1 wire длина линии: Линия датчиков (1-wire)

1. Длина сетевого кабеля 100 метров и более;
2. Количество одновременно подключенных датчиков – не менее 32шт.;
3. Разрешающая способность АЦП – 0,0625°C и точность измерения – 1°C.

L1, L2 – фербиды BLM21AG221SN1D – индуктивности для защиты от высокочастотных помех, возникающих при коммутации сильноточных потребителей;

C1 – керамический конденсатор, естественный спутник ножек питания цифровой микросхемы;

IC1 – собственно цифровой датчик температуры DS18B20Z в корпусе SOIC8.

После сборки, плата температурного датчика выглядит следующим образом:

Обязательно защищаем плату датчика от влаги (цапонлаком или акриловым лаком):

Контактные площадки для пайки кабеля сети 1-Wire сознательно сделаны крупными и вот почему…

Трактат о проводочках кабеля

Вывод напрашивается простой и логичный – использовать кабель с проводами бОльшего сечения и желательно – экранированный! Для своих целей, я выбрал вполне доступный по цене (и наличию в магазинах) кабель МКЭШ-3х0.5 – схема подключения датчиков будет выглядит так:

Несколько худший, но вполне приемлемый результат, можно получить с кабелем МКЭШ-2х0.35 и следующей схемой подключения:

Наконец, можно использовать вполне приличный провод от торшера – ПВС3х0.75…ПВС3х1

• Скачать проект платы-подавителя помех в формате Eagle.

Что такое 1-Wire » Сборник Статей

[RATINGS]

Что такое 1-Wire?

Научно-техническая лаборатория
«ЭлИн»

Однопроводной интерфейс 1-Wire , разработанный в конце 90-х годов фирмой Dallas Semiconductor, регламентирован разработчиками для применения в четырех основных сферах-приложениях:

• приборы в специальных корпусах MicroCAN для решения проблем идентификации, переноса или преобразования информации (технология iButton),
• программирование встроенной памяти интегральных компонентов,
• идентификация элементов оборудования и защита доступа к ресурсам электронной аппаратуры,
• системы автоматизации (технология сетей 1-Wire-сетей).

Первое из этих направлений широко известно на мировом рынке и уже давно пользуется заслуженной популярностью. Второе с успехом обеспечивает возможность легкой перестройки функций полупроводниковых компонентов, производимых фирмой Dallas Semiconductor и имеющих малое количество внешних выводов. Третье позволяет обеспечить недорогую, но достаточно эффективную идентификацию и надежную защиту самого разнообразного оборудования. Что касается четвертого применения, то реализация локальных распределенных систем на базе 1-Wire-шины является на сегодня де-факто наиболее оптимальным решением для большинства практических задач автоматизации. В настоящее время Dallas Semiconductor поставляет широкую номенклатуру однопроводных компонентов различных функциональных назначений для реализации самых разнообразных сетевых приложений. Поэтому имеется огромное число конкретных примеров использования 1-Wire-интерфейса для целей автоматизации в самых различных областях, и все больше разработчиков проявляют интерес к этой технологии.

Так в чем же особенность этого сетевого стандарта? Ведь в качестве среды для передачи информации по однопроводной линии чаще всего возможно использование обычного телефонного кабеля и, следовательно, скорость обмена в этом случае не велика. Однако если внимательно проанализировать большинство объектов, требующих автоматизации, то больше чем для 60% из них предельная скорость обслуживания в 16,3 Кбит/с будет более чем удовлетворительной. А другие преимущества 1-Wire-технологии, такие как:

• простое и оригинальное решение адресуемости абонентов,
• несложный протокол,
• простая структура линии связи,
• малое потребление компонентов,
• легкое изменение конфигурации сети,
• значительная протяженность линий связи,
• исключительная дешевизна всей технологии в целом,

отражают очевидную рациональность и высокую эффективность этого инструмента при решении задач комплексной автоматизации в самых различных областях деятельности.

Основные принципы

1-Wire-net представляет собой информационную сеть, использующую для осуществления цифровой связи одну линию данных (DATA) и один возвратный (или земляной) провод (RET). Таким образом, для реализации среды обмена этой сети могут быть применены доступные кабели, содержащие неэкранированную витую пару той или иной категории, и даже обычный телефонный провод. Такие кабели при их прокладке не требуют наличия какого-либо специального оборудования, а ограничение максимальной длины однопроводной линии регламентировано разработчиками на уровне 300 м.

Основой архитектуры 1-Wire-сетей является топология общей шины, когда каждое из устройств подключено непосредственно к единой магистрали, без каких-либо каскадных соединений или ветвлений. При этом в качестве базовой используется структура сети с одним ведущим или мастером и многочисленными ведомыми. Хотя существует ряд специфических приемов организации работы однопроводных систем в режиме мультимастера.

Конфигурация любой 1-Wire-сети может произвольно меняться в процессе ее работы, не создавая помех дальнейшей эксплуатации и работоспособности всей системы в целом, если при этих изменениях соблюдаются основные принципы организации однопроводной шины. Эта возможность достигается благодаря присутствию в протоколе 1-Wire-интерфейса специальной команды поиска ведомых устройств (Поиск ПЗУ), которая позволяет быстро определить новых участников информационного обмена. Стандартная скорость отработки такой команды составляет ~75 узлов сети в секунду.

Благодаря наличию в составе любого устройства, снабженного 1-Wire-интерфейсом, индивидуального адреса, столь же уникального, как и номер денежной купюры (отсутствие совпадения адресов для компонентов, когда-либо выпускаемых Dallas Semiconductor, гарантируется самой фирмой-производителем), такая сеть имеет практически неограниченное адресное пространство. При этом каждый из однопроводных компонентов сразу готов к использованию в составе 1-Wire-сети, без каких-либо дополнительных аппаратно-программных модификаций.

Однопроводные компоненты являются самотактируемыми полупроводниковыми устройствами, в основе обмена информацией между которыми лежит управление длительностью импульсных сигналов в однопроводной среде и их измерение. Передача сигналов для 1-Wire-интерфейса — асинхронная и полудуплексная, а вся информация, циркулирующая в сети, воспринимается абонентами либо как команды, либо как данные. Команды сети генерируются мастером и обеспечивают различные варианты поиска и адресации ведомых устройств, определяют активность на линии даже без непосредственной адресации отдельных компонентов, управляют обменом данными в сети и т.д. Некоторые эпизоды отработки обмена на 1-Wire-линии наглядно поясняют следующие анимационные слайды:

— Отработка команды Поиск ПЗУ (F0H);
— Отработка команды Чтение ПЗУ (33H);
— Отработка команды Совпадение ПЗУ (55H);
— Отработка команды Пропуск ПЗУ (CCH);
— Отработка команды Условный поиск (ECH).

Стандартная скорость работы 1-Wire-сети, изначально нормированная на уровне 16,3 Кбит/с, была выбрана, во-первых, исходя из обеспечения максимальной надежности передачи данных на большие расстояния, и, во-вторых, с учетом быстродействия наиболее широко распространенных типов универсальных микроконтроллеров, которые в основном должны использоваться при реализации ведущих устройств 1-Wire-шины. Эта скорость обмена может быть снижена до любой возможной, благодаря введению принудительной задержки между передачей в линию отдельных битов данных (растягиванию временных слотов протокола). Увеличение скорости обмена в 1-Wire-сети выше значения 16,3 Кбит/с приводит к сбоям и ошибкам при работе на 1-Wire-магистрали длиной более 1 м. Однако если длина 1-Wire-линии не превышает 0,5 м, то скорость обмена может быть значительно увеличена засчет перехода на специальный режим ускоренной передачи (Overdrive — до 125 Кбит/с), который допускается для отдельных типов однопроводных компонентов. Как правило, такой режим обмена аппаратно реализован для однопроводных компонентов, имеющих большой объем встроенной памяти, предназначенных для эксплуатации на небольшой, но качественной и не перегруженной другими устройствами 1-Wire-линии. Типичным примером таких компонентов являются микросхемы семейства iButton.

При реализации 1-Wire-интерфейса используются стандартные КМОП/ТТЛ логические уровни сигналов, а питание большинства однопроводных компонентов может осуществляться от внешнего источника с рабочим напряжением в диапазоне от 2,8 В до 6,0 В. Причем такой источник может быть расположен либо непосредственно возле компонента (например, батарея в составе микросхем iButton), либо энергия от него может поступать по отдельной линии 1-Wire-магистрали. Альтернативой применению внешнего питания служит так называемый механизм «паразитного питания», действие которого заключается в использовании каждым из ведомых компонентов 1-Wire-линии электрической энергии импульсов, передаваемых по шине данных, аккумулируемой затем специальной, встроенной в микросхему емкостью. Кроме того, отдельные однопроводные компоненты 1-Wire-сетей могут использовать особый режим питания по шине данных, когда энергия к приемнику поступает непосредственно от мастера по шине DATA магистрали, при этом обмен информацией в сети принудительно прекращается.

Пожалуй, особенно привлекательным качеством 1-Wire-технологии является исключительная простота настройки, отладки и обслуживания сети практически любой конфигурации, построенной по этому стандарту. Действительно, для начала работы достаточно любого персонального компьютера, недорогого адаптера 1-Wire-линии, а также одной из свободно распространяемых фирмой Dallas Semiconductor тестовых программ: либо оболочки iButton Viewer, либо пакета разработчика OneWireViewer. При наличии этого небольшого числа составляющих организация функционирования 1-Wire-сети практически любой сложности, построенной на базе стандартных однопроводных компонентов, реализуется буквально в течение нескольких минут. Возможности, предоставляемые программами iButton Viewer и OneWireViewer, позволяют с максимальным комфортом для разработчика идентифицировать любое из ведомых однопроводных устройств на 1-Wire-линии и проверить в полном объеме правильность его функционирования в составе конфигурируемой 1-Wire-сети.

Организация ведущих

Фирма Dallas Semiconductor выпускает несколько видов адаптеров, которые позволяют наделить любой персональный компьютер функциями мастера 1-Wire-сети. К ним относятся адаптеры для параллельного порта типа DS1410E, для COM-порта типа DS9097U, для USB-порта типа DS9490R. Эти устройства имеют различные функциональные возможности и конструктивные особенности, что обеспечивает разработчику максимальную свободу выбора при конструировании. А наличие у пользователя небольших навыков в создании электронной аппаратуры, позволяет легко произвести самостоятельную сборку схемы простейшего адаптера 1-Wire-сети для персонального компьютера из небольшого числа доступных электронных компонентов.

