2x Platine „2-Kanal IR-Schalter mit 328P-AU” (ohne Bauteile) FR4

(2 Stück) [unbestückt und ohne Bauteile]

(wie gewohnt - FR4-Industriequalität)

Alle Bilder im Großformat incl. Schaltplan sind in unserer Bildergalerie

Artikel-Nr: 24100-HGR

Modellnummer: 2-Kanal IR-Schalter mit 328P-AU - HALbf (Grün)

Artikelzustand: Neu (geliefert als einzelne Platinen)

Design: Jasinski

Designversion: V1.0 (Vorserie)

IC-Pinraster auf der Vorderseite: für ATMEGA328P und pinkomaptible AVRs im TQFP32-Gehäuse mit 0.8mm Raster; ULN2003A als SO16 mit 1,27mm und 150mil Breite; DIP-Switch ist auch Standard mit 2,54mm

Größe der SMD-Komponenten: entworfen für THT und/oder 1206 (3.2x1.6mm), 0805 (2.0x1.25mm); kleinere Teile kann man auch verwenden, teilweise können auch ersatzweise bedrahtete Teile verwendet werden

Pinraster einiger Lötanschlüsse: 5mm bei Klemmen, 20-20-10mm beim Trafo

Durchmesser der Bohrungen:

• 0,7mm für Quarz mit 0,5mm dicken Anschlüssen (HC49 - RM=4,88mm)
• 0,9mm für Stiftleisten (unser Standardwert)
• 1,2mm für den Resettaster

(alle Bohrungen haben Fertigungstoleranzen - es ist also manchmal etwas enger, hineinstecken kann man die Teile in Standardgröße aber immer)

Platinenabmessungen (Länge x Breite x Höhe): ca. 100mm x 62mm (±0,5mm) x 1,6mm (die Kantenlängen und -positionen variieren ein wenig je nach Schnitt)

Platinenform: rechteckig mit Ausschnitt (die genauen Abmessungen sind auf einem Bild eingetragen)

Kupferdicke: 35µm (Standard)

Oberflächenbehandlung (gewählt): HAL bleifrei (RoHS-konform, gute Lagerfähigkeit)

Farbe der Lötstoppmaske (gewählt): Grün

Positionsdruck: weiß - beidseitig

Die Platine wurde für einen - per Infrarot-Fernbedienung gesteuerten - Lichtschalter mit zwei Lampensträngen entworfen. Die ursprüngliche Schaltung war mal vor vielen Jahren auf einer einfachen Lochrasterplatine mit AT89C4051 (Assemblersprache) aufgebaut und lief auch etliche Jahre wartungs- und störungsfrei, bis ich sie umzugsbedingt wieder von der Decke abmontieren musste. Dann kam die Idee auf, diese Schaltung endlich auf eine vernünftigen Platine zu bringen, den Algorithmus des IR-Empfangs zu verbessern/erweitern und das Ganze dann noch für einen moderneren µController zu entwerfen und das Programm in C statt in Assembler zu schreiben - der ATMEGA328P-AU ist dafür mehr als ausreichend und so kam es dann zu diesem Neuentwurf der schon bewährten Schaltung. Durch die Verwendung eines kleinen Netztrafos und der Ralais als Schaltstufen ist die Schaltung sehr robust, widerstandsfähig und bei kleinen Lasten wie den LED-Lampen sehr langlebig und zuverlässig - es können so auch andere Lastentypen geschaltet werden, nicht nur resisitive. Die Platinen werden hier unbestückt angeboten, ein Angebot mit fast vollständigen Bestückung - vor allem des µC mit dem fertigen Programm - ist aber in naher Zukunft geplant. Diese Platinenvariante wird designmäßig ein wenig abgeändert, um mehr Teile gleich als SMD mitzubestücken. Die Schaltung ist für RC5-Code (Philips-, Lifetec-, Medion-Fernsehgeräte) mit 36kHz-modulierten IR-Licht konzipiert, bei Selbstbestückung und Selbstentwicklung der Software kann man von diesem Konzept problemlos abweichen.

Diese ersten Platinen sind aus der Vorserie - die nachbestellten werden dann die eigentliche und endgültige Serie sein - die haben bereits minimale kosmetische Änderungen erfahren und einige Bohrdurchmesser wurden um 0,05 bzw. 0,1mm vergrößert, um später auch mal das Auslöten zu erleichtern - das Design und die Anordnung der Bauteile auf der Platine bleiben aber unverändert. Der gemessene Stomverbrauch oder die gemessene Leistungsaufnahme der gesamten Schaltung am 230V-Netz im Standby (kein Relais durchgeschaltet) beträgt ca. 0,9W, mit einem Relais 1,2W und mit zwei dann ca. 1,5W - hochgerechnet aufs Jahr sind es dann ungefähr 8 bis 13 kWh, da die Schaltung ja normalerweise permanent am Strom hängt, aber mechanisch ausschalten kann man sie selbstverständlich auch - über den normalen Lichtschalter, der ja nach wie vor noch vorhanden ist, da ja an der Installation selbst nichts verändert werden muss. Das sollte man im Programm als Notfallschalten - falls die Fernbedienung nicht gerade griffbereit ist oder kaputtgeht - auch so schreiben, dass der normale, mechanische Schalter dann die gesamte Lampe aus- und wieder einschalten kann - das Wiedereinschalten geht nicht sofort, da sich erstmal die Elkos am µC soweit entladen müssen, dass ein BOD-Reset ausgelöst werden kann (dauert aber in der Regel nur 2-3 Sekunden).

