1-Wire

1-Wire je označení pro komunikační sběrnici od společnosti Dallas Semiconductor, která je je navržena pro nízkorychlostní přenos digitálního signálu. Jak název napovídá, čidla je teoreticky možno připojit pouze jedním vodičem. Přes ten je čidlo napájeno a přes něj i přenáší data. Záporný pól lze v tomto případě uzemnit. V praxi se však používají minimálně dva vodiče (DATA,GND) a u 1-Wire senzorů ze sortimentu Unipi pak naleznete celkem čtyři vodiče (Vcc, DATA_0, DATA_1, GND) pro zvýšení spolehlivosti a rozšíření možností tzv. serializace.

Velkou výhodou 1-Wire je především nízká cena komponent - teploměry v nabídce Unipi jsou nabízeny již od 250 Kč za kus. Na sběrnici můžete zapojit až 15 senzorů, nebo může dosahovat délky až 200m při nižším počtu senzorů. Každý senzor má ve své paměti napevno nastavenou unikátní adresu pro jejich adresování na sběrnici.

DS18B20 je široce užívaný 1-Wire teplotní senzor umístěný v pouzdře TO-92

  • Rozsah napájení 3,0 V - 5,5 V
  • Měřící rozsah od -55°C do +125°C
  • Přesnost ±0,5°C v rozsahu -10°C / +85°C
  • Konverze 12-bitové teplotní hodnoty na digitální signál (max. odezva 750 ms)
  • Lze napájet pomocí vodiče DATA (parazitní režim)

Pozor na EM rušení Sběrnice 1-Wire je poměrně náchylná na elektromagnetické rušení. Doporučujeme tedy použít stíněný kabel jako např. FTP. Kabel je třeba vést v co nejméně zarušeném prostředí, zejména mimo žlaby ve kterých jsou uloženy silové kabely napájející indukční zátěže. Spolehlivým zdrojem rušení jsou např. frekvenční měniče, střídače apod.

Dodržení topologie Důležité je taktéž dodržení sběrnicové topologie bez odboček. To lze velmi efektivně zajistit použitím teplotních čidel Unipi, které mají dva datové vodiče - jeden pro směr k PLC či k předchozímu čidlu, druhý směrem k následujícímu čidlu. Na konci každé sběrnice vždy musí být umístěno další čidlo, aby nedocházelo k odrazu signálu od konce vedení.

Mějte na paměti limity sběrnice Komunikace po sběrnici probíhá definovanou rychlostí a není možné ji snížit tak, jak se provádí u sběrnice RS485 pro dosažení vyšší odolnosti vůči rušení. Odstraňování problémů s komunikací přes 1-Wire znamená prakticky zcela jistou úpravu kabeláže, snížení počtu senzorů či rozdělení sítě mezi více kontrolérů. Z výše uvedených problémů se zarušením jsme rovněž vyvinuli Modbus RTU rozšíření xG18, ke kterému je možno připojit až osm 1-Wire senzorů.

Využívejte sběrnici ve vhodných instalacích Vzhledem k citlivosti sběrnice na elektromagnetické rušení se obvykle nedoporučuje využívat 1-Wire sítě v průmyslovém prostředí. Nízká cena, jednoduchost a široký výběr čidel ale z 1-Wire zařízení činí zajímavé řešení pro sféru chytrých domácností, obzvláště v kombinaci s všestranností a širokou konektivitou kontrolérů Unipi.

Konektor RJ45 využijete zejména ve třech případech

  1. potřebujete ke kontroléru Unipi Neuron či Unipi Axon zapojit dva senzory pomocí dvojportového rozbočovače
  2. potřebujete zapojit jeden senzor ke kontroléru Unipi Neuron se starším 1-Wire konektorem RJ45
  3. potřebujete zapojit více senzorů pomocí osmiportového rozbočovače

Jedná se celkem o 4 vodiče. V popisu konektoru výše je ale na konektor zapojeno celkem 6 vodičů, je tomu tak proto, jelikož napájecí vodiče VCC a GND mohou být zdvojeny (na obrázku znázorněno bílým pruhováním). Vždy ale nejprve zapojujeme piny 5 až 8 (základní barvy), jelikož v některých zařízeních se nepočítalo se zdvojeným napájením.

Číslo pinu (kontaktu) Význam
1, 2 nepoužito
3 GND
4 VCC
5 VCC
6 DATA_0
7 DATA_1
8 GND

Zde můžete vidět (základní) vodiče obsažené v kabelu teplotního čidla Unipi:

Poznámka: DATA_1 je hlavní datový kontakt, pokud do RJ45 konektoru zapojujete kabelové čidlo které má pouze jeden datový vodič, připojte jej vždy na pozici 7, tedy pozici kontaktu DATA_1. Kontakt DATA_0 je doplňující datový kontakt senzorů Unipi určený k maximální serializaci sběrnice a sloužící pro připojení dalšího čidla na sběrnici. Tohoto principu zapojení se dvěma datovými vodiči využívá např. náš 1-Wire Hub. Pokud tedy použijete kabelové čidlo jiné než Unipi, které má pouze jeden datový vodič, tak tento druh serializace s naším 1-Wire hubem není možný, můžete však toto čidlo zapojit na konec sběrnice (tedy jako poslední čidlo v hubu).

Možnost připojení více teplotních senzorů s jedním datovým vodičem řeší naše zařízení Unipi Extension xG18, kde je pro každé čidlo vyhrazen jeden kanál (konektor) a zapojení více čidel na jeden kanál není možné.

Deska Unipi 1.1, všechny PLC řady Neuron a téměř všechny modely Unipi Axon jsou standardně vybaveny jedním portem pro 1-Wire sběrnici. V nabídce Unipi pak naleznete i výběr 1-Wire senzorů pro měření různých veličin. Alternativně lze využít i 1-Wire senzory mimo nabídku e-shopu Unipi.

Starší verze Unipi Neuron má pro připojení 1-Wire čidel vyhrazen port RJ45, ten je celý černý kvůli odlišení od portu pro ETH. starý konektor RJ45 pro 1-Wire

Desky Unipi 1.1/Lite mají teké konektor typu RJ45 pro 1-Wire a lze k nim proto jednoduše připojit 1-Wire senzory Unipi s konektorem RJ45.

Unipi Axon a novější verze Unipi Neuron jsou již pro zvýšení spolehlivosti vybaveny třívodičovou svorkovnicí, místo RJ45 konektoru. nový konektor 1-Wire

Pokud chcete připojit čidlo k jednotce Unipi s 3-pinovou svorkovnicí, lze tak učinit třemi způsoby:

  1. odřízněte z čidla konektor RJ45, nalisujte na vodiče dutinky a našroubujte je do třívodičové 1-Wire svorkovnice jednotky
  2. použijte kabelovou redukci společně s Unipi 1-Wire hubem
  3. Použijte 1-Wire splitter s 3-pin svorkovnicí.

Všechny popsané varianty můžete vidět níže na schématech.

Senzor disponuje čtyřvodičovým zapojením pro vyšší spolehlivost rozvětvených sítí, v případě potřeby je ale možné jej upravit pro třívodičové zapojení spojením vodičů DATA.

V případě potřeby lze také zkratovat vodiče VCC a GND k provozu čidla v parazitním režimu s komunikací po dvou vodičích.

Zapojení jednoho 1-Wire teploměru ke kontroléru Unipi

Úprava 1-Wire teploměru pro třívodičovou svorkovnici zahrnuje následující kroky:

  1. odřízněte RJ45 konektor
  2. na odhalené vodiče nalisujte dutinky
  3. našroubujte vodiče do třívodičového konektoru dle obrázku níže

Zapojení dvou 1-Wire teploměrů ke kontroléru Unipi skrze RJ45 splitter

Pro zapojení dvou 1-Wire teploměrů do jednoho kontroléru není třeba provádět žádné úpravy samotného teploměru. Stačí pouze zakoupit odpovídající verzi dvojportového 1-Wire splitteru s dvojicí RJ45 portů. Ten je dostupný ve variantě pro třívodičovou svorkovnici i pro port RJ45.

Připojení více 1-Wire senzorů pomocí 1-Wire hubu

Kompaktní osmiportový 1-Wire hub je vybaven osmi porty typu RJ45 a umožňuje zapojení více teploměrů či jiných 1-Wire senzorů disponujících RJ45 konektorem. Pro jeho připojení ke kontroléru pak můžete využít buď vhodný propojovací kabel (u kontrolérů s portem RJ45), případně kabelovou redukci (u kontrolérů s třívodičovou svorkovnicí).

Při zapojování 1-Wire hubu je nezbytně nutné dodržet správné pořadí! Port 1 je vždy určen pro vstup, zbylé porty pak nelze přeskakovat! V případě vynechání portu by byly všechny senzory připojené za vynechaným portem odříznuty od sběrnice.

Vytvoření sítě 1-Wire senzorů pomocí několika 1-Wire hubů

K jednomu kontroléru lze připojit více 1-Wire hubů a vytvářet tak rozsáhlé sběrnice. Při propojení dvou hubů platí stejná pravidla jako u předchozího příkladu - port 1 musí sloužit jako vstup, jako výstup do druhého hubu v pořadí pak slouží poslední obsazený port.

Jakékoliv další 1-Wire zařízení připojené za výstupem z hubu bude od sběrnice odříznuto!

Popis základního teplotního čidla 1-Wire naleznete výše v kapitole o zapojení konektoru.

1W-T/H-IB & 1W-T/H-IB2

V nabídce Unipi naleznete i kompaktní nástěnné interiérové 1-Wire senzory řady 1W-T/H-IB a 1W-T/H-IB2, které jsou určeny pro odečet teploty (model 1W-T-IB2), případně teploty a relativní vzdušné vlhkosti (model 1W-TH-IB2) do interiéru budov. Senzory jsou vybaveny čtyřvodičovou šroubovací, nebo pružinovou svorkovnicí a je možné je zapojit na kabel s konektorem RJ45, nebo do třívodičové svorkovnice 1-Wire.

Zapojení pro třívodičovou svorkovnici
Tuto možnost využijte v případě, že chcete ke kontroléru Unipi s 3-pin svorkovnicí připojit pouze jeden senzor, nebo budete od senzoru pokračovat dále k dalším senzorům.

Zapojení pro RJ45
Zapojení na síťový kabel s konektorem RJ45 je výhodné zejména pro použití ve hvězdicové topologii tvořené pomocí 1-Wire hubů. Lze jej však využít i k zapojení čidla na rozšiřující desku Unipi 1.1, či na starší verzi jednotky Unipi Neuron. Senzory 1W-T-IB a 1W-T-IB2 lze připojit také k Extension xG18. Barevné značení na obrázku odpovídá síťovému kabelu dle zapojení T568B.