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Text? Mein Name ist Heiko, ich bin 33 Jahre alt und lebe im schönen Stralsund. Somit genieße ich mein Dasein als Informatiker in Meeresnähe. :)
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24.07.2011

Terrarium à la Nerd *g*

Leider komme ich derzeit kaum dazu aktiv am Terrarium weiter zu arbeiten. Allerdings schläft deshalb die Planung noch lange nicht und wie das eben so ist, wenn man zu viel über eine Sache nachdenkt, kommt man schnell auf dumme Gedanken. ^^

Die Problematik ist folgende:
Beruflich bin ich des Öfteren mal für eine komplette Woche in Rostock unterwegs. Da ich mir in den Kopf gesetzt habe in dem Terrarium neben den Pflänzchen noch 2 kleine Geckos zu halten (klimatisch passen diese wunderbar ich die Umgebung und machen das Ganze auch gleich viel interessanter), wird dies natürlich zum Problem.
Wer soll die kleinen füttern solange ich nicht da bin? Wer schaut ab und an mal nach ob noch genügend Wasser im Becken ist? Oder kümmert sich um die Klimatisierung wenn keiner zuhause ist?

Die Antwort ist nicht nur offensichtlich für einen Informatiker, sie verspricht auch noch viel Spass und neue Herausforderungen bei der Umsetzung:
Ein Gehirn muss her! Spielen wir also ein wenig Frankenstein und basteln uns eine computergesteuerte Automatisierung. Als energiesparendes “Gehirn” kommt eine alte Fritzbox zum Einsatz. In meinem Falle eine “wlan 7141″. Diese läuft auf Basis eines Linux Betriebssystems, mit ihren 212MHz und 32MB Ram ist hier prinzipiell schonmal einiges möglich. Über diverse Opensource-Projekte ist das Betriebssystem relativ einfach zu modifizieren und fehlende Treiber können gegebenenfalls nachkompiliert werden. Die USB Hostschnittstelle der 7141 bietet eine vielseitig einsetzbare Möglichkeit mit der Umwelt zu kommunizieren. Per WLan kann man sich dann sogar mit dem Laptop “am Terrarium anmelden” und dieses fernsteuern.

Ein Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsfühler an einem i2c Bus, welcher per Adapter am USB angeschlossen wird, überwacht dann ständig das Klima. Über Cronjobs und einem Daemon zur Werteüberwachung werden diverse Geräte (unter anderem die bereits bekannte Beleuchtung) per Relais gesteuert. Die Ansteuerung der Relais kann auf vielfältige Weise geschehen, wobei ich experimentell ermitteln muss, welche bei der Fritzbox am Ende tatsächlich anwendbar sind.

Als Fallbacklösung habe ich jedoch bereits etwas ausgetüftelt, was in jedem Fall funktionieren dürfte. Diese Lösung erscheint mir aber als “unsauber”, da hier die Schaltkreise der Fritzbox direkt erweitert werden und damit an dieser herumgelötet werden muss, weshalb es eben nur die Fallbacklösung ist. ;) Der Vorteil dieser Schaltung ist jedoch, dass das Programmieren von Microchips entfällt, wofür man ein entsprechendes Entwicklerboard benötigt, außerdem können auch Fritzboxbesitzer ohne USB Schnittstelle so auf einfache Weise Relais schalten. Ich möchte jedoch anmerken, dass dies bisher reine Planung ist und noch nicht erfolgreich getestet wurde, für eventuell entstehende Schäden durch nachmachen übernehme ich also keinerlei Haftung.

Schaltplan:

Schaltplan Relais per LED

Teileliste:

Teil Beschreibung Reichelt Bestellnummer Einzelpreis Anzahl
Relay1-5 Steckrelais, 1x UM, 250V/16A, 6V, RM 5,0mm FIN 40.61.9 6V 2,10€ 5
D1-5 Planar Epitaxial Schaltdiode, DO35, 100V, 0,15A 1N 4148 0,02€ 5
T1-5 Transistor NPN-Darl TO-92 30V 0,5A 0,625W BC 517 0,08€ 5
R1-5 Vorwiderstand, Wert muss noch ermittelt werden 1/4W wert 0,10€ 5
- Streifenrasterplatine, Hartpapier, 75x100mm H25SR075 0,90€ 1
- Anreihklemme 2-polig, RM5,08 AKL 057-02 0,28€ 1
- Anreihklemme 3-polig, RM5,08 AKL 057-03 0,29€ 4
- Platinensteckverbinder gerade, braun, 10-polig PS 25/10G BR 0,94€ 1

Beschreibung:

Die Fritzbox wlan 7141 verfügt über 5 Status LEDs, diese können bereits mit dem unmodifizierten Betriebssystem beliebig geschalten werden und das mit einfachen Konsolenbefehlen, also beispielsweise aus einem Shellscript heraus.
Die Eingänge der Schaltung (links) werden also jeweils mit einer LED verbunden. Dabei wird die Schaltung parallel zur LED angeschlossen, also beidseitig an die LED angelötet. Dabei unbedingt auf die richtige Polung achten und darauf die LEDs nicht durch Hitze zu zerstören! Wir haben also grundsätzlich 5x die gleiche Schaltung, die ich nun kurz erläutern werde.

Die Basis des Transistors (T*) ist parallel zur LED geschalten. Der Vorwiderstand (R*) soll diese vor Überspannung schützen. Wie groß der Widerstand sein muss, bzw. ob überhaupt einer nötig ist, hängt von der Spannung über der LED ab. Diese muss also erst gemessen werden bevor man hier näheres sagen kann. Der Transistor wirkt hier als Verstärker und die eigentlichen Relais (RELAY*) werden über eine externe 6V Gleichspannungsquelle (U) betrieben. Leuchtet die LED, so schaltet der Transistor, die 6V liegen am Relais an und dieses schaltet. Die Diode (D*), die für die angelegte Spannung in Sperrrichtung parallel zum Relais geschaltet ist, schützt hierbei den Transistor vor induktiven Spannungsspitzen aus dem Relais.

Nachdem die Grundlagen nun geklärt sind kommen wir zur Gesamtschaltung:
Die 2-Pol Klemme aus der Teileliste wird verwendet um die externe Spannungsquelle anzuschließen. Die 4 3-Pol Klemmen für die Schaltausgänge der Relais 2-5. Die Buchse des Platinenkabels wird in der Fritzbox verbaut und entsprechend mit den LEDs verbunden, während das andere Ende des Kabels an die Eingänge der jeweiligen Schaltung kommt. Relais 1 bekommt hier eine Sonderaufgabe, weshalb am Ende trotz der 5 LEDs nur 4 Relais nach außen nutzbar sein werden. Der Eingang der Schaltung für Relais 1 kommt an die Power LED der Fritzbox, das Relais selbst ist so in die Platine verbaut, dass es im NICHT geschaltenen Zustand einen Stromfluss der externen Spannungsquelle zu den Relais 2-5 ermöglicht, im geschaltenen Zustand soll dieser unterbrochen werden. Hierdurch ergibt sich nun der Vorteil, dass beim starten der Fritzbox eventuell aufleuchtende LEDs keine Schaltung der Relais 2-5 verursachen (Die Power LED sollte zu diesem Zeitpunkt für gewöhnlich leuchten und damit Relais 1 schalten). Erst, wenn die Box vollständig gebootet hat, übernimmt ein Script die Kontrolle der LEDs und schaltet in einen Grundzustand: Alle LEDs aus. Dies bewirkt, dass alle Relais abgeschalten sind und, da dies auch für Relais 1 gilt, die Relais 2-5 betriebsbereit sind.
Nach dem Start signalisiert nun also eine erloschene PowerLED, dass die Relais jetzt benutzt werden können. Den Schaltstatus der Relais 2-5 erkennt man an einer leuchtenden LED. Eine entsprechende Beschriftung an die LEDs der Box und schon kanns losgehen. :)

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