Die Platine passt in dieses Schalengehäuse: SD 20 GR HALB Kunststoff-Halbschale, 123 x 70 x 26 mm. Andere Bezeichnungen der Teile wie beispielsweise der Relais (FTR LYCA 012V), des Trafos (EI 30/15,5 109) sind auf dem Schaltplan zu sehen. Der Artikelnummer des grünen Sicherungshalters ist im Netz unter 'MTA 506000' zu finden. Der Trafo selbst ist kurzschlussfest und bis Ta=70°C einsetzbar, es gibt aber auch günstigere, nicht kurzschlussfeste Alternativen mit diesem Standardraster (20-20-10mm) im Handel.

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Es folgen jetzt noch ein paar Informationen und praktische Tipps für das Bestücken bzw. für die Entwicklungsarbeit an eigenem Prototyp:

Da Arbeiten mit und an der Netzspannung prinzipiell gefährlich sind, sollte man aus Sicherheitsgründen für die Dauer der Entwicklung des eigenen Programms am besten auf diese Netzspannung vollständig verzichten – man kann eine 15V Spannung am Eingang des 7805 direkt einspeisen oder einfach auch nur 5V an seinem Ausgang aus einer externen Spannungsquelle anlegen, um damit den µController samt IR-Sensor mit Spannung zu versorgen. Bei der zweiten Einspeisungsvariante sind dann die Relais ohne die 15V funktionslos, aber dafür hat man die Leuchtdioden, die über den DIP-Schalter zugeschaltet werden können und so zumindest den Schaltzustand anzeigen.

Da das hundert- oder tausendfache Beschreiben des µC-Flashinhalts dem langfristigen Datenerhalt signifikant schadet, empfiehlt es sich, die Entwicklung der Software auf einem anderen, zweiten ATMEGA328P durchzuführen (von mir aus auch mithilfe eines Arduinos), um dann final den eigentlichen µC nur wenige male beschreiben zu müssen. Dazu kann man aber auch die zweite Platine, die im Angebot enthalten ist, verwenden – hier kann man dann den ganzen Bereich mit dem 7805-Netzteil samt Trafo, den Relais usw. weglassen, also gar nicht erst einlöten, und nur den µC mit seinen Peripherieteilen wie Kondensatoren, Widerständen, LEDs, dem IR-Sensor und DIP-Switch einlöten und diesem Verbund dann direkt die 5V zur Verfügung stellen – für Debugging bzw. Ausgabe von Daten etc. kann man vorrübergehend irgendeinen Pin „missbrauchen” – z.B einen Pin, der zum DIP-Schalter geht, oder die SPI-Schnittstelle als Ausgabe benutzen - da die native CS-Leitung (PB2) bereits verwendet wird, muss man einen anderen Pin vorrübergehend benutzen. Die 100nF-Kondensatoren sollte man aber definitiv beibehalten, auch ein zusätzlicher 1206-Kondensator 10-100µF direkt am µC und die 5,6V Z-Diode als Schutz an der VCC-Schiene ist sehr empfehlenswert, aber nicht zwingend notwendig. Bitte beachten, dass der IR-Sensor mit seinem "Gesicht" zum Platineninneren zeigt - das ist absichtlich im Design so gedreht worden und so gewollt, denn das Gehäuse des IR-Schalters hängt quasi kopfüber an der Decke und der Sensor wird dann um 135° nach hinten gebogen wird (ist auf einem Foto zu sehen), um dann richtigerweise im Winkel von 45° auf den Raum zu „schauen” – dadurch wird quasi der gesamte Raum für den Sensor gut sichtbar, da das Infrarotlicht relativ gut von Wänden und sonstigen Gegenständen abprallt und auch empfangen wird, wenn man mit der Fernbedienung auch mal in die entgegengesetzte Richtung sendet. Der Sensor selbst sollte nach Möglichkeit sonnenabgewandt, z.B. im Schatten der Gehäusewand, platziert werden, damit seine automatische Lichtanpassung so ausgeregelt/angepasst wird, dass IR-Impulse auch bei voller Sonneneinstrahlung noch relativ gut empfangen werden können. Alle anderen Störimpulse und falsche Informationen, die zum IR-Sensor gelangen können, muss man akribisch mit der Software herausfiltern, sonst schaltet sich etwas auch dann ein oder aus, wenn Daten einfach so wie sie kommen vom eigenem Programm angenommen und womöglich am Ende als Schaltbefehl interpretiert werden. Wer es nicht glaubt oder so richtig versteht, was gemeint ist, der kann einfach gleichzeitg testweise auf zwei Fernbedienungen die Tasten drücken und mit diesem IR-Lichtmix dann sein eigenes Programm füttern. Wenn man den ankommenden Salat mit entsprechenden Algorithmen nicht untersucht und den unbrauchbaren Teil (Müll) nicht herausfiltert, was ja meistens bei den Arduinobibliotheken der Fall ist, wird man sich immer wieder ärgern, weil das Ding von alleine oder einfach falsch geschaltet hat. Ich habe meinen Empfangsalgoritmus damals schon so geschrieben, dass es in den mehreren Jahren des Dauerbetriebs des Schaltung kein einziges Falscheinschalten gab. Für den ATMEGA habe ich diesen Algorithmus jetzt noch verbessert und flexibel gemacht, damit der Empfang auch mit allen möglichen Billig-Fernbedienungen aus China klarkommt - diese können schon mal im Timing eine 2-5% Abweichung haben, da die Entwickler aus China das (und vieles mehr) nicht so genau nehmen. Mit meinem aktuellen Programm kann ich auch bei einer 15-20%-tiger Abweichung im Timing die IR-Befehle noch richtig interpretieren und somit korrekt empfangen.