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| |name = Lichtsteuerung | | |name = Lichtsteuerung |
| |status = experimental | | |status = experimental |
| |image = | | |image = Lichtsteuerungsclient.jpg |
| |description = Deckenlichtschalter goes digital! | | |description = Deckenlichtschalter goes digital! |
| | |category = Infrastruktur |
| |author = [[Benutzer:Felicitus|Felicitus]], [[Benutzer:Dancingfo|DancingFo]] | | |author = [[Benutzer:Felicitus|Felicitus]], [[Benutzer:Dancingfo|DancingFo]] |
| |username = | | |username = |
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| |platform = | | |platform = |
| |license = | | |license = |
| |download = [https://github.com/timoahummel/eagle/tree/master/Lichtsteuerung Schaltplan] | | |download = [https://github.com/raumzeitlabor/lichtsteuerung GitHub Repo] |
| }} | | }} |
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| | = Komponenten = |
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| == Warum? ==
| | Eine Lichtsteuerung besteht aus einem [[Lichtsteuerung/Controller|Lichtsteuerungscontroller]], |
| | ein oder mehrere [[Lichtsteuerung/Client|Clients]], [[Lichtsteuerung/Relais|Relais]] zum Schalten der Verbraucher, [[Lichtsteuerung/Koppelrelais|Koppelrelais]] zum Auswerten der Schalter sowie einem oder mehreren [[Lichtsteuerung/Hutschinengehäuse|Hutschinengehäusen]]. |
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| * Es gibt im Moment nur 2 Zustände pro Bereich: An und aus (oder auch: 350W oder 0W). Oftmals ist im Lagerbereich z.b. nur eine Leuchtstoffröhre nötig.
| | Wir verwenden RDM, um die Zustände bidirektional über einen DMX512/RS485-Bus zu übertragen. |
| * Der Helligkeitsunterschied zwischen Deckenbeleuchtung und den Stehlampen ist zu groß - ein Mittelding fehlt
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| * Ist der Nebenraum fertig, so muß man jeden Raum überprüfen, ob dort noch Licht brennt. Dies kann mit der Lichtsteuerung (MasterPowerOff) gelöst werden.
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| * Unfallvermeidung (stell dir vor, du sitzt im Olymp, und es wird dunkel. Du mußt erst den Olymp verlassen, um das Licht anzuschalten -> Treppe runterfallen = aua. Mit der Lichtsteuerung könnte das übers LAN gehen).
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| [[Image:Lichtkreisplan Hauptraum.svg|thumb|300px|Lichtkreisplan Hauptraum]]
| | = Unterseiten = |
| == Dinge aka Facts == | |
| * Im Hauptraum gibt es 23 Lichtkreise.
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| ** Ein Lichtkreis an der Decke bezeichnet eine 2-flammige Lampe (derzeit nur ein Leuchtmittel eingesetzt), ansonsten 1-flammig.
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| ** Jede Deckenlampe lässt sich laut dem Lichtkreisplan schalten. Die Deckenleuchten (Lichtkreise 1-16) sind derzeit auf 3 Sektionen (Tafel, Beamer, Lager) zusammengeschlossen.
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| ** Mehr Granularität -> bessere Anpassung an den jeweiligen Bedarf -> niedrigerer Stromverbrauch.
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| * Im Nebenraum gibt es 3 Lichtkreise, einen pro Raum
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| * Eine Deckenröhre benötigt 58 Watt. Das bedeutet 348 Watt für die Tafel- und Beamerwandsektion und 232 Watt für das Lager. In der Küche sind 2x36 Watt-Leuchten verbaut, in der E-Ecke/Ä-Ecke sind es wieder 58 Watt.
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| * Nebenraum bisher unbekannt.
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| * Alle Lichter sollen im Haupt+Nebenraum ausgeschalten werden können, wenn der letzte geht.
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| * Es soll dunkel/mittel/hell pro Bereich möglich sein, in dem in einer Sektion eben nur 1/3, 2/3 oder 3/3 der Lampen geschalten wird
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| * Die Verkabelung der Lampen wurde bereits beim Einbau darauf ausgelegt
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| * Auf dem Konferenztisch werden etwa 430 Lux erreicht, was schon ziemlich gut ist (wenn eine Sektion voll geschalten ist).
