FS20-Infrarot-Umsetzer FS20 IRU
Aus ELVjournal
02/2008
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Technische Daten
Anzahl der lernbaren Fernbedienungsbefehle | 6 |
Unterstützte Codeverfahren | RC5,
RC6, RECS80, RCMM-Code, NEC-Code, Sharp-Code, R-2000-Code, Sony-Code,
Toshiba-Micom-Format und weitere, ähnlich aufgebaute Protokolle |
IR-Empfangsmodul | für modulierte IR-Signale mit 940 bis 950 nm Wellenlänge |
FS20-Kanäle | 3 (Tastenpaare) oder 6 (Einzeltasten) |
HF-Sendefrequenz | 868,35 MHz |
Modulation | AM |
IR-Empfänger für FS20-Programmierung | Emfpangsdiode für FS20 IRP |
Anzeigen | 2 LEDs für Programmierung und Quittungssignal |
Spannungsversorgung | 7-16 VDC (max. 15 W) |
Stromaufnahme | max. 50 mA |
Gehäuse | Schiebegehäuse, Schwarz, IR-Transparent |
Gehäuse-abmessungen (B x H x T) | 70 x 58 x 23 mm |
Der
FS20-Infrarot-Umsetzer FS20 IRU ermöglicht den Einsatz von
handelsüblichen Infrarot-Fernbedienungen
(z. B. lernfähige oder vorprogrammierte Fernbedienungen) zur
Fernsteuerung beliebiger FS20-Komponenten. Zur Steuerung können bis zu
sechs Fernbedienungsbefehle, auch von verschiedenen
Fernbedienungssystemen, angelernt werden.Allgemeines
Die
Kommunikation im FS20-System erfolgt grundsätzlich über Funk im
868-MHz-ISM-Band. Nicht nur die Kommunikation der FS20-Komponenten
untereinander, sondern auch die zum System gehörenden Fernbedienungen
arbeiten auf Funkbasis. Reine Infrarot-Fernbedienungen benötigen immer
eine „Sichtverbindung“ und können daher in der Regel nur innerhalb eines
Raumes genutzt werden, wodurch die meisten FS20- Anwendungen für
Infrarot-Fernbedienungen weniger geeignet sind. Während bereits für
viele unterschiedliche Audio-/Video-Anwendungen eine komfortable,
lernfähige Infrarot-Fernbedienung zur Verfügung steht, wurde bisher für
die FS20-Komponenten immer eine zusätzliche Funk-Fernbedienung benötigt.
Aber gerade wenn bereits eine komfortable, lernfähige
Infrarot-Fernbedienung vorhanden ist und dabei die vorhandenen
Tastenfunktionen nicht voll ausgenutzt werden, ist es wünschenswert,
auch verschiedene FS20-Funktionen damit zu steuern. Eine zusätzliche
Fernbedienung für die Funk-Komponenten wird dann eher als lästig
empfunden.Der
FS20 IRU ermöglicht nun den Einsatz von beliebigen Inf
rarot-Fernbedienungen zur Steuerung der verschiedenen FS20-Komponenten
und -Baugruppen. Dabei erfolgt innerhalb des Raumes die Übertragung der
Befehle mit Hilfe von Infrarot- Signalen und vom FS20 IRU zu den
FS20-Komponenten per Funk. Es werden einfach die Fernbedienungssignale
in entsprechende FS20-Funksignale umgewandelt und weitergeleitet. Die
Aussendung der FS20-Befehle kann auf zwei getrennt konfigurierbaren
Kanälen erfolgen. Untergebracht ist die Schaltung in einem kleinen
schwarzen, IR-durchlässigen Kunststoffgehäuse, das an einer beliebigen
Stelle im Raum positioniert werden kann. Für Infrarot-Signale ist das
Gehäuse völlig transparent. Da der FS20 IRU die einzelnen
Fernbedienungsbefehle lernt, können im Bedarfsfall auch mehrere Umsetzer
innerhalb eines Raumes parallel genutzt und betrieben werden, ohne sich
gegenseitig zu stören. Im FS20-System arbeitet das Gerät wie eine
normale FS20-Fernbedienung mit allen zur Verfügung stehenden Funktionen
und auch die Programmierung vom PC aus mit Hilfe des FS20 IRP ist
möglich. Das Infrarot-Signal ist sozusagen nur der „verlängerte Arm“ zur
Tastenbetätigung. Infrarot-Fernbedienungssignale
Handelsübliche
Infrarot-Fernbedienungs-Systeme arbeiten mit teilweise sehr
unterschiedlichen Codeverfahren und es herrscht ein regelrechtes
„Protokoll-Wirrwarr“ im Fernbedienungsbereich. Nahezu alle
Infrarot-Fernbedienungen arbeiten bei einer Wellenlänge von 940 bis 950
nm, wobei die eigentliche Information nach unterschiedlichen Verfahren
auf einen Träger aufmoduliert wird. Die Trägerfrequenzen liegen
üblicherweise zwischen 30 und 40 kHz, wobei die Frequenzen 36 kHz und 38
kHz dominieren. Durch die Verwendung eines Trägers, der im Empfänger
relativ schmalbandig ausgefiltert werden kann, lässt sich das Nutzsignal
besser von Störimpulsen unterscheiden.
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Bild
2: Oben: auf einen 36-kHz-Träger aufmodulierte Fernbedienungsimpulse
aus einem Datenprotokoll, unten: das zugehörige demodulierte Signal |

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Bild
1: Links: Infrarot-Signal einer Leuchtstofflampe mit niedriger
Modulation. Rechts: IR-Signal einer Leuchtstofflampe mit hoher
Modulation |
Im
Wohnbereich können z. B. Leuchtstoffröhren eine erhebliche
Infrarotstrahlung abgeben, die die Empfindlichkeit eines breitbandigen
Infrarot-Empfängers stark beeinträchtigen würde (Abbildung 1). Zum
Vergleich zeigt Abbildung 2 das Originalsignal und das demodulierte
Signal am Beispiel von zwei Impulsen aus einem Datenprotokoll. Die
üblicherweise für Fernbedienungs-Systeme eingesetzten IR-Empfangsmodule
beinhalten alle Stufen, die zur Erfassung, Verstärkung, Filterung und
Demodulation erforderlich sind.
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Bild 3: Interner Aufbau des IR-Empfangsmoduls |
Abbildung
3 zeigt die interne Struktur des von uns eingesetzten Empfangsmoduls.
Zur Erfassung der Infrarot-Signale dient eine Foto-Pin-Diode. Das
Wechselspannungssignal gelangt zuerst auf einen Verstärker zur
Impedanzanpassung und dann auf einen über eine AGC (Automatic Gain
Control) geregelte Verstärkerstufe. Danach wird mit Hilfe eines
Bandpassfilters die Trägerfrequenz ausgefiltert und das Nutzsignal
demoduliert. Letztendlich steht das demodulierte Infrarot-Signal (wie in
Abbildung 2 unten) am Kollektor des Ausgangstransistors zur Verfügung.Die wichtigsten Codeverfahren im Detail
Bei
Infrarot-Fernbedienungs-Systemen gibt es eine Vielzahl an
unterschiedlichen Codeverfahren, und es ist nahezu unmöglich, auch jedes
exotische Protokoll am Markt zu unterstützen. Die wichtigsten
Protokolle und Codeverfahren im Bereich der Unterhaltungselektronik sind
der RC5-Code, der RC6-Code und der RECS80-Code (alle von Philips), der
NEC-Code, der Sharp-Code, der Sony-Code, der RCMM-Code und das
Toshiba-Micom-Format. Alle diese Codeverfahren und auch ähnlich
aufgebaute Protokolle werden vom FS20 IRU unterstützt. Damit dürfte
nahezu jede handelsübliche IR-Fernbedienung am FS20 IRU anlernbar sein.RC5-Code
Beim
RC5-Code handelt es sich um ein Fernbedienungsformat mit
Biphasenmodulation und 14 Bit Wortlänge. Insgesamt sind dabei 2048
Codes, aufgeteilt in 64 Befehle und 32 Subsysteme möglich. Alle Bits in
diesem System haben die gleiche Länge. Bei der Biphasenmodulation des
RC5-Codes repräsentiert eine steigende Flanke innerhalb eines festen
Zeitfensters eine logische 1 und eine fallende Flanke eine logische 0.
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Bild 4: Biphasenmoduliertes Fernbedienungssignal |
Da
die Flanke sich normalerweise in der Mitte des zu jedem Bit gehörenden
Zeitfensters befindet, ist der Code recht unempfindlich gegen
Signalverzerrungen (Abbildung 4). Bei 36 kHz Trägerfrequenz sind für die
halbe Dauer eines Bits 32 Impulse des 36-kHz-Signals vorhanden und die
Übertragung des 14 Bit langen Protokolls beträgt 24,9 ms.
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Bild 5: Aufbau des RC5-Fernbedienungsprotokolls |
Wie
in Abbildung 5 zu sehen ist, besteht das Protokoll aus zwei Startbits,
einem Toggle-Bit (wechselt bei jeder neuen Übertragung den logischen
Zustand, um das dauerhafte Gedrückthalten einer Taste zu erkennen), 5
Bit für das Subsystem (Adresse) und 6 Datenbits für den Befehl.RC6-Code
Der
RC6-Code ist eine Weiterentwicklung des Philips-RC5-Code und arbeitet
ebenfalls mit Biphasenmodulation. Die Grundstruktur ist vergleichbar,
wobei abhängig vom Funktionsmodus variable Befehlslängen möglich sind.
Die Definitionen von 1 und 0 sind genau entgegengesetzt zum RC5-Code.
Eine genaue Beschreibung dieses umfangreichen Protokolls würde den
Rahmen dieses Artikels sprengen.RECS80-Code
Der
RECS80-Code wurde ebenfalls von Philips entwickelt, und diesen Code
gibt es in einer 11-Bit- und einer 12-Bit-Version Entweder werden 7
Subsysteme (Adressen) mit 64 Befehlen oder 20 Subsysteme mit ebenfalls
64 Befehlen unterstützt. Das RECS80-Protokoll arbeitet mit
Pulsabstandsmodulation, wobei der Abstand zwischen zwei Impulspaketen
bestimmt, ob eine 1 oder eine 0 übertragen wird.
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Bild 7: Typische Bit-Längen für die Logikzustände des RECS80-Codes |

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Bild 6: Pulsabstandsmodulation, Grundprinzip des RECS80-Codes |
In
Abbildung 6 ist das Grundprinzip zu sehen. Üblicherweise wird eine
Trägerfrequenz von 38 kHz und Impulsburstlängen von 158 ms verwendet.
Daraus ergeben sich dann die in Abbildung 7 dargestellten typischen
Zeiten für die Logikzustände 0 und 1.
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Bild 9: Erweiterter RECS80-Fernbedienungsbefehl |

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Bild 8: RECS80-Fernbedienungsbefehl |
In
Abbildung 8 ist ein kompletter Fernbedienungsbefehl mit 7
Subsystem-Adressen dargestellt, und Abbildung 9 zeigt einen
RECS80-Befehl mit 20 Subsystem-Adressen.
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Bild 11: Protokoll des NEC-Codes |
NEC-Code

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Bild 10: Grundsätzlicher Aufbau des NEC-Codes |
Beim
NEC-Code wird eine konstante Wortlänge in Verbindung mit der
Pulsabstandsmodulation genutzt. In Abbildung 10 ist der grundsätzliche
Codeaufbau und in Abbildung 11 das detaillierte Protokoll des NEC-Codes
dargestellt. Die Infrarot-Übertragung wird beim NEC-Code mit einem
Impulsburst von 9 ms Länge gestartet. Mit diesem Signal kann sich die
AGC des Empfängers einstellen. Es folgt eine Pause von 4,5 ms und dann
das Datenwort mit einer Gesamtlänge von 54 ms. Adresse und Code sind bei
diesem Protokoll jeweils 8 Bit lang und werden sowohl nicht-invertiert
als auch invertiert übertragen. Bei langen Tastendrücken wird nach der
ersten kompletten Übertragung nur der „Leader-Code“ wiederholt, gefolgt
von einem einzelnen Bit im 108-ms-Raster.Sony-SIRC-Code

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Bild 12: Grundprinzip der Pulslängenmodulation |
Ein
weiteres Codeverfahren ist die Pulslängenmodulation, deren Grundprinzip
in Abbildung 12 dargestellt ist. Dieses Code verfahren wird z. B. von
Sony genutzt. Das Sony-Protokoll gibt es mit 12 Bit, 15 Bit und 20 Bit
Wortlänge. Beim 12-Bit-Protokoll stehen dann z. B. 5 Bit für die Adresse
und 7 Bit für die Befehle zur Verfügung.Bedienung
Die
Bedienung des FS20-Infrarot-Umsetzers ist grundsätzlich vergleichbar
mit beliebigen Fernbedienungen aus dem FS20-System, wobei der
Anlernmodus für die Infrarot-Fernbedienungs- Codes hinzukommt.
Vereinfacht handelt es sich um eine 6-Tasten-FS20-Fernbedienung, wobei
die Infrarotstrecke den „verlängerten Arm“ zur Tastenbetätigung
darstellt.Grundsätzliches zum FS20-System
Durch
umfangreiche Codierungs- und Adresszuweisungsmöglichkeiten ist die
Datenübertragung innerhalb des FS20-Systems sehr sicher und es können
mehrere benachbarte Systeme gleichzeitig betrieben werden. Alle
Einstellungen bleiben auch bei einem Batteriewechsel oder einem
Spannungsausfall erhalten. Die hohe Reichweite von bis zu 100 m
(Freifeld) ermöglicht auch das Fernwirken auf größere Entfernungen. Die
Komponenten des FS20-Systems reagieren im Auslieferungszustand nicht auf
Fernbedienbefehle. Sie müssen entsprechend der Anleitung des jeweiligen
Schaltgerätes zuerst adressiert werden. Dann ist sofort die Ansteuerung
der Grundfunktionen möglich. Die Betätigung der Tasten erfolgt je nach
Erfordernis kurz (Schalten) oder länger als 0,4 Sek. (z. B. Dimmen). Der
jeweiligen geraden Tastennummer (2, 4, 6) eines Kanals ist global der
„Ein“-Befehl (Hochdimmen), der zugehörigen ungeraden Tastennummer (1, 3,
5) der „Aus“-Befehl (Herunterdimmen) zugeordnet. Das Aussenden der
Befehle wird grundsätzlich durch kurzes Aufleuchten der Kontroll-LED (D 1
beim FS20 IRU) signalisiert. Die Kontroll-LED dient aber in erster
Linie beim Programmieren des Systems zur optischen Signalisierung. Für
die komfortable Programmierung mit dem FS20-USB-Infrarot- Programmer
FS20 IRP ist eine zusätzliche IR-Empfangsdiode vorhanden.Die
Sendeeinheit ordnet sich komplett in das Code- und Adresssystem des
F20-Systems ein. Sowohl die eindeutige Abgrenzung zu gleichen,
benachbarten Systemen als auch die direkte Ansprache von Empfängern
(auch von mehreren) ist damit möglich. Die genaue Beschreibung des Code-
und Adresssystems würde den Rahmen dieses Artikels sprengen, sie ist
aber in der mit dem Bausatz gelieferten Bedienungsanleitung enthalten.
Im Auslieferungszustand ist die Sendeeinheit als 3-Kanal- Sender
konfiguriert, d. h., jedem Kanal ist ein Tastenpaar zugeordnet.
Natürlich kann das Gerät auch als 6-Kanal-Sender arbeiten, wobei die
Tasten dann eine Toggle-Funktion haben. Mit jeder Tastenbetätigung wird
abwechselnd ein Ein- und ein Ausschaltbefehl gesendet. Auch in dieser
Funktion löst ein langer Tastendruck einen Dimmbefehl aus, wobei mit
jeder erneuten langen Tastenbetätigung die Dimmrichtung geändert wird.
Im Auslieferungszustand des FS20 IRU ist ein zufälliger Hauscode
eingestellt. Sollen verschiedene FS20-Systeme getrennt voneinander
bedient und betrieben werden, ohne sich gegenseitig zu stören, ist eine
gezielte Adressierung erforderlich. Anlernen der Fernbedienungsbefehle
Das
Anlernen von beliebigen Infrarot-Fernbedienungsbefehlen ist einfach und
erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie bei vielen lernfähigen
Universal-Fernbedienungen. Um in den Anlernmodus zu gelangen, ist beim
FS20 IRU der Codierstecker J 1 in die Postion IR-Prog. zu stecken.
Danach wird die zu programmierende Taste am FS20 IRU betätigt und zur
Bestätigung leuchtet dann die Kontroll-LED D 5. Im nächsten Schritt ist
der gewünschte Fernbedienungsbefehl zu senden (gewünschte
Fernbedienungstaste betätigen) und die Kontroll- LED D 5 verlischt
wieder. Der zugehörige Code ist nun gespeichert. In der gleichen Weise
können zu jeder Tastenfunktion Fernbedienungscodes gespeichert werden.
Bereits gespeicherte Codes sind beliebig durch neue Codes zu ersetzen. Nach
erfolgreichem Anlernen der Fernbedienungsbefehle ist unbedingt der
Codierstecker J 1 wieder in die Ursprungsposition (Betrieb)
zurückzustecken.
Integration des FS20 IRU in ein bestehendes FS20-System
Zur
Integration des FS20 IRU in ein bestehendes FS20-System sind im
Betriebsmodus (J 1 in Position Betrieb) die Tasten 1 und 3 so lange zu
halten (ca. 5 Sek.), bis die Leuchtdiode D 1 im Sekundentakt blinkt. Der
8-stellige Hauscode kann nun mit den Tasten 1 bis 4 eingegeben werden,
wobei das Gerät nach der Eingabe der letzten Ziffer automatisch den
Programmiermodus verlässt und die LED verlischt. Jedem Kanal des FS20
IRU kann eine 4-stellige Adresse zugewiesen werden, bestehend aus einer
2-stelligen Adressgruppe und einer 2-stelligen Unteradresse. Zum
Programmieren der Adresse ist das entsprechende Tastenpaar des
gewünschten Kanals (z. B. für Kanal 1 die Tasten 1 und 2) so lange zu
betätigen (ca. 5 Sek.), bis die Kontroll-LED D 1 wieder im Sekundentakt
blinkt. Die Vergabe der gewünschten Adresse erfolgt dann mit den Tasten 1
bis 4. Auch hier verlässt das Gerät automatisch den Programmiermodus
nach der Eingabe der letzten Ziffer.Natürlich
kann auch eine Adressierung erfolgen, wenn die Sendeeinheit als
6-Kanal-Sender genutzt werden soll. In diesem Fall ist zuerst die zu
programmierende Taste zu betätigen und kurz zu halten und danach
zusätzlich die daneben liegende Taste für mindestens 5 Sek. gleichzeitig
zu betätigen (bis die Kontroll-LED D 1 blinkt). Mit den Tasten T 1 bis T
4 ist nun wieder in gewohnter Weise die 2-stellige Adressgruppe und die
2-stellige Unteradresse einzugeben. Über die Sendeeinheit kann auch die
Timerfunktion von Empfängern programmiert werden. Die detaillierte
Vorgehensweise ist in der Bauanleitung beschrieben. Um alle
Einstellungen des Sendemoduls in den Auslieferzustand zurückzusetzen,
werden zunächst die Tasten 2 und 4 gemeinsam gedrückt und festgehalten
(mind. 5 Sek.), bis die Kontroll-LED (D 1) leuchtet. Nun werden diese
Tasten wieder losgelassen und die Taste 3 gedrückt. Sobald die LED
verlischt, befindet sich das Modul wieder im Grundzustand. Infrarot-Schnittstelle
Die
Funk-Sende-Einheit FS20 IRU verfügt über eine Infrarot- Schnittstelle
zur komfortablen Konfiguration der Einstellungen. In Verbindung mit dem
FS20 IRP können Hauscode und Adressen bequem über eine PC-Software
eingegeben und verwaltet werden. Zudem kann jede Taste frei mit einem
FS20-Befehl belegt werden. Damit ergeben sich neue und umfangreiche
Möglichkeiten zur Steuerung des FS20-Systems. Um die Konfigurationsdaten
zu übertragen, muss der IR-Umsetzer FS20 IRU in den
Infrarot-Programmiermodus für den FS20 IRP versetzt werden. Dazu sind
die Tasten 2 und 4 im Betriebsmodus (Codierstecker J 1) so lange zu
betätigen (mind. 5 Sek.), bis die Kontroll-LED D 1 zu leuchten beginnt.
Nun können die Tasten losgelassen werden und die Sendeeinheit wird so
positioniert, dass die IR-Empfangsdiode der Sendeeinheit (D 4) und die
IR-Sendediode des FS20 IRP direkten Sichtkontakt haben. Ist dies
erledigt, kann der Programmiervorgang über die PC-Software gestartet
werden. Nach erfolgreich abgeschlossener Programmierung erlischt die
Kontroll-LED. Alle weiteren Details und Hinweise zur Programmierung sind
in der Bedienungsanleitung der FS20 IRP zu finden.Schaltung
Die
Schaltung des FS20-Infrarot-Umsetzers ist in Abbildung 13 zu sehen,
wobei zwei Mikrocontroller die zentralen Bauelemente sind.
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Bild 13: Schaltung des FS20 IRU |
Der
Mikrocontroller IC 1 verarbeitet die Fernbedienungssignale und der
Mikrocontroller IC 2 ist für das FS20-Protokoll zuständig. Abgesehen vom
Infrarot-Empfänger (angeschlossen an IC 1) und dem 868-MHz-HF-Sender
(gesteuert von IC 2) sind nur noch wenige Komponenten an externer
Beschaltung erforderlich. Vom IR-Empfangsmodul IRE 1 gelangt das
empfangene und demodulierte Infrarotprotokoll zum Mikrocontroller IC 1
(Port PD 2). Der Widerstand R 11 dient zusammen mit dem im Empfänger
integrierten Pull-up-Widerstand zur Pegelanpassung. 
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Bild 14: Spannungsversorgung des FS20 IRU |
Die
benötigte Versorgungsspannung des Empfängers beträgt 5 V und wird vom
Spannungsregler IC 5 (Abbildung 14) geliefert. Der Widerstand R 1 und
die Kondensatoren C 1, C 3 dienen im Bereich der Spannungsversorgung zur
Störunterdrückung. Das empfangene Infrarotprotokoll vergleicht der
Mikrocontroller mit den bis zu 6 angelernten Fernbedienungsbefehlen, die
im integrierten EEPROM des Controllers IC 1 dauerhaft, auch ohne
Versorgungsspannung, gespeichert sind. Bei Code-Übereinstimmung wird der
zugehörige Schaltbefehl über Port PB 0 bis PB 5 an den Controller IC 2
übertragen. Die Tasten TA 1 bis TA 6 zur Code-Programmierung und zur
Programmierung der FS20-Funktionen sind direkt an Port PC 0 bis PC 5
angeschlossen. Da die Port-Pins über integrierte Pull-ups verfügen, ist
hier keine weitere Beschaltung erforderlich.Über
R 10 ist die Status-LED für den IR-Programmiermodus (D 5) an Port PD 5
des Controllers IC 1 angeschlossen. Ob der Controller sich im normalen
Betriebsmodus oder im Programmiermodus befindet, wird mit Hilfe des
Codiersteckers J 1, angeschlossen an Port PD 3, bestimmt. Der
Reset-Eingang ist mit dem Widerstand R 2 beschaltet, und über Port PD 7
steuert IC 1 den Reset-Eingang des Controllers IC 2. Der zweite
Mikrocontroller IC 2 arbeitet wie eine normale FS20-Fernbedienung und
reagiert anstatt auf Tastenbetätigung auf die von Port PB 0 bis PB 5 des
Mikrocontrollers IC 1 kommenden Signale. Im normalen Betriebsmodus
werden Tastenbetätigungen (TA 1 bis TA 6) direkt an Port PB 0 bis PB 5
des Mikrocontrollers IC 1 ausgegeben, so dass diese Tasten auch als
„normale“ Fernbedienungstasten fungieren und die FS20-Konfiguration in
gewohnter Weise vorgenommen werden kann. Für den Mikrocontroller IC 2
ist nicht zu unterscheiden, ob ein Befehl durch ein Infrarot-Signal oder
durch eine Tastenbetätigung ausgelöst wurde. Über
Port 3.1 und Port 3.2 kommuniziert der Mikrocontroller IC 2 über den
I2C-Bus mit dem externen EEPROM IC 4. In diesem EEPROM sind die
FS20-Informationen (Hauscode, Adresse, Kanalkonfiguration usw.)
abgelegt. Die Widerstände R 6 und R 7 arbeiten als Pull-ups am I2C-Bus.
Das EEPROM wird über Port P 2.3 nur bei Bedarf mit Spannung versorgt.
Der Kondensator C 17 dient zur Blockung und unterdrückt hochfrequente
Störeinflüsse. Der Taktoszillator des Mikrocontrollers ist an Pin 11 und
Pin 12 extern zugänglich und mit dem Quarz Q 1 sowie den Kondensatoren C
15 und C 16 beschaltet. Die von Port 2.0 über R 3 angesteuerte
Leuchtdiode D 1 dient zur optischen Signalisierung beim Programmieren
und zur optischen Bestätigung beim Aussenden der FS20-Befehle. Das
868-MHz-Sendemodul HFS 1 erhält das zu übertragende Datenprotokoll von
Port P 2.1 des Mikrocontrollers IC 2. R 4 und C 7 dienen hier zur
Störunterdrückung. Die an Port 3.0 angeschlossene Infrarot-Empfangsdiode
D 4 wird im Programmiermodus über R 5 mit Spannung versorgt. Diese
Fotodiode dient zur komfortablen Programmierung mit Hilfe des FS20 IRP
(Infrarot-Programmiergerät). 
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Bild 14: Spannungsversorgung des FS20 IRU |
Das
in Abbildung 14 dargestellte Netzteil des FS20 IRU ist recht einfach,
wobei zur Spannungsversorgung eine unstabilisierte Gleichspannung
zwischen 7 V und 16 V benötigt wird. Bei der Spannungsversorgung ist
folgender Hinweis zu beachten: Zur Gewährleistung der
elektrischen Sicherheit muss es sich bei der speisenden Quelle um eine
Sicherheits- Schutzkleinspannung handeln. Außerdem ist eine Quelle
begrenzter Leistung erforderlich, die nicht mehr als 15 W liefern kann.
Üblicherweise werden beide Anforderungen von einfachen
12-V-Steckernetzteilen mit bis zu 500 mA Strombelastbarkeit erfüllt.
Über den zum Schutz im Fehlerfall dienenden Widerstand R 8 und die
Verpolungsschutzdiode D 6 gelangt die unstabilisierte Spannung auf den
Pufferelko C 9 und direkt auf die Eingänge der Spannungsregler IC 3 und
IC 5. Ausgangsseitig liefert IC 3 stabilisiert 3 V zur
Schaltungsversorgung und IC 5 liefert stabilisiert 5 V zur Versorgung
des Infrarot-Empfangsmoduls. Die Elkos C 11 und C 19 an den Ausgängen
der Spannungsregler dienen zur Schwingneigungsunterdrückung, und die
weiteren Kondensatoren im Bereich der Spannungsversorgung verhindern
hochfrequente Störeinflüsse.
Nachbau
Der
FS20 IRU wurde im Wesentlichen mit Komponenten in SMD-Technologie
realisiert, und diese Bauteile sind grundsätzlich bei allen
ELV-Bausätzen werkseitig vorbestückt. Der praktische Aufbau ist daher
besonders einfach und schnell erledigt. Von Hand sind an der
Platinenoberseite nur noch die wenigen Bauteile in konventioneller
bedrahteter Bauform zu bestücken. Die Bestückungsarbeiten beginnen wir
hier mit den 6 Miniaturtastern, die vor dem Verlöten plan auf der
Platinenoberfläche aufliegen müssen. Danach wird der Quarz Q 1 in der
gleichen Weise eingelötet. Die Anschlüsse der an der Katodenseite durch
einen Ring gekennzeichneten Verpolungsschutzdiode D 6 sind zuerst auf
Rastermaß abzuwinkeln, dann unter Beachtung der korrekten Polarität von
oben durch die zugehörigen Platinenbohrungen zu führen und an der
Platinenunterseite sorgfältig zu verlöten. Die überstehenden Drahtenden
sind, wie auch bei allen nachfolgend einzusetzenden bedrahteten
Bauelementen, direkt oberhalb der Lötstellen abzuschneiden. Im nächsten
Arbeitsschritt wird die dreipolige Stiftleiste J 1 eingelötet und mit
dem zugehörigen Codierstecker bestückt. Bei den danach einzulötenden
Elektrolyt-Kondensatoren ist unbedingt die korrekte Polarität zu
beachten, da falsch gepolte Elkos sogar explodieren können. Der
Infrarot-Empfangsbaustein und die Kleinspannungsbuchse BU 1 müssen vor
dem Verlöten plan aufliegen. Bei der Infrarotdiode D 4 und den Status-
LEDs D 1 und D 5 ist jeweils die Anodenseite (+) durch einen längeren
Anschluss gekennzeichnet. Gemessen von der LEDSpitze bis zur
Platinenoberfläche darf die Einbauhöhe maximal 14 mm betragen. Jetzt
bleibt nur noch das 868-MHz-Sendemodul (HFS 1) zu bestücken. Das
Sendemodul wird über 4 Stiftleisten mit ca. 3 mm Leiterplattenabstand
eingelötet, wobei auf eine parallele Ausrichtung zur Basisplatine zu
achten ist. Nach einer gründlichen Überprüfung hinsichtlich Löt- und
Bestückungsfehlern wird die Platine in das Schiebegehäuse eingesetzt und
die Versorgungsspannung angeschlossen. Im IR-Programmiermodus sind dann
nacheinander die gewünschten Fernbedienungscodes anzulernen und die
FS20-Konfiguration ist im Betriebsmodus vorzunehmen. Nach erfolgreicher
Konfiguration ist dieser neue FS20-Sender einsatzbereit.
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Fertig
aufgebaute Platine des FS20 IRU. Links von der Platinenoberseite und
rechts von der SMD-Seite, jeweils mit Bestückungsplan |
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 | FS20IRU "v
von
paulschmidt.de
» 23.09.2012, 22:37 | 3 | 645 |
von Michael Sandhorst (Technik) 01.11.2012, 12:41 |
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