Datenübertragung zum 12V DC Netz

Der chaotische Hauptfaden

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Bumbum
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Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von Bumbum »

Hallo,

ich überlege gerade ein neues, etwas größeres Projekt in Angriff zu nehmen. Dabei geht es darum im Garten ein Sensoren zu verteilen. (Wasserstand, Bodenfeuchte, etc...) Im Garten gibt es nur ein Solar-Netz mit 12 V DC. Von diesem sind aber schon (fast) überall hin Kabel gelegt und somit könnte ich daran anzapfen.

Meine Idee wäre jetzt auf dieses Netz eine Datenübertragung aufzukoppeln. Dazu würde ich gerne um ein Brainstorming bitten.

Der Garten ist recht groß. (zumindest aus Sicht eines Bussystems) Aktuell habe ich Kabellängen zu den Verbrauchern von bis zu 30m. Das aber erst im halben Garten. Es könnte also in Zukunft noch mal locker doppelt solange Stränge geben. Dazu kommt ein "chaotisches" Netz. (Sternförmig und mit Stichleitungen). Die benötigte Geschwindigkeit für die Daten ist dafür nicht hoch. Ich würde jetzt einfach mal 9600 Baud ansetzen.

Mein Gedanke ging in Richtung KNX. Das ist ja quasi genauso aufgebaut, hat nur eine andere Versorgungsspannung. Das Problem ist, alle Busankoppler-ICs dazu benötigen eine Mindestbusspannung von 20 V. Schade, damit fällt dieses Ökosystem wohl aus.

Wer hat Vorschläge?

Viele Grüße
Andreas
duese
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von duese »

Nachdem ich hier keine neuen Leitungen ins Haus legen konnte, geht bei mir inzwischen einiges per WLAN mit ESP8266 in verschiedenen Ausführungen. Funktioniert erstaunlich zuverlässig. Und ist von Verkabelung unabhängig, braucht nur Saft. Ob 30m auch noch gehen, weiß ich nicht, so groß sind die Strecken hier nicht.
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phettsack
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von phettsack »

Die Idee von Düse ist gut.
Die 12V per DCDC-Wandler auf 5V oder 3,3 runterspannen und dann Messwerte per WLAN übertragen. Das sind ja immer nur so ein paar Datenkrümel. Und einer Aussenantenne für WLAN sollte die Fläche auch ausgeleuchtet werden können.
An einen Wemos kannst du auch mehrere Sensoren anschliessen und die wiederum mit 1-3 Meter Kabel dran im Gebüsch verteilen.
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Fritzler
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von Fritzler »

Guck dir mal HART an.
Da gibs fertige Modem ICs von UART nach HART Modulation.
Sind aber leider alle nicht so günstig.
Eigentlich moduliert das auf 4-20mA Stromschleifen, aber auf 12V sollte eventuell auch gehen.

Darüber könnste dann allerdings protokolltechnisch Modbus machen statt HART.
Flip
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von Flip »

Was mir da in den Sinn kommt ist DCC aus dem Modellbahnbereich, das Passt bei der Topologie ganz gut. Downstream läuft über Polarität, Upstream über Lastmodulation.
Diskrete KNX koppler kann man so hinbiegen, dass sie mit 12V funktionieren. Dann ist aber warscheinlich schon bei 400mA schluss, deshalb die höhere spannung, damit man wenigstens etwas mehr leistung drüber bringt. Mit DCC sind auch 5A realistisch, weil nur die Energiequelle den Rückkanal empfangen muss, nicht jeder Busteilnehmer.
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uxlaxel
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von uxlaxel »

was liegen denn für leitungen aktuell? alles zweipolig oder könnte man was umklemmen auf dreipolig?
Bumbum
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von Bumbum »

Guten Morgen,

WLAN war auch mein erster Gedanke. Diesen habe ich aber recht schnell verworfen. Die kleinen WEMOS brauchen doch einiges an Strom. Und da im Garten bisher gar kein WLAN existiert (Kein Strom, kein Internet, kein Wasser) müsste ich erst mal ein Netz aufbauen. Dazu gehört ein Access-Point mit passender Antenne. Das ist meiner Meinung nach unverhältnismäßig viel Stromverbrauch. Dazu kommen dann die von euch schon angesprochenen Reichweitenprobleme. Und wie ich mich kenne wird es demnächst dann auch Lampen für die Pflanzen geben, damit die Nachts schön aussehen. Die möchte man dann natürlich auch bequem über den Bus an- und ausschalten. Das bedeutet deren Empfänger müsste dann dauerhaft im Netz sein, was den Stromverbrauch im Vergleich zum Nutzen astronomisch werden lässt.

