StarLight. Verzia 1.0
Verzia 1.0 Konštrukcia a inštalácia dreveného stropu v obývacej izbe vrátane osvetľovacieho systému využívajúceho mikrokontrolér na ovládanie funkcií osvetlenia a rádiové diaľkové ovládanie Lonsee v marci 2011
Markus Fulde Finkenweg 3 D-89173 Lonsee Telefón +49 (7336) 92 11 89 Fax +49 (7336) 92 10 68 Mobil +49 (160) 84 54 314 E-mail [email protected] Internet http: // www.kleinmaeusiges.de Markus Fulde, 2011, strana 2 z 482
1 Bezpečnostné upozornenie Pozor: Inštaláciu a uvedenie do prevádzky môžu z dôvodu voľne vedeného sieťového napätia v prístroji vykonávať iba odborníci, ktorí sú na to vyškolení. Je potrebné dodržiavať príslušné bezpečnostné predpisy a predpisy VDE. Autor nepreberá žiadnu zodpovednosť za škody akéhokoľvek druhu, ktoré sú spôsobené priamo alebo nepriamo zariadením. Markus Fulde, 2011, strana 3 z 482
Schéma zapojenia 50: Schéma zapojenia Master-Board - List 7.235 Schéma zapojenia 51: Schéma zapojenia Master-Board - List 8.236 Schéma zapojenia 52: Schéma zapojenia Master-Board - List 9. 236 Schéma zapojenia 53: Schéma zapojenia Master-Board - List 10. 237 Schéma zapojenia 54: Schéma zapojenia pomocnej dosky - List 1. 243 Schéma zapojenia 55: Schéma zapojenia pomocnej dosky - List 2. 244 Schéma zapojenia 56: Schéma zapojenia pomocnej dosky - List 3. 244 Schéma zapojenia 57: Schéma zapojenia pomocná doska - List 4. 245 Schéma zapojenia 58: Schéma zapojenia Pomocná doska - List 5. 245 Schéma zapojenia 59: Schéma zapojenia pomocnej dosky - List 6. 246 Schéma zapojenia 60: Schéma zapojenia pomocnej dosky - List 7. 246 Schéma zapojenia 61: Schéma zapojenia pomocnej dosky - List 8. 247 Schéma zapojenia 62: Schéma zapojenia pomocnej dosky Doska - list 9. 247 Schéma zapojenia 63: Prepočet úrovne 3,3 V -> 5 V s tranzistorovým stupňom. 403 Schéma zapojenia 64: Prepočet úrovne 3,3 V -> 5 V s komparátorom. 403 Schéma zapojenia 65: Konverzia úrovne 5 V -> 3,3 V s tranzistorovým stupňom. 404 Schéma zapojenia 66: Prepočet úrovne 5V -> 3,3V s deličom napätia. 404 Schéma zapojenia 67: Prepočet úrovne 5V -> 3,3V so sériovým rezistorom. 405 Markus Fulde, 2011, strana 15 z 482
6 Softvérový adresár Softvér 1: Kód na inicializáciu časovania zapaľovania TRIAC. 100 Softvér 2: Príklad kódu BASCOM na stmievanie fázových častí. 108 Softvér 3: Vzorový kód BASCOM pre komunikáciu RS485 - hlavný. 128 Softvér 4: Vzorový kód BASCOM pre komunikáciu RS485 - slave. 134 Softvér 5: Kód na ovládanie LCD displeja. 150 Softvér 6: Kód na riadenie EEPROM (externej a internej). 169 Softvér 7: Pripojenie modelu DS18S20 k systému BASCOM. 180 Softvér 8: Testovací softvér na uvedenie sledovacieho rozhrania RS-232 do prevádzky. 197 Softvér 9: C-Nastavenia komunikačných parametrov adaptéra SCART. 199 Softvér 10: Makefile adaptéra SCART. 260 Softvér 11: Makefile.local od Betty. 263 Softvér 12: Betty's Makefile. 265 Softvér 13: Makefile.conv spoločnosti Betty. 265 Softvér 14: Projektový softvér pre majstrov. 378 Softvér 15: Projektový softvér pre otrokov. 402 Markus Fulde, 2011, strana 16 z 482
