Kommunikation über mittlere Distanzen (5 bis 10m)

[stw]

Hallo,

ich möchte gerne Sensoren an meinen Microcontroller anbinden, wobei beide mehrere Meter voneinander entfernt sind, und frage mich wie dies am besten zu bewerkstelligen ist.

Die Sensoren unterstützen meist SPI oder I2C zur Kommunikation. Allerdings habe ich gelesen dass diese Bussysteme nur für sehr kurze Distanzen von ca. einem Meter geeignet sind. Möglichkeiten um die Reichweite zu erhöhen scheint es zwar zu geben, diese sind aber sehr teuer (viel teurer als µC und Sensoren zusammen), also keine wirkliche Option.

Wie kann ich effizient und kostengünstig einen I2C/SPI Sensor mit einem einige Meter entfernten µC verbinden? Welche Optionen gibt es für welche Distanzen?

Danke!

[hotsystems]

Wie kommst du da drauf, dass die teuer sind ?
Suche mal nach P82B715, die gibt es auch als Bausatz mit Platine und gehen mit abgeschirmtem Kabel ca. 20m, also kein Problem für dein Projekt.

Beispiel

[stw]

Danke für die schnelle Antwort!

Ich hab bisher den PCA9615 https://www.sparkfun.com/products/14589 gefunden, ca. 15 €

Deinen Vorschlag, den P82B715, finde ich beim Chinesen relativ günstig, ca. 2€, allerdings keine Varianten mit Bausatz https://de.aliexpress.com/wholesale?SearchText=P82B715
Bausätze hab ich auf die Schnelle nur diesen gefunden, ca. 10€ : https://www.horter-shop.de/de/i2c-baugru...&results=5
Außerdem schreiben manche Websites auch von einer höheren Spannung für die Übertragung, z.b. 15V, für die ich zusätzliche Hardware brauchen würde um diese Bereitstellen zu können. Bin nicht sicher ob man das für 10m auch braucht?

//edit: ein weiteres Problem mit diesem Chip hab ich grad eben bemerkt: er arbeitet nur mit 4.5V aufwärts; Sensor und µC arbeiten aber jeweils mit 3.3V (und vertragen keine 5V)

Grundsätzlich braucht man auch noch jeweils zwei davon, eins am jeweiligen Kabelende, also Kosten nochmal mal zwei.

Im Vergleich zum µC (ca. 10€) und Sensor (ca. 5€) also sehr teuer.

Da scheint mir ja eine Funkübertragung (Bluetooth?) noch kostengünstiger mit z.b. einem ESP32 (ca. 5€), was mich doch etwas verwundert. Grundsätzlich würd ich Kabel präferieren.

[hotsystems]

Klar bekommst du einzelne IC's bein FC billiger.
Die Frage ist nur, was willst du und was kannst du ?
Welche Erfahrungen hast du mit dem ESP32 ?
Davon brauchst du auch min. 2 Stück.
Also wenn du Geld sparen willst, dann ist ein Selbstbau nicht gerade die beste Lösung.
Zumal man immer Reserve haben sollte. Auch die kostet Geld.

Und für 3,3V Module gibt es Levelshifter.
Es gibt für alles eine Lösung, dann darf man aber nicht gleich sagen, es muss billig sein.

[Gorathan]

Ich würde da eher zu einem RS485-Bussystem raten.
Fünf Module: https://www.amazon.de/dp/B07N36KN4P/ref=...B00OPO62F4
Fünf Nano-Clones: https://www.amazon.de/dp/B072LPHG92/ref=...s9dHJ1ZQ==

Und Du kannst Distanzen von mehreren hundert Metern überbrücken.
Dann hast Du zwar pro "Sensor" einen eigenen µC, aber was soll's?!

[stw]

Danke für Eure Antworten!

@hotsystems: Ich bin auf der Suche nach eine möglichst einfachen (und wenns geht auch kostengünstigen) Lösung um Sensoren mit einem µC zu verbinden über eine Distanz von ein paar Metern. Als konkretes Bastelprojekt hab ich eine einfache Fenster/Jalousiensteuerung geplant, wobei ich einen ESP32 als µC und einen (oder später mal mehrere) BME280 als Temperatur/Luftfeuchtigkeit/Luftdruck Sensor verwenden wollte. Erfahrung habe ich mit Arduino Boards oder dem ESP32 noch keine, vor einigen Jahren hatte ich mal einige einfache Bastelprojekte mit Atmel µC (z.B. ATmega16). Mit dem neuen Projekt will ich u.a. auch ein bisschen Erfahrung mit aktuellen Entwicklungsplattformen gewinnen. Mit der Softwareseite tu ich mir (berufsbedingt) tendenziell leichter als mit der Hardwareseite.

Wenn ich deinen Vorschlag richtig verstehe könnte dann das Gesamtsystem ca. so aussehen:
ESP32 <-> LevelShifter <-> P82B715 <-----------------( bis zu 20m )-------------------> P82B715 <-> LevelShifter <-> BEM280
Ich bräuchte also 5V, 3.3V, GND, Daten (SDA) und Takt (SCL) zwischen µC und Sensor. Die 3.3V kann man auch aus den 5V einfach herstellen (z.B. AMS1117), d.h. ein 4-adriges Kabel tuts.


@Gorathan: Danke für deinen Vorschlag, d.h. der µC müsste auf der einen Seite Daten vom Sensor via I2C abrufen, diese ggf. umwandeln / aufbereiten und dann via RS485 an den anderen µC senden. Das Standard ESP32 Board (WROOM-32D) stellt 3.3V für einen 5V Input bereit, auf Sensorseite reichen also 5V. Im Falle eines Arduino Nano ginge das wohl auch.
Die Datenübertragung selbst wäre dann aber quasi wie UART, oder? Also relativ langsam, für Sensordaten in meinem Fall aber mehr als ausreichend.

Wenn ich deinen Vorschlag richtig verstehe könnte dann das Gesamtsystem ca. so aussehen:
ESP32 <-> MAX485 <-----------------( > 100m )-----------------> MAX485 <-> ESP32/nano <-> BEM280
Die Verbindung wäre dann 5V, GND, und 2 Datenleitungen , d.h. ebenfalls 4-adriges Kabel.



Der Vollständigkeit halber eine Funklösung mit z.B. Bluetooth:
ESP32 <---------------( bis zu 10m)---------------> ESP32 <-> BEM280
Auf der Sensorseite tuts eine Stromversorgung mit 5V, ESP32 board stellt die 3.3V für den Sensor bereit.


Danke nochmals an Alle für die hilfreichen Antworten.
Weitere Vorschläge, Verbesserungen oder auch allgemeine Infos sind jederzeit willkommen!

[Tommy56]

Der Vollständigkeit halber könnten beide ESP auch noch per WLAN kommunizieren.

Gruß Tommy

[hotsystems]

Für meinen Teil kann ich es bestätigen, das ist ok, auch mit dem 4adrigen Kabel. Allerdings muss es da kein ESP32 sein.
Dieser ist aus meiner Sicht auch noch nicht zuverlässig genug.
Der ESP8266 (NodeMCU) ist da eher zu empfehlen.