Signal und Spannung auf einer Leitung

[Moritz Grosch]

Hallo,

für ein Projekt habe ich vor SPI kombiniert mit differentieller Signalübertragung als Bussystem einzusetzen (Quasi ein Daisy-Chain-Netzwerk, kein Ring).
Als Signale gibt es MOSI, MISO, SCK und eine Rückmeldung ob sich ein Gerät mit der gesendeten Adresse angesprochen fühlt (mit Fehlererkennung, wird ja durch die Daisy-Chain durch alle Geräte geleitet).
Mit differentieller Übertragung gibt das 4 Twisted-Pairs, also 8 Kabel.
Um keine eigenen Kabel konfektionieren zu müssen würde ich gerne Netzwerkkabel nehmen (ungekreuzte) - nun brauch ich aber noch eine Spannungsversorgung für die Teilnehmer.

Ist es möglich auf 2 der Paare die Versorgungsspannung zu legen (und darauf das Signal) und auf die anderen beiden Paare die Masse?
Wie sieht dazu die Schaltung aus? Auswerten möchte ich die Signale mit einem Komparator, eine höhere Spannung ist also kein Problem - dachte an 24V. Ein Spannungsregler kann auf jeden Teilnehmer drauf.

Das ganze soll eine Art Wohnungsautomatisierung werden, deswegen keine eigene Stromversorgung für jeden Teilnehmer - aber auch kein hoher Stromverbrauch am ganzen Bus.
Das Projekt ist nur just-for-fun, also werde ich keine fertigen Bussysteme einsetzen ;)

Wäre toll wenn ihr mir dabei ein wenig helfen könntet :)

Grüße,
LittleFox

[Picojetflyer]

Wie schaut den das Rückmelde Signal aus? Ist das nur ein High (Hallo hier bin ich!) oder schon ein Datenstrom? Du könntest es ja machen wie die Sat-LNBs mit ihrer Horizontal/Vertikal Umschaltung. Einfach eine Grundspannung z.B. 12Volt. und für ein High haust du 2 oder mehr Volt oben drauf. ein High würde dann 14 Volt haben und ein Low 12 Volt. Nur so eine Idee,
Gruß

Matthias

[PICture]

Hallo!

Ich habe vereinfachte Lösung für zwei Teilnehmer skizziert, die beliebig erweitert werden kann. Die L und C sollen min. Dämpfung vom Signal mit vorhandener Frequenz gewährleisten (für Rechteck muss die Frequenz für Berechnungen 10-fach grösser sein). ;)


DC DC

+----->----+ +---->-----+
| | | |
| C| L Koaxkabel L C| |
| C C| C| C |
.-------. C| _________)_ _ _)_____ C| .-------.
| Teil- | || | / \ / / / \ | || | Teil- |
| nehmer|->-||-+---o ) (- - -( ( o---+-||->-| nehmer|
| | || \_/______\_ _ _\____\_/ || | |
'-------'AC | ) ) | AC '-------'
| === === |
=== GND GND ===
GND GND

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[Moritz Grosch]

Hi,

@Picojetflyer
Das Rückmeldesignal ist ein einfach HIGH, geht nur darum dem Master mitzuteilen dass ein Slave angesprochen wurde, so können beim Start auch alle Geräte auf Adresskollisionen geprüft werden. Vielleicht auch eine automatische Konfiguration... mal schauen^^

@PICture
Danke dir!
Ich nehme an anstatt des Koax-Kabels kann ich auch 8 Leitungen (als Twisted-Pairs) nehmen? Reicht die Abschirmung eines Ethernet-Kabels als Masse aus?

Grüße,
LittleFox

[PICture]

Ich habe nur als Beispiel ein Koaxkabel skizziert, das aber nicht zwingend ist und mit "twisted pair" sollte es genauso gehen. Die Abschirmung eines Ethernet Kabels wegen EMV Störungen ist sicher besser als vom "twisted pair". Weviel von Versorgungsspannung und Signal auf der GND Leitung abfällt, fängt von Querschnitt und Länge der Leitung sowie Grösse des fliesenden Stroms ab. Weil du über kleinen Stromverbrauch durch Teilnehmer geschrieben hast, sollte es passen, aber man zur Sichercheit vorm Verlegen prüfen sollte. Falls nötig könnte man immer beliebige zusätzliche GND Leitung paralell nutzen. ;)

[Moritz Grosch]

Kann ich denn auch auf 2 Aderpaare VCC + Signal legen und auf die anderen beiden GND + Signal?
Und könntest du mir bitte noch einen Tipp geben wie ich L und C berechnen kann? Bin nicht so der Formelmensch und eigentlich auch Informatiker ... Danke :)

[PICture]

Ich bin kein Wissenschaftler, eher Praktiker und als Tipp kann ich bloss sagen, dass für DC ein LC Tiefpass und für AC ein LC Hochpass berechnet wird. Selbstverständlich mir allen real existierenden Impedanzen, wie z.B. Montagekapazitäten. Vereinfacht so: http://elektroniktutor.de/analogtechnik/tiefpass.html und http://elektroniktutor.de/analogtechnik/hochpass.html . ;)

[Moritz Grosch]

Da stand ich jetzt aber aufm Schlauch :D
danke - eigentlich logisch, nur gerade so gar nicht daran gedacht :D

[PICture]

Momentan fehlendes Wissen lässt sich heutzutage dank Internet fast blitzschnell ergänzen.

Übrigens, man kann auch ruhig L durch R ersetzen, was das ganze vereinfacht. ;)

[Picojetflyer]

Hi,

@Picojetflyer
Das Rückmeldesignal ist ein einfach HIGH, geht nur darum dem Master mitzuteilen dass ein Slave angesprochen wurde, so können beim Start auch alle Geräte auf Adresskollisionen geprüft werden. Vielleicht auch eine automatische Konfiguration... mal schauen^^

.....


Ich bin auch nur Praktiker, aber seit Ihr da nicht auf den Holz weg??

Die Methode mit der "C" Ein oder Auskopplung funktioniert nur bei "schwingenden" Analog signalen. Ein einfacher High vom Slave ala "Hallo Welt mir gehts gut!" was vielleicht ein paar Milisekunden oder Sekunden anliegt wird kaum so wieder auf der anderen Seite der C Auskopplung rauskommen.
Auch wird diese Methode ohne weitere Elektronik nicht für die Komunikation funktionieren, sollte das, dass Ziel sein.

Korrigiert mich aber wenn ich falsch liege.. ist noch Früh :rolleyes:

Gruß

Matthias

[PICture]

Der Bus sollte hauptsächlich bidirektional funktioniern um Packete von rechteckigen Impulsen zu übertragen. Für langsame Pegeländerungen, wie bei SAT TV, kann man den DC Weg verwenden, falls die Teilnehmer eigene Spannungsregler hätten.

Es ist auch möglich die Daten auf die min. DC Spannung für Spannungsregler aufaddieren, habe aber nicht analisiert was einfacher/billiger wäre.

[Moritz Grosch]

Hi und sorry für die späte Antwort, war am WE nicht da und hab den Thread vergessen :eek:

Die Teilnehmer sollen eigene Spannungsregler bekommen, wenn auch nur in Form von LM3940 oder so - also Linearregler
Lange Folgen von 1 oder 0 würden ja nicht durch den Hochpass kommen - wie kann ich das lösen? Wie geht der DC-Weg?

Und nochmal danke :)

[PICture]

Für mich am besten wäre, was genau (Amplitude & Frequenz) dürch die definierte Leitung (Kapazität zwischen Adern z.B in pF/m) übertragen werden sollte. Erst dann könnte ich über etwas konkretes nachdenken. :confused:

Allgemein je niedriger die o.g. Frequenz ist, um so grösser nötige L und C seien müssen. Falls die Amplitude des Signals immer höher als niedrigste nötige Eingangsspannung des Spannungsreglers ist, könnte man das ohne Filter mit einem Komparator (am besten mit Hysterese) detektieren und seine Ausgangsspannung analisieren. ;)

[Moritz Grosch]

Amplitude 3.3V, Frequenz zwischen 0.5 und 4MHz - weiß ich dann erst mit allen Teilnehmern.

Zu den Leitungseigenschaften hab ich keine Ahnung O.O
CAT5 Kabel halt :S

[PICture]

Warum machst du dir dann Sorgen über DC, wenn es min. 500 kHz wäre ?

Die Leitungeigenschaften sind eigentlich vor allem bei grösseren Längen wichtig. Die Parameter vom CAT5 Kabel kenne ich leider auch nicht (Wellenimpedanz 50 Ohm, 75 Ohm, oder andere). Es müssten alle Teilnehmer an die Parameter des Kabels, wegen möglichen am Enden des Buses enstehenden "Echos", ziemlich geneu "getuned" werden. Bei niedriger Wellenimpedanz könnten Bustreiber nötig sein, weil z.B. 3,3 V / 75 Ohm = ca. 44 mA. ;)

[Moritz Grosch]

Bustreiber ist doch nur ein Verstärker, oder?

Möchte das Signal ja Differentiell übertragen, also +=1 und -=0 ergibt eine 1 und +=0 und -=1 ergibt eine 0 - da brauch ich ja eh noch Logik dazu.

Ich müsste jeden Teilnehmer individuell einstellen? Hm ... das ist irgendwie blöd ... Wie wird denn das bspw. bei Ethernet (oder anderen Plug&Play-Systemen) gemacht?

[PICture]

Bustreiber ist doch nur ein Verstärker, oder?

Ja, genauer Stromverstärker. :)


Möchte das Signal ja Differentiell übertragen, also +=1 und -=0 ergibt eine 1 und +=0 und -=1 ergibt eine 0 - da brauch ich ja eh noch Logik dazu.

Dann sollte sich Hardware für Standartbus verwenden lassen (wie z.B.RS232).


Ich müsste jeden Teilnehmer individuell einstellen? Hm ... das ist irgendwie blöd ... Wie wird denn das bspw. bei Ethernet (oder anderen Plug&Play-Systemen) gemacht?

Nein. Meistens muss jeder Teilnehmer nur gleiche dem Kabel Impedanz haben.