RS485-Relaiskarte v1.0

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1 RS485-Relaiskarte v1.0 Infos / technische Daten * 8x Relais mit 7A/240VAC (1x Umschalter) * Relais Anschluss über Federklemmen (kein Werkzeug notwendig) * 8x LEDs zur Anzeige der Relais Schaltzustände * 1x Busy-LED zur Anzeige der RS485 Busaktivität * RS485 Anschluss über Schraubklemme (2x Masse, 2x Leitung-A, 2x Leitung-B) * RS485 On Board Terminator (über Jumper zuschaltbar) * RS485 Datenrichtung: senden & empfangen (Slave - wartet auf Daten, danach Verify) * RS232 Einstellung: 8 Datenbits, keine Parität, 1 Stoppbit * Baudrate einstellbar: 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600, 76800, Baud * RS232-Ringpuffer mit 64 Byte * Reset-Taster (zum laden der Default Werte) * Startwert der Relais (Schaltzustände) lassen sich einstellen und speichern * einstellbare Adresse von 1 bis 255 (dezimal) * WatchDog (automatischer Neustart bei Programmfehler) * SPI Anschluss für Firmware Übertragung/Programmierung * einfaches RS485 Protokoll zur Ansteuerung und Abfrage der Relaiszustände * Versorgungsspannung: 12V AC oder DC (unstabilisiert ist ausreichend) * Leistungsaufnahme bei 8x angezogenen Relais: ca. 250mA!!! Wichtiger Hinweis zu 230V Wechselspannung!!! Die Relais können zwar problemlos 230V schalten, aber das ist keine Garantie dafür dass nichts Schlimmes passieren kann. Bei unsachgemäßem Umgang mit 230V Wechselspannung besteht LEBENSGEFAHR. Wer also nicht weiß was er hier macht, der sollte die RS485- Relaiskarte nur für Schutzkleinspannung verwenden.

2 Allgemeines Herzstück der Relaiskarte ist ein ATtiny2313, der die Kommunikation zwischen RS485 und den Relais herstellt. Die Daten werden dabei wie bei einer normalen RS232 Schnittstelle (COM-Port) über die RS485 übertragen. Es wird also noch ein USB-RS485-Converter (bzw. ein RS232-RS485-Converter) benötigt, um Daten vom PC zu der Relaiskarte zu übertragen. Die Relaiskarte ist dabei der Slave und der USB-RS485-Converter ist dabei der Master. Das heißt dass die Relaiskarte immer auf Daten wartet und niemals von sich aus Daten unaufgefordert versendet. Damit steuert also der PC (bzw. der USB-RS485-Converter) den RS485 Bus und übernimmt damit auch die Steuerung des Datenverkehrs. Möchte mal also den Schaltzustand der Relaiskarte in Erfahrung bringen, dann muss der PC den dafür zuständigen Befehl senden, worauf dann die Relaiskarte antwortet. Zu beachten ist dabei das dass senden und empfangen auf dem RS485 Bus immer nur in einer Richtung möglich ist (Half Duplex). Das senden und empfangen darf also nicht gleichzeitig stattfinden, da es ansonsten zu Überschneidungen und damit zum Störungen kommt. Wenn also mehrere RS485 Geräte angeschlossen sind, dann muss man selber darauf aufpassen dass es nicht zu Daten Kollisionen kommt. Am RS485 Bus können maximal 32 Geräte angeschlossen werden. Benötigt man mehr Geräte, dann kann der RS485 Chip gegen einen RS487 Chip ausgetauscht werden. Mit dem RS487 Chip kann man dann bis zu 128 Geräte an einem Bus betreiben. Wichtig ist hierbei die richtige Terminierung des Busses. Am Bus Anfang und am Bus Ende müssen Abschlusswiderstände (Terminator) angeschlossen werden. Auf der Relaiskarte ist dieser Widerstand bereits vorhanden, er kann durch schließen des Jumpers aktiviert werden. Ist die Relaiskarte nicht der Anfang und auch nicht das Ende des RS485 Busses, dann muss der Jumper offen bleiben (Terminator Off). Als Stromversorgung kann ein handelsübliches Steckernetzteil (oder ähnliches) mit ausreichender Leistung verwendet werden. Dabei spielt es keine Rolle ob eine AC oder DC Spannungsquelle verwendet wird, da auf der Platine ein Gleichrichter verbaut wurde. Verwendet man mehrere RS485-Relaiskarten, dann kann man die Stromversorgung von einer zur nächsten Relaiskarte durchschleifen. Es ist aber auch möglich jede Relaiskarte mit einer eigenen Stromversorgung zu versorgen. Das Datenprotokoll Um die Relaiskarte ansprechen zu können bedarf es eines bestimmten Datenprotokolls. Ich habe versucht das Protokoll so einfach und flexibel wie möglich zu halten, damit es auch in bereits bestehende Projekte mit eingebunden werden kann. Das komplette Datenpacket wird als String mit ASCII Zeichen übertragen. Dabei ist folgende Reihenfolge vorgegeben: Startbedingung Adresse Trennzeichen Befehl Trennzeichen Daten Endbedingung Als Startbedingung wird der Buchstabe A übertragen (klein oder Großbuchstabe ist egal). Darauf folgt die Adresse der Relaiskarte (Default: 16 (dezimal)). Anschließen wird ein Trennzeichen gesendet, welches man sich selber aussuchen kann (außer Zahlen und die Buchstaben A, E, I und V). Danach folgt der Befehl (Zahlen von 0 bis 255), gefolgt von einem weiteren Trennzeichen, gefolgt von den Daten (Zahlen von 0 bis 255). Als letztes wird dann die Endbedingung übertragen, welche aus den Buchstaben E, I oder V bestehen kann. Erst nach der Übertragung der Endbedingung wird der Datensatz verarbeitet und die Relais eingestellt. Ein Datensatz könnte dann z.b. so aussehen: A16,1,1V Der Datensatz würde die Relaiskarte an Adresse 16 ansprechen, der Befehl würde Relais1 ansprechen und die Daten würden Relais1 einschalten. Um Relais1 wieder aus zu schalten müsste man folgenden Datensatz senden: A16,1,0V

3 Wichtig ist hierbei zu beachten dass die Endbedingung V ein Verify auslöst, die Relaiskarte sendet also Daten an den PC zurück. Nach senden von V vergehen mindestens 2ms bis die Relaiskarte die Daten versendet. Und nach der Versendung vergehen noch einmal 2ms bis die Relaiskarte wieder Daten empfangen kann. Soll nun ein neuer Datensatz an eine andere Relaiskarte (oder die gleiche) versendet werden, dann sollte also eine Pause von mindestens 5ms zwischen dem versenden der Datenpakete eingehalten werden. Wenn kein Verify benötigt oder gewünscht wird, dann kann man als Endbedingung den Buchstaben E übertragen. Bei der Übertragung von E sendet die Relaiskarte also keine Daten an den PC zurück. Dadurch muss man keine Wartezeit zwischen den Datenpackten einhalten, da jetzt der PC als einziger Daten sendet und die Relaiskarten alle nur zuhören. Es ist jetzt also möglich mehrere Relaiskarten unmittelbar hintereinander an zu sprechen. Beispiel: A16,1,1EA17,1,1EA18,2,1EA22,8,1E Es wurden hier also 4 verschiedene Relaiskarten unmittelbar hintereinander angesprochen. Wenn man jetzt nachschauen möchte ob die Relaiskarten auch geschaltet haben, dann kann man wieder jede einzelne Relaiskarte mit einem V ansprechen (hier aber wieder darauf achten das die Pausenzeiten zwischen den Datenpackten eingehalten werden). Da man aber keine Relais schalten will, reicht das senden der Adresse aus um die Relaiskarte zum antworten zu bewegen. Beispiel: A16V Die Relaiskarte mit der Adresse 16 antwortet darauf mit der Übersendung der Portzustände. Die Verify-Daten fangen immer mit einem V an, gefolgt von der Adresse, gefolgt von einem Trennzeichen (=), gefolgt von den Relais Zuständen. In einem Terminalprogramm könnte das dann so aussehen: Als Verify-Daten wird immer ein Byte (also Zahlen von 0 bis 255) zurück gegeben. Die Zustände der Relais sind also gleich der gesetzten Bits in diesem Byte. Ein Bit=0 entspricht Relais aus und ein Bit=1 entspricht Relais ein. Bei der Zahl 0 währen also alle Relais aus und bei der Zahl 255 währen alle Relais eingeschaltet. Der Datensatz A16,1,1V würde also Relais1 einschalten und als Verify würden die Daten V16=1 zurück gesendet werden.

4 Befehle in der Übersicht Buchstabe A oder a E oder e I oder i V oder v Erklärung Start eines Datensatzes Ende eines Datensatzes, kein Verify senden Ende eines Datensatzes, Info über die Relaiskarte senden Ende eines Datensatzes, Verify senden Befehl Daten Erklärung 1 0 Relais1 ausschalten 1 Relais1 einschalten 2 0 Relais2 ausschalten 1 Relais2 einschalten 3 0 Relais3 ausschalten 1 Relais3 einschalten 4 0 Relais4 ausschalten 1 Relais4 einschalten 5 0 Relais5 ausschalten 1 Relais5 einschalten 6 0 Relais6 ausschalten 1 Relais6 einschalten 7 0 Relais7 ausschalten 1 Relais7 einschalten 8 0 Relais8 ausschalten 1 Relais8 einschalten 10 von 0 alle Relais schalten (0 = alle aus) bis 255 alle Relais schalten (255 = alle ein) bis 255 Adresse der Relaiskarte einstellen (Default 16) bis 255 Startwert der Relais einstellen (Default 0 = alle aus) Baudrate 9600 Baud einstellen (Default) 2 Baudrate Baud einstellen 3 Baudrate Baud einstellen 4 Baudrate Baud einstellen 5 Baudrate Baud einstellen 6 Baudrate Baud einstellen 7 Baudrate Baud einstellen 8 Baudrate Baud einstellen 215 Reset - Neustart auslösen Beispiele A16V Es wird eine Relaiskarte mit der Adresse 16 gesucht. Ist eine Relaiskarte mit der Adresse 16 vorhanden, dann wird ein V16=Relaiszustand zurück gegeben. Ist keine Relaiskarte an dieser Adresse angeschlossen, dann werden auch keine Daten zurück gesendet. A16I Es werden Infos und Einstellungen der Relaiskarte an Adresse 16 zurück gesendet. A16,210,5V Die Relaiskarte mit der Adresse 16 wird auf Baud eingestellt. Da die Relaiskarte nun mir einer anderen Baudrate sendet, wird im Terminalprogramm nur Datenmüll angezeigt. Das Terminalprogramm muss also anschließend auch auf Baud eingestellt werden, damit die Übertragungsrate anschließend wieder übereinstimmt.

5 A16,200,77V Die Relaiskarte mit der Adresse 16 wird auf die Adresse 77 umgestellt. Als Antwort kommt ein V77=Relaiszustände zurück. A77,205,3V Bei der Relaiskarte mit der Adresse 77 wird der Startwert der Relais auf 3 eingestellt. Damit schaltet Relais1 und Relais2 bei anlegen der Versorgungsspannung ein. Die anderen Relais (3 bis 8) bleiben aus. A16,1,1V Das Relais1 von Relaiskarte 16 wird eingeschaltet. Als Antwort kommt ein V16=Relaiszustände zurück. A16,1,1E Das Relais1 von Relaiskarte 16 wird eingeschaltet. Die Relaiskarte antwortet darauf aber nicht (kein Verify). A16,1,0E A17,8,1E A18,2,1E A19,1,1V Relaiskarte 16 = Relais1 ausgeschaltet, Relaiskarte 17 = Relais8 eingeschaltet, Relaiskarte 18 = Relais2 eingeschaltet und Relaiskarte 19 = Relais1 eingeschaltet. Relaiskarte 19 gibt als einzigste ein Verify zurück. A16,10,255V Alle Relais an Relaiskarte 16 werden eingeschaltet. Es wird ein V16=255 zurück gegeben. A16,10,128V Relais8 an Relaiskarte 16 wird eingeschaltet. Es wird ein V16=128 zurück gegeben. A16,10,129V Relais1 und Relais8 an Relaiskarte 16 wird eingeschaltet. Es wird ein V16=129 zurück gegeben. A16,215E Die Relaiskarte 16 startet neu. Es wird der Startwert der Relais geladen. Lizenz Die RS485-Relaiskarte ist Freeware und darf für die private Nutzung uneingeschränkt eingesetzt werden. Dass Kopierrecht bleibt aber auf Seiten des Autors. Haftung Die RS485-Relaiskarte wurde ausführlich getestet, es kann aber leider nicht sichergestellt werden dass auch alles Fehlerfrei funktioniert. Der Autor übernimmt keinerlei Haftung für Personen oder Sachschäden, die durch die direkte oder indirekte Nutzung dieser Software oder Hardware entstehen sollten. Der Benutzer erklärt sich hiermit einverstanden die Gewährleistungsbeschränkung an zu erkennen, anderenfalls darf diese Software oder Hardware nicht verwendet werden. Die Nutzung geschieht ausdrücklich auf eigene Gefahr. Autor 2011 Jens Gürtler Fehlermeldungen und Verbesserungsvorschläge bitte an:

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