Часто в качестве ведущего однопроводной шины выступает не компьютер, а простейший универсальный микроконтроллер. Для организации его сопряжения с 1-Wire-сетью используются различные программно-аппаратные методы. От простейшего, когда управляющая программа контроллера полностью реализует протокол 1-Wire-интерфейса на одном из своих функциональных двунаправленных выводов, связанных с однопроводной линией, до вариантов, позволяющих высвободить значительные ресурсы контроллера, благодаря использованию специализированных микросхем сопряжения с 1-Wire-сетью. Такие микросхемы подключаются к процессору, играющему роль ведущего однопроводной шины, через периферийные узлы ввода/вывода, входящие в состав любого универсального микроконтроллера. Например, устройство DS1481 предназначено для подключения непосредственно к функциональным выводам параллельного обмена контроллера. А драйвера DS2482 позволяют управлять однопроводной системой, используя популярный микроконтроллерный интерфейс I2C. Если же требуется реализовать мастера 1-Wire-сети на базе микроконтроллера с 3х-вольтовым питанием, применяют пассивные микросхемы DS1482, выполняющие согласование с уровнями сигналов стандартной 1-Wire-магистрали. Если же мастер однопроводной линии должен быть организован на базе типового узла последовательного интерфейса UART микроконтроллера, используется микросхема DS2480В, а драйвер DS2490 адаптирует 1-Wire-линию для работы от встроенного узла UBS-интерфейса. Обе эти микросхемы реализуют так называемый программируемый механизм активной подтяжки шины данных 1-Wire-магистрали, гарантирующий качественную передачу сигналов в длинных проблемных линиях и увеличение нагрузочной способности ведущего по количеству обслуживаемых им ведомых устройств. Кстати, перечисленные выше адаптеры для персональных компьютеров, также созданы на базе этих микросхем. Более того, учитывая особенности современных операционных сред Windows, именно использование однопроводных драйверов, которые по своей сути являются управляемыми по последовательному интерфейсу цифровыми автоматами, способными взять на себя значительную часть функций по реализации сетевого протокола, обеспечивает полномасштабное обслуживание 1-Wire-линий в реальном масштабе времени.

При построении сложных завершенных микропроцессорных систем, имеющих дефицит машинного времени для реализации 1-Wire-протокола, наиболее рациональной является идея о возложении отдельной задачи по обслуживанию однопроводной линии на специальный узел заказной или полузаказной СБИС, для последующего сопряжения такого цифрового автомата, через внутреннюю системную магистраль, непосредственно с основным процессорным узлом. Фирма Dallas Semiconductor даже разработала набор рекомендаций по организации подобного узла под названием DS1WM, который был реализован, в том числе, специалистами Xilinx Inc. в виде законченного практического примера для выпускаемых фирмой программируемых логических матриц. Более того, и Dallas Semiconductor, которая в том числе известна, как поставщик высокоскоростных контроллеров клона MCS51, выпускает семейство специализированных связных микроконтроллеров DS80C4##. Каждый из них содержит интегрированный в кристалл автомат поддержки 1-Wire-протокола с возможностью реализации механизма активной подтяжки. Встроенный узел мастера 1-Wire-шины имеют также перспективные производительные 16-разрядные низкопотребляющие RISC-микроконтроллеры семейства MAXQ2000, активно продвигаемые в настоящее время концерном Dallas/Maxim Integrated Products для низкопотребляющих применений.

Достаточно перспективным представляется также направление, связанное с применением карманных компьютеров (или PDA (Personal Digital Assistant)) популярных платформ PalmOS и WinCE/PocketPC для обслуживания однопроводных компонентов, в том числе, работающих в составе 1-Wire-сетей. При этом для подключения PDA к однопроводной шине применяют специализированные адаптеры последовательного порта, которые отличаются малым потреблением и построены на базе схемных решений, использующих вышеперечисленные однопроводные микросхемы-драйвера управления 1-Wire-линией. Именно такой подход в настоящее время является наиболее рациональным при организации автономных и мобильных 1-Wire-систем.

Проблема подготовки программного обеспечения для управления мастером линии при обслуживании 1-Wire-сетей также не представляется неразрешимой. Фирмой Dallas Semiconductor свободно распространяется специализированный программный пакет разработчика iButton TMEX SDK, являющийся универсальным средством для профессиональных программистов, который значительно упрощает процесс создания программ поддержки однопроводных устройств, подключенных через стандартные типы адаптеров к персональным компьютерам, оснащенным операционной системой Windows. Он содержит комплект отлаженных драйверов и утилит для реализации полномасштабного 1-Wire-протокола. В качестве среды взаимодействия с разработчиком пакет iButton TMEX SDK использует стандартизованный программный API-интерфейс. Кроме того, с fttp-сервера компании Dallas Semiconductor свободно доступен ряд примеров реализации 1-Wire-протокола для некоторых, наиболее популярных видов микропроцессоров, а также готовые библиотеки и даже открытые коды функциональных программных модулей поддержки 1-Wire-интерфейса для различных программных платформ персональных компьютеров.

Ведомые однопроводные компоненты

Ведомые однопроводные компоненты, содержащие 1-Wire-интерфейс, выпускаются в двух различных видах. Либо в корпусах MicroCAN, похожих внешне на дисковый металлический аккумулятор, либо в обычных корпусах для монтажа на печатную плату. Футляр MicroCAN полый внутри. Он выполняет функцию защиты содержащегося в нем полупроводникового кристалла однопроводной микросхемы, который соединен с внешним миром лишь через две, изолированные друг от друга, половинки корпуса, являющиеся, по существу, контактными площадками для подключения 1-Wire-линии. В подобных «таблеточных» корпусах поставляются устройства iButton. Компоненты, которые предназначены для использования в составе 1-Wire-сетей, упаковываются в пластиковые корпуса, используемые для изготовления транзисторов и интегральных схем. Такой подход объясняется тем, что в отличие от устройств iButton однопроводные компоненты для 1-Wire-сетей часто имеют более двух выводов. Помимо выводов, которые требуются для обмена данными по однопроводной магистрали, они располагают дополнительными выводами, необходимыми для обеспечения их питания и организации внешних цепей, связывающих такие устройства с объектами автоматизации, например, датчиками или исполнительными устройствами.

К наиболее простым ведомым однопроводным компонентам относятся кремниевый серийный номер DS2401 (или модифицированный вариант этого устройства с внешним питанием DS2411) и электронный ключ DS2405, управляемый по 1-Wire-интерфейсу. Первое из этих устройств часто используется в качестве электронной метки, которая позволяет идентифицировать состояние, например, механического переключателя, коммутирующего линию данных однопроводного интерфейса. С помощью DS2405 можно дистанционно осуществить простейшие функции переключения внешнего оборудования, изменяя состояние управляемого ключа относительно возвратного проводника 1-Wire-магистрали.

Однако наиболее популярными ведомыми компонентами 1-Wire-сетей, на базе которых реализовано, пожалуй, наибольшее количество однопроводных приложений, безусловно, являются цифровые термометры типа DS18S20 (более известные под обозначением уже давно снятого с производства устройства DS1820, успевшего стать международным брендом). Преимущества этих цифровых термометров с точки зрения организации магистрали, по сравнению с любыми другими интегральными температурными сенсорами, а также неплохие метрологические характеристики и хорошая помехоустойчивость, уже на протяжении полутора десятков лет неизменно выводят их на первое место при построении многоточечных систем температурного контроля в диапазоне от -55°С до +125°С. Они позволяют не только осуществлять непосредственный мониторинг температуры в режиме реального времени, но и благодаря наличию встроенной энергонезависимой памяти температурных уставок, могут обеспечивать приоритетную оперативную сигнализацию в 1-Wire-линию о факте выхода контролируемого параметра за пределы заданных значений. Также поставляются более совершенные термометры DS18В20, у которых скорость преобразования определяется разрядностью результата, программируемой непосредственно по 1-Wire-линии. Цифровой код, считываемый с такого термометра, является прямым результатом измеренного значения температуры и не нуждается в дополнительных преобразованиях. Некалиброванная, но в тоже время более дешевая версия DS18B20 под обозначением DS1822 представляется оптимальным решением для разработчиков недорогих многоточечных систем контроля температурных процессов. Для потребителей, использующих только паразитный режим питания однопроводной линии, компания Dallas Semiconductor выпускает экономичные двухвыводные устройства — DS18S20-PAR, DS18B20-PAR, DS1822-PAR. Российской фирмой Rainbow Technologies получен сертификат Госстандарта России об утверждении однопроводных цифровых термометров DS1822, DS18B20, DS18S20, DS1920, производимых концерном Dallas/Maxim Integrated Products, в состав которого входит фирма Dallas Semiconductor, в качестве средств измерения. В подтверждение этого факта имеется документ о том, что данные типы приборов зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений под №23169-02 и допущены к применению в Российской Федерации.

Кроме того, фирма Dallas Semiconductor поставляет однопроводные термометры DS1825, которые имеют четыре отдельных адресных вывода, что позволяет формировать до 16 локальных адресов на 1-Wire-линии. Благодаря такой особенности, мастер может оперативно определять место положения до 16 термометров такого типа в 1-Wire-сети многоточечного температурного контроля, без использования таблиц соответствия 64-битных индивидуальных адресов, что значительно увеличивает производительность системы в целом.

Четырехканальный однопроводной АЦП типа DS2450 и двухканальный однопроводной счетчик, совмещенный с буферной памятью, типа DS2423 позволяют осуществлять оцифровку аналоговых и импульсно-временных сигналов. Первое из этих устройств по существу разрешает проблему обслуживания источников аналоговой информации в составе 1-Wire-сетей, к которым относится большинство выпускаемых в настоящее время датчиков различных физических величин (давление, вес, напряжение, влажность, ток, освещенность, ускорение, та же температура, но в диапазонах, недоступных для регистрации посредством использования цифровых термометров и т. д.). Второе устройство может с успехом обслуживать многие виды применяемых в технике импульсных сенсоров (различные оптические счетчики, сенсоры количества оборотов, выходной сигнал с расходомеров-вертушек, емкостные датчики влажности, включенные в задающие цепи управляемых генераторов импульсов, счетчики уровня радиации, интегрирующие преобразователи напряжения в частоту и т.д.).

Но все-таки наиболее незаменимыми «кирпичиками», лежащими в основе фундамента 1-Wire-сетей автоматизации, являются универсальные сдвоенные адресуемые транзисторные ключи типа DS2406P (современная версия широко известных компонентов DS2407P). На базе этих устройств, имеющих встроенный дополнительно узел EPROM, может быть реализована масса применений и, прежде всего, узлы контроля логических состояний (уровней) и схемы обслуживания датчиков «сухого контакта», а также разнообразные ключевые схемы. Таким образом, именно благодаря использованию этих компонентов осуществляется сбор дискретной информации с территориально рассредоточенных датчиков (мониторов дверей, контакторов положения арматуры, любых сенсоров, имеющих выход ДА/НЕТ, как-то: датчики положения, прохода, присутствия, пожарной и охранной сигнализации и т. п.). Подобные же однопроводные устройства обеспечивают управление переключением любых видов силового оборудования, имеющего два рабочих состояния: включено/выключено (нагревателей, кондиционеров, моторов, вентиляторов, арматурных задвижек и т.д.). Сейчас доступна также малобюджетная версия сдвоенного адресуемого ключа DS2413P, которая обладает значительно более привлекательной ценой, но не содержит встроенной EPROM, а также имеет ряд функциональных и эксплуатационных ограничений.

Кроме того, двунаправленные, индивидуально программируемые выводы микросхем DS2406P или DS2413P могут быть использованы для организации медленного последовательного интерфейса между локальным микроконтроллером и 1-Wire-сетью. Несмотря на невысокую скорость при реализации подобного способа обмена информацией по однопроводной сети, когда один бит данных передается за две стандартные посылки, такое решение является приемлемым и достаточно надежным для большого числа конкретных применений. Более удобен для организации такого интерфейса однопроводной многофункциональный ведомый компонент DS28E04-100. Он имеет два независимых GPIO-pins, которые могут быть конфигурированы, как на ввод, так и на вывод дискретных сигналов, или же обеспечивать генерацию выходного импульса с длительностью до 250 мс. Последнее обстоятельство позволяет использовать этот 1-Wire-компонент для реализации однопроводных интерфейсов с самыми различными протоколами обмена или же применять его для организации ввода/вывода простейших цифровых сигналов (например, сигнализации или контроля срабатывания дискретных датчиков).

