universelles M-BUS Erweiterungsmodul – Einbindung entfernter PT1000 Fühler und Schalter

Der M-Bus, auch Meter-Bus genannt, ist ein technisch genormter Bus mit dem man Messwerte von Wärme-, Strom-, Wasser- und anderen Zählertypen über grosse Distanzen übertragen kann. Dabei kommt es bei M-Bus nicht auf gewaltige Übertragungsgeschwindigkeiten, sondern auf eine einfache und praktikable Verkabelung und Kompatibilität aller angeschlossenen Teilnehmer an. Auf jedem M-Bus gibt es einen Master und die angeschlossenen Slaves. Die zentrale und alles steuernde M-Bus Mastereinheit steckt oft in Regelungseinheiten, in SPSen oder auf externen Peripheriegeräten eines PCs. Jeder Master kann bis zu 250 Slaves auslesen. Die Datenübertragung erfolgt durch eine Modulation der Spannung zwischen 24 und 36 Volt. Jeder Slave hat eine eindeutige einstellbare Adresse. Zwei Slaves dürfen nicht die gleiche Adresse haben. Eine übliche Baudrate beträgt 300 Baud. Da der M-Bus ein nicht gepolter Bus ist, muss bei einem Anschluss keine Polung beachtet werden. Oft werden M-Bus Slaves direkt aus der Spannung des Busses versorgt. Sie dürfen dabei die genormte UNIT-LOAD von 1,5mA nicht als Stromverberbrauch überschreiten. Die maximale Strombelastung eines Slaves beträgt 4 Unit-Loads. In sehr vielen Fällen werden die Slaves durch eigene Netzteile versorgt um so einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Auch dieser Slave wird über eine externe Gleichspannungsquelle mit einer Spannung von 8 bis 28 Volt versorgt. Ohne diese Spannungsquelle arbeitet die Elektronik im Slave nicht.
Ziel dieser Entwicklung war es, über ein Gerät mehrere Schaltzustände oder Temperaturen zu erfassen und diese Werte über grosse Distanzen an eine Auswerteeinheit zu übertragen. Mit 300 Baud Übertragungsgeschwindigkeit können Daten problemlos über Kabelstrecken von weit mehr als 1000m übertragen werden. Die nutzbare Maximallänge hängt aber oft von den speziellen Kabeleigeneschaften ab. Dieses M-Bus Modul stellt so einen Slave auf einem M-Bus dar und kann über DIP Schalter auf dem oberen Teil der Platine auf eine beliebige M-Bus Adresse eingestellt werden. Der ATMEL Microcontroller liest diese Adresse ein und antwortet sofort auf Anfragen des Masters dieser Adresse. Das M-Bus Modul hat 3 nutzbare Eingänge die für Schaltfunktionen oder als PT1000 Temperaturfühlereingänge genutzt werden können. Auch ein beliebiges Mischen von Schaltern und Fühlern ist möglich. Das M-Bus Modul wird mit einer externen Gleichspannung von 8 bis 28 Volt Spannungsversorgt. Es benötigt weniger als 10mA. Viele M-Bus Module können somit aus einer einzigen Spannungsquelle, aufgrund des geringen Stromverbrauchs, versorgt werden. Als Verbindungskabel würde sich in diesem Fall ein mindesten 4-adriges Kabel anbieten, welches die beiden M-Bus Leitungen und die Spannungsversorgung an die Module bringt. Die interne Software stellt auf dem M-Bus ein Gerät zur Verfügung, welches den normalen und das übliche Standard M-Bus Protokoll eines Wärmemengenzählers beinhaltet. Die M-Bus Adresse ist gleichzeitig die identifizierbare Nummer des Zählers. Die drei Eingänge des Zählers werden als Vorlauf-, Rücklauftemperatur und als aktuelle Leistung übermittelt. Sollte ein Schalter an einem Eingang angeschlossen sein, wird ein geschlossener Schalter als Wert 0 und ein offener Schalter als Wert 150 übertragen. Ein PT1000 Fühler liefert im Temperaturbereich 0 °C bis 150 °C den Temperaturwert des Fühlers. Temperaturen unter 0 °C werden als 0 °C und Temperaturen mit mehr als 150 °C werden als 150 °C an die fragende M-Bus Mastereinheit übermittelt. Das M-Bus Modul hat zwei LEDs. Eine grüne LED leuchtet kurz auf, wenn das Modul mit Spannung versorgt wird. Die grüne LED leuchtet zweimal kurz hintereinander, wenn auf dem M-Bus eine andere als die eingestellte M-Bus Adresse vom Master abgefragt wurde. Die rote LED zeigt mit längerem Flackern eine Datenübertragung vom Modul an den Master an. Wenn Sie leuchtet, wurde das M-Bus Modul erkannt und wird nun ausgelesen.

Beschreibungen zum M-Bus

download M-Bus Protokollbeschreibung als PDF (243 KB)
download M-Bus Funktionen als PDF (244 KB)
download M-Bus Beschreibung als PDF (246 KB)

download M-Bus Universalmodul Schaltung als PDF (43 KB)

…hier noch der erste Prototyp auf einer Lochrasterplatte. Weiter oben sind professionelle Industrieleiterplatten mit Gehäuse und eine 8-fach DIP Schalter zur Adresswahl zu sehen.