7 História Dátum Rozhodnutie 10.09.2010 V pôvodnom dizajne bol ovládač ULN2003 Darlinton poskytnutý ako relé, LED a napájací ovládač. Prehliadalo sa, že tento komponent je 7-kanálový ovládač s výstupom otvoreného kolektora. Dizajn bol však založený na skutočnosti, že modul vodiča dodáva + 5 V so zodpovedajúcim výkonom. Výsledkom sú nasledujúce opatrenia a rozlíšenia: - Pre hotové dosky je vytvorená doska adaptéra, ktorú je možné namontovať namiesto čipu ULN2003. - Schémy zapojenia a usporiadania sa prevedú na náhradný komponent 74HCT244 a zahrnú sa do tohto dokumentu. 01.03.2011 Posledná úplná revízia po dokončení projektu Tabuľka 1: História Markusa Fuldeho, 2011 Strana 17 z 482
8 Všeobecne 8.1 Vývojové prostredie Vývojové prostredie projektu: Obrázok 1: Vývojové prostredie Markus Fulde, 2011, strana 18 z 482
Obrázok 2: Laboratórny systém Markus Fulde, 2011, strana 19 z 482
Obrázok 3: Starý strop - časť 1 Obrázok 4: Starý strop - časť 2 Markus Fulde, 2011, strana 21 z 482
8.3 Strop na konci vývoja Obrázok 5: Nový pohľad na strop 1 Obrázok 6: Nový pohľad na strop 2 Markus Fulde, 2011, strana 22 z 482
Obrázok 7: Pohľad na hotový strop 1 Obrázok 8: Pohľad na hotový strop 2 Markus Fulde, 2011, strana 23 z 482
Obrázok 9: Pohľad na hotový strop 3 Obrázok 10: Pohľad na hotový strop 4 Markus Fulde, 2011, strana 24 z 482
8.4 Rozsah služieb Nasleduje popis rozsahu služieb a čiastočnej funkcionality, ktoré projekt poskytuje a poskytuje: 8.4.1 Osvetľovacie jednotky, horizontálne svetlo WEST, modul 6 Osvetlenie, stôl v obývacej izbe, modul 2 Pasívne osvetlenie, osvetlenie pre obrázky, modul 5 Starlight, Modul 3 Osvetlenie, rozdeľovač miestnosti, modul 4 Osvetlenie, jedálenský stôl, modul 1 Pasívne osvetlenie, horizontálne svetlo WEST Modul 7 Obrázok 11: Svetelné moduly Markus Fulde, 2011, strana 25 z 482
8.4.2 Napájanie + spínaný zdroj 5 V ID Funkcia Zdroj SUP001 Napájanie 230 V
3-pólové - pripájacie svorky S018 pre osvetlenie 3-pólové - pripájacie svorky S019 pre napájacie napätie + 5V - držiak poistky S020 s jemnou poistkou - ochrana obvodu S021 cez varistor - S022 slave neukladá informácie - generátor akustického signálu S023 1 x štandardné GPIO (Výstup) Tabuľka 4: Čiastkové funkcie a zdroje riadiacej jednotky slave Markus Fulde, 2011, strana 27 z 482
8.4.5 Zdroje ID funkcií rádiového diaľkového ovládača RC001 Odosielanie riadiacich informácií do nadradenej jednotky - RC002 Príjem stavových informácií z hlavnej jednotky - RC003 Kompletné vypnutie/zapnutie systému - RC008 Plný jas všetkých svetiel - RC009 Režim stlmenia všetkých svetiel - RC010 Grafický prehľad stropného osvetlenia - RC011 Jednotlivé segmenty je možné zvoliť pomocou numerických klávesov - RC012 Stmievanie vybraného segmentu pomocou kurzorových kláves. - Tabuľka 5: Čiastočné funkcie a zdroje diaľkového ovládača Betty Ďalšie funkcie diaľkového ovládača nájdete v kapitole s vysvetlením funkcie diaľkového ovládača. Markus Fulde, 2011, strana 28 z 482