Тем не менее, самой фирмой Dallas Semiconductor в качестве стандартного «мостика» информационного обмена между любыми схемами, построенными на микроконтроллерах различных типов, и 1-Wire-сетями рекомендуется применение специализированной двухпортовой статической памяти DS2404. Поскольку к массиву памяти такой микросхемы возможен доступ как со стороны 1-Wire-шины, так и со стороны узла последовательного интерфейса, управляемого периферийным микроконтроллером, через этот буфер удобно осуществлять обмен данными между ведущим сети и подчиненным интеллектуальным устройством. Более того, благодаря наличию в составе компонента DS2404 дополнительного узла часов реального времени и календаря, возможно снабжение данных, сохраняемых процессором в общем массиве памяти, индивидуальными временными метками.

На базе узла часов реального времени кристалла DS2404 компанией Dallas Semiconductor выпускаются еще два однопроводных компонента, весьма полезных для создания 1-Wire-систем автоматизации. Это устройства DS2415 и DS2417. Применяя любую из этих микросхем, можно организовать дешевые часы/календарь с однопроводным сетевым интерфейсом. Кроме того, второе устройство, благодаря наличию в его составе отдельного вывода прерывания, может также дополнительно управлять по времени переключением внешнего оборудования или обеспечивать синхронизацию его работы с процессами, происходящими на 1-Wire-линии.

Значительно расширяет возможности однопроводных сетей по аналоговому управлению рассредоточенным, в том числе, силовым оборудованием цифровой потенциометр DS2890, укомплектованный сетевым 1-Wire-интерфейсом. Используя этот компонент, можно создавать самые разнообразные системы удаленного безударного управления, благодаря возможности плавного изменения аналогового регулирующего сигнала по 256 градациям.

При всем многообразии однопроводных компонентов, все-таки наиболее универсальным из них является уникальная микросхема DS2408. Это двунаправленный восьмиразрядный свободно поразрядно программируемый по 1-Wire-шине порт ввода/вывода, который позволяет реализовать любой интерфейс между внешним устройством произвольной модификации и однопроводной линией. Этот компонент имеет двунаправленный вывод внешней синхронизации, обеспечивающий аппаратное тактирование передаваемых или принимаемых данных. Использование порта DS2408 позволяет посредством 1-Wire-шины обеспечить простое и гибкое управление вводом/выводом по 8 независимым каналам. Таким образом, на базе этого устройства возможна организация привода светодинамических, жидкокристаллических индикаторов и дисплеев различных видов, осуществление сканирования матричных клавиатур и дискретных датчиков самых различных типов, а также реализация действительно полномасштабных интерфейсов с любыми типами микроконтроллеров, как в последовательной, так и в параллельной моде.

Некоторые функциональные однопроводные компоненты дополнительно содержат сегмент однократно заполняемой постоянной памяти (EPROM) или энергонезависимой памяти (EЕPROM) того или иного объема. Это позволяет хранить специальную служебную информацию, связанную, например, с применением конкретного компонента и особенностями его использования (идентификатор, территориальное положение, калибровочные коэффициенты, размерность, значение уставок по умолчанию и т.д.), непосредственно в составе однопроводного устройства. Идеологи 1-Wire-технологии из Dallas Semiconductor считают, что благодаря такой возможности, при организации работы каждой новой однопроводной сети нет необходимости каждый раз готовить отдельный индивидуальный вариант специального программного обеспечения. Достаточно один раз вложится в разработку только одной универсальной программы, которая должна самостоятельно конфигурироваться, учитывая специфику конкретной 1-Wire-системы (конечно, при условии, что память всех компонентов 1-Wire-системы предварительно заполнена в соответствии с определенными, заранее оговоренными правилами).

Если же в процессе работы 1-Wire-системы или любого иного электронного оборудования, имеющего минимум выводов для реализации обмена данными, требуется обеспечить хранение дополнительных объемов информации, в распоряжении разработчика имеются специальные однопроводные компоненты, содержащие только лишь узлы ЕPROM (DS2502/ DS2505/ DS2506) или EЕPROM (DS2431/ DS2432/ DS2433/ DS28E04) различных объемов. Причем некоторые из этих микросхем имеют специальные узлы механизма шифрования SHA, что позволяет довольно просто обеспечить достаточно высокий уровень криптографической защиты данных, как при их передаче, так и при хранении.

«Таблетки» iButton и 1-Wire-сеть

Целый ряд компонентов семейства iButton в корпусах MicroCAN также может быть использован в составе 1-Wire-сетей в качестве ведомых однопроводных устройств, которые решают специфические задачи идентификации, накопления, хранения и переноса информации. Например, для реализации процедуры идентификации в системах промышленной автоматизации обычно достаточно применения распространенных носимых электронных меток DS1990A. А многоточечный температурный мониторинг легко может быть выполнен сетью из нескольких «таблеток» DS1921/DS1922 или иначе устройств ТЕРМОХРОН, каждое из которых регистрирует температурные значения, измеренные через определённые, заранее заданные, промежутки времени и сохраняет полученную информацию в собственной энергонезависимой памяти. Если же использовать микросхемы однопроводных универсальных регистраторов DS2422 и соответствующие датчики, то можно построить 1-Wire-сеть для многоточечной регистрации практически любых технологических параметров или физических величин. Для решения проблемы переноса данных, накопленных территориально удаленной автономной 1-Wire-системой, к стационарному персональному компьютеру удобны различные типы микросхем памяти из семейства iButton, которые в этом случае играют роль так называемых «транспортных таблеток». К подобным устройствам относятся устройства энергонезависимой памяти, включающие в состав своей конструкции литиевый элемент питания. Это целый ряд «таблеток», начиная с DS1992 (1 Кбит) до DS1996 (64 Кбита), и среди них, конечно, модификация DS1994 (4 Кбита), содержащая дополнительно узел часов реального времени, удобный для генерации временных меток сохраняемых данных или для организации автономных логгеров ресурса. Кроме того, для целей транспорта информации могут быть использованы устройства с памятью типа EEPROM модификаций DS1971(32 байта), DS1972(128 байта), DS1973(512 байт) и DS1977(32 Кбайта). При перемещении больших массивов информации «транспортную таблетку» удобно использовать совместно с адаптером USB-порта типа DS9490B, который содержит специальный карман для размещения «таблетки» и обеспечивает высокую скорость передачи при обмене данными между устройством iButton и персональным компьютером. Если же речь идет только о решении задачи накопления и хранения данных в 1-Wire-сети, любая из перечисленных выше «транспортных таблеток» может быть легко включена в состав подобной сети в качестве стационарного абонента.

Для сопряжения устройств в корпусах MicroCAN с проводниками однопроводной линии используют специальные защелки типа DS9100 или DS9098P, или же более простые зажимы типа DS9094. Однако следует учитывать, что при организации 1-Wire-сети на базе «таблеток» iButton с помощью таких приспособлений теряется весь смысл в суперзащитных свойствах их корпуса. Поскольку подобные варианты включения этих «таблеток» в однопроводную линию делают соединение в любом случае уязвимым для внешних воздействий (воды, пыли, грязи, инея и т.п.). Поэтому вопрос об организации защищенных от внешних воздействий 1-Wire-сетей, реализованных на базе устройств iButton, требует особого подхода.

Линия связи и топология

Большую роль при построении 1-Wire-сетей играет исполнение однопроводной линии связи. Как правило, протяженные 1-Wire-линии имеют структуру, состоящую из трех основных проводников: DATA — шина данных, RET — возвратный или земляной провод, EXT_POWER — внешнее питание не только обслуживаемых ведомых устройств, но и внешних относительно них цепей датчиков и органов управления. В зависимости от технологии прокладки кабеля, способа его сопряжения с ведомыми устройствами, особенностей используемых приемов и качества применяемых материалов, в соответствии с нижеследующей Таблицей, различают четыре основных варианта организации 1-Wire-сетей, каждый из которых подразумевает использование особой технологии и аксессуаров при реализации линии.

Часто при организации сложных однопроводных сетей, с целью удобства проводки линии связи, уменьшения ее протяженности или снижения электрической нагрузки на линии благодаря уменьшению одновременно работающих на ней устройств, необходимо обеспечить древовидную или лучевую структуру магистрали, значительно отличающуюся от структуры общей шины. Для этого используют ветвления 1-Wire-сетей одного или нескольких уровней. Основным элементом при построении таких ветвей является либо обычный адресуемый ключ типа DS2406, который обеспечивает ветвление благодаря коммутации возвратного провода однопроводной линии, либо специализированный ветвитель DS2409, коммутирующий непосредственно шину данных 1-Wire-линии. Последний вариант является более предпочтительным т.к. компоненты на отключенной ветви, ведомой ветвителем, остаются всегда в активном состоянии. Поочередное обслуживание мастером сети каждой из ветвей, при отключенных остальных ветвях, позволяет значительно увеличить общую протяженность 1-Wire-линии и количество ведомых устройств на ней. Использование универсальных коуплеров DS2409 позволяет, в том числе, обеспечить коммутацию всех шин 1-Wire-магистрали, или осуществлять тестирование состояния ветвей, неподключенных к основному стволу 1-Wire-сети, или организовать 1-Wire-hub, обслуживающий множество 1-Wire-линий с помощью только одного мастера.

Однако еще более перспективным представляется применение для обслуживания радиальных 1-Wire-систем драйверов DS2482. Так, микросхема ведущего DS2482-800 способна поддерживать функционирование восьми независимых однопроводных линий, каждая из которых может быть перестроена с индивидуальными параметрами активной подтяжки. Наличие трех адресных выводов I2C-шины позволяет организовать на базе такой микросхемы и универсального микроконтроллера полномасштабный 8-, 16-, 24-, 32-канальный и т. д. 1-Wire-hub, реализующий очень недорогую разветвленную однопроводную структуру, без коммутации шины данных и возвратной шины. В отличие от компонента DS2482-800, драйвер DS2482-100 позволяет реализовать мастера только одной 1-Wire-линии. Благодаря наличию двух адресных входов интерфейсного узла I2C, ведущий микроконтроллер сможет обслуживать по одной такой I2C-шине до 4 подобных драйверов. Причем каждый из них без затруднений может быть гальванически развязан со стороны шины I2C. А это позволяет, в отличие от 1-Wire-hub на базе DS2482-800, реализовывать, в случае применения нескольких DS2482-100, более помехоустойчивые изолированные друг от друга радиальные 1-Wire-структуры.

