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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB Potenzialtrennung


Autor: Dominik S. (dominik-s)
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Hallo!

Ich benötige eine Potenzialtrennung für den USB-Port. Vor allem um den 
PC zu schützen, aber auch zur Sicherheit, da mit Spannungen von bis zu 
400V DC gearbeitet wird. Ich habe schon einige Geräte gefunden (Meilhaus 
USB-GT etc.) aber sie können alle nur USB 1.1 bzw. nur "Fullspeed" oder 
12MBit/s. Bisher habe ich nur ein Gerät gefunden, dass auch 480MBit/s 
kann, jedoch sollte es ca. 570 € kosten. Mich würde es wundern wenn es 
keine günstigeren Alternativen gäbe.

Kennt jemand ein Gerät (oder mehrere), dass die obigen Anforderungen 
erfüllt?

Bitte schreibt alles was euch einfällt, der Preis ist (erstmal) nicht so 
wichtig.

Gruß, Dominik

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Das Thema wurde bereits ausführlich diskutiert - wenn wirklich das 
USB-Signal selber galvanisch getrennt werden muss, dann ist das 
schaltungstechnisch extrem aufwendig. Als fertige Hardwarelösung kommen 
sog. USB-Extender in Frage, die mit Glasfaserleitungen arbeiten.

Eine Alternative bestünde im Design der angeschlossenen USB-Geräte. Wird 
beispielsweise eine der beliebten USB-Seriell-Bridges verwendet, ist es 
recht simpel, deren Ausgänge galvanisch zu trennen, eine Handvoll 
Optokoppler und das Thema ist erledigt.

Da es hier aber um Highspeed (480MBit/sec) geht, nehme ich nicht an, daß 
es um den Gebrauch von USB-Seriell-Bridges geht.

Ein Ansatzpunkt für eine Eigenentwicklung wäre die Untersuchung eines 
USB-Hub-Bausteines, am besten als VHDL-Core. Bei so etwas sehe ich 
zumindest eine rudimentäre Chance, eine Trennung hinzubekommen. Der 
"casus knaxus" ist nämlich die Richtungserkennung der (differentiell) 
übertragenen Daten, die ist nicht ohne weiteres möglich. In einem 
USB-Hub aber ist diese Erkennung enthalten, und diese sollte sich für 
eine galvanische Trennung nutzen lassen.

Autor: Chris S. (schris)
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Eigentlich genuegen schon USB PHY tranceiver, da die die Signale schon
trennen.

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Und, kann man die "back to back" aneinanderschalten?

Autor: Dominik S. (dominik-s)
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Eigenbau habe ich nicht mit einem Wort erwähnt. Ich suche eine fertige 
Lösung.

Welche Geräte sind empfehlenswert? Könnt ihr mir konkrete Geräte nennen? 
Sowas muss doch schonmal jemand hier gebraucht haben um seine Hardware 
(und evtl. sich selbst) zu schützen...

Autor: Chris S. (schris)
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480Mbps USB mit >4K Potenzialtrennung um 570 ist guenstig, kenne zwar
ein fertiges Geraet, ist aber 300 Euro teurer.

Autor: Falk Brunner (falk)
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Siehe USB.

Wenns schnell, preiswert und galvanisch getrennt sein soll, nimm Gigabit 
Ethernet. Muss nicht mal optisch sein, normale Übertrager sind auf 
1500VDC Isolationsspannung spezifiziert.

MFG
Falk

Autor: Dominik S. (dominik-s)
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Wenn ich Ethernet brauchen würde hätte ich nicht USB geschrieben. Ich 
brauche die Potenzialtrennung für USB. Trotzdem danke für deinen 
Beitrag.

Autor: Klaus (Gast)
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@Dominik S.

na na nicht so frech!

Wenn nan eine "USB <-> Ethernet <-> USB" Verbindung
aufbaut, kann man durch Ethernet wesendlich einfacher galv. trennen!

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Dominik S. (dominik-s)

>Wenn ich Ethernet brauchen würde hätte ich nicht USB geschrieben.

Hättest du (der wer auch immer das geplant hat) mal vorher nachgedacht, 
wäre dir aufgefallen dass USB eine Low Cost Büroschnittstelle ist, und 
nix wirklich industrietaugliches (wenn gleich es dort teilweise 
verwendet wird).

MFG
Falk

Autor: A. K. (prx)
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Ruhig Blut: Es gibt USB-Boxen für's Netzwerk, mit denen sich USB-Ports 
räumlich getrennt vom Rechner unterbringen lassen. Beispielsweise um in 
virtuelle Server reale USB-Dongles reinzustecken. Kommt mit 
entsprechender Software. Die Dinger sind deutlich günstiger und 
galvanisch getrennt ist der Datenpfad vom Ethernet ohnehin schon.

Beispielsweise die Lantronix UBox 2100 für 140€.

Autor: Asterisk (Gast)
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Hi

Wie wäre es mit Wireless-USB?

Mehr trennung geht nicht :-)

Und ist billig!

http://www.usb.org/developers/wusb/

oder

http://de.wikipedia.org/wiki/Wireless_USB

Autor: Johannes (Gast)
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Von Meilhaus gibt's einen USB Isolator. Kostet, wenn ich mich recht 
erinnere, unter 100€.

Autor: Chris S. (schris)
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Nur, bei den usb->eth bringt man nur full-speed darueber, oder wenn
sie wirklich high speed emulieren, dann nur mit 1/4 der Kapazitaet.
GB-ETH kann moeglich sein, kenne ich aber kein Konverter von USB auf GE
und zurueck.
Einfacher ist da, den PCI bus zu isolieren, und einen pci-usb Karte
einzustecken. Gibt es auch kommerziell.

Autor: Dominik S. (dominik-s)
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Auf die USB-Ethernet-USB-Geräte bin ich auch schon gestoßen. Aber nur 
weil ein Ethernetkabel dazwischen hängt muss es ja auch nicht 
zwangsläufig Potenzialgetrennt sein. Bei den Geräten die ich gefunden 
hatte stand es auch nicht explizit dabei.

Das ganze sollte ohne zusätzliche Software funkionieren da es an 
verschiedenen Rechnern (teilweise ohne Admin-Rechte) betrieben wird und 
die Ethernet-Schnittstelle des/der Rechners schon in Beschlag ist, 
deshalb scheidet die Möglichkeit einen USB-Anschluss an der 
Ethernetschnittstellt zu simulieren aus.

Die Möglichkeit der PCI-Isolierung besteht ebenfalls nicht, da evtl. 
auch Notebooks angeschlossen werden müssen.


@Falk:
Ich weiß wirklich nicht warum du dich gleich so aufregst und mir 
unterstellst ich könne nicht nachdenken. Ich habe mich noch für deinen 
Beitrag bedankt, weil ich den Artikel über USB noch nicht kannte und ihn 
hilfreich fand... und dann wird man gleich angepöbelt?? Ist das hier so 
üblich? Ich hoffe mal nicht...

Zum Thema: Das Gerät ist fertig, bereits vorhanden, der Teil mit der 
Schnittstelle ist nicht selbst gebastelt und befindet sich nicht in 
einer Industriehalle, sondern in einem Labor. Die USB-Schnittstelle MUSS 
ZWINGEND benutzt werden, eine Ethernetschnittstelle ist am Gerät nicht 
vorhanden und würde aus zuvor genanntem Grund auch nichts nützen. Ich 
komme also an der Potenzialtrennung für den USB nicht vorbei.


Schöne Grüße, Dominik

Autor: Klaus (Gast)
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@ Dominik S.

>Die USB-Schnittstelle MUSS ZWINGEND benutzt werden, eine >Ethernetschnittstelle 
ist am Gerät nicht
>vorhanden und würde aus zuvor genanntem Grund auch nichts nützen.


kannst Du nicht lesen??????????????


>"USB <-> Ethernet <-> USB"

Autor: Dominik S. (dominik-s)
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Ich kann sehr gut lesen. Siehe mein erster Satz. Kannst du mir ein 
kontretes Gerät empfehlen?

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Das nennt man einen klassischen Designfehler. Erstmal loslegen und das 
Kernproblem ignorieren, und irgendwann muss dann 'ne arme Sau 
feststellen, daß es tatsächlich Geld kostet, das Problem zu lösen.

Da das Problem für rund 500 EUR lösbar ist, sehe ich kein wirkliches 
Problem. Wer solche Vorgaben macht, muss auch mit den Konsequenzen 
leben, nämlich, daß sie halt auch Kosten verursachen.

http://tinyurl.com/55qf3l ist sicherlich nicht ohne Grund so teuer. 
Exotenzuschlag, aber eben auch aufwendige Technik und nicht eine fertige 
"ach, da müssen wir nur den und den Chip nehmen"-von-der-Stange-Lösung.

