Hallo allerseits,
ich hoffe, ich bin mit meinem Anliegen hier in der Rubrik
"Digitaltechnik" richtig, falls nicht, bitte ich meinen Beitrag zu
verschieben.
Ich knabbere gerade an folgender Problemstellung:
- Ein entfernter Sensor soll ausgelesen werden. Ist im Prinzip ein Poti.
- Entfernung des Sensors von der Datenverarbeitungsstelle bis zu 1200m.
- Der Sensor muß von der DV-Stelle aus elektrisch versorgt werden. :-(
- An der DV-Stelle stehen maximal 8V (DC) zur Verfügung.
- Unidirektionale Übertragung (Sensor "pusht") reicht.
Und last but not least (der schwierige Teil):
- Die Leitung ist vorgegeben und kann auch nicht verändert werden. Bei
diesem "Spezialkabel" stehen mir 4 Litzen AWG26 (entspricht 4 x 0,14
mm^2) zur Stromversorgung des Sensors und zur Datenübertragung zur
Verfügung. Widerstand entspricht somit knapp unter 170 Ohm per Leiter
für die 1,2 km.
Folgende Gedanken hab' ich mir schon gedacht:
1.) Ursprüngliche Idee: An das Sensorpoti einen Controller mit ADC
anflanschen, Sensorwert digitalisieren und differentiell (zum Beispiel
mittels CAN-Transceiver) hinauspushen. Es hat sich aber bereits nach
ersten Überschlagsrechnungen gezeigt, daß das "laut Ohm" so nicht gehen
wird, alleine für den Strom der Transceiver reichts nicht.
2.) Stromschleife: Geht wahrscheinlich prinzipiell, auch wenn ich damit
noch nichts gemacht habe. Ist aber wohl einfach und robust.
3.) HART-Feldbusmodemchip: Müsste ziemlich sicher gehen, soweit ich das
nach oberflächlicher Recherche bzgl. HART herausgefunden habe.
Allerdings ist hier der Schaltungsaufwand wohl auch nicht zu
unterschätzen.
3.) Eventuell ginge es auch, einen DiSEqC-Chip zur Übertragung
zweckzuentfremden. Irgendwo hab' ich 'mal Microcontroller mit
integriertem DiSEqC-Modul gesehen. Dagegen spricht jedoch: Erstens bin
ich nicht so der "Programmiermensch", zweitens geht DiSEqC von Koaxkabel
aus, Leitungslänge war glaub' ich auf 300m begrenzt. Falls es also mit
meinem ungeschirmten Leiter funktionieren würde, wäre es immer noch eine
Fricklerlösung.
Woran ich jetzt denke:
- Mittels V-F-Konverter (LM331?) die Sensorspannung in ein
Frequenzsignal umwandeln und über's Kabel jagen und an der
Auswertestelle mittels F-V-Converter (LM2907?) wieder zurückwandeln.
Dazu die Frage: Geht das prinzipiell über diese lange Leitungslänge bei
dem "schlechten" Kabel? Worauf muß ich bei der gewählten
Übertragungsfrequenz achten? (Frequenz der o.g. Bausteine ist wohl
irgendwo im zweistelligen kHz-Bereich wählbar). Schliesslich will ich ja
nicht, dass irgendwelche Atom-Uboote auftauchen oder gar noch der
Meßwagen vorbeikommt! ;-)
Abschlussfrage: Gibt es eine "bessere" Lösung als die V/F-F/V-Wandlung?
Vielen herzlichen Dank,
Hank
PS: Nein, das Kabel kann wirklich nicht gewechselt werden.
Dockarbeiter Hank schrieb:> PS: Nein, das Kabel kann wirklich nicht gewechselt werden.
Ok, klingt vernünftig, sehe ich ein.
> - An der DV-Stelle stehen maximal 8V (DC) zur Verfügung.
Nein, das klingt nicht vernünftig, sehe ich nicht ein.
a) Warum muß es nur 8V sein ?
b) Warum muß es DC sein ?
Wie wäre es mit AFSK wie zu guten alten Akustikkopper-Zeiten? Du sagst
Du brauchst nur Simplex, das sollte mit einem simplen µC senderseitig
ohne Klimmzüge einfach zu implementieren sein und empfangsseitig auch
nicht allzu kompliziert.
kannst du die Versorgungsspannung von 8V nicht mit einem Step Up Wandler
auf 24V oder noch höher bringen und am Sensor durch einen Step Down
Wandler wieder runter auf 5V, dadurch wären die Verluste auf der langen
Leitung vielleicht ausreichend für CAN.
Gruß Thomas
Dockarbeiter Hank schrieb:> Abschlussfrage: Gibt es eine "bessere" Lösung als die V/F-F/V-Wandlung?
Erstmal eine ganz banal Frage: Wie oft mit das Poti ausgelesen werden,
i.e. wie schnell wird da dran gedreht?
Dockarbeiter Hank schrieb:> - Ein entfernter Sensor soll ausgelesen werden. Ist im Prinzip ein Poti.
Wenn du uns sagen könntest, was genau es ist, könnten wir dir
wahrscheinlich besser helfen.
> 2.) Stromschleife: Geht wahrscheinlich prinzipiell, auch wenn ich damit> noch nichts gemacht habe. Ist aber wohl einfach und robust.
Wäre mit deinen Infos meine bevorzugte Wahl. Alles andere ist doch nur
unnötig kompliziert, ohne Mehrnutzen zu bringen. Würde ich also nur
machen, wenn es einen Grund dafür gibt.
Bernd K. schrieb:> Hast Du wenigstens ein verdrilltes Paar dabei?
Stimmt, wollte ich eigentlich dazuschreiben: KEIN Twisted Pair
vorhanden.
Deshalb macht mir die Sache ja auch solches Kopfzerbrechen.
Marc Vesely schrieb:>> - An der DV-Stelle stehen maximal 8V (DC) zur Verfügung.> Nein, das klingt nicht vernünftig, sehe ich nicht ein.> a) Warum muß es nur 8V sein ?> b) Warum muß es DC sein ?
Da hab' ich mich auch wieder unglücklich ausgedrückt: Standardmässig
stehen an der DV-Stelle 8V DC zur Verfügung, prinzipell wäre auch das
möglich:
freak schrieb:> Man könnte aus den 8volt eine groessere spannung erzeugen.Thomas L. schrieb:> kannst du die Versorgungsspannung von 8V nicht mit einem Step Up Wandler> auf 24V oder noch höher bringen und am Sensor durch einen Step Down> Wandler wieder runter auf 5V, dadurch wären die Verluste auf der langen> Leitung vielleicht ausreichend für CAN.
24V wäre sowiso das Maximum, das ich drüberschicken wollen würde.
Geht sich aber wohl auch nicht aus: 19V(24-5) div 340 Ohm = 55mA.
Das wird für Controller mit ADC + Transceiver reichlich knapp, denke
ich.
Dietrich L. schrieb:> Wie wäre es analog mit 3- oder 4-Leitermessung wie bei PT100 / PT1000?> Dazu genügend "kräftiges" Filter und Schutzbeschaltung.
Ich denke, diese Idee werde ich mir noch genauer zu Gemüte führen,
klingt simpel und robust (beides gewünscht). Bedenken hätte ich da
wieder nur wegen Einstrahlungen auf die lange Kabellänge, aber das
liesse sich wohl mit einer passenden Filterung ganz gut lösen, denke
ich.
Bernd K. schrieb:> Wie wäre es mit AFSK wie zu guten alten Akustikkopper-Zeiten? Du sagst> Du brauchst nur Simplex, das sollte mit einem simplen µC senderseitig> ohne Klimmzüge einfach zu implementieren sein und empfangsseitig auch> nicht allzu kompliziert.
Auch diese Idee gefällt mir sehr gut, wobei ich mich mit
Nachrichtentechnik etc. nicht sonderlich auskenne (wie man aber bestimmt
schon bemerkt hat). Wenn ich ehrlich bin, würde ich auf einen eigen
Controller im Sensor gerne verzichten, weil ich nicht so der
"Programmiermensch" bin. Andererseits wird es ein Spezial-IC ala ADC mit
AFSK-Ausgaung kaum geben - ich werde daher auch diese Lösung nicht
vorschnell verwerfen, auch wenn sie anfangs Mehraufwand für mich
bedeutet.
