uC und geeigneter Bus

[Jürgen Leeb]

Hallo zusammen,

ich habe kürzlich einen Thread bzgl. uC und Rollädensteuerung
eingestellt.
Ihr habt mich überzeugt, das ganze mit einem Bussystem zu erledigen.

Nochmal kurz die Ausgangsituation:
Ich habe in einem Neubau 10 Zimmer mit el. Rollläden. In jedem Zimmer
sind 1, 2 oder max. 3 Rolläden. In jedem Zimmer existiert eine Dose, in
die:
1. von jedem Rollokasten ein Rohr,
2. von der Schalterbatterie (neben der Tür) ein Rohr,
3. und von einem Sternpunkt im Keller ein Rohr
hineingeht.
Am Sternpunkt im Keller soll eine Steuerung mit uC aufgebaut werden, die
die Tastersignale auswertet und die Rolläden ansteuert.

Ich habe also von jedem Raum eine Rohrverbindung zum Sternpunkt im
Keller.
Ich möchte vom Sternpunkt aus zu jeder Dose (1x pro Raum) je eine
Busleitung legen. Und in der Dose einen Slave aufbauen.

Die Länge des Busses ist max. 30m. Welcher Bus wäre dafür am besten
geeignet?
Er soll einfach sein und auch gut diagnostizierbar.

Vielen Dank für euer Tips!

MfG
Jürgen

 

[Uwe Hercksen]

Jürgen Leeb schrieb:

Die Länge des Busses ist max. 30m. Welcher Bus wäre dafür am besten
geeignet?
Er soll einfach sein und auch gut diagnostizierbar.

Hallo,

ich würde für sowas RS485 verwenden, serielle Übertragung und ein Master
-Slave Protokoll wie z.B. Modbus. Da dürfen Slaves aber nur nach
Aufforderung durch den Master senden, es müssen also alle Slaves vom
Master zyklisch abgefragt werden um die Tastersignale zu erfassen.
Aber bei einem Master und 10 Slaves sollte das kein Problem sein, auch
bei 30 Slaves nicht.
Asynchrone Übertragung mit 100 kBaud über 30 m ist mit RS485 kein Problem.
Einen Bus mit Kollisionserkennung und -auflösung sollte hier nicht nötig
sein, so spart man sich einiges an Hard- und Softwareaufwand.

Bye

 

[Dirk Ruth]

On Tue, 07 Oct 2003 15:13:32 +0200, Jürgen Leeb <juergen.leeb@bar.de>
wrote:

Hallo zusammen,

ich habe kürzlich einen Thread bzgl. uC und Rollädensteuerung
eingestellt.
Ihr habt mich überzeugt, das ganze mit einem Bussystem zu erledigen.

Nochmal kurz die Ausgangsituation:
Ich habe in einem Neubau 10 Zimmer mit el. Rollläden. In jedem Zimmer
sind 1, 2 oder max. 3 Rolläden. In jedem Zimmer existiert eine Dose, in
die:
1. von jedem Rollokasten ein Rohr,
2. von der Schalterbatterie (neben der Tür) ein Rohr,
3. und von einem Sternpunkt im Keller ein Rohr
hineingeht.
Am Sternpunkt im Keller soll eine Steuerung mit uC aufgebaut werden, die
die Tastersignale auswertet und die Rolläden ansteuert.

Ich habe also von jedem Raum eine Rohrverbindung zum Sternpunkt im
Keller.
Ich möchte vom Sternpunkt aus zu jeder Dose (1x pro Raum) je eine
Busleitung legen. Und in der Dose einen Slave aufbauen.

Die Länge des Busses ist max. 30m. Welcher Bus wäre dafür am besten
geeignet?
Er soll einfach sein und auch gut diagnostizierbar.

Gut diagnostizierbar ist das normale serielle Protokoll, wie es auch
für RS232 verwendet wird (8N1).

Es hängt ein wenig davon ab, wie viele Adern Dein Kabel hat, dass Du
einziehen willst und ob Du eine zentrale Stromversorgung Deiner
Elektronik (vom Sternpunkt) aus willst oder jeweils einen kleinen
Trafo setzen möchtest. Sicher möchtest Du noch mit den Schaltern die
Rolllädem steuern, wenn Deine Elektronik mal ausfällt. Das ganze ist
also nicht mal ebend am Wochenende zu machen.


Als Bussystem würde ich RS485 vorschlagen. Am Sternpunkt einfach über
Open-Collector zusammen schalten und an den Prozessor (als
Punkt<->Punkt Verbindung). Das läßt sich mit einem Laptop und einem
RS485->RS232 Wandler gut debuggen.

Abhängig wie viele Adern Du nun hast ist halb- oder vollduplex
möglich. Wenn nur 4 Adern zur Verfügung (Telefonkabel), die Versorgung
vom Sternpunkt kommt und man sich die lästige Umschaltung bei RS485
sparen will, kann man auch CAN-Treiber verwenden ( PCA 82C251T mein
Favorit).

Tschö
Dirk

 

[Rafael Deliano]

Ihr habt mich überzeugt, das ganze mit einem Bussystem zu erledigen.
Es gibt für Gebäude "handelsübliche" Bussysteme.

International LON von Echelon. Hierzulande stärker EIB von Siemens.
Beide haben den Nachteil teuer zu sein und entsprechende Einarbeitung
zu erfordern.
Wenn man aber langfrsitig in dem Bereich rumtut kann es sinnvoll sein
sich mit sowas anzufreunden.

MfG JRD

 

[Jürgen Leeb]

Dankeschoen für Deine Antwort!

ich würde für sowas RS485 verwenden, serielle Übertragung und ein Master
-Slave Protokoll wie z.B. Modbus. Da dürfen Slaves aber nur nach
Aufforderung durch den Master senden, es müssen also alle Slaves vom
Master zyklisch abgefragt werden um die Tastersignale zu erfassen.
Aber bei einem Master und 10 Slaves sollte das kein Problem sein, auch
bei 30 Slaves nicht.
An sowas habe ich auch gedacht. Nur das Modbusprotokoll kenne ich nicht.

 

[Jürgen Leeb]

Dankeschön für Deine Antwort!

Gut diagnostizierbar ist das normale serielle Protokoll, wie es auch
für RS232 verwendet wird (8N1).

RS232 wäre mir ganz recht. Aber gibts da keine Probleme mit der Länge?

Es hängt ein wenig davon ab, wie viele Adern Dein Kabel hat, dass Du
einziehen willst und ob Du eine zentrale Stromversorgung Deiner
Elektronik (vom Sternpunkt) aus willst oder jeweils einen kleinen
Trafo setzen möchtest.
Eine Zentrale Stromversorgung wäre mir am liebsten. So spart man sich

die Verlustleistung bei jedem Trafo. Am Sternpunkt würde ich ein etwas
größeres Schaltnetzteil aufbauen.

Sicher möchtest Du noch mit den Schaltern die
Rolllädem steuern, wenn Deine Elektronik mal ausfällt. Das ganze ist
also nicht mal ebend am Wochenende zu machen.
Irgend ein Sicherheitskonzept stelle ich mir schon vor. Z.B. das man das

Relais in der Dose überbrücken kann.

Abhängig wie viele Adern Du nun hast ist halb- oder vollduplex
möglich. Wenn nur 4 Adern zur Verfügung (Telefonkabel), die Versorgung
vom Sternpunkt kommt und man sich die lästige Umschaltung bei RS485
sparen will, kann man auch CAN-Treiber verwenden ( PCA 82C251T mein
Favorit).
Welche Umschaltung? Ich bin mit RS485 nicht so vertraut.

 

[Jürgen Leeb]

Wenn Du ein Bussystem willst, brauchst Du intelligente Bus-Nodes, d.h.
pro Node (Knoten) jeweils einen eigenen uC, der vor Ort (entweder pro
Zimmer oder pro Rollo) die Taster auswertet, die Motoren steuert und mit
den anderen Bus-Teilnehmern kommuniziert.
Das ist mir klar!

