EDV-Dompteur/Forum

Bei der Entwicklung der eierlegenden Wollmilchsau namens MoSteuS muss ich gerade ein paar sehr schmerzende Kompromisse in Kauf nehmen.
Billig und beste Eigenschaften beißen sich halt mitunter doch.

Datenübertragungsrate:
Ursprünglich waren für den MohBus 2 Mbit/s geplant.
Das hätte für die einzelne Ansteuerung tausender Lampen getaugt, bei hoher Refreshrate.

Ich habe mich nun schmerzlich dazu durchgerungen, die Rate auf 500 kBit/s herunterzuschrauben.
Das gilt nun nicht für alle Ewigkeit, es betrifft im Grunde nur die MohBus-Gateways, die ja steckbar ausgeführt und stets identisch sind, ergo später auch gegen eine schnellere Version 2.0 ausgetauscht werden können.

Die Gründe für die Reduzierung der Datenrate:

1. Bei 8-Bit AVRs sehe ich Probleme, gar zu schnelle Datenraten abzuarbeiten. Das ist zwar abhängig vom gewählten Protokoll, aber ich sehe bei komplexeren Protokollen Timing-Probleme voraus.
   
   
2. Die zulässige Leitungslänge wäre bei 2 MBit/s zu begrenzt, um eine weiträumige Installation ohne Repeater zu ermöglichen.
   Mit 500 kBit/s haben wir noch immer den doppelten Durchsatz wie bei DMX, erreichen dank der flexiblen Adressierung in den meisten Praxisfällen aber noch weit höhere Refreshraten. Reicht also, um DMX nach wie vor zu übertrumpfen.
   
   Die Reduzierung der Datenrate kollidiert jedoch mit meinem Wunsch, z.B. die Lichttechnik von einem ganzen Riesenrad mit einer einzigen MoSteuS-Installation zu erschlagen. Tausende, einzeln angesteuerte Lampen, sind mit 500 kBit/s nicht mehr drin.
   In solchen Fällen müsste man künftig also - wie bei DMX - mehrere "Universen" einsetzen.
   In welchen Fällen die 500 kBit/s sich auch für industrielle Steuerungen sich als zu lahm erweisen, wird sich zeigen müssen.
   
   
3. Der neuerdings auserkorene RS-485-Transceiver macht nur 500 kBit/s.

Der Kostenfaktor:
In praktisch jedem Modul steckt eine Gateway-Card, für den Anschluss an den MohBus.
Gerade diese Karte sollte ursprünglich sehr preiswert sein und auch stand-allone zahlreiche Anwendungen finden.
Leider musste ich hier sogar zwei, recht happige Verteuerungen vornehmen:

1. Der billige 7805-Spannungsregler wurde durch einen vollisolierten DC/DC-Wandler ersetzt:
   http://de.farnell.com/tracopower/tmr-3-2…-sip/dp/1635267
   Das hat mehrere, gute Gründe. In manchen Fällen mag ein 7805 reichen, aber dann sehe ich doch Probleme voraus, wenn dieser Aspekt nicht beachtet wird und eine billige Karte für anspruchsvollere Installationen verwendet wird. Darum wird es von meiner Seite aus die Billigausführung so nicht geben.
   Lieber designe ich die Karten so, dass es unter gar keinen Installationsfällen zu Problemen kommen kann (Erdschleifen, Kühlprobleme etc.). Das geht nur mit galvanischer Trennung, daher kommt ein isolierter Wandler zu stolzen 17,- EUR zum Einsatz!
   
   
2. Auch für den RS-485-Transceiver habe ich nun auf eine teure, galvanisch getrennte Ausführung gesetzt.
   Andernfalls sehe ich genau die gleichen Probleme voraus, an denen manches, billige DMX-Equipment kränkelt, wenn dieses an unterschiedlichen Netzphasen hängt.
   Der gewählte Typ kostet etwa 10,- EUR.
   

Durch die galvanische Trennung der Spannungsversorgung und der Transceiver erhöhen sich die Kosten pro Gateway-Card also um etwa 25,- EUR!
Das schmerzt, zumal diese Karte ja in quasi jedem Modul steckt. Aber die unbedingte Funktionssicherheit habe ich doch höher bewertet.
Materialkosten sind bald verschmerzt, aber Service-Einsätze sind richtig teuer!

