Die I2C Relaisplatine RNREL 1.0

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1 Die I2C Relaisplatine RNREL 1.0 Immer wieder kommt es vor das verbraucher (Motoren, Leuchte, Staubsauger usw.) von einem Controller aktiviert werden müssen. Da der Strom der ControllerboardAusgänge dafür selten ausreicht bieten sich Relais an. Diese Platine stellt 5 Relais und 3 FET-Schaltstufen zur Verfügung. Im Gegensatz zu vielen anderen Relaisboards sind auch Umschaltrelais (2xUm) vorhanden. Dadurch können auch komplexere Aufgaben wie Motosteuerung in mehrere Richtungen usw. realisiert werden Und das beste: Das Port wird per I2C-Bus angesteuert, also 2 Leitungen reichen aus! Als hier die Leistungsmerkmale auf einen Blick: 2 Stück Umschaltrelais (jeweils 2xUM) mit ca. 6A belastbar 1 Stück Umschaltrelais (jeweils 2xUM) mit ca. 2A belastbar 2 Stück Relais mit einem Schließerkontakt ca. 1A belastbar 3 Kontaktlose FET Schaltstufen für Verbraucher mit max 40V / 3A Nahezu an jedem Controller mit I2C Bus verwendbar Stecker und Platinenbohrungen nach Roboternetz-Definition Kann Huckepack mir anderen Roboternetzboards verschraubt werden Eigene 6V Spannungsstabilisierung für Relais (alternativ kann Spannung über I2C-Port entnommen werden) Mehrere Boards kombinierbar da I2C Slave Adresse frei wählbar Alle Relais-Kontakte über Schraubklemmen herausgeführt Nur halbe -Europakartengröße I2C-Relaisplatine nach Roboternetz-Definition Seite 1 von 10

2 Diagramm Beschreibung der Anschlüsse I2C-Relaisplatine nach Roboternetz-Definition Seite 2 von 10

3 Bestell- und Bestückungsliste Anzahl Bezeichnung auf Platine 1 C1 2 C2,C3 7 FetPower,FETA,FETB,FETC, Power,REL4,REL5 1 I2C-Bus 1 IC1 1 IC2 4 JP1, ADR (dort werden 3 benutzt) 1 JP2 2 K1,K3 1 K2 2 K4,K5 1 PCF 3 IRF540 6 Relais1A,Relais1B,Relais2A,R elais2b,relais3a,relais3b 1 RN1 1 Platine Wert / Maße Reichel- Bestellnummer 100n (R=5mm L=6mm,B=3mm) 220 uf/35v (R=5mm, D=10mm) Schraubklemmen 2 polig (R=5,12) oder RIAWannenbuchse KERKO100N RAD 220/35 AKL Wannenbuchse 2x5 gerade 7806 (6-7V Spannungsregler) UDN2981A Jumper Stiftleiste 1x3 WSL 10G 7806 UDN 2981 A LU 2,5 MS3 Jumper Stiftleiste 1x2 6V Relais 2xUM (max. 8A) 6V Relais 2xUM (max. 2A) 5V Relais 1xUM (max. 1A) PCF8574 AP FET Transistor IRF540 Schraubklemmen 3polig (R=5,12) oder RIAWannenbuchse Widerstandsnetzwerk 8x 10k Fertig gedruckte Platine zum aufbauen der Schaltung LU 2,5 MS2 FIN V FIN V SIL 7271-D 5V PCF8574AP IRF540 AKL I2C-Relaisplatine nach Roboternetz-Definition Seite 3 von 10 SIL K gibt es bei

