Der 1-Wire-Bus in der Messtechnik

1-Wire ist ein serieller Bus, der mit einer einzigen Datenleitung plus Masse auskommt – und auf Wunsch sogar die Versorgung über die Datenleitung mitführt. Für die Temperatur- und Feuchtemessung an vielen verteilten Punkten ist das ideal: viele Messstellen, eine Leitung, ein Master.

So funktioniert der Bus

• Ein Master, viele Slaves: Der Master (Mikrocontroller, USB-Adapter oder Gateway) steuert die gesamte Kommunikation. Die Datenleitung liegt über einen Pull-up-Widerstand auf High; jeder Teilnehmer zieht sie per Open-Drain-Ausgang auf Low.
• Eindeutige 64-Bit-Adresse: Jeder 1-Wire-Baustein trägt ab Werk eine weltweit eindeutige ROM-ID. Der Master findet über einen Suchalgorithmus alle Teilnehmer am Bus – eine manuelle Adressvergabe entfällt.
• Parasitäre Speisung: Die Bausteine können ihre Energie aus der Datenleitung ziehen und in einem internen Kondensator puffern. Dann genügen tatsächlich zwei Adern. Unsere Sensoren benötigen keine eigene Stromversorgung und sind damit nicht standortgebunden.
• Geschwindigkeit: Im Standardmodus rund 16 kbit/s – für langsame Größen wie Temperatur und Feuchte mehr als genug.

Auflösung und Messzeit

Digitale 1-Wire-Temperatursensoren lassen sich typischerweise zwischen 9 und 12 Bit Auflösung umschalten. Höhere Auflösung bedeutet längere Wandlungszeit: bei 12 Bit bis zu etwa 750 ms pro Messung. Bei vielen Sensoren startet der Master die Wandlung deshalb für alle Teilnehmer gleichzeitig und liest die Werte anschließend nacheinander aus. Programmierbare Alarmschwellen erlauben es außerdem, gezielt nur die Sensoren abzufragen, deren Wert einen Grenzwert verletzt.

Topologie: Linie statt Stern

Die wichtigste Regel für zuverlässige 1-Wire-Netze: Bauen Sie eine Linie. Der Bus verträgt eine durchgehende Leitung mit kurzen Abzweigen gut; echte Sternstrukturen mit mehreren langen Ästen erzeugen Reflexionen und führen zu sporadischen Lesefehlern. Unsere Sensoren haben deshalb je eine RJ45-Buchse als Eingang und Ausgang – Sie stecken einfach von Sensor zu Sensor durch und erhalten automatisch die richtige Topologie.

• Geschirmte Twisted-Pair-Leitung (Standard-Patchkabel) ist das Mittel der Wahl
• Leitungslänge und Teilnehmerzahl bestimmen gemeinsam die Buslast. Mit einfachem Pull-up sind einige zehn Meter unkritisch; für lange Strecken und viele Sensoren braucht es einen Master mit aktivem Treiber
• Parasitäre Speisung verlangt während der Temperaturwandlung einen niederohmigen Pull-up (Strong Pull-up)

1-Wire in der Messkette

In unseren Systemen ist 1-Wire die vorderste Stufe: Die Sensoren hängen am Bus, ein Knoten sammelt die Werte ein und gibt sie über Power-over-Ethernet weiter – etwa an einen skAInet Edge-Compute, der sie vor Ort puffert und auswertet. So entstehen aus wenigen Standardbausteinen Messnetze mit Dutzenden Messstellen.

Unsere 1-Wire-Sensoren

• Temperatursensor 55T125: −55 bis +125 °C, geschirmt, schraubbar, RJ45 durchgeschleift, Alarm programmierbar
• 1-Wire-Feuchtesensor in derselben Bauform

Dank der robusten, glasfaserverstärkten Bauweise kommen die Sensoren ohne eigenes Gehäuse aus. Weitere Varianten und kundenspezifische Ausführungen liefern wir auf Anfrage. Alle Sensoren finden Sie in der Kategorie Sensorik.