Welcher Bus an geeignetsten ist hängt z.B. davon ab, ob Du eine Rück-
meldung brauchst, d.h. ob Du an Ort A wissen musst, wie die Rollos an
Ort B gerade stehen. Wenn Du nur von einem zentralen Punkt aus alle
Rollos rauf- oder runterfahren lassen willst, brauchst Du keine Rück-
meldung.
Es sollte nur der Master (Sternpunkt) mit den Slaves kommunizieren.

Die Slaves untereinander nicht.

Als Bus würde auch ich RS485 vorschlagen, aber Vorsicht: Ein Stern ist
hierbei verboten (!!!), es sei denn Du brauchst keine Rückmeldung, denn
dann kannst Du einen Verteiler bauen.
Warum wäre ein Stern verboten, wenn auch die Slaves untereinander

kommunizieren muessten?

 

[Uwe Hercksen]

Jürgen Leeb schrieb:

Warum wäre ein Stern verboten, wenn auch die Slaves untereinander
kommunizieren muessten?

Hallo,

der Stern ist deshalb verboten weil RS485 mit
Leitungsabschlusswiderständen an jedem Ende der Leitung betrieben werden
soll, aber mehr als zwei Abschlusswiderstände sind eine zu hohe
Belastung. Ausserdem gäbe es beim Stern Wellenwiderstandssprünge im
Zentrum des Sterns.

Bye

 

[Uwe Hercksen]

Jürgen Leeb schrieb:

RS232 wäre mir ganz recht. Aber gibts da keine Probleme mit der Länge?

Hallo,

wenn man nicht die V24 Treiber für +- 12 V, sondern die differentiellen
Treiber und Empfänger für RS485 benutzt nicht, da sind auch 100 m
möglich, ja sogar auch 1000 m.

Welche Umschaltung? Ich bin mit RS485 nicht so vertraut.

Die Aktivierung des Treibers. Es sind ja etliche Treiber zusammen am
gleichen Bus, aber immer nur einer darf senden, alle anderen müssen im
hochohmigen Zustand sein.

Bye

 

[Ulrich Prinz]

Uwe Hercksen wrote:

Jürgen Leeb schrieb:


Die Länge des Busses ist max. 30m. Welcher Bus wäre dafür am besten
geeignet?
Er soll einfach sein und auch gut diagnostizierbar.


Hallo,

ich würde für sowas RS485 verwenden, serielle Übertragung und ein Master
-Slave Protokoll wie z.B. Modbus. Da dürfen Slaves aber nur nach
Aufforderung durch den Master senden, es müssen also alle Slaves vom
Master zyklisch abgefragt werden um die Tastersignale zu erfassen.
Aber bei einem Master und 10 Slaves sollte das kein Problem sein, auch
bei 30 Slaves nicht.

Ja, aber das Polling würde doch schon recht viel Energie vergeuden. Wenn
alle Systeme von einem zentralen Punkt versorgt werden sollen, dann
sollte man darauf achten, diesen Punkt nicht übermäßig zu belasten. Also
schickt man die Controller schlafen, so lange nix passiert. Die Taster
für die Rolläden können ja auf Interruptleitungen liegen, oder über I2C
und einen PCF8274 angeschlossen werden, der bei jedeer Änderung eines
Einganngs den Controller weckt.

Dazu kommt, dass man ohnehin ein Mehrbyte-Protokoll verwenden sollte, um
das ganze Programmiererisch einfach zu halten, auf Bit-Schiebereien zu
verzichten und die spätere Erweiterung zu ermöglichen. Also sende ich
Schalter-Nr., Funktion, CRC.
Damit kann man zwei Wege gehen:
1. Es gibt einen zentralen Controller, der die Wünsche der Schalter in
Funktionen beim Ziel ( Rolladen, Lampe) übersetzt, also die Zuordnung
übernimmt.
2. Es gibt keinen Controller und alle Aktoren ( Rolläden und Lampen)
hören auf das Netz und fischen die für sie relevanten Daten raus. Damit
muss aber jeder Aktor separat einem oder mehreren Schaltern zugeordnet
werden.