@uxlaxel: Es liegen überall 2-polige Leitungen. Und das auch noch mit gemischten Adern. (Ihr kennt das: Was halt gerade da war.) Also Querschnitt und Leitungsaufbau ist überall anders, mal 2x 0,5 Rundkabel wenn die Strecken und Ströme nicht zu hoch sind Ich weiß, mal Lautsprecherlitze, mal ein Stück Erdkabel, ... Dass macht es nicht einfach.

Was ich bei meiner Recherche zu KNX nicht herausfinden konnte: Wie werden denn bei die Daten übertragen? Ich habe mal ein Prinzip-Schaltbild gesehen mit mehreren Übertragern. Da wurde aber auch die Busspannung per Übertrager "transformiert". Ich bin mir deshalb nicht sicher, wie vereinfacht dieses Prinzip-Schaltbild war.

Ich bin leider absoluter Laie was diese Art der Übertragung angeht. Ich dachte man koppelt z.B. eine höhere Frequenz (z.B. über einen Kondensator) ein und aus. Mit dieser höheren Frequenz moduliert man dann z.B. den Datenstrom. Auf der Empfängerseite müsste dann eine Art ein Bandfilter sein, dass die Frequenz wieder filtert. (z.B. wie diese 36 kHz Infrator-Empfänger) Ich haber aber keine Ahnung, wie weit so eine hohe Frequenz in meinem Kabelkonvolut kommen wird und welche Frequenz man am besten nimmt.

Viele Grüße
Andreas
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zauberkopf
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von zauberkopf »

Moinsen :
Also als erstes würde ich auch ein paar tests mit nem ESP machen.
Strom wird alles verbrauchen.
Beim einen ESP irgendwas kannste aber so herunterdrosseln, das ne normale LED dagegen wie ne umweltsau ausschaut :
Modem-sleep mode is used in the applications that require the CPU to be working, as in PWM or
I2S applications. According to 802.11 standards (like U-APSD), it shuts down the Wi-Fi Modem
circuit while maintaining a Wi-Fi connection with no data transmission to optimize power
consumption. E.g., in DTIM3, maintaining a sleep of 300 ms with a wakeup of 3 ms cycle to receive
AP’s Beacon packages at interval requires about 15 mA current.
② During Light-sleep mode, the CPU may be suspended in applications like Wi-Fi switch. Without
data transmission, the Wi-Fi Modem circuit can be turned off and CPU suspended to save power
consumption according to the 802.11 standards (U-APSD). E.g. in DTIM3, maintaining a sleep of
300 ms with a wakeup of 3ms to receive AP’s Beacon packages at interval requires about 0.9 mA
current.
③ During Deep-sleep mode, Wi-Fi is turned off. For applications with long time lags between data
transmission, e.g. a temperature sensor that detects the temperature every 100 s, sleeps for 300 s
and wakes up to connect to the AP (taking about 0.3 ~ 1 s), the overall average current is less than 1
mA. The current of 20 μA is acquired at the voltage of 2.5 V
Normalerweise zieht der 80mA bei rund 3,3V...
Ein halbwegs guter Stepdown von 12V....

Ich habe hier einen handelsüblichen AP, der verbraucht ca 500mA bei 5V... Den nutze ich als Mobilen Wlan verstärker um im Garten zu arbeiten.
Und ein ESP kann auch als AP fungieren.
Internet brauchts dafür nicht.

Das einzige wo ich ein Augenmerk drauf halten würde, wäre zu schauen, das das der AP ungefähr in der Mitte platziert wird.
Niedrigste Datenübertragungsrate..
Und das ein ESP nicht ganz im Gemüse verschwindet.
Also HF-Technisch wäre der Worst Case fall : von Gemüse umgegeben und es regnet.
Dann kann ich mir eventuell vorstellen, das ein 2,4GHZ Signal so seine Probleme bekommen kann.

Der Vorteil des ganzen ist aber wirklich, das man richtig schnell ausprobieren kann.
für ein paar euros sich ein paar Module kaufen, Tasmota drauf kloppen, irgendwelche unterstützte Sensoren oder Aktoren drankloppen, und loslegen.
z.B. um aktoren zu schalten bastelt man sich dann ne Website auf dem Handy..
.. oder arbeitet mit scripten auf nen auf Openwrt umgeflashten AP...
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zauberkopf
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von zauberkopf »

Gorbi
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Lichtantenne

Beitrag von Gorbi »

Als Analogradiohörer auch auf AM-Bändern, der mit einem Funkamateur befreundet ist, bin ich kein Freund von Poweline & Co.
Früher (1930) gab es "Lichtantennen" (Freileitung des Stromnetzes als Empfangsantenne).
Bei Dir wäre das dann evtl. eine Sendeantenne für digitale Signale? :-)
Aber wenn die Anwendung auf dem Lande ist...
sysconsol
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von sysconsol »

FSK mit Frequenzen im Audiobereich.

Der Hardware-Selbstbau-Aufwand dürfte aber schon höher sein als gewünscht.


Bezüglich WLAN: Wie viele Teilnehmer kann so ein heute üblicher Accesspoint ab?
Also real, nicht theoretisch.
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zauberkopf
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von zauberkopf »

Als Analogradiohörer auch auf AM-Bändern, der mit einem Funkamateur befreundet ist, bin ich kein Freund von Poweline & Co.
Ich auch nicht.. aber wenn man human bleibt, dann ist das kein Widerspruch.
okay... mit 1200Baud AFSK oder 9k6 FSK bekommt man immer noch längstwelle um die 9kHZ gestört.. aber irgendwas ist ja immer ! ;-)
z.B. kann ich mir eine 100% DIY Lösung auf AX25 basis vorstellen.
Das Audiosignal stumpf über nen Kondensator einkoppeln...
Nur.. ein Rasperry der auch empfangen könnte.. wäre schon wieder vom Stromverbrauch doof.
Ein Arduino könnte nur Sensordaten senden.. ist aber auch nicht so viel sparsamer als ein ESPirgendwas.
Und dann das ganze noch entsprechend programmieren.

Oder aber... das wäre total analog : per DTMF wählt man einen Sensor oder Aktor aus.
Wenn sensor, dann piepst der für eine Sekunde lang im Bereich ... von z.b. 1000-2000Hz.. Und dann misst man die Frequenz.. ;-)
Jannyboy
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von Jannyboy »

Also ich habe ein 6V Solar System im Garten.
Zur Datenübertragung nutze ich bis 3m Entfernung 1Wire und darüber RS485. Die Krux ist das die Transceiver sind nur 1 mal die Sekunde für 10ms aktiv und hören ob es was zu empfangen gibt.

Aktuell werkelt da ESP32 im Light-Sleep-mode.

Im Garten mit TVS-Dioden nicht sparsam sein... wegen Potenzialverschleppung bei Gewitter. Hatte da auch am Anfang meine Probleme mit.

Grüße Jan
b0n3
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von b0n3 »

sysconsol hat geschrieben: Mi 30. Jun 2021, 12:59
Bezüglich WLAN: Wie viele Teilnehmer kann so ein heute üblicher Accesspoint ab?
Also real, nicht theoretisch.
Da musst du aber auch sagen was ein Typischer AP ist, Antennen Radios usw.
Theoretisch 250 Teilnehmer, gibt aber auch HighDensity APs die 500 und mehr Teilnehmer können sollen.

Praktisch hängt das davon ab was die Clients senden und wieviel Packete und Traffik, und dann noch was dir andere Netze reinbrüllen (Airtime zb.)

wenn du ein seperates WLAN hast in dem nur Steurungsdaten und Sensormist rumfliegt, sollten da mehr als 200 Clients pro AP kein Problem darstellen.

PS man kann aus einem ESP8266 auch einen AP/Repeater machen
https://tutorials-raspberrypi.de/esp826 ... ber-bauen/

frag mich gerade ob man da nicht ne WLANstrecke von Süd nach Norddeutschland machen könnte :?
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luckykoala
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von luckykoala »

Wenn Funk dann evtl. LoRa statt W-LAN? Sollte den Stromverbrauch nochmals in Grenzen halten.
urmel
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von urmel »

luckykoala hat geschrieben: Do 1. Jul 2021, 07:12 Wenn Funk dann evtl. LoRa statt W-LAN? Sollte den Stromverbrauch nochmals in Grenzen halten.
Sehe ich ähnlich; ggf aber statt LoRa - was ja eigentlichd er direkte Uplink wäre - normaler ISM-Kurzstreckenfunk mit spottbilligen RFM-FSK-Modulen
Dann reicht eine LoRa- oder ESP32-Station als gateway
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zauberkopf
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von zauberkopf »

mal ne blöde frage : gibts da auch schon so schöne "plattformen" wie tasmota ?
ISM ist mit natürlich auch in den Sinn gekommen..
... allerdings auch wie viel Zeit ich gebraucht habe, um so ein ISM Modul zu konfigurieren.
War nicht schön..
sirell
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von sirell »

