Lumina stelelor. Versiunea 1.0
Versiunea 1.0 Construcția și instalarea unui tavan din lemn în camera de zi, inclusiv un sistem de iluminare utilizând un control pe bază de microcontroler pentru funcțiile de lumină și telecomanda radio Lonsee în martie 2011
Markus Fulde Finkenweg 3 D-89173 Lonsee Telefon +49 (7336) 92 11 89 Fax +49 (7336) 92 10 68 Mobil +49 (160) 84 54 314 Email [email protected] Internet http: // www.kleinmaeusiges.de Markus Fulde, 2011 pagina 2 din 482
1 Notă de siguranță Atenție: Datorită tensiunii de rețea libere din dispozitiv, instalarea și punerea în funcțiune pot fi efectuate numai de specialiști autorizați să facă acest lucru datorită instruirii lor. Trebuie respectate reglementările relevante privind siguranța și VDE. Autorul nu își asumă nicio răspundere pentru daunele de orice fel cauzate direct sau indirect de dispozitiv. Markus Fulde, 2011 pagina 3 din 482
Diagrama de circuit 50: Diagrama de circuit Master-Board - Foaia 7.235 Diagrama de circuit 51: Diagrama de circuit Master-Board - Foaia 8.236 Diagrama de circuit 52: Diagrama de circuit Master-Board - Foaia 9. 236 Diagrama de circuit 53: Diagrama de circuit Master-Board - Foaia 10. 237 Diagrama de circuit 54: Schema schemă schemă - Foaia 1. 243 Schema schema 55: Schema schema schema schiță - Foaia 2. 244 Schema schema 56: Schema schema schema schiță - Foaia 3. 244 Schema circuitului 57: Schema schema schemă - Foaia 4. 245 Schema 58: Schema schema Placă Slave - Foaia 5. 245 Schema circuitului 59: Schema circuitului plăcii slave - Foaia 6. 246 Schema circuitului 60: Schema circuitului plăcii slave - Foaia 7. 246 Schema circuitului 61: Schema circuitului plăcii slave - Foaia 8. 247 Schema circuitului 62: Schema circuitului plăcii slave Placă - Foaie 9. 247 Schema circuitului 63: Conversie nivel 3.3V -> 5V cu treaptă de tranzistor. 403 Schema circuitului 64: Conversie nivel 3.3V -> 5V cu comparator. 403 Schema circuitului 65: Conversie nivel 5V -> 3,3V cu tranzistor. 404 Schema circuitului 66: Conversie nivel 5V -> 3.3V cu divizor de tensiune. 404 Schema circuitului 67: Conversie nivel 5V -> 3,3V cu rezistor de serie. 405 Markus Fulde, 2011 pagina 15 din 482
6 Director software Software 1: Cod pentru inițializarea sincronizării aprinderii TRIAC. 100 Software 2: cod exemplu BASCOM pentru reglarea secțiunii de fază. 108 Software 3: cod eșantion BASCOM pentru comunicare RS485 - master. 128 Software 4: exemplu de cod BASCOM pentru comunicare RS485 - slave. 134 Software 5: Cod pentru controlul afișajului LCD. 150 Software 6: Cod pentru controlul EEPROM (extern și intern). 169 Software 7: conexiune BASCOM a DS18S20. 180 Software 8: Software de testare pentru punerea în funcțiune a interfeței de urmărire RS-232. 197 Software 9: Setări C pentru parametrii de comunicare adaptor SCART. 199 Software 10: Makefile al adaptorului SCART. 260 Software 11: Makefile.local al lui Betty. 263 Software 12: Makefile-ul lui Betty. 265 Software 13: Makefile.conv al lui Betty. 265 Software 14: Software de proiect pentru masterat. 378 Software 15: Software de proiect pentru sclavi. 402 Markus Fulde, 2011 pagina 16 din 482
7 Istoric Data Decizie 10.09.2010 În designul original, driverul ULN2003 Darlinton a fost furnizat ca releu, LED și driver de alimentare. S-a trecut cu vederea faptul că această componentă este un driver cu 7 canale cu ieșire colector deschis. Cu toate acestea, proiectarea s-a bazat pe faptul că modulul driverului furnizează + 5V cu puterea corespunzătoare. Acest lucru are ca rezultat următoarele măsuri și rezoluții: - Pentru plăcile finite, se creează o placă adaptor care poate fi montată în locul cipului ULN2003. - Schemele și schemele de circuit vor fi convertite în componenta de schimb 74HCT244 și incluse în acest document. 01.03.2011 Ultima revizuire completă după finalizarea proiectului Tabelul 1: Istoria lui Markus Fulde, 2011 Pagina 17 din 482