Im Normalfall würde der Schalter also sein 3-Byte Protokoll senden und
auf eine Bestätigung warten. Kommt diese nicht, so wartet er eine
'zufällige' Zeit und sendet die Aufforderung nocheinmal. Wenn auch beim
dritten Senden keine Antwort kommt, dann ist er halt beleidigt und tut nix.

Im Fall, dass es keine Kollision gibt würde in 1. der zentrale
Controller, in 2. der angesprochene Aktor eine Bestätigung senden und
der Schalter weiß, das alles gut ist.

Asynchrone Übertragung mit 100 kBaud über 30 m ist mit RS485 kein Problem.
Einen Bus mit Kollisionserkennung und -auflösung sollte hier nicht nötig
sein, so spart man sich einiges an Hard- und Softwareaufwand.

Ich denke, es gibt ohne einfache Kollisionserkennung per CRC mehr Ärger

als Kopfzerbrechen für die Programmierung eines einfachen CRC.
Schalter-Code + Funktions-Code = CRC.

Gruß,

Ulrich

 

[Henning Aust]

Also,

ich würde auf einen "richtigen" Bus verzichten, da ja nur 3 Zustände
übertragen werden müssen:

Rauf/Runter/Halt

Die Steuerung im Raum müsste dann, die Tastendrücke auswerten und die
Signale vom Zentralpunkt. Zu übertragen zum Zentralpunkt wären:

Hin: alles Rauf/Runter
Zurück: alles Rauf Runter

Denke, dass sich die paar Bits auch so einfach auf 2 Adern
übertragen lassen(ein Takt, ein Signal), schnell muss das Ganze ja nicht
sein.

In der Zentral bräuchte mann dann nur einen Kontroller mit 10 I/Os, einen
für jeden Raum.

Henning

 

[Ulrich Prinz]

Rafael Deliano wrote:

Ihr habt mich überzeugt, das ganze mit einem Bussystem zu erledigen.

Es gibt für Gebäude "handelsübliche" Bussysteme.
International LON von Echelon. Hierzulande stärker EIB von Siemens.
Beide haben den Nachteil teuer zu sein und entsprechende Einarbeitung
zu erfordern.

Das ist das Problem. Das Protokoll von EIB ist simpel und jederzeit in
eigene Microcontroller Projekte zu implementieren. Aber die
Schnittstrellenumsetzung ist aufwändig und wenn es klein sein soll, dann
muß man auf die Bausteine von Siemens zurückgreifen. Und die sind recht
teuer. IIch weiß nichteinmal, ob man die überhaupt einzeln bekommt.

Interessante wäre zudem zu erfahren, ob es auch kostengünstig eine
einfache oder fertige Möglichkeit gibt, die Daten via 230V zu
übertragen. Die in den mir bekannten Unterlagen über EIB-Systeme
verwendeten Modulatoren sind immer die von Siemens. Gibt es da keine
preiswertere Alternative?

Das Protokoll wird bei Siemens mit einer einem MCS51er vorgeschalteten
Hardware verbastelt. Nach ersten Einschätzungen sollte es aber durch
einen AVR komplett emulierbar sein. Daher wäre nur noch der
Modulator-Teil zu lösen.

Bitte versteht es nicht wieder falsch. Preiswert heißt, durch ein
Hobby-Buidget finanzierbar. Wenn es aufs Geld nicht ankäme, würde ich
mein Haus komplett in EIB von der Stange ausrüsten.

Wenn man aber langfrsitig in dem Bereich rumtut kann es sinnvoll sein
sich mit sowas anzufreunden.

Es schadet generell nicht verschiedene Quellen und Informationen zu

einem Thema zu sammeln. Schließlich muss das Rad ja nicht jedesmal neu
erfunden werden. Es ist also nie verkehrt aus dem zu lernen, was andere
schon ausgetüftelt haben und sich dann aufs eigentliche Problem zu
konzentrieren.

Gruß,

Ulrich

 

[Rafael Deliano]

EIB ... Bausteine von Siemens zurückgreifen. Und die sind recht
teuer. IIch weiß nichteinmal, ob man die überhaupt einzeln bekommt.
Anfangs gabs Controller ( 68HC11 ) plus Anschaltung auf Leiterplatte

von Siemens/Regensburg bei Distributor Eurodis/Enatechnik.
Rohe Baugruppen scheinen aber bei EIB nie gängig geworden zu sein.

die Daten via 230V zu übertragen.
Eine der kleineren EIB-Firmen ( Busch-Jäger ? ) hat da mal

rumentwickelt. Allerdings dürfte Powerline für LON gängiger sein.
Dort kann man die Anschaltung dafür als Modul beziehen.
Jedoch: alle kleben hierzulande wohl zwangsweise an der hiesigen
unsicheren Schmalband-FSK Spec ( vgl. passende ICs von ST ) die
per Norm verordnet wird.
Wenn man die 220V isoliert hat, also nicht z.B. auf Steckdosen
führt, würde das aber funktionieren.
Powerline für LON im Ausland verwendet spread spectrum und ist
damit robuster. FSK haben sie vorher auch ausprobiert und wieder
aufgegeben.

MfG JRD

 

[Dirk Ruth]

On Wed, 08 Oct 2003 07:24:34 +0200, Jürgen Leeb <juergen.leeb@bar.de>
wrote:

Dankeschön für Deine Antwort!

Gut diagnostizierbar ist das normale serielle Protokoll, wie es auch
für RS232 verwendet wird (8N1).

RS232 wäre mir ganz recht. Aber gibts da keine Probleme mit der Länge?

Du mußt unterscheiden zwischen physikalischem Layer (RS232 /RS485 /
RS422 / CAN usw) und dem Prozokoll. Den physikalischem Layer kann man
mit einfachen Chips (MAX232 usw) umsetzen, das Protokoll würde ich
bei allen gleich lassen, weil für deren Umsetzung braucht's wieder
einen programmierten Controller.

Es hängt ein wenig davon ab, wie viele Adern Dein Kabel hat, dass Du
einziehen willst und ob Du eine zentrale Stromversorgung Deiner
Elektronik (vom Sternpunkt) aus willst oder jeweils einen kleinen
Trafo setzen möchtest.
Eine Zentrale Stromversorgung wäre mir am liebsten. So spart man sich
die Verlustleistung bei jedem Trafo. Am Sternpunkt würde ich ein etwas
größeres Schaltnetzteil aufbauen.

Du hast natürlich auch Leitungsverluste bei den dünnen Kabel. Ein
dickes 5 Volt Netzteil im Sternpunkt und dann 100m weiter ein paar
Relais schalten, das wird nix. Du solltest in den Sternpunkt ein 24V
Netzteil setzen und an den Endpunkten einen kleinen Schaltregler. Als
Endpunkt reicht ein PIC12C508. 2 Pins für serielle Übertragung, 2 Pins
für hoch/runter (Solid-State-Relais SSR). mit den Tastern am
Rollladen kannst Du den die SSRs überbrücken (Veriegelung beachten).

Wenn ich nochmal genau darüber nachdenke und Du nicht zu anspruchsvoll
bist, dann kannst Du den Rückkanal eigendlich weglassen.

Wenn Du nur sicherstellen willst, das Deine Rollläden zu einer
bestimmten Zeit hoch/runter fahren, dann reicht es eigendlich auch,
wenn Du die SSRs bei den Rollläden plazierst und die darin enthaltenen
Optokoppler von Sternpunkt über eine Stromschleife ansteuerst. Das
würde das Ganze enorm vereinfachen. Rückmeldung wäre unter Umständen
auch mäglich.


Bei einem 4 adrigem Kabel könnte man 2 Adern verwenden um die SSRs
anzusteuern (antiparallel). Die restlichen 2 Adern könnten die
Rückmeldung der Taster am Rolladen (Optokoppler [LED am Netz ohne
Trafo...]) sein (antiparallel mit Wechselsrom).

Dann brauchst Du an den Endpunkten keine Controller und auch kein
Protokoll/Netzwerk.

Sicher möchtest Du noch mit den Schaltern die
Rolllädem steuern, wenn Deine Elektronik mal ausfällt. Das ganze ist
also nicht mal ebend am Wochenende zu machen.
Irgend ein Sicherheitskonzept stelle ich mir schon vor. Z.B. das man das
Relais in der Dose überbrücken kann.

Veriegelung beachten!

Abhängig wie viele Adern Du nun hast ist halb- oder vollduplex
möglich. Wenn nur 4 Adern zur Verfügung (Telefonkabel), die Versorgung
vom Sternpunkt kommt und man sich die lästige Umschaltung bei RS485
sparen will, kann man auch CAN-Treiber verwenden ( PCA 82C251T mein
Favorit).
Welche Umschaltung? Ich bin mit RS485 nicht so vertraut.

RS485 auf 2 Leitungen braucht eine Richtungsumschaltung - CAN nicht.

Tschö
Dirk

 

[Christof Bodner]

Jürgen Leeb wrote:

Hallo zusammen,

Hallo!

Die Länge des Busses ist max. 30m. Welcher Bus wäre dafür am besten
geeignet?
Er soll einfach sein und auch gut diagnostizierbar.

Ich habe vor, sowas auch zu machen, allerdings geht's bei mir um eine
Altbausanierung. Die Verkabelung wurde schon gemacht, 5-adrige
230V-Leitung, gemischter Bus-Stern. Das sind meine Rahmenbedingungen.

Ich werd' in der ersten Stufe (weil's schnell gehen muß) nur eine zentrale
AUF/ZU-Steuerung vorsehen. Dazu nehme ich die 2 freien Adern und schalte 2
Relais mit Dioden antiparallel.

In einer 2. Stufe hab' ich mir dann einen AVR vorgestellt, der Zeitabhängig
die Rollos auf/zumachen kann, aber nur alle zugleich.

In der endgültigen Ausbaustufe soll dann jedes Fenster getrennt angesteuert
werden können. Nach einigen Recherchen hab' ich mich für die 1-Wire Linie
von Dallas entschieden (besonders das Teil mit 8bit IO). Die haben einen
riesigen Vorteil: man bekommt gratis Samples. Mit SW aus dem Netz hab' ich
innerhalb eines Tages die Abfrage von den DS18S20 hinbekommen, die ich auch
gleich mitbestellt habe. Das habe ich dann an einem 50m-Bund des verbauten
Kabels probiert, funktioniert einwandfrei. Ohne Tricks, bei Dallas gäb's
auch einen speziellen Treiberbaustein, den man an eine RS232-Schnittstelle
bauen kann, der sollte auch schwierigere Situationen verkraften.

Ich würde vorschlagen, wir tun uns zusammen und versuchen nicht, jeder für
sich das Rad zu entwickeln.

Grüße,
Christof

 

[Andreas Hezel]

Rafael Deliano wrote:

EIB ... Bausteine von Siemens zurückgreifen. Und die sind recht
teuer. IIch weiß nichteinmal, ob man die überhaupt einzeln bekommt.

Anfangs gabs Controller ( 68HC11 ) plus Anschaltung auf Leiterplatte
von Siemens/Regensburg bei Distributor Eurodis/Enatechnik.
Rohe Baugruppen scheinen aber bei EIB nie gängig geworden zu sein.

Es gibt über Eurodis/Enatech auch eine sogenannten TP-UART IC der die
umsetzung von TTL Pegel auf den zweidraht EIB-Bus macht. Ein bisschen
drumherum braucht man auch noch. Die bekommt man IMHO auch einzeln.

--
Andreas Hezel
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Andreas Hezel ---> Mail: AndreasHezel@gmx.de
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[Joachim Riehn]

Jürgen Leeb <juergen.leeb@bar.de> wrote:

Welche Umschaltung? Ich bin mit RS485 nicht so vertraut.

Fuer dich genuegt z.B. der Baustein LTC 485 CN8. Im Daten-
blatt steht alles drin. Du musst halt ansonsten nur jedem
deiner Slaves eine Adresse zuordnen. Ansonsten hat Uwe
alles notwendige gesagt.
Die 8051er haben sogar standardmaessig einen besonderen
Modus fuer solche Faelle. Aber eine eigene Software
(Adressenueberpruefung durch die Slaves) tut es auch.

Mit Gruss
Joachim Riehn