ISM 433 in billig (~25€ 2St.) und einfach ist kein Problem wenn dir deine Mitfunker egal sind oder keiner in der nähe ist.
Ich habe hier 2 Telemetriemodule für Quadcopter (Serielle Bridges) die senden unkonfiguriert einfach 100% der Zeit auf 433 MHz.
Unser Toröffner nutzt ebenfalls 433MHz. Rate mal warum ich das weis ;) :|
Man kann die aber konform konfigurieren. Stichwort ist 3DR oder SiK Radio.
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zauberkopf
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von zauberkopf »

ISM 433 in billig (~25€ 2St.) und einfach ist kein Problem wenn dir deine Mitfunker egal sind oder keiner in der nähe ist.
Du... ich habe damit kein Problem !
Im gegenteil.. so um 1994 oder 95 herum, bin ich mal vor meinen Eltern in ein Internat geflüchtet.
Das war in einer alten Kaserne. Das Haupttor war ab 00:00 zu. Nur der Rettungsdienst konnte es per Funk öffnen.
Oder ich mit Handfunke und Diktiergerät.
d.H. ab 00:00 gabs für mich immer Freibier !
Bumbum
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von Bumbum »

Guten Morgen,

ihr scheint euch ja alle beim Thema WLAN einig zu sein. Das DCC habe ich mir mal näher angesehen. Das wäre eigentlich gut. Die Controller scheint es aber immer nur fertig zu geben mit einem Ausgang zum Motortreiber. Das wird wohl auch eine Bastellei immer an den Datenstrom zu kommen.

LoRa steht noch auf meiner Liste zum Anschauen. Davon habe ich zwar schon mal gehört, aber keine Ahnung wie das aufgebaut ist.

Was ist den eurer Meinung nach das Problem auf den bereits bestehenden Kabeln zu übertragen?

Viele Grüße
Andreas
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MatthiasK
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von MatthiasK »

Jannyboy hat geschrieben: Mi 30. Jun 2021, 22:21 Im Garten mit TVS-Dioden nicht sparsam sein... wegen Potenzialverschleppung bei Gewitter. Hatte da auch am Anfang meine Probleme mit.
In Netzen mit >30m Leitungslänge ist Schutz gegen Surge wichtig. Man braucht keinen direkten Treffer. Alleine die Influenzwirkung, wenn die Wolke über dem Garten plötzlich nicht mehr geladen ist, reicht für Schäden. Rechne einfach mal damit, dass dein 12V-Netz bei einem heftigen Gewitter bis zu 1kV Peak gegen Erde haben kann.

Meine Empfehlung für den Versorgungs-Eingang sind drei TVS mit mindestens 1kW, besser 3kW: Je eine bidirektionale von Plus und Minus gegen PE (lokaler Erder oder so, auch für den Schirm von geschirmten Leitungen) und eine unidirektionale zwischen Plus und Minus. Die unidirektionale Diode ist auch gleichzeitig der Verpolungsschutz, ich hoffe du kennst Murphy. ;)
Für Signalein- und -ausgänge bekommen reicht normal eine 600W-TVS. Wenn die nicht geht, z.B. weil sie das Signal mit ihrer Kapazität verfälscht, helfen geschirmte Leitungen (Schirm an beiden Seiten an PE aufgelegt).
Sir_Death
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Re: Datenübertragung zum 12V DC Netz

Beitrag von Sir_Death »

Warum so kompliziert?
Arduino als DCC-Zentrale: https://pgahtow.de/w/Zentrale
und als Decoder: https://pgahtow.de/w/DCC_Dekoder
Bumbum hat geschrieben: Sa 3. Jul 2021, 09:04 Guten Morgen,

ihr scheint euch ja alle beim Thema WLAN einig zu sein. Das DCC habe ich mir mal näher angesehen. Das wäre eigentlich gut. Die Controller scheint es aber immer nur fertig zu geben mit einem Ausgang zum Motortreiber. Das wird wohl auch eine Bastellei immer an den Datenstrom zu kommen.

...
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