Hallo, wir hätten die Anforderung, Messwertdaten (1 - besser 4Mbit/s) über sehr kurze Distanz (< 1 cm) von einer rotierenden Platine auf eine feststehende Patine zu übertragen. Dabei sollte die Latenzzeit - Verzögerung zwischen Senden und Empfang - < 1 ms sein. Wünschenswert wäre es auch, dass zusätzlich eine Energieübertragung - ähnlich der drahtlosen Ladung - in Gegenrichtung erfolgen kann. Es wurde überlegt, ob es passende NFC-ICs gibt, die unseren Anforderungen entsprechen? Also Platine 1 <= Energie <= Platine2 & Platine 1 => Messwertdaten => Platine2 Speziell auf Platine 1 müsste die NFC-Elektronik möglichst klein sein. Weis jemand bescheid und wo ich da suchen könnte? Welche ICs einer Recherche Wert wären? Danke für sachdienliche Hinweise...
Es gibt induktive Koppler für IO-Link, um kurze Distanzen zu überbrücken. <1ms wird dort aber nicht gehen. Rechne hier eher mit 10ms.
Eine Alternative wäre Licht. Dafür gibt es schon seit langem fertige Transceiverbausteine. https://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_Data_Association Vor etwa 20 Jahren waren derartige Schnittstellen sogar in manchen PCs zu finden, ich hatte mal ein Notebook und einen Laserdrucker, die über IrDA miteinander reden konnten - das war "wireless printing" ohne WLAN!
Wenn Du was fertiges willst: https://www.b-command.com/produkte/schleifringe/ Könnte für Dich auch eine Lösung sein. Gibts auch mit Ethernet, CAN, LWL, Leistung, was Du halt brauchst. fchk
> Eine Alternative wäre Licht. Dafür gibt es schon seit langem fertige > Transceiverbausteine. Ja, das ist geil. Mach ich auch so... > Vor etwa 20 Jahren waren derartige Schnittstellen sogar in manchen PCs Viel wichtiger, IRDA ist auch heute noch in jedem zweiten neuen Microcontroller drin. Es scheinen immer noch viele Leute zu verwenden. Vanye
Alex schrieb: > Es wurde überlegt, ob es passende NFC-ICs gibt, die unseren > Anforderungen entsprechen? Mach da mal ein RFID drauss, und wechsle auch das (Funk-)Band. Im UHF-Bereich (868 MHz) koennte das vllt was werden.
Bitte erzahl mal etwas mehr ueber die gesammt-applikation. Um welche daten geht es ? Warum 4Mbit/s ? Warum latency < 1ms ? Wie grosz darf es sein ? Du nennst selber NFC, soweit ich sehe schafft man damit die geschwindighkeit nicht. Koennen die daten vielleicht komprimiert werden ? Kann vielleicht einen grosseren speicher in module 1 kommen damit die latency <1ms nicht benoetigt ist ? zB : Wenn man 100 gleichwertigen temperaturen senden soll kann man in bestimmte fallen besser die average temperatur senden und die 100 abweichungen davon. Fuer power uebertragung gibt es mehrere systemen zB Qi. Wieviel power ist benoetigt ? Patrick aus die Niederlaende
> Vorschlag eines Unwissenden: > Royer-Converter. Damit kannst du Energie uebertragen, aber Daten zumindest mit der ertraeumten Bandbreite eher schwierig. Vanye
Harald K. schrieb: > über IrDA Das waren noch Zeiten. Einfach aneinandergestellt, und los ging es. Kein umständliches Pairing, keine Codes, und keine Angst vor "Man in the Middle". ;)
Hallo, danke schonmal an alle für eure Hilfe. Die Messelektronik sitzt auf einer drehbaren Welle und der Platz ist sehr beschränkt. Die Welle kann sich bis 3000U/Min oder bis 10000U/Min drehen oder auch still stehen. Unsere Produkte haben gerade keine Schleifringe. Die Lösung soll möglichst klein sein und darf nicht zu viel Strom brauchen. Weil das Ganze, auch die Empfangsantenne in einem Alugehäuse verbaut wird, könnte es bei sehr hohen Frequenzen Probleme geben? Die Datenrate kommt daher, dass 16Bit-Messwerte mit 2...10kHz Grenzfrequenz ausgegeben werden sollen. Dafür ist eine Abtastrate von mindestens 50kSPS erforderlich. Wenn man noch SYNC-Header und 8 Bit CRC hinzurechnet, kommt man auf >1Mbit/s. Bisherige Latenzzeiten liegen bei 0,4ms. Komprimierung müsste recht einfach sein. Wenn man nur die Abweichung zum vorherigen Wert sendet, hätte man ein Problem bei Störungen in der Übertragung. Der Energiebedarf richtet sich nach dem Stromverbrauch der Schaltung. Das dürften >50mA bis 100mA @5V sein.
