Anleitung für den Zusammenbau und die Inbetriebnahme
Werbung
MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 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 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 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 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 Technische Daten Bezeichnung: nicroSPS N07 Abmessungen: 100 mm x 120 mm Versorgungsspannung: 8V bis 28V Gleichspannung ( Step Down Wandler) Leistungsaufnahme: ca. 0,21W ( ohne LCD Anzeige, kein Relais angesteuert) ca. 0,34W ( mit LCD Anzeige, kein Relais angesteuert) pro angesteuertes Relais 0,4W Bauhöhe: 15 bis 25 mm (abhängig von den Anschlussklemmen) Ausgänge: maximal 6 Relais Ausgänge 2 one wire Schnittstellen RS232 Schnittstellen CAN Schnittstelle ( advanced ) I2C Schnittstelle Eingänge: 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: LCD Anzeige über das Board oder über den I2C Bus Anschluss: 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 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 Schaltplan Eingänge ATMega644, Programmierstecker, Analog IN, LCD, RS232, Hadware Uhr Seite 4 von 21, den 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 Schnittstellen, one wire, I2C für LCD, Erweiterungsstecker, CAN Tastereingänge Seite 5 von 21, den 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 Relaisausgänge Netzteil ( Step Down Wandler ) Seite 6 von 21, den 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 Layout BS Seite Seite 7 von 21, den 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 LS Seite Seite 8 von 21, den 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 Stückliste SMD Kondensatoren Bauteil Wert Package Bemerkung C102 C5, C6, C7, C8 C1, C2, C3, C4, C9 C10, C15, C20, C100, C101 C11, C103 220pF 22p 100n 100n C0805 C0805 C0805 C0805 100µF ELKO VF 100/35 K-D8 Bauteil Wert Package Bemerkung R1 0R R0805 SMD Widerstände R12 47R R4 100R R16, R17, R18, R19, R20, 1k R21 R39, R103, R104 1k R102 3k R6, R7, R14, R15 4,7k R3 10k R50 bis R57 R100, R101 R2 4,7k 1R0 120R R0805 R0805 nicht bestück, für LCD Anzeige on board R0805 Vorwiderstände der LED's für die Relais R0805 R0805 R0805 R1206 R1206 R1206 Vorwidersrände der LED's für die Optokoppler Nur ein Widerstand bestückt LCD 2 * 16 Zeichen, grüner Hintergund, schwarze Schrift, kym1602g1 Bauteil Wert Package R13 R40 1k0 470 Ohm 0805 0805 Bemerkung LCD 2 * 16 Zeichen, schwarzer Hintergund, gelbe Schrift, ym1602c Bauteil Wert Package R13 R40 1K0 220 Ohm 0805 0805 Bemerkung LCD 4 * 16 Zeichen, grüner Hintergund, schwarze Schrift, ym1604AP-1 Bauteil Wert Package R13 R40 1k0 470 Ohm 0805 0805 Bemerkung Seite 9 von 21, den 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 LCD 2 * 16 Zeichen, blauer Hintergund, schwarze Schrift, TC1602A-08(R) Bauteil Wert Package Bemerkung R13 R40 220 Ohm 0 Ohm 0805 0805 Bauteil Wert Package Bemerkung L1 L2 JCI 2012 10µ 150µH L2012C L_PIS2816 wurde durch 100 Ohm ersetzt SMD Spulen bedrahtete Bauteile => Widerstände/Kondensatoren/Spulen Bauteil Wert D1 D100 1N4004 1N5819 Package Bemerkung Verpolungsschutz Supressordiode, power supply LED's Bauteil Wert IN1, IN2, IN3, IN4, IN5, LED3MM IN6, IN7, IN8 OUT1, OUT2, OUT3, LED3MM OUT4, OUT5, OUT6 POWER_LED, CPULED3MM LED Package Bemerkung 3mm 2 mA LED 3mm 2 mA LED's 3mm 2 mA LED's IC's, Optokoppler, Quarze Bauteil Wert Package Bemerkung IC1 IC2 IC4 IC6 IC11 U1 U2 OK1 bis OK8 Q1, Q2 MAX3232CSE MEGA644 DS1307 ULN2803 MC34063AD MCP 2515-I/SO PCA 82C251 T PC817 16MHz 32,768kHz / TH38 SO16 DIL40 SOIC-8 DIL18 SOIC8 SO-18W SO-08 DIL04 RS232 Schnittstelle MICROCONTROLLER Uhr ( advanced ) Relais Treiber Schaltregler CAN Controller ( advanced ) CAN BUS Treiber ( advanced ) Optokoppler Mini Uhrenquarz Uhrenquarz ( advanced ) Bauteil Wert Package Bemerkung S1 bis S4 RELAIS 1 bis 6 TASTER 9303 B3F-10XX OMRON FIN 41.52.9 12V Steck-/Printrelais, 2xUM, 250V/8A, 1 Q3 mechanische Bauteile Seite 10 von 21, den 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 Sonstiges Bauteil Wert Package Bemerkung CR2032 KZH 20PCB-1 2032P Fassung für die Batterie ( advanced ) LCD I2C Stecker EW_STECKER STK500 WSL 6G WSL 10G WSL 10G Wannenstecker LCD Erweiterung Wannenstecker Erweiterungsstecker Wannenstecker Programmierstecker X2 AKL 183-2 AKL 169-2 AKL 183-3 AKL 169-3 AKL 183-3 AKL 169-3 AKL 183-4 AKL 169-4 AKL 183-8 AKL 169-8 Wannenstecker für die Spannungsversorgung Anschlussklemme Wannenstecker für RS232 Schnittstelle Anschlussklemme Wannenstecker für Analoganschluss Anschlussklemme Wannenstecker Anschlussklemme Wannenstecker Anschlussklemme KL2, KL4, KL6 KL1, KL3, KL5 AKL 101-3 AKL 101-2 Anschlussklemmen Relais Anschlussklemmen Relais Alternative für SL 5.08/15/180 X5 X9 CAN, onw wire DIG_IN_1, DIG_IN_2 KL1 bis KL6 BL 5.08/4/180 16 pol Weidmüller ( Farnell ) Stiftkeiste 4 pol. Weidmüller ( Farnell ) Schraubklemme IC Fassungen GS 18P GS 16P GS 40P IC-Sockel, 18-polig, superflach, gedreht, vergold für ULN2803 für die Optokoppler, 2 Stück für ATMEGA 644 Buchsenleiste Stiftleiste SPL 32 IC-Fassung, 32-polig, einreihig SL 1X36G 2,54 36pol. Stiftleiste, gerade, RM 2,54 Batterie CR 2032 3V ( 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 www.reichelt.de. Seite 11 von 21, den 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 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 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 Lötseite ( LS ) Seite 13 von 21, den 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 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 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 Aufbau der Bestückungsseite Die Relais, Optokoppler und Anschlussklemmen können nach Bedarf bestückt werden. Seite 15 von 21, den 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 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 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 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 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 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 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 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 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 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 www.microSPS.net „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 www.microsps.org ist ein Forum zum Austausch von Informationen eingerichtet. Seite 20 von 21, den 1.05.10 MicroSPS Aufbau und Inbetriebnahme, microSPS N07 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: 0x00 bis 0x3F 0x80 0xD0 EEPROM weitere Informationen unter Benutzeroberfläche Versionsübersicht erstellt am 01.05.10 Seite 21 von 21, den 1.05.10
