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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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21.08.2011

Frankensteins Monster

Nicht nur im Wunderland war ich in Sachen Terrarium unterwegs, auch das Vorhaben, welches ich in “Terrarium à la Nerd” bereits angesprochen habe, wurde bereits teilweise in die Tat umgesetzt.
Das neue Innenleben des Unterschranks sieht nun folgendermaßen aus:

Schaltschrank mit Abdeckung

Relativ unscheinbar, so soll es auch sein, nach Außen ist man so gegen die Elektronik abgeschirmt und kann den verbleibenden Platz nutzen um allerlei Zubehör unterzubringen.
Wie ein Monster sieht das Ganze zwar äußerlich nicht aus, diese Assoziation fällt einem vllt eher beim Innenleben ein:

Schaltkasten Innenleben

Die Hardware ist damit bereits vollendet, die Modifikation der Firtzbox auf Betriebsystemebene steht allerdings noch aus. Schließt man den USB Hub aber direkt an einen Windows PC an, so kann bereits jetzt, mit Hilfe eines entsprechenden Demoprogramms, alles manuell geschaltet werden.
Eine kleine Übersicht über das Getümmel im Inneren möchte ich euch natürlich auch nicht vorenthalten.

Schaltkasten Funktion AC Kreis

Beginnen wir mit der Zuleitung. Am Kabel, welches bereits im Schrank verbaut wurde, ist das Konstrukt angeschlossen. Diese Zuleitung läuft zunächst durch zwei Sicherungen (Im Bild A) à 10 Ampere. Zwei deshalb, weil das Gerät über eine Steckdose gespeißt wird. Hierdurch kann im Zweifelsfall nicht mit Sicherheit gesagt werden, auf welcher Leitung sich nun Phase befindet und auf welcher der Neutralleiter, da ein Stecker ja nunmal beliebig herum eingesteckt werden kann. Im Fehlerfall könnte nun also die Sicherung auf dem Neutralleiter fliegen und dennoch weiterhin Strom über den Schutzleiter unterwegs sein. Zwar würde in diesem Fall eben die Sicherung im Hauskasten fliegen, eine zweite Sicherung auf der anderen Leitung kann jedoch nicht schaden, zumal diese 10 A Sicherungen wesentlich früher schalten sollten als die im Haus üblichen 16 A Varianten.
Die Verkabelung innerhalb des Kastens wurde mit einadrigen Kupferleitungen vorgenommen, welche auch für eine Festverkabelung in Wänden zugelassen sind und alle Steckdosen über eine Hauptklemme (Im Bild B) auch fachgerecht mit dem Schutzleiter verbunden.
Die vier internen Steckdosen (Im Bild D) führen standardmäßig keinen Strom und können einzeln über Steckrelais (Im Bild C) aktiviert werden. Die beiden externen Steckdosen (Im Bild E) funktionieren entsprechend einem Mehrfachstecker und gehören nicht direkt zur Schaltlogik, vielmehr sollen diese ermöglichen, dass man auch mal eben sein Handy an dem Schrank laden kann oder Ähnliches.
Zu guter Letzt wird auch noch ein Schaltnetzteil (Im Bild F) gespeißt, welches eine 12V Gleichspannung zur Verfügung stellt.

Schaltkasten Funktion DC Kreis

Nicht alle Geräte benötigen eine Betriebsspannung von 12V, deshalb soll die Gleichstromschaltung auch kurz erläutert werden.
Die Ausgangsspannung von 12V liefert ein Netzteil (Im Bild A), welches bis zu 3A am Ausgang zur Verfügung stellen kann. Nicht, dass dies notwendig wäre, jedoch soll vorrausschauend der Betrieb mehrerer Geräte an nur einem Netzteil ermöglicht und übermäßige Wärmeentwicklung vermieden werden.
Um zu verhindern, dass das Netzteil doch mal überansprucht wird, ist nun erstmal eine 3A Schmelzsicherung (Im Bild B) verbaut, bevor die Spannung über einen Spannungsregler (Im Bild C) läuft und letztendlich an den Klemmen (Im Bild E) als +12V, +5V und einer stufenlos regelbaren Spannung zwischen 0 und +5V abgegriffen werden kann. Die Klemmen zur Linken (Im Bild D) liefern die entsprechende Anschlussmöglichkeit für Masse.
Über diese Versorgung werden nun alle internen Geräte, wie etwa Fritzbox, USB Hub oder die Relais betrieben, zusätzlich kann hierüber die Schaltung externer Gleichstromgeräte erfolgen, wie etwa dem Brunnen.

Schaltkasten Schaltlogik

Das Gesamtkonzept sieht nun vor, dass über die Fritzbox (Im Bild A) und dem an dieser angeschlossenen USB Hub (Im Bild B) die eigentliche Steuerung erfolgt. Am USB Hub befindet sich neben einem USB Stick zur Speichererweiterung noch eine Relaiskarte der Firma Abacom (Im Bild C). Über diese kann nun beispielsweise der Brunnen und die Belüftung der Abdeckung geschaltet werden oder die Steckdosen über die Netzrelais (Im Bild D), darüber hinaus bietet sie einen i2c Anschluss, an welchem die späteren Sensoren, wie etwa der Temperaturfühler betrieben werden können.

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