Rein interessehalber: Was ist denn das für ein Gerät, was da verwendet 
wird? Was ist die Anwendung?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Dominik S. (dominik-s)

>weil ein Ethernetkabel dazwischen hängt muss es ja auch nicht
>zwangsläufig Potenzialgetrennt sein.

Doch, weil Ethernet per Default potentialgetrennt ist. Geheimes 
Insiderwissen ;-)

> Bei den Geräten die ich gefunden
>hatte stand es auch nicht explizit dabei.

Weils implizit iat. Steht auf den Mineralwasserflaschen, dass der Inhalt 
nass ist?

>Das ganze sollte ohne zusätzliche Software funkionieren da es an
>verschiedenen Rechnern (teilweise ohne Admin-Rechte) betrieben wird und
>die Ethernet-Schnittstelle des/der Rechners schon in Beschlag ist,

Hub?

>Zum Thema: Das Gerät ist fertig, bereits vorhanden, der Teil mit der
>Schnittstelle ist nicht selbst gebastelt und befindet sich nicht in
>einer Industriehalle, sondern in einem Labor.

Was ist es denn?

> Die USB-Schnittstelle MUSS
>ZWINGEND benutzt werden,

Naja, dann stellt sich dir Frage, wieso plötzlich ein galvanische 
Trennung benötigt wird, wenn das Gerät fertig gekauft wurde?

> eine Ethernetschnittstelle ist am Gerät nicht
>vorhanden und würde aus zuvor genanntem Grund auch nichts nützen. Ich
>komme also an der Potenzialtrennung für den USB nicht vorbei.

Das bleibt mal abzuwarten. Sag mal worum es wirklich geht.

MFg
Falk

Autor: Johannes (Gast)
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Hier ein Link zu dem Meilhaus-Isolator:
http://www.meilhaus.de/produkte/usb-mobile-messtec...

Deine Frage taucht übrigens nicht zum ersten Mal hier auf:

Beitrag "USB galvanisch isoliert"

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Johannes (Gast)

>Hier ein Link zu dem Meilhaus-Isolator:
>http://www.meilhaus.de/produkte/usb-mobile-messtec...

macht aber nur Low und Full Speed. Der OP wollte aber High Speed.

MFg
Falk

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Einen, der High Speed kann, habe ich weiter oben verlinkt. Kostet halt 
Geld, löst aber das Problem.

Autor: Dominik S. (dominik-s)
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Im Moment ist es ein Evaluation-Board für einen DSP (es wird aber in 
Zukunft auch für andere Geräte benutzt, deshalb soll es High-Speed 
unterstützen). Das Board wird derzeit zur Regelung einer PFC-Stufe mit 
bis zu 400V Ausgangsspannung eingesetzt, die per Stiftleiste an die 
IO-Pins des Evaluationboard angeschlossen ist. An der aufgesteckten 
Schaltung werden häufig Änderungen durchgeführt. Die Ausgangsspannung 
(und auch die Netzspannung) sollen sich nicht durch einen kleinen 
Schaltungsfehler oder eine Unachtsamkeit den Weg durch einen Rechner 
oder schlimmer noch durch ein Notebook bahnen können. Es hat also rein 
gar nichts mit Designfehlern, für teuer Geld ausbaden, vorher Nachdenken 
usw. zu tun.

Den Meilhaus USB-GT kenne ich schon, er kann aber kein High-Speed. 
(Hatte ich im allerersten Post erwähnt). Es wird wohl trotzdem der 
Meilhaus USB-GT werden, wenn ich keine Alternativen finde. Der hier wäre 
wahrscheinlich etwas zu kostspielig (den meinte ich auch in meinem 
ersten Post):
http://www.csid.de/USB-und-RS232-Isolation/USB-Iso...

Also nochmal: ich möchte einfach nur Vorschläge für eine ähnliche 
Alternative.

Ich denke jetzt ist geklärt woher welche Anforderung kommt.

Gruß, Dominik

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Dominik S. (dominik-s)

>Also nochmal: ich möchte einfach nur Vorschläge für eine ähnliche
>Alternative.

Trenn doch einfach die Ansteuerung der Leistungsstufe galvanisch, das 
ist wesentlich einfacher und üblich.

MFG
Falk

Autor: Christian R. (supachris)
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http://www.hy-line.de/co/computer-components/herst... 
da gibts auch Glasfaser-USB Übertrager.

