UART mit niedriger Datenrate über 50m

Hallo!

Erstmal danke für die Antworten!

Lothar M. schrieb:
> Welche Umgebung? Wiese oder Walzwerk?

Eher Walzwerk ...

Matthias S. schrieb:
> Ich habe schon über
> 200m mit RS232/9,6k übertragen

RS232 ist aber auch schon wieder eine andere Physik. Da betragen die 
Spannungen ja +/-12V, sofern ich mich richtig erinnere. Der Pegel des 
UARt-Signals beträgt ja VCC des µC, also im meinem Fall sogar weniger 
als 3V. :-O

> Eher Walzwerk ...

Dann ausschliesslich mit robusten Pegelwandlern als 
Mindestvorraussetzung. Eventuell auch noch potentialfrei.

> Der Pegel des UARt-Signals beträgt ja VCC des µC, also im
> meinem Fall sogar weniger als 3V. :-O

Das ist irrelevent. Die Pegel bei RS422 oder RS485 sind auch nur 3.3 
oder 5V und trotzdem ist das viel besse wie RS232.

Olaf

Kannst ja auch RS422 (2x diff) nehmen dann ändert sich von der Software 
her nix - kannste z.B. über ein billiges LAN Kabel laufen lassen (dann 
geht sicher auch nen Megabit) und da gleich noch Strom mit übertragen.

Hallo!

Wen man nur die Physik umsetzt, z.B. RS485 oder RS422, ist das der 
Software reichtlich egal. Das einzige was man beachten müsste ist evtl. 
Full- oder Halfduplex, sofern ersters der UART auf dem µC überhaupt 
unterstützt. Gibt ja auch welche, die einen gemeinsamen Sende und 
Empfangspuffer haben.

Der Grund, warum RS485 ein "Problem" darstellt, ist die Energie.
ich habe ja irrsinnige Treiberströme von 25 oder mehr mA.

Jochen schrieb:

> Ist es möglich UART auch ohne Terminierung und Umsetzung der Physik (auf
> z.B. RS485) über 50m zu kommunizieren, in dem man z.B. die Datenraten
> auf 9,6kBaud reduziert? Würde das sogar mit dem IO-Pins eines µC direct
> gehen, oder bräuchte man dann noch irgendwelche "Treiberstufen"?

Normal wäre beim UART RS232, das ist mit Treiberstufen auf +/-15V/6mA, 
und reicht laut Definition

Baud max. Länge
2.400 900 m
4.800 300 m
9.600 152 m <--- reicht also
19.200 15 m
57.600 5 m
115.200 <2 m

Beim UART oder uC Ausgang ist die Kapazität des Kabels die 
geschwindigkeitsbegrenzende Eigenschaft, der Eingang sollte einen 
Schmitt-Trigger haben.

TTL Signale waren leicht störbar, Störabstand bei echtem bipolaren TTL 
nur 0.4V, Strom nur 250uA, damit schafft man 50m nicht. Bei heutigem 
CMOS mit Schmitt-Trigger sieht es deutlich besser aus, Störabstand eher 
1.4V und 20mA. Bei 50m sind also nicht das Kabel, der Kabelwiderstand 
oder die Kabelkapazität das Problem. Aber eine kräftige Störung kann das 
Signal so verfälschen, daß der Empfang nicht mehr stimmt, und eine noch 
grössere Störung kann vor allem den Empfänger beschädigen. Störungen 
kann man durch verdrillte Leitung mit Abschirmung fern halt, aber der 
berühmte Masseversatz ist nur durch galvanische Trennung am Empfänger 
z.B. per Optokoppler zu erreichen.

Eine DIREKTE Verbindung ist also nicht betriebssicher, obwohl sie unter 
günstigen Voraussetzungen funktioniert. Ein Blitzeinschlag in der Nähe, 
und deine Bauteile werden gegrillt.

MaWin schrieb:
> galvanische Trennung am Empfänger
> z.B. per Optokoppler zu erreichen.

