Протокол 1-Wire, область применения, преимущества, установка

5 мин


107
107 points

1-Wire — это мощная шинная система, которая особенно ценится за простоту конструкции и энергосбережение. Устройства шины контролируются главным контроллером. Все ведомые устройства имеют индивидуальные адреса. Нет никаких других системных устройств, не нужно соблюдать сложные правила адресации или топологии. Просто подключите все ведомые устройства к одной линии (2 или 3 провода), включите сервер, готово.

Эффективный, компактный и точный:

Ни одна другая система не требует так мало энергии. В среднем для работы датчика температуры 1-wire требуется ток всего в одну миллионную долю ампера. Благодаря такому чрезвычайно низкому потреблению энергии и использованию экранированных кабелей, система 1-Wire также практически полностью исключает излучение. Таким образом, 1-Wire позволяет создать экономичную и чрезвычайно энергоэффективную конструкцию, обеспечивает высокую точность без потерь тепла, а также очень компактную конструкцию компонентов.

Простые клиенты вместо сложного программного обеспечения:

Практически не осталось современных продуктов, не оснащенных микропроцессорами и локальным программным обеспечением. Даже для устройств с понятной функциональностью, таких как часы, наушники, лампы и колонки, регулярное обновление программного обеспечения становится необходимым. В «умном доме» обычно установлено от пятидесяти до трехсот устройств с обновляемым программным обеспечением. С вероятным расширением. Плюс бытовая техника и другие утройства.

Возможность базового обновления соблазняет производителей продавать не до конца доработанные продукты. В итоге каждый день какой-нибудь из установленных продуктов нуждается в обновлении. Такие частые изменения в системе затрудняют длительную стабильность. Возникающие в результате этого несовместимости влекут за собой новые и новые обновления. Владелец становится системным администратором своей техники — вместо того, чтобы наслаждаться комфортом.

С нашими продуктами 1-Wire таких задач не существует. В наших датчиках и исполнительных механизмах 1-Wire нет программного обеспечения, которое требовало бы обновления. Это сверхстабильно, неизменно и работает вечно. Простая, надежная и стабильная электроника для решения поставленных задач — никаких излишеств, никаких обновлений, никаких несовместимостей. Шина 1-Wire работает в течение нескольких десятилетий. Без какого-либо администрирования.

Почему датчики / приводы на базе 1-Wire?

Сложные протоколы, такие как KNX, Modbus или Profibus, требуют наличия микропроцессоров во всех устройствах. Разработка сложна, сертификаты дороги, затраты высоки, а ввод в эксплуатацию намного сложнее. Кроме того, сложные протоколы, распространяемые в обновляемых микропроцессорах, делают установку уязвимой.

Современная автоматизация зданий и интеллектуальные сети требуют все больше датчиков / исполнительных механизмов. Однако при этом важно минимизировать энергопотребление и исключить проблемы с безопасностью из-за сложного, распределенного программного обеспечения.
Простые продукты позволяют сократить время разработки, ведут к снижению затрат, значительно упрощают установку и ввод в эксплуатацию, обеспечивают высокую стабильность и позволяют избежать последующих расходов.

Другими словами: Многие из предлагаемых датчиков / приводов / решений ibutton и т.д. не были бы экономически эффективно реализованы без 1-Wire. Ни один другой стандарт шины не позволяет реализовать такое количество возможностей применения. Благодаря нашим разработкам стало возможным обеспечить обычный дом более чем сотней датчиков менее чем за 2 500 евро. Наши клиенты получают возможность комплексного мониторинга:

  • систем вентиляции и отопления
  • точного контроля температуры от холодильной камеры до сауны
  • измерения местной погоды
  • защиты от холода
  • предотвращения плесени
  • контроля утечек
  • контроля изоляции (тепловой)
  • ирригации (влажность почвы и клапаны)
  • регулирования комфорта жилых помещений (температура, влажность воздуха, качество воздуха и освещенность)

Преимущества 1-Wire:

  • Нет необходимости в программировании: Установите, Подключите, Готово!
  • Всего одна линия для 20 — 200 устройств / датчиков / участников (в зависимости от типа ведущего устройства шины)
  • Небольшие размеры позволяют локальную установку и действительно децентрализованную шинную систему, что позволяет экономить на прокладке кабелей

Ценовой диапазон устройств:

  • Датчик температуры (в зависимости от исполнения): прибл. 2 € — 40 €*
  • Мультисенсоры (для скрытого монтажа): около 30 € — 60 €*
  • Универсальные входы/выходы: примерно от 5 €* за канал
  • Стандартный Busmaster: примерно от 20 €*

Энергоэффективность:

  • iButton: ок. 5 мкВт**
  • Датчики температуры: прибл. 5 мкВт**
  • Универсальный ввод/вывод: прибл. 0,5 мВт**
  • Мультисенсоры (влажность / свет): прибл. 1,75 — 4 мВт**
  • Стандартный мастер шины: прибл. 7,5 мВт**
  • Профессиональный мастер шины: около 180 мВт**.
  • Сервер Timberwolf (в зависимости от версии): прибл. 2,5 — 12 Вт**
Энергозатраты по сравнению с KNX:

Низкое энергопотребление 1-Wire особенно окупается при сравнении с шинными системами, устройства которых имеют более высокое энергопотребление в силу своего принципа работы.

Давайте сравним энергозатраты для сотен датчиков в здании:
В то время как сто датчиков 1-wire (Temp, Multi, IO) стоят менее одного евро в виде расходов на электроэнергию за десять лет, сто датчиков на базе KNX (не менее 1/4 ватта каждый) вызовут счет за электроэнергию в размере около 1047 евро за десять лет. Только за счет огромной экономии электроэнергии компоненты 1-Wire окупаются в течение всего срока службы. При этом рассмотрение 10 лет является довольно недальновидным, поскольку системы управления домом планируются и эксплуатируются в течение гораздо более длительного времени. Затраты на энергию, даже на очень маленькие компоненты, могут стать весьма значительными, тем более что в будущем эти затраты будут непропорционально расти.

Базовая структура системы 1-проводной шины:

Структура системы 1-Wire очень проста

  1. На шине имеется только одно системное устройство — ведущее устройство шины 1-Wire. Он питает шину и обеспечивает работу сигналов.
  2. К нему подключаются датчики / исполнительные устройства. Они получают питание от ведущего устройства шины.
  3. От ведущего устройства шина тянется к первому датчику/исполнительному устройству, а от него — к следующему. Как елочная цепь.
  4. Сервер управляет ведущим(и) устройством(ами) шины через драйверы, управляет подключенными датчиками/исполнителями и вычисляет значения датчиков на основе характеристик.
  5. Все компоненты системы работают от сверхнизкого напряжения («SELV» = «Safety extra low Voltage»), поэтому требуется небольшой блок питания с напряжением 12/24 В и мощностью 10 Вт.

Понравилось? Поделитесь с друзьями!

107
107 points

0 комментариев

Выберите формат
Статья
Текстовый формат статьи с медиа файлами
Видео
YouTube, Vimeo и другие
Опрос
Голосование с вопросом и вариантами ответа