Kurzschlussfestigkeit / Schutzfunktion / Fehlerfall / DS18B20

    Hallo,


    ich habe am Raspberry mehrere Temperatursensoren (DS18B20) angeschlossen.


    Über GPIO5 nutze ich den netten One-Wire-Bus!!


    http://www.netzmafia.de/skript…rojekt-Onewire/index.html


    Funktioniert auch ohne Problem.


    Der Anschluss erfolgete wie im angehängten Bild gezeigt.


    Ein offener Punkt ist allerdings der "ungeplante Fehlerfall" ... ???

    => Ich kann noch nicht abschätzen was passieren wird, wenn der Sensor kaputt geht oder ein Kabelbruch zu einem Kurzschluss führt... Hat diesbezüglich jemand Erfahrung?? Kann ich vielleicht irgendwelche Schutzvorkehrungen treffen??

    => Ist ein Totalschaden dann vorprogrammiert??

    Vielleicht gibt es noch irgendwelche Ideen... oder andere Lösungsansätze??


    Die 3,3V bereitet mit Sorgen, da diese für den µC recht wichtig ist und auch nicht schwanken sollte.


    Danke für hilfreiche Tipps...


    50 Ohm direkt an den 5V vom PI sollte helfen, am DS VDD nach GND ein 10µF-47µF -> bei Kurzschluß vom Kabel fliessen maximal 100mA, das reicht zur Kommunikation dicke

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Quote from Sebastian_01

    Der Anschluss erfolgete wie im angehängten Bild gezeigt.

    Wenn Du jeden Sensor mit einem Pullup von 4,7 k gegen 3,3 V betreibst, verringert sich der Gesamtwiderstand entsprechend den parallel angeschlossenen Einzelwiderständen. Da brauchst Du keinen Kabelbruch, um bei vielen Sensoren den Pi zu überlasten. Unter rd. 1 kOhm sollte der Gesamtwiderstand aller Pullups nicht fallen.


    Servus !

    RTFM = Read The Factory Manual, oder so

    Quote from RTFM

    Da brauchst Du keinen Kabelbruch, um bei vielen Sensoren den Pi zu überlasten

    bezieht sich aber nur auf Data!, Kabelberührung von 5V und GND ist davor ja nicht geschützt, deswegen mein Vorschlag den 50 Ohm in die +5V zu legen, alternativ parasitäte Speisung am DS VCC und GND verbinden auf PI GND und nur über den pullup an Data speisen

    1-Wire mehrere Sensoren

    1-Wire mehrere Sensoren


    sorry war vorher falsches Bild

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    Edited once, last by jar: sorry war vorher falsches Bild ().

    Quote

    Wenn Du jeden Sensor mit einem Pullup von 4,7 k gegen 3,3 V betreibst, verringert sich der Gesamtwiderstand entsprechend den parallel angeschlossenen Einzelwiderständen. Da brauchst Du keinen Kabelbruch, um bei vielen Sensoren den Pi zu überlasten. Unter rd. 1 kOhm sollte der Gesamtwiderstand aller Pullups nicht fallen.

    Quote

    https://forum-raspberrypi.de/attachment/18025-schaltp-png/


    Ja, so ist mein Aufbau...


    Sorry, genauere Angaben wären hilfreich gewesen...


    Es befindet sich 1 4K7 zwischen GPIO5 und 3,3V.


    Die 5V kommen von der Trägerplatine des Raspi. Diese ist in meinem Fall eine pixtend V2 L SPS

    Quote

    50 Ohm direkt an den 5V vom PI sollte helfen, am DS VDD nach GND ein 10µF-47µF -> bei Kurzschluß vom Kabel fliessen maximal 100mA, das reicht zur Kommunikation dicke

    Den 50Ohm Widerstand brauche ich dann mit dem pixtend-Board nicht, oder? Die 5V kommen von einem Spannungsregler auf dem Board selbst. GND ist sicher mit dem GND des RasPi verbunden...


    Den Kondensator (Elko, oder) müsste ich dann am Pixtend anschließen, oder? Kabellänge der Sensoren betragen je Sensor 3...5m


    Dass der Bus dann zusammenbricht im Fehlerfall ist klar.


    Mein Hauptanliegen ist hier der Schutz des RasPi.

    sorry Bild Link war falsch, nun richtig, braucht nur noch pullup um 1k Ohm

    https://forum-raspberrypi.de/a…asted-from-clipboard-png/

    Quote from Sebastian_01

    Den 50Ohm Widerstand brauche ich dann mit dem pixtend-Board nicht, oder?

    ja nein vielleicht....

