Lichtsteuerung

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Lichtsteuerung

Release status: experimental [box doku]

Beschreibung Deckenlichtschalter goes digital!
Autor(en)  Felicitus, DancingFo
Download  Schaltplan


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-SNDI 24V DC Relais 23 (Hauptraum) + 6 (Nebenraum) = 29 6,09€ 176,69€
2 P2RF-05-E Relaissockel 29 3,10€ 90 €
3 4-reihiger Aufputzverteiler Gehäuse 3 60€ 180 €
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 602,69€

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

Aktuelle Version

Features

  • 32 Relais-Ausgänge (gesinkt). 500mA maximum pro 8 Kanäle (die von uns eingesetzten Relais ziehen 21.6mA bei 24V)
  • 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.

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:

  • Ein Logikwechsel durch den Eingang bewirkt das togglen der betreffenden Ausgänge
  • Nur ein Logikwechsel auf dem DMX-Input setzt den entsprechende Ausgang. Wird derselbe Zustand erneut empfangen, so wird nichts geändert!

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.

EEPROM-Konfiguration

Die folgenden Konfigurationsdaten werden auf dem EEPROM des Atmega 64 abgelegt:

  • welcher Digitaleingang welche Ausgänge beeinflusst
  • ob die Eingänge tastend oder schaltend sind

Die Konfigurationsdaten sollen über den RS232-Port verändert werden können.

To-Do

Siehe auch

Github

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