muss mindestens 12V benutzen und jedem Slave 
einen Regler verpassen um auf 5V zu kommen (AVR, FETs, LEDs und Servos).

Das müsste ich jetzt irgendwie mit wenig Verlustleitung, Bauteilaufwand 
und Kosten realisren, dazu noch kein SMD sondern THT Bauteile.

Ich habe den MC34063A gefunden und eine kleine Java Aplikation um die 
nötigen externen Bauteile zu berechnen: 
http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/
Was ist "Vripple", ich gehe davon aus das das die Restwelligkeit 
angiebt.
Welcher Wert ist dort nötig?
Und Fmin soll dann die Schaltfrequenz sein?
Je größer die Frequenz umso kleiner die Spule?

Ist der MC34063A die Lösung die ich suche oder fällt vielleicht jemandem 
eine andere Lösung ein?
Komplett falscher Ansatz?
Sollte ich vielleicht eine Sternverteilung benutzen? Den Kabelsalat 
wollte ich eigentlich vermeiden.

Ich kann auch irgendwie keine günstigen Kabel mit einer TP Leitung 
finden an die ich z.B. einfach eine dicke Zwillingslitze klebe für den 
Strom.
Bei den Steckern geht es dann weiter, wobei man dort auch SubD-9 nehmen 
könnte.

Am liebsten würde ich ja vierpolige XLRs benutzen, Sommer bietet auch 
schöne Daten+Strom Leitungen an aber da darf man nicht auf den Preis 
schaun.

Mfg,
Peter

Autor: Matthias D. (marvin42)
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Hallo Peter,

habe ich ein Deja vu, oder war nicht genau so eine Frage neulich schon 
mal im Forum...naja egal.

Was du da aufbauen willst ist ein Feldbus - und weil es da genug 
erprobte Technik gibt, solltest du dich dort bedienen. "Profibus" 
verwendet zB auch RS485, transportiert aber kein Power übers Kabel. 
"DeviceNet" nutzt zwar CAN, kann aber über die Busleitung seine Geräte 
versorgen.

Zwei Dinge sind für die Auswahl deiner Komponenten enorm wichtig:
- wie lang werden die Leitungen ?
- wie hoch ist die Baudrate ?

Bis 100 m Buslänge und 500 kBit halten sich die Probleme in Grenzen, 
wenn du darüber kommst, wirst du dich mit den Feinheiten der digitalen 
Übertragungstechnik beschäftigen müssen.

EIB, um ein Beispiel zu nennen, kann man idiotensicher verdrahten, aber 
nur weil man die Baudrate auf 9600 gesetzt hat. Profibus get bis 12 
MBit, dann wirds aber lustig was die Verdrahtung angeht.

Von einem Ring-System würde ich entschieden abraten, weil du das nie im 
Betrieb auftrennen kannst und du musst einen nicht unerheblichen Aufwand 
in Software betreiben, weil du im Prinzip ein grosses Schieberegister 
aufbaust. Und wenn ein Teilnehmer ausfällt, dann wars das.

Also nehmen wir einen Bus. Wichtig: Busse (RS485) sollten eine 
Linienstruktur haben und an den Enden mit Terminatoren abgeschlossen 
werden. Bei Profibus verwendet man zB 3 Widerstände (390R nach 5V, 220R 
zwischen den Leitungen und 390R nach Masse) - es geht aber auch meist 
mit nur einem (siehe EIA485, ISO 8482)

Sofern eine Busversorgung genutzt wird, dann speisen fast alle Systeme 
Spannungen von 24-29V in den Bus ein, jeder Teilnehmer hat dann einen 
Spannungsregler der 5V draus macht - so gesehen ist dein Ansatz richtig. 
Wenn dein Endgerät nur wenige mA braucht, dann lass den Schaltregler und 
verwende einfach einen 78L05, das tut's. Ansonsten würde ich Vripple mit 
ca. 0.-0.3 V ansetzen.

Bisher reden wir aber nur über ISO/OSI Layer 1+2, du wirst ein 
Kommunikationsprotokoll brauchen. Wenn du ein Mono-Master System 
aufbaust, geht das ganz einfach: die Slaves reden nur, wenn sie vorher 
angesprochen wurde. Bei einem MultiMaster oder Peer-to-Peer System hast 
du mehr Arbeit vor dir - am besten eignet sich dann ein Token-Passing.

Mit den normalen CAT5 Kabeln bist du sicher gut bedient, ein Pärchen für 
Daten und eines für 24V. Bei Strömen bis ca 1A passt das. Anstelle deer 
RJ45 Stecker sind da auch industrielle M8 oder M12 Stecker erlaubt (ja, 
auch bei Ethernet, ist dann Industrial-Ethernet). Vorteil, die Stecker 
und Buchsen sind dann bis IP67 dicht.

Du kannst auch CAT5 von der Rolle nehmen und dann SUB-D-9 Stecker (wobei 
ich dann empfehle, die gleiche Pinbelegung wie bei Profibus zu nutzen), 
das wird schon funktionieren.

Autor: Matthias D. (marvin42)
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Nachtrag:

Die c't hatte 1990 mal sowas selbst gebaut: HTALK - ein 
Eigenbau-Netzwerk. Wir haben das damals (in der PräEthernetÄra) als 
Druckernetzwerk verwendet und das lief prima. Die Artikel kann man bei 
Heise noch online im Archiv holen und irgendwo müssen auch noch meine 
alten Heft-CDs sein....

Autor: roffez (Gast)
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Funktioniert einwandfrei CAT5-Kabeln, diese sind ja für differentielle 
Busse (RS485) gemacht.

Noch ein paar Tips:
- Eine geschlossene Ringleitung wird nicht funktionieren.
  Falls Du eine "Kette" meinst: so ist RS485 gedacht. An den Enden muss
  in die "In" resp. "Out" Buchse ein Terminierungswiderstand (100Ohm,
  da typ. Impedanz von Cat5-Kabeln 100Ohm ist).
  "In" und "Out" Buchsen sind elektrisch gleich.
- Pass auf, dass Du für die Signalpäärchen jeweils die richtigen 
Adernpaare
  erwischst (die miteinander verdrillten).
- Stromversorgung mit Schaltregler von +12V auf +5V ist absolut ok.
  Je nach Budget und Strom kannst Du z.B. auch LM2574 oder ähnlich 
nehmen.
- Nimm bei hohen Datenraten im Megabit-Bereich auch vernünftig schnelle
  Transceiver (MAX485, 75ALS176).

Autor: Alex M. (Gast)
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Hallo,

ich plane ein RS485-Netzwerk. In dem Netzwerk gibe es einen Master 
(Steuerung) und mehrere Slaves.An die Slaves sind Servos, 
Schrittmotoren, LEDs, etc angeschlossen.
Das gesamte System befindet sich innerhalb eines Automaten und hat eine 
voraussichtliche maximale Leitungslänge von 5 bis 10m
Mein Problem hierbei ist die Versorgung der Slaves mit Energie. Es gibt 
in dem automaten nur ein einziges Netzteil, welches 10A bei 24V 
bereitstellt.
Mit Hilfe eines L78S05 würde ich dann die Energie-Versorgung der Platine 
bereitstellen. Diese gesamte Leistung würde ich gern über ein Kabel mit 
getrennten Adern zusammen mit den Daten übertragen.
Da der Leitungsquerschnitt einer RJ45-Leitung nicht ausreicht habe ich 
folgende Lösung ins auge gefaßt:
Ich möchte Sub-D-Stecker und -buchsen für Mischbestückung nutzen. Diese 
enthalten je 5 Daten-Pins und 2 Plätze für Hochstrom-Anschlüsse bis 20A.
Die Anschlüsse für die µc-Platinen würde ich dann wie bei einem Stecker 
für Profibus lösen. Ein Stecker mit integriertem Ein- und Ausgang sowie 
einem Abschluß-Widerstand. Die Stromversorgung würde ich als 
Stichleitung vom Stecker weg führen und den Daten-Bus würde ich durch 
das Kable bis zur Platine ziehen um dessen Stichleitungen minimal zu 
halten.

Ist diese Lösung in der form machbar oder gibt es heirfür bereits 
bessere Lösungen? die hohe Leistung ist auf jeden Fall notwendig. Die 
aktuelle Leistungsaufnahme der Verbraucher beträgt etwa 150W.

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