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EDV-Dompteur

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Montag, 1. April 2013, 01:11

Grundlagen: Masse, Schirm, Erde ...

... oder die 65 Möglichkeiten, beim Anschluss Mist zu bauen.
(Achtung: Etwas akademisch angehauchter Beitrag.)

Einem geerdeten Gerät wird ein abgeschirmtes Datenkabel zugeführt.
Folgende Frage taucht immer wieder auf: Wie ist der Schirm anzuschließen?
  1. Wird er mit Masse verbunden?
  2. Wird er mit Erde verbunden?
  3. Werden Masse, Schirm und Erde miteinander verbunden?



Scheinbar drei Möglichkeiten?
- Weit gefehlt - es sind mehr!

Ein Digitaltechniker könnte auf die Idee kommen, die Problematik mit drei Schaltern darzustellen, die entweder offen, oder geschlossen sein können.
Dann gäbe es 2 hoch 3 = 8 Möglichkeiten:



Aber so viele sind es dann doch nicht!
Denn wir reden hier ja über elektrische Verbindungen. Und wie man sieht, ist S3 funktionslos, wenn S1 und S2 geschlossen sind.
In Wahrheit fallen drei in ihrer Auswirkung identische Kombinationen heraus. Fünf bleiben also übrig.
Folgende Darstellung verdeutlicht das:

M = Masse
S = Schirm
E = Erde



Wie man sieht, gibt es also immerhin fünf verschiedene Möglichkeiten, Masse, Schirm und Erde in einem Gerät miteinander zu verbinden, bzw. nicht zu verbinden.


Unter meinen Kunden befinden sich Schausteller, die mitunter klagen, ihr günstig geschossenes DMX-Equipment würde dauernd merkwürdige Zicken veranstalten und DMX wäre daher generell Schrott.
Starke Aussage!

Als ich mir so was mal vor Ort ansah, konnte ich Terminierungsprobleme, falsche Adressierung und Kontaktprobleme rasch ausschließen. Dennoch die absonderlichen Probleme …
Ist DMX also wirklich Schrott?

OK, ich weiß inzwischen, dass es da Probleme es mit leicht abweichenden Protokollen gibt. Auch, dass manche Hersteller sich nur recht freizügig an die Spezifikation halten und es z.B. mit dem Timing nicht so eng sehen. Doch das ist ein Thema für sich.
Ja, und das Datenkabel soll verdrillt sein (Mikrofonkabel ist weniger geeignet) und der Abschlusswiderstand muss zum Wellenwiderstand des Kabels passen. Stimmt alles, soll hier jetzt aber nicht das Thema sein.
In diesem Thread betrachte ich nur mal ausgiebig das Thema Schirmanschluss und Erdung, weil es auch für MoSteuS relevant ist und mir lange Zeit echte Kopfweh bereitet hat.

Ich bin der Meinung, dass durch das wahllose Zusammenstecken von unterschiedlichem DMX-Equipment unter Umständen Störungen auftreten können, wenn die Geräte unterschiedlich mit Schirm und Erde umgehen.
Nun basiert DMX ja bekanntlich (wie MoSteuS) auf RS-485. Und das ist von Natur aus robust, gegen äußere Störeinflüsse. Und dann noch der Schirm dazu - was kann da schon schief gehen?
Merke: Einen Schirm kann man durch ungünstigen Anschluss wirkungslos machen, oder sogar kontraproduktiv!
Kommt dann womöglich noch eine schlecht designte Schaltung hinzu, die vielleicht gar den RS-485 Transceiver einspart und durch merkwürdige Eigenlösungen ersetzt ...


Nun verbinden wir mal zwei solcher Geräte per Datenkabel!
Bis jetzt haben wir ja nur den Anschluss in einem einzigen Gerät betrachtet.
Kommt nun ein zweites Gerät hinzu, so scheint es auf den ersten Blick 5 hoch 2 = 25 Möglichkeiten zu geben.
Erläuterung dazu: Letztes Schaltschema hat fünf Möglichkeiten. Bei zwei Geräten dieser Art wären das also 5 hoch 2 mögliche Kombinationen. Bei drei Geräten übrigens 5 hoch 3 ... und so weiter.

Aus Symmetriegründen, weil bestimmte Kombinationen gleichwertig sind, sind es tatsächlich aber weniger, nämlich nur 15 Möglichkeiten.

Wer's nicht glaubt:



Hier habe ich den fünf Einträgen in obigem Schaltschema die Bezeichnungen A bis E verpasst.
Dann gibt es bei zwei Geräten zunächst mal folgende 25, links aufgeführte Kombinationen.

Wie man aber sieht, sind die Kombinationen 2 und 6 symmetrieidentisch.
A-B und B-A sind offensichtlich gleichwertig.

Da Eintrag 6 mit Eintrag 2 symetrieidentisch ist, kann Nr. 6 also (wie hier bereits geschehen) rausgestrichen werden.
Ebenso bei den Einträgen 3 und 11.
Ebenso bei den Einträgen 4 und 16 …

Der geneigte Leser vergewissere sich:
Es fallen tatsächlich 10 symmetrieidentische Möglichkeiten raus.

Man versteht rasch das Prinzip dahinter:
Es bleiben (von unten nach oben betrachtet) 1+2+3+4+5 = 15 Einträge stehen.
Also 15 wirklich unterschiedliche Kombinationen.

Das ist nun wahrlich keine höhere Mathematik, sondern schlicht die Anwendung der Gaußschen Summenformel.
:217:

:118:



Gut, wir haben bis jetzt sozusagen drei Klemmen/Lötpunkte pro Gerät betrachtet: Masse, Schirm, Erde.
Nun gibt es manchmal aber auch die Empfehlung, den Schirm nicht hart mit Masse zu verbinden, sondern über einen Kondensator.
Gleiches gilt für Erde.
- Das wären also zusätzliche Möglichkeiten …



Lässt man die doppelten und offensichtlich idiotischen Kombinationen weg, sind es in einem einzelnen Gerät nun 11 unterschiedliche Möglichkeiten.
Bei der Verbindung zweier Geräte, wieder unter Anwendung der Gaußschen Summenformel, nun folglich 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11 = 66 unterschiedliche Kombinationen.

Wenn EINE Kombination die wirklich optimale ist,
dann gibt es folglich 65 Möglichkeiten,
beim Anschluss von Schirm und Erde, in zwei per
Datenkabel verbundenen Geräten, Mist zu bauen!

:211:

Im nächsten Posting betrachten wir mal, was dabei alles schief gehen kann!
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Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Desi« (4. Mai 2013, 12:56)


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2

Sonntag, 10. November 2013, 18:10

Aus Zeitgründen habe ich es leider bis heute noch nicht geschafft, die versprochenen Folgepostings fertig zu stellen, die sich näher mit den möglichen Problemen und deren Abhilfemaßnahmen beschäftigen.

Aber folgende Links vertiefen das Thema:

http://de.wikipedia.org/wiki/Erdschleife
(Etwas oberflächlich)

http://www.rane.com/note151.html
Englischsprachig, sehr aufschlussreich!
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