FS20-Makrosteuerung FS20 MST 1 – Makros ohne PC und Zentrale! Teil 2/2
Aus ELVjournal
02/2008
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Makros
sind eine prima Sache, wenn es im Haussteuerungs-System darum geht, mit
einem Befehl komplexere Abläufe zu starten. Allerdings ist im
FS20-System bisher dazu entweder ein ständig laufender PC und/oder eine
Funk-Hauszentrale erforderlich. Die neue Makrosteuerung hingegen
arbeitet nach der Konfiguration autark und kann bis zu 50 Makros mit
variabler Aktionsanzahl verwalten und auslösen. Im zweiten Teil
beschäftigen wir uns mit der Schaltungstechnik und dem Aufbau der
Steuerung.Vielseitig
Der
Rollladen schließt sich, das Licht wird eingeschaltet und während der
nächsten Minute sanft herabgedimmt, die Leinwand fährt herab, der Beamer
springt an, der DVD-Player und die Audioanlage ebenfalls – der
gemütliche Filmabend kann beginnen! Und für dieses ganze Szenario bedarf
es nur eines einzigen Knopfdrucks, wenn man unsere Makrosteuerung
bemüht. Der „Knopf” kann dabei sowohl eine Taste einer
FS20-Fernbedienung sein als auch ein Wandtaster, der einfach an die
Makrosteuerung FS20 MST 1 angeschlossen wird. Denn die verfügt auch über
6 Kontakteingänge, die beliebigen, im Gerät gespeicherten Makros
zugeordnet werden können.
Die Makrosteuerung verfügt nicht nur über den Vorteil, bis zu 50
verschiedene Makros mit einer variablen Anzahl von Einzelaktionen
speichern zu können, sie kann auch innerhalb des FS20-Systems
Adressgruppen- und sogar Hauscode-übergreifend Geräte ansprechen. So
sind z. B. die verschiedensten Beleuchtungsszenarien realisierbar, etwa
das gemeinsame oder sequenzielle Schalten und Dimmen unterschiedlicher
Leuchten zu verschiedenen Jahreszeiten.
Wenden wir uns der Schaltungstechnik des Gerätes zu.Schaltung

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Bild 4: Schaltbild der Makrosteuerung FS20 MST 1 |
Das
Schaltbild der Makrosteuerung FS20 MST 1 ist in Abbildung 4 zu sehen.
Das Gerät wird über Buchse BU 2 mit einer Spannung zwischen 4,5 VDC und
12 VDC betrieben. Alternativ kann die Schaltung auch über den
USB-Anschluss versorgt werden. D 1 und D 2 dienen dabei zur Entkopplung
der Versorgungsspannung und der Busspannung. Der Elko C 1 glättet die
Eingangsspannung, bevor der Spannungsregler IC 1 die Spannung auf 3,3 V
stabilisiert. D 3 signalisiert die vorhandene Betriebsspannung.
Zentrales Bauteil der Schaltung ist der Mikrocontroller IC 2, der mit
einem Takt von 8 MHz arbeitet. Über die UART-Schnittstelle und IC 5
kommuniziert er mit der PC-Software. IC 5 ist ein USB-UART-Wandler vom
Typ CP2102, der die USB-Signale empfängt, auswertet und die Daten dann
über die UART-Schnittstelle wieder ausgibt. Das Besondere am CP2102 ist,
dass er so gut wie keine externe Beschaltung benötigt und daher einfach
in der Handhabung ist. Per SPI-Bus werden der Flash-Speicherbaustein IC
3 und die Echtzeituhr IC 4 angesprochen. Dabei kann der Controller über
Pin 12 und Pin 13 wählen, welcher Chip angesprochen werden soll. Mit
Hilfe der Echtzeituhr bleibt die Uhrzeit auch bei einer Unterbrechung
der Spannungsversorgung erhalten und muss nicht wieder über die
PC-Software neu programmiert werden. Eine Lithium-Batterie versorgt die
Echtzeituhr bei einem Versorgungsspannungsausfall. Zur Entkopplung der
Versorgungsspannung und der Batteriespannung dienen die beiden Dioden D
10 und D 11.
Der HF-Sender und der HF-Empfänger werden durch IC 6 separat mit einer
Spannung von 3 V versorgt. IC 6 ist ein Linearregler, der nur eine sehr
geringe Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung benötigt, um
stabil zu regeln. Durch die separate Versorgung wird sichergestellt,
dass die digitalen Bausteine die analogen Schaltungsteile des Senders
und des Empfängers möglichst wenig stören. Der Spannungsteiler in der
Datenleitung (Pin 2 an IC 2) des Senders sorgt für eine Pegelanpassung
von 3,3 V auf 3 V. Damit beim Senden der Empfänger nicht übersteuert
wird, kann der Mikrocontroller dessen Versorgungsspannung für den
Sendevorgang über Pin 10 abschalten. Die FS20-Protokolldaten des
Empfängers HFE 1 liegen an PIN 1 des Controllers an und können dann per
Software ausgewertet werden.
An Buchse BU 3 und BU 4 stehen sechs universelle Schalteingänge mit
einem Eingangsspannungsbereich von 3 V bis 15 V Gleich- oder
Wechselspannung zur Verfügung. Zusätzlich kann das Gerät externe
Komponenten mit der Schaltungsmasse oder der Versorgungsspannung
versorgen. Dadurch kann bereits mit einem einfachen Taster ein
programmiertes Makro gestartet werden. Die Eingangssignale gelangen
über die Dioden D 4 bis D 9 und einen Spannungsteiler auf die Basis der
Transistoren T 1 bis T 6, deren Kollektoren mit den Pins 23 bis 28
verbunden sind. Da die Pins mit internen Pull-up-Widerständen beschaltet
sind, sind keine externen Kollektorwiderstände notwendig.Nachbau
a
die Handhabung von SMD-Komponenten einiger Übung bedarf, sind sie
bereits alle werkseitig bestückt. Der Nachbau beschränkt sich daher auf
das Bestücken der bedrahteten Bauteile und den Einbau ins Gehäuse. Wie
gewohnt erfolgt die Bestückung anhand des Bestückungsplans, der
Stückliste und unter Zuhilfenahme der Platinenfotos. Die Anschlüsse der
bedrahteten Bauelemente werden durch die entsprechenden Bohrungen der
Platine geführt und von der Rückseite her verlötet. Bei den
Elektrolyt-Kondensatoren und der LED D 3 ist auf die richtige Polarität
zu achten. Elkos sind üblicherweise am Minuspol durch eine
Gehäusemarkierung gekennzeichnet. Die Anode der LED (Plus-Markierung im
Bestückungsdruck) ist durch den längeren Anschluss zu erkennen. Die LED
ist so zu verlöten, dass der Abstand zwischen der Platine und der
Oberseite des LED-Gehäuses ca. 14 mm beträgt. Nachdem alle Elkos und die
LED bestückt sind, wird die Batteriehalterung auf die Leiterplatte
montiert. Dazu ist zunächst die Halterung auf der Bestückungsseite zu
positionieren und dann sind von der Lötseite aus die beiden M2-Schrauben
durch die entsprechenden Löcher zu stecken. Mit den beiden
Fächerscheiben und Muttern wird die Halterung dann fixiert. Es ist
darauf zu achten, dass die Halterung keinen Kontakt zur
Massefläche hat. Als Nächstes sind die Buchsen BU 1 bis BU 4 zu
bestücken. Die Buchsen sollten direkt auf der Leiterplatte aufliegen, so
dass die mechanische Beanspruchung der Lötstellen so gering wie möglich
ist.
Als Letztes sind nun noch das HF-Empfangs- und HF-Sendemodul zu
bestücken. Sie werden, wie in Abbildung 5 und
Abbildung 6 gezeigt, in einem Abstand von ca. 1 cm zur
Platine eingelötet. Das Sendemodul ist bereits mit entsprechenden
Lötstiften bestückt, für das Empfangsmodul müssen die beiliegenden
Lötstifte verwendet werden.
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Bild 5: Die Montage des Empfangsmoduls … |

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Bild 6: … und des Sendemoduls |
Inbetriebnahme
Nachdem
die Spannungsversorgung hergestellt ist (z. B. Steckernetzteil), kann
die Makrosteuerung mit einem USB-Kabel an einen PC angeschlossen werden.
Das Windows-Betriebssystem erkennt nun, dass ein neues Gerät
angeschlossen ist, und verlangt nach einem Gerätetreiber. Die
Installation des Treibers und der PC-Software erfolgt laut Abschnitt
„Installation“ (siehe Teil 1).
Nachdem die Installation abgeschlossen ist, kann die Anwendungssoftware
gestartet und mit dem Programmieren der Makros begonnen werden.
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Ansicht der fertig bestückten Platine der Makrosteuerung mit zugehörigem Bestückungsplan |
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