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Marc Haber (10.02.2020, 08:54)
Hallo,

ich habe einen Regenmesser mit Wippe am Gartenhaus montiert. Aktuell
erfolgt die Abfrage des an der Wippe angebauten Reedkontakts in der
Nähe mit einem Arduino.

Ich möchte das nun mit einem eh vorhandenen Banana Pi im Haus machen.
Zwischen dem Gartenhaus und dem Haus gibt es eine unbenutzte
Telefonleitung von ca 25 Metern Länge.

Der Banana Pi hat einen GPIO-Eingang mit eingebautem
Pull-Up-Widerstand. Was kann mir denn da passieren, wenn ich diesen
Pin einfach über die Telefonleitung und den Reedkontakt nach Masse
ziehe?

Wird das funktionieren oder brauche ich irgend eine Art an
Signalaufbereitung? Ist vielleicht gar eine galvanische Trennung
(Optokoppler) angezeigt? Wenn ja, kann ich dann wenigstens die
Spannungsversorgung für die "lange" Seite der Verbindung aus dem
Banana Pi ziehen?

Grüße
Marc
Joerg Fischer (10.02.2020, 09:50)
Marc Haber <mh+usenetspam1118> wrote:

> Pull-Up-Widerstand. Was kann mir denn da passieren, wenn ich diesen
> Pin einfach über die Telefonleitung und den Reedkontakt nach Masse
> ziehe?


Nicht viel, solange der Blitz nicht einschlägt. :-> Ich habe seit
Jahren eine Temperaturüberwachung des Gartenteiches mit einem Raspberry
Pi, DS1820 und der üblichen Applikationsschaltung direkt auf den GPIO,
bei der damals "als Provisorium" das Telefonkabel völlig ungeschützt
quer durch den Garten gelegt, an kritischen Stellen in etwas Rohr, zwei
Mal mit löten und Schrumpfschlauch verlängert.

Fazit: Provisorien halten ewig.

> (Optokoppler) angezeigt? Wenn ja, kann ich dann wenigstens die
> Spannungsversorgung für die "lange" Seite der Verbindung aus dem
> Banana Pi ziehen?


Überspannungssicher ist das dann auch nicht, aber wo sollen bei Deinem
Fall Überspannungen herkommen?

Tschau, Jörg
Marcel Mueller (10.02.2020, 09:59)
Am 10.02.20 um 07:54 schrieb Marc Haber:
> Der Banana Pi hat einen GPIO-Eingang mit eingebautem
> Pull-Up-Widerstand. Was kann mir denn da passieren, wenn ich diesen
> Pin einfach über die Telefonleitung und den Reedkontakt nach Masse
> ziehe?


Theoretisch nichts, wenn die Isolation der Leitung und des Relais
gegenüber Erde zu jedem Zeitpunkt gewährleistet ist und die mit ihr
aufgespannte Leiterschleife feldfrei ist.

Letzteres ist bei verdrilltem Telefondraht ganz gut gewährleistet,
solange man beim Anschließen des Relais keine ausschweifenden
Drahtschleifen verlegt.

Aber ersteres ist manchmal so eine Sache. Draußen passiert viel, wenn
der Tag lang ist. Da gibt es Kondenswasser, da gibt es Kleintiere, die
sich an der Isolierung zu schaffen machen, und was weiß ich noch.

> Wird das funktionieren oder brauche ich irgend eine Art an
> Signalaufbereitung? Ist vielleicht gar eine galvanische Trennung
> (Optokoppler) angezeigt?


Das wäre übertrieben.

Normalerweise würde man eher versuchen die Leitung zu schützen, also
z.B. in einem geerdeten Rohr verlegen, gegenüber dem die Leitung keine
Verbindung hat. Das Rohr wird an beiden Enden gut zugestopft und die
Kabel zum Relais komplett unzugänglich verschlossen.

Wenn deine Leitung nämlich von der Verästlung eines Blitzes erwischt
wird, dann hast du ein Problem, mit oder ohne Optokoppler. Wenn das
Kabel unterirdisch liegt, ist das auch ein gewisser Schutz.
Und wie schon gesagt, den Draußen-Faktor würde ich auch nicht unterschätzen.

> Wenn ja, kann ich dann wenigstens die
> Spannungsversorgung für die "lange" Seite der Verbindung aus dem
> Banana Pi ziehen?


Da würdest Du Dich im Kreis drehen.

Ich würde schon wenigstens einen RC-Tiefpass verwenden. Also Widerstände
an /beide/ Leitungen, die so bemessen sind, dass der Port noch weit
genug runter kommt. Zwischen Port und Masse legst Du noch einen
ordentlichen Kondensator. Auf Geschwindigkeit kommt es hier ja sicher
nicht an.

Es könnte ferner taktisch klug sein, den Pullup nur ab und an mal kurz
zum messen zu aktivieren und die Sache ansonsten Spannungsfrei zu
halten. Das reduziert vor allem Korrosion durch elektrochemische
Prozesse. Das ist aber dann ja eine reine Softwaresache.

Marcel
Martin Jangowski (10.02.2020, 11:28)
Am 10.02.20 um 07:54 schrieb Marc Haber:

> Der Banana Pi hat einen GPIO-Eingang mit eingebautem
> Pull-Up-Widerstand. Was kann mir denn da passieren, wenn ich diesen
> Pin einfach über die Telefonleitung und den Reedkontakt nach Masse
> ziehe?
> Wird das funktionieren oder brauche ich irgend eine Art an
> Signalaufbereitung? Ist vielleicht gar eine galvanische Trennung
> (Optokoppler) angezeigt? Wenn ja, kann ich dann wenigstens die
> Spannungsversorgung für die "lange" Seite der Verbindung aus dem
> Banana Pi ziehen?


Hab was ähnliches (Arduino mit 18B20 und Feuchtemesser DHT22). Das ganze
an einer laaaangen Vierdraht-Leitung (so ein flaches Telefonkabel, davon
hab ich größere Rollen). Ausser einem Stützelko über der 5V an der
Sensorplatine keinen weiteren Schutz (zwei Adern +5 und Masse, je eine
Datenleitung für den 18B20 und den DHT22). Allerdings hab ich eigene
Pullup-R am Eingang, die so niederohmig sind, wie es die Specs der
Bausteine zulassen. Das verbessert nachweislich die Störsicherheit. Der
18B20 natürlich mit 5V gespeist, die parasitäre Betriebsart ist (in der
üblichen Arduino-Primitvversion) bei mir nicht betriebsicher.

Das ganze läuft seit Jahren ohne Probleme (ausser, ich muss es gestehen,
wenn ich auf 80m mit der PA funke). Das ganze ist auf einer Platine
offen in einem Stück DN50 Rohr (vertikal) unter Dach montiert. Was
kaputtgeht (so alle 2 Jahre) ist der 18B20. Irgendwann muxt der nicht
mehr. Spinnen und ähnliches Viehzeug sind auch so ein Problem, da hatte
ich schon ein leitfähiges Nest und Schleim auf der Platine.

Martin
Fritz (10.02.2020, 13:43)
Am 10.02.20 um 08:50 schrieb Joerg Fischer:
> Marc Haber <mh+usenetspam1118> wrote:
> Nicht viel, solange der Blitz nicht einschlägt. :-> Ich habe seit
> Jahren eine Temperaturüberwachung des Gartenteiches mit einem Raspberry
> Pi, DS1820 und der üblichen Applikationsschaltung direkt auf den GPIO,
> bei der damals "als Provisorium" das Telefonkabel völlig ungeschützt
> quer durch den Garten gelegt, an kritischen Stellen in etwas Rohr, zwei
> Mal mit löten und Schrumpfschlauch verlängert.
> Fazit: Provisorien halten ewig.
> Überspannungssicher ist das dann auch nicht, aber wo sollen bei Deinem
> Fall Überspannungen herkommen?


Schnelle Dioden als Schutzbeschaltung oder
?Transient-voltage-suppression diodes? helfen.

<https://en.wikipedia.org/wiki/Transient-voltage-suppression_diode>

<https://en.wikipedia.org/wiki/Transient-voltage-suppression_diode#/media/File:Combined_TVS_and_rail-to-rail_diodes.svg>
Stefan Wiens (10.02.2020, 14:33)
Marc Haber <mh+usenetspam1118> writes:

> ich habe einen Regenmesser mit Wippe am Gartenhaus montiert. Aktuell
> erfolgt die Abfrage des an der Wippe angebauten Reedkontakts in der
> Nähe mit einem Arduino.
> Ich möchte das nun mit einem eh vorhandenen Banana Pi im Haus machen.
> Zwischen dem Gartenhaus und dem Haus gibt es eine unbenutzte
> Telefonleitung von ca 25 Metern Länge.