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    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Quote

    sorry Bild Link war falsch, nun richtig, braucht nur noch pullup um 1k Ohm


    https://forum-raspberrypi.de/a…asted-from-clipboard-png/

    Ich habe 3 Leitungen zur Verfügung... Dann das System zu kastrieren finde ich keine saubere Lösung. Zumal bei längeren Leitungen diese Variante mit Versorgungsspannung über die Datenleitung zu ziehen nicht wirklich empfohlen wird...


    Der Spannungsbereich der DS18B20 Sensoren liegt zwischen 3...5,5V. Wenn man diese dann sowieso nur mit 3,3V betreibt ist eigentlich ein Fehler schon vorprogrammiert.

    Quote from Sebastian_01

    Ich habe 3 Leitungen zur Verfügung... Dann das System zu kastrieren finde ich keine saubere Lösung.

    Wenn man diese dann sowieso nur mit 3,3V betreibt ist eigentlich ein Fehler schon vorprogrammiert.

    ah, ein Fachmann, warum fragst du dann?

    Quote from Sebastian_01

    Der Spannungsbereich der DS18B20 Sensoren liegt zwischen 3...5,5V

    dann wirst du auch den maximalen Kurzschlußstrom berechnen können zu deiner Frage

    Quote from Sebastian_01

    Ein offener Punkt ist allerdings der "ungeplante Fehlerfall" ... ???

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
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    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Nicht gleich beleidigt sein, bitte...


    Bin ja dankbar für jegliche Antworten!


    Aber wenn man das Forum hier durchliest, ist immer das Ergebnis, dass der parasitäre Anschluss nur die zweite Wahl ist...


    Ne, beim Kurzschlussstrom bin ich mir unsicher...

    Was den GPIO des RasPi angeht.


    Danke für deine Infos.

    Quote from Sebastian_01

    folgendes Lösungskonzept überlegt

    genug für deinen Plan?

    Quote from Sebastian_01

    So sollte der GPIO etwas geschützter sein...

    etwas trifft es!


    1. deine Leitungen können im Kabelfehlerfall die 5V nach GND kurzschliessen, die sind absolut ungeschützt und das bedeutet auch u.U. abgebrannte Leiterbahnen auf dem PI!

    Abhilfe ein R nach +5V, denn mehr als 100mA wird dein DS18B20 auch nicht brauchen, auch mehrere nicht!

    also 5V/0.1A= 50 Ohm, kaufbar 47 oder 56 Ohm


    2. je nach Kabellänge kann der Datapin nicht schnell genug umgeladen werden, der 4,7k Ohm könnte zu hochohmig sein, bis 1k wäre auch OK gibt 3,3V/1k = 3,3mA, schadet weder dem GPIO noch dem DS18B20

    somit ist der 330Ohm entbehrlich stört nur in der Kommunikation, die Wechsel werden nicht sauber erkannt.


    3. Die Z-Diode ist auch entbehrlich wenn sonst keine Fremdspannung rauf kommt, sie ist mit deinen geschriebenen 3,6V auch etwas hoch, die Kennlinien reichen locker bis 4,xV, besser wäre eine Schottky Diode BAT42/47 vom GPIO nach VCC als Ableitdiode und evtl. eine Surpressor Diode am GPIO nach GND, aber da muss man gnau suchenDatenblätter studieren und Kennlinien betrachten, das ist was für echt verseuchte Umgebungen, ist mir hier noch nie begegnet.

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    Danke für deine Antwort.


    Die 5V kommen ja von einem Spannungsregler auf dem Pixtend... Und dieser ist laut Hardwarebeschreibung Kurzschlussfest.



    https://www.pixtend.de/files/m…_l_hardware_manual_DE.pdf


    Quote

    Abhilfe ein R nach +5V, denn mehr als 100mA wird dein DS18B20 auch nicht brauchen, auch mehrere nicht!

    also 5V/0.1A= 50 Ohm, kaufbar 47 oder 56 Ohm

    Ja, Das ist plausibel.


    Quote

    2. je nach Kabellänge kann der Datapin nicht schnell genug umgeladen werden, der 4,7k Ohm könnte zu hochohmig sein, bis 1k wäre auch OK gibt 3,3V/1k = 3,3mA, schadet weder dem GPIO noch dem DS18B20

    OK, ist ein sehr guter Einwand! Wahrscheinlich ist hier ein kleinerer R sinnvoll! Müsste ich dann mit einem Oszi einfach mal messen und den Pegel betrachten...


