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Programmierbare Steuerung 5V für Netz Spannung 240V Ausgang mit geringen Eigenverbrauch.
Hier zum Ansteuern einer hebe Anlage
Achtung Gefahr Netzspannung mindestens 325V !! oder mehr.
Achtung in diesem Projekt hat mit Lebensgefährliche Spannungen zu Tun.
Du brauchst zu minderst einen empfindlichen Fehlerstromschutzschalter.
Bewusstes Umsichtiges auf Sicherheit bedachtes verhalten.
JA Nicht ! ! “ Schnell Schnell mal kurz Probieren “
Auch im abgeschalteten Zustand können im Kondensatoren Spannungen vorhanden sein!
Stichpunktartige Zusammenfassung, Verlauf des Projektes. 1.x ; 2.x ; 3.x ; 4.x
1.1 Vorstellung Zweck und Entwicklungsverlauf
1.2 IdeenNutzen einer Schaltungsänderung
1.3 Schaltungsanalyse
1.4 Erstellen, Ablaufplan und Schaltungsplan
1.5 Überlegungen zu Energieeffizienz Stromverbrauch
1.6 Optimieren der Schaltung im Bereitschaftsmodus (Stand-by)
1.7 Austausch Mikroprozessors, Zugang Originalprogramm für Programmänderungen.
1.8 Kurze Erläuterung der Programmier--Programme (Tools)
1.9 Einfacher Programmiercode
2.0 Neue Überlegungen zur geänderten Schaltung.
2.1 Erkannte Störeinflüsse (unerwünschte Betriebszustände)
2.2 Softwareanpassung an die Hardware Umgebung
2.3 Möglichkeiten der Hardware-Umgebung zur Störsicherheit
2.4 PWM Pulsweitenmodulation
3.0 Trennung LeistungSpannungen von Programm-Spannungen (PIC)
3.1 Galvanische, Trennung mit Akustikkupplung
3.2 Erweiterung Schaltnetzteil zwei unabhängige Ausgangs-Spannungen
3.3 Austausch Mikroprozessors, drahtloser Programmierung
3.4 Test Aufbau der kompletten Schaltung mit Simulations-Verbraucher
3.5 Umbau SMD zu größerer Bauweise
3.6 Bild fertiger Umbau
3.7 kurze Einsicht im Ablauf C Ablaufprogramm
4.0 Abänderung Zielprogramms mit austauschbaren variablen
1.1 Vorstellung und Zweck Entwicklungsverlauf
Für einen mobilen Einsatz (Camping) über einen Wechselrichter
In der Originalschaltung ist zur Bereitstellung der Niederspannung von 5 V ein Widerstand verwendet worden.
Der Vorteil
- geringe Kosten
- es werden nur wenige Bauteile benötigt
- Anfälligkeit auf ein Bauteil beschränkt
Der Nachteil
- große Wärmeentwicklung hoher Verlust ca. 5 W mal 24 Stunden mal 365 Tage (niedrige Effizienz)
- für den Mobilen Einsatz ist der Stromverbrauch zu hoch
- keine galvanische Trennung (Was in der ursprünglichen Schaltung wenig zu tragen kommt)
Ein kleiner Trafo (Transformator mit Eisenkern) ist da besser.
Noch besser ist ein Schaltnetzteil (Verlustarme Transformation).
1.2 Ideen & Nutzen einer Schaltungsgestaltung
Durch einen programmierbaren Mikroprozessoren könnte der
Wechselrichter EIN beziehungsweise AUS-Geschaltet werden.
Bei zu niedriger Temperatur (Gefrierpunkt) Abpumpen des Wassers.
Automatische Spülablauf, Reinigungs-Intervall
Leistungsanpassung der Pumpe über PWM
1.3 Schaltunganalyse
Steueranschlüsse Steuerverbindungen Programmanschlüsse
Es gibt 2x Eingänge & 3x Ausgänge.
Eingang 1. StartSchalter
Eingang 2. Niveaugeber (Wasserstand zu hoch).
Ausgang 1. WasserMagnetventils
Ausgang 2. Pumpe
Ausgang 3. Kondensator mittels eines Relais angesteuert (Steinmetzschaltung)
1.4 Erstellen eines Ablaufplan der Schaltung
Jetzt den Normalbetrieb messen mit zeitlichen Ablauf. Messungen mehrmals Wiederholen.
Dann mit Niveaugeber über Wasser zu hoch:
Ergebnis in einen Ablaufplan zusammenfassen
3.7 kurze Einsicht im Ablauf C Ablaufprogramm
Der Programmiercode
BILD-Programmier-Code
4.0 Abänderung des Zielprogramms mit austauschbaren variablen
Ziel ist es auf einen Versuch Umgebung ein zukünftiges Programm zu simulieren.
Die Ports auf der Versuchsumgebung sind nicht gleich belegt wie in der zukünftigen Hardware.
Wenn das Programm über Variablen die Ein und Ausgänge (Ports) Definiert sind.
Braucht man diese Zeile am Anfang des Programms nur auszutauschen oder zu deaktivieren.
Um dieses auf mehreren Hardwareumgebungen einzusetzen.
Auch einen zukünftig Austausch des Mikroprozessors wäre dieses von Vorteil.
4.1 neue Programmstruktur
Unabhängige Programmblöcke.
Ein großer Vorteil bei wiederholenden oder gleichen Programmabläufen braucht diese nur einmal
geschrieben werden oder (geändert werden).
Beispiel: mache (Aufgabe A) dann (Aufgabe B) x 2 / Frage Bedingung (C ab) ………..
1.5 Überlegungen zu Energieeffizienz Stromverbrauch
Kurze Analyse der Schaltung.
Die Bereitstellung der Niederspannung braucht zu viel Leistung.
in der Originalschaltung ist zu Bereitstellung der Schaltung,
der Niederspannung von 5 V ein Widerstand verwendet worden.
1.6 optimieren der Schaltung im Bereitschaftsmodus (Stand-by)
Für ein Passendes Schaltnetzteil eignen sich Handyladegeräte diese liefern in der Regel 5 V.
Nachdem man gemessen hat ob ca. 5 V
Den Widerstand ablöten oder den Kontakt auf der Platine unterbrechen.
Schaltnetzteil anschließen. Dieses ist Wesentlich Effektiver circa 0,5W
1.7 Austausch des Mikroprozessors und Zugang für Programmänderungen.
Änderung des Programmablauf den PCI Konnte ich nicht auslesen und beschreiben.
Also einen anderen verwenden MC68HC705KJ1 zu Atmel ATtiny2313 mit SPI. IC Sockel ein-löten.
1.8 kurze Erläuterung, der Programmierprogramme
Es gibt einige Programme die ein lauffähigen Code für den Mikroprozessors schreiben können.
Ganz am Anfang habe ich das Programm Bascom verwendet.
Zu einen etwas späteren Zeitpunkt Code Vision (bietet eine breitere Anwendungsmöglichkeit)
1.9 einfacher Programmiercode
einfach strukturiert aber nicht gerade übersichtlich.
2.0 neue Überlegungen zur geänderten Schaltung.
In diesem Aufbau ist die Netzspannung und die Betriebsspannung des Mikroprozessors nicht getrennt.
Die ein und Ausgänge des Mikroprozessors stehen je nach Phase unter Netzspannung.
Bei einen SPI Zugang (ProgrammierSchnittstelle) dieses eine Gefahrenquelle.
2.1 Erkannte Störeinflüsse (unerwünschte Betriebszustände)
Störanfälligkeit bei Spitzenspannung über das gleiche Stromnetz
Das Störungssignal wird vom Mikroprozessor als ein Schaltsignal gewertet.
2.2 Softwareanpassung an die Hardware Umgebung
Der Versuch die Störanfälligkeit mittels Software, zu Ändern und somit zu beheben.
Dieses funktioniert im Prinzip wie eine Schalter Entprellung.
Der Eingang wird mehrmals in sehr kurzen Zeitabständen auf sein Zustand überprüft.
Zum Beispiel dreimal hintereinander, in einem Abstand von 10 ms.
Wenn das Ergebnis Gleich ist wird das Programm gestartet.
Oder Möglichkeit 2
Das Programm zählt hoch nach dem ersten Impuls wie lange er anhält,.
Nach einer vordefinierten Zeit wenn sich das Signal nicht verändert wird das Programm gestartet.
