Arduino Zusatzschaltungen

Arduino Zusatzschaltungen Dietmar Krause, DL2SBA www.dl2sba.de 19.05.2012 Arduino Zusatzschaltungen Inhalt Universeller Messverstärker ................................................................................................................... 4 Beschreibung ....................................................................................................................................... 4 Schaltplan ............................................................................................................................................ 4 Berechnungen ..................................................................................................................................... 5 Platinenlayout ..................................................................................................................................... 6 Stückliste ............................................................................................................................................. 6 Bestückungsplan .................................................................................................................................. 7 Eingangsadapter für 220V~ ..................................................................................................................... 8 Sicherheitshinweis ............................................................................................................................... 8 Beschreibung ....................................................................................................................................... 8 Schaltplan ............................................................................................................................................ 9 Platinenlayout ..................................................................................................................................... 9 Bestückungsplan ................................................................................................................................ 10 Stückliste ........................................................................................................................................... 10 TTL-‐RS485-‐Adapter ................................................................................................................................ 11 Beschreibung ..................................................................................................................................... 11 Schaltplan .......................................................................................................................................... 11 Platinenlayout ................................................................................................................................... 12 Bestückungsplan ................................................................................................................................ 12 Stückliste ........................................................................................................................................... 12 Echtzeituhr ............................................................................................................................................ 13 Beschreibung ..................................................................................................................................... 13 Schaltplan .......................................................................................................................................... 13 Platinenlayout ................................................................................................................................... 14 Bestückungsplan ................................................................................................................................ 14 Stückliste ........................................................................................................................................... 14 Abbildung 1 -‐ Schaltplan Messverstärker ................................................................................................ 4 Abbildung 2 -‐ Platine Messverstärker ..................................................................................................... 6 Abbildung 3 -‐ Bestückungsplan Messverstärker ..................................................................................... 7 Abbildung 4 -‐ Bestückte Platine Messverstärker ..................................................................................... 7 Abbildung 5 -‐ Schaltplan Eingangsadapter .............................................................................................. 9 Universeller Messverstärker-‐ Beschreibung Seite 2 Arduino Zusatzschaltungen Abbildung 6 -‐ Platinenlayout Eingangsadapter ....................................................................................... 9 Abbildung 7 -‐ Bestückungsplan Eingangsadapter .................................................................................. 10 Abbildung 8 -‐ Schaltplan TTL-‐RS485 Interface ....................................................................................... 11 Abbildung 9 -‐ Bestückungsplan TTL-‐RS485 Schnittstelle ....................................................................... 12 Universeller Messverstärker-‐ Beschreibung Seite 3 Arduino Zusatzschaltungen Universeller Messverstärker Beschreibung Dieser Universelle Messverstärker kann benutzt werden, um z.B. Temperatursensoren vom Typ LM335 an einen Analog-‐Digital-‐Wandler anzupassen. Sensoren des Typs LM335 liefern eine Spannung von 10mV/°k, d.h. bei 0°C liefert er eine Spannung von 2,73V. Wenn man jetzt den Messbereich von 0°C bis 100°C and einen A/D Wandler mit dem Bereich 0V bis 5V anpassen möchte, so hilft dabei dieser Verstärker. Die Berechnung der Widerstände ist im Kapitel "Berechnungen" auf Seite 5 enthalten. Schaltplan Nachfolgend der Schaltplan für zwei Messverstärker. Verwendet wird der Rail-‐to-‐Rail-‐Verstärker TLC272, welcher zwei unabhängige Operationsverstärker enthält. Abbildung 1 -‐ Schaltplan Messverstärker Universeller Messverstärker-‐ Beschreibung Seite 4 Arduino Zusatzschaltungen Berechnungen Ausgehend von diesem Schaltbild und dieser Formel 𝑅1 𝑅1
𝑅1
𝑈𝑎𝑢𝑠 = 1 +
+
∗ 𝑈𝑒𝑖𝑛 −
∗ 𝑈𝑟𝑒𝑓 𝑅3 𝑅2
𝑅2
und den Werten aus dem Schaltbild ergeben sich folgende Ausgangsspannungen: Temperatur 0°C 100°C Uin Uout 2,73V 0V 3,73V 4,62V Universeller Messverstärker-‐ Berechnungen Seite 5 Arduino Zusatzschaltungen Platinenlayout Das Layout der Platinen ist mit SPRINT LAYOUT 5.0 erstellt und bei www.platinenbelichter.de hergestellt worden. Abbildung 2 -‐ Platine Messverstärker Stückliste C1 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 S1 S2 Fi1 Fi2 IC1 = 100n = 6k8 0,1% TK25 = 2k7 0,1% TK25 = 6k2 0,1% TK25 = 1k = 6k8 0,1% TK25 = 2k7 0,1% TK25 = 6k2 0,1% TK25 = 1k = LM335 = LM335 = DSS6 NF31C 223 :: EMI Filter, Serie DSS6, bedrahtet, 22000pF = DSS6 NF31C 223 :: EMI Filter, Serie DSS6, bedrahtet, 22000pF = TLC272 Universeller Messverstärker-‐ Platinenlayout Seite 6 Arduino Zusatzschaltungen Bestückungsplan Abbildung 3 -‐ Bestückungsplan Messverstärker Abbildung 4 -‐ Bestückte Platine Messverstärker Hinweis: Bei oben gezeigter Platine ist nur ein Messeingang bestückt. Universeller Messverstärker-‐ Bestückungsplan Seite 7 Arduino Zusatzschaltungen Eingangsadapter für 220V~ Sicherheitshinweis Dieses Gerät muss unbedingt vor Inbetriebnahme, berührungsgeschützt, gemäß den entsprechenden VDE-‐Bestimmungen (VDE 0100, VDE 0701) in ein Gehäuse eingebaut werden! Vorher darf es auf keinen Fall mit Netzspannung verbunden werden. Die Endmontage (Anschluss und Einbau) des Gerätes darf nur von einer ausgebildeten Elektrofachkraft unter Einhaltung der entsprechenden VDE-‐
Bestimmungen (z.B. VDE 0100, VDE 0701) vorgenommen werden. Der Baustein darf nur an 230 V / 50Hz Wechselspannung betrieben werden. Der Betrieb der aufgebauten Schaltung erfolgt auf eigene Gefahr! Beschreibung Mit Hilfe des Eingangsadapters können Schaltzustände von Netzspanungssignalen erfasst werden. •
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Liegt am Eingang P1-‐1/P1-‐2 eine Spannung von 230V, so wird Ausgang P2-‐3 auf Masse gezogen. Liegt am Eingang P1-‐1/P1-‐2 keine Spannung, so ist die Verbindung P2-‐3 hochohmig. Wird der Widerstand R3 bestückt, so liegt an P2-‐3 die Spannung von P2-‐1 an, wenn keine Netzspannung an P1-‐1/P1-‐2 anliegt. Liegt Netzspannung an, so wird der Ausgang P2-‐3 auf den Pegel von P2-‐4 gezogen. Am Steckverbinder P2 wird der Arduino angeschlossen. Anschluss P2-‐1 P2-‐2 P2-‐3 P2-‐4 P2-‐5 Bedeutung Ub+ (5V) Ub+ (5V) Ausgang zum Arduino Gnd (Masse) Gnd (Masse) Tabelle 1 -‐ Pinbelegung Eingangsadapter Eingangsadapter für 220V~-‐ Sicherheitshinweis Seite 8 Arduino Zusatzschaltungen Schaltplan Abbildung 5 -‐ Schaltplan Eingangsadapter Hinweis: Der Widerstand R3 richtet sich nach der an P2-‐1/P2-‐3 anliegenden Spannung und dem gewünschten Strom durch den Fotowiderstand Platinenlayout Das Layout der Platinen ist mit SPRINT LAYOUT 5.0 erstellt und bei www.platinenbelichter.de hergestellt worden. Abbildung 6 -‐ Platinenlayout Eingangsadapter Eingangsadapter für 220V~-‐ Schaltplan Seite 9 Arduino Zusatzschaltungen Bestückungsplan Abbildung 7 -‐ Bestückungsplan Eingangsadapter Stückliste C1 C2 C3 D1 OC1 R1 R2 R3 = MKS 4 0,1uF 630V = MKS 4 0,1uF 630V = 100n = 1N4007 = PCX817 = 4k7 = 220R = 220R Eingangsadapter für 220V~-‐ Bestückungsplan Seite 10 Arduino Zusatzschaltungen TTL-‐RS485-‐Adapter Beschreibung Diese kleine Platine dient zum Umsetzen der seriellen TTL-‐Schnittstelle auf eine normgerechte RS485 Schnittstelle. Am Steckverbinder P1 wird der Arduino angeschlossen. Anschluss P1-‐1 P1-‐2 P1-‐3 P1-‐4 P1-‐5 P1-‐6 P1-‐7 Bedeutung Ub+ (5V) Ub+ (5V) Sendedaten vom Arduino Empfangsdaten zum Arduino Freischalten der Sendeschnittstelle Gnd (Masse) Gnd (Masse) Tabelle 2 -‐ Pinbelegung TTL Schnittstelle Am Steckverbinder P2 wird der RS485 Bus angeschlossen. Anschluss P2-‐1 P2-‐2 P2-‐3 Bedeutung B A Gnd (Masse) Prüfung 3,05V 1,95V Tabelle 3 -‐ Pinbelegung RS485 Die Widerstände sollten beschaltet werden, wenn sich der Adapter am Anfang oder am Ende eines RS485 Busses befindet. Schaltplan Abbildung 8 -‐ Schaltplan TTL-‐RS485 Interface TTL-‐RS485-‐Adapter-‐ Beschreibung Seite 11 Arduino Zusatzschaltungen Platinenlayout tbd Bestückungsplan Abbildung 9 -‐ Bestückungsplan TTL-‐RS485 Schnittstelle Stückliste C1 C2 IC1 LED1 R1 R2 R3 R4 = 100n = 100n = LTC1487 = LED rot = 390R = 220R = 220R = 390R TTL-‐RS485-‐Adapter-‐ Platinenlayout Seite 12 Arduino Zusatzschaltungen Echtzeituhr Beschreibung Diese kleine Platine stellt eine Batterie-‐gepufferte Echtzeit mit dem DS1307 Chip bereit. Detail zum Chip siehe hier: http://www.maxim-‐ic.com/datasheet/index.mvp/id/2688 Am Steckverbinder P1 wird der Arduino angeschlossen. Anschluss P1-‐1 P1-‐2 P1-‐3 P1-‐4 P1-‐5 P1-‐6 P1-‐7 Bedeutung Ub+ (5V) Ub+ (5V) Rechteckausgang des Uhrenchip I2C Datenleitung I2C Taktleitung Gnd (Masse) Gnd (Masse) Tabelle 4 -‐ Pinbelegung TTL Schnittstelle Soll der Uhrenchip ohne externe Versorgungsspannung weiterlaufen, so ist die Batterie BAT1 zu bestücken und die Steckbrücke JP1 zu setzen. Schaltplan Abbildung 10 -‐ Schaltplan Echtzeituhr Echtzeituhr-‐ Beschreibung Seite 13 Arduino Zusatzschaltungen Platinenlayout tbd Bestückungsplan Abbildung 11 -‐ Bestückungsplan Echtzeituhr Stückliste BAT1 C1 C1 IC1 JP1 Q1 R1 R2 R3 = 3V = 100n = 100n = DS1307 = Jumper = 32768kHz = 4k7 = 4k7 = 4k7
Echtzeituhr-‐ Platinenlayout Seite 14