4 Erläuterung der Anschlüsse und Kurzschlussbrücken Anschlussbezeichnung Erläuterung I2C-Bus I2C-Bus Über diesen Bus werden die einzelnen Relais gesteuert. Der I2C-Bus benötig nur 2 Leitungen für alle Funktionen. Entsprechend der Roboternetz-Norm wird hier ein 2x5 poliger Stecker angeschlossen. Die Belegung entspricht exakt der form Roboternetz Board (RNFFRA) und anderen Boards. Pin 1 SCL (Taktleitung) Pin 3 SDA (Datenleitung) Pin 5 +5V Pin 7 +5V Pin 9 Batteriespannung max. +12V Pin 2,4,6,8 GND Pin 10 INT Diese Leitung kann von allen I2C-Bus Erweiterungen genutzt werden um den Hauptcontroller darüber zu informieren das sich Daten (z.b. von Sensoren) verändert haben. In diesem Fall wird die Leitung solange auf Masse gelegt bis der entsprechde I2C-Baustein ausgelesen wird. Die Controller muss also immer alle I2C-Bausteine auslesen solange diese Leitung auf Masse liegt. Diese Leitung ist mit der INT-Leitung des PCF verbunden. Beim Elektro-Standard gibt es diese Leitung nicht, hier liegt dieses Signal immer auf Masse! JP1 Power JP2 RELAIS1A RELAIS1B RELAIS2A RELAIS2B RELAIS3A RELAIS3B RELAIS4 RELAIS5 FET Power Spannungsversorgung Die Relaisplatine und Relais können wahlweise komplett über den oben genannten I2C-Stecker mit der 5V Logikspannung versorgt werden. Da auf der Relaisplatine jedoch 6V Relais eingesetzt werden und auch beim Treiber IC Spannungsverluste entstehen, reicht diese Spannung manchmal bei Relais nicht vollständig aus. Daher ist es empfehlenswert diese Kurzschlussbrücke zwischen mittleren Kontakt und EXT zu setzen- Dadurch kann die komplette Relaisplatine über den integrierten Spannungsregler (6V) versorgt werden. In diesem Fall muß jedoch am Power Regler eine Spannung zwischen ca. 8 und 15 V angelegt werden. Externe Spannungsversorgung Wenn die Relaisplatine nicht über den I2C Port mit Spannung versorgt werden soll, dann muß hier eine Spannung von ca. 8 15V angelegt werden (siehe Beschreibung zu JP1) Über diese 2 polige Stiftleiste kann die stabilisierte 6V Spannung für andere Erweiterungen genutzt werden Diese Schraubklemmen führen die Umschaltkontakte A,von Relais 1 nach außen (siehe Diagramm) 2 A belastbar Diese Schraubklemmen führen die Umschaltkontakte B,von Relais 1 nach außen (siehe Diagramm) 2 A belastbar Diese Schraubklemmen führen die Umschaltkontakte A,von Relais 2 nach außen (siehe Diagramm) 6 A belastbar Diese Schraubklemmen führen die Umschaltkontakte B,von Relais 2 nach außen (siehe Diagramm) 6 A belastbar Diese Schraubklemmen führen die Umschaltkontakte A,von Relais 3 nach außen (siehe Diagramm) 6 A belastbar Diese Schraubklemmen führen die Umschaltkontakte B,von Relais 3 nach außen (siehe Diagramm) 6 A belastbar Diese Schraubklemmen führen den Schließerkontakt von Relais 4 nach außen (siehe Diagramm) 1 A belastbar Diese Schraubklemmen führen den Schließerkontakt von Relais 5 nach außen (siehe Diagramm) 1 A belastbar Eingangspannung für FET-Ausgänge Das Relaisboard verfügt über drei Ausgänge die kontaktlos durchgeschaltet werden. Über diese Schraubklemme wird die Eingangsspannung (bis ca. 40V), die später auf den FET-Ausgängen durchgeschaltet wird, eingespeist. Unbedingt die Markierungen + und beachten! Masse ist mit der Masse des Boards verbunden. I2C-Relaisplatine nach Roboternetz-Definition Seite 4 von 10

5 FETA FETB FETC ADR An dieser Schraubklemme kann ein Verbraucher direkt angeschlossen werden. Wird die FETSchaltstufe per I2C durchgeschaltet, dann wird die Eingangsspannung von FET-POWER hier durchgeschaltet. Belastbarkeit ohne Kühlkörper ca. 3A. An dieser Schraubklemme kann ein Verbraucher direkt angeschlossen werden. Wird die FETSchaltstufe per I2C durchgeschaltet, dann wird die Eingangsspannung von FET-POWER hier durchgeschaltet. Belastbarkeit ohne Kühlkörper ca. 3A. An dieser Schraubklemme kann ein Verbraucher direkt angeschlossen werden. Wird die FETSchaltstufe per I2C durchgeschaltet, dann wird die Eingangsspannung von FET-POWER hier durchgeschaltet. Belastbarkeit ohne Kühlkörper ca. 3A. Adresse des I2C Ausgabeportes Hier müssen drei Jumper auf eine 3x3 Stiftleiste aufgesteckt werden. Die drei mal 3 Stiftleiste kann man sich übrigens durch drei einzelne 3er Stiftleisten bauen! Über die Jumper (Kurzschlussbrücken) kann man die Ansprechadresse des PCF-Bausteins (wir nennen es RelaisPort frei wählen. Dadurch lassen sich mehrere Bords und PCF-Bausteine an einem I2C-Bus nutzen. Die Nachfolgende Skizze zeigt übliche Standardbelegung Hex 76! Als Standard wird hier PCF-Adr. Hex 76 empfohlen (letzte Skizze) I2C-Relaisplatine nach Roboternetz-Definition Seite 5 von 10