8.5 Funkčné komponenty 8.5.1 Schematické modulárne znázornenie Projekt má tieto jednotlivé funkčné prvky/podkomponenty: Osvetľovacia jednotka 1 Osvetľovacia jednotka 2 Osvetľovacia jednotka 3 Osvetľovacia jednotka 4 Osvetľovacia jednotka 7 Jednotka prechodu svetla 8 S1 N PE S1 N PE S1 N PE S1 N PE S1 N PE S1 N PE AKL AKL AKL AKL AKL Stmievač - Stmievač - Stmievač - Stmievač - Stmievač - Modul Modul Modul Modul S2 AKL Stmievač - Modul IGBT-Stmievač Teplotný snímač TWI-Interface Teplotný snímač IGBT-Stmievač Teplotný snímač IGBT-Dimmer TWI-Interface Teplotný snímač IGBT-Dimmer TWI-Interface Teplotný snímač IGBT-Dimmer TWI-rozhranie Teplotný snímač IGBT-Dimmer TWI-rozhranie ATmega168 μc 5V ATmega168 μc 5V ATmega168 μc 5V ATmega168 μc 5V ATme 5V ATmega168 µc 5V AKL SYS AKL SYS AKL SYS AKL SYS AKL SYS AKL SYS Napájanie L1/N/PE SYS Napájanie a centrálny počítač EEPROM Pamäť Rádiové diaľkové ovládanie Centrálne ovládanie (vrátane klávesnice a displeja) ATmega128 µc Napájanie 5V priechod cht Systémová zbernica RS485 špeciálna úprava fázy a nuly vďaka stmievaciemu obvodu. 230V relé S1 AKL nula L1 systém zap./vyp. L2 priechodné svetlo L1 L2 N séria vypínača na stenu PE napájanie 230V
Stenový spínač stropného rozvádzača Obrázok 12: Bloková schéma celkového systému - koncepcia Vyššie uvedený obrázok zobrazuje schematickú štruktúru osvetľovacieho systému. Keď bol svetelný systém dokončený alebo nainštalovaný, priechodové osvetlenie nebolo skonštruované tak, aby sa dalo prepínať spínacími relé. Nasledujúci obrázok zobrazuje kabeláž v aktuálnej finálnej verzii: Markus Fulde, 2011, strana 29 z 482
Obrázok 13: Bloková schéma celého systému - implementácia Kvôli ľahšej obsluhe systému boli dve stmievacie jednotky pre osvetlenie stola oddelené a oddelené od bežných stenových spínačov pomocou spínacích relé. To znamená, že dve stolné lampy je možné ovládať pomocou bežných sériových spínačov. Ak je aktivované, riadenie osvetlenia sa preberie prepnutím dvoch úrovní relé. Markus Fulde, 2011, strana 30 z 482
Obrázok 14: Prepínacie relé pre osvetlenie stola Podrobnejší popis nájdete v kapitole Reléový adaptér pre osvetlenie priechodu! Markus Fulde, 2011, strana 31 z 482
8.5.1 Skutočná kabeláž slave 4 n.c. n.c. S1 zap/vyp S2 riadiaci signál hlavný podriadený 5 3 spínač stropného rozdeľovača 2 jedálenský stôl ZERO ZERO vodičový spínač 1 stolný spínač obývacej izby 4On/Off slave 3 4 spínač 2 jedálenský stôl ZERO ZERO vodičový spínač 1 stolný spínač obývacej izby 4Zap./Vyp. N.c. Slave 6 5 4 slave 2 master slave 7 1 2 slave 1 vypínač 2 jedálenský stôl ZERO ZERO vodičový spínač 4Zapnutý/Vypnutý 3 4 nástenný vypínač slave 8 3 3 3 n.c. n.c. Hlavný riadiaci signál S1 vodič PE ZERO Vodič ZERO ZERO vodičový spínač 1 stôl v obývacej izbe Obrázok 15: Stropná kabeláž Markus Fulde, 2011 Strana 32 z 482
