Dmx-signal testen

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,

bei meiner µC schaltung hab ich zwei DMX-Outputs integriert. Wie kann ich dem µC mitteilen, dass z.B. der Abschlusswiderstand am letzten Gerät fehlt oder ein Kabelbruch im Kabel vorliegt oder hohe Störungen das Kabel beeinflussen. Das kann ich ja nur gleich nach der RS485-Buchse feststellen, oder? Aber wie macht man sowas? Über LEDs soll es nicht gehen, sondern die Informationen sollen in einem Display dann dargestellt werden, sobald störungen auftreten etc.

Gibt es für die XLR-Kabel 5polig eigentlich einen einheitlichen Kapazitätsfaktor oder so, dass man die Länge ausrechen könnte, bei der z.B. Störungen auftreten oder ein Kabelbruch vorliegt?

lg
patrick

#2

Hallo patrick,

das geht so einfach nicht: ein CAT5-Kabel hat z.B. 100 Ohm impedanz und auch etwa 100 Ohm Gleichstromwiderstand auf 1 km Länge, so lang darf es bei RS485 sein. Gleichstrommässig kannst du also ein langes Kabel ohne Abschluss nicht von einem kurzen mit unterscheiden.

Man könnte natürlich Kabel und Abschluss mit einem Time Domain Reflektometer im HF-Bereich messen, aber ich kenne keines für weniger als 10 kEuro.

Kabel sollten unbedingt Datenkabel sein mit paarig verseilten Litzen, Abschirmung und 100 Ohm Impedanz, alles andere ist Murks. Das liegt nicht nur an der Kapazität.

Gruss Reinhard

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#3

das geht so einfach nicht: ein CAT5-Kabel hat z.B. 100 Ohm
impedanz und auch etwa 100 Ohm Gleichstromwiderstand auf 1 km
Länge, so lang darf es bei RS485 sein. Gleichstrommässig
kannst du also ein langes Kabel ohne Abschluss nicht von einem
kurzen mit unterscheiden.

das hat ich gar nicht bedacht…

ok mit normaler hardware etc. kann ich nicht feststellen, wo sich ein Kurzschluss etc. befindet, weil bei Kupferkabeln die übertragungsgeschwindigkeit bei 5ns/m liegt und mein AD-Wandler nur im µs-Bereich arbeitet.

Aber ich müsste doch anhand der Größe der Spannung feststellen können, ob es einen Kurzschluss gibt, große Störungen, die nicht auf beiden Leitungen sich gleich auswirken, vorhanden sind, oder ob ein Abschlusswiderstand nicht vorhanden ist, wenn ich die Länge des Kabels weiß??

Ich hab mal bei den Herstellern von Kabeln nachgeschaut - die Impedanz ist stets gleich 110 Ohm bei den RS485-genormten Kabeln (die anderen interessieren mich nicht)

Gruß
patrick

#4

Hallo patrick,

Aber ich müsste doch anhand der Größe der Spannung feststellen
können, ob es einen Kurzschluss gibt, große Störungen, die
nicht auf beiden Leitungen sich gleich auswirken, vorhanden
sind, oder ob ein Abschlusswiderstand nicht vorhanden ist,
wenn ich die Länge des Kabels weiß??

Schnapp die ein Oszilloskop und schau dir die Signale unter den unterschiedlichen Bedingungen an.

MfG Peter(TOO)

#5

Aber ich müsste doch anhand der Größe der Spannung feststellen
können, ob es einen Kurzschluss gibt, große Störungen, die
nicht auf beiden Leitungen sich gleich auswirken, vorhanden
sind, oder ob ein Abschlusswiderstand nicht vorhanden ist,
wenn ich die Länge des Kabels weiß??

Hallo patrick,

das sicherste Zeichen für einen fehlenden Abschluss ist die Reflektion einer Impulsflanke am nicht (korrekt) abgeschlossenen Ende, aber bei 10 m Kabel trifft das reflektierte Signal eben schon nach rund 100 ns wieder bei dir ein. Wenn du mit solchen Reflektionen Erfahrungen hast und ein entsprechend schnelles Oszi und weisst, dass die Leitung 10 m lang ist, siehst du SOFORT was los ist - aber für deinen Prozessor dürfte das doch etwas schwieriger sein. Der kennt ja von sich aus nicht einmal die Kabellänge.

Übrigens kann das Kabel auch ohne Gleichstrompfad HF-mässig richtig abgeschlossen sein, etwa über Kondensator und Widerstand. Eine Gleichstrommessung ist daher von vornherein nur sinnvoll für Kurzschluss bei kurzer Kabellänge.

Gruss Reinhard

#6

Hallo Reinhard,

das sicherste Zeichen für einen fehlenden Abschluss ist die
Reflektion einer Impulsflanke am nicht (korrekt)
abgeschlossenen Ende, aber bei 10 m Kabel trifft das
reflektierte Signal eben schon nach rund 100 ns wieder bei dir
ein.

wenn nicht sogar schneller - bei Kupfer hab ich gelesen ist die Geschwindigkeit 5ns/m… --> definitiv nicht möglich, bräuchte ich schon einen Flash-Wandler und einen entsprechenden µC der das in dieser Geschwindigkeit verarbeiten kann…

Der kennt ja von sich aus nicht einmal die Kabellänge.

Das ist das nächste Problem: der user müsste alle Eigenschaften des Kabels kennen: Länge des Kabels, sowie die Dichte etc. - nachdem es sich ja nur um eine Kabelart handelt und die billigprodukte nicht berücksichtigt werden sollen, könnte man die dichte etc. doch im µC speichern und die Länge gibt der User ein sowie den Querschnitt…

Übrigens kann das Kabel auch ohne Gleichstrompfad HF-mässig
richtig abgeschlossen sein, etwa über Kondensator und
Widerstand.

Kannst du mir diesen Punkt noch etwas genauer erläutern?

Eine Gleichstrommessung ist daher von vornherein
nur sinnvoll für Kurzschluss bei kurzer Kabellänge.

bei Kurzschluss ist die Spannung in der Theorie am Anfang (also beim µC) doch nahezu Null volt? da die Reflexion r = -1 ist. Mit der kurzen Kabellänge bedeutet: dass durch den Gleichstromwiderstand, der mit der Kabellänge steigt, dies nicht erreicht wird, oder warum erkennt man bei langen Kabeln der Kurzschlussfall nicht mehr eindeutig?

Gruß´
patrick

#7

Übrigens kann das Kabel auch ohne Gleichstrompfad HF-mässig
richtig abgeschlossen sein, etwa über Kondensator und
Widerstand.

Kannst du mir diesen Punkt noch etwas genauer erläutern?

Man kann den Abschlusswiderstand zur Stromersparnis über einen Kondensator von z.B. 100 nF an die Signalleitung anschliessen, dann ist er für HF genauso wirksam, für Gleichspannungen aber „unsichtbar“.

Eine Gleichstrommessung ist daher von vornherein
nur sinnvoll für Kurzschluss bei kurzer Kabellänge.

bei Kurzschluss ist die Spannung in der Theorie am Anfang
(also beim µC) doch nahezu Null volt? da die Reflexion r = -1
ist. Mit der kurzen Kabellänge bedeutet: dass durch den
Gleichstromwiderstand, der mit der Kabellänge steigt, dies
nicht erreicht wird, oder warum erkennt man bei langen Kabeln
der Kurzschlussfall nicht mehr eindeutig?

Die Theorie ist falsch: zum Zeitpunkt 0 nach einer Flanke ist die Ausgangsspannung ausschliesslich bestimmt durch Treiber-Innenwiderstand und Kabel-Impedanz. Von einem Kurzschluss ist da noch nichts bekannt, da die Lichtgeschwindigkeit eben endlich ist.

Bei langer Leitung wird irgendwann der Längswiderstand des Kabels so gross wie der Abschlusswiderstand sein sollte (oder noch grösser). Man könnte dann schon noch auf Kurzschluss prüfen, aber dazu muss man den Längswiderstand eben kennen und berücksichtigen. Beispiel: ein 1 km-Cat5-Kabel sollte einen Widerstand von 200 Ohm haben (bei direktem Anschluss des Widerstands), nämlich 100 Ohm längs und 100 Ohm nach GND. Daraus könnte man schliessen: über 250 Ohm = nicht abgeschlossen, unter 70 Ohm = Kurzschluss, dazwischen weiss man nix genaues. Wenn du weisst, dass das Kabel kurz ist, kannst du die obere Grenze auf 150 Ohm festlegen, aber so viel besser ist das auch nicht.

Ein 1 km langes Kabel mit Kurzschluss am Ende sieht korrekt aus, wenn du nicht weisst, dass es 1 km lang ist.

Mit der Ausgangsspannung kannst du das übrigens nicht messen: weder die Ausgangsspannung im unbelasteten Zustand noch der Innenwiderstand des Treibers ist besser als ± 40% bekannt. Du müsstest erst mal den Treiber kalibrieren.

Gruss Reinhard