    Quote

    3. Die Z-Diode ist auch entbehrlich wenn sonst keine Fremdspannung rauf kommt, sie ist mit deinen geschriebenen 3,6V auch etwas hoch, die Kennlinien reichen locker bis 4,xV, besser wäre eine Schottky Diode BAT42/47 vom GPIO nach VCC als Ableitdiode und evtl. eine Surpressor Diode am GPIO nach GND, aber da muss man gnau suchenDatenblätter studieren und Kennlinien betrachten, das ist was für echt verseuchte Umgebungen, ist mir hier noch nie begegnet.

    Auf Grund der neuen Info (sorry, hätte ich auch früher schreiben können mit der separaten 5V Versorgung...) funktioniert die Schottky-Diode von VCC nach GPIO wahrscheinlich nicht...


    Ich will mit der Zenerdiode einen möglichen Kurzschluss von +5V auf die Datenleitung den GPIO schützen. Dies sollte doch meine kleine Schutzschaltung tun?? Der 330R ist sicher nicht vorteilhaft für eine Kommunikationsleitung (würde ich mit einem Oszi sehen). Aber irgendwie sollte ich das Spagat zwischen Schutz im Fehlerfall und Funktionalität im Normalfall schaffen.


    Suppressordiode... naja, da denke ich wie du... so verseucht ist die Umgebung eher nicht.

    Quote from Sebastian_01

    Ich will mit der Zenerdiode einen möglichen Kurzschluss von +5V auf die Datenleitung den GPIO schützen.

    gute Idee, der Serien R von +5V begrenzt schon mal den Strom

    Quote from Sebastian_01

    funktioniert die Schottky-Diode von VCC nach GPIO wahrscheinlich nicht...

    doch doch, also wir begrenzen die 5V ja auf 100mA, diese werden im Fehlerfall über die Schottky Diode vom GPIO nach PI 3,3V abgeleitet, dort an PI 3,3V finden sich Abnehmer für den Strom, z.B. 4x GPU, die Differenz 5V zu 3,3V = 1,7V wird am Serien R 50 Ohm in Wärme umgewandelt -> 170mW.

    Auf grund der Durchlassspannung der Schottky steigt zwar die Spannung am GPIO um ca. 0,3V, aber übliche Datenblätter weisen immer VCC +0,6V aus.

    Durch die externe Schottkydiode werden die parasitären Dioden der MOSFET im SoC nicht übermäßig gestresst.


    Der PI hat leider nicht die interne Schutzbeschaltung eines AVR.


    wer es noch besser machen will, noch eine Diode von GPIO nach GND in Sperrichtung für negative Pulse.

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    kannst du noch eine Skizze anhängen, bitte?


    mir leuchtet es noch nicht richtig ein wie durch die Schottkey-Diode von GPIO zu +5V bei einem Kurzschluss zwischen +5V und Data den GPIO schützen soll...


    Vielleicht nimmst du als Ausgangslage meine Skizze... aus Post #11 (Protection_GPIO)


    Bilder sagen dann doch viel mehr aus.

    Quote from jar

    über die Schottky Diode vom GPIO nach PI 3,3V

    also wirklich, deutlicher schreiben muss ich nicht, wieso liest du


    Quote from Sebastian_01

    Schottkey-Diode von GPIO zu +5V

    deine 5V sind extern, dort kommt für die DS18B20 Versorgung ein Serien R ran 47-56 Ohm, somit sind die 5V im Kabel schon mal strombegrenzt.

    Sollte sich diese begrentzen 5V auf den GPIO verirren so wird am PI die Spannung über 3,3V nach PI VCC 3,3V mit der Schottky Diode vom GPIO vorbeigelenkt

    Images

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    Quote from Thomas H

    Pixtend und DS18B20 geht zusammen scheinbar nicht!

    lese ich im Link aber anders.....


    egal da muss sich der TO einlesen.

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    Quote

    Pixtend und DS18B20 geht zusammen scheinbar nicht!

    Siehe diesen Beitrag im Pixtendforum.

    Stimmt auch nicht, dass es nicht geht... Es ist nur nicht standardmäßig vorgesehen... mit dem Umbau geht es problemlos! Ließ mal weiter!


    Das Problem was hier gerade noch diskutiert wird, ist lediglich der Schutz bei einem Kurzschluss... Und dabei gilt das Motto: "Geht nicht gibt’s nicht!"

    Inzwischen hat sich am Pi-1wire aber auch einiges verändert. V.a. können mehrere 1-wire Leitungen nebeneinander (auf verschiedenen Pins) betrieben werden. Und jeder Bus ist auch an- und abschaltbar, wenn man nicht im Sekundentakt dauernd messen muss.


    Servus !

    RTFM = Read The Factory Manual, oder so