> Kein umständliches Pairing, keine Codes, und keine > Angst vor "Man in the Middle". ;) Moment mal, das sind ja nur die Basislayer bei IRDA. Du kannst da ja beliebig komplexe Protokolle oben drauf packen und alles verquast verkomplizieren wie das heute das Jungvolk als normal ansieht. :-D > Die Lösung soll möglichst klein sein und darf nicht zu viel Strom > brauchen. Weil das Ganze, auch die Empfangsantenne in einem Alugehäuse > verbaut wird, könnte es bei sehr hohen Frequenzen Probleme geben? Dann informier dich wirklich mal ueber IRDA. Zumal du da auch bei geschickter Positionierung den Sendestrom an deine Anwendung anpassen kannst. Und wie ich schon sagte, du findest eine Implementierung auch heute noch in bergeweise Mikrocontroller. Natuerlich geht das auch per Funk. Aber du hast keinen blassen Schimmer von Funk, also steht dir da eine sehr steile Lernkurve bevor. Und natuerlich eine RED zertifizierung: https://www.tuvsud.com/de-de/dienstleistungen/produktpruefung-und-produktzertifizierung/funkpruefung Ich schaetze mal das du damit die ersten 50tEuro los bist. Vanye
ODer du machst es mit Ethernet: https://www.spinner-group.com/en/products/rotating-contactless-data-and-power-transmission Musst du natuerlich nicht kaufen. Kannst du auch selber bauen. Vanye
@Vanye R.
Vielen Dank für den Hinweis. Interessant, aber Ethernet ist für unseren
jetzigen Anwendungsfall zu komplex.
>> ...Und natuerlich eine RED zertifizierung
Deshalb war die Überlegung die ISM-Frequenz von 13,56MHz zu verwenden.
Aber womöglich ist IrDA wirklich die bessere Lösung. Welche maximale
Datenrate ist da praktisch realisierbar?
> Aber womöglich ist IrDA wirklich die bessere Lösung. Welche maximale > Datenrate ist da praktisch realisierbar? Damals (ca. Jahr 2000) gab es Varianten bis 4Mbit/s. Aber die Transceiver die man heute kaufen kann ist üblicherweise die Variante mit 115kbit/s. Siehe: Beitrag "Re: IrDA ausgestorben? Wireless über 1-2m ohne Funk." Bei 4Mbit Datenrate: Hast du dich mal bei den WLAN-Chips umgesehen? Für ESP32 und Co. sollte es hier im Forum und im Internet genügend Codebeispiele geben. Latenz der Übertragung ist dann aber größer als 1ms.
Im Datenblatt des LT1328 (4Mbps IrDA Infrared Receiver) sind einige Beispiele wie man einen einfachen, unidirektionalen IR Link realisieren kann. Wenn die Distanz klein ist und es kein störendes Umgebungslicht gibt sollten Geschwindigkeiten größer als 1 MBit/s machbar sein.
Alex schrieb: > wir hätten die Anforderung, Messwertdaten (1 - besser 4Mbit/s) über sehr > kurze Distanz (< 1 cm) von einer rotierenden Platine auf eine > feststehende Patine zu übertragen. Dabei sollte die Latenzzeit - > Verzögerung zwischen Senden und Empfang - < 1 ms sein. > Wünschenswert wäre es auch, dass zusätzlich eine Energieübertragung - > ähnlich der drahtlosen Ladung - in Gegenrichtung erfolgen kann. Bei deutlich unter 1 cm habe ich das schon als Trafo bzw. Nahfeld magnetische Übertragung gesehen. Aber das waren keine fertigen Chips sondern Mikrocontroller und tatsächlich recht wenig weitere Bauteile drum herum. Beim kurz suchen habe ich diesen Chip gefunden, den ich nicht kannnte, ist aber zu langsam, vielleicht aber interessante informationen im Datenblatt drin: https://www.nxp.com/products/wireless-connectivity/miglo/nfmi-radio-for-wireless-audio-and-data-streaming:NXH2261UK Und mal das erst beste Paper, das mir entgegengesprungen ist: https://ietresearch.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1049/tje2.12150
René H. schrieb: > keine Angst vor "Man in the Middle". ;) Nun ja, um die Kommunikation erfolgreich zu verhindern brauchte der buchstäbliche Man-in-the-Middle bei IrDA noch nicht mal irgendwelche technischen Hilfsmittel. Andererseits ist unter den Bedingungen (Sichtverbindung, kurze Entfernung) die funktionierendes IrDA nötig waren auch ein heimlicher MitM - Angriff auf (unverschlüsseltes) WLan oder BT alles andere als trivial.
Wenn du die Daten vor der Übertragung komprimieren kannst könnte Bluetooth 5.x ein brauchbarer Ansatz sein. "Bluetooth 5 erhöht im Low-Energy-Modus die Datenrate von 1 auf 2 MBit/s." [1]. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann [1] https://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/2107121.htm
IrDA bringt nur keine Stromversorgung mit, so wie dies RFID/NFC und andere HF-Technologien erlauben. Von TI gibt es z.B. eine Appnote, in der ein MSP430 einen RFID-Tag emuliert. Die ist zwar fuer 13.56 MHz gedacht, aber der MSP430 weiss ja nicht woher er sein HF-Feld bekommt. Im UHF-Bereich hat man auch die noetige Bandbreite, um auch hohe Datenraten zu uebertragen. PS: Der MSP430 wird natuerlich vom HF-Feld versorgt. So wie RFID.
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Danke nochmal für die weiteren Informationen. Aber die Latenz von 1ms ist schon im "Schmerzbereich" - also ein KO-Kriterium. Damit ist Bluetooth (und etliche andere Funkstandards) wohl 'raus? Gibt es IrDA-FIR Decoder (Transmitter) ICs? Welche sehr kleinen und noch aktuellen Mikrocontroller mit USART und IrDA-FIR (4ppm) gibt es? Danke für weitere Hinweise.
Alex schrieb: > Gibt es IrDA-FIR Decoder (Transmitter) ICs? Die Dinger heissen Transceiver. Weil sie einen Sende- und einen Empfangsteil haben. (Fast-)IrDA war mal en vogue. Als jedes Notebook, Peripheriegeraet, Mobiltelefon und Organizer so etwas hatte. Das war von zwanzig Jahren. > Welche sehr kleinen und noch aktuellen Mikrocontroller mit USART und > IrDA-FIR (4ppm) gibt es? Ca. 50 % der Controller die auf dem Markt sind, koenn(t)en IrDA in Hardware als Modulationsart. Und die Haelfte eben nicht. Warum suchst du aus deinen Lieblingscontrollern nicht selbst einen heraus? Ein Feld, Wald und Wiesen STM32F103 koennte es z.B. Es sind uebrigens nicht 4 ppm sondern 4 MBit/s. Aber IrDA braucht halt recht viel Energie. Das halte ich fuer einen u.U. schnell rotierenden Aufbau fuer nicht besonders guenstig.
Alex schrieb: > > Gibt es IrDA-FIR Decoder (Transmitter) ICs? Liest Du eigentlich was man Dir antwortet? Beitrag "Re: NFC-ICs für Datenübertragung gesucht" Das ist ein Receiver, kein Transmitter, weil das Senden von IR ja relativ einfach ist. Und mit den Beispielen dort im Datenblatt sollte mehr als 1 MBit/s mit einer normalen UART bei geeigneten Bedingungen (wenig störendes Umgebungslicht) möglich sein.
> Aber IrDA braucht halt recht viel Energie.
Man kann die Sendeenergie einstellen und wenn man nur 20cm
und keinen ganzen Raum durchleuchten muss kann man einen
sehr geringen Wert einstellen.
Allerdings habe ich nur Erfahrung mit 115k! (TFBS4711) Da war das
aber alles kein Problem. Jedenfalls wenn man die Datenblaetter
der ICs auch liesst. .-)
Ein Tip noch fuer das Jungvolk. Es gibt bei der seriellen
Uebertragung auch DTEs. Bei denen ist TxD der Eingang und RxD
der Datenausgang damit man sie mit TxD/RxD am Controller 1:1
verbinden kann. Also NICHT ueberkreuz. Also GENAU das Datenblatt
lesen.
Vanye
@Motopick >> Es sind uebrigens nicht 4 ppm sondern 4 MBit/s. 4ppm ist die Modulationsart Pulse Position (4) Modulation. @ Dieter S. >> ...weil das Senden von IR ja relativ einfach ist Die 4ppm-Modulation ist doch einiger Aufwand, wenn man das in Software machen müsste. Die 4Mbit/s gibt es doch nur mit 4ppm(?). Und welcher Mikrocontroller kann das in Hardware? Encoden und Decoden.
Vanye R. schrieb: >> Aber IrDA braucht halt recht viel Energie. > > Man kann die Sendeenergie einstellen und wenn man nur 20cm > und keinen ganzen Raum durchleuchten muss kann man einen > sehr geringen Wert einstellen. Ja, dass schon. Der Unterschied ist eben, dass man ueberhaupt eine Energiequelle braucht, gegenueber der Lastmodulation eines HF-Kreises. Ich benutze IrDA recht gern fuer potentialgetrennte Debugausgaben. Schon ein kleiner alter 8 Bit-PIC, schafft bei etwas mehr als 16 MHz Takt, eine Datenrate von 460800 bit/s in Software. Dabei kann er sich dann aber um nichts anderes kuemmern. :) Aber interessant zu sehen, dass man den LT1328 heute noch kaufen kann.
Alex schrieb: > > Die 4ppm-Modulation ist doch einiger Aufwand, wenn man das in Software > machen müsste. Die 4Mbit/s gibt es doch nur mit 4ppm(?). > Und welcher Mikrocontroller kann das in Hardware? > Encoden und Decoden. Ist es so schwer zu verstehen? Man kann den IR Receiver auch "normal" mit einer UART verwenden ohne die IrDA Modulation zu benutzen und das zeigen die Beispiele in dem Datenblatt. Damit erreichen sie dort bereits 375 kbps bei 60 cm Distanz und Umgebunglicht. Ohne störendes Umgebunglicht und geringerem Abstand sind auf diese Weise sicher mehr als 1 Mbit/s möglich.
Alex schrieb: > @Motopick >>> Es sind uebrigens nicht 4 ppm sondern 4 MBit/s. > 4ppm ist die Modulationsart Pulse Position (4) Modulation. Ja, ich habe IrDA mit Datenraten oberhalb 1 MBit/s selbst nie gebraucht und nie dafuer designt. > Und welcher Mikrocontroller kann das in Hardware? > Encoden und Decoden. Vermutlich gar keiner. Das war in PCs etc. dann immer Teil eines Super/Multi-IO-ICs. Als Beispiel sei hier der FDC37C672 genannt.
> Aber interessant zu sehen, dass man den LT1328 heute noch kaufen kann. Viel interessanter finde ich es das ich immer wieder nigelnagel neu rausgekommene Microcontroller sehe die es immer noch als Hardware implementiert haben. Entweder die haben das aus alter Gewohnheit noch im Verilogsource drin, oder es wird halt noch reichlich verwendet. > Ich benutze IrDA recht gern fuer potentialgetrennte Debugausgaben. Keine dumme Idee. :) > ohne die IrDA Modulation zu benutzen Also darauf wuerde ich jetzt aber nicht verzichten wollen. Zum einen wegen der Energie und zum anderen wegen der Modulation und die dadurch moegliche Filterung auf den Traeger. Vanye
@Dieter S.
>> Man kann den IR Receiver auch "normal" mit einer UART verwenden ohne die IrDA
Modulation zu benutzen
Ja könnte man. Das Problem ist dann aber, dass eine Frame
Re-Synchronisation beim kontinuierlichen Senden nicht möglich ist.
Ich habe mir das mit 4ppm durchgesehen und da verwenden sie für Start,
Stop besondere Chips, die im Datenstrom nicht erlaubt sind.
Das sehe ich als Vorteil.
Vanye R. schrieb: >> Aber interessant zu sehen, dass man den LT1328 heute noch kaufen kann. > > Viel interessanter finde ich es das ich immer wieder nigelnagel > neu rausgekommene Microcontroller sehe die es immer noch als Hardware > implementiert haben. Entweder die haben das aus alter Gewohnheit > noch im Verilogsource drin, oder es wird halt noch reichlich verwendet. Reichlich ist wohl etwas viel. Vielleicht sind aber auch Optokoppler damit gluecklicher. Weil im Ruhezustand nichts leuchten muss. :) > >> Ich benutze IrDA recht gern fuer potentialgetrennte Debugausgaben. > > Keine dumme Idee. :) > > >> ohne die IrDA Modulation zu benutzen Da hast du dich jetzt aber selbst zitiert. Ich benutze in Software allerdings nicht die 3/8-Modulation zum senden. Mit > 1 Mbit/s scheint es aber wohl schwierig zu werden.
Zum Beispiel: stm32h743 Das Datenblatt behauptet das er 12MBit kann. Und im Datenblatt des RP2040 ist ein Reciever fuer den PIO drin! Vanye
Vanye R. schrieb: > > Also darauf wuerde ich jetzt aber nicht verzichten wollen. Zum einen > wegen der Energie und zum anderen wegen der Modulation und die > dadurch moegliche Filterung auf den Traeger. Und selbst dafür ist ein Beispiel im Datenblatt des LT1328, der Träger wird per Hardware erzeugt und erkannt. Das Ganze macht durchaus Sinn wenn man die IrDA Modulation nicht benutzen will/kann und die Übertragungsbedingungen kontrollierbar sind (z.B. feste Distanz und Abschirmung des Umgebungslichts).
Mir ist gerade eingefallen, ich kann ja die 4ppm-Modulation recht einfach und schnell über eine Lookup-Tabelle mit 256x 16Bit machen. Dann kann ich ein Datenbyte in einem Rutsch in die 4 Chips wandeln und per SPI auf den LED-Treiber schreiben. Und beim Empfang auch über eine Lookup-Tabelle 2 Chips => 4 Bit. Das ginge sicher immer noch schnell genug. Und ich brauche überhaupt keine spezielle IrDA-Hardware im Controller OK, damit sieht IrDA sehr gut aus. Und überdies könnte ich sogar diese Modulationsart für 13,56MHz verwenden! Viiiiielen Dank euch allen. Damit ist für mich das Thema - vorerst - erledigt. Manchmal braucht man einfach einen zusätzlichen Input, damit man gedanklich "auf's richtige Gleis" kommt.
Du könntest auch versuchen, eine UART mit entsprechend hoher Baudrate zu betreiben, und damit eine LED ansteuern, die (optisch abgeschirmt) auf einen Empfänger (Phototransistor o.ä.) leuchtet. Da Du bislang keinerlei Details über Deinen mechanischen Aufbau verraten hast, kann man Dir daher auch beliebige Vorschläge machen. Magst Du mal beschreiben, was das ganze überhaupt sein soll, und warum die Latenz ein so großes Problem sein soll? Was geschieht auf der Empfängerseite mit den Daten?
> betreiben, und damit eine LED ansteuern, die (optisch abgeschirmt) auf > einen Empfänger (Phototransistor o.ä.) leuchtet. Kann man alles, aber ehrlich gesagt wenn es da einen fertigen Baustein mit Verstaerker, Stoerunterdrueckung und Tragerentfernung gibt, dann sollte man den auch nutzen. Sonst macht man sich da gleich eine neue Baustelle auf. Vanye
@ Harald K. >> Magst Du mal beschreiben, was das ganze überhaupt sein soll, und warum die Latenz ein so großes Problem sein soll? Es ist ein Sensor, die Messelektronik ist auf einer sich drehenden Welle. Da der Sensor mehr als 1 kHz Grenzfrequenz haben soll wäre eine höhere Latenz nicht gut (falls Regelkreis => Totzeit) außerdem haben unsere bisherigen Produkte nur unter 0,5ms Verzögerungszeit. Dieses Messsignal muss an die Gehäuseelektronik übertragen werden und wird dann in eine Analogspannung gewandelt. Der Abstand ist zwar nur wenige Zentimeter, aber eine direkte Ausrichtung zum Empfänger ist praktisch nicht möglich - es wird diffus um 90° reflektiert. Der evtl. erforderliche hohe LED-Strom könnte ein Problem sein. Im LT1328-DaBla fahren die mit 500mA Spitzenstrom, bei 1/4 DutyCycle sind das immer noch 100mA im Mittel. Ich hoffe sehr, dass ich deutlich weniger brauche. Deshalb war die anfängliche Überlegung mit der NFC-Funkübertragung.
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Bearbeitet durch User
Alex schrieb: > Es ist ein Sensor, die Messelektronik ist auf einer sich drehenden > Welle. Wie hast Du das Thema Stromversorgung gelöst? > Da der Sensor mehr als 1 kHz Grenzfrequenz haben soll wäre eine höhere > Latenz nicht gut Was misst der Sensor? Regenwürmer?
@Harald K. >> Wie hast Du das Thema Stromversorgung gelöst? Mit Luftspulen-Trafo. Bei etwas größerem Abstand ist es nicht mehr so einfach genügend Strom zu übertragen. Außerdem streut die Energiespule um so mehr in das Empfangssystem ein. >> Was misst der Sensor? Regenwürmer? Das ist völlig unerheblich. Es sollen digitale Daten übertragen werden.
> Im LT1328-DaBla fahren die mit 500mA Spitzenstrom, bei 1/4 DutyCycle > sind das immer noch 100mA im Mittel. Davon wuerde ich mich nicht irritieren lassen. Zum einen musst du nicht diese Entfernung und zum anderen musst du ja keine 20Jahre alte LED verwenden sonst kannst ein modernes Hochleistungsteil nehmen. Es gibt doch heute LEDs wo man auch bei 2mA nur noch ungern reinschaut. Vanye
Alex schrieb: > Das ist völlig unerheblich. Es sollen digitale Daten übertragen werden. Ach so, digitale Daten. Na dann. Dann sind natürlich alle von Dir gemachten Vorgaben logisch und vollkommen verständlich. Viel Spaß mit Deinen Regenwürmern.
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