6 Wie werden die Relais angesteuert? Die Relais werden über den I2C-Port von beliebigen Controllern angesteuert. Auf der Relaiplatine befindet sich der bekannte I2C Porterweiterungsbaustein PCF 8574AP. Jedes Bit dieses Portbausteines steht für 1 Relais. Durch einfaches Setzen oder Löschen eines Bit s, wird das entsprechende Relais ein- oder ausgeschaltet. Folgende Bit s stehen für folgendes Relais: Bit Relais Relais K2 (2A belastbar) 2xUM Relais K1 (6A belastbar) 2xUM Relais K3 (6A belastbar) 2xUM FET Schaltstufe FET C FET Schaltstufe FET B FET Schaltstufe FET A Relais K4 (1A) Relais K5 (1A) Der I2C-Port kann von nahezu allen Controllern (z.b. C-Control, Atmel AVR usw.) recht einfach per Befehl in den verfügbaren Sprachen wie Basic, Bascom-Basic, C, Pascal, Assembler usw. angesprochen werden. Als Beispiel hier nur ein kleines Bascom-Programm für das RoboterNetzBoard RNBFRA (robotikhardware.de). Andere Beispiele können gerne im Roboternetz noch gepostet werden (wenn noch nicht geschehen). Empfohlen wird als Slave Adresse für das Board Hex 76. Damit verträgt sich das ganze auch optimal zum RNBFRA Roboterboard. '################################################### 'relaiskarte.bas 'für 'RoboterNetz Standard-Roboter Board RBNFRA ab 1.1 ' 'Aufgabe: 'Relaiskarte wird getestet 'Alle 8 Relais bzw. Fet Schaltstufen werden nacheinander 'für 2 Sekunden eingeschaltet ' 'Autor: Frank 'Weitere Beispiele und Beschreibung der Hardware 'unter + robotikhardware.de '################################################### Declare Sub Rnb_relaisschalten(byval Relaisnr As Byte, Byval Status As Byte) Const Relaisport_adr = &H76 'I2C Adr PCF 2 Dim Relaisstatus As Byte Dim I As Byte $crystal = $baud = 9600 Config Scl = Portc.0 Config Sda = Portc.1 'Quarzfrequenz 'Ports fuer IIC-Bus I2cinit Wiederhole: For I = 0 To 7 Call Rnb_relaisschalten(i, 1) 'Relais i so anziehen I2C-Relaisplatine nach Roboternetz-Definition Seite 6 von 10

7 Wait 2 'Warte 2 Sekundne Call Rnb_relaisschalten(i, 0) Wait 2 Next I 'Relais i soll abfallen 'Warte 2 Sekundne Goto Wiederhole 'Die Hilfsfunktion erleichtert das ein und Ausschalten bestimmter Relais 'Variable: Relaisnr ( 0 bis 7) steht für ein bestimmtes Relais 'Variable: status (1 oder 0) schaltet Relais ein oder aus 'Bei Status 1 wird die entsprechende Relais anziehen, bei 0 abfallen Sub Rnb_relaisschalten(byval Relaisnr As Byte, Byval Status As Byte) Relaisstatus.relaisnr = Status I2cstart I2cwbyte Relaisport_adr I2cwbyte Relaisstatus I2cstop End Sub 'Schreibbefehl an PCF schicken 'Datenbyte an PCF End I2C-Relaisplatine nach Roboternetz-Definition Seite 7 von 10

8 Schaltplan Sollte in dieser Doku noch der ein oder andere Fehler drin stecken, so bitte ich um Nachsicht und Hinweise per Mail an den Entwickler Also immer mal im Download Bereich nach der Versionsnummer der Doku schaun, Ergänzungen sind denkbar! Der Nachbau dieses Boards ist ausdrücklich gestattet, jedoch nur für den privaten Einsatz! Die Kommerzielle bzw. Gewerbliche Verwertungen bedürfen der schriftlichen Einwilligung des Entwicklers robotikhardware.de I2C-Relaisplatine nach Roboternetz-Definition Seite 8 von 10

9 Online-Bestellung von Platinen über Schadensersatz und Haftungsausschluss Bei dieser Schaltung handelt es sich um einen mehrfach getesteten Entwurf. Dennoch können Fehler nie ganz ausgeschlossen werden, daher kann keine Gewährleistung auf die Funktion gegeben werden. Die Gewährleistung kann nur auf die Funktion der einzelnen Bauelemente gegeben werden, da der Entwickler und Vertrieb keinen Einfluß auf den korrekten Aufbau der Schaltung nehmen kann. Für Schäden die durch fehlerhaften Aufbau entstanden sind, direkt oder indirekt, ist die Haftung generell ausgeschlossen. Schadensersatzansprüche, gleich aus welchem Rechtsgrund, sind ausgeschlossen, soweit nicht vorsätzliches oder grob fahrlässiges Handeln vorliegt. Sofern wir haften, umfaßt unsere Haftung nicht solche Schäden, die nicht typischerweise erwartet werden konnten. Für Störungen innerhalb des Internets wird keine Haftung übernommen. Haftung und Schadenersatzansprüche sind auf den Auftragswert / Bauteilwert beschränkt. Bei der Lieferung von Software gelten über diese Bedingungen hinaus die besonderen Lizenzoder sonstigen Bedingungen des Herstellers. I2C-Relaisplatine nach Roboternetz-Definition Seite 9 von 10

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