Если же организация 1-Wire-системы на базе персонального компьютера связана с особыми трудностями (большая длина линии, большое количество ведомых устройств, плохое качество кабеля или сложная топология, много помех и т.п.), то наиболее оптимально использование интеллектуального адаптера для COM-порта типа LINK. Он реализован на базе микропроцессора. При этом устройство полностью эмулирует со стороны последовательного порта работу популярного адаптера DS9097U производства Dallas Semiconductor и, таким образом, поддерживает все разработанное ранее для персональных компьютеров программное обеспечение. Но главное, что благодаря собственным интеллектуальным ресурсам этот адаптер реализует льготный режим работы однопроводных устройств на проблемных 1-Wire-линиях, в условиях сложной помеховой обстановки. LINK многократно улучшает механизм активной подтяжки на линии, что позволяет действительно получать идеальные сигналы обмена при длинах кабеля до 300 метров и числе сопровождаемых однопроводных компонентов до 250 шт, а использование процессором такого адаптера специальных алгоритмов цифровой фильтрации многократно улучшает устойчивость обслуживаемой 1-Wire-линии к электромагнитным помехам, шумам и отражениям сигналов.

С точки зрения схемотехнической реализации однопроводного интерфейса и устойчивости работы на проблемных линиях все ведомые однопроводные компоненты исторически отличаются друг от друга, делясь при этом на группы:

1. DS2401, DS2405 — первые компоненты с 1-Wire-интерфейсом в пластиковых корпусах, полностью аналогичны по схемотехнике первым моделям «таблеток» iButton, которые были ориентированы для работы на коротких шинах (до 1994 года),
2. DS1820, DS2407P, DS2450, DS2404, DS2415, DS2417, DS1920 и т. д. — вторая версия, специально ориентированная для работы на длинных линиях (до 2000 года, сейчас эти компоненты в основном снимаются с производства),
3. DS18S20, DS18B20, DS1822, DS2406P, DS2409, DS2438, DS2890, DS1973 и т.д. — третий вариант, более устойчивый к коллизиям на 1-Wire-магистрали по сравнению с предыдущим (с 2000 года).
4. DS2408, DS2411, DS2413, DS2422, DS2431, DS1923, DS1977 и т.д. — последний вариант, наиболее удачной по надежности схемотехники 1-Wire-интерфейса, учитывающей особенности работы на зашумленных 1-Wire-линиях (c 2003 года).

Научно-техническая лаборатория
«ЭлИн»

www.elin.ru,  [email protected],
+7 (499) 196-79-65, 196-95-02

Прочитано здесь: http://www.elin.ru/1-Wire/print.php?topic=whatis 

Эта запись была опубликована 16.10.2007в 10:19 пп. В рубриках: Контроль температуры, Контроль положения, Предложенные студентами, АСУ, МГСУ, Все статьи. Вы можете следить за ответами к этой записи через RSS 2.0. Вы можете оставить свой отзыв или трекбек со своего сайта.

[USS] Подключение датчиков – NetPing, руководства пользователя

Категорически запрещается подключать датчики и внешние модули к устройствам NetPing при включенном питании!

Датчики модельного ряда 1-Wire

Датчики модельного ряда 1-Wire (термодатчик 1-Wire, (THS), 2м и датчик влажности 1-Wire, (HS), 2м) включаются в разъёмы 1W вилками RJ12 с возможностью использования удлинителей и разветвителей. Максимальная длина шлейфа 1-Wire сети, подключённого к одному устройству, ограничена до 50 метров. К устройству можно подключить суммарно до восьми датчиков температуры и до четырёх датчиков влажности одновременно.

Современные прошивки работают только с датчиками с интерфейсом 1-Wire (термодатчик THS, датчик влажности HS и т.д.). Устаревшие версии прошивок также поддерживали работу с термодатчиками серии TS/WT с интерфейсом i2c.

ИК-приёмопередатчик IRC-TRv2

ИК-приёмопередатчик подключается четырёхпроводной линией в соответствии с таблицей:

Датчик идет в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². Максимально допустимая длина шлейфа 10 метров от каждого датчика до устройства (топология «звезда»).

К датчикам типа «сухой контакт» относятся датчики открытия двери, кнопки и другие датчики, принцип действия которых основан на замыкании/размыкании проводника. Датчик подключается двумя проводами к IO линии устройства в соответствии с таблицей. Порядок подключения проводов не имеет значения.

Важно! Датчики типа «сухой контакт»: датчик наличия 220В, датчик протечки и другие подключаются к IO линиям устройства. Вы можете подключить 8 любых датчиков из этого набора.

Важно! Соответствующая IO линия должна быть переведена в режим «вход» в настройках устройства.

Максимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Количество подключаемых кабельных датчиков протечки VT592 ограничено свободными IO-линиями устройства. При подключении ориентируйтесь на цвет термоусадочной трубки на конце провода.

При подключении датчика:

• “1” — норма;
• “0” — тревога.

Важно! Соответствующая IO-линия должна быть переведена в режим «вход» в настройках устройства.

Датчик идет в комплекте с 2-метровым соединительным кабелем. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга, или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². Максимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

У датчика два разъема с разных сторон 6p6c для подключения к устройству мониторинга и 4p4c для подключения чувствительного кабеля WLC10.

Датчик протечки подключается четырёхпроводной линией в соответствии с таблицей:

Важно! Датчики типа «сухой контакт»: датчик наличия 220В, датчик протечки и другие подключаются к IO линиям устройства. Вы можете подключить 8 любых датчиков из этого набора.

Важно! Соответствующая IO линия должна быть переведена в режим «вход» в настройках устройства.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Датчик протечки подключается четырёхпроводной линией в соответствии с таблицей:

Важно! Датчики типа «сухой контакт»: датчик наличия 220В, датчик протечки и другие подключаются к IO линиям устройства. Вы можете подключить 8 любых датчиков из этого набора.

Важно! Соответствующая IO линия должна быть переведена в режим «вход» в настройках устройства.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Датчик наличия 220В подключается двухпроводной линией в соответствии с таблицей. Порядок подключения проводов не имеет значения.

Важно! Датчики типа «сухой контакт»: датчик наличия 220В, датчик протечки и другие подключаются к IO линиям устройства. Вы можете подключить 8 любых датчиков из этого набора.

Важно! Соответствующая IO линия должна быть переведена в режим «вход» в настройках устройства.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Датчик разбития стекла подключается четырёхпроводной линией в соответствии с таблицей:

Важно! Датчики типа «сухой контакт»: датчик наличия 220В, датчик протечки и другие подключаются к IO линиям устройства. Вы можете подключить 8 любых датчиков из этого набора.

Важно! Соответствующая IO линия должна быть переведена в режим «вход» в настройках устройства.

Важно! Для работы датчика разбития стекла необходимо включить питание шлейфа 12В на странице датчика дыма (токового датчика) web-интерфейса устройства.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Датчик удара подключается четырёхпроводной линией в соответствии с таблицей:

Датчик удара занимает две IO линии. Вы можете подключить не более 4 таких датчиков.

Важно! Датчики типа «сухой контакт»: датчик наличия 220В, датчик протечки и другие датчики подключаются к IO линиям устройства. Вы можете подключить 8 любых датчиков из этого набора.

Важно! Соответствующая IO линия должна быть переведена в режим «вход» в настройках устройства.

Важно! Для работы датчика удара необходимо включить питание шлейфа 12В на странице датчика дыма (токового датчика) web-интерфейса устройства.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Датчик движения подключается четырёхпроводной линией в соответствии с таблицей:

Важно! Датчики типа «сухой контакт»: датчик наличия 220В, датчик протечки и другие датчики подключаются к IO линиям устройства. Вы можете подключить 8 любых датчиков из этого набора.

Важно! Соответствующая IO линия должна быть переведена в режим «вход» в настройках устройства.

Важно! Для работы датчика движения необходимо включить питание шлейфа 12В на странице датчика дыма (токового датчика) web-интерфейса устройства.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Датчик дыма подключается двухпроводной линией в соответствии с таблицей:

Количество датчиков в цепочке теоретически ничем не ограничено. Основное требование: сопротивление шлейфа в дежурном режиме должно быть 3.3 кОм (определяется резистором в конце цепочки). То есть, пока сопротивление шлейфа не увеличивается из-за сопротивления соединительных проводов, датчики можно добавлять в цепочку.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Количество подключаемых розеток NetPing AC/DIN ограничено только количеством свободных линий IO.

При подключении розетки к устройству задействованы все провода, кроме коричневого (белого). IO линию, к которой подключена розетка NetPing AC/DIN, необходимо перевести в состояние «выход». При состоянии «лог. 0» на IO линии на розетке будет присутствовать 220 В – нагрузка будет включена. При состоянии «лог. 1» на IO линии розетка будет обесточена, нагрузка будет отключена.

Важно! Коричневый (белый) провод не используется и должен остаться неподключённым!

Управление от IO линии:

Управление от RELAY (НР – нормально разомкнутый контакт, НЗ – нормально замкнутый контакт):

При подключении NetPing AC/DIN к реле:

• RELAY “Вкл” – напряжение отсутствует на розетке;
• RELAY “Выкл” – напряжение имеется на розетке

Для коммутации нагрузки в NetPing AC/DIN используется реле с нормально замкнутыми контактами. Это означает, что, если управляющий провод никуда не подключён, 220В будет присутствовать на розетке, и нагрузка будет включена.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Счётчик подключается двухпроводной линией в соответствии с таблицей:

Подключение к RELAY (НР – нормально разомкнутый контакт, НЗ – нормально замкнутый контакт) с использованием +12В:

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Датчик представляет собой «сухой контакт», поэтому порядок подключения проводов не имеет значения. Количество подключаемых датчиков ограничено только количеством свободных линий IO.

В зависимости от того, к какому входу (IO1-IO8) на клеммной колодке подключён датчик, на том канале IO1-IO8 он отображается в web-интерфейсе устройства.

Важно! Соответствующая IO линия должна быть переведена в режим «вход» в настройках устройства.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Количество подключаемых MP701 ограничено только количеством свободных линий IO. Таким образом, можно подключить 2 исполнительных элемента.

Важно! Соответствующие IO линии, к которым подключены каналы исполнительного элемента, должны быть переведены в режим «выход» в настройках устройства.

Внимание: изделие не содержит защитных предохранителей, соблюдайте осторожность при монтаже!

Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга, или самостоятельно при помощи любого провода сечением не менее 0,4 мм². Максимально допустимая длина шлейфа 100 м.

Управление от RELAY (НР – нормально разомкнутый контакт, НЗ – нормально замкнутый контакт):

Управление от IO линии:

Важно! Соответствующая IO линия должна быть переведена в режим «выход» в настройках устройства.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Количество подключаемых ИКС-1 ограничено только количеством свободных линий IO.

Важно! Соответствующая IO линия должна быть переведена в режим «вход» в настройках устройства.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Подключение к RELAY (НР – нормально разомкнутый контакт, НЗ – нормально замкнутый контакт) с использованием +12В:

Подключение к IO линии с использованием +12В:

Важно! Соответствующая IO линия должна быть переведена в режим «выход» в настройках устройства.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Количество подключаемых датчиков ИП 212/101-2М-A10R ограничено только количеством свободных линий IO.

Важно! Соответствующая IO линия должна быть переведена в режим «вход» в настройках устройства.

Датчик идёт в комплекте с несъёмным кабелем с наконечниками на концах. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². аксимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Управление от RELAY (НР – нормально разомкнутый контакт, НЗ – нормально замкнутый контакт) с использованием +5В: 

Блок розеток идёт в комплекте с несъёмным кабелем. Длину кабеля можно увеличить при помощи удлинителей шлейфа датчика RC-4, которые последовательно включаются друг в друга, или самостоятельно при помощи любого провода с сечением не менее 0,4 мм². Максимально допустимая длина шлейфа 100 метров.

Надежная работа 1-wire сетей (часть 1)

Протокол 1-Wire® первоначально был разработан для обмена данными между расположенными рядом устройствами при коротких соединениях как способ добавления дополнительной памяти на один вывод порта микропроцессора. Вскоре потребители нашли этому уникальное применение, которое заключалось в расширении шины и перемещении ведомых приборов всё дальше и дальше от ведущего (мастера). Проблемы начались, когда длина шины превысила как возможности мастеров шины, так и ограничения протокола. Приборы 1-Wire разрабатывались с учетом дополнительных возможностей и протоколов, способности работать в многоточечной сети, они имеют прочный стальной корпус (элементы iButton®) и обладают механизмами для обеспечения передачи достоверных данных даже в ситуациях прерывистого контакта. Несмотря на эти достоинства, компоненты 1-Wire могут работать неустойчиво, если мастер шины разработан или реализован неправильно, или когда мастер, предназначенный для работы на коротких линиях, используется для обслуживания более протяженной шины.

Сеть 1-Wire представляет собой сложную структуру, состоящую из устройств, шины и соединений. Каждая сеть отличается, причем часто как по топологии, так и по аппаратному обеспечению. Сделано много разных заявлений по поводу ограничений протяженности и нагрузки сети 1-Wire, однако не всегда четко оговаривается, при каких условиях. В результате пользователи иногда обнаруживали, что при заданной топологии шина не работает, хотя они полагали, что не выходят за рамки спецификации. Были разработаны и протестированы для одной сети специальные мастера шины только для того,  чтобы выяснить, что они не подходят для использования при другой топологии.

За последнее время была проведена большая работа для того, чтобы охарактеризовать работу сетей 1-Wire, имеющих различные формы, размеры и количество подключенных приборов. В данном руководстве сделана попытка прояснить ситуацию с многочисленными топологиями и интерфейсами, а также предоставить рабочие параметры для надёжной работы сети.

В этом документе рассматриваются только сети 1-Wire, в которых используется медная витая пара категории 5 (Category 5) и напряжение питания шины 5 В, поступающее от мастера. (Ведомые устройства сети 1-Wire работают и при более низких напряжениях шины, но большие сети часто имеют слишком большие потери, что не позволяет им надежно работать при низком напряжении.)

В данном документе не рассматриваются особые случаи при питании криптографических iButton и iButton, поддерживающих Java™, как не рассматриваются и требования для программируемых ведомых приборов типа стираемого программируемого ПЗУ (СППЗУ — EPROM). Обычно не рекомендуется выполнение этих функций вблизи интерфейса мастера. Подробно эти вопросы будут рассмотрены в последующих руководствах.

В этом руководстве также не рассматривается ускоренный режим работы устройств 1-Wire. Ускоренный режим предназначен только для использования при очень коротких соединениях и не подходит для сетей 1-Wire. Ограничения веса и радиуса сетей при повышенных скоростях будут рассмотрены в последующих руководствах.

Работа компонентов 1-Wire в условиях, которые выходят за пределы описанных в данном руководстве, может вызвать проблемы. Существует огромное количество сочетаний типов шин, топологий и форм сигналов, которые могут использоваться с приборами 1-Wire. В этом руководстве мы попытаемся описать наиболее общие и типичные способы применения.

1- Wire и iButton являются зарегистрированными торговыми марками Dallas Semiconductor Java является торговой маркой Sun Microsystems

За последние годы было опубликовано множество различных руководств по применению, технических описаний и других документов, посвященных реализации систем 1-Wire, сведения для которых не всегда брались из официальных источников. По мере развития области, связанной с устройствами и системами 1-Wire, некоторая часть информации, содержащейся в этих документах, была пополнена, скорректирована, а иногда даже признана неверной. Некоторые ошибки могли возникнуть до того, как был закончен полный анализ больших сетей 1-Wire. Другие ошибки, возможно, основывались на недостоверной информации. С ростом области применения сетей 1-Wire, многое стало известно относительно характеристик, способствующих надёжной работе большой сети. Сами же устройства подверглись процессу эволюции, который продолжается и по сей день.

Самые ранние описания содержали в себе информацию, где, например, предлагалось использовать подтягивающие (pull-up) резисторы шины сопротивлением 5000 Ом. Хотя это значение подходит для малых сетей, оно не может обеспечить ток достаточной величины для работы больших сетей. В настоящее время нормой считаются значения в 1000 Ом, а иногда даже вспомогательные цепи активной подтяжки (pull-up). К тому же, в предыдущих описаниях часто не учитывались такие вещи, как согласование импеданса и управление скоростью нарастания напряжения, которые, как мы теперь знаем, являются критичными для надежной работы как с протяженными, так и с короткими линиями.

Недавно были завершены всесторонние исследования, целью которых было создание окончательного варианта интерфейса шины, и определение ограничений для надёжной работы сетей 1- Wire. Ставилась также задача предложить изменения в устройстве ведомых приборов для улучшения их работы. Были определены несколько вариантов топологий, собраны несколько интерфейсов мастера и написаны специальные тестовые программы для определения ограничений надежной работы сети. В данном руководстве содержится информация, полученная при этих исследованиях.

Хотя сети 1-Wire часто имеют структуру «свободной формы», они обычно подразделяются на несколько общих категорий, характеризующих распределение ведомых приборов 1-Wire и организацию соединяющих их проводников.

a)Линейная топология. Шина 1-Wire представляет собой одну пару, начинающуюся от мастера и продолжающуюся до самого дальнего ведомого прибора. Другие ведомые приборы присоединяются к паре вдоль ее длины, не образуя значительных (более 3 м) ответвлений или «шлейфов».

b)Шлейфовая топология. Шина 1-Wire представляет собой одну основную линию, начинающуюся от мастера и продолжающуюся до самого дальнего ведомого прибора. При этом другие ведомые присоединяются к основной линии с помощью ответвлений или шлейфов длиною три метра или более.

c)Звездообразная топология. Шина 1-Wire разделяется либо прямо около самого мастера, либо на некотором расстоянии от него, и продолжается в виде нескольких ответвлений различной длины. Ведомые приборы могут присоединяться либо вдоль, либо на концах ветвей.

В случае сочетания разных топологий гораздо сложнее становится определить действующие для данной сети ограничения. Как правило, разработчику в этом случае следует руководствоваться самыми безопасными критериями.

При обсуждении сетей 1-Wire используются два термина, описывающие размеры сети, которые являются критичными для ее работы. Это радиус и вес.

·  Радиус сети — это протяженность проводника, идущего от мастера к самому дальнему ведомому прибору. Измеряется в метрах.

·  Вес сети — это общая сумма (длина) соединительных проводников в сети. Измеряется в метрах.

Например, сеть со звездообразной структурой, имеющая три ответвления длиной десять, двадцать и тридцать метров, имеет радиус тридцать метров (расстояние от мастера до самого дальнего ведомого) и вес — шестьдесят метров (общая длина проводников в сети: 10 м + 20 м + 30 м).

Как правило, ни одна сеть 1-Wire не может иметь радиус больше, чем 750 м. На этом расстоянии работа протокола нарушается из-за временной задержки в кабеле. Однако на практике величина радиуса обычно ограничивается меньшим значением из-за других факторов.

Ведомые приборы (iButtons и другие устройства 1-Wire) тоже добавляют вес сети. Каждый прибор добавляет вес, аналогичный весу проводника небольшой длины, поэтому приборы можно оценивать в единицах эквивалентного веса проводника. Вес приборов необходимо учитывать при разработке сети. Ведомый прибор в виде элемента iButton дает больший вес, чем ведомый прибор в корпусе, предназначенном для пайки. (Элементы iButton имеют дополнительную механическую и электростатическую (ESD) защиту, которая необходима из-за их мобильности, а это добавляет вес.) Элементы iButton представляют вес около 1 м, а ведомые приборы других типов — около 0.5 м.

Это означает, что, например, присоединение к сети ста ведомых в виде элементов iButton увеличит общий вес сети до ста метров, что уменьшает допустимую общую длину проводника на сто метров. Трассировка на платах, соединители и устройства электростатической защиты также добавляют вес сети.

Хотя на вес влияет множество факторов, самый значительный вклад вносит емкость. Как правило, вес, вносимый схемами электростатической защиты и трассировкой на платах, связан с их емкостью коэффициентом, величина которого составляет примерно 24 пФ/м. Трассировка на платах или прибор, проявляющий себя на шине 1-Wire как емкость 24 пФ, увеличивает вес сети примерно на 1 м.