Autor: Henning (Gast)
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Ich finde Dominik S. in seiner Haltung ziemlich unverschämt. Macht den 
Eindruck, als erwarte er eine Lösung vom Forum. Ambesten sollen die auch 
gleich bezahlen.

Und darum hier ein neues Thema:

"Ich möchte an meinem 8051 die USB 3.0 Schnittstelle nachbilden. Ich 
brauche die Bandbreite unbedingt für einen Temperatursensor. Die Spec 
habe ich schon runtergeladen: 
http://www.usb.org/developers/docs/usb_30_spec.zip
wie meint ihr, könnte ich den Stack aufbauen, schickt mir mal dringend 
fertige Lösungen..."

Danke.

Henning

Autor: Dominik S. (dominik-s)
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Henning wrote:
> Ich finde Dominik S. in seiner Haltung ziemlich unverschämt. Macht den
> Eindruck, als erwarte er eine Lösung vom Forum. Ambesten sollen die auch
> gleich bezahlen.

Hallo? Gehts noch? Ich habe nur eine Frage gestellt. Von bezahlen hab 
ich sowieso nichts geschrieben! Was soll daran unverschämt sein?

Unverschämt finde ich eher:

> Und darum hier ein neues Thema:
[...]
> schickt mir mal dringend fertige Lösungen..."

Mach doch dein eigenes Thema auf. Und direkt eine fertige Lösung zu 
verlangen ist nicht bloß unverschämt sondern verdammt dreist.



Vielen Dank an alle die mir weitergeholfen haben.

Schöne Grüße, Dominik

Autor: Christian R. (supachris)
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Seid doch mal nett zueinander. 570 Euro für eine 4kV-feste USB 2.0 
HighSpeed Trennung ist doch vergleichsweise günstig. Ist doch ein 
absolutes Nischenprodukt. Sehr viel Auswahl gibts da nicht....

Autor: wt (Gast)
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hi,

da geht es ja heis zu!

Wenn bloß um PC Schutz geht, so würde ich vorschlagen, einen USB Hub 
zwischen zu schalten.
Zugegeben, die Masse ist durchgeschleift. Sonst hast Du aber eine 
vernünftige Strombegrenzung und Spannungssicherung. Wenn da tatsächlich 
größere Spannungen auftreten, dann hast Du halt 10€ HW geschossen. Kein 
großer Verlust.

Ich weiß, ich weiß, die Lösung klingt nicht so spannend wie galwanisch 
getrennte high speed USB Schnittstelle, aber für eine Übergangslösung 
dürfte reichen.

gruß

Autor: Thomas B. (yahp) Benutzerseite
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wt wrote:
> Wenn bloß um PC Schutz geht, so würde ich vorschlagen, einen USB Hub
> zwischen zu schalten.

Was ist daran Schutz für den PC und den Nutzer? Weißt du, wo sich 400 V 
im Niederspannungsteil eines solchen Hubs ihren Weg suchen?

Autor: chris (Gast)
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Ev, PC ueber Ethernet (medical rated) trennen, und von anderen PC ueber 
Netz und remote desktop oder VNC den ersten bedienen.
Aber, wei bereits geschrieben, geht nicht, also kauf dir das fast 600 
Euro Isolationsgeraet. Pass nur auf, dass es genuegend abgesichert ist, 
weiss nicht auswendig, was bei 400V Vorschrift ist, ob da 4Kv 
ausreichen.

Autor: wt (Gast)
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@ Thomas
nein, weis ich nicht. Wenn man mit 400V arbeitet, sollte natürlich 
nichts etwas ungetestet dazwischen schalten.
Ich würde den Hub ersmal aufmachen und die cu strecken untersuchen, 
anschließend Isolationsabstände. Evtl. zur Not mit dem Messer dem 
Trenngraben nachhelfen. Könnte für den ersten Test reichen. Betonung auf 
könnte! Wenn nicht, muß als nächstes Versorgung angeschaut werden und 
hier eine Lösung überlegt werden. Wie gesagt es könnte für Provisorium 
reichen.

Auf der anderen Seite, habe ich die Hoffnung, daß jemand der mit solchen 
Spannungen hantiert, weiß was er tut und in der Lage ist, solche 
Geschichten abschätzen.

gruß

Autor: Klaus (Gast)
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http://seh.de/deutsch/index.htm

Typ: myUTN-50

aber keine Ahnung was das Teil kostet.

mfg

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