Die Leitungskapazität führt zu Einschaltspitzenstömen. Die sollten im
Interesse der Lebensdauer unbedingt begrenzt werden, etwa durch einen
Widerstand (z.B. 100 Ohm) in Reihe zum Reedkontakt (auf dessen Ende der
Leitung natürlich!). Man muss selbstverständlich auf Einhalten der
Signalpegel der Empfängerschaltung achtgeben.
Rupert Haselbeck (10.02.2020, 22:40)
Stefan Wiens schrieb:

> Marc Haber writes:
> Die Leitungskapazität führt zu Einschaltspitzenstömen. Die sollten im
> Interesse der Lebensdauer unbedingt begrenzt werden, etwa durch einen
> Widerstand (z.B. 100 Ohm) in Reihe zum Reedkontakt (auf dessen Ende der
> Leitung natürlich!).


Warum ist das nicht egal? Warum soll der Widerstand gerade an der Seite des
Reedkontakts sein?
Der Strom ist doch an jedem Ort des Stromkreises derselbe?!
Marc hat sicherlich "gutes" Telefonkabel verwendet, also vielleicht eines
mit 0,8mm² Querschnitt, sternverseilt, (aber bei der kurzen Strecke kommts
darauf m.E. nicht wirklich an). Das ergäbe dann bei 25 Metern Kabellänge
einen Schleifenwiderstand von ca. 1,8 Ohm und eine Kabelkapazität von ca.
1nF, also hier völlig vernachlässigbar.
Da würde ich dann ohne Gewissensbisse an der Banana Pi - Seite erstmal 100nF
zwischen GPIO-Pin und Signalmasse setzen und einen PullUp-Widerstand von
etwa 10 kOhm verwenden (notfalls, bei übertriebener Sparwut, kann man auch
den internen Pullup aktivieren). Der Reedkontakt dürfte die Entladung des
100nF-Kondensators auch ohne zusätzlichen Widerstand dauerhaft erledigen
können ohne dass man Kontaktabbrand befürchten müsste...
Ob weitergehende Schutzmassnahmen erforderlich sind, wird Marc anhand der
Umgebung beurteilen müssen

MfG
Rupert
Ludger Averborg (11.02.2020, 00:00)
On Mon, 10 Feb 2020 21:40:19 +0100, Rupert Haselbeck
<mein-rest-muell> wrote:

>Marc hat sicherlich "gutes" Telefonkabel verwendet, also vielleicht eines
>mit 0,8mm² Querschnitt, sternverseilt,


Das wäre 1 mm Durchmesser.
Hab ich noch nie erlebt. Die Standard-Telefonleitungen haben
Sternvierer mit 0,6 mm Durchmesser (also 0,3 mm^2).

Unter "Telefonleitung" gibts 4x0,8 mm^2 sicher nicht.

l.
Rainer Knaepper (11.02.2020, 00:05)
mh+usenetspam1118 (Marc Haber) am 10.02.20 um 07:54:

> ich habe einen Regenmesser mit Wippe am Gartenhaus montiert.
> Aktuell erfolgt die Abfrage des an der Wippe angebauten
> Reedkontakts in der Nähe mit einem Arduino.


Ich glaube, ich hatte letztens eine 4-20mA(1) Stromschleife empfohlen.

> Ich möchte das nun mit einem eh vorhandenen Banana Pi im Haus
> machen. Zwischen dem Gartenhaus und dem Haus gibt es eine
> unbenutzte Telefonleitung von ca 25 Metern Länge.


> Der Banana Pi hat einen GPIO-Eingang mit eingebautem
> Pull-Up-Widerstand. Was kann mir denn da passieren, wenn ich diesen
> Pin einfach über die Telefonleitung und den Reedkontakt nach Masse
> ziehe?


> Wird das funktionieren oder brauche ich irgend eine Art an
> Signalaufbereitung? Ist vielleicht gar eine galvanische Trennung
> (Optokoppler) angezeigt? Wenn ja, kann ich dann wenigstens die
> Spannungsversorgung für die "lange" Seite der Verbindung aus dem
> Banana Pi ziehen?


Sag Bescheid, wenn du nach diversen anderen Experimenten, ausreichend
langem instabilen Betrieb, Fehltriggerungen, Systemabstürzen oder dem
ersten zerschossenen Pi schließlich dann doch bei der guten, alten
Stromschleife gelandet bist.