<!– /* Style Definitions */ p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso-style-priority:1; mso-style-unhide:no; mso-style-qformat:yes; mso-style-parent:””; margin:0cm; margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:none; text-autospace:none; font-size:11.0pt; font-family:”Times New Roman”,serif; mso-fareast-font-family:”Times New Roman”; mso-fareast-language:EN-US;} h2 {mso-style-priority:1; mso-style-unhide:no; mso-style-qformat:yes; mso-style-link:”Заголовок 1 Знак”; margin-top:4.7pt; margin-right:0cm; margin-bottom:0cm; margin-left:11.65pt; margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:none; mso-outline-level:1; text-autospace:none; font-size:11.0pt; font-family:”Arial”,sans-serif; mso-fareast-font-family:Arial; mso-font-kerning:0pt; mso-fareast-language:EN-US;} p.MsoBodyText, li.MsoBodyText, div.MsoBodyText {mso-style-priority:1; mso-style-unhide:no; mso-style-qformat:yes; mso-style-link:”Основной текст Знак”; margin:0cm; margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:none; text-autospace:none; font-size:11.0pt; font-family:”Times New Roman”,serif; mso-fareast-font-family:”Times New Roman”; mso-fareast-language:EN-US;} p.MsoListParagraph, li.MsoListParagraph, div.MsoListParagraph {mso-style-priority:1; mso-style-unhide:no; mso-style-qformat:yes; margin-top:0cm; margin-right:0cm; margin-bottom:0cm; margin-left:65.65pt; margin-bottom:.0001pt; text-indent:-12.85pt; mso-pagination:none; text-autospace:none; font-size:11.0pt; font-family:”Times New Roman”,serif; mso-fareast-font-family:”Times New Roman”; mso-fareast-language:EN-US;} span.1 {mso-style-name:”Заголовок 1 Знак”; mso-style-priority:1; mso-style-unhide:no; mso-style-locked:yes; mso-style-link:”Заголовок 1″; font-family:”Arial”,sans-serif; mso-ascii-font-family:Arial; mso-fareast-font-family:Arial; mso-hansi-font-family:Arial; mso-bidi-font-family:Arial; mso-ansi-language:RU; font-weight:bold;} span.a {mso-style-name:”Основной текст Знак”; mso-style-priority:1; mso-style-unhide:no; mso-style-locked:yes; mso-style-link:”Основной текст”; font-family:”Times New Roman”,serif; mso-ascii-font-family:”Times New Roman”; mso-fareast-font-family:”Times New Roman”; mso-hansi-font-family:”Times New Roman”; mso-bidi-font-family:”Times New Roman”; mso-ansi-language:RU;} .MsoChpDefault {mso-style-type:export-only; mso-default-props:yes; font-size:11.0pt; mso-ansi-font-size:11.0pt; mso-bidi-font-size:11.0pt; font-family:”Calibri”,sans-serif; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-fareast-font-family:Calibri; mso-fareast-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:”Times New Roman”; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-ansi-language:EN-US; mso-fareast-language:EN-US;} .MsoPapDefault {mso-style-type:export-only; mso-pagination:none; text-autospace:none;} @page WordSection1 {size:595.0pt 842.0pt; margin:87.0pt 35.0pt 48.0pt 45.0pt; mso-header-margin:73.55pt; mso-footer-margin:38.1pt; mso-paper-source:0;} div.WordSection1 {page:WordSection1;} @page WordSection2 {size:612.0pt 792.0pt; margin:2.0cm 42.5pt 2.0cm 3.0cm; mso-header-margin:36.0pt; mso-footer-margin:36.0pt; mso-paper-source:0;} div.WordSection2 {page:WordSection2;} /* List Definitions */ @list l0 {mso-list-id:28380482; mso-list-type:hybrid; mso-list-template-ids:-1680557146 1727803262 1086197588 2132300356 1438265300 1231979890 59680908 -2034475586 -1726962334 364573842;} @list l0:level1 {mso-level-start-at:0; mso-level-number-format:bullet; mso-level-text:; mso-level-tab-stop:none; mso-level-number-position:left; margin-left:38.65pt; text-indent:-8.65pt; mso-ansi-font-size:11.0pt; mso-bidi-font-size:11.0pt; font-family:Symbol; mso-fareast-font-family:Symbol; mso-bidi-font-family:Symbol; mso-font-width:100%; mso-ansi-language:RU; mso-fareast-language:EN-US; mso-bidi-language:AR-SA;} @list l0:level2 {mso-level-start-at:0; mso-level-number-format:bullet; mso-level-text:•; mso-level-tab-stop:none; mso-level-number-position:left; margin-left:86.6pt; text-indent:-8.65pt; mso-ansi-language:RU; mso-fareast-language:EN-US; mso-bidi-language:AR-SA;} @list l0:level3 {mso-level-start-at:0; mso-level-number-format:bullet; mso-level-text:•; mso-level-tab-stop:none; mso-level-number-position:left; margin-left:134.2pt; text-indent:-8.65pt; mso-ansi-language:RU; mso-fareast-language:EN-US; mso-bidi-language:AR-SA;} @list l0:level4 {mso-level-start-at:0; mso-level-number-format:bullet; mso-level-text:•; mso-level-tab-stop:none; mso-level-number-position:left; margin-left:181.8pt; text-indent:-8.65pt; mso-ansi-language:RU; mso-fareast-language:EN-US; mso-bidi-language:AR-SA;} @list l0:level5 {mso-level-start-at:0; mso-level-number-format:bullet; mso-level-text:•; mso-level-tab-stop:none; mso-level-number-position:left; margin-left:229.4pt; text-indent:-8.65pt; mso-ansi-language:RU; mso-fareast-language:EN-US; mso-bidi-language:AR-SA;} @list l0:level6 {mso-level-start-at:0; mso-level-number-format:bullet; mso-level-text:•; mso-level-tab-stop:none; mso-level-number-position:left; margin-left:277.0pt; text-indent:-8.65pt; mso-ansi-language:RU; mso-fareast-language:EN-US; mso-bidi-language:AR-SA;} @list l0:level7 {mso-level-start-at:0; mso-level-number-format:bullet; mso-level-text:•; mso-level-tab-stop:none; mso-level-number-position:left; margin-left:324.6pt; text-indent:-8.65pt; mso-ansi-language:RU; mso-fareast-language:EN-US; mso-bidi-language:AR-SA;} @list l0:level8 {mso-level-start-at:0; mso-level-number-format:bullet; mso-level-text:•; mso-level-tab-stop:none; mso-level-number-position:left; margin-left:372.2pt; text-indent:-8.65pt; mso-ansi-language:RU; mso-fareast-language:EN-US; mso-bidi-language:AR-SA;} @list l0:level9 {mso-level-start-at:0; mso-level-number-format:bullet; mso-level-text:•; mso-level-tab-stop:none; mso-level-number-position:left; margin-left:419.8pt; text-indent:-8.65pt; mso-ansi-language:RU; mso-fareast-language:EN-US; mso-bidi-language:AR-SA;} –> ]]>

Для того чтобы можно было усложнять структуру сети, не увеличивая её вес и радиус, были разработаны методы, в которых сеть делится на секции, подключаемые электронным способом, так что в каждый момент включена только одна. Использование коммутирующих приборов 1-Wire, например DS2409, позволяют шине физически иметь одну топологию, а электрически другую. Другими словами, сеть со звездообразной структурой, где каждое ответвление включается посредством DS2409, будет фактически напоминать сеть с линейной топологией, так как, когда включено одно ответвление, остальные выключены.

В показанном на рисунке примере представлена сеть, которая выглядит как сеть, имеющая звездообразную структуру с радиусом 150 м и весом 450 м. Однако, в том случае, когда в каждый момент времени подключена только одна ветвь, получается, что фактически сеть имеет линейную топологию, и её вес составляет только 150 м.

Как правило, все, что касается некоммутируемых сетей, можно применить к каждому отдельному сегменту коммутируемой сети.

Максимальный радиус и вес сети определяются несколькими факторами. Некоторыми из них можно управлять, другими — нет.

Интерфейс мастера оказывает значительное влияние на допустимый размер сети 1-Wire. Интерфейс должен обеспечить ток управления, достаточный для «компенсации» веса кабеля и ведомых приборов. Он также должен формировать сигнал с временными параметрами, заданными спецификацией и оптимизированными с точки зрения времени заряда и разряда в сети. Этот интерфейс должен обеспечить необходимую для согласования с сетью величину импеданса, чтобы сигналы не отражались обратно по линии, внося помехи в работу других приборов сети.

Когда сеть небольшая, приемлемы очень простые интерфейсы мастера. Значение емкости невелико, отраженные сигналы приходят слишком быстро, чтобы создавать проблему, и потери в кабели минимальны. Поэтому вполне достаточно иметь простую активную схему понижения напряжения (pulldown) — полевой транзистор на землю, и пассивную цепь повышения напряжения (pullup, или подтяжка) — резистор на плюс питания. Однако когда длина линии увеличивается, и подключается всё больше и больше приборов, начинают действовать сложные силы, и интерфейс мастера должен быть способен ими управлять.

Радиус сети ограничен временными параметрами отраженного сигнала и временем задержки, создаваемой в кабеле, а также сопротивлением кабеля и снижением уровней сигнала. При длине 750 м задержка получения отклика мастером от ведомого, расположенного на дальнем конце кабеля, превышает ограничения, установленные протоколом.

Вес сети ограничивается способностью кабеля заряжаться и разряжаться достаточно быстро для того, чтобы соответствовать нормам протокола 1-Wire. Простой подтягивающий (pullup) резистор имеет ограничение веса, составляющее около 200 м. Некоторые изобретательные разработчики мастеров шины 1-Wire сумели преодолеть эти ограничения благодаря использованию активных схем подтяжки, которые при помощи логического управления обеспечивают более высокие значения токов, и тем самым расширили допустимые пределы веса до 500 м. Но это было достигнуто за счёт значительного повышения сложности интерфейса мастера. Тем не менее, возможность управлять сетью с длиной кабеля в четыреста метров и одновременно обмениваться данными с сотней приборов семейства iButton часто стоят этих дополнительных затрат.

Сигнал 1-Wire должен не только удовлетворять коммуникационным требованиям, но и обеспечивать рабочую мощность для ведомых приборов. Каждый ведомый «заимствует» у шины мощность, когда напряжение на ней выше, чем напряжение на внутреннем накопительном конденсаторе ведомого. Когда вес сети превышен, поступающий от мастера ток может оказаться недостаточным для поддержания рабочего напряжения на ведомыхприборах.

Самым худшим вариантом для паразитного питания является очень длинная последовательность нулей, выдаваемых мастером. Когда это происходит, большую часть времени линия находится в состоянии НИЗКОГО уровня, и существует очень маленькая вероятность перезарядки ведомых приборов. Если напряжение на шине достигает нужной величины в течение времени восстановления между битами и при этом время восстановления достаточно велико, то проблем не возникает. Когда внутреннее рабочее напряжение в ведомом приборе падает, снижается способность этого устройства управлять шиной, чтобы выдавать нули, и изменяются его временные параметры. В конце концов, когда паразитное напря

Курс-100 вар.1 вер.3

Контроллер

Курс-100 вар.1 вер.3

Производитель : Сибирский Арсенал

Технические характеристаки

Описание

Технические характеристики

Ток 12 В и максимальная длина провода

Калькулятор максимальной длины провода

Калькулятор можно использовать для расчета максимальной длины медных проводов. Обратите внимание, что

• для типичной электрической цепи с двумя проводами – один назад и один вперед – это длина двух проводов вместе. Максимальное расстояние между источником и оборудованием составляет половина расчетного расстояния
• в автомобиле, где оборудование может быть заземлено на шасси – корпус автомобиля действует как отрицательный провод.Электрическим сопротивлением в шасси обычно можно пренебречь, и максимальное расстояние равно расчетному расстоянию

Напряжение (вольт)

Ток (ампер)

Площадь поперечного сечения (мм ² ) – Калибр провода AWG в зависимости от мм ²

Падение напряжения (%)

Максимальные длины медных проводов от источника питания до нагрузки в системах 12 В с падением напряжения 2% указаны ниже:

Длина провода – футы

Загрузите и распечатайте схему электрических цепей 12 В

Длина провода – метр

Загрузите и распечатайте схему электрических цепей 12 В

• удвойте расстояние, если потеря 4% допустима
• умножьте расстояние на 2 для 24 вольт
• умножьте расстояние на 4 для 48 вольт

Пример – максимальная длина h провода

Ток в лампочке мощностью 50 Вт можно рассчитать по закону Ома

I = P / U (1)

, где

I = ток (амперы)

P = мощность (Вт)

U = напряжение (вольт)

(1) со значениями

I = (50 Вт) / (12 В)

= 4.2 A

Из приведенного выше графика максимальная длина всего провода взад и вперед не должна превышать примерно 8 м для калибра # 10 (5,26 мм ² ) . Увеличивая размер провода до калибра # 2 (33,6 мм ² ) , максимальная длина ограничивается примерно 32 м .

Пример – расчет максимальной длины провода

Электрическое сопротивление в медном проводнике с площадью поперечного сечения 6 мм ² составляет 2.9 10 ^-3 Ом / м . Это близко к калибру провода 9.

В системе 12 В с максимальным падением напряжения 2% и током 10 ампер максимальная общая длина провода вперед и назад может быть рассчитана по закону Ома

U = RLI (2)

, где

R = электрическое сопротивление (Ом / м)

L = длина провода (м)

(2) преобразовано для L

L = U / (RI) (2b)

(2b) со значениями

L = (12 В) 0.02 / [( 2,9 10 ^-3 Ом / м ) (10 ампер)]

= 8,3 м

Microsoft Word – Руководство по проводной связи.doc x-default

% PDF-1.4 % 52 0 объект > эндобдж 80 0 объект > поток application / pdf2014-01-02T10: 44: 03.831-06: 00

Калькулятор изменения длины троса из-за изменения температуры

Как изменение температуры влияет на точность наших датчиков положения? Требуется ли схема температурной компенсации для учета изменения температуры в рабочей среде?

Практически во всех случаях влияние температуры на наши датчики положения невелико, если не сказать незначительно. Наиболее значительный температурный эффект наблюдается на многожильном смещающем кабеле из нержавеющей стали марки 304.Приведенный выше калькулятор позволяет определить влияние изменения температуры на длину кабеля перемещения и точность датчика положения.

Между прочим, поскольку наши изделия на основе аналоговых потенциометров предназначены для использования в качестве делителей напряжения (отклонение напряжения), а не реостатов (отклонение сопротивления), нет никакого температурного воздействия, связанного с самим потенциометром. Это потому, что нет изменения напряжения из-за изменения температуры: изменение сопротивления потенциометра происходит равномерно по всему резистивному материалу.

При любом определении теплового воздействия необходимо также учитывать тепловое воздействие на измеряемый объект.

Калькулятор использует это уравнение для расчета изменения длины из-за теплового расширения: дельта l = a * l * дельта T

где:

• l = длина рабочего троса
• дельта l = изменение длины кабеля перемещения
• a = коэффициент теплового расширения материала смещающего кабеля
• T = температура
• дельта T = изменение температуры

Начальные значения выше показывают номинальное значение 0.Дальность действия датчика положения 250 м, всего 0,375 м кабеля перемещения, используемого для подключения к приложению, изменение температуры 50 ° C. Наши стандартные смещающие кабели изготовлены из нержавеющей стали марки 304 и имеют коэффициент теплового расширения 0,00001728 м / м- ° C (от 0 ° C до 100 ° C). Это изменение температуры увеличит длину смещающего кабеля на 0,000324 м при переходе от 0 ° C до 50 ° C. Это приводит к увеличению погрешности на ± 0,0648% по всему диапазону измерения датчика положения.

Другие калькуляторы:

Отсутствие гарантий: этот калькулятор и информация предоставляются «как есть», без каких-либо гарантий, условий или заявлений любого рода, явных или подразумеваемых, включая, помимо прочего, любые гарантии ненарушения прав и подразумеваемые гарантии условий. товарной пригодности и пригодности для определенной цели. Ни при каких обстоятельствах SpaceAge Control, Inc. не несет ответственности за любые прямые, косвенные, особые, случайные, косвенные или другие убытки, независимо от того, возникли ли они по контракту, правонарушению или иным образом, возникшие в результате или в связи с использованием или выполнением информация, содержащаяся на этой веб-странице.

Рекомендации по выбору многожильного или одножильного кабеля

9 января 2020 г. / Общий

Вы, наверное, слышали о сбалансированной витой паре медных кабелей, называемых либо многожильными, либо одножильными, и если вы не знаете, что использовать, когда и где, вы пришли в нужное место. При выборе необходимо учитывать множество факторов, включая стандарты, среду, область применения и цену. Давайте посмотрим на различия и углубимся в эти соображения, чтобы вы знали, какой тип кабеля подходит для вашей конкретной ситуации.

Основы

Когда дело доходит до медного кабеля с витой парой, термины многожильный и одножильный относятся к фактической конструкции медных проводников внутри кабеля, а сами названия дают очевидное различие между ними. В многожильном кабеле каждый из восьми медных проводников состоит из нескольких «нитей» проводов небольшого калибра, которые концентрически намотаны вместе спиралью, очень похожей на веревку. Многожильный кабель обычно обозначается двумя числами, первое число представляет количество жил, а второе – калибр.Например, 7X32 (иногда пишется как 7/32) означает, что проводник состоит из 7 жил провода 32 AWG. В сплошном кабеле каждый из восьми проводников состоит только из одного сплошного провода большего калибра и указывается только одним номером калибра, указывающим размер проводника, например, 24 AWG.

Это может показаться немного запутанным, когда и многожильные, и одножильные кабели относятся к одной и той же категории (например, категории 5e, категории 6 или категории 6A), определенной одним калибром.Просто помните, что независимо от того, состоит ли проводник из нескольких жил или из одного сплошного проводника, окончательный общий размер проводника будет одинаковым. Другими словами, кабель 24 AWG остается кабелем 24 AWG.

Наиболее существенное различие между многожильным и одножильным кабелем – это производительность. Поскольку проводники более высокого калибра (более тонкие) имеют больше вносимых потерь, чем проводники более низкого калибра (более толстые), многожильные кабели демонстрируют на 20–50% большее затухание, чем сплошные медные проводники (20% для 24 AWG и 50% для 26 AWG).А поскольку поперечное сечение многожильного проводника не полностью выполнено из меди (там есть немного воздуха), они также имеют более высокое сопротивление постоянному току, чем одножильные кабели. В целом, твердые кабели являются лучшими электрическими проводниками и обеспечивают превосходные стабильные электрические характеристики в более широком диапазоне частот. Они также считаются более прочными и менее подверженными вибрации или коррозии, поскольку имеют меньшую площадь поверхности, чем многожильные проводники.

Еще одно отличие – гибкость.Многожильные кабели намного более гибкие и могут выдерживать большее изгибание по сравнению с жесткими сплошными проводниками, которые могут сломаться при чрезмерном сгибании. Однако, когда дело доходит до заделки многожильного кабеля, отдельные жилы проводов могут со временем порваться или ослабнуть. Сплошные проводники будут сохранять свою форму и правильно сидеть внутри IDC на гнездах, коммутационных панелях и соединительных блоках.

Теперь, когда вы понимаете разницу между многожильным и одножильным кабелем, давайте рассмотрим, что вам нужно учитывать при выборе.

Отраслевые стандарты и окружающая среда

Когда дело доходит до 90-метровых горизонтальных постоянных линий связи, выбора действительно нет, так как стандарты TIA и ISO / IEC требуют твердого кабеля. Многожильный кабель (24 и 26 AWG) ограничен патч-кордами и имеет длину 10 метров в 100-метровом канале. Поскольку многожильные кабели более гибкие и выдерживают изгиб, из них получаются отличные патч-корды для соединений оборудования и перекрестных соединений, где кабели часто сгибаются и манипулируют ими, а на расстоянии всего 10 метров от канала повышенные вносимые потери и сопротивление не являются решающим фактором. в общей производительности канала.Однако более мелкие многожильные коммутационные шнуры 28 AWG, которые имеют еще большие вносимые потери и сопротивление из-за их меньшего калибра, имеют некоторые ограничения. Посетите наш блог, чтобы узнать о Skinny на патч-кордах 28 AWG .

Существуют особые ситуации в открытых офисных помещениях, где стандарты позволяют многожильным патч-кордам занимать более 10 метров 100-метрового канала, поскольку они признают, что офисы сталкиваются с регулярной реконфигурацией и могут потребовать более гибкой кабельной системы.Однако, если в канале используется более 10 метров многожильного кабеля, отраслевые стандарты требуют снижения общей длины канала с учетом более высоких вносимых потерь и сопротивления постоянному току.

Когда дело доходит до снижения номинальных характеристик многожильного кабеля в соответствии с отраслевыми стандартами, решающим фактором является его общая толщина – кабели большего сечения (более тонкие) имеют более высокий коэффициент снижения номинальных характеристик. Снижение номинала для многожильного кабеля 26 AWG составляет 0,5, в то время как 24 AWG только 0,2, а многожильные кабели 22 AWG вообще не требуют снижения номинала.Расчеты для определения общей длины всего канала приведены ниже, где H = длина горизонтального кабеля, D = коэффициент снижения номинальных характеристик, C = общая длина многожильного кабеля и T = общая длина канала.

Например, при использовании 60 метров горизонтального сплошного кабеля категории 6A и 40 метров многожильного соединительного кабеля 24 AWG категории 6A с коэффициентом снижения 0,2 общая длина канала должна быть уменьшена до 97,5 метров. (Если вы предпочитаете математические расчеты, общая длина многожильного кабеля = [105-60] / [1 + 0,2] или 37.5, а общая длина канала = 60 + 37,5 или 97,5 метра.) При использовании многожильного кабеля 26 AWG со снижением номинала 0,5 длину канала необходимо уменьшить до 90 метров.

Рекомендации по применению

В то время как многожильный кабель является нормой для коммутационных шнуров в зонах коммутации в телекоммуникационной комнате (TR) и в рабочей зоне (возможно, более 10 метров в открытых офисных помещениях), в современных локальных сетях необходимо учитывать основное применение, которое требует использования сплошных патч-кордов – питание через Ethernet.Когда PoE передается по медной витой паре, часть мощности рассеивается в виде тепла. Когда мощность рассеивается в виде тепла, температура внутри кабеля может увеличиваться. Из-за более высоких вносимых потерь и сопротивления постоянному току многожильные коммутационные шнуры с большей вероятностью будут демонстрировать ухудшенные характеристики передачи при повышенных температурах.

Хотя обычно это не вызывает беспокойства в помещениях с контролируемой средой, таких как TR, как только вы начинаете подключать устройства к потолку (например, точки беспроводного доступа, камеры наблюдения и светодиодные фонари), переплетенные патч-шнуры могут стать проблемой.Хорошее практическое правило состоит в том, что если окружающая среда не контролируется по температуре и не происходит много манипуляций (например, изгиб), патч-корды должны быть сконструированы с использованием твердого кабеля. А если вы используете многожильные патч-корды в неконтролируемой среде, лучше сделать их короткими (около 5 метров или меньше). И когда дело доходит до сред с более высокими температурами, отраслевые стандарты требуют снижения номинальной длины канала и для этого, и для большего количества кабелей в пучке, генерирующего больше тепла, может потребоваться еще большее снижение номинальной длины (да, мы опубликовали в блоге по этому поводу. тоже).

Какая разница в цене?

В то время как большее количество жил в проводнике означает большую гибкость, количество жил влияет на цену – чем больше жил в кабеле, тем выше его стоимость. Чтобы снизить затраты, многожильный кабель категории 6 и категории 6A разработан с достаточным количеством жил для обеспечения надлежащей гибкости, но не таким большим, чтобы это создавало резкую разницу в цене. Другими словами, дельты недостаточно, чтобы поставить под угрозу производительность (или соответствие стандартам), выбирая многожильный кабель вместо одножильного для сред и приложений, для которых они не подходят.Храните многожильные кабели в зонах с контролируемой средой, где требуется большая гибкость.

Посмотреть конфигуратор Versiv

Система термометра с 1 сеткой

1. Описание:

Система термометра с 1 проводом использует технологию «1 провод» компании Maxim, которая является высокопроизводительной системой измерения температуры сети. Он называется TEMPer1W. Система представляет собой дешевую архитектуру miniLAN, компьютер легко определяет температуру сотен точек.Кроме того, цифровой термометр DS18b20 представляет собой однопроводные устройства производства компании DALLAS maxim, которые имеют простую схему, характеристики небольшого размера. Таким образом, используйте его для создания системы измерения температуры, которая будет простой линией связи, вы можете повесить многие из Эти цифровые термометры очень удобны.

2. Схема применения:

Если вы не используете аудиоразветвитель 3,5 мм, один USB9097 может подключать только два устройства; Если вам нужно подключить к компьютеру много устройств, вы можете следовать рисунку ниже.

при подключении устройства к компьютеру по одному, система автоматически найдет уникальный идентификатор устройства, а программное обеспечение отобразит этот идентификатор.

(3) Тип датчика DS18b20:

h300

(1) Уникальный интерфейс 1-Wire® требует только одного вывода порта для связи.

(2) DS18b20 каждое Устройство имеет уникальный серийный код.

(3) Не требует каких-либо вечных компонентов при измерении температуры.

(4) Диапазон измерения: -55 ° C ~ + 125 ° C; (от -67 ° F до + 257 ° F)

(5) Частота разрешения: 0,0625 ° C; Уровень точности: ± 0,5 ° C

(6) Внутри него есть настройки предупреждения о температуре.например: верхний и нижний предел настройки предупреждения о температуре.

5.

:

(Примечание: наше программное обеспечение поддерживает только систему Windows.)

Вам необходимо установить указанные ниже драйверы при установке программного обеспечения в первый раз.

(1) Драйвер USB

a)

установите соответствующий системный драйвер, 32-битные системы с x32, 64-битные системы с x64.

(2) 1 Wire Driver

a)

установите соответствующий системный драйвер, 32-битные системы с x32, 64-битные системы с x64.

(3)

Установите приложение: дважды щелкните setup.exe в корневом каталоге для установки программного обеспечения

6.

:

a) вставьте TEMPer18B20 в компьютер и

запускают TEMPer1 w, затем

Рисунок 1 Считывание температуры в реальном времени

Эта опция позволяет вам установить температуру любого канала, например: изменить значение калибровки, верхнее, нижнее и адрес псевдонима, нажмите кнопку «ОК».Если вы подключили много точек измерения, программа не определила их вовремя, вы можете нажать кнопку «Обновить устройство», точки измерения не идентифицированы будут отображены в программе.

b) Загрузка графика кривой: Вы можете загрузить график кривой в части опции «Кривая». Обратите внимание: для работы устройство должно быть подключено к компьютеру, поэтому график кривой отображает температуру в реальном времени. А функциональная кнопка может перемещать, увеличивать, печатать, копировать и сохранять график кривой. При подключении сотен контрольных точек, поскольку интерфейс программного обеспечения ограничен, не могут быть отображены все кривые контрольных точек в программном обеспечении.В это время вы можете щелкнуть: «», выбрать, вы хотите показать контрольные точки

Рисунок 2 Кривая графика

c) Настройка: в опции «Настройка» вы можете перенести различные единицы измерения, показания интервал, язык и настройки файла сохранения. и установите верхний и нижний предел,

Рисунок 3 Настройка

d) Тревога: в параметрах настроек тревоги по температуре вы можете выбрать другой режим тревоги; в «Конфигурация электронной почты» вы может отправить записи температуры на ваш почтовый ящик.Перед тем как это сделать, вы должны установить сервер почтового ящика, почтовые адреса отправителя и получателя, имя пользователя и так далее. А также вы можете установить условия отправки и интервал в опции.

Изображение 4 Настройка сигнализации

e) О параметрах: отображение текущей версии программного обеспечения.

Рисунок 5 О

, если вы не хотите использовать наше программное обеспечение, вы также можете использовать программное обеспечение maxim One Wire Viewer.

7.

При первом использовании вам необходимо вручную установить порт:

1. Откройте Диспетчер устройств, выберите порт, см. «USB-SERIAL» номер порта ;

2. Откройте программное обеспечение, выберите (

В раскрывающемся списке Выбрать порт выберите соответствующий номер порта

Рисунок 6

(3) Считайте температуру в реальном времени:

Изображение 7 Изображение 8

(4) Загрузка графика кривой:

Примечание: Если вы хотите загрузить последнюю версию программного обеспечения, щелкните здесь ： http: // software.pcsensor.com/pc_en.html

Отражения в сети 1-Wire | Детали

Я просто хотел бы задокументировать некоторые из моих путешествий по созданию и запуску того, что я считал простой однопроводной сетью. Хотя большинство примеров очень просты, и обычно на макетной плате подключается только 1 датчик температуры, это более реальный пример.

1-Wire – отличный протокол, потому что он прост, его можно использовать по разным кабелям и на относительно большие расстояния (до 10 метров).По сравнению с логикой USB (возможно 3 м), i2c и TTL (<1 м), он обеспечивает способ построения сети, которая может легко охватить комнату или несколько комнат дома.

1-Wire фактически использует 3 провода. Питание, заземление и 1 провод данных. 1-проводная шина – это общая шина ведущий / ведомый, в которой все устройства находятся на одной шине и могут подтягивать шину к низкому уровню или позволять ему оставаться на высоком уровне.

Конечно, когда на шине 1-wire устанавливается низкий уровень, либо устройством, либо хостом (raspberry pi), это происходит не мгновенно, а быстро спускается по каждому проводу.Эффекты подъема и опускания шины различаются в зависимости от размера сети (сколько проводящего провода нужно протянуть вниз), а также от размера сети (более длинные провода требуют больше времени для распространения сигналов), и форма сети.

Все это может показаться сложным, и это может быть так. Библия по этим соображениям дизайна находится здесь: https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/148

Теперь я хочу рассказать вам о моей 1-проводной сети и о том, что я Попробовал, и как оказалось.

Во-первых, кабельная разводка. Изначально я пытался использовать обычный 4-жильный телефонный провод. Этот материал оказался PITA. Калибр провода небольшой, с ним трудно работать, снимать, паять или сращивать. В конце концов я перешел на кабель CAT5, что намного проще. Скрученные пары и увеличенный диаметр провода, вероятно, помогут решить проблемы с передачей. Один важный момент – используйте только 1 провод для шины, не используйте никакие провода, которые вам не нужны. Их соединение – рецепт отражения волн.

Распределительные коробки. 1-проводные сети не должны иметь звездообразную конфигурацию в соответствии с указанным выше документом. Но для коротких сетей вроде нормально. Я купил распределительную коробку RJ11 1-5, которая позволила мне использовать разъемы RJ11 и подключать отдельные датчики и снимать их по желанию.

В целом распределительные коробки работают отлично, но помните, что каждое соединение RJ11 пересекает провода 1–4 и провода 2–3. Если вы соедините переходник и распределительную коробку вместе, кроссоверы компенсируют друг друга, поэтому у меня есть штекерный кабель от пи.Вы можете легко купить эти коробки менее чем за 10 долларов в Home Depot.

Электропроводка. Я выбрал внутренние провода (2, 3), чтобы удерживать питание и сигнал, которые являются сигналами 5 В. GND находится на контактах 1-4. Я сделал это, потому что при любом риске кроссовера вы рискуете повредить или разрушить датчики температуры. Если линии 5V пересекаются, вы не получите подключения, но с датчиком все будет в порядке.

Разъемы. Если вы соединяете все провода вместе и соединяете их самостоятельно, вам могут не понадобиться разъемы.Я выбрал разъемы RJ11, потому что они позволяют использовать телефонные распределительные коробки. Для разъемов RJ45 потребуется какая-то специальная плата.

Помехи. Когда вы используете 1-проводную сеть, самые большие проблемы связаны с помехами. Если в вашем саду используется лампа высокой мощности, постарайтесь проложить провода подальше от балласта или линию от балласта к лампочке. Оба они довольно шумные даже на хорошем балласте. Я заметил, что когда включается свет, у меня есть около 2 минут, пока сеть не стабилизируется, но она возвращается сама по себе.

Гидроизоляция. Я заметил, что некоторые датчики Adafruit DS18B20 не обязательно полностью закрыты. Помещение одного из них в резервуар, наполненный питательными веществами, с помощью подводного насоса также вызвало помехи. Иногда сами насосы тоже не имеют электрического уплотнения, что может дать ровно столько, чтобы вывести датчик из сети.

Длина провода. Я купил 100 м кабеля и использую примерно половину. Я не заметил никаких проблем с длиной провода датчика, и я мог легко увидеть, как он работает на всей длине дома.Старайтесь избегать того, чтобы все датчики имели одинаковую длину провода, чтобы избежать скопления отражений.

Паразитное питание. Одна вещь, которую я хотел сделать, – это иметь возможность работать на паразитической энергии. Это означает, что устройства получают питание от линии передачи данных (которая имеет высокий уровень) вместо выделенной линии 5 В. Это позволило бы мне иметь разъем, защищенный от идиота, где оба контакта 2-3 являются данными, а 1-4 – заземлением. В целом, у меня не было ничего, кроме проблем с этой компоновкой. Датчики DS18B20 потребляют дополнительный ток при преобразовании температуры.

Для драйвера linux для ds18b20 вы должны указать strong_pullup = 1 в качестве параметра модуля ядра, иначе ваши датчики потеряют питание во время преобразования и ничего не вернут. Даже при этом добавление дополнительной нестабильности того не стоило. Я использовал дополнительный провод.

В целом, я надеюсь, что этот пример 1-проводной сети из реального мира поможет вам спроектировать свою собственную сеть, и не стесняйтесь задавать любые вопросы ниже.

Протокол 1-Wire простой и легкий

Dallas Semiconductor, принадлежащая компании Maxim, разработала протокол связи 1-Wire.Этот протокол позволяет передавать несколько микросхем на один хост с минимальным количеством выводов. Протокол называется 1-Wire, потому что он использует 1 провод для передачи данных. В архитектуре 1-Wire используется подтягивающий резистор для снятия напряжения линии передачи данных со стороны ведущего устройства.

Протокол 1-Wire использует логику CMOS / TTL и работает в диапазоне напряжения питания от 2,8 до 6 В. Ведущий и ведомый могут быть приемниками и передатчиками, но одновременно только в одном направлении. LSB всегда идет первым.Временные интервалы передают данные в 1-проводной сети. Например, чтобы записать логическую «1», мастер переводит шину в низкий уровень на 15 мкс или меньше. Чтобы записать логический «0», мастер понижает уровень шины минимум на 60 мксек. Системные часы не требуются, поскольку каждая часть самосинхронизируется и синхронизируется по заднему фронту ведущего устройства.

Перед установкой связи ведущий сбрасывает сеть, удерживая на шине низкий уровень не менее 480 мксек, а затем ищет ответный импульс от ведомых устройств. Затем мастер вызывает подчиненное устройство по его адресу, который уникален для каждого подчиненного устройства.

Каждое устройство имеет 48 битов (шесть байтов) глобально уникальных адресов, где последние восемь битов являются CRC первых 56 битов. Во-первых, байт хранит код семейства устройств, который определяет тип устройства.

Когда в 1-проводной цепи более одного чипа, она называется 1-проводной сетью или так называемой MicroLAN. Эта сеть требует одного ведущего и хотя бы одного ведомого. Стандарт позволяет разместить столько ведомых устройств, сколько вы хотите, но могут возникнуть проблемы со связью, когда это число превышает 20.Длина провода, соединяющего ведомые устройства с ведущим, может достигать 200 м. Чем длиннее линия, тем лучше следует соблюдать осторожность, например, избегать пересечения с линиями электропередач. Для более длинных кабелей самым дешевым и простым решением является использование кабеля CAT5, который используется для LAN.

1-проводный нормальный режим

Обычно устройства 1-Wire подключаются с помощью трех выводов (Power, Data, GND)

Паразитный режим

В этом режиме микросхемы получают питание от линии передачи данных. Это позволяет исключить внешнее питание.Но у этого режима есть несколько недостатков, например:

• Более отложенный процесс;
• В паразитном режиме связи ведущий не может разговаривать с другими ведомыми;
• Некоторые микросхемы могут потерять данные из-за отсутствия питания.