8 Generalități 8.1 Mediul de dezvoltare Mediul de dezvoltare al proiectului: Figura 1: Mediul de dezvoltare Markus Fulde, 2011 pagina 18 din 482
Figura 2: Sistemul de laborator Markus Fulde, 2011 pagina 19 din 482
Figura 3: Vechiul tavan - partea 1 Figura 4: Vechiul tavan - partea 2 Markus Fulde, 2011 pagina 21 din 482
8.3 Plafonul la sfârșitul dezvoltării Figura 5: Noua vedere a tavanului 1 Figura 6: Noua vedere a tavanului 2 Markus Fulde, 2011 pagina 22 din 482
Figura 7: Vizualizarea tavanului terminat 1 Figura 8: Vizualizarea tavanului finalizat 2 Markus Fulde, 2011 pagina 23 din 482
Figura 9: Vederea plafonului finalizat 3 Figura 10: Vederea plafonului finalizat 4 Markus Fulde, 2011 pagina 24 din 482
8.4 Domeniul de aplicare al serviciilor În cele ce urmează este descris domeniul de aplicare al serviciilor și funcționalitatea parțială pe care proiectul o posedă și o oferă: 8.4.1 Unități de iluminat, lumină orizont WEST, modul 6 Iluminare, masă sufragerie, modul 2 Iluminare pasaj, iluminat pentru imagini, modul 5 Starlight, Modul 3 Iluminare, separator de cameră, modul 4 Iluminat, masă, modul 1 Iluminare pasaj, lumină orizont Modulul 7 Figura 11: Module de iluminat Markus Fulde, 2011 pagina 25 din 482
8.4.2 Alimentare + sursă de comutare 5V ID funcție Resursă SUP001 Alimentare 230V
3 pini - S018 borne de conectare pentru iluminare 3 pini - S019 borne de conexiune pentru tensiune de alimentare + 5V - S020 suport siguranțe cu siguranță fină - S021 protecție circuit prin varistor - S022 sclav nu stochează informații - S023 generator de semnal acustic 1 x standard GPIO (Ieșire) Tabelul 4: Subfuncții și resurse ale unității de control slave Markus Fulde, 2011 pagina 27 din 482
8.4.5 Resursele funcției de identificare a telecomenzii radio RC001 Trimiterea informațiilor de control către comandant - RC002 Primirea informațiilor de stare de la comandă - RC003 Sistem complet oprit/pornit - RC008 Toate luminile luminozitate maximă - RC009 Modul de reglare a tuturor luminilor - RC010 Prezentare grafică a iluminatului de tavan - RC011 Segmente individuale pot fi selectate prin intermediul tastelor numerice - RC012 Dimming pentru segmentul selectat cu taste cursor. - Tabelul 5: Funcții și resurse parțiale ale telecomenzii Betty Alte funcții ale telecomenzii pot fi găsite în capitolul care explică funcția telecomenzii. Markus Fulde, 2011 pagina 28 din 482
8.5 Componente funcționale 8.5.1 Reprezentare schematică modulară Proiectul are următoarele funcționale/subcomponente individuale: Unitate de iluminat 1 Unitate de iluminare 2 Unitate de iluminare 3 Unitate de iluminare 4 Unitate de iluminare 7 Unitate de trecere a iluminării 8 S1 N PE S1 N PE S1 N PE S1 N PE S1 N PE S1 N PE AKL AKL AKL AKL AKL Dimmer- Dimmer- Dimmer- Dimmer- Dimmer- Module Module Module Module S2 AKL Dimmer- Module IGBT-Dimmer TWI-Interface Sensor temp. IGBT-Dimmer TWI-Interface Senzor temp. IGBT-Dimmer TWI-Interface Temp.Sensor IGBT-Dimmer TWI-Interface Temp.Sensor IGBT-Dimmer TWI-Interface Temp.Sensor IGBT-Dimmer TWI-Interface Temp. 5V ATmega168 µc 5V AKL SYS AKL SYS AKL SYS AKL SYS AKL SYS AKL SYS Alimentare tensiune L1/N/PE SYS Alimentare și control central computer Memorie EEPROM Telecomandă radio Control central (incl. Tastatură și afișaj) ATmega128 µc Alimentare 5V pasaj cht RS485 bus sistem de tratament special de fază și ZERO datorită circuitului de reglare. Releu 230V S1 AKL zero L1 sistem pornit/oprit L2 lumină de trecere L1 L2 serie N perete comutator tensiune PE alimentare 230V
Comutator de perete al distribuitorului de tavan Figura 12: Schema bloc a întregului sistem - concept Ilustrația de mai sus prezintă structura schematică a sistemului de iluminat. Când sistemul de iluminare a fost finalizat sau instalat, iluminatul de trecere nu a fost proiectat pentru a fi comutabil prin comutarea releelor. Următoarea ilustrație arată cablarea în versiunea finală curentă: Markus Fulde, 2011 pagina 29 din 482
Figura 13: Schema bloc a întregului sistem - implementare Pentru a simplifica funcționarea sistemului, cele două unități de estompare pentru iluminarea mesei au fost separate și decuplate de întrerupătoarele normale de perete prin intermediul relelor de comutare. Aceasta înseamnă că cele două lămpi de masă pot fi acționate folosind comutatoare de serie normale. Dacă este activat, controlul iluminării preia comutând două niveluri de releu. Markus Fulde, 2011 pagina 30 din 482
Figura 14: Releu de comutare pentru iluminarea mesei Pentru o descriere mai detaliată, consultați capitolul Adaptor de releu pentru iluminarea de trecere! Markus Fulde, 2011 pagina 31 din 482
8.5.1 Cablarea reală a sclavului 4 n.c. n.c. S1 pornire/oprire S2 comandă comandă sclav 5 3 comutator distribuitor plafon 2 masă comutator conductor ZERO ZERO 1 comutator masa sufragerie 4 sclav On/Off 3 4 comutator 2 masă ZERO comutator conductor ZERO 1 comutator masă cameră 4On/Off n.c. Slave 6 5 4 slave 2 master slave 7 1 2 slave 1 comutator 2 masă ZERO Comutator conductor ZERO 4 Pornit/Oprit 3 4 comutator de perete slave 8 3 3 3 n.c. n.c. Semnal de comandă S1 conductor PE ZERO Conductor ZERO ZERO comutator 1 masă de sufragerie Figura 15: Cablarea plafonului Markus Fulde, 2011 pagina 32 din 482
8.6 Prezentare generală a sistemelor BUS și căilor de comunicație Următoarea ilustrație prezintă diferitele sisteme BUS și căile de flux de semnal prin care componentele sistemului general schimbă date între ele. Figura 16: Sisteme BUS și căi de comunicație Markus Fulde, 2011 pagina 33 din 482
9 Tavan din lemn 9.1 Selectarea materialului Tavanul din lemn este realizat din panouri din lemn de molid adevărat de la Fendt Holzgestaltung. Adresa: internet: http://www.fendt-holzgestaltung.de/ Fendt-Holzgestaltung KG Bachstrasse 11 D- 87745 Haselbach telefon: +49 (0) 8266/86200 fax: +49 (0) 8266/862099 e-mail: [email protected] www.fendt-holzgestaltung.de www.uno-fix.com Placa largă de molid este utilizată într-o lățime de 19 cm plus sistemul arc-arc. Tonul este alb perlat în 2010. Pentru a nu acoperi întregul tavan cu lemn și pentru a-l slăbi, este prevăzut un spațiu de 50 la marginile camerei. Banda Fendt nr. 24 este utilizată ca finisaj. Următoarele figuri arată materialele folosite în detaliu: Figura 17: Placă largă și benzi de capăt Markus Fulde, 2011 pagina 34 din 482
Figura 18: Placă largă în detaliu Figura 19: Detalii ale benzii de capăt Figura 20: Detalii placă largă Markus Fulde, 2011 pagina 35 din 482
9.2 Proiectarea și planificarea tavanului din lemn Acum urmează desenele individuale pentru planificare. Figura 21: Planificarea tavanului din lemn - planul etajului sufrageriei Markus Fulde, 2011 pagina 36 din 482
Figura 22: Planificarea tavanului din lemn - planul etajului sufrageriei cu mobilier Markus Fulde, 2011 pagina 37 din 482
Figura 23: Planificarea tavanului din lemn - planul etajului sufrageriei cu mobilier și tavan Markus Fulde, 2011 pagina 38 din 482
Figura 24: Planificarea tavanului din lemn - Proiectarea tavanului din lemn Markus Fulde, 2011 pagina 39 din 482
Figura 25: Planificarea tavanului din lemn - pozițiile lămpii Markus Fulde, 2011 pagina 40 din 482
Figura 26: Planificarea tavanului din lemn - descrierea materialului tavan din lemn camera de zi Markus Fulde, 2011 pagina 41 din 482
Figura 27: Planificarea tavanului din lemn - șifoniere Markus Fulde, 2011 pagina 42 din 482
Figura 28: Planificarea poziției plafonului din lemn și electronice de direcționare a cablurilor Markus Fulde, 2011 pagina 43 din 482
Figura 29: Planificarea substraturilor de tavan din lemn cu găuri și fixări Markus Fulde, 2011 pagina 44 din 482
9.3 Implementarea tavanului din lemn În cele ce urmează sunt prezentate câteva impresii ale tavanului din lemn. Figura 30: Tavanul de lemn în fabricare, vedere 1 Figura 31: Tavanul de lemn în fabricare, vedere 2 Markus Fulde, 2011 pagina 45 din 482
Figura 32: Tavanul de lemn în fabricare, vedere 3 Figura 33: Tavanul de lemn în fabricare, vedere 4 Markus Fulde, 2011 pagina 46 din 482
Figura 34: Tavanul de lemn în fabricare, vedere 5 Figura 35: Tavanul de lemn în fabricare, vedere 6 Markus Fulde, 2011 pagina 47 din 482
10 Noțiuni de bază electronice 10.1 Microcontroler ATmega128 În proiect, microcontrolerul ATMEL ATmega128 este utilizat cu un cristal extern de 16 MHz. Acest procesor este folosit ca computer principal sau unitate centrală. PINOut ATmega128: Figura 36: PINOut ATmega128 tqfp 10.1.1 Alocarea resurselor ATmega128 Funcția port PIN Folosit Descriere Definiție 1 PEN PEN J Programare bit de activare pentru serial [PEN_128] prog. Prin 1k la VCC! 2 Funcția PDI J PE0 RXD0 1. Funcția interfeței de programare ISP 2. RS485 Receive Data RO [PDI_128] [RS485_RO_MASTER] 3 PE1 TXD0 Funcția PDO J 1. Funcția interfeței de programare ISP 2. Transmiterea datelor RS485 DI [PDO_128] [RS485_DI_MASTER] 4 PE2 XCK0 AIN0 J Generator de sunet [SOUND_128] 5 PE3 OC3A AIN1 J 1Wire-Interface DS18S20 [DS18S20_128] 6 PE4 OC3B INT4 J Releu permanent lumină/dimmer [LUMINĂ PERMANENTĂ] 7 PE5 OC3C INT5 J Control pentru adaptor SCART [SCART] Markus Fulde, 2011 pagina 48 din 482
PIN Port Funcție Utilizat Descriere Definiție 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 Tensiune de referință externă (AREF) [ARFE_128] 63 GND GND J Masă GND pentru ADC [GND_128] (AGND) 64 AVCC AVCC J Tensiunea de alimentare ADC (AVCC) [AVCC_128] Tabelul 6: Alocarea resurselor ATmega128 Alocarea culorilor Funcția: Pinul aparținând Timer0 s Pinul aparținând Timer1 s Pinul aparținând Timer2 s Pinul aparținând Timer3 s Aparținând convertoarelor analog-digital Interfață JTAG I 2 Interfață C Interfață de programare ISP Interfață serială RS232 Întreruperi externe și resetare surse de alimentare Linii de adresă de ceas extern pentru interfață de memorie externă Interfață de programare serială pentru operator analogic Markus Fulde, 2011 pagina 50 din 482
10.1.2 Tabel vector de întrerupere ATmega128 Tabelul 7: Tabel vector de întrerupere TAmega128 Markus Fulde, 2011 pagina 51 din 482
Tabelul 8: Tabel vector de întrerupere TAmega128 Markus Fulde, 2011 pagina 52 din 482
PIN Port Funcție Utilizat Descriere Definiție 22 GND GND J Masă GND [GND_168] 23 PC0 ADC0 PCINT8 J Adresă sclavi Adr0 [SLAVE_ADR0] 24 PC1 ADC1 PCINT9 J Adresă sclavi Adr1 [SLAVE_ADR1] 25 PC2 ADC2 PCINT10 J Adresă sclavi Adr2 [SLAVE_ADR2] 26 PC3 ADC3 PCINT11 J Slaves address Adr3 [SLAVE_ADR3] 27 PC4 ADC4 SDA PCINT12 J Alive LED ALIVE_168 28 PC5 ADC5 SCL PCINT13 J Lumină linie de control Pornire/Oprire [POWER_ON_OFF] Tabelul 9: Alocarea resurselor ATmega168 Atribuții de culoare Funcție: Pin aparținând Timer0 Pin s Pin aparținând Timer2 s Pin aparținând Timer3 s Aparținând convertoarelor analogico-digitale I 2 C Interfață Interfață de programare ISP Interfață serială RS232 (USART) Întreruperi externe și resetare surse de alimentare Ceasornicare externă Linii de adrese pentru interfață de memorie externă Interfață de programare serial pentru SPI analogic Conmperator Configurare Busmaster Markus Fulde, 2011 pagina 54 din 482