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| == Implementierung ==
| | <splist/> |
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| * Alles, was gemacht wird, muß dokumentiert werden!
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| * Die Lichtkreise werden über Relais gesteuert (siehe unten).
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| * Die vorhandenen Schalter werden (teilweise) über Koppelrelais an den µC als Eingang geschalten
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| * Der µC schaltet anhand der Schalterstellungen (Wechselschalter), ein Lichttableau oder über externe Steuersignale (z.B. Hausbus) die Relais
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| * Der µC soll vom DMX-Bus abgekoppelt werden können, um notfalls manuell Problemen aus dem Weg zu gehen (Spielkinder, böse Hackerangriffe, rumspinnende DMX-Apps etc).
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| * Es sind ggf. minimale Schaltzeiten zu beachten
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| * Der µC soll speichern, wie lange jeder Lichtkreis aktiv war. Somit kann man die Einsparung berechnen und Statistiken sind eh super.
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| [[Image:Lichtsteuerung Overview.svg]]
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| == Kosten ==
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| Eine Lichtsteuerung für Haupt- und Nebenraum sollte für unter 500€ machbar sein.
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| * Pro Lichtkreis Reichelt FIN 95.95.3 (2,65€ pro Stück) plus Reichelt 40.51.9 12V (1,75€ pro Stück) -oder-
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| * Pro Lichtkreis G2R-1-SNI 12V DC (3,50€ pro Stück laut Liste, evtl billiger) plus P2RF-05-E (2,20€ pro Stück laut Liste, evtl billiger). Diese haben manuelle Steuerung und Aktiv-LED.
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| * Gehäuse Hensel KV 9440, ca. 130€
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| * Netzteil für 24V, Hutschine, ca. 20€
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| * DC-DC-Wandler von 24V auf 5V für das ControllerBoard, ca. 5 Euro
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| * Einen µC, ein bisschen Holz für das Lichttableau, ein paar LEDs und Relaistreiber (z.B. ULN 2803A, UDN2981 )
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| {| class="wikitable"
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| ! Pos || Bezeichnung || Anmerkungen || Stück || E-Preis || G-Preis
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| | 1 || G2R-1-SNDI 24V DC || Relais || 23 (Hauptraum) + 6 (Nebenraum) = 29 || 6,09€ || 176,69€
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| |-
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| | 2 || P2RF-05-E || Relaissockel || 29 || 3,10€ || 90 €
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| |-
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| | 3 || 4-reihiger Aufputzverteiler || Gehäuse || 3 || 60€ || 180 €
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| |-
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| | 4 || Netzteil 24V || für Hutschine || 2 || 20€ || 40€
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| |-
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| | 5 || DC-DC-Wandler 24V -> 5V || || 2 || 5€ || 10€
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| |-
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| | 6 || Koppelrelais || für Lichtschalter || 12 || 5,5€ || 66€
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| |-
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| | 7 || Bauelemente || ICs, Platinenmaterial, Schieberegister, Relaistreiber || 1 || 40€ || 40€
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| |-
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| !colspan=5 |Gesamt|| 602,69€
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| |}
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| == Controllerboard ==
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| * Atmel-Irgendwas auf Platine mit Relaistreibern und Verbindung zum Lichttableau (DaFo schlägt DMX vor wegen Leitungslänge und co).
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| * 11x 74AHC595 Schieberegister (serial in, parallel out) steuern die 10x ULN 2803A Treiber an.
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| * Gehäuse http://www.phoenixcontact.com/global/pcb-connection/224_35923.htm entweder OT U11 oder OT U22, geeignet für Doppelstockklemmen
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| == Ausgangsstufe ==
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| * mit 30 Ports
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| * LED-Status pro Port
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| * Hutschinengehäuse
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| * Enthält Schieberegister und Relaistreiber, Kaskadierbar
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| * Eingänge: +5V, +12V, GND, Data In, Shift, Latch, Clear
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| * Ausgänge: 30x Relaisausgänge (eigentlich Eingänge, da gegen GND geschalten wird), Data Out
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| Kleines Diagramm: https://docs.google.com/drawings/d/10NOeBbUY8iZKpfekg_nUPKMvijKwDq1PlwwYthOxCoY/edit
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| Kosten pro Ausgangsstufe 30 Port (ca-Preis):
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| * Gehäuse BOPLA CN 100AK (6,85€)
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| * Schieberegister und Relaistreiber: ca. 2 €
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| * LED Quadratisch 5mm für Statusanzeige: 3€ (Reichelt V 532)
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| * Klemmen (passend für Bopla-Gehäuse, RM5): 6x AKL 320-05 und 2x AKL 320-04 (die eigentlichen Klemmen hat Felicitus noch massenhaft vorrätig)
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| * Platine ca. 2 €
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| Kosten pro Ausgangsstufe: ca. 20€
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| == USB-to-DMX ==
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| * Günstiger Selbstbau unter http://orikson.piranho.de/pa/uDMX/ inkl Galvanischer Trennung
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| = Aktuelle Version =
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| == Features ==
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| * 32 Relais-Ausgänge (gesinkt). 500mA maximum pro 8 Kanäle (die von uns eingesetzten Relais ziehen 21.6mA bei 24V)
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| * 16 isolierte Digitaleingänge für Lichtschalter o.ä. über Koppelrelais - 24V
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| * RTC mit Batteriepuffer
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| * I²C-Schnittstelle
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| * DMX-Eingang mit Startaddressenkonfiguration via DIP-Switch
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| * 128kB EEPROM für Ein- und Ausschalterfassung
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| === Bauteile ===
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| Herz der Lichtsteuerung ist ein Atmega 64-16 TQ mit 64k Flash, 53 I/O Pins, 2k EEPROM und 4kB RAM. Der Controller ist bewusst überdimensioniert, um für zukünftige Erweiterungen genügend Spielraum zu haben.
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| Über den DMX-Eingang sowie die Digitaleingänge wird der Schaltzustand der Ausgänge definiert. Da DMX permanent Daten schickt, würden die Digitaleingänge überschrieben werden, von daher gilt folgende Logik:
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| * Ein Logikwechsel durch den Eingang bewirkt das togglen der betreffenden Ausgänge
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| * Nur ein Logikwechsel auf dem DMX-Input setzt den entsprechende Ausgang. Wird derselbe Zustand erneut empfangen, so wird nichts geändert!
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| Ein Atmega8 kümmert sich um das fortlaufende Senden von DMX-Daten, um weitere Lichtsteuerungen oder DMX-Endgeräte ansteuern zu können. Dieser ist über I²C an den Atmega64 angeschlossen.
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| ===== EEPROM-Konfiguration =====
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| Die folgenden Konfigurationsdaten werden auf dem EEPROM des Atmega 64 abgelegt:
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| * welcher Digitaleingang welche Ausgänge beeinflusst
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| * ob die Eingänge tastend oder schaltend sind
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| Die Konfigurationsdaten sollen über den RS232-Port verändert werden können.
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| == To-Do ==
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| * http://www.conrad.de/ce/de/product/501837/Epcos-SMD-Drossel-fuer-Signal-und-Datenleitungen-SMD-DATENLEITUNGSDROSSEL-2X51UH-303-01-05-A/SHOP_AREA_17429&promotionareaSearchDetail=005
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| * https://github.com/schinken/dmx2rgb/blob/master/sw/dmx2rgb.c#L20
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| * Schaltplan und Platinenlayot hübsch in einem Versionskontrollsystem verpacken
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| * Prüfen, ob die Optokoppler für die Inputs richtig herum sind
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| * Leiterbahndicken richtig festlegen
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| * Schaltplan mit einem Bus bauen, evtl hilft das dem Autorouter
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| * LED-Wannenstecker für Eingänge
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| * 0..10V Analogausgänge / Eingänge siehe http://www.epanorama.net/documents/lights/0to10v.html sowie http://www.soundlight.de/techtips/analog/analog.htm
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| * DMX Output für kaskadierung bzw Nutzung als DMX-Interface
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| * Sockel für Raspberry Pi zum direkt-draufstecken
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| * 120 Ohm Abschlusswiderstand für DMX Input
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| == Siehe auch ==
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| [https://github.com/raumzeitlabor/lichtsteuerung Github]
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| [[Kategorie:Projekt]] [[Kategorie:Infrastruktur]]
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