Häufig gestellte Fragen

Thema: 1-Wire

• Was ist eigentlich 1-Wire?
• Was sind 1-Wire Geräte?
• Wie werden 1-Wire Geräte eingesetzt?
• Wo werden 1-Wire Geräte eingesetzt?
• Welche Größen können mit 1-Wire Sensoren gemessen werden?
• Aus welchen Komponenten besteht eine 1-Wire Anwendung?
• Wird das 1-Wire Gerät X/Y von meiner Anwendung unterstützt?
• Was für 1-Wire Master gibt es?
• Wie wird ein 1-Wire Messnetzwerk aufgebaut?
• Wann ist eine Stromversorgung erforderlich?
• Sind Geräte verschiedener Hersteller zueinander kompatibel?
• Welche (kostenlose) Software gibt es?
• Ich habe weitere Fragen zum Thema, an wen kann ich mich wenden?

Thema: iButtons

• Was ist ein iButton?
• Wie kommuniziert man mit iButtons?
• Wie robust sind iButtons?
• Was für iButton Anwendungen gibt es?
• Aus welchen Komponenten besteht eine iButton Anwendung?
• Was für Software gibt es?
• Ich habe weitere Fragen zum Thema, an wen kann ich mich wenden?

Was ist eigentlich 1-Wire?

1-Wire oder One-Wire (Eindraht) ist die Bezeichnung für eine Technologie der Firma Maxim Integrated. Anwendung findet die 1-Wire Technologie zum Beispiel im Bereich der Mess-, Steuer- und Überwachungstechnik, sowie zur elektronischen Zugriffskontrolle und Identifizierung von Objekten.

Was sind 1-Wire Geräte?

1-Wire Geräte ermöglichen die digitale Erfassung von Umweltparametern wie z.B. Temperatur oder Luftfeuchtigkeit, sowie die digitale Verarbeitung von Ein- und Ausgabesignalen. Jedes 1-Wire Gerät verfügt über eine garantiert einmalige und unveränderbare Seriennummer, anhand der jedes Gerät innerhalb eines 1-Wire Netzwerks identifiziert werden kann.

Wie werden 1-Wire Geräte eingesetzt?

Zur Kommunikation mit 1-Wire Geräten wird ein Host-System mit 1-Wire Schnittstelle benötigt. Hierbei kann zwischen Hard- und Software-Lösungen unterschieden werden.

Bei Hardware-Lösungen handelt es sich zumeist um Geräte, bei denen ein oder mehrere 1-Wire Anschlüsse fest integriert sind oder die durch den Zukauf eines Erweiterungsmoduls, um eine 1-Wire Schnittstelle erweitert werden können.

Software-Lösungen müssen zumeist auf einem PC installiert werden und sind für alle gängigen Betriebssysteme erhältlich. Bei diesen Lösungen stellt der PC in Verbindung mit der installierten Software das Host-System dar. Als 1-Wire Schnittstelle wird ein sogenannter 1-Wire Master eingesetzt, der die Schnittstelle zum 1-Wire Netzwerk bildet. Die gängigsten 1-Wire Master sind für die Schnittstellen USB, RS-232 und Ethernet erhältlich. Der Funktionsumfang verfügbarer Software variiert sehr stark und reicht von einfachen Kommandozeilen-Tools zur Erfassung von Messwerten, bis hin zu Komplettlösungen für die Heimautomatisierung.

Der Datenaustausch mit 1-Wire Geräten erfolgt über einen zweiadrigen Bus. Während für die Datenübertragung in vielen Fällen ein zweiadriges Kabel ausreichen würde, werden in der Praxis jedoch Kabel mit mehr als zwei Adern eingesetzt. Patchkabel, wie sie auch beim normalen Computernetzwerk eingesetzt werden, eignen sich aus Kostengründen und aufgrund ihrer Schirmung besonders gut für 1-Wire Netzwerke. Mit insgesamt acht Adern bieten Patchkabel außerdem genügend Flexibilität beim Aufbau eines 1-Wire Netzwerks. Die zusätzlichen Adern können z.B. für die Stromversorgung der am Bus angeschlossenen 1-Wire Geräte verwendet werden.

Wo werden 1-Wire Geräte eingesetzt?

Die Einsatzgebiete von 1-Wire Geräten sind vielfältig. Im Bereich der Mess- und Steuertechnik können 1-Wire Sensoren und I/O Module z.B. zur Überwachung von entfernten Umgebungen, für wissenschaftliche Untersuchungen oder Automatisierungsaufgaben eingesetzt werden.

Welche Größen können mit 1-Wire Sensoren gemessen werden?

