HomeMatic Funk-Sensor HM-Sen-EP für elektrische Impulse Teil 2/2
Aus ELVjournal
04/2008
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Schaltung
Mikrocontroller
Abbildung 13 zeigt die Schaltung des HM-Sen-EP.
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| Bild 13: Das Schaltbild des HM-Sen-EP |
Beim
Mikrocontroller IC 1 handelt es sich um einen ATmega168V, wie er auch
in einigen HomeMatic-Funk-Handsendern verwendet wird. Auch der Rest der
Schaltung und die Firmware ähneln stark den Handsendern. Im
Stand-by-Betrieb befindet sich der Mikrocontroller im Power-down-Mode
und kann nur durch den Signalaufnehmer oder einen Tastendruck geweckt
werden. Signalaufnehmer
Der
HM-Sen-EP erfasst die Änderung eines Stroms in der zu überwachenden
Leitung mit Hilfe der Spule L 1. In dieser Spule erzeugt der sich
ändernde Strom eine Spannung. Diese Spannung wird mit einem
Fensterkomparator überwacht, dessen Ausgänge mit dem Mikrocontroller
verbunden sind. Mit dem Spannungsteiler aus den Widerständen R 6, R 7, R
9 und R 12 werden drei Spannungspegel erzeugt und durch die
Kondensatoren C 3, C 7 und C 8 stabilisiert:
• etwa 1,7 V als obere Grenze des Spannungsfensters
• etwa 1,5 V als Bezugspunkt für die Spule L 1
• etwa 1,3 V als untere Grenze des Spannungsfensters
Die
1,5-V-Spannung als Bezugspunkt für die Spule L 1 wird zusätzlich durch
den Elko C 6 stabilisiert. Da die Eingänge des Komparators IC 2
hochohmig sind, bleibt die Spannung am Elko C 6 nahezu konstant, auch
wenn eine Spannung induziert wird. Daher löst der Fensterkomparator aus,
wenn die induzierte Spannung größer als etwa 0,2 V oder kleiner als
etwa –0,2 V ist. Damit das Signal bei steilen Stromflanken nicht zu kurz
ausfällt, wird mit den Kondensatoren C 4 und C 5 die Resonanzfrequenz
auf etwa 2,77 kHz festgelegt. Dadurch entsteht auch eine unerwünschte
Schwingneigung, die mit dem Widerstand R 8 bedämpft werden muss. Die
Dioden D 2 und D 3 sollen die induzierte Spannung auf ±0,7 V begrenzen,
um Beschädigungen am Komparator zu verhindern. Die Ferrite L 2 und L 3
dienen der Störsicherheit. Benutzerschnittstelle
Für
Eingaben durch den Benutzer sind die Taster TA 1 bis TA 3 vorgesehen.
Diese sind mit dem Mikrocontroller verbunden und werden von dessen
internen Pull-up-Widerständen auf High-Pegel gehalten, wenn sie nicht
durch Drücken geschlossen sind. Die Status-LED D 1 gibt bei Bedarf
optische Rückmeldungen an den Benutzer. Die Vorwiderstände R 4 und R 5
sind so dimensioniert, dass die Lichtstärken von grünem und rotem Licht
etwa gleich sind.Transceiver
Für
die Funkübertragung kommt ein Transceiver-Modul TRX868-TFK (TRX 1) zum
Einsatz. Das Kürzel TFK ist ein Hinweis auf die schmale Bauform des
Transceivers. Ursprünglich wurde dieser für den Einsatz im schmalen
Gehäuse des Funk-Tür-/Fensterkontakts HM-Sec-SC entwickelt. Im HM-Sen-EP
erlaubt diese Bauform idealerweise die Montage auf der
Platinenunterseite zwischen zwei Schraubdomen. Der Trans ceiver ist über
einen SPI-Bus mit dem Mikrocontroller verbunden. Der
Chip-Select-Eingang (/CS) des Transceivers ist über den Widerstand R 10
mit der Versorgungsspannung des Transceivers +UT verbunden und kann nur
über die Diode D 4 auf Low-Pegel gezogen werden. Auf diese Weise kann
man die Firmware des Mikrocontrollers auch in der Schaltung über
denselben SPI-Bus aktualisieren, ohne dass der Transceiver die
Datenübertragung stört.Spannungsversorgung
Der
HM-Sen-EP bezieht seine Versorgungsspannung aus zwei Micro-Batterien
(BAT 1 und BAT 2). Der negative Anschluss der Reihenschaltung der beiden
Batterien ist direkt mit Masse verbunden, der positive wird über den
Sicherheitswiderstand R 14 und den P-Kanal-MOSFET (T 1), der zusammen
mit dem Widerstand R 15 zwischen Gate und Masse als Verpolungsschutz
dient, der Schaltung zugeführt (+3 V). Diese +3 V gelangen direkt zum
Mikrocontroller und zum Fensterkomparator. Dem Transceiver wird die
Versorgungsspannung nur bei Bedarf vom Mikrocontroller über den
Transistor T 2 zugeschaltet. Die Versorgungsspannung wird permanent vom
Brown-out-Detector IC 3 überwacht. Dieser hält den Mikrocontroller im
Reset, solange die Versorgungsspannung kleiner als 1,9 V ist. Die
Widerstände R 1 und R 2 bilden einen Spannungsteiler, über den der
Mikrocontroller die Versorgungsspannung messen kann. Dieser
Spannungsteiler wird nur bei Bedarf eingeschaltet.Nachbau
Auch
wenn die SMD-Bauteile des HM-Sen-EP vorbestückt sind, muss beim Nachbau
sehr sorgfältig und vor allen Dingen in der richtigen Reihenfolge
vorgegangen werden. Zuerst sind die SMD-Bauteile zu kontrollieren. Falls
Lötzinnbrücken oder andere fehlerhafte Lötstellen vorhanden sind oder
Bauteile zu weit verrutscht sind, müssen diese Fehler behoben werden.
Beim folgenden Bestücken der bedrahteten Bauteile helfen die Stückliste,
der Bestückungsplan, der Platinenaufdruck und die Platinenfotos. Das
Bestücken beginnt mit den eher unkritischen Tastern TA 1 bis TA 3. Diese
müssen entsprechend dem Platinenaufdruck von der Bestückungsseite her
eingesetzt und anschließend auf der Lötseite verlötet werden. Es folgen
in gleicher Weise die Elkos C 6 und C 11, bei denen auf die richtige
Polarität zu achten ist, sowie die Spule L 1. Bei den Elkos ist der
Minuspol am Gehäuse gekennzeichnet. Überstehende Drahtenden sind sauber
abzuschneiden.Als
Nächstes wird die Duo-LED D 1 eingesetzt. Die richtige Orientierung
erkennt man an der abgeflachten Seite des unteren Gehäuserings. Die Form
muss mit dem Platinenaufdruck übereinstimmen. Der Abstand zwischen
Platinenoberfläche und LED-Spitze muss 17 mm betragen. Auf der Lötseite
sollten die Lötstellen und die Drahtenden nach dem Abschneiden nicht
mehr als 1 mm überstehen, damit sie später nicht den Transceiver
berühren. Gegebenenfalls kann man die Anschlüsse zusätzlich von der
Bestückungsseite her verlöten. 
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| Bild 14: Einbauhöhe der Duo-LED |
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| Bild 16: So wird die Batteriehalterung bestückt |
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| Bild 15: Platine mit eingesetzter Stiftleiste |
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| Bild 17: Die richtige Position des Schaumstoffstücks im Gehäusedeckel |
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| Ansicht der fertig bestückten Platine des HM-Sen-EP mit zugehörigem Bestückungsplan |
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