Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik SHT1X und SHT7X Sensoren an langer Leitung -> Lösung gefunden?


von Fred R. (seek51)


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Hallo Leute,

Stehe jetzt vor dem folgenden Problem wie diese Leute hier:
Beitrag "SHT1X Sensoren gegen ESD,Surge,Burst schützen. Wie?"
Beitrag "Wie SHT am besten an uC anschliessen (EMV)"
Beitrag "Multiplexen mehrerer SHT75 Sensoren / Lange Leitung"

Scheinbar gibt es dafür noch keine Lösung.
Habe mir jetzt mal eine Schaltung mit I2C Puffer einfallen lassen, 
welche auch einen ESD vertragen sollte.

Wichtig, bevor geschriehen wird, das die Kondensatoren zu gross sind:
Der SHT verwendet keinen I2C BUS. Der Bus wird mit 1khz betrieben !!!

Sollte also mindestens 20m ohne Probleme möglich sein.
Die 12V sollten schaltbar ausgeführt werden, damit sich der LDO auf der 
Sensorseite nicht unnötig erwärmt.

Was haltet ihr davon?

von Garst (Gast)


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SHT -> Nie gehört.

von Ritzinus (Gast)


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SHT = Ungenau
Liefert nur Nonsense Werte. Sind bei den Billigsensoren com C verbaut.

von Gerd E. (robberknight)


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Was ist denn genau das Problem? Die 20m Leitung oder EMV?

Ich habe hier einen SHT15 an ca. 25 Meter Kabel (CAT5) hängen, geht ohne 
Probleme. Am Sensor selbst sind nur 100nF zwischen Vcc und GND. Ich 
steuer das Ding mit 5 KHz an. Ich sehe daher bei 20m keinen Grund da 
diesen Aufwand zu treiben.

Wenn Du dagegen noch viel längere Leitungen hast oder eine stark 
verseuchte Umgebung, würde ich es so machen:

- 12V Versorgung, Spannungsregler auf Sensor-Modul
- Datenübertragung per RS485 zum Sensor-Modul
- RS485-Transceiver auf Sensor-Modul
- Nen Attiny oder kleiner PIC auf dem Sensor-Modul der zwischen RS485 
und dem SHT-Protokoll übersetzt

Durch das differentielle RS485 kommst Du bis in den einstelligen 
Kilometer-Bereich. Auch ist eine galvanische Trennung bei Bedarf einfach 
zu realisieren.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Ritzinus schrieb:
> SHT = Ungenau

Was würdest du dann erst zu einem LM75 sagen?  Schätzeisen?

(Ich habe mal diverse Temperatursensoren verglichen.  Die SHT-21
waren besser als jedes verfügbare Laborthermometer.  Allerdings
sind die hier genannten SHT-1x und SHT-7x auch leicht schlechter.)

Lange Leitungen sind natürlich immer ein Problem.  Was spräche
dagegen, jedem Sensor einen kleinen Controller zu spendieren und
dann die Daten lieber über etwas bewährtes (RS-485 zum Beispiel)
zu transportieren?  (Edit: letztlich das, was Gerd ja auch
vorgeschlagen hat.)

von Gerd E. (robberknight)


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> (Ich habe mal diverse Temperatursensoren verglichen.  Die SHT-21
> waren besser als jedes verfügbare Laborthermometer.  Allerdings
> sind die hier genannten SHT-1x und SHT-7x auch leicht schlechter.)

Was die Feuchte angeht hab ich leider keinen Vergleich. Aber bei der 
Temperatur geht es ohne großen Aufwand noch klar besser: TSic306 und 
TSic506.

von Frank K. (fchk)


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z.B. so wie im Bild dargestellt. Hier wird LIN verwendet, ein 1-Draht 
12V Bus aus der Automobilindustrie in Verbindung mit einem 8-Pin PIC, 
der einen Hardware-UART mit LIN-Support und dazu eine Hardware 
MSSP-Einheit für SPI/I2C eingebaut hat. Bei Atmel gibts nichts 
gleichwertiges. Die Ankopplung an den LIN-Bus übernimmt ein 
Transceiver-Chip, der zusätzlich noch einen Spannungsregler für den 
Controller enthält. Da die Schaltung nach außen mit 12V arbeitet, ist 
sie ziemlich robust und kann gut geschützt werden. Der LIN-Chip hält auf 
VBB Pulse bis 43V aus, wie sie im Auto beim Anlassen im Wurst-Käse-Fall 
auftreten könnten. Die LIN-Bus-Leitung hält Transienten von -27 bis +43V 
und Dauerspannung von -18 bis +30V aus. (absolute maximum ratings). 
ESD-technisch sind VBB und LIN-Bus bis 8kV (Human Body Model) geschützt.