Dann würde aber auch kein RS485 und/oder RS232 funktionieren.
Zudem brauchen Optokopller ja noch mehr Energie! :-(

Jochen schrieb:
> Der Grund, warum RS485 ein "Problem" darstellt, ist die Energie.
> ich habe ja irrsinnige Treiberströme von 25 oder mehr mA.

Umgebung Walzwerk und dann Strom sparen wollen auf Kosten der 
Störsicherheit schliesst sich aber schon irgendwie aus.

Vieleicht mal das eigentliche Problem schildern. Hier sind ja wohl 
einige, die auch schon gewerblich solche Dinge erfolgreich umgesetzt 
haben.

Jochen schrieb:
> Dann würde aber auch kein RS485 und/oder RS232 funktionieren.

Funktionieren tun sie, es funktioniert ja auch direkt, aber bei der 
Entfernung muss man mit heftigen Unterschieden im Massebezug rechnen. 
Der Empfänger muss also galvanisch isoliert sein, darf nicht mit 
Schutzleiter verbunden sein wie das üblicherweise beim PC der Fall wäre. 
Hta man nur eine kleine Schaltung die für sich alleine an einem Trafo 
hängt, ohne weitere Verbindung z.B. zum Telefon- oder Ethernetz, dann 
wäre der Empfänger bereits galvanisch getrennt, sonst muss man das 
machen, z.B. per Optokoppler (der übrigens problemlos von CMOS-TTL 
steuerbar ist).

Der Andere schrieb:
> Vieleicht mal das eigentliche Problem schildern.

Nunja, was gibt es da noch Groß zu beschreiben?
Ein Sensor soll nicht mehr lokal am Gerät installiert, sondern abgesetzt 
sein. Eben bis 50m Weg. Das Energiemanagement ist aber so knapp 
bemessen, dass es nur 5mW Reserve gibt, die zur Kommunikation zur 
verfügung stehen.
Vorteil ist, dass ich nicht kontinuierlich Senden/Empfangen muss, 
sondern nur alle 50ms (ca. 40 Byte) ... Aber dann muss ich irgendwie die 
Energie puffern, was auch nicht verlustfrei vonstatten geht.

4..20mA Schnittstelle. Anlaufen muss das System mit 3,6mA bei ca. 12V.

Lothar M. schrieb:
> Also, wenn ich UART höre, dann denke ich an diese 9-poligen SUB-D
> Stecker. Dann an den dahinterhängenden MAX und weit ab davon an die RX
> und TX-Pins eines uC...

Genau der MAX(3232 & CO) macht den Unterschied, das es eben nicht UART 
ist.

Lothar M. schrieb:
> Nunja, woher kommen die 12V/3,6mA?
> Wann werden das mehr? Wann weniger? Wie kommen da die 4..20mA ins Spiel?

4...20mA ist der gültige Prozesswert. Den muss man aber zunächst messen. 
Dafür muss der untere Fehlerstrom von 3,6mA reichen.
Der Rest wird im Betrieb "verheizt" oder für andere Funktionen genutzt.

Lothar M. schrieb:
> Wird schon was über diese Stromschnittstelle übertragen?

Ja.

HART ist bekannt. Hilft aber hier nicht, da die Stromschleife nicht zum 
Sensor geführt wird/werden kann.

Es bleibt also bei der Kernfrage...

Falk B. schrieb:
> Denn die
> meisten haben wohl gedacht, dass die 4-20mA Stromschleife zum Sensor
> geht.

?!?

Ich fragte nach UART auf 50m, nicht nach einer Stromschleife.

4..20mA Gerät, Sensor davon 50m drahtgebunden angeschlossen.
Schnittstelle Gerät <=> Sensor = UART. Gerät versorgt Sensor. => 4 
Leiter
Gerät gibt über Stromschleife 4..20mA den analogen Prozesswert.

Jochen schrieb:
> Gerät gibt über Stromschleife 4..20mA den analogen Prozesswert.

Dann sind 50m eine prima Antenne um allen Dreck einzusammeln oder Radio 
Eriwan zu empfangen.