Sollte mich da unter der Woche 'mal genauer einlesen.
Frank K. schrieb:> 4-20mA Stromschleife funktioniert auch bei langen Leitungen, eben weil> Du ja einen Strom einprägst. Die 8V Versorgungsspannung werden da aber> nicht reichen. Schau Dir mal XTR115/116 und RCV420 an.Progger schrieb:>> 2.) Stromschleife> Wäre mit deinen Infos meine bevorzugte Wahl. Alles andere ist doch nur> unnötig kompliziert, ohne Mehrnutzen zu bringen. Würde ich also nur> machen, wenn es einen Grund dafür gibt.
Hmm, vielleicht habt ihr wirklich Recht, und die einfache, analoge und
robuste Lösung ist wirklich hier die geschickteste.
Wolfgang schrieb:> Dockarbeiter Hank schrieb:>> Abschlussfrage: Gibt es eine "bessere" Lösung als die V/F-F/V-Wandlung?> Erstmal eine ganz banal Frage: Wie oft mit das Poti ausgelesen werden,> i.e. wie schnell wird da dran gedreht?
Stimmt, habe ich im Eifer des Gefechts wieder vergessen gehabt
dazuzuschreiben. Prinzipiell möchte ich schon gerne auf mindestens drei
Auslesevorgänge in der Sekunde kommen, 5 wären toll und 10 phänomenal.
;-)
Also an der Übertragungsrate soll's nicht scheitern, eher unkritisch.
Stimmt jedoch, wäre wichtig gewesen, das gleich in's Eingangsposting zu
schreiben.
Ich danke Euch allen jedenfalls herzlichst für alle Beiträge.
Ihr seid ein tolles Forum!
Ich werde all die Gedanken und Hinweise nun noch etwas sacken lassen und
mir die Sache noch genauer überlegen. Gottseidank liegt kein Zeitdruck
vor.
Für weitere Tipps und Anregungen bin ich natürlich weiterhin sehr
dankbar.
Also nochmals: Danke und alles Gute, Hank
Dockarbeiter Hank schrieb:> 55mA.> Das wird für Controller mit ADC + Transceiver reichlich knapp
Das kann es nicht sein. Controller und ADC kann man notfalls mit µA
betreiben, und differentiale Treiber aus CMOS auch, ich denke dass man
den Stromverbrauch unter 1 mA bekommen kann, ganz sicher unter 10 mA,
und dazu kann man noch die Schaltung schlafen legen und nur gelegentlich
aufwecken (und dann mit gespeicherter Energie versorgen).
Du hast uns allerdings nicht verraten, wieviele Messzyklen pro Sekunde
du brauchst, das hat wesentlichen Einfluss auf den Energieverbrauch,
wenn man es richtig macht.
Georg
Georg schrieb:> Dockarbeiter Hank schrieb:>> 55mA. Das wird für Controller mit ADC + Transceiver reichlich knapp> Das kann es nicht sein.
Typische CAN-Transceiver wollen "für dominant" lt. Datenblatt um die
75mA.
Gut, das kann man runterdrücken, weil der dominante Zustand anscheinend
(entgegen seinem Namen) nur relativ kurz anliegt. Anderersxyeits ist es
sicher sinnvoll, bei langem und ungeschirmten Kabel die Bitrate
möglichst niedrig zu halten, dabei steigt dann wieder die prozentuale
Zeit im dominanten Zustand (glaube ich zumindest). Ich denke, da kommt
man überschlagen schon 'mal auf ein Drittel gemittelt, das wären dann 25
mA.
> Controller und ADC kann man notfalls mit µA betreiben, und differentiale >
Treiber aus CMOS auch, ich denke dass man den Stromverbrauch unter 1 mA
> bekommen kann, ganz sicher unter 10 mA, und dazu kann man noch die> Schaltung schlafen legen und nur gelegentlich aufwecken (und dann mit> gespeicherter Energie versorgen).
Wahrscheinlich hast Du recht und mit diversen Sleep-modes etc. kann man
sicher einiges einsparen. Ich gehe aber lieber auf "Nummer Sicher" und
rechne mit den maximum ratings, da wird dann schon alles ziemlich knapp.
> Du hast uns allerdings nicht verraten, wieviele Messzyklen pro Sekunde> du brauchst, das hat wesentlichen Einfluss auf den Energieverbrauch,> wenn man es richtig macht.Dockarbeiter Hank schrieb:> Stimmt, habe ich im Eifer des Gefechts wieder vergessen gehabt dazu-> zuschreiben. Prinzipiell möchte ich schon gerne auf mindestens drei> Auslesevorgänge in der Sekunde kommen, 5 wären toll und 10 phänomenal.
Wie gesagt, an der Übertragungsrate wird es eher nicht scheitern. Mein
Problem ist teilweise auch, daß ich ziemlichen Bammel vor Ein- und
Abstrahlungen habe. Wahrscheinlich werde ich es wirklich mit der schon
mehrmals empfohlenen Stromschleife probieren.
Mein Plan ist derzeit, die nächsten Tage die Gedanken noch einmal sacken
zu lassen und mir, falls ich mich wirklich für die Stromschleife
entscheiden würde, mir ein Eval-Board für den von Frank empfohlenen
XTR-Chip von Texas zu holen und damit rumzuspielen (der Mauser hat grad'
eins für 35 Euro mit dem XTR111).
Ursprünglich war ich ja ehrlich gesagt eher auf eine digitale Lösung
"versessen", aber wahrscheinlich handelt man sich damit nur mehr
Probleme ein, als es Nurtzen bringt.
Ich bin aber natzürlich weiterhin gerne jederzeit dazu bereit, mich voin
einer digitalen Lösung überzeugen zu lassen. Nur die Sache mit den
CAN-Transceivern habe ich ehrlich gesagt innerlich schon abgehakt -
alleine der Mehraufwand mit dem Controller zum digitalisieren des
Sensors und bedienen des Transceivers schreckt mich schon ab -
Programmieren war aber auch noch nie mein Ding.
Danke jedenfalls für Deinen Beitrag,
Hank
Dockarbeiter Hank schrieb:> Typische CAN-Transceiver wollen "für dominant" lt. Datenblatt um die> 75mA.
Die sind ja auch für die Autoelektronik entworfen, da sind 75 mA
Peanuts. Aber es zwingt dich ja keiner, CAN zu realisieren.
Georg
Stromschleife mit 4-20mA, jeweils zwei Adern parallel, und fertig.
HART ist übrigens nichts anderes als eine Stromschleife mit zusätzlicher
eingeprägter Modulation. Brauchst Du nicht.
Dockarbeiter Hank schrieb:> 2.) Stromschleife: Geht wahrscheinlich prinzipiell, auch wenn ich damit> noch nichts gemacht habe. Ist aber wohl einfach und robust.
Richtig. Für mich wäre das definitiv das Mittel der Wahl. Einfach,
billig und ziemlich zuverlässig.
> Woran ich jetzt denke:>> - Mittels V-F-Konverter (LM331?) die Sensorspannung in ein> Frequenzsignal umwandeln und über's Kabel jagen und an der> Auswertestelle mittels F-V-Converter (LM2907?) wieder zurückwandeln.
Das ist Mist. Du empfängst am Ende von 1,2km Kabel alles mögliche, nicht
nur die eine diskrete Frequenz, die dem Meßwert entspricht. Und durch
das verwendete Prinzip der Frequenzmodulation kannst du nicht mal
wirklich effizient den Störkram ausfiltern, denn du mußt ja die gesamte
Nutzbandbreite durchlassen.
> Dazu die Frage: Geht das prinzipiell über diese lange Leitungslänge bei> dem "schlechten" Kabel?
Eigentlich nicht. Es kann unter günstigen Umständen funktionieren, aber
ich würde nicht mit der Erwartung rangehen, dass es das tut.
> Abschlussfrage: Gibt es eine "bessere" Lösung als die V/F-F/V-Wandlung?
Du hast sie doch selber bereits genannt.