Statt I2C kannst Du an SCL/SDA auch Deine SHT-Sensoren anschließen. Dann 
benutzt Du die MSSP-Einheit halt nicht.

RS485 wäre mit diesem PIC auch drin, aber da wird die BOM etwas länger.

fchk

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Gerd E. schrieb:

> Was die Feuchte angeht hab ich leider keinen Vergleich.

Feuchtesensoren konnte ich damals "mangels Masse" auch nicht
vergleichen, und die Feuchtekalibrierung ist natürlich das, was die
SHTs besonder teuer macht, denn von 0 auf 100 % Luftfeuchte ändert man
nicht mal schnell in ein paar Millisekunden.

> Aber bei der
> Temperatur geht es ohne großen Aufwand noch klar besser: TSic306 und
> TSic506.

Naja, "klar besser" finde ich eine Übertreibung.  Wenn ich den TSic306
gegen den SHT-21 lege, dann hat der SHT-21 gleiche typische Werte und
teils bessere Garantiewerte.

Ich hatte damals zwei SHT-21 unterschiedlicher Fertigung direkt
nebeneinander.  Die Unterschiede der Messung bei wirklich statischer
Umgebung (also auch kein Luftzug) waren stets < 100 mK (und das beste
verfügbare Laborthermometer stimmte innerhalb dieser 100 mK mit ihnen
überein).  Die im Datenblatt genannten typischen ±300 mK scheinen also
schon sehr großzügig angegeben zu sein.

OK, gerade nochmal den Tsic506 angesehen, der ist wirklich besser.
Hatte/kannte ich damals nicht, wäre natürlich interessant im Vergleich
gewesen.

TMP-141 waren übrigens auch ganz gut.  Haben nur eine Auflösung von
250 mK, aber an die kommen sie auch einigermaßen mit der Genauigkeit
ran, und sind relativ billig.

von Gerd E. (robberknight)


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> Ich hatte damals zwei SHT-21 unterschiedlicher Fertigung direkt
> nebeneinander.  Die Unterschiede der Messung bei wirklich statischer
> Umgebung (also auch kein Luftzug) waren stets < 100 mK (und das beste
> verfügbare Laborthermometer stimmte innerhalb dieser 100 mK mit ihnen
> überein).  Die im Datenblatt genannten typischen ±300 mK scheinen also
> schon sehr großzügig angegeben zu sein.
>
> OK, gerade nochmal den Tsic506 angesehen, der ist wirklich besser.
> Hatte/kannte ich damals nicht, wäre natürlich interessant im Vergleich
> gewesen.

Ich hab den SHT15, einen TSic306 und einen TSic506 über 3 Wochen 
gemeinsam verpackt nebeneinander laufen lassen und die Werte hinterher 
verglichen.

Die Temp-Werte vom SHT15 waren auch nach gleitendem Durchschnitt nicht 
so gut wie der TSic306. Waren öfters Ausreißer nach oben und unten drin. 
Über die Zeit ist er aber größtenteils innerhalb seiner Specs, manchmal 
aber auch knapp daneben gewesen. Der TSic306 war dagegen deutlich besser 
als die Specs. Den TSic506 hab ich als Referenz verwendet. Aber auch 
hier hab ich mir Teile der Daten angeschaut und auf Plausibilität 
geprüft.

Von dem SHT21 hab ich zwar das Muster hier rumliegen, aber noch keine 
wirklichen Tests mit gemacht. Kann gut sein daß der besser ist als mein 
SHT15.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Gerd E. schrieb:
> Kann gut sein daß der besser ist als mein
> SHT15.

Vom Datenblatt her sind sie's.

von Fred R. (seek51)


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Die Grundidee meiner Schaltung ist, keine weiteren uC zu verwenden.
Braucht man eben nicht zu programmieren.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Fred Ram schrieb:
> Die Grundidee meiner Schaltung ist, keine weiteren uC zu verwenden.
> Braucht man eben nicht zu programmieren.

Gute Idee.
Ich habe das auch ohne weiteren µC hinbekommen; dafür brauchte ich aber 
mehr Leitungen:
Ich habe die Signale mit RS422-Bausteinen symmetriert und für die 
Datenleitung zwei Adernpaare verwendet (eins für die Hin- und eins für 
Rückleitung). Die Datenrichtung habe ich mittels Single-Tristate-Gatter 
(HC125?) und einem Pull-Up-Widerstand getrennt. Dadurch arbeitet der 
Sensor quasi mit einer SPI.
Auf der Sensorplatine war noch ein Spannungsregler und eine LED.
Die µC-Board und Sensor-Board waren mit einer Twisted-Pair-Leitung 
verbunden, deren Adern alle genutzt werden.

von Frank K. (fchk)


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Fred Ram schrieb:
> Die Grundidee meiner Schaltung ist, keine weiteren uC zu verwenden.
> Braucht man eben nicht zu programmieren.

Gut gemeint ist das Gegenteil von gut gemacht.

Im echten Leben ist das Kabel der Haupt-Kostenfaktor. Die Kombination 
aus LIN-Transceiver und PIC kostet in Einzelstückzahlen etwa 2.50€ und 
ist schon ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen ziemlich robust. Für die 
Serie rechne mit der Hälfte. Die Software für den PIC ist nicht der 
Aufwand - so viel Code kannst Du in 3.5k nicht unterbringen.

fchk

von Gretl (Gast)


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Das mit der Umsetzung mit einem Tranceiver klingt gut (ohne µC).
Hat jemand eine konkrete Schaltung dafür?
Der Artikel währe eigentlich etwas fürs µC.net Wiki.

von MaWin (Gast)


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> Ritzinus
> SHT = Ungenau Liefert nur Nonsense Werte.
> Sind bei den Billigsensoren com C verbaut

ROTFL.

Wer zu den fast genauesten erhältlichen Sensoren
"ungenaue Billigsensoren mit Nonsensewerten" sagt,
sollte den Rizinus einsetzen um den geisten
Dünnschiss aus seinem Hirn abzuführen.

Ja, einige Hygrometer von Conrad hatten den drin.
Als besonders billig würde ich die nicht bezeichnen.
Beim Vergleich mit vielen anderen waren die schon
recht genau, obwohl in sie nicht die höchste
Genauigkeitsklasse der SHT eingebaut wurde.

von Sakast (Gast)


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Gretl schrieb:
> Das mit der Umsetzung mit einem Tranceiver klingt gut (ohne µC).
> Hat jemand eine konkrete Schaltung dafür?

Ja genau. Schaltungen teilen, dessen Entwicklung normalerweise Geld 
kostet.
Was willst du sonst noch?
100 Stk gratis nach Hasue geliefert?

von Fred R. (seek51)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Ich habe die Signale mit RS422-Bausteinen symmetriert und für die
> Datenleitung zwei Adernpaare verwendet (eins für die Hin- und eins für
> Rückleitung). Die Datenrichtung habe ich mittels Single-Tristate-Gatter
> (HC125?) und einem Pull-Up-Widerstand getrennt.

Die Schaltung währe wirklich interresant. Dann könnte man ziemlich jeden 
Transceiver einsetzen. Könnte die jemand veröffentlichen?

von Soku (Gast)


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Leider sind die meisten Leute in diesem Forum nicht grwillt, Schaltungen 
zu teilen :-(

von (prx) A. K. (prx)


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Soku schrieb:
> Leider sind die meisten Leute in diesem Forum nicht grwillt, Schaltungen
> zu teilen :-(

Was will man auch mit einer halben Schaltung anfangen!

Vielleicht stellt sich das Problem bei anderen Leuten bloss nicht, weil 
sie nicht den Sensor über viele Meter entfernt platzieren.

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