Lichtsteuerung

 

Lichtsteuerung Release status: experimental [box doku]
Beschreibung	Deckenlichtschalter goes digital!
Autor(en)	Felicitus, DancingFo

Warum?

• 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.
• Der Helligkeitsunterschied zwischen Deckenbeleuchtung und den Stehlampen ist zu groß - ein Mittelding fehlt
• Ist der Nebenraum fertig, so muß man jeden Raum überprüfen, ob dort noch Licht brennt. Dies kann mit der Lichtsteuerung (MasterPowerOff) gelöst werden.
• 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).

Lichtkreisplan Hauptraum

Dinge aka Facts

• Im Hauptraum gibt es 23 Lichtkreise.
  • Ein Lichtkreis an der Decke bezeichnet eine 2-flammige Lampe (derzeit nur ein Leuchtmittel eingesetzt), ansonsten 1-flammig.
  • Jede Deckenlampe lässt sich laut dem Lichtkreisplan schalten. Die Deckenleuchten (Lichtkreise 1-16) sind derzeit auf 3 Sektionen (Tafel, Beamer, Lager) zusammengeschlossen.
  • Mehr Granularität -> bessere Anpassung an den jeweiligen Bedarf -> niedrigerer Stromverbrauch.
• Im Nebenraum gibt es 3 Lichtkreise, einen pro Raum
• 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.
• Nebenraum bisher unbekannt.
• Alle Lichter sollen im Haupt+Nebenraum ausgeschalten werden können, wenn der letzte geht.
• 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
• Die Verkabelung der Lampen wurde bereits beim Einbau darauf ausgelegt
• Auf dem Konferenztisch werden etwa 430 Lux erreicht, was schon ziemlich gut ist (wenn eine Sektion voll geschalten ist).

Implementierung

• Alles, was gemacht wird, muß dokumentiert werden!
• Die Lichtkreise werden über Relais gesteuert (siehe unten).
• Die vorhandenen Schalter werden (teilweise) über Koppelrelais an den µC als Eingang geschalten
• Der µC schaltet anhand der Schalterstellungen (Wechselschalter), ein Lichttableau oder über externe Steuersignale (z.B. Hausbus) die Relais
• 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).
• Es sind ggf. minimale Schaltzeiten zu beachten
• Der µC soll speichern, wie lange jeder Lichtkreis aktiv war. Somit kann man die Einsparung berechnen und Statistiken sind eh super.

Kosten

Eine Lichtsteuerung für Haupt- und Nebenraum sollte für unter 500€ machbar sein.

• Pro Lichtkreis Reichelt FIN 95.95.3 (2,65€ pro Stück) plus Reichelt 40.51.9 12V (1,75€ pro Stück) -oder-
• 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.
• Gehäuse Hensel KV 9440, ca. 130€
• Netzteil für 24V, Hutschine, ca. 20€
• DC-DC-Wandler von 24V auf 5V für das ControllerBoard, ca. 5 Euro
• Einen µC, ein bisschen Holz für das Lichttableau, ein paar LEDs und Relaistreiber (z.B. ULN 2803A, UDN2981 )

Pos	Bezeichnung	Anmerkungen	Stück	E-Preis	G-Preis
1	G2R-1-SNI 12V DC	Relais	23 (Hauptraum) + 6 (Nebenraum) = 29	3,50€	101,5€
2	P2RF-05-E	Relaissockel	29	2,20€	63 €
3	Hensel KV 9440	Gehäuse	2	108€	216 €
4	Netzteil 24V	für Hutschine	2	20€	40€
5	DC-DC-Wandler 24V -> 5V		2	5€	10€
6	Koppelrelais	für Lichtschalter	12	5,5€	66€
7	Bauelemente	ICs, Platinenmaterial, Schieberegister, Relaistreiber	1	40€	40€
Gesamt					536,50€

Controllerboard

• Atmel-Irgendwas auf Platine mit Relaistreibern und Verbindung zum Lichttableau (DaFo schlägt DMX vor wegen Leitungslänge und co).
• 11x 74AHC595 Schieberegister (serial in, parallel out) steuern die 10x ULN 2803A Treiber an.
• Gehäuse http://www.phoenixcontact.com/global/pcb-connection/224_35923.htm entweder OT U11 oder OT U22, geeignet für Doppelstockklemmen

Ausgangsstufe

• mit 30 Ports
• LED-Status pro Port
• Hutschinengehäuse
• Enthält Schieberegister und Relaistreiber, Kaskadierbar
• Eingänge: +5V, +12V, GND, Data In, Shift, Latch, Clear
• Ausgänge: 30x Relaisausgänge (eigentlich Eingänge, da gegen GND geschalten wird), Data Out

Kleines Diagramm: https://docs.google.com/drawings/d/10NOeBbUY8iZKpfekg_nUPKMvijKwDq1PlwwYthOxCoY/edit

Kosten pro Ausgangsstufe 30 Port (ca-Preis):

• Gehäuse BOPLA CN 100AK (6,85€)
• Schieberegister und Relaistreiber: ca. 2 €
• LED Quadratisch 5mm für Statusanzeige: 3€ (Reichelt V 532)
• Klemmen (passend für Bopla-Gehäuse, RM5): 6x AKL 320-05 und 2x AKL 320-04 (die eigentlichen Klemmen hat Felicitus noch massenhaft vorrätig)
• Platine ca. 2 €

Kosten pro Ausgangsstufe: ca. 20€

USB-to-DMX

• Günstiger Selbstbau unter http://orikson.piranho.de/pa/uDMX/ inkl Galvanischer Trennung

Aktuelle Version

Features

• 32 Relais-Ausgänge inkl. Zustandsanzeige per LED
• 16 isolierte Digitaleingänge für Lichtschalter o.ä. über Koppelrelais - 24V
• RTC mit Batteriepuffer
• I²C-Schnittstelle
• DMX-Eingang mit Startaddressenkonfiguration via DIP-Switch
• 128kB EEPROM für Ein- und Ausschalterfassung

Bauteile

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. Alle nicht-benötigten Pins werden auf eine Stiftleiste herausgeführt.

To-Do

• http://www.mikrocontroller.net/articles/Galvanische_Trennung
• 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
• https://github.com/schinken/dmx2rgb/blob/master/sw/dmx2rgb.c#L20
• Schaltplan und Platinenlayot hübsch in einem Versionskontrollsystem verpacken