Immer wieder kommt es vor das Verbraucher (Motoren, Leuchten, Staubsauger usw.) von einem Controller oder Bastelrechner ein oder ausgeschaltet werden müssen. Da der Strom der Controllerboard-Ausgänge dafür selten ausreichen bieten sich Relais an.
Diese Projekt stellt 5 Relais und 3 FET-Schaltstufen zur Verfügung. Im Gegensatz zu vielen anderen Relaisboards sind auch Umschaltrelais (2xUm) vorhanden. Dadurch können auch komplexere Aufgaben wie zum beispiel Motosteuerung in mehrere Laufrichtungen und vieles andere mehr realisiert werden.
Und das beste: Das Port wird per I2C-Bus angesteuert, also 2 Port´s reichen aus!
Die Leistungsmerkmale auf einen Blick
- 2 Stück Umschaltrelais (jeweils 2xUM) mit ca. 6A belastbar
- 1 Stück Umschaltrelais (jeweils 2xUM) mit ca. 2A belastbar
- 2 Stück Relais mit einem Schließerkontakt ca. 1A belastbar
- 3 Kontaktlose FET Schaltstufen für Verbraucher mit max 40V / 3A
- Nahezu an jedem Controller mit I2C Bus verwendbar
- Stecker und Platinenbohrungen nach Roboternetz-Definition
- Kann Huckepack mir anderen RN-Boards verschraubt werden
- Eigene 6V Spannungsstabilisierung für Relais (alternativ kann Spannung über I2C-Port entnommen werden)
- Mehrere Relaiskarten kombinierbar da I2C Slave Adresse frei wählbar
- Alle Relais-Kontakte über Schraubklemmen herausgeführt
- Nur halbe -Europakartengröße
Aufbau des Board
Bestückungsplan der Relaiskarte
Bestell und Bestückungsliste
Anzahl Bezeichnung auf Platine Beschreibung Bezugsquellen-Link/Bestellnummer 1 C1 Kondensator 100n Bezugsquelle* Reichelt 2 C2,C3 Elko 220 uF/35V Bezugsquelle* Reichelt 7 Fet-Power,FETA,FETB, FETC,Power,REL4,REL5 Schraubklemmen 2 polig Bezugsquelle* Reichelt 1 I2C-Bus Wannenbuchse 2x5 gerade Bezugsquelle* Reichelt 1 IC1 7806 (6-7V Spannungsregler) Bezugsquelle* Reichelt 1 IC2 UDN2981A Bezugsquelle* Reichelt 4 JP1, ADR(3x) Jumper Stiftleiste 1x3 Bezugsquelle* Reichelt 1 JP2 Jumper Stiftleiste 1x2 Bezugsquelle* Reichelt 2 K1,K3 6V Relais 2xUM (max. 8A) Bezugsquelle* Reichelt 1 K2 6V Relais 2xUM (max. 2A) Bezugsquelle* Reichelt 2 K4,K5 5V Relais 1xUM (max. 1A) Bezugsquelle* Reichelt 1 PCF PCF8574 AP Bezugsquelle* Reichelt 3 IRF540 FET Transistor IRF540 Bezugsquelle* Reichelt 6 Relais1A,Relais1B, Relais2A,Relais2B, Relais3A,Relais3B Schraubklemmen 3polig Bezugsquelle*Reichelt 1 RN1 Widerstandsnetzwerk 8x 10k Bezugsquelle*Reichelt 1 Platine Eagle Dateien frei verfügbar (siehe Downloads) Alle Angaben ohne Gewähr
Erläuterung der Anschlüsse und Kurzschlussbrücken
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I2C-Bus
I2C-Bus
Über diesen Bus werden die einzelnen Relais gesteuert. Der I2C-Bus benötig nur 2 Leitungen für alle Funktionen. Entsprechend der Roboternetz-Definition wird hier ein 2×5 poliger Stecker angeschlossen. Die Belegung entspricht exakt der form Roboternetz Board (RNFFRA und RN-Control) und anderen Boards.
Pin 1 SCL (Taktleitung) Pin 3 SDA (Datenleitung)Anschlussbez Pin 5 +5V Pin 7 +5V Pin 9 Batteriespannung max. +12V Pin 2,4,6,8 GND Pin 10 INT *
* Pin 10: Diese Leitung kann von allen I2C-Bus Erweiterungen genutzt werden um den Hauptcontroller darüber zu informieren das sich Daten (z.B. von Sensoren) verändert haben. In diesem Fall wird die Leitung solange auf Masse gelegt bis der entsprechende I2C-Baustein ausgelesen wird.
Die Controller muss also immer alle I2C-Bausteine auslesen solange diese Leitung auf Masse liegt. Diese Leitung ist mit der INT-Leitung des PCF verbunden.
JP1
Spannungsversorgung
Die Relaisplatine und Relais können wahlweise komplett über den oben genannten I2C-Stecker mit der 5V Logikspannung versorgt werden.
Da auf der Relaisplatine jedoch 6V Relais eingesetzt werden und auch beim Treiber IC Spannungsverluste entstehen, reicht diese Spannung manchmal bei Relais nicht vollständig aus. Daher ist es empfehlenswert diese Kurzschlussbrücke zwischen mittleren Kontakt und EXT zu setzen- Dadurch kann die komplette Relaisplatine über den integrierten Spannungsregler (6V) versorgt werden. In diesem Fall muß jedoch am Power Regler eine Spannung zwischen ca. 8 und 15 V angelegt werden.
Power
Externe Spannungsversorgung
Wenn die Relaisplatine nicht über den I2C Port mit Spannung versorgt werden soll, dann muß hier eine Spannung von ca. 8 – 15V angelegt werden (siehe Beschreibung zu JP1)
JP2
Über diese 2 polige Stiftleiste kann die stabilisierte 6V Spannung für andere Erweiterungen genutzt werden.
RELAIS1A
Diese Schraubklemmen führen die Umschaltkontakte A ,von Relais 1 nach außen (siehe Diagramm) – 2 A belastbar
RELAIS1B
Diese Schraubklemmen führen die Umschaltkontakte B ,von Relais 1 nach außen (siehe Diagramm) – 2 A belastbar
RELAIS2A
Diese Schraubklemmen führen die Umschaltkontakte A ,von Relais 2 nach außen (siehe Diagramm) – 6 A belastbar
RELAIS2B
Diese Schraubklemmen führen die Umschaltkontakte B ,von Relais 2 nach außen (siehe Diagramm) – 6 A belastbar
RELAIS3A
Diese Schraubklemmen führen die Umschaltkontakte A ,von Relais 3 nach außen (siehe Diagramm) – 6 A belastbar
RELAIS3B
Diese Schraubklemmen führen die Umschaltkontakte B ,von Relais 3 nach außen (siehe Diagramm) – 6 A belastbar
RELAIS4
Diese Schraubklemmen führen den Schließerkontakt von Relais 4 nach außen (siehe Diagramm) – 1 A belastbar
RELAIS5
Diese Schraubklemmen führen den Schließerkontakt von Relais 5 nach außen (siehe Diagramm) – 1 A belastbar
FET Power
Eingangspannung für FET-Ausgänge
Das Relaisboard verfügt über drei Ausgänge die kontaktlos durchgeschaltet werden. Über diese Schraubklemme wird die Eingangsspannung (bis ca. 40V), die später auf den FET-Ausgängen durchgeschaltet wird, eingespeist. Unbedingt die Markierungen + und – beachten! Masse ist mit der Masse des Boards verbunden.
FETA
An dieser Schraubklemme kann ein Verbraucher direkt angeschlossen werden. Wird die FET-Schaltstufe per I2C durchgeschaltet, dann wird die Eingangsspannung von FET-POWER hier durchgeschaltet. Belastbarkeit ohne Kühlkörper ca. 3A.
FETB
An dieser Schraubklemme kann ein Verbraucher direkt angeschlossen werden. Wird die FET-Schaltstufe per I2C durchgeschaltet, dann wird die Eingangsspannung von FET-POWER hier durchgeschaltet. Belastbarkeit ohne Kühlkörper ca. 3A.
FETC
An dieser Schraubklemme kann ein Verbraucher direkt angeschlossen werden. Wird die FET-Schaltstufe per I2C durchgeschaltet, dann wird die Eingangsspannung von FET-POWER hier durchgeschaltet. Belastbarkeit ohne Kühlkörper ca. 3A.
ADR
Adresse des I2C Ausgabeportes
Hier müssen drei Jumper auf eine 3×3 Stiftleiste aufgesteckt werden.
Die drei mal 3 Stiftleiste kann man sich übrigens durch drei einzelne 3er Stiftleisten bauen!
Über die Jumper (Kurzschlussbrücken) kann man die Ansprechadresse des PCF-Bausteins (wir nennen es RelaisPort frei wählen. Dadurch lassen sich mehrere Bords und PCF-Bausteine an einem I2C-Bus nutzen. Die Nachfolgende Skizze zeigt übliche Standardbelegung Hex 76!
Als Standard wird hier PCF-Adr. Hex 76 empfohlen (letzte Skizze)
Wie werden die Relais angesteuert?
Die Relais werden über den I2C-Port von beliebigen Controllern angesteuert. Auf der Relaiplatine befindet sich der bekannte I2C Porterweiterungsbaustein PCF 8574AP.
Jedes Bit dieses Portbausteines steht für 1 Relais. Durch einfaches setzen oder Löschen eines Bit´s, wird das entsprechende Relais ein- oder ausgeschaltet.
Folgende Bit´s stehen für folgendes Relais:
Bit Relais 0 Relais K2 (2A belastbar) 2xUM 1 Relais K1 (6A belastbar) 2xUM 2 Relais K3 (6A belastbar) 2xUM 3 FET Schaltstufe FET C 4 FET Schaltstufe FET B 5 FET Schaltstufe FET A 6 Relais K4 (1A) 7 Relais K5 (1A)
Der I2C-Port kann von nahezu allen Controllern (z.B. C-Control, Atmel AVR usw.) recht einfach per Befehl in den verfügbaren Sprachen wie Basic, Bascom-Basic, C, Pascal, Assembler usw. angesprochen werden. Als Beispiel hier nur ein kleines Bascom-Programm für das RoboterNetz-Board RNBFRA. Andere Beispiele können gerne im Roboternetz oder als Kommentar gepostet werden.
Empfohlen wird als Slave Adresse für das Board Hex 76. Damit verträgt sich das ganze auch optimal zum RNBFRA Roboterboard.
Beispielprogramm zur Ansteuerung
'################################################### 'relaiskarte.bas 'für 'RoboterNetz Standard-Roboter Board RBNFRA ab 1.1 'oder anderes Board mit Atmel AVR Controller ' 'Aufgabe: 'Relaiskarte wird getestet 'Alle 8 Relais bzw. Fet Schaltstufen werden nacheinander 'für 2 Sekunden eingeschaltet ' 'Autor: Frank 'Weitere Beispiele und Beschreibung der Hardware 'unter http://www.Roboternetz.de + www.mikrocontroller-elektronik.de/ '################################################### Declare Sub Rnb_relaisschalten(byval Relaisnr As Byte , Byval Status As Byte) Const Relaisport_adr = &H76 'I2C Adr PCF 2 Dim Relaisstatus As Byte Dim I As Byte $crystal = 8000000 'Quarzfrequenz $baud = 9600 Config Scl = Portc.0 'Ports fuer IIC-Bus Config Sda = Portc.1 I2cinit Wiederhole: For I = 0 To 7 Call Rnb_relaisschalten(i , 1) 'Relais i so anziehen Wait 2 'Warte 2 Sekundne Call Rnb_relaisschalten(i , 0) 'Relais i soll abfallen Wait 2 'Warte 2 Sekundne Next I Goto Wiederhole 'Die Hilfsfunktion erleichtert das ein und Ausschalten bestimmter Relais 'Variable: Relaisnr ( 0 bis 7) steht für ein bestimmtes Relais 'Variable: status (1 oder 0) schaltet Relais ein oder aus 'Bei Status 1 wird die entsprechende Relais anziehen, bei 0 abfallen Sub Rnb_relaisschalten(byval Relaisnr As Byte , Byval Status As Byte) Relaisstatus.relaisnr = Status I2cstart I2cwbyte Relaisport_adr 'Schreibbefehl an PCF schicken I2cwbyte Relaisstatus 'Datenbyte an PCF I2cstop End Sub End
Schaltplan der Relaiskarte
Projekt-Downloads
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