Für die gängigsten Umweltparameter wie Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck etc. gibt es bereits fertige 1-Wire Module. Aufwändig zu erfassende Größen wie z.B. der Ph- oder Leitwert von Wasser, erfordern oftmals teure Messtechnik. Messgeräte dieser Art haben in der Regel keine 1-Wire Schnittstelle, stellen den Messwert aber über einen analogen Ausgang zur Verfügung, z.B. 0-10 Volt oder 4-20 Milliampere. Mit einem 1-Wire Input Modul kann der Wert eines solchen Messgeräts digital erfasst und verarbeitet werden. Durch die Möglichkeit zur Messung von analogen Ausgangssignalen, können nahezu beliebige Messgrößen über das 1-Wire Protokoll erfasst werden.

Aus welchen Komponenten besteht eine 1-Wire Anwendung?

Vier Komponenten, die für eine 1-Wire Anwendung erforderlich sind:

• Ein oder mehrere 1-Wire Geräte, z.B. 1-Wire Sensoren
• Ein Host-System mit 1-Wire Master, z.B. ein PC oder Laptop
• Netzwerk-/Patchkabel zum Verbinden von Sensoren mit dem 1-Wire Master
• Eine Software zur Kommunikation mit 1-Wire Geräten

Wird das 1-Wire Gerät X/Y von meiner Anwendung unterstützt?

Hersteller von Hard- und Software-Lösungen führen in der Regel eine Kompatibilitätsliste der unterstützten 1-Wire Schnittstellen und Geräte. Prüfen Sie daher vor dem Kauf eines 1-Wire Produkts, ob das Gerät von Ihrer Anwendung unterstützt wird. Im Zweifel kontaktieren Sie uns für eine individuelle Beratung. Wir sind mit den gängigsten Systemen auf dem Markt vertraut und können bei der Auswahl Hilfestellung leisten.

Was für 1-Wire Master gibt es?

1-Wire Master gibt es von unterschiedlichen Herstellern und für unterschiedliche Anwendungsfälle. Die meisten 1-Wire Master sind für die Schnittstellen USB, RS-232 und Ethernet erhältlich.

Hersteller: Maxim Integrated

Die beiden 1-Wire Master DS9490R und DS9097U vom Hersteller Maxim Integrated sind günstig und werden von beinahe jeder Software unterstützt. Die Adapter sind in erster Linie für kleine 1-Wire Anwendungen mit wenigen 1-Wire Geräten geeignet.

Hersteller: iButtonLink

Für größere 1-Wire Netzwerke eignen sich u.a. die 1-Wire Master vom Hersteller iButtonLink. Diese "intelligenten" 1-Wire Master ermöglichen die zuverlässige Kommunikation mit 1-Wire Geräten auch bei großen Netzwerken mit vielen Verzweigungen. Ermöglicht wird dies, indem bestimmte Parameter vom integrierten Microcontroller dynamisch an die jeweilige Situation angepasst werden. Sie verfügen außerdem über die für 1-Wire Netzwerke geeignete RJ45-Steckverbindung. Besonders hervorzuheben ist der LinkUSB, der aufgrund der Fähigkeit den DS9097U zu emulieren, bei nahezu allen 1-Wire Anwendungen eingesetzt werden kann. Der Link45 bietet dieselben Eigenschaften für Host-Systeme mit RS-232 Schnittstelle. Ein interessanter Aspekt für Entwickler ist das ASCII Interface, welches die Programmierung eigener 1-Wire Anwendungen vereinfacht.

Hersteller: Embedded Data Systems

Der Hersteller Embedded Data Systems (EDS) bietet u.a. einige interessante Lösungen auf Ethernet-Basis. Der OW-SERVER-ENET stellt zum einen eine vollwertige 1-Wire Ethernet-Schnittstelle dar, ermöglicht aber zusätzlich die einfache Kommunikation mit bestimmten 1-Wire Geräten über Netzwerkprotokolle wie SNMP oder HTTP. Auch bei diesen Geräten handelt es sich um 1-Wire Schnittstellen, die für den Betrieb in größeren Netzwerken ausgelegt sind.

Wie wird ein 1-Wire Messnetzwerk aufgebaut?

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten ein 1-Wire Netzwerk aufzubauen. Pauschal lässt sich die maximale Anzahl an 1-Wire Geräten, sowie die maximale Kabellänge nicht auf eine einfache Formel herunterbrechen. Maßgeblich hängt es davon ab, welche 1-Wire Schnittstelle bzw. welcher 1-Wire Master und welche Netzwerk-Topologie verwendet wird.

Bus-Topologie

Die Bus-Topologie (linkes Bild) ist für besonders große Netze mit vielen 1-Wire Geräten und langen Wegstrecken zwischen den einzelnen Teilnehmern geeignet. Hierbei werden alle Geräte hintereinander angeschlossen, man springt bei der Verkabelung von Gerät zu Gerät. Viele 1-Wire Geräte bieten deshalb eine Anschlussmöglichkeit für einen weiteren Sensor. Die maximale Buslänge beträgt ca. 350 Meter.