8.6 Prehľad BUS systémov a komunikačných ciest Nasledujúci obrázok zobrazuje rôzne BUS systémy a cesty toku signálu, cez ktoré si komponenty celého systému navzájom vymieňajú údaje. Obrázok 16: BUS systémy a komunikačné cesty Markus Fulde, 2011, strana 33 z 482
9 Drevený strop 9.1 Výber materiálu Drevený strop je vyrobený z dosiek z pravého smrekového dreva od spoločnosti Fendt Holzgestaltung. Adresa: Internet: http://www.fendt-holzgestaltung.de/ Fendt-Holzgestaltung KG Bachstrasse 11 D- 87745 Haselbach telefón: +49 (0) 8266/86200 fax: +49 (0) 8266/862099 e-mail: [email protected] www.fendt-holzgestaltung.de www.uno-fix.com Široká smreková doska sa používa v šírke 19 cm plus systém pružina-pružina. Tón je v roku 2010 perleťovo biely. Aby nebol pokrytý celý strop drevom a aby sa neuvoľnil, je na okrajoch miestnosti vytvorená medzera 50. Ako povrchová úprava sa používa pás Fendt č. Nasledujúce obrázky zobrazujú podrobne použité materiály: Obrázok 17: Široká doska a krajné lišty Markus Fulde, 2011, strana 34 z 482
Obrázok 18: Podrobné informácie o širokej doske Obrázok 19: Podrobnosti o koncovej lište Obrázok 20: Podrobnosti o širokej doske Markus Fulde, 2011, strana 35 z 482
9.2 Návrh a plánovanie dreveného stropu Teraz nasledujú jednotlivé výkresy pre plánovanie. Obrázok 21: Plánovanie dreveného stropu - pôdorys obývacej izby Markus Fulde, 2011, strana 36 z 482
Obrázok 22: Plánovanie dreveného stropu - pôdorys obývacej izby s nábytkom Markus Fulde, 2011, strana 37 z 482
Obrázok 23: Plánovanie dreveného stropu - pôdorys obývacej izby s nábytkom a stropom Markus Fulde, 2011, strana 38 z 482
Obrázok 24: Plánovanie dreveného stropu - Dizajnový drevený strop Markus Fulde, 2011, strana 39 z 482
Obrázok 25: Plánovanie dreveného stropu - polohy žiarovky Markus Fulde, 2011, strana 40 z 482
Obrázok 26: Plánovanie dreveného stropu - popis materiálu drevený strop, obývacia izba Markus Fulde, 2011, strana 41 z 482
Obrázok 27: Plánovanie dreveného stropu - kontralaty Markus Fulde, 2011, strana 42 z 482
Obrázok 28: Plánovanie polohy dreveného stropu a elektroniky na vedenie káblov Markus Fulde, 2011, strana 43 z 482
Obrázok 29: Plánovanie drevených stropných čiastkových líšt s vyvŕtanými otvormi a upevneniami Markus Fulde, 2011, strana 44 z 482
9.3 Realizácia dreveného stropu Nasleduje niekoľko dojmov z dreveného stropu. Obrázok 30: Drevený strop vo výrobe, zameriavač 1 Obrázok 31: Drevený strop vo výrobe, zameriavač 2 Markus Fulde, 2011, strana 45 z 482
Obrázok 32: Drevený strop vo výrobe, zameriavač 3 Obrázok 33: Drevený strop vo výrobe, zameriavač 4 Markus Fulde, 2011, strana 46 z 482
Obrázok 34: Drevený strop vo výrobe, zameriavač 5 Obrázok 35: Drevený strop vo výrobe, zameriavač 6 Markus Fulde, 2011, strana 47 z 482