Rainer

(1) Da du keine Normen einhalten mußt, kannst du auch 2-8 mA oder
sonst was nehmen.
Wenn Drahtbrucherkennung uwichtig ist, auch 0 - x mA.
Stefan Wiens (11.02.2020, 00:19)
Rupert Haselbeck <mein-rest-muell> writes:

> Stefan Wiens schrieb:
> Warum ist das nicht egal? Warum soll der Widerstand gerade an der Seite des
> Reedkontakts sein?


Schrieb ich doch: um den Entladestrom der Leitungskapazität zu begrenzen.

> Der Strom ist doch an jedem Ort des Stromkreises derselbe?!


Es liegt aber ein verzweigter Stromkreis vor.

> Marc hat sicherlich "gutes" Telefonkabel verwendet, also vielleicht eines
> mit 0,8mm² Querschnitt, sternverseilt, (aber bei der kurzen Strecke kommts
> darauf m.E. nicht wirklich an). Das ergäbe dann bei 25 Metern Kabellänge
> einen Schleifenwiderstand von ca. 1,8 Ohm und eine Kabelkapazität von ca.
> 1nF, also hier völlig vernachlässigbar.


Deine Zahlen sind realistisch. Aber zum Kurzschlusstrom der
Kabelkapazität schreibst du nichts. Er liegt aber selbst bei 5 V
höchstwahrscheinlich über dem max. zulässigen Einschaltstrom.

Es gibt Datenblätter, z.B.
<https://standexelectronics.com/wp-content/uploads/2015/03/Datenbuch-Reed-Technology_EN.pdf>,
S. 41, oder später in einer Tabelle »Reed Relay -- Overload -- Very
sensitive«. In konkreten Datenblättern erfährt man dann vom »Maximum
switching current«, der also tunlichst nicht überschritten werden
sollte, auch nicht für 50 ns.

> Da würde ich dann ohne Gewissensbisse an der Banana Pi - Seite erstmal 100nF
> zwischen GPIO-Pin und Signalmasse setzen und einen PullUp-Widerstand von
> etwa 10 kOhm verwenden (notfalls, bei übertriebener Sparwut, kann man auch
> den internen Pullup aktivieren). Der Reedkontakt dürfte die Entladung des
> 100nF-Kondensators auch ohne zusätzlichen Widerstand dauerhaft erledigen
> können ohne dass man Kontaktabbrand befürchten müsste...


Elektromigration ist das Problem.
Joerg (11.02.2020, 00:26)
On 2020-02-09 22:54, Marc Haber wrote:
[..]
> (Optokoppler) angezeigt? Wenn ja, kann ich dann wenigstens die
> Spannungsversorgung für die "lange" Seite der Verbindung aus dem
> Banana Pi ziehen?


Wenn das Kabel nicht als Freileitung laeuft, mache ich das meist so:

VCC
|
-
^
10k | 100
Zum Sensor ___ o ___ Port Pin
o------------------o-|___|-o-o-o|___|-o-------o
o
|
-
^ BAV99 oder aehnlich
|
GND
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 )

Links ist Deine Telefonleitung. 10k, falls Dein Pull-up 100k ist, sonst
entsprechend kleiner waehlen. Der 100ohm Widerstand dient dazu, dass die
BAV99 den Loewenanteil einer Spitze abfaengt und nur ein kleiner Teil
davon ueber die ESD-Dioden des Prozessor-IC laeuft.

Falls im Arduino (vermutlich ist da ein ATMega drin) kein Schmitt
Eingang vorliegt, muesste man thoeretisch noch einen Schmitt-Buffer oder
Inverter zwischensetzen, aber oft geht es auch ohne.

Zur Software: Bei 25m wird es einiges an Bouncing wegen Kabelreflexion
geben. Man koennte die Telefonleitung mit ihrer Nennimpedanz per
AC-Terminierung abschliessen, aber wenn man die Impedanz nicht kennt,
kann das Gebastel werden. Ansonsten gutes De-Bouncing in der SW machen,
z.B. durch Blanking, wo die Ausschwinger ignoriert werden.
Rupert Haselbeck (11.02.2020, 00:30)
Ludger Averborg schrieb:

> On Mon, 10 Feb 2020 21:40:19 +0100, Rupert Haselbeck
> <mein-rest-muell> wrote:
> Das wäre 1 mm Durchmesser.
> Hab ich noch nie erlebt. Die Standard-Telefonleitungen haben
> Sternvierer mit 0,6 mm Durchmesser (also 0,3 mm^2).
> Unter "Telefonleitung" gibts 4x0,8 mm^2 sicher nicht.


Nu ja. Es ist z.B. bei der Vogtländischen Kabelwerk GmbH gelistet:



Und wenn man, nur so als Beispiel, nach "Sternvierer 4*2*0,8" sucht, wird
man reichlich Fundstellen ernten, darunter auch Lieferquellen. Sogar im
Baumarkt ist sowas zu haben. Und wäre z.B. meine TAL nicht zu großen Teilen
in 0,8mm² realisiert, dann hätte ich hier kein VDSL100

MfG
Rupert
Rupert Haselbeck (11.02.2020, 01:00)
Stefan Wiens schrieb:

> Rupert Haselbeck writes:
> Schrieb ich doch: um den Entladestrom der Leitungskapazität zu begrenzen.
> Es liegt aber ein verzweigter Stromkreis vor.


Auf der einen Seite ist ein Reedschalter mit einem Adernpaar der
Telefonleitung verbunden. Am anderen Ende dieses Adernpaars haben wir den
BananaPi. Eine Ader liegt an Ground, die andere Ader liegt an einem als
Eingang geschalteten (also hochohmigen) GPIO-Pin und von dort über einen
PullUp-Widerstand an der Versorgungsspannung von hier 3,3 Volt. Daneben
liegt an diesem Ende der Leitung ein 100nF-Kerko. Damit tritt der höchste
Strom dann auf, wenn der voll geladene Kondensator über den
Leitungswiderstand und den geschlossenen Reedkontakt entladen wird.
Wo habe ich denn da eine Verzweigung übersehen, die es erforderlich macht,
den Strombegrenzungswiderstand auf der Seite des Reedkontaktes zu
platzieren?

> Deine Zahlen sind realistisch. Aber zum Kurzschlusstrom der
> Kabelkapazität schreibst du nichts. Er liegt aber selbst bei 5 V
> höchstwahrscheinlich über dem max. zulässigen Einschaltstrom.


Wenn man von einer Betriebsspannung von maximal 3,3Volt und einem damit
geladenen Kondensator ausgeht, dann beträgt der Strom im Einschaltmoment 3,3
Volt / 1,8 Ohm, also ca. 1,8 Ampere. Bei 5 Volt Betriebsspannung wärs halt
entsprechend mehr. Das ist in der Tat eine ganze Menge, so dass es
sicherlich nicht schaden wird, einen Strombegrenzungswiderstand zu
spendieren...

> Elektromigration ist das Problem.


Wirklich? Elektromigration an derart großen Strukturen wie Relaiskontakten?

MfG
Rupert
Joerg (11.02.2020, 01:07)
On 2020-02-10 15:00, Rupert Haselbeck wrote:
> Stefan Wiens schrieb:
> Auf der einen Seite ist ein Reedschalter mit einem Adernpaar der
> Telefonleitung verbunden. Am anderen Ende dieses Adernpaars haben wir den
> BananaPi. Eine Ader liegt an Ground, die andere Ader liegt an einem als
> Eingang geschalteten (also hochohmigen) GPIO-Pin und von dort über einen
> PullUp-Widerstand an der Versorgungsspannung von hier 3,3 Volt. Daneben
> liegt an diesem Ende der Leitung ein 100nF-Kerko.


Den Kondensator sollte man dort nicht haben, das moegen Reed-Kontakte nicht.

[..]
> sicherlich nicht schaden wird, einen Strombegrenzungswiderstand zu
> spendieren...
> Wirklich? Elektromigration an derart großen Strukturen wie Relaiskontakten?


Reed Kontakte sind meist ziemlich kleine Zuenglein.
Sebastian Wolf (11.02.2020, 01:43)
Am 10.02.2020 um 23:30 schrieb Rupert Haselbeck:
> Ludger Averborg schrieb:
> Nu ja. Es ist z.B. bei der Vogtländischen Kabelwerk GmbH gelistet:
>
> Und wenn man, nur so als Beispiel, nach "Sternvierer 4*2*0,8" sucht, wird
> man reichlich Fundstellen ernten, darunter auch Lieferquellen. Sogar im
> Baumarkt ist sowas zu haben. Und wäre z.B. meine TAL nicht zu großen Teilen
> in 0,8mm² realisiert, dann hätte ich hier kein VDSL100


Bei solchen Strippen wird aber nicht der Querschnitt, sondern der
Leiterdurchmesser angegeben.

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