Die Bus-Topologie sollte eingesetzt werden, wenn die Gesamtkabellänge mehr als 150-200 Meter beträgt und mehr als 50 Netzwerkteilnehmer angeschlossen sind. Berichte von Anwendern zeigen, dass z.B. ein Messnetzwerk mit über 150 1-Wire Sensoren (DS18B20) im Abstand von einem Meter, zuverlässig und stabil betrieben werden kann.

Stern-Topologie (für kleine Netze)

Die Stern-Topologie (rechtes Bild) ist für kleinere Netze, mit wenigen 1-Wire Geräten und kurzen Wegstrecken zwischen den einzelnen Teilnehmern geeignet. Das Netzwerk wird durch einen 1-Wire Verteiler in mehrere Teilstücke aufgeteilt. Auch die erneute Aufteilung eines Teilstücks in weitere Teilstücke ist möglich.

Bei einer Gesamtkabellänge von weniger als 150-200 Meter und weniger als 50 Netzwerkteilnehmern, ist diese Variante eine zuverlässige Alternative. Allgemein gilt bei dieser Variante: Mit zunehmender Anzahl der Verzweigungen, verringert sich die maximal mögliche Gesamtkabellänge. Die Erfahrung zeigt, dass z.B. ein Haus-Bus mit 30 1-Wire Geräten, vielen Verzweigungen, unterschiedlich langen Wegstrecken und ca. 150 Meter Gesamtkabellänge, keine Probleme bereitet.

Stern-Topologie (für große Netze)

Die 1-Wire Master OW-SERVER-ENET oder LinkHubS erlauben einen sternförmigen Aufbau des 1-Wire Netzwerks mit einer Gesamtkabellänge von bis zu einem Kilometer. Ermöglicht wird dies durch den logischen Verbund von mehreren 1-Wire Mastern. Das 1-Wire Netzwerk besteht dadurch aus mehreren separaten Teilnetzen, die vom Gerät zu einem logischen 1-Wire Netzwerk zusammengefasst werden.

Wann ist eine Stromversorgung erforderlich?

Eine Stromversorgung für das 1-Wire Netzwerk ist in vielerlei Hinsicht sinnvoll, in bestimmten Situationen aber auch erforderlich. Bei einigen 1-Wire Geräten ist eine zusätzliche Stromversorgung zwar optional, bei fehlender Stromversorung müssen allerdings Einschränkungen beim Betrieb hingenommen werden. Temperatursensoren basierend auf dem 1-Wire Baustein DS18B20 lassen sich zum Beispiel wesentlich schneller und zuverlässiger auslesen, wenn die Sensoren über den dafür vorgesehenden Pin mit Strom versorgt werden.

Viele 1-Wire Master verfügen zwar über einen zusätzlichen Pin zur Stromversorgung der Netzwerkteilnehmer, die Spannung beschränkt sich dabei aber meistens auf 5 Volt. Zudem ist bei einigen Modellen die maximale Stromaufnahme begrenzt. Sobald bestimmte 1-Wire Geräte, insbesondere I/O Module, eingesetzt werden, ist eine 12 Volt Spannung auf der Bus-Leitung oft wünschenswert, da nicht jedes anzusteuernde Relais oder jeder Messumformer durch ein separates Netzteil mit Strom versorgt werden muss. Auch für LC-Displays wird mehr Strom benötigt, als mancher 1-Wire Master zur Verfügung stellen kann.

Die 1-Wire Stromversorgung MS-PWR bietet an der RJ45 Buchse jeweils einen Pin für 5 und 12 Volt Verbraucher. Der MS-PWR wird einfach zwischen 1-Wire Master und dem ersten 1-Wire Gerät angeschlossen.

Sind Geräte verschiedener Hersteller zueinander kompatibel?

Prinzipiell können Geräte verschiedener Hersteller in ein und demselben 1-Wire Netzwerk betrieben werden. Ein paar Dinge gilt es aber zu beachten, bevor man Geräte unterschiedlicher Hersteller am 1-Wire Bus anschließt.

Die Pin-Belegung sowie die verwendete Steckverbindung weicht bei manchen Herstellern vom Standard für 1-Wire Netzwerke ab. Zum Beispiel verwenden die Hersteller Maxim Integrated und Embedded Data Systems (EDS) für steckbare Verbindungen den RJ12 Standard, während der Hersteller iButtonLink auf den RJ45 Standard setzt. Zudem verwendet der Hersteller EDS, bei steckbaren Verbindungen an seinen 1-Wire Mastern, eine andere Pin-Belegung als die anderen Hersteller.

Diese Inkompatibilitäten lassen sich durch entsprechende Adapterkabel beheben. Bei 1-Wire Geräten die über eine Schraubklemme am 1-Wire Netz angeschlossen werden, stellt sich die Frage der Kompatibilität nicht. Wir empfehlen grundsätzlich, dem Standard für die Pin-Belegung von 1-Wire Netzwerken, wie ihn die Hersteller iButtonLink und Maxim Integrated verwenden, zu folgen. Sollen Steckverbindungen verwendet werden, ist der RJ45 Standard aus Kostengründen und aufgrund der besseren Schirmung von Patchkabeln, besser zum Aufbau von 1-Wire Netzwerken geeignet als der RJ12 Standard.

Welche (kostenlose) Software gibt es?

Eine kleine und unvollständige Liste mit Verweisen zu kostenlos erhältlicher Software:

Windows

• LogTemp   [externer Link]

Linux

• OWFS
• DigiTemp

Ich habe weitere Fragen zum Thema, an wen kann ich mich wenden?

Ganz einfach - rufen Sie uns an oder schreiben Sie uns! Wir sind mit unseren Produkten sehr gut vertraut und stehen Ihnen gerne beratend zur Seite. Hier finden Sie unsere Kontaktinformationen.

Was ist ein iButton?

Ein iButton ist eine 1-Wire Komponente der Firma Maxim Integrated, die in einem 16mm hohen Edelstahlgehäuse untergebracht ist. iButtons sind kleine Datenträger, die für unterschiedliche Anwendungsbereiche konzipiert sind. Durch das robuste Design, können auf dem iButton gespeicherten Informationen, von einer Person oder einem Objekt transportiert werden. iButtons können praktisch überall angebracht werden, da sie resistent gegen äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit, Schmutz oder Erschütterung sind.

iButtons werden bei Systemen zur Zugangskontrolle, zur Identifizierung von Objekten oder zur Überwachung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit eingesetzt. Jeder iButton hat eine garantiert einmalige und unveränderbare Seriennummer (z.B. 2700000095C33108), anhand derer ein iButton eindeutig identifiziert werden kann.

Wie kommuniziert man mit iButtons?

iButtons können mit einem gewöhnlichen PC ausgelesen, beschrieben oder konfiguriert werden. iButtons werden dazu mit einem iButton Anschlusskabel an einem 1-Wire Adapter angeschlossen. 1-Wire Adapter sind erhältlich für USB und COM Port.

Wie robust sind iButtons?

Der Siliziumchip des iButtons ist durch ein äußerst haltbares Gehäuse aus rostfreiem Edelstahl geschützt. iButtons sind resistent gegen Erschütterung, geringe Feuchtigkeit, Schmutz, Staub und Kratzer am Gehäuse. Die Lebensdauer von iButtons hängt von verschiedenen Faktoren ab. Genaue Informationen dazu finden Sie im entsprechenden Datenblatt.

Was für iButton Anwendungen gibt es?

iButtons sind ideal für Anwendungen, bei denen Informationen von einer Person oder einem Objekt transportiert werden sollen. Angebracht an einer Halterung für den Schlüsselbund, kann ein iButton als Schlüssel zu einem Gebäude, PC, Gerät oder Fahrzeug eingesetzt werden. Auch zur Begleitung und Überwachung von Prozessen, wie Fertigung oder Versand, sind iButtons geeignet.
Mit Thermo-/Hydrochron iButtons lässt sich die Temperatur und Luftfeuchtigkeit, bei verderblicher oder sensibler Fracht, über einen langen Zeitraum lückenlos überwachen.

Aus welchen Komponenten besteht eine iButton Anwendung?

Vier Komponenten, die für jede iButton Anwendung benötigt werden:

• Ein oder mehrere iButtons
• Ein Host-System, zum Beispiel ein PC, Laptop oder PDA mit 1-Wire Adapter
• Eine Anschlussmöglichkeit für iButtons, z.B. das Anschlusskabel BlueDot
• Eine Software um mit iButtons zu kommunizieren

Produkthinweis: DS1921K - Thermochron iButton Starter Kit

Was für Software gibt es?

Der Hersteller Maxim/Dallas bietet zwei kostenlose Programme an, den OneWireViewer und eine Demoversion des Programms iButton Viewer. Sie finden im Bereich Download eine kleine Beschreibung und die nötigen Links zu beiden Programmen.

Für umfangreichere Messprojekte bietet sich die Software Thermodata Viewer an. Thermodata Viewer bietet im Vergleich zur kostenlosen Demo-Software OneWireViewer, erweiterte Funktionen zur Programmierung und grafischen Auswertung der Messdaten.

Ich habe weitere Fragen zum Thema, an wen kann ich mich wenden?

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