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Digitale, temperaturabhängige Lüfterregelung mit USB-Interface - 8-Kanal Lichtmodul

Hardware Erweiterung: 8-Kanal Lichtmodul



aufgebaute Platine

 


Beschreibung


Mit dieser Erweiterung können 8 externe Lichtkanäle über die Windows Software gesteuert werden. Die Erweiterung wird dazu über I2C-Bus mit der Lüfterregelung verbunden und kann anschließend in der Windows Software konfiguriert werden.

Die Software ist zur Zeit so ausgelegt das das 8 Kanal Lichtmodul entweder manuell oder automatisch verwaltet werden kann. In dem manuellen Modus kann jeder Lichtkanal über die Windows Software beliebig an / ab-geschalten werden. In dem "automatic" Modus kann eine bis zu 48 Stufen lange Lichtsequenz programmiert werden. Diese Lichtsequenz wird in die Regelung geflasht und dort von dem Mikrocontroller, unabhängig von Windows, ausgeführt. Die Geschwindigkeit der programmierten Lichtsequenz kann durch den Wert "step time" zwischen 50ms - 250ms eingestellt werden.

Alternativ ist es auch möglich die Geschwindigkeit eines beliebigen Lüfters / Flusssensors auf dem Lichtmodul auszugeben. Die Geschwindigkeit kann entweder als binärer Wert oder als Bargraph Anzeige ausgegeben werden.

Um die Erweiterung möglichst flexibel in der Anwendung zu halten, befindet sich ein Anschluss für eine eigene Spannungsversorgung auf der Platine (Lastversorgung). Mit diesem Anschluss werden die 8 Lichtkanäle versorgt. Dabei können Spannungen zwischen 5V - 24V eingespeist werden, jeder Lichtkanal kann damit also 5V - 24V / 500mA schalten.

Für jeden der 8 Lichtkanäle befindet sich auf der Platine eine eigene LED welche den aktuellen Staus des Kanals anzeigt (aktiv/inaktiv). Diese LEDs und auch die restlichen Bauteile (ICs) werden über den I2C-Bus mit den nötigen 5V von der Regelung versorgt


Schaltung im laufenden Betrieb

 

Hier noch ein kurzes Video auf dem das Lichtmodul mit einer programmierten Lichtsequenz zu sehen ist. (zum Downloaden bitte auf das Bild klicken)

Video vom Lichtmodul im Betrieb




Konfiguration über Windows Software


 

Die Einstellungen können alle über die Windows Software vorgenommen werden. Ausgeführt wird das jeweilige Lichtprogramm von dem Mikrocontroller auf der Lüfterregelung. Damit werden keine Resourcen unter Windows verschwendet und das Lichtmodul funktioniert auch ohne PC.

Konfiguration vom Lichtmodul in der PC-Software

  • manual
    • "Channel x" - Lichtkanal x kann direkt unter Windows an / abgeschalten werden. ( eine programmierte Lichtsequenz wird damit gestoppt )
    • "all on" - schaltet alle 8 Lichtkanäle an
    • "all off" - schaltet alle 8 Lichtkanäle aus


  • automatic --> light sequence
    • "light channel" - Hier kann jeder der 8 Lichtkanäle für den gewählten Einzelschritt programmiert werden.
    • "step nr." - Wählt einen von max. 48 Einzelschritten zum bearbeiten aus.
    • "step time /ms" - Geschwindigkeit mit der die Einzelschritte ablaufen sollen.
    • "step deep" - Legt fest wieviel Einzelschritte es gibt bis die Sequenz wieder von vorne beginnt. ( maximal 48 Einzelschritte möglich )
    • "send sequence to ram" - Sendet die aktuell bearbeitete Lichtsequenz zur Lüfterregelung und startet sie sofort.
    • "save sequence to eeprom" - Speichert die aktuelle Lichtsequenz in das Eeprom der Lüfterregelung ab, diese wird damit bei jedem Start der Regelung automatisch geladen und ausgeführt. ( unabhängig von Windows )
    • "load from file" - Lädt eine Lichtsequenz aus einer Datei in die Software rein.
    • "save to file" - Speichert die aktuell erstellte Lichtsequenz als Datei auf der Festplatte ab.


  • automatic --> show fanspeed on light channels
    • "show as binary value" - gibt die aktuelle Geschwindigkeit des gewählten Lüfters als Binärzahl auf dem 8-Kanal Lichtmodul aus
    • "show as bar graph" - gibt die aktuelle Geschwindigkeit des gewählten Lüfters als Bar graph Anzeige auf dem 8-Kanal Lichtmodul aus
      • "100% = ... /rpm" - mit diesen Wert kann festgelegt werden ab welcher Drehzahl die Bargraph Anzeige 100% hat ( damit also alle LEDs leuchten )
    • "show fanspeed 1" - die Geschwindigkeit von Lüfter 1 wird auf dem Lichtmodul ausgegeben
    • "show fanspeed 2" - die Geschwindigkeit von Lüfter 2 wird auf dem Lichtmodul ausgegeben
    • "show fanspeed 3" - die Geschwindigkeit von Lüfter 3 wird auf dem Lichtmodul ausgegeben
    • "show flowsens. speed" - die Geschwindigkeit des Flusssensors / Pumpe wird auf dem Lichtmodul ausgegeben



Schaltplan / Bestückungspläne


 

Verdrahtungsplan

Lüfterregelung V1.4d
( Anschluss: "I2C-Bus" )
Erweiterung "Light Control V1.0"
( Anschluss: "I2C-Bus" )( Funktion )
Pin 1 Pin 1 ( Gnd )
Pin 2 Pin 2 ( SDA)
Pin 3 Pin 3 ( SCL )
Pin 4 Pin 4 ( +5V. )

 

Schaltplan

Schaltplan

 

Bestückungsplan

Bestückungsplan

 

Pinbelegung der Anschlüsse

Pinbelegung der Anschlüsse

 

Platinenlayout

Platinenlayout

 

fertig geätzte Platine

fertig geätzte Platine



LED Vorwiderstände berechnen



Hier ein paar Beispiele wie die Vorwiderstände für die LEDs berechnet werden

Beispiel Beschaltung



Daten die für eine Berechnung notwendig sind:

  • Versorgungsspannung am Anschluss "supply_channel" Us : 12V ( wenn z.B. die 12V aus dem PC Netzteil für die Versorgung genutzt werden )
  • LED Durchlassspannung Uf : 3,3V ( für die unten aufgeführten blauen LEDs, bei anderen LEDs bitte im Datenblatt nachlesen )
  • LED Betriebsstrom If : 0,02A ( sind im Normalfall immer 20mA aber sicherheitshalber im Datenblatt nachlesen
Berechnung des Vorwiderstandes
Beispiel LED Gesamtstrom
If * LEDs (parallel)
LED Gesamtspannung
Uf * LEDs (reihe)
Spannung über
Vorwiderstand
nötiger
Widerstandswert
Leistung über
Widerstand
geeigneter Widerstand
aus E12 Reihe
( 1/4W)
Channel_1 1 * 0,02A = 0,02A 1 * 3,3V = 3,3V 12V - 3,3V = 8,7V 8,7V / 0,02A = 435Ohm 8,7V * 0,02A = 0,174W METALL 470
Channel_2 1 * 0,02A = 0,02A 2 * 3,3V = 6,6V 12V - 6,6V = 5,4V 5,4V / 0,02A = 270Ohm 5,4V * 0,02A = 0,108W METALL 330
Channel_3 1 * 0,02A = 0,02A 3 * 3,3V = 9,9V 12V - 9,9V = 2,1V 2,1V / 0,02A = 105Ohm 2,1V * 0,02A = 0,042W METALL 120
Channel_4 2 * 0,02A = 0,04A 3 * 3,3V = 9,9V 12V - 9,9V = 2,1V 2,1V / 0,04A = 52,5Ohm 2,1V * 0,04A = 0,084W METALL 56,0
Channel_5 3 * 0,02A = 0,06A 3 * 3,3V = 9,9V 12V - 9,9V = 2,1V 2,1V / 0,06A = 35Ohm 2,1V * 0,06A = 0,126W METALL 39,0
Channel_6 4 * 0,02A = 0,08A 3 * 3,3V = 9,9V 12V - 9,9V = 2,1V 2,1V / 0,08A = 26,3Ohm 2,1V * 0,08A = 0,168W METALL 27,0


Bauteileliste



Bauteil Wert Beschreibung Stückzahl Reichelt
Bestellnummer
IC2 ULN 2803A Darlington-Arrays, DIL-18 = TD 62083AP 1 ULN 2803A
IC1 PCF 8574 P Philips I²C-Bus Microcontroller & Peripherie 1 PCF 8574 P
R1 - R8 150Ohm Metallschichtwiderstand 150 Ohm 8 METALL 150
LED1- LED8 LED (blau) LED, 3mm, ultrahell, klar, blau 8 LED 3-2000 BL
channel 1-8 / channel Supply Klemme Anreihklemme 2-polig, RM5,08 9 AKL 057-02
C1 220nF Vielschichtkondensator 1 Z5U-2,5 220N
I2C-Bus   36pol. Stiftleiste 1 SL 1X36G 2,54
IC-Sockel 18-polig IC-Sockel, 18-polig, superflach 1 GS 18P
IC-Sockel 16-polig IC-Sockel, 16-polig, superflach 1 GS 16P
Platine   Platine "Light Control V1.0" 1  
Kabel   Verbindungskabel zum I2C-Bus 1  
Reichelt Warenkorb: "Light Control V1.0"


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Published on: Friday, February 22 2013 (3798 reads)
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