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!! Warnung !!

Diese hier vorgestellte Schaltung ist sehr gefährlich, wenn sie nicht fachmännisch aufgebaut wird. Mit den im 220V-Netz auftretenden Strömen ist nicht zu spaßen, sie können Brandschäden und gar Personenschäden verursachen. Dieses System gehört also auf alle Fälle in ein mit dem Schutzleiter verbundenes Metallgehäuse, oder aber in ein wirklich dichtes Plastikgehäuse. Die Anschlüsse müßen sicher ausgeführt werden, die Kabel und Klemmen müßen ausreichend dimensioniert sein. Keinesfalls dürfen spannungsführende Teile von aussen zugänglich sein. Ich empfehle ausdrücklich und dringend, diese Schaltung vor Inbetriebnahme von einem Fachmann überprüfen zu lassen!

Stufe 3

Die Geräte-Steuerung

von Kai Fett

Teil 1 - Understanding

Zum Ansteuern von Stromverbrauchern vom Computer gibt es mehrere Konzepte, die von der einfachen Schaltung für 8 ansteuerbare Geräte bis hin zur komplexen Mikroprozesortechnologie für nahezu beliebig viele Geräte reicht. Wir haben uns für einen Mittelweg entschieden: 16 ansteuerbare Geräte über zwei Druckerschnittstellen, mit einer einfachen kleinen Relais-Schaltung. Wenn man schon Bits für andere Zwecke vergeben hat, werden es halt entsprechend weniger Geräte, so hat zum Beispiel jeder, der sich Stufe 2 gebaut hat, nur noch 14 Bits frei.

Das Prinzip ist ganz einfach: an der Druckerschnittstelle stehen bereits 8 bit Nutzdaten unkodiert zur Verfügung, die im Prinzip nur verstärkt werden müssen, um damit zum Beispiel eine Kaffee-Maschine betreiben zu können.

Teil 2 - Die Hardware

Da zwischen den Leistungen (Digitaldaten, die eigentlich überhaupt keine Leistung bringen sollten, gegen mehrere hundert Watt) ein großer Unterschied besteht, verwenden wir eine zweistufige Verstärkung. Zunächst verstärken wir über einen kräftigen Transistor (zum Beispiel BD679), so daß wir aus dem TTL-Bereich schonmal in den Bereich einiger Watt kommen.

D1;2ciese Leistung nutzen wir nun zum Ansteuern eines Relais, welches dann unsere eigentliche Last steuert. Also haben wir auf unserer Platine drei Bereiche: den unbelastbaren 5V-Signalpegel, dann die 12V Versorgungsspannung für die Relais, und letztendlich den 220V-Bereich. Es ergibt sich die folgende Schaltung:

Abb.2: Die Systemzimmer-CPU

Zu beacheten ist, daß bei Ausschalten der Relais durch Selbstinduktion teilweise hohe Spannungen entstehen können. Diese sind gefährlich für die Transistoren. Zum Glück sind diese Spannungen entgegen der Speisespannung gepolt, so daß man sie einfach über eine normale Diode kurzschließen kann. Eine Diode in diesem Zusammenhang nennt man übrigens auch Freilaufdiode. Die kleinen Widerstände vor der Transistor-Basis dienen der Begrenzung des Basis-Stroms. Da an der Basis sowieso nur ein sehr hochohmiger Signalpegel anliegt, sind sie eigentlich überflüssig, aber man weiß ja nie.

Die Versorgungsspannung für die Relais kann man im ücbrigen aus dem PC-Netzteil entnehmen. Dazu schneidet man einfach die gelbe und eine schwaze Strippe eines Laufwerkskabels durch, und verbindet diese über Lüsterklemmen mit der Stromzufhrung zur Schaltung. In diesem Falle sollte man auf alle F„lle eine flinke 2A-Sicherung in Reihe schalten.

Generell ist diese Schaltung reichlich überdimensioniert, aber ich gebe gerne 5 Pfennige mehr für ein Bauteil aus, wenn ich dadurch einen Sicherheitsfaktor 10 hinzubekomme. Wenn jemand nicht so denkt, kann er aus der Schaltung bestimmt noch 2, 3 Mark rausoptimieren.

Teil 3 - Die Software

Die parallele Schnittstelle ist derart trivial zu bedienen, daß ich sie jetzt nicht näher beschreiben werde. Ich habe jedoch ein kleines Sourcen-Beispiel-Paket zusammengestellt, aus dem die Funktionsweise der Schnitstelle schön hervorgeht: port.zip.

Auch steht eine Software für Linux zur Verfügung: lpswitch.tgz

Teil 4 - Das Deckenlicht

Bitte ganz nach oben gehen, den Hinweis durchlesen, ihn verstehen, und dann hierher zurückkehren. Eingriffe in die Hausinstallation sollten nur von Fachleuten vorgenommen werden.

So, natürlich will man nicht nur Schreibtischlampen und Kaffeemaschinen ansteuern, sondern auch das Deckenlicht. Dazu entfernt man am einfachsten an einem der Relais unserer Schaltung die Phasenzuführung, und schließt das nun potentialfrei Relais parallel zum Lichtschaler an.

Teil 5 - Eine Beispiel-Implementation

Eine Beispiel-Umsetzung dieser Schaltung steht bei Carsten zuhause, Bilder können jetzt endlich hier besichtigt werden!


(c)98 by Kai Fett