(Wurde hier nicht verwendet) ist mir später eingefallen.
2.3 Möglichkeiten der Hardware Umgebung zur Störsicherheit
Freie Eingänge auf GND Ziehen (Pulldoun).
Schalteingänge mittels Kondensator an beiden enden (Schalter und Mikroprozessor)
um Störungsimpulse kurz zu schließen (abzufangen) ca. 100nF-Blockkondensator
2.4 PWM Pulsweitenmodulation
Mittels einer Taktung (Schnelles ein und ausschalten).
Die Leistung und den Geräuschpegel der Pumpe steuern von 5% / 33% / 89%
Die Schaltgeschwindigkeit ist nur mit Halbleitern machbar, Tyristor Triacs, Diac
3.0 Trennung der Leistungsspannungen von Programm-Spannungen
Trennung der Schaltkreise (Spannungen).
Zu Sicherheit vor gefährlichen Spannungen ist es äußerst ratsam die Steuerkreis vom Leistungkreis
(Lastenkreis Netzspannung) Zu trennen.
Da 5 V Gleichspannung ein weitaus geringeres bis vernachlässigtes Risiko darstellt wie die Netzspannung.
Auch können die Eingänge des Mikroprozessors vielseitiger geschaltet werden.
Im Sinne der Störsicherheit ist auch eine Verbesserung zu erwarten
3.1 galvanische Trennung mit Akustikkupplung
- Datenblatt (PDF) PC815 Series
- Schaltungsaufbau
Jetzt gehen zwei Leitungen für 5 V und 4 Leitungen in das Leistungsgehäuse so werden
gefährliche Spannungen hier abgeschirmt auf den Leitungen liegen nicht mehr als 5 V an.
(Es wären noch Möglich mit Z-Dioden Zu hohe Spannungen gegen Masse abzuleiten)
3.2 Schaltnetzteil Umbau für zwei unabhängige Spannungen
Nach einigen Versuchen (Test mit den Thyristor bin ich zur
Überzeugung gekommen das in der Schaltung 2x 5V galvanisch getrennt Benötige.
Das Schaltnetzteil stammt aus einem Nokia Ladeadapter.
(Nun etwas unkonventionelles [ Schräg ])
Hier wurde noch eine neue Wicklung hinzugefügt.
Da zwei voneinander unabhängige Niederspannung gebraucht werden.
Ein Grund ist, so benötigt die Schaltung weniger Strom, als mit zwei Schaltnetzteilen.
Alle bei der Ausgänge werden über separate Festspannungsregler (78xx/79xx) auf 5 V herunter geregelt.
Eine Anmerkung:
Mit einer Steppdown Schaltung wäre die Verlust Leistung noch geringer.
3.3 Austausch des Mikroprozessors ist für drahtlose Programmierung
Der Mikroprozessor AT232xxx wurde gegen einen AT Mega 8 Ausgetauscht der Grund ist hier.
Kompatibilität zum Programmiergerät das über eine Drahtlose USB Schnittstelle Angesteuert werden kann.
3.4 Test Aufbau der kompletten Schaltung mit SimulationVerbraucher
Hier noch ein Video Vom Testlauf
Die Schraubzwingen dienen da zu, das bei dem Test nicht schief gehen kann oder wegrutscht.
Noch in ein Gehäuse. Der Taster zum Testen hier ist der Gelb.
3.5 Umbau vom SMD zu größerer Bauweise
Nach einem Programmier- Irrtum konnte ich nicht mehr in dem Mikroprozessor.
Das ist eigentlich kein Problem.
Die Lösung ist den Mikroprozessor in ein anderes Programmiergerät zu stecken und alles zurückzusetzen.
Hier ist es fest verlötet und auch noch in kleiner Bauform SMD!
Dieses ist nicht zu empfehlen wenn ja genügend Platz da ist.
SMD raus, und einen Sockel für ein normales IC rein. Dann alles neu vertrat.
3.6 Bild fertiger Umbau
Gehäuse mit steckbaren Anschlüssen Korntroll LED für Ansteuerung der Akustikkoppler.
Die LED wurden zur anderen Platine verschoben. Dort kann man den Schaltausgänge sehen.
Programmablauf gemessen Ablaufplan erstellt.
© Entwicklung & Impressum Bender Simon 2015
