1-Wire-Bus im Reisemobil

Das Beispiel

Hier wird erzählt, wie ein System zur Temperaturüberwachung in einem Reisemobil realisiert wurde. Es sollten vom Cockpit aus eine Reihe von Temperaturen im und am Fahrzeug überwacht werden. Neben den üblichen Temperaturen (Motor, Innenraum, Außen etc.) waren unter Anderem auch diese Extravaganzen gefragt:
- Wie kalt ist es im Kühlschrank?
- ... und ist es im Eisfach noch gefroren?
- Ist der Abwassertank frostgefährdet?
- Hat der Warmwasserboiler die Duschtemperatur erreicht?

Die Grundgedanken

Es gibt ein wunderbar einfaches Sensoren- und Bussystem: 1-Wire

Mit nur zwei Adern (oder besser drei Adern) hat man hier ein ziemlich robustes, digitales Datenübertragungssystem, das auch mit über 100m noch ohne weiteren Aufwand funktioniert.

Es gibt Adapter von USB auf 1-Wire fertig von der Stange.

Das Angebot an fertigen Sensoren, Schaltern, Messeinrichtungen und Reglern ist groß. Auch das eigene verdrahten von z.B. Temperatursensoren ist einfach zu bewerkstelligen.

(Hersteller vieler 1-Wire-Komponenten: Fa. Maxim Integrated www.maximintegrated.com)

Und dann gibts Tablets. Also fertige Computer mit integriertem Bildschirm und Tastatur. Das zusammen genügt bereits, um ein komplettes Mess-, Regel- und Überwachungssystem zu realisieren.

Damit es zusammen passt

Idealer weise wurde ein Tablet verwendet, welches direkt vom 12Volt-Bordnetz mit Strom versorgt werden kann. Mit großem USB-Anschluss (also USB Typ A) der Host-fähig sein muss.

Die wahl fiel auf das Betriebssystem Android. Hierfür sind nun auch schon die ersten Apps auf dem Markt verfügbar.

Verwendet wurde hier ein Acer A200 (Mindestanforderung: Android 4.0, USB Hostfähig)

Für die Verkabelung wurden Standard-Netzwerkkabel verwendet (also mit RJ45- und RJ12-Steckern). Denn diese sind in vielfältiger Auslegung für günstigstes Geld zu haben. Dazu sind hier noch genug Adern übrig, um auf dem Bus z.B. noch 12V für Kleinverbraucher mit zu liefern.

Das Tablet wude in die Holzvertäfelung im Cockpit eingebaut. Der Fahrer hat damit immer alles im Blick, kann jederzeit über den Touchscreen Eingaben vornehmen, und sieht sonst weiter nichts von der Gerätschaft.

USB-to-1-Wire-Adapter

Mehr braucht es nicht, um den USB-Port und den 1-Wire-Bus zu Verbinden. Selbst die für die Sensoren erforderliche Stromversorgung wird von diesem Adapter zur Verfügung gestellt. (Adapter der Fa. Maxim Integrated, Typ DS9490R mit RJ12-Buchse).

Tablets mit Adapter zu 1-Wire-Bus

Hier sind ein 7" und ein 10" Tablet mit dem USB-to-1-Wire-Adapter zu sehen. Direkt am USB (Typ A) des Tablets angesteckt.

Der Adapter muss nicht direkt am Gerät eingesteckt sein. Mit einem USB-Verlängerungskabel kann er auch weiter entfernt sein. Selbst ein USB-Hub kann zwischengesteckt sein.

Sollte das Tablet nicht über eine USB-A-Buchse verfügen, kann auch mit einem OTG-Kabel gearbeitet werden

Der 1-Wire-Bus

Die Verkabelung sollte idealer weise linear sein. Also vom Adapter zum 1. Sensor. Von da weiter zum 2. Sensor u.s.w.

Auch gut sind kurze seitliche Abzweige

Nicht so gut ist eine Sternverkabelung, auch wenn sie bis zu einem gewissen Grad auch funktioniert. Wenn es zu schlimm wird, nimmt erst die Geschwindigkeit der Datenübertragung ab, dann werden einzelne Sensoren nicht mehr gefunden.

Sensoren verkabeln

Wir haben uns entschieden die Temperatursensoren selbst zu verdrahten um eine bestmögliche Anpassung an die räumlichen Gegebenheiten machen zu können. Verwendet wurde der Sensor DS18B20

Zum Anschluss an den Bus haben wir einen fertigen Gerade-Verbinder für RJ45-Verkabelung ("normale" Netzwerkkabel) verwendet. Dieser ist im Handel für Netzwerkzubehör für günstiges Geld zu haben.

Die beiden Gehäusehälften sind nur zusammengesteckt. Seitlicher Druck auf die untere Hälfte erleichtert das öffnen des Gehäuses.

Die Pin-Belegungen der Buchse und des Temperatursensors

Der Kontakt Nr. 1 bis 8 der einen Buchse wird immer mit dem Kontakt Nr. 1 bis 8 der weiterführenden Buchse verbunden. (Also ungedreht 1 auf 1, 2 auf 2 u.s.w) Daher ist es auch unerheblich, wie herum der Sensor-Anschluss später angesteckt wird. Woher also der Bus "kommt", und wo hin er "geht" ist unerheblich.

Bei RJ12 entfallen Pin 1 und 8. Also nur die mittleren 6 Adern des RJ45 werden verwendet

In unserem Beispiel sieht das dann so aus:

Die App

Das Programm für Android (die "App") das wir dazu geschrieben haben ist heute unter dem Namen "1-Wire-Temp" öffentlich für günstiges Geld verfügbar. (z.B. im Google Play Store).

Diese App sucht sich selbständig alle Temperatursensoren die auf dem angeschlossenen 1-Wire-Bus zu finden sind. Für jeden Sensor erscheint auf dem Bildschirm die Temperatur als grafischer Balken und als Zahl in °C (oder Wahlweise in °F).

Und sollten es mehr Sensoren sein, als auf den Bildschirm passen, kann mit einem Fingerwisch nach belieben das gezeigt werden, das interessiert.

Der Benutzer kann, wenn er will, jedem Sensor einen Namen frei eingeben. Auch kann der anzuzeigende Temperaturbereich festgelegt werden, und welche Bereiche blau, grün, oder rot angezeigt werden sollen.

Zukunftsaussichten

Dieses Konzept mit dem Android-Tablet und dem 1-Wire-Bussstem bietet noch so viel mehr. Verschiedenes haben wir schon angedacht. Manches davon werden wir vermutlich demnächst umsetzen:

Der Analog-Digitalwandler (DS2450) bietet sich an, die verschiedenen Spannungen und Ströme im Auge zu behalten: Fahrzeugbatterie, Wohnraumbatterie, Solarstrom...

Der Schalter (DS2413) könnte so manches bewegen. Z.B. Licht ein- und ausschalten, die Trittstufe ein- und ausfahren, oder für eine Alarmfunktion "auf die Hupe drücken".

Die im Tablet vorhandene Frontkamera drängt sich geradezu auf, als eine Art Bewegungsmelder den Wohnraum zu überwachen, um damit eine Einbruch-Alarmanlage zu realisieren.

Der zum 1-Wire-System angebotene Schlüssel könnte zur Betätigung der Zentralverriegelung, für die Aktivierung der Alarmanlagenfunktion, oder zum eletrischen Öffnen des Bordtresores verwendet werden.

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