1-Wire Busverlegung

Kabeltypen

Es kann eine Vielzahl von Kabeltypen verwendet werden.

Eine Abschirmung sollte möglichst immer vorhanden sein, ist aber nicht zwingend notwendig. Die Verwendung dieser Abschirmung als Nutzleitung ist eher ungünstig, sie sollte vielmehr einseitig (!) an Masse=GND angeschlossen sein.

Anforderungen an den Durchmesser der einzelnen Adern werden durch den Stromverbrauch der 1-Wire-Komponenten bestimmt. Hat man nur Temperatursensoren etc., reichen 0.6 mm vollständig aus, das Kabel könnte sogar noch dünner sein (z.B. um es unauffällig unter Tapeten zu verlegen). Wenn Aktoren, LEDs, oder sonstige echte Stromverbraucher auf dem Bus sitzen, sollten 0.8 mm Aderdurchmesser vorgesehen werden.

Die Frequenzen, die über diese Kabel transportiert werden müssen, liegen im niederfrequenten Bereich (Anstiegs- und Abfallzeit der Impulse bei ca. 20-30 Mikrosekunden). Abrupte Veränderungen des Kabeldurchmessers oder der Kabelart führen immer immer zu Sprüngen der Impedanz (Wellenwiderstand) und damit zur Reflexion, die sich in einer Verschlechterung der Impulsqualität bemerkbar macht. Es ist daher zu empfehlen, nicht zu viele solche Wechsel auf dem Weg zum Sensor/Aktor einzubauen.

• Für parasitär (d.h. aus der Datenleitung) versorgte Sensoren und Aktoren reichen 2 Adern = 1 Aderpaar vollständig aus (Datenleitung und Masse=GND)
• Für Sensoren und Aktoren mit echter Spannungsversorgung ist eine dritte Ader mit +5V vorzusehen
• Für größere Netze ist zu beachten, dass keine Sterntopologie entsteht: Zwei längere Kabel (d.h., länger als 3,5 m) an einem Busmaster erfordern dann, dass das eines der beiden Kabel als Hin- + Rückleitung ausgelegt wird, das erfordert dann also 4 Adern = 2 Aderpaare. Siehe hierzu den unten stehen den Abschnitt

Netzwerkkabel

Hierbei handelt es sich typischerweise um STP(Shielded Twisted Pair)-Kabel mit 8 Adern, 4x2x0.8mm bis zu 4x2x0.1mm für extra flache Kabel. Ein Twisted Pair weist über seine Länge eine einigermaßen homogene Impedanz auf, um diese nicht zu stören, sind zu kleine Biegeradien zu vermeiden

Brandmeldekabel

Dieses Kabel hat unterschiedliche Anzahl von Aderpaaren, z.B. 2x2x0.8mm, aber auch 2x3, 2x4 oder gar 2x5 Aderpaare; die äußere Farbe ist rot. Kosten ab 0,40 €/m.

EIB/KNX Buskabel

Dieses Kabel hat 4 Adern 2x2x0.8mm und ist mit einem Folienschirm geschirmt, die äußere Farbe ist meist grün. Kosten ab 0,40 €/m. Die 4. Ader kann entweder zur Datenrückleitung verwendet werden, oder eine weitere Spannung (z.B. 12 V) zu Aktoren (z.B. Relais) transportieren.

Geschirmtes Fernmeldekabel

Dieses Kabel hat 4 Adern 2x2x0.6mm und ist mit einem Folienschirm geschirmt, die äußere Farbe ist meist grau. Kosten ab 0,20 €/m. Die 4. Ader kann entweder zur Datenrückleitung verwendet werden, oder eine weitere Spannung (z.B. 12 V) zu Aktoren (z.B. Relais) transportieren.

Geschirmtes NF-Kabel

Auch als Mikrofonkabel verkauft, zwei Innenleiter in gemeinsamer Abschirmung. Diese wird dann als 3. Leiter verwendet. Das Kabel ist sehr flexibel und daher besonders für den mobilen Anschluss von Sensoren/Aktoren geeignet. Bewährt hat sich dies für kurze Stubs (max. 3.5 m), mit denen Sensoren/Aktoren an den Bus angeschlossen werden. Hierfür gibt es preisgünstige Kabelenden mit angegossenem 3.5 mm Klinkenstecker.

Auch kommerziell erhältliche Busmaster, wie der USB9097, haben solche Klinkenbuchsen. (Foto folgt)

Ungeschirmtes 3-adriges Kabel

Prinzipiell auch geeignet, sorgt aber bei großen Leitungslängen für eine gewisse Störanfälligkeit. Bei Abzweigungen oder für kurze Stubs aber problemlos verwendbar.

Bei eBay sind preisgünstige 1-Wire Temperatursensoren in wasserdichtem Gehäuse erhältlich, die mit einem solchen Kabelende versehen sind.

Belegung

Es muss ausdrücklich betont werden, dass für die Belegung der Adern keine wie auch immer geartete Norm existiert. Die nachfolgenden Farbcodierungen sind lediglich Beispiele.

Typ	GND Masse	VDD +5V	1-Wire Data	1-Wire Return	Bemerkung / Vorgabe durch
Fernmeldekabel	sw	rt	ge	ws
Mikrofonkabel	ws	Schirm	rt	--	Busmaster USB9097
Ungeschirmtes 3-adriges Kabel	gn	rt	ge	--	Kommerzielle Sensoren

Verbindung verschiedener Kabeltypen

Connectionbox (geöffnet)

Connectionbox Platinenunterseite (paarweise Verbindung der Adern)

Gute Erfahrungen wurden gemacht mit CAT 5 Connection Boxes für Netzwerkkabel, die für ca. 1,50€ z.B. bei Reichelt erhältlich sind. Voraussetzung für die Verwendung ist allerdings der Besitz eines LSA-Anlegewerkzeuges (ca. 6 €). Da meist nur 4 Adern benötigt werden, können die insgesamt 8 Adern auf der Unterseite paarweise verbunden werden. Dafür sollte man möglichst den gleichen Aderdurchmesser verwenden, wie er in der Zu- und Ableitung auftritt.

Topologie

Maßgebliches Whitepaper für große Kabellängen ist das von Maxim herausgegebene Tutorial Guidelines for Reliable Long 1-Wire Networks.

Die Kabellänge bis zum entferntesten Sensor kann bis zu 100 m betragen. Typischerweise werden die einzelnen 1-Wire-Komponenten an eine zentrale Busleitung über so genannte Stubs (kurze Kabelenden) angeschlossen, diese sollten nicht länger als 3.5 m sein. Die gleiche Beschränkung der Leitungslänge gilt, wenn alle 1-Wire Komponenten sternförmig zusammengeführt werden (Sterntopologie).

Bei Kabellängen von mehr als 3.5 m sollte immer eine lineare Topologie eingehalten werden (bis auf die Stubs), gegebenenfalls ist die Datenleitung (nicht Masse und Stromversorgung) als Hin- und Rückleitung vorzusehen.

• 1-Wire Topologien
• 

  Sterntopologie

• 

  Lineare Topologie

• 

  Lineare Topologie mit sternförmiger Anordnung einzelner Gruppen

Pullup

Maßgebliches Whitepaper für die Frage eines Pullup-Widerstandes, der bei gewissen Operationen den Datenbus mit mehr Strom versorgt, ist das von Maxim herausgegebene Tutorial How to Power the Extended Features of 1-Wire Devices.