Die I2C Relaisplatine

ISP und RS232 Umschalter
mit I2C-Bus und Power Verteiler
RN-Verteil V 2.1
Wer öfters mit mehrern Schaltungen / Boards experimentiert wird es kennen:
Oft muss man das Programmierkabel (ISP) umstecken um eine Änderungen am
Programmcode durchzuführen. Auch das RS232 Kabel muss oft umgesteckt
werden um Debug-Ausgaben verschieder Platinen zu überwachen oder um ein
zusätzliches Funkmodul am PC zu betreiben.
Um das nervige umstecken zu beseitigen entstand RN-Verteil.
Zwischen drei Boards kann nun der ISP-Anschluss bequem umgeschaltet werden,
zusätzlich können 4 Boards umschaltbar an der RS232-Schnittstelle betrieben
werden.
Und zudem ist noch ein I2C-Bus Verteiler und Power-Verteiler vorhanden. Über
einen Schalter können dann alle angeschlossenen Boards ausgeschaltet werden.
Led´s signalisieren aktive Schalterstellung und aktive ISP-Übertragung!
Anleitung vom 11.12.04
Hier die Vorteile von RN-Verteil:
•
Kein umstecken mehr notwendig wenn man mehrere Boards am PC programmieren oder per
RS232 überwachen will
•
3 umschaltbare ISP Anschlüsse für Baords (+ 1 ISP Buche für PC)
•
4 umschaltbare RS232 Anschlüsse für Boards (+1 Anschluss für PC)
•
5 I2C-Bus Anschlüsse, parallel geschaltet. Erlaubt das einfache verbinden von Boards per I2C
•
per Jumper kann die Batteriespannung und Logikspannung bei jedem I2C-Bus Stecker einzeln
aktiviert oder deaktiviert werden
•
5 Power Klemmen um Batteriespannung zu verteilen
•
1 Haupstschalter
•
Verpolungssichere Schutzdiode
•
4 Leuchtdioden zeigen genau an welche RS232 gerade aktiv ist
•
1 Leuchtdiode überwacht ISP-Programmierung indem Daten durch flackern signalisiert werden
•
Kondensatoren / Elkos sorgen für stabile Programmierung
•
Einfache Bedienung durch zei Drehschalter
•
Roboternetz kompatible Stecker (somit passen Board´s sofort)
•
Standard Roboternetz format (somit auch "Huckepack Montierung" möglich)
•
Deutsche Doku
•
Preiswerte Platine und Bausatz erhältlich – einfacher Aufbau
Aufbau des Verteilers
Der Aufbau der Adapterschaltung ist durch die vorgefertigte kleine Platine und die wenigen
notwendigen Bauteile völlig problemlos auch von Elektronik-Einsteigern zu bewerkstelligen. Durch den
Bestückungsdruck und die Bestückungsliste, etwas weiter hinten in dieser Dokumentation, ist der
Aufbau unkritisch.
In der Regel dauert der Aufbau keine 25 Minuten.
Dennoch einige Anmerkungen zu kleinen Hürden:
1. Beim Einlöten der LED´s bitte den Bestückungsdruck in der Anleitung beachten, da auf der Platine
manchmal die Polung nicht genau erkennbar ist. Der kurze Draht der LED (Kathode) muss auf die
Seite, wo die Flache Abkantung an der LED sichtbar ist.
Das waren eigentlich schon die besonderen Punkte die zu beachten sind. Ansonsten natürlich sauber
mit einem 15 – 25 W Lötkolben alles auf der Unterseite verlöten. Grundkenntnisse beim Löten werden
empfohlen.
Erläuterung der Anschlüsse, Regler und Kurzschlussbrücken
AnschlussBezeichnung
Erläuterung
BAT_A
Verbindet Pin 9 des I2C-Bus mit I2C-Bus Buchse A
Dieser Pin führt gewöhnlich die volle Batteriespannung um andere Boards über das I2C-Bus
Kabel zu versorgen. Es muss aber immer nur ein Board die Betriebsspannung in das Kabel
einspeisen. Wenn dies bereits ein anderes Board macht, sollte der Jumper nicht eingesteckt
werden. Bei unterschiedlichen Spannungsquellen könnten sogar Board´s beschädigt werden
wenn mehrere die Spannung auf die Leitung legen.
Im Zweifel also hier keinen Jumper (Kurzschlussbrücke) aufstecken!
wie zuvor nur für Buchse B
wie zuvor nur für Buchse C
wie zuvor nur für Buchse D
Verbindet Pin 5 und 7 des I2C-Bus mit I2C-Bus Buchse A
Dieser Pin führt gewöhnlich die stabilisierte Logikspannung von 5V um andere Boards über das
I2C-Bus Kabel zu versorgen. Es muss aber immer nur ein Board die Betriebsspannung in das
Kabel einspeisen. Wenn dies bereits ein anderes Board macht, sollte der Jumper nicht
eingesteckt werden. Bei unterschiedlichen Spannungsquellen könnten sogar Board´s beschädigt
werden wenn mehrere die Spannung auf die Leitung legen.
Im Zweifel also hier keinen Jumper (Kurzschlussbrücke) aufstecken!
Verbindet Pin 5 und 7 des I2C-Bus mit I2C-Bus Buchse B
Dieser Pin führt gewöhnlich die stabilisierte Logikspannung von 5V um andere Boards über das
I2C-Bus Kabel zu versorgen. Es muss aber immer nur ein Board die Betriebsspannung in das
Kabel einspeisen. Wenn dies bereits ein anderes Board macht, sollte der Jumper nicht
eingesteckt werden. Bei unterschiedlichen Spannungsquellen könnten sogar Board´s beschädigt
werden wenn mehrere die Spannung auf die Leitung legen.
Im Zweifel also hier keinen Jumper (Kurzschlussbrücke) aufstecken!
Verbindet Pin 5 und 7 des I2C-Bus mit I2C-Bus Buchse C
Dieser Pin führt gewöhnlich die stabilisierte Logikspannung von 5V um andere Boards über das
I2C-Bus Kabel zu versorgen. Es muss aber immer nur ein Board die Betriebsspannung in das
Kabel einspeisen. Wenn dies bereits ein anderes Board macht, sollte der Jumper nicht
eingesteckt werden. Bei unterschiedlichen Spannungsquellen könnten sogar Board´s beschädigt
werden wenn mehrere die Spannung auf die Leitung legen.
Im Zweifel also hier keinen Jumper (Kurzschlussbrücke) aufstecken!
Verbindet Pin 5 und 7 des I2C-Bus mit I2C-Bus Buchse D
Dieser Pin führt gewöhnlich die stabilisierte Logikspannung von 5V um andere Boards über das
I2C-Bus Kabel zu versorgen. Es muss aber immer nur ein Board die Betriebsspannung in das
Kabel einspeisen. Wenn dies bereits ein anderes Board macht, sollte der Jumper nicht
eingesteckt werden. Bei unterschiedlichen Spannungsquellen könnten sogar Board´s beschädigt
werden wenn mehrere die Spannung auf die Leitung legen.
Im Zweifel also hier keinen Jumper (Kurzschulssbrücke) aufstecken!
BAT_B
BAT_C
BAT_D
5V_A
5V_B
5V_C
5V_D
I2C_A
I2C-Bus Buchse für Board A
Über diesen Bus lassen sich zahlreiche Erweiterungen an dieses Board anschließen. Zum
Beispiel werden auf der Seