Aufbau und Inbetriebnahme, microsps N07

Transkript

1 Inhaltsverzeichnis Hinweis...2 Nachbau...2 Technische Daten...3 Schaltplan...4 Eingänge...4 ATMega644, Programmierstecker, Analog IN, LCD, RS232, Hadware Uhr...4 Schnittstellen, one wire, I2C für LCD, Erweiterungsstecker, CAN...5 Tastereingänge...5 Relaisausgänge...6 Netzteil ( Step Down Wandler )...6 Layout...7 BS Seite...7 LS Seite...8 Stückliste...9 Bestückung der Leiterkarte...12 Aufbau der Bestückungsseite...14 Aufbau der Bestückungsseite...15 Anschlußbelegung...16 Inbetriebnahme der Steuerung...18 Firmware Programmieren...18 Weiterführende Informationen...20 Speicherbelegung / Adressen...21 Versionsübersicht...21 Seite 1 von 21, den

2 Hinweis Das microsps wurde als Selbstbauprojekt entwickelt und ist für die Hausautomatisierung vorgesehen. Alle Komponenten wurden nach bestem Wissen und Gewissen entwickelt und getestet. Für Schäden, welche aus der Nutzung dieser Komponenten entstehen übernehme ich keinerlei Haftung und Gewährleistung. Der Anwender muss sich vergewissern, dass die Komponente die gewünschte Funtion erfüllt. Falls sie Fragen haben oder Unterstützung benötigen, werde ich sie im Rahmen meiner Möglichkeiten unterstützen. Nachbau Damit die Abmessungen der Platine und der Preis möglichst gering bleiben, sind die Bauteile der Schaltung weitgehend in SMD-Technik ausgeführt. Aufgrund des Umfangs der Schaltung wird die Leiterkarte als teilbestückte Baugruppe angeboten. Die Bauteile bis auf die Optokoppler, die Relais und die Anschlussklemmen sind bestückt. Die Firmware ist programmiert, somit besititzt die teilebestückte Leiterkarte die Funktionaliät der microsps. Die restlichen Komponenten lassen sich nach Bedarf bestücken. Als Spannungsversorgung kann 12V oder 24V ausgewählt werden. Die Spulenspannung der Relais muss mit der Versorgungspannung übereinstimmen. Seite 2 von 21, den

3 Technische Daten Bezeichnung: Abmessungen: Versorgungsspannung: Leistungsaufnahme: Bauhöhe: Ausgänge: Eingänge: nicrosps N mm x 120 mm 8V bis 28V Gleichspannung ( Step Down Wandler) ca. 0,21W ( ohne LCD Anzeige, kein Relais angesteuert) ca. 0,34W ( mit LCD Anzeige, kein Relais angesteuert) pro angesteuertes Relais 0,4W 15 bis 25 mm (abhängig von den Anschlussklemmen) maximal 6 Relais Ausgänge 2 one wire Schnittstellen RS232 Schnittstellen CAN Schnittstelle ( advanced ) I2C Schnittstelle 4 digitale Eingänge über Optokoppler Vorwiderstand 4,7k => die Schaltschwelle liegt bei ca. 4V 4 digitale Eingänge über Optokoppler parallel zu den Taster 4 Taster 2 Analoge Eingänge, 0 bis 5V, 10 Bit Auflösung Anzeige: Anschluss: LCD Anzeige über das Board oder über den I2C Bus über Schraubklemmen weitere Funktionen: Hardware Uhr ( advanced ) Stecker für den Anschluß einer Erweiterungsplatine Software: Firmwareapdate über bootloader möglich Umgebungstemperatur: 0 bis 60 C (ohne Betauung) Seite 3 von 21, den

4 Schaltplan Eingänge ATMega644, Programmierstecker, Analog IN, LCD, RS232, Hadware Uhr Seite 4 von 21, den

5 Schnittstellen, one wire, I2C für LCD, Erweiterungsstecker, CAN Tastereingänge Seite 5 von 21, den

6 Relaisausgänge Netzteil ( Step Down Wandler ) Seite 6 von 21, den

7 Layout BS Seite Seite 7 von 21, den

8 LS Seite Seite 8 von 21, den

9 Stückliste SMD Kondensatoren C pF C0805 C5, C6, C7, C8 22p C0805 C1, C2, C3, C4, C9 100n C0805 C10, C15, C20, C100, 100n C0805 C101 C11, C µF ELKO VF 100/35 K-D8 SMD Widerstände R1 0R R0805 R12 47R R0805 nicht bestück, für LCD Anzeige on board R4 100R R0805 R16, R17, R18, R19, R20, 1k R0805 Vorwiderstände der LED's für die Relais R21 R39, R103, R104 1k R0805 R102 3k R0805 R6, R7, R14, R15 4,7k R0805 R3 10k R50 bis R57 4,7k R1206 Vorwidersrände der LED's für die Optokoppler R100, R101 1R0 R1206 Nur ein Widerstand bestückt R2 120R R1206 LCD 2 * 16 Zeichen, grüner Hintergund, schwarze Schrift, kym1602g1 R13 1k R Ohm 0805 LCD 2 * 16 Zeichen, schwarzer Hintergund, gelbe Schrift, ym1602c R13 1K R Ohm 0805 LCD 4 * 16 Zeichen, grüner Hintergund, schwarze Schrift, ym1604ap-1 R13 1k R Ohm 0805 Seite 9 von 21, den

10 LCD 2 * 16 Zeichen, blauer Hintergund, schwarze Schrift, TC1602A-08(R) R Ohm 0805 R40 0 Ohm 0805 SMD Spulen L1 JCI µ L2012C wurde durch 100 Ohm ersetzt L2 150µH L_PIS2816 bedrahtete Bauteile => Widerstände/Kondensatoren/Spulen D1 1N4004 Verpolungsschutz D100 1N5819 Supressordiode, power supply LED's IN1, IN2, IN3, IN4, IN5, IN6, IN7, IN8 LED3MM 3mm 2 ma LED OUT1, OUT2, OUT3, OUT4, OUT5, OUT6 LED3MM 3mm 2 ma LED's POWER_LED, CPU- LED LED3MM 3mm 2 ma LED's IC's, Optokoppler, Quarze IC1 MAX3232CSE SO16 RS232 Schnittstelle IC2 MEGA644 DIL40 MICROCONTROLLER IC4 DS1307 SOIC-8 Uhr ( advanced ) IC6 ULN2803 DIL18 Relais Treiber IC11 MC34063AD SOIC8 Schaltregler U1 MCP 2515-I/SO SO-18W CAN Controller ( advanced ) U2 PCA 82C251 T SO-08 CAN BUS Treiber ( advanced ) OK1 bis OK8 PC817 DIL04 Optokoppler Q1, Q2 16MHz Q3 mechanische Bauteile 32,768kHz / TH38 Mini Uhrenquarz Uhrenquarz ( advanced ) S1 bis S4 TASTER 9303 B3F-10XX OMRON RELAIS 1 bis 6 FIN V Steck-/Printrelais, 2xUM, 250V/8A, 1 Seite 10 von 21, den

11 Sonstiges CR2032 KZH 20PCB P Fassung für die Batterie ( advanced ) LCD I2C Stecker WSL 6G Wannenstecker LCD Erweiterung EW_STECKER WSL 10G Wannenstecker Erweiterungsstecker STK500 WSL 10G Wannenstecker Programmierstecker X2 AKL Wannenstecker für die Spannungsversorgung AKL Anschlussklemme X5 AKL Wannenstecker für RS232 Schnittstelle AKL Anschlussklemme X9 AKL Wannenstecker für Analoganschluss AKL Anschlussklemme CAN, onw wire AKL Wannenstecker AKL Anschlussklemme DIG_IN_1, DIG_IN_2 AKL Wannenstecker AKL Anschlussklemme KL2, KL4, KL6 AKL Anschlussklemmen Relais KL1, KL3, KL5 AKL Anschlussklemmen Relais Alternative für KL1 bis KL6 SL 5.08/15/180 BL 5.08/4/ pol Weidmüller ( Farnell ) Stiftkeiste 4 pol. Weidmüller ( Farnell ) Schraubklemme IC Fassungen GS 18P IC-Sockel, 18-polig, superflach, gedreht, vergold für ULN2803 GS 16P für die Optokoppler, 2 Stück GS 40P für ATMEGA 644 Buchsenleiste SPL 32 IC-Fassung, 32-polig, einreihig Stiftleiste SL 1X36G 2,54 36pol. Stiftleiste, gerade, RM 2,54 Batterie CR V ( advanced ) Teile, die nur in der Version advanced bestückt sind Teile die nicht bestückt sind Die Bezugsquelle der Bauteile (wenn kein Lieferant angegeben) beziehen diese sich auf Seite 11 von 21, den

12 Bestückung der Leiterkarte Die Leiterkarte hat eine Größe von 100 auf 120 mm. Auf der Unterseite befinden sich die Widerstände, die Kondensatoren und der RS232 Schnittstellentreiber, das Schaltregler IC, die Bausteine für den CAN Bus und das IC für die Uhr. Bestückungsseite ( BS ) Seite 12 von 21, den

13 Lötseite ( LS ) Seite 13 von 21, den

14 Aufbau der Bestückungsseite Auf dem Bild ist die Bestückung der basic Version zu sehen. Die Hardwareuhr und die CAN Bausteine sind in der advanced Version bestückt. Seite 14 von 21, den

15 Aufbau der Bestückungsseite Die Relais, Optokoppler und Anschlussklemmen können nach Bedarf bestückt werden. Seite 15 von 21, den

16 Anschlußbelegung 12V GND Versorungsspannung 12V oder 24V ( ist abhängig von der Relaisspannung ) one wire bus +5V one wire bus 1 one wire bus 2 GND CAN Schnittstelle +5V CANH CANL GND Seite 16 von 21, den

17 Digitale Eingänge Bei den Digitalen Eingängen sind Eingang ( VDD ) und Ausgang (GND) auf die Klemmen geführt. So lassen sich die Eingänge so beschalten, dass diese hi aktiv oder lo aktiv ansteuerbar sind. Die Eingänge können auch zu Gruppen über Brücken auf der Unterseite zusammengeschaltet werden. In diesem Beispiel sind die GND der Eingänge miteinander verbunden. Seite 17 von 21, den

18 Inbetriebnahme der Steuerung An der zweipoligen Anschlussklemme werden nun 12 V oder 24V angelegt. Als Netzteil habe ich ein Steckernetzteil mit einem maximalen Ausgangsstrom von 800 ma verwendet. Nachdem die Spannungsversorung angeschlossen ist, muss Die POWER Led (grüne LED unter dem Schaltregler) leuchten. Firmware Programmieren Die Benutzeroberfläche ist ein Programm, das auf dem PC installiert wird. Mit diesem wird die Firmware und das SPS-Programm in die microsps geladen. Für die Verbinung PC und RS232 Schnittelle wird ein Anschlusskabel (siehe Zeichnung) mit 3 Adern benötigt. Stecker von rechts nach links (1 bis 3), Klemmen nach oben, Drähte von hinten anklemmen. Nun folgt der Download der Firmware über die Benutzeroberfläche. Nach dem Programmstart wird folgender Text vom Bootloader ausgegeben. Die Meldung EXIT START wird nach zwei Sekunde geschrieben, solange keine Firmware geladen wurde. Solange der Bootloader auf Daten wartet, blinkt die LED CPU auf der rechten Seite 5 mal pro Sekunde. Exit bedeutet, dass der Bootloader zum eigentlichen Programm verzweigt. Da aber noch kein Programm (Firmware) eingespielt wurde, wird wieder der Bootloader gestartet. Der Bootloder wartet jetzt auf Daten. Wenn keine Telegramme gesendet werden, verzweigt der Bootloder wieder zum Hauptprogramm. Die Startadresse des Bootloaders ist 0xF800. Wenn diese Meldung so angezeigt wird, arbeitet die microsps richtig. Mit dem Button Download Firmware wird nun die Firmware ausgewählt und in der microsps abgespeichert. Seite 18 von 21, den

19 Die Firmware wird gestartet und gibt folgende Meldung aus. Die LED CPU ( gelbe LED auf der rechten Seite) muss nun 1 mal pro Sekunde blinken. Die Version der Firmware wird sich weiterentwickelt. In dieser Anzeige wird vermutlich nicht der aktuelle Stand angezeigt. Seite 19 von 21, den

20 Die microsps ist nun fertig aufgebaut. Über die Schaltfäche Einstellungen können Erweiterungen wie I2C Schnittstelle oder die LCD Anzeige aktiveirt werden. Dazu zuerst über read die Einstellung lesen, änder und mit write Speichern. Die Einstellung ist im EEProm abgespeichert. Mit einem RESET werden die Einstellungen von der microsps übernommen. Weiterführende Informationen Unter Benutzeroberfläche update der Firmware laden der Programmdateien welche in Eagle erstellt wurden Telegramme testen Script Monitor zum testen und aufzeichnen von Daten einfacher Debugger Programmerstellung Informationen zum Schaltplaneditor unter Eagle unter Download sind die erforderlichen Dateien abgelegt Artikel Beispiele für besonder Themen zur microsps Unter der Adresse ist ein Forum zum Austausch von Informationen eingerichtet. Seite 20 von 21, den

21 Speicherbelegung / Adressen CAN BUS Die Adresse wird im Schaltplan über den Baustein eingestellt. Adressbereich geht von 0 bis 255 ( 8 bit Adresse ) one wire BUS Die Version N07 besitzt zwei one wire Schnittstellen. An jeder Schnitstelle können bis zu 4 DS1820 Bausteine angeschlossen werden. Die 64 Bit Adresser der one wire Bausteine wird auf dem Bus abgefragt und Plätzen zugeordenet. Der Baustein mit der kleinsten Adresse bekommt den Platz 0. Der one wire bus #1 belegt Platz 0 bis 3. Der one wire bus #2 belegt Platz 4 bis 7. I2C BUS Über den I2C Bus wird die Uhr, die LCD Anzeige und die Erweiterungskarten angesteutert. Folgende Adressen sind reserviert: Erweiterungsboard digital IO: LCD Anzeige: Uhr: EEPROM 0x00 bis 0x3F 0x80 0xD0 weitere Informationen unter Benutzeroberfläche Versionsübersicht erstellt am Seite 21 von 21, den