Changes for page 6fach strommessender Binärausgang 230V 16A

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...	...	@@ -1,5 +3,3 @@
1		-**Diese Beschreibung ist noch in Arbeit!**
2		-
3	3	= Features =
4	4
5	5	(((
...	...	@@ -31,10 +31,22 @@
31	31
32	32	Der 6-fach Aktor passt in ein 6 TE Gehäuse. Um den Bus mit der Stromaufnahme bei Schaltvorgängen nicht außerordentlich zu belasten, wird Schaltenergie in großen Kondensatoren zwischengespeichert und die Relais werden mit einer ladungsabhängigen PWM geschaltet. Damit können auch viele Aktorkanäle einer KNX-Installation gleichzeitig geschaltet werden, ohne dass das KNX-Netzteil überfordert wird.
33	33	Als Controller kommt ein 4TE Top-Controller mit ARM LPC1115 zum Einsatz, der gleichzeitig auch die Taster und LEDs für die Handbedienung trägt.
34		-Das Konfigurationsinterface dieses Gerätes ist kompatibel zum SA/S 8.16.6.1 von ABB. Nur die Kanäle A bis F sind mit Funktion und nur in der Betriebsart "Schaltaktor" (kein Heizungsaktor).
	32	+Das Konfigurationsinterface dieses Gerätes ist kompatibel zum SA/S 8.16.6.1 von ABB (Version 3.2). Nur die Kanäle A bis F sind mit Funktion und nur in der Betriebsart "Schaltaktor" (kein Heizungsaktor).
35	35
	34	+== Strommessung ==
	35	+
	36	+Der Aktor hat eine Effektivwert-Strommessung. Der sinnvolle Messbereich beginnt etwa bei 7mA. Lasten von 1,6W können also bereits erkannt werden. Die obere Grenze des Messbereichs ist 21A bei sinusförmiger Stromaufnahme, was ausreichend Reserven für für "hässlichere" Kurvenformen bedeutet. Die Auflösung des Messwerts ist 1mA, die Messungenauigkeit liegt bei 4% vom Messwert +/-5mA.
	37	+
	38	+Die Art der Messung des Aktors ist elektrisch recht einfach und verlagert viele Probleme der Effektivwert-Messung in die Software. Der Strom durch die Ausgänge wird mit Stromwandlern gemessen, dies sind Transforamtoren für Strom. Ein Strom von beispielsweise 1A auf Netzspannungsseite erzeugt einen Strom von 1A/1500=0,66mA auf der Sekundärseite. Dieser erzeugt über einen Widerstand einen Spannungsabfall, der dann gemessen wird. Um die Genauigkeit bei kleinen Strömen zu verbessern gibt es zwei Mesbereiche mit unterschiedlichen Verstärkern vor zwei ADC-Eingängen des ARM-Controllers. Damit nicht 12 ADC-Eingänge für 6 Kanäle benötigt werden, werden die Signale durch einen Multiplexer geführt. Der Schlüssel für die genaue Effektvwert-Messung besteht darin, den momentanen Strom sehr oft zu erfassen, um auch sehr unregelmäßige und pulsförmige Kurvenformen korrekt zu erfassen. Aus den Messwerten wird dann der Effektivwert berechnet.
	39	+
	40	+Dieses Prinzip ist von der Schaltungstechnik viel einfacher als Schaltungen, die den Effektivwert rein elektronisch ermitteln. Es werden jedoch viele AD-Wandlungen benötigt und diese müssen auch verarbeitet werden. Der ARM-Controller ist dafür leistungsfähig genug.
	41	+
	42	+== Warnhinweis ==
	43	+
36	36	[[image:Icons.WebHome@icon_warning_128.png||height="70" width="70"]]
37	37
	46	+**Vorsicht beim Arbeiten an 230V Netzstrom, es ist lebensgefährlich!**
	47	+
38	38	Die Ausgangskanäle sind für bis zu 230V Wechselspannung ausgelegt. Dies gilt sowohl für die Strommessung, als auch für die Trennung der Kanäle untereinander. Bei Gleichstrom funktioniert die Strommessung nicht.
39	39	Die Spannungsbegrenzung auf 230V erlaubt kein Schalten von unterschiedlichen Phasen auf benachbarten Kanälen. Ebenso darf keine Schutzkleinspannung einerseits und Netzspanungs andererseits an Nachbarkanälen anliegen.
40	40	Der Schaltkontakt stellt bei offenem Kontakt nur eine Funktionsisolierung her, das heißt zum sicheren Abschalten beispielsweise bei Arbeiten an der Installation muss die vorgeschaltete Sicherung abgeschaltet werden. (Dies gilt übrigens bei nahezu allen Schaltgeräten, ob käuflich oder Selbstbau.)
...	...	@@ -72,6 +72,7 @@
72	72	* der 100µF Elko C7 bleibt unbestückt
73	73	* LED1 mit R3 als Betriebsanzeige sind optional
74	74	* Taster S1, S5 sind unbestückt
	85	+* Alle Taster müssen sorgfältig mittig auf ihrer Bestückposition eingelötet werden. Ansonsten kann es sein, dass sie später im Deckel klemmen
75	75	* die LEDs LED2, LED6 mit R6 und R10 sind für den Betrieb nicht notwendig, sie geben jedoch Debug-Informationen aus: LED6 leuchtet, wenn eine Applikation programmiert wurde. LED2 leuchtet, wenn der Schaltaktor im Normalbetrieb ist (Applikation programmiert, Spannungen stimmen, Startverzögerung abgelaufen)
76	76	* für die Rückmessung der Busspannung wird der Lötjumper in Stellung 1-2 geschlossen. Das ist eine Brücke vom mittleren zu dem Anschluss, der in Richtung Mikrocontroller zeigt. R16 36kR 1%, R17 3kR 1%, D15 unbestückt, C11 10nF
77	77	* S9, LED10 und R27 bleiben unbestückt
...	...	@@ -98,12 +98,12 @@
98	98
99	99	== Zusammenbau und Bestückung der Stromwandler ==
100	100
101		-Als erstes werden die Abstandshalter in die Platine out6-cs-ctrl eingeklipst. Der quaderförmige "Fuß" des Abstandshalters ist dann auf der Unterseite der Platine, der Rest auf der Oberseite. In die obere Ebene der Abstandshalter wird später die Controller-Platine eingeklipst. Der untere Teile der Abstandshalter bestimmt den richtigen Abstand zu den Relais. Dennoch sollte jetzt kontrolliert werden, ob genügend Abstand vorhanden ist: Wenn man die Platinen händisch zusammenhält, sollte zwischen den Betätigern der Relais und der Platine ein sichtbarer Spalt sein. Böse Falle: Beim HFE10 steht der Betätiger ein wenig weiter aus dem Gehäuse heraus, wenn das Relais ausgeschaltet ist. Das ist die Schaltstellung zu den Spulenanschlüssen hin. Sollte der Platz zu knapp sein, hilft z.B. die Zwischenlage von Isolierband.
	112	+Als erstes werden die [[Abstandshalter>>https://github.com/selfbus/hardware-incubation/blob/master/Apps/out6_cs/Abstandshalter%20V1.1.stl]] in die Platine out6-cs-ctrl eingeklipst. Dies sind in SLS-3D-Druck hergestellte Teile aus Polyamid. Der quaderförmige "Fuß" des Abstandshalters ist dann auf der Unterseite der Platine, der Rest auf der Oberseite. In die obere Ebene der Abstandshalter wird später die Controller-Platine eingeklipst. Der untere Teile der Abstandshalter bestimmt den richtigen Abstand zu den Relais. Dennoch sollte jetzt kontrolliert werden, ob genügend Abstand vorhanden ist: Wenn man die Platinen händisch zusammenhält, sollte zwischen den Betätigern der Relais und der Platine ein sichtbarer Spalt sein. Böse Falle: Beim HFE10 steht der Betätiger ein wenig weiter aus dem Gehäuse heraus, wenn das Relais ausgeschaltet ist. Das ist die Schaltstellung zu den Spulenanschlüssen hin. Sollte der Platz zu knapp sein, hilft z.B. die Zwischenlage von Isolierband.
102	102
103	103	(% style="text-align:center" %)
104	104	[[image:Trafos-Draehte.jpg||width="400"]]
105	105
106		-Jetzt werden die Stromwandler vorbereitet: Wie in der "out6_cs-base V1.1 BOM.csv" steht, werden je Wandler ein 64mm Stück Aderleitung 1,5mm² benötigt. An den Enden werden 6mm abisoliert. Über die Aderleitung wird ein 52mm Stück Isolierschlauch gezogen. Das ist notwendig, um eine ausreichende Isolierung zwischen der Netzspannung und dem KNX-Bus zu erreichen.
	117	+Jetzt werden die Stromwandler vorbereitet: Wie in der [[out6_cs-base V1.1 BOM.csv>>https://github.com/selfbus/hardware-incubation/blob/master/Apps/out6_cs/ou6_cs-base%20V1.1%20BOM.csv]] steht, werden je Wandler ein 64mm Stück Aderleitung 1,5mm^^2^^ benötigt. An den Enden werden 6mm abisoliert. Über die Aderleitung wird ein 52mm Stück Isolierschlauch gezogen. Das ist notwendig, um eine ausreichende Isolierung zwischen der Netzspannung und dem KNX-Bus zu erreichen.
107	107	Zum Biegen des Drahtes wird ein kleines Hilfsmittel benötigt. Benutzt man nur die Stromwandler, um den Draht zu biegen, kann die Isolierung beschädigt werden. Betrachtet man die Stromwandler, so hat das Durchsteckloch auf einer Seite abgerunde Kanten, auf der anderen ist es jedoch scharfkantig (auf der beschrifteten Seite). Hier würde der Druck beim Zurechtbiegen des Drahtes die Isolierung beschädigen. Als sinnvoll hat sich ein Hilfsmittel aus einem Stück Platinenbasismaterial herausgestellt: Von einem kleinen Stück wird an einer Seite eine Seite zu einem Viertelkreis rundgefeilt. Die andere Seite wird nur kurz entgratet.
108	108
109	109	|[[image:Biegehilfe.jpg||alt="Biegehilfe"]]Biegehilfe aus einem Stück Basismaterial|[[image:Stromwandler.jpg||width="530"]]Stromwandler mit zurechtgebogenem Draht
...	...	@@ -120,7 +120,7 @@
120	120	Die Elkos C14, C15 und C16 werden jetzt eingelötet. Dafür werden die Beinchen zurechtgebogen und schon vor dem Einlöten so gekürzt, dass sie nur ein wenig unten aus der Platine herausgucken. Der Elko C16 liegt auf den Elkos C14 und C15, braucht also längere Beinchen. Verlötet werden müssen sie von der Bestückungsseite aus, in den Spalt unten wird man kaum mit dem Lötkolben hineinkommen.
121	121
122	122	Der Platinenstapel ist damit fertiggestellt. Abschließend sollten noch die stromführenden Leiterbahnen auf der Relaisplatine mit Kupferdraht verstärkt werden. Auch bei Verwendung von Platinen mit 70µm Kupferbeschichtung ist die Erwärmung bei Maximallast ansonsten grenzwertig. Die entsprechenden Leiterbahnen sind nicht mit Löststopplack abgedeckt, zusätzlicher Draht kann also leicht aufgelötet werden.
123		-Als sinnvoll hat sich folgende Variante herausgestellt: Alle Leiterbahnen, die von den Schraubklemmen abgehen, werden mit 1mm² Kupferdraht verstärkt bis zum Lötauge des Stromwandlers bzw. bis zum Relais. Bei den kurzen Leiterbahnstücken zwischen Stromwandler und Relais ist dies nicht notwendig. Wem ein 1mm² mit 1,1mm Durchmesser zu sperrig ist, kann auch zwei 0,5mm² Drähte mit 0,8mm Durchmesser parallel löten. Dann ist auch sichergestellt, dass sich die Platine sauber in das Gehäuse einlegen lässt.
	134	+Als sinnvoll hat sich folgende Variante herausgestellt: Alle Leiterbahnen, die von den Schraubklemmen abgehen, werden mit 1mm^^2^^ Kupferdraht verstärkt bis zum Lötauge des Stromwandlers bzw. bis zum Relais. Bei den kurzen Leiterbahnstücken zwischen Stromwandler und Relais ist dies nicht notwendig. Wem ein 1mm^^2^^ mit 1,1mm Durchmesser zu sperrig ist, kann auch zwei 0,5mm^^2^^ Drähte mit 0,8mm Durchmesser parallel löten. Dann ist auch sichergestellt, dass sich die Platine sauber in das Gehäuse einlegen lässt.
124	124
125	125	Es werden noch zwei Flachbandkabel benötigt, die Verbindung zum Controller und eine zur Relaisplatine.
126	126	Alle Quetschverbinder werden ohne Zugentlastung eingesetzt, diese würde die Bauhöhe zu stark erhöhen.
...	...	@@ -132,10 +132,25 @@
132	132
133	133	== Gehäusebearbeitung ==
134	134
135		-In die Frontplatte müssen noch die Löcher für die Taster und LEDs gebohrt werden. Am einfachsten geht dies mit der Bohrschablone out6_cs-drill-aid. Sie wird mit den Pfeil nach rechts zeigend in den Frontplattenausschnitt des Deckel geklemmt, dann geben die markierten Bohrungen die richtigen Positionen für die Löcher vor. Die Schablone kann umgedreht werden, die eine Seite hat kleine Löcher zum Vorbohren, die andere die großen Löcher. Neben den Löchern steht der richtige Bohrdurchmesser für das endgültige Loch. Vorsicht: Es sind Löcher für alle Taster und LEDs der Controller-Platine vorhanden. Jedoch werden nicht alle benötigt. Also vorher überlegen, welche von den Löchern benötigt werden. Für die Taster wird ein etwas exotischer Bohrdurchmesser benötigt: 3,7mm Im Baumarkt wird man den kaum finden, eher im Werkzeughandel oder halt Online. Für den Programmiertaster kann man noch ein kleines Feature einbauen: Benutzt man hier einen flachen Taster und bohrt durch die Frontplatte nur ein kleines Loch, z.B. 2mm, so hat man einen gewissen Schutz gegen ungewolltes oder auch unbefugtes Betätigen. Es ist dann allerdings notwendig, das kleine Loch von der Innenseite des Deckel noch mal zum Teil größer aufzubohren. Ansonsten klemmt Programmiertaster.
	146	+In die Frontplatte müssen noch die Löcher für die Taster und für kleine Lichtleiter bei den LED-Positionen gebohrt werden. Am einfachsten geht dies mit der Bohrschablone out6_cs-drill-aid. Sie wird mit den Pfeil nach rechts zeigend in den Frontplattenausschnitt des Deckel geklemmt, dann geben die markierten Bohrungen die richtigen Positionen für die Löcher vor. Die Schablone kann umgedreht werden, die eine Seite hat kleine Löcher zum Vorbohren, die andere die großen Löcher. Neben den Löchern steht der richtige Bohrdurchmesser für das endgültige Loch. Vorsicht: Es sind Löcher für alle Taster und LEDs der Controller-Platine vorhanden. Jedoch werden nicht alle benötigt. Also vorher überlegen, welche von den Löchern benötigt werden. Für die Taster wird ein etwas exotischer Bohrdurchmesser benötigt: 3,7mm. Im Baumarkt wird man den kaum finden, eher im Werkzeughandel oder halt Online. Für den Programmiertaster kann man noch ein kleines Feature einbauen: Benutzt man hier einen flachen Taster und bohrt durch die Frontplatte nur ein kleines Loch, z.B. 2mm, so hat man einen gewissen Schutz gegen ungewolltes oder auch unbefugtes Betätigen. Es ist dann allerdings notwendig, das kleine Loch von der Innenseite des Deckel noch mal zum Teil größer aufzubohren. Ansonsten klemmt Programmiertaster.
136	136
	148	+Mit einem Extra kann man dafür sorgen, dass das Gerät nicht nur die Features eines gekauften hat, sondern auch fast so aussieht: Einer in [[3D-Druck>>https://github.com/selfbus/hardware-incubation/blob/master/Apps/out6_cs/EibSteckeraufnahme%20V1.1.stl]] gefertigten Aufnahme für die Standard-EIB-Steckverbinder. Andererseits kann auf der Platine auch eine normale Schraubklemme bestückt werden, dann wird das Buskabel geschraubt.
	149	+
	150	+[[image:Out6-cs komplett.jpg]]
	151	+
	152	+= Status der Entwicklung =
	153	+
	154	+Mit der Version 1.1 der Platinen sind alle bekannten Fehler behoben worden.
	155	+
	156	+Die Firmware ist mit den Funktionen als Schaltaktor fertiggestellt.
	157	+
	158	+Beta-Phase
	159	+
137	137	= Häufige Fragen =
138	138
	162	+* Warum 6 Kanäle?
	163	+Der Binärausgang benötigt 1TE je Kanal. In 4TE hätten jedoch nicht alle Bauteile für 4 Kanäle Platz gefunden. Ein 8 Kanal Gerät mit 8TE Breite hätte den Nachteil, dass man eine übliche 12TE Tragschiene dann nicht voll ausnutzen kann.
	164	+
139	139	* Warum diese großen Relais?
140	140	Diese Art von Relais wird auch in käuflichen Schaltaktoren verwendet, in der "Industrieausführung". Sie verträgt besonders gut hohe Einschaltströme oder induktive Lasten und sollte auch unter solchen Belastungen lange Lebensdauern erreichen. Mit den inzwischen allgegenwärtigen Schaltnetzteilen sind hohe Einschaltströme eine der Hauptprobleme für Schaltaktoren.
141	141
...	...	@@ -148,4 +148,30 @@
148	148	* Wann gibt es eine Variante mit der Funktion als Heizungsaktor?
149	149	Das ist vorst nicht geplant. Hat jemand Bedarf für diese Funktion? Findet sich vielleicht sogar jemand, der diese Funktionalität ergänzen will?
150	150
151		-.
	177	+= Downloads =
	178	+
	179	+[[[[image:Icons_22.WebHome@icon_database_22.png]] Firmware>>url:https://github.com/selfbus/software-arm-incubation/tree/master/actuators/outputs/out-cs-bim112]]
	180	+
	181	+LPC1115 4TE Top-Controller
	182	+
	183	+[[[[image:Main.Icons_22@icon_eagle_22.png]] Schaltplan V1.1>>url:https://github.com/selfbus/hardware-incubation/raw/master/Controller/lpc1115_4te_top/LPC1115_4TE_TOP%20V1.1.sch]]
	184	+
	185	+[[[[image:Main.Icons_22@icon_board_22.png]] Board V1.1>>url:https://github.com/selfbus/hardware-incubation/raw/master/Controller/lpc1115_4te_top/LPC1115_4TE_TOP%20V1.1.brd]]
	186	+
	187	+[[[[image:Icons_22.WebHome@icon_database_22.png]] Github-Projekt>>url:https://github.com/selfbus/hardware-incubation/tree/master/Controller/lpc1115_4te_top]] mit allen Informationen
	188	+
	189	+Kontrollplatine out6-cs-ctrl
	190	+
	191	+[[[[image:Main.Icons_22@icon_eagle_22.png]] Schaltplan V1.1>>url:https://github.com/selfbus/hardware-incubation/raw/master/Apps/out6_cs/ou6_cs-ctrl%20V1.1.sch]]
	192	+
	193	+[[[[image:Main.Icons_22@icon_board_22.png]] Board V1.1>>url:https://github.com/selfbus/hardware-incubation/raw/master/Apps/out6_cs/ou6_cs-ctrl%20V1.1.brd]]
	194	+
	195	+[[[[image:Icons_22.WebHome@icon_database_22.png]] Github-Projekt>>url:https://github.com/selfbus/hardware-incubation/tree/master/Apps/out6_cs]] mit allen Informationen
	196	+
	197	+Relaisplatine out6-cs-base
	198	+
	199	+[[[[image:Main.Icons_22@icon_eagle_22.png]] Schaltplan V1.1>>url:https://github.com/selfbus/hardware-incubation/raw/master/Apps/out6_cs/ou6_cs-base%20V1.1.sch]]
	200	+
	201	+[[[[image:Main.Icons_22@icon_board_22.png]] Board V1.1>>url:https://github.com/selfbus/hardware-incubation/raw/master/Apps/out6_cs/ou6_cs-base%20V1.1.brd]]
	202	+
	203	+[[[[image:Icons_22.WebHome@icon_database_22.png]] Github-Projekt>>url:https://github.com/selfbus/hardware-incubation/tree/master/Apps/out6_cs]] mit allen Informationen

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	1	+xwiki:XWiki.FlorianV

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