Die Reduzierung der Datenrate hängt wie erwähnt auch mit dem gewählten, galvanisch getrennten Transceiver zusammen. Dieser unterstützt nur maximal 500 kBit/s:
http://de.farnell.com/analog-devices/adm…333?Ntt=ADM2587

Es gibt auch eine schnellere Ausführung, mit bis zu 16 Mbit/s:
http://de.farnell.com/analog-devices/adm…20so/dp/1827332
Aber das würde nur die EMV-Emissionen erhöhen; 8-Bit AVRs schaffen solche Datenraten ohnehin nicht mal annähernd.

Ich stelle also für die Zukunft schon mal eine Version 2.0 der Gateway-Card in Aussicht, die mit einem schnelleren Controller als 8-Bit AVR bestückt ist und den schnelleren Transceiver einsetzt.
Gegenwärtig kann ich persönlich mit 500 kBit/s leben, wenn diese denn absolut zuverlässig ist und mir genügend ausgedehnte Installationen erlaubt.

Die Notwendigkeit, bei schnelleren Datenraten Repeater einsetzen zu müssen, um praxistaugliche Leitungslängen zu erzielen, wollte ich vermieden haben.
Denn das hätte wiederum Probleme beschert, wenn der irgendwo entfernt installierte Repeater ausgeschaltet wird (wer weiß, an was für einem Stromkreis der hängt)?
Sonst hätte ich den auch per Kabel speisen können, aber dass verlagert das Problem nur auf das speisende Modul, das dann nicht ausgeschaltet werden dürfte.

Noch was zur Datenrate:
Den Durchsatz könnte man ja durchaus deutlich erhöhen, indem man Adressen und Daten getrennt überträgt. Sowohl der MohBus, als auch LAN-Kabel, haben ja genügend Signale zur Verfügung. Zudem würden sich die Protokolle erheblich vereinfachen.
Allerdings müsste jede Gateway-Card dann einen weiteren Transceiver zu rund 10,- EUR beinhalten …
Und bei Fremdspeisung per LAN-Kabel stünden nicht mehr vier, sondern allenfalls zwei Adern zur Verfügung, was bei einigen Spielereien mit LED-Beleuchtung wieder den zulässigen Strom unangenehm reduziert.

So sehr die neuen Kompromisse schmerzen - ich habe doch das Gefühl, damit ein hochgradig gesundes System zu kreieren, das selbst im dicksten Praxis-Dreck zuverlässig funktioniert!
Allein dem DC/DC-Wandler traue ich nicht so ganz bedenkenlos über den Weg. Der Hersteller gibt immerhin drei Jahre Gewährleistung. Aber ein 7805 kann eingebaut und schlicht vergessen werden; der funzt auch nach 20 Jahren und mehr zuverlässig. Ob das auch für 'nen DC/DC-Wandler gilt?
Naja, die Gateway-Card ist ja steckbar ausgeführt …

Immerhin: Der DC/DC-Wandler reduziert die Wärmeentwicklung im Modulgehäuse natürlich erheblich! Das kommt wiederum der Langlebigkeit der anderen Bauteile (Elkos!) zugute.

Ich habe mich durch hunderte DC/DC-Wandler geackert, doch nur dieser eine hat Eigenschaften, die ich für tauglich halte:

1. Weiter Eingangsspanungsbereich von 9V bis 36V.
2. Bessere Regeleigenschaften als die meisten erhältlichen Wandler.
3. Satte 600mA Ausgangsstrom. Das reicht für 24 SSRs bzw. Optokoppler!
   
4. Vollisolierung.
5. Dauerkurzschlussfest, automatischer Neustart.
6. Keine Mindestlast erforderlich.
7. Geringe Abmessungen, für diese Leistungsklasse.

MoSteuS-Module sollten mit einem 8V Klingeltrafo im Schaltkasten betreibbar sein, oder per 12V-Netzteil vom LED-Leuchtmittel, bis hin zu industriellen 24V.
Selbst die gleichgerichtete Spannung eines (bei Schaustellern verbreiteten) 24V Trafos, also etwa 32,6V Spitzenspannung, sollen die Module verkraften (plus etwas Reserve).
Der gewählte Wandler erfüllt mit seinem Eingangsspannungsbereich von 9V bis 36V diese Voraussetzungen.
Bei Speisung durch einen mauen Klingeltrafo könnte es etwas eng werden, sollte aber reichen, wenn der Siebelko dick genug ist (Spitze: 9,9V).
Ein noch besserer Wandler konnte jedenfalls nicht gefunden werden.

Gegenwärtig knabbere ich daran, das Teil auf der Gateway-Card mechanisch solide unterzubringen, ohne durch ungünstige Einbaulage unnötig Platz im Modulgehäuse zu verschwenden.
Es wird da auf eine Ausfräsung in der Karte hinauslaufen, mit einer Art Klemmtechnik.
Grob skizziert so: