Projekt :: Schaltkasten
7. Vorwort
Zuletzt aktualisiert: 03.06.2015

Dies ist ein altes Projekt, das ich von der alten Homepage portiert habe. Daher ist hier die Reihenfolge von oben nach unten (ein bisschen verwirrend, wegen den abnehmenden Zahlen, ich weiß =) )

Der Schaltkasten existiert nicht mehr. Er wird irgendwann als kompakteres Modell mit neuerer Hardware komplett neu gebaut!
6. Einleitung
Zuletzt aktualisiert: 03.06.2015

Hallo und willkommen bei meinem Schaltkasten-Projekt.

Hintergrund
Mein Stiefvater ist fast so ein PC-Geek wie ich. Eine Zeit lang haben wir uns immer um das beste System gebattled, mittlerweile hab ich ihn haushoch überholt. Das wird wahrscheinlich auch eine Zeit lang erstmal so bleiben, auch wenn ich in den nächsten Monaten nicht geplant habe, neue Hardware-Upgrades zu kaufen.
Nun legt er aber auch viel Wert auf Stromsparen und wollte somit eine Steckerleiste, bei der man jede Steckdose einzeln ein- und ausschalten kann, um nur die benötigten Peripheriegeräte bei Bedarf mit Strom zu versorgen oder nicht. Als erfahrener Handwerker hat er sich natürlich überlegt, sich selbst so etwas zu bauen. Herausgekommen ist ein 8-Kanal Schaltkasten aus Zinkblech. Ziemlich primitiv, 8 standard-SchuKo-Steckdosen auf der Rückseite (was auch die Gesamtgröߟe des Kastens erklärt, der wirklich etwas gigantisch wirkt), direkt per Nulleiter verbunden mit einem 220V-Kippschalter und dann zusammen an das Netzkabel. Immerhin war der Kasten geerdet. Zur kontrolle gabs dann noch 220V-LEDs, die einfach durchgeschliffen wurden.



An seinen Schreibtisch hats der Kasten aber nie geschafft. Kann an der Größe gelegen haben, aber er entschied sich, lieber Feutchraum-Lichtschalter an die Wand zu schrauben und unterm Tisch entspr. Feuchtraum-Steckdosen anzubringen. Somit habe ich den Kasten dann bekommen. Er lief auch einige Zeit problemlos. Ich habe ihn unterm Tisch angebracht. Doch eines Tages, als ich von der Schule kam und den PC einschalten wollte, gab es nur einen lauten Knall und die Sicherung flog raus. Als ich mir meine Hand ansah, war der Finger, mit dem ich den Schalter betätigt hatte, schwarz. Ruß. Ich hatte natürlich einen Mords Schreck, aber es ist zum Glück nichts weiter passiert. Eins war mir aber klar: Der Kasten war in dem Zustand zu gefährlich und musste schnellstmöglich verändert werden. Der Schalter, durch den direkt die 220V flossen, war definitiv nicht gerade Sicher. Und wäre das Gehäuse nicht geerdet gewesen, wär wohl mehr als nur ein Knall passiert. Glück gehabt.

Bild Nr. 29

Meine neue Idee war, statt Kippschaltern Drucktaster zu nehmen, die ich bei Pollin fand. Das ganze soll dann bei höchstens 6V laufen, die ich bei niedrigem Strom für harmlos halte. Dazu blaue LEDs, die auch mit weniger Strom zurecht kommen. Das Schalten der Steckdosen sollten Relais übernehmen. Das ganze soll dann per Mikrocontroller von Atmel, dem AtMega8, gesteuert werden. Ansich ist der µC dafür eher überdimensioniert, "nur" 8 Steckdosen zu steuern, aber ich hatte mich zu der Zeit gerade in die AVR-Programmierung reingearbeitet und wollte eben einfach mal mit einem kleinen Projekt testen, wie das so funktioniert. Der Kasten sollte später auch eine Kommunikationsschnittstelle bekommen, damit ich z.B. ein Web-Interface bauen kann um ihn per Internet oder LAN zu steuern oder durch eine Zeitschaltuhr. Dann ist das schon sinnvoller.

5. ISP-Programmerkabel
Zuletzt aktualisiert: 02.06.2015

9Zum Programmieren des AVR-Mikrocontrollers benötigt man einen Programmer. Diesen gibt es in verschiedensten Ausführungen: Per USB, Seriell, mit oder ohne JTAG-Debugger usw...
Je nachdem kostet dieser auch mal gerne ein paar Euro mehr als man zur Verfügung hat. Mein alter PC hatte noch eine serielle Schnittstelle und dafür habe ich ein günstiges ISP-Kabel nach einer Anleitung auf Mikrocontroller.net gebastelt. Sollte für den Anfang ausreichen.
ISP steht für In System Programming, also die Möglichkeit, den µC in der Schaltung zu programmieren, ohne in auslöten zu müssen. Das ist sehr praktisch, um einfach z.B. ein Firmware-Update zu machen, wenn neue Funktionen verbessert oder hinzugefügt werden sollen.

Zum Zeitpunkt dieses Projekts hatte ich zwar ein neues Handy (Motorola Ming), aber die Qualität dieser Kamera war ebenfalls noch nicht das wahre. Ich hoffe, man kann trotzdem das nötigste erkennen.

Also an die Arbeit. Zuerst ein ca. 3m langes Flachbandkabel genommen (klar, hätte auch kürzer sein können, aber wenn mans schon hat ^^) und einen 10-Pin Stecker dran gecrimpt. Habe ich mir schwieriger vorgestellt, mit der Power eines Schraubstocks ist das kein Problem.



Hier noch die restlichen Bauteile, die in das Gehäuse vom RS232-Stecker kommen:

Bild Nr. 8

Damit das alles in das kleine Gehäuse passt, musste ich mir gut überlegen, was wo hin kommt und wie ich das ganze zusammenquetschen kann, ohne dass sich Kontakte berühren. So sah das ganze dann aus:



Das ganze dann mal ausprobiert. Ich habe von Pollin.de ein Evaluations-Board für einige Atmel Prozessoren, welches etwa die gleiche Beschaltung direkt auf dem Board hat. Man kann dort also direkt ein RS232-Kabel anschließen und den µC programmieren. Zusätzlich befindet sich aber eine 10-polige Sockelleiste passend zu meinem selbst gebauten Programmer-Kabel darauf, womit ich das ganze dann direkt getestet habe. Und siehe da, es hat sogar auf Anhieb funktioniert. Nun konnte ich also mit dem Projekt loslegen.
4. Probierphase
Zuletzt aktualisiert: 02.06.2015

Bevor ich mit dem Löten anfangen konnte, musste ich natürlich erst einmal testen, ob der Schaltplan, den ich entworfen habe, so auch funktioniert. Die benötigten Bauteile hatte ich bereits da und zudem ein Breadboard, auf welches man sie einfach aufstecken und verdrahten kann.

Zu allererst habe ich den Controller aufgesteckt und die Sockelleiste zum Programmieren. Das ganze passend verdrahtet und mit meinem ISP-Kabel getestet. Lief alles.



Anschließend habe ich den Netzteil-Part hinzugefügt. Später soll hier ein 9V-Wechselstrom-Transformator verbaut werden, dessen Strom dann noch gleichgerichtet und auf stabile 5V für den µC und die restliche Schaltung gebracht werden musste. Den Gleichrichter habe ich erstmal weggelassen und die Schaltung mit 9V Gleichstrom versorgt. Auch das ging, wie ich mir das vorgestellt habe. Desweiteren habe ich eine Art "Power-LED" verbaut, die in der fertigen Schaltung aber nicht mehr vorhanden ist und hier nur zur Kontrolle eingebaut wurde.



Nun habe ich ein erstes Testprogramm auf den µC geladen und eine weitere LED verbunden, die dann auf Knopfdruck (hier erstmal mit Krokodilklemmen gelöst, weil die Taster noch nicht da waren) an oder ausgeht. Zu guter Letzt noch das Relais dran, schon war die Schaltung für einen Kanal fertig. Und es lief alles einwandfrei.

3. Platine löten
Zuletzt aktualisiert: 03.06.2015

Nachdem alles ausführlich getestet und noch ein paar Optimierungen getätigt wurden, war die Schaltung bereit, auf eine Platine gelötet zu werden. Da mir der Aufwand und die Kosten zu hoch waren, mir eine richtige Platine ätzen zu lassen, habe ich eine Lochrasterplatine genommen. Da die Schaltung noch nicht so sehr kompliziert ist, reicht die auch locker aus.

Hier habe ich nun quasi von hinten nach vorne gearbeitet. Also zuerst die Relais draufgesteckt um zu prüfen, ob die alle drauf passen. Ich wollte zwischen ihnen einen Abstand, damit da keine Störungen aufkommen können. Mit 220V zu arbeiten ist, wie ich ja leider selbst erfahren musste, nicht so ungefährlich. Controller, Widerstände und Transistoren zur Ansteuerung auch schon direkt aufgesteckt und dann das ganze verlötet. Wie man sieht, sind die Lötpunkte ziemlich dick geworden, das lag am Lötzinn und der alten Magnastat Lötstation von meinem Stiefdad, die für solche Kleinarbeiten eigentlich nicht ausgelegt ist. Aber die Kontakte berühren sich nicht, daher ist das zu verschmerzen.



Als nächstes den Trafo und die Kabel zu den Kontroll-LEDs an der Vorderseite.



Und hier sind die finalen Bilder der fertigen Platine. Die Unterseite ist ein heilloses Chaos, aber es funktioniert alles.

2. Der Schaltkasten
Zuletzt aktualisiert: 03.06.2015

Da nun die Platine fertig ist und bereit, in das Gehäuse eingebaut zu werden, ging es erstmal darum, die alten Teile aus dem Kasten zu kriegen und die neuen Taster und LEDs einzubauen. Außerdem mussten an der Unterseite noch 4 Löcher für die Befestigung der Platine gebohrt werden.
Da nun die Platine fertig ist und bereit, in das Gehäuse eingebaut zu werden, ging es erstmal darum, die alten Teile aus dem Kasten zu kriegen und die neuen Taster und LEDs einzubauen. Außerdem mussten an der Unterseite noch 4 Löcher für die Befestigung der Platine gebohrt werden. Auf dem zweiten Bild kann man vielleicht die Ruß-Spur noch erkennen (linker Schalter). Das war der Übebeltäter ^^



Die Kiste ausgeschlachtet:

Bild Nr. 31

Neue Taster und die Platine eingebaut (das Flachbandkabel führt zu einer RJ45-Buchse, bekannt von PCs, da ist es die LAN-Buchse. Jetzt hat sie noch keine Funktion, deshalb ist sie am Gehäuse festgeklebt. Später soll sie dann per SPI oder UART die Verbindung zum Control-Gerät aufnehmen)



Und hier nun der fertige Schaltkasten in Aktion.

Bild Nr. 36
1. Neue Platine
Zuletzt aktualisiert: 02.06.2015

Hier hängt das ganze nun. Eigentlich ist der Kasten mit dem vorigen Kapitel fertig. Er funktioniert noch immer astrein. Aber wie gesagt, wollte ich auch irgendwann noch die weiteren Funktionen wie eine Zeitschaltuhr oder die Kontrolle über ein Control-Gerät, was noch in der Planungsphase ist, hinzufügen. Zudem bin ich beim Lötkurs in der Uni (s. Video unten) auf den Geschmack von richtigen geätzten Platinen gekommen. Ich habe in der Uni einen Freund, der selbst welche zuhause herstellen kann. Also entwickle ich ein Layout und lass ihn eine neue Platine für mein Projekt machen. Ich muss mal schauen, ob ich die Teile aus der Lochrasterplatine ausgelötet kriege oder ob ich mir lieber die Teile neu kaufe.
Sollte er die Platine nicht machen können, werde ich eben eine Firma beauftragen, wenn das ganze nicht zu teuer wird. Also seid gespannt !

Hier nun das kleine Video von den Multivibratoren, die wir im Lötkurs gebastelt haben: