Was sind iButtons?
iButtons sind kleine integrierte Schaltungen, die in einem robusten Gehäuse aus Edelstahl untergebracht sind. Die Bezeichnung iButton
findet ihren Ursprung in der Ähnlichkeit zur Knopfzellenbatterie (engl. button cell). iButtons gibt es in unterschiedlichen Varianten, unter anderem mit der Funktion als Datenlogger oder als universell einsetzbarer Speicher.
Mit dem passenden Zubehör können iButtons nahezu überall befestigt werden. Das Lesen und Schreiben von Informationen ist auch dann möglich, während der iButton am Objekt befestigt ist.
Technische Zeichnung
iButton als Temperaturlogger
Personenidentifizierung durch iButtons
Seriennummer
Jeder iButton verfügt über eine weltweit eindeutige und unveränderbare 64-bit Registrierungsnummer. Diese setzt sich aus einer 48-bit Seriennummer, einem 8-bit Familycode und einer 8-bit Prüfsumme zusammen. Alle drei Teile der Registrierungsnummer sind im Gehäusedeckel eingraviert.
Gravur der Registrierungsnummer im Gehäusedeckel
Die beiden Ziffern auf der rechten Seite (01) sind der Familycode des iButtons. Daran lässt sich erkennen um welches Modell es sich handelt. Die beiden Ziffern auf der linken Seite (90) sind die Prüfsumme der Seriennummer und dem Familycode. Die Ziffernfolge in der Mitte (00001BF2743A) ist die Seriennummer des iButtons. Die nachfolgende Tabelle zeigt den Familycode einiger iButton Modelle mit zugehöriger Artikelbezeichnung.
| Familycode | Artikelbezeichnung |
|---|---|
| 01 | DS1990 |
| 06 | DS1993L |
| 14 | DS1971 |
| 21 | DS1921 |
| 41 | DS1922 |
| 53 | DS1925L |
| Tabelle: Familycodes von iButtons | |
Die zum Teil kryptisch anmutenden Artikelbezeichnungen von iButtons lösen beim Anwender oft Verwirrung aus. Dabei ist es längst nicht so kompliziert wie es scheint. Im weiteren Verlauf dieses Artikels wird auf die Artikelbezeichnung von iButtons noch näher eingegangen.
Speicher-iButtons
Speicher-iButtons gibt es in verschiedenen Varianten. Der einfachste Speicher-iButton hat einen 64-bit Speicher, der sich nur lesen aber nicht beschreiben lässt. Der Speicher enthält die weltweit eindeutige 64-bit Registrierungsnummer. Diese als Seriennummer iButton
bezeichneten iButtons werden zur Identifizierung von Personen und anderen Objekten eingesetzt. Beispiele sind Fahrererkennung in Kraftfahrzeugen oder die Identifizierung von Mitarbeitern an einem Kassen-Terminal. Andere iButtons bieten bis zu 32 Kilobyte Speicherplatz, auf dem sich zum Beispiel Prozessdaten oder individuelle Nutzerdaten speichern lassen.
RTC-iButtons
RTC-iButtons haben eine integrierte Echtzeituhr (Real-Time-Clock) und dienen als Zeitgeber. Damit können Embedded-Anwendungen die auf einem Microcontroller basieren mit minimalem Aufwand um Funktionen wie Kalender, Stoppuhr oder Timer erweitert werden.
Thermochron-/Hygrochron iButtons
iButtons mit Datenloggerfunktion werden auch als Thermochron bzw. Hygrochron iButtons bezeichnet. Dabei handelt es sich um Temperatur- bzw. Luftfeuchtelogger im Miniaturformat. Bei diesen iButtons wird über eine Software ein sogenannter Messauftrag (Mission) erstellt. Der Thermochron iButton zeichnet dann im festgelegten Intervall die Umgebungstemperatur auf und speichert diese mit Zeitstempel auf dem integrierten Speicher. Je nach Modell können unterschiedlich viele Messwerte gespeichert werden.
Die verschiedenen Thermochron iButtons unterscheiden sich hauptsächlich beim Messbereich, der Speicherkapazität und der Messgenauigkeit. Folgende Tabelle zeigt die gängigsten Thermochron iButtons mit den wichtigsten Kenndaten:
| Modell | Messbereich | Genauigkeit | Auflösung | Speicher Messwerte |
|---|---|---|---|---|
| DS1921G | -40°C bis +85°C | ±1°C von -30°C bis +70°C | 0,5°C | 2048 |
| DS1921H | +15°C bis +46°C | ±1°C | 0,125°C | 2048 |
| DS1921Z | -5°C bis +26°C | ±1°C | 0,125°C | 2048 |
| DS1922L | -40°C bis +85°C | ±0,5°C von -10°C bis +65°C | 0,5°C oder 0,0625°C | 8192 oder 4096 |
| DS1922T | 0°C bis +125°C | ±0,5°C von +20°C bis +75°C | 0,5°C oder 0,0625°C | 8192 oder 4096 |
| DS1922E | +15°C bis +140°C | ±1,5°C von +110°C bis +140°C | 0,5°C oder 0,0625°C | 8192 oder 4096 |
| DS1925L | -40°C bis +85°C | ±0,5°C | 0,5°C oder 0,0625°C | 122K oder 61K |
| Tabelle: Kenndaten einiger Thermochron iButtons | ||||
Kommunikation
Der Datenaustausch mit iButtons erfolgt seriell über das 1-Wire Protokoll. Dadurch wird nur eine einzelne Datenleitung wie der Pin eines Microcontrollers benötigt. Es können mehrere iButtons parallel am 1-Wire Bus angeschlossen sein. Über die Seriennummer kann das Host-System gezielt mit einem bestimmten iButton kommunizieren. Die Übertragung von Daten wird mittels Prüfsumme auf Fehlerfreiheit hin überprüft.
Für den Benutzer gibt es anwenderfreundliches Zubehör, sodass ein iButton auch am USB-Port des Computers angeschlossen werden kann. Der Hersteller stellt darüber hinaus eine kostenlose Software zur Kommunikation mit iButtons bereit.
Komponenten einer typischen iButton Anwendung
Stromversorgung
Der von iButtons benötigte Strom wird entweder über eine integrierte Batterie oder die Datenleitung des 1-Wire Bus bereitgestellt. Eine Batterie kommt insbesondere bei Datenlogger iButtons zum Einsatz oder wenn der iButton über eine Uhr verfügt. Bei einigen älteren Modellen erfordert aber auch der integrierte Speicher eine dauerhafte Stromversorgung.
Generell kann die Batterie von iButtons nicht ausgewechselt oder geladen werden, auch weil eine Unterbrechung der Stromversorgung den integrierten Speicher zurücksetzen würde. Bei Thermochron iButtons hätte das zur Folge, dass die ab Werk gespeicherten Kalibrierungsdaten verloren gehen und der iButton dadurch unbrauchbar wird. Je nach iButton und Anwendung kann die Lebensdauer der Batterie mehr als zehn Jahre betragen.
Aufbau eines DS1922L Temperatur Logger iButtons
Das Platzangebot im Gehäuse des iButtons ist nicht gerade üppig. Neben der Batterie bleibt außer für eine hauchdünne Platine kein Platz für weitere Elektronik, wie sie wahrscheinlich für einen Ladevorgang der Batterie erforderlich wäre.
Artikelbezeichnung
Die Artikelbezeichnungen von iButtons klingen sperrig, folgen aber einem einfach Muster. Am Beispiel eines DS1990A-F5+
Seriennummer iButtons soll das verdeutlicht werden. Der Teil DS1990
ist die Stammbezeichnung für Seriennummer iButtons. Die Erweiterung A
ist eine Untergruppe der DS1990 Seriennummer iButtons. Die Erweiterung F5
spezifiziert die Bauform. Hier gibt es zwei Gehäusearten, das etwa 5 mm hohe Standardgehäuse (F5 Microcan) und das flachere, ca. 3 mm hohe Gehäuse (F3 Microcan). Letzteres ist nur sehr wenig verbreitet, auch weil die dünne Bauform mit vielen Zubehörprodukten nicht kompatibel ist.
Das +
am Ende der Bezeichnung kennzeichnet den iButton als ROHS-konform. Eine Richtlinie der Europäischen Union, welche die Verwendung schädlicher Stoffe in Elektrogeräten beschränkt. Diese Kennzeichnung wird oft nicht mit angegeben, da der Hersteller im Grunde nur noch ROHS-kompatible iButton Produkte herstellt. Ein #
am Ende der Bezeichnung sagt hingegen aus, dass der Artikel unter eine Ausnahmeregelung der ROHS-Richtlinie fällt.
Die Bezeichnung auf dem iButton selbst kann bei manchen Modellen von der offiziellen Artikelnummer des Herstellers abweichen. So findet man zum Beispiel beim DS1990A-F5+ iButton die eingravierte Bezeichnung DS1990+F5.
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