10 Základné informácie o elektronike 10.1 Mikrokontrolér ATmega128 V projekte sa používa mikrokontrolér ATMEL ATmega128 s externým kryštálom 16 MHz. Tento procesor sa používa ako hlavný počítač alebo centrálna jednotka. PINOut ATmega128: Obrázok 36: PINOut ATmega128 tqfp 10.1.1 Alokácia zdrojov ATmega128 Použitá funkcia PIN portu Popis Definícia 1 PEN PEN J Programovanie Povoliť bit pre sériový program [PEN_128] cez 1k do VCC! 2 funkcia PE0 RXD0 PDI J 1. funkcia programovacieho rozhrania ISP 2. RS485 príjem dát RO [PDI_128] [RS485_RO_MASTER] 3 funkcia PE1 TXD0 PDO J 1. funkcia programovacieho rozhrania ISP 2. RS485 prenos dát DI [PDO_128] [RS485_DI_MASTER] 4 PE2 XCK0 AIN0 J Generátor zvuku [SOUND_128] 5 PE3 OC3A AIN1 J 1 Drôtové rozhranie DS18S20 [DS18S20_128] 6 PE4 OC3B INT4 J Trvalé svetlo/stmievač relé [PERMANENT LIGHT] 7 PE5 OC3C INT5 J Ovládanie adaptéra SCART [SCART] Markus Fulde, 2011 strana 48 z 48
Použitá funkcia PIN portu Popis Definícia 54 PF7 ADC7 TDI 55 PF6 ADC6 TDO 56 PF5 ADC5 TMS 57 PF4 ADC4 TCK 58 PF3 ADC3 59 PF2 ADC2 60 PF1 ADC1 61 PF0 ADC0 62 AREF AREF J Externé referenčné napätie (AREF) [ARFE_128] 63 GND Uzemnenie GND pre ADC [GND_128] (AGND) 64 AVCC AVCC J Napájacie napätie ADC (AVCC) [AVCC_128] Tabuľka 6: Alokácia zdrojov ATmega128 Alokácia farieb Funkcia: Pin patriaci Timer0 s Pin patriaci Timer1 s Pin patriaci Timer2 s Pin patriaci Timer3 s Patrí k analógovo-digitálnym prevodníkom Rozhranie JTAG I Rozhranie 2 C Programovacie rozhranie ISP Sériové rozhranie RS232 Externé prerušenia a reset napájania Externé taktovacie riadky adresy pre rozhranie externej pamäte Sériové programovacie rozhranie pre analógového operátora Markus Fulde, 2011, strana 50 z 482
10.1.2 Tabuľka vektorov prerušenia ATmega128 Tabuľka 7: Tabuľka prerušenia vektorov TAmega128 Markus Fulde, 2011, strana 51 z 482
Tabuľka 8: Vektorová tabuľka prerušenia TAmega128 Markus Fulde, 2011, strana 52 z 482
Použitá funkcia PIN portu Popis Definícia 22 GND GND J Uzemnenie GND [GND_168] 23 PC0 ADC0 PCINT8 J Adresa slave Adr0 [SLAVE_ADR0] 24 PC1 ADC1 PCINT9 J Adresa slave Adr1 [SLAVE_ADR1] 25 PC2 ADC2 PCINT10 J Adresa slave Adr2 [SLAVE_ADR2] 26 PC3 Adr2 ADC3 PCINT11 J Adresa slave Adr3 [SLAVE_ADR3] 27 PC4 ADC4 SDA PCINT12 J Alive LED ALIVE_168 28 PC5 ADC5 SCL PCINT13 J Svetlo riadiacej linky Zapnutie/vypnutie [POWER_ON_OFF] Tabuľka 9: Priradenie zdrojov ATmega168 Priradenie farieb Funkcia: Pin patriaci k Timer0 Pin s Pin patriaci Timer2 s Pin patriaci Timer3 s Patriaci k analógovo-digitálnym prevodníkom I 2 C Rozhranie ISP programovacie rozhranie Sériové rozhranie RS232 (USART) Externé prerušenia a reset napájania Externé taktovanie Adresné riadky pre rozhranie externej pamäte Sériové programovacie rozhranie pre analógový prevodník SPI Busmaster Configuration Markus Fulde, 2011, strana 54 z 482