Paul B. schrieb:
> Liefert Sensor Signal in Spannungs- oder Strom/gestalt/

?
Sensor = µC + ADC + Messbrücke
Messbrücke über 50m anbinden ist auch nicht drin.

Falk B. schrieb:
> Trotzdem kann man RS485 auch über 50m ohne Terminierung
> betreiben bzw. eine AC-Terminierung nutzen, siehe Wellenwiderstand.
> Dann ist auch RS485 ziemlich stromsparend, eigentlich genauso wie reines
> CMOS. Der Trick lautet "slew rate reduced tranceivers", die gibt es bei
> Maxim & Co mit extra langsamen Flanken. Dann geht das alles problemlos
> ohne Terminierung. MAX487 oder so.

Muss ich mir genauer anschauen ...

Lothar M. schrieb:
> "das Gerät" mit
> seiner (robust[er]en) 4..20mA Prozessschnittstelle um 50m in Richtung
> Sensor zu verschieben...

Nö. Ist ... "aus Umgebungsgründen" ... nicht möglich. Des Wegen muss der 
Sensor wander.

Jochen schrieb:
> Dann geht das alles problemlos
>> ohne Terminierung. MAX487 oder so.

MAX3483E, hat 3,3V.

@Jochen: Es ist schon erstaunlich mit welchen Brocken du hier versuchst 
eine vernünftige Lösung zu erhalten.

Dein Schreibstil ist teilweise unverständlich. Deine Aufgabenstellung 
über mehrere Beiträge verteilt. Immer noch lückenhaft.

Und da erwartest du eine Lösung?

Deine Eingagsfrage ist längst beantwortet.

50 Meter gehen locker mit vernünftigen Kabeln, AC-Terminierung und 
niedrieger Baudrate.


>Jochen schrieb:
>> Dann geht das alles problemlos
>>> ohne Terminierung. MAX487 oder so.

>MAX3483E, hat 3,3V.

Und was wolltest du uns damit sagen?

50m schrieb:
> @Jochen: Es ist schon erstaunlich mit welchen Brocken du hier versuchst
> eine vernünftige Lösung zu erhalten.
>
> Dein Schreibstil ist teilweise unverständlich. Deine Aufgabenstellung
> über mehrere Beiträge verteilt. Immer noch lückenhaft.

Detailfragen wurden sukzessive gestellt bzw. haben sich durch den Dialog 
so ergeben. IMHO sind diese jedoch für die eignetliche Frage nicht 
relevant.

50m schrieb:
> Deine Eingagsfrage ist längst beantwortet.
>
> 50 Meter gehen locker mit vernünftigen Kabeln, AC-Terminierung und
> niedrieger Baudrate.

ja. Wurde auch so zur Kenntnis genommen.

Falk B. schrieb:
>>>MAX3483E, hat 3,3V.
>
>>Und was wolltest du uns damit sagen?
>
> Dass er lieber einen sparsamen RS485 Tranceiver ohne Terminierung nimmt,
> der deutlich robuster ist als reines CMOS.

Das es eher ein Kanditat ist, da er mit 3,3V klar kommt. Der genannte 
MAX487 benötigt 5V.
Nur gibt es leider keine Aussage darüber, mit welcher Baudrate und mit 
welchem Strom man die 50m ohne Terminierung hinbekommt.

Falk B. schrieb:
> Die Anstiegszeit sollte also im
> Bereich von 1us und mehr liegen, dann gibt es keine Reflektionen

Beim MAX3483E beträgt die Anstiegszeit 900ns (typ.). Allerdings auch bei 
250kBaud. Damit dürfte ich selbst bei 115,200kBaud kein Problem haben.

Lothar M. schrieb:
> Wenn 5us "Klingeln" bei 104us pro Bit (9600) noch nichts ausmachen, dann
> kann das bei 9us (115k) pro Bit durchaus einen negativen Effekt haben.

Check!

Falk B. schrieb:
> Bei 50m hat man ca. 250ns Laufzeit. Die Anstiegszeit sollte also im
> Bereich von 1us und mehr liegen, dann gibt es keine Reflektionen

Wie kommt eigentlich der Faktor 4 zustande?