Reedkontakte über 1-Wire


Reedkontakte (und Glasbruchsensoren) lassen sich günstig über den 1-Wire-Bus anschließen. Es wird ein 1-Wire-Hilfsbaustein benötigt, da die Kontakte/Sensoren nicht direkt an den Bus angeschlossen werden können.Folgende 1-Wire Bausteine kommen in Frage


  • DS2401: Dieser Baustein verhält sich wie ein iButton und kann zum Anschluss der Sensoren/Kontakte "missbraucht" werden
  • DS2411: Verhält sich ebenso wie ein iButton, wird aber nicht parasitär (wie der DS2401) sondern über 5V versorgt - braucht also 3 Leitungen
  • DS2438: Dieser Sensor kann verschiedene Spannungen messen. Er kann mit Hilfe einer Widerstandsmatrix sogar mehrere Sensoren/Kontakte anbinden


Im folgenden wird nur mehr über Reedkontakte gesprochen. Das exakt Gleiche gilt aber auch für den Anschluss von passiven Glasbruchsensoren.

Anschluss mit DS2401

Die folgende Beschreibung erklärt den sehr einfachen Anschluss der Kontakte/Sensoren über den DS2401-Baustein (Datenblatt). Vorteil dieser Lösung ist die geringe Belastung des 1-Wire-Buses (im Gegensatz zum Einsatz des DS2438) sowie die nur geringfügig notwendigen Lötkenntnisse.

Funktionsweise

Der 1-Wire-Baustein DS2401 verhält sich wie ein iButton und wird auch als iButton von der Loxone Extension erkannt. Das Funktionsprinzip ist dabei recht einfach: iButtons dienen eigentlich als Schlüssel. Jeder iButton ist dabei einzigartig. Normalerweise hält der Nutzer den iButton an ein Lesegerät, der Miniserver erkennt den iButton und kann ihn (da er einzigartig ist) entsprechend zuordnen. Das Lesegerät ist aber kein Lesegerät mit eigener Intelligenz: Es stellt lediglich den elektrischen Kontakt des iButtons mit dem 1-Wire-Bis her. Daher kann man sich dieses Verhalten auch bei den Reed-Kontakten zu Nutze machen. Der iButton (bzw. genauer: hier der DS2401-Baustein) wird auf einer kleinen Lochrasterplatine so angeordnet, dass er nur Kontakt mit dem 1-Wire-Bus erhält, wenn der Reedkontakt geschlossen ist. Öffnet der Reedkontakt, wird der iButton vom 1-Wire-Bus getrennt (so als ob der Nutzer den iButton vom Lesegerät nehmen würde). Da alle iButton einzigartig sind, kann man den entsprechenden Reedkontakt (also das Fenster) eindeutig identifizieren.

Einkaufslliste

  • Lochrasterplatine mit Streifenraster, Rastermaß 2,54 mm, ca. 1,50 EUR (reicht für ca. 50 Platinen)
  • 3 Stück Leiterplattenklemme 2-polig, je ca. 0,20 EUR
  • 1 Stück DS2401 1-Wire-Baustein, ca. 1,00 EUR

Aufbau / Zusammenbau

Der Aufbau ist Dank des Streifenrasters auf der Lochrasterplatine sehr einfach. Man lötet die einzelnen Komponenten gemäß der auf den folgenden Bildern gezeigten Anordnung auf die Platine. Anschließend wird der Reedkontakt an die einzeln sitzende Klemme angeschlossen. Dann wird der 1-Wire-Bus an die zusammen sitzenden Klemmen angeschlossen (Polung beachten!). Die 5V-Spannungsversorgung des 1-Wire-Bus braucht für die DS2401-Bausteine nicht angeschlossen zu werden. Wer möchte kann natürlich noch unterschiedliche Farben bei den Klemmen verwenden - alles andere als Blau ist aber unverhältnismäßig teuer. Daher habe ich die Klemmen einfach noch mit einem Edding entsprechend beschriftet.

Fertig! Zeitbedarf pro Platine: < 5 Minuten.


  

Variante mit 4x Sensoren

Wer z.B. zweiflügelige Fenster hat und jeweils 2x Reed-Kontakte (oben und unten) ankoppeln möchte, kann das mit dieser 4x Variante tun. Es sind nur 3x Brücken zusätzlich zu löten, der Rest ergibt das Streifenraster. Achtung: Es müssen 2x Kontaktlinien unterbrochen werden (rot umrandet).

 


Die PIN-Belegung des DS2401 findet man auf der Herstellerseite.

Anschluss mit DS2411

Der DS2411(Datenblatt) hat auch den Family Code 01 und verhält sich damit wie ein iButton am 1-Wire-Bus. Im Unterschied zum DS2401 wird er aber nicht parasitär über die DATA Leitung mit Spannung versorgt, sondern über eine separate 5V-Leitung, d.h. man braucht alle 3 Leitungen des 1-Wire-Bus: GND, DATA und 5V. Getestet wurde der Einsatz als Reed Kontakt, indem die GND Leitung mit dem Reed Kontakt geschaltet wurde. Zwischen GND und 5V kann man noch einen Stützkondensator schalten, siehe auch Stabilisierung des 1-Wire Bus-Systems, um die Stabilität der Spannungsversorgung weiter zu verbessern.

Zumindestens theoretisch sollte die Verwendung des DS2411 im Vergleich zum DS2401 (siehe oben) die Stabilität des 1-Wire-Buses und damit die Zuverlässigkeit der Abfrage der Fensterkontakte weiter verbessern. Verifiziert wurde das jedoch bisher nicht.

Zusammenbau

Nachteilig ist, dass der DS2411 nur im SMD-Gehäuse verfügbar ist und somit das Löten etwas Geschick voraussetzt. Zu empfehlen ist den Baustein auf eine SOIC6 Platine zu löten. Mit etwas Geschick ist dieses auch mit einer normalen (kleinen) Lötspitze und entsprechend sehr dünnem Lot machbar. SOIC6-Platinen sind teilweise schwer zu finden. Man kann aber auch eine SOIC8 Platine verwenden und 2 Lötpunkte (für das 7. und 8. Beinchen) einfach frei lassen. 

  • SOIC 8 Platine zum Auflöten des Chips, 0,60 EUR, da etwas schwerer zu finden hier ein Link zu einem Fachhändler: Embedded Channel

(Bild: SMD Baustein auf einer SOIC8 Hilfsplatine, hier dargestellt der DS2438. Der DS2411 hat im Gegensatz zum hier gezeigten DS2438 nur 6 Beinchen)

DS2411 direkt Löten

Mit einem kleinen Trick ist der DS2411 aber auch ohne SOIC-Platine ganz einfach zu löten. Somit kann auch eine normale Lochrasterplatine verwendet werden. Siehe die Beschreibung anhand des Bildes, wobei hier schon der Endzustand zu sehen ist. Außer Lötkolben (und Lot) braucht man noch ein stabile Pinzette.

Bild: SMD gelötet mit normaler Lötspitze

Der "Trick" ist, das man nur die Kontakte

  • 1 - GND (links oben imBild) 
  • 2 - DATA und 
  • 6 - VCC braucht. 

Und ganz wesentlich, dass Kontakt 3 nicht belegt ist und es nichts macht, wenn der Kontakt 3 mit Kontakt 2 zusammen verlötet wird.

Und so geht man vor.

  1. durch 3 Löcher (wie im Bild) für die Kontakte 1, 2+3 und 6  Drähte durchstecken, etwas rausschauen lassen und verlöten. Kontakt 1 ist im Bild links oben.
  2. den DS2411 mit der Pinzette so positionieren und halten, dass Kontakt 1 und 6 passen und dann Kontakt 6 mit dem VCC Draht verlöten.
    Es muss kein Lot mehr zugegeben werden, das Lot der Drahtlötstelle reicht aus - einfach wieder kurz erhitzen, Pin benetzen und abkühlen lassen. 
  3. nun Kontakt 1 an den GND Draht verlöten - Achtung dass Kontakt 2 nicht auch mit verlötet wird!
  4. und zum Abschluss Kontakt 2 und 3 gemeinsam mit dem DATA Draht verlöten - dass ist viel einfacher als wenn man nur den Kontakt 2 verlöten will
  5. nun noch alle Drähte kürzen und fertig ist der Chip verdrahtet - mit den Drähten dann auf Anschlussklemmen gehen.

Durch die eigene Versorgung und Schalten von GND sowie die Stützkondensatoren sollte diese Lösung deutlich störfester sein als die Lösung mit dem DS2401.

Professionelle Platine mit DS2411 

(Info) Professionelle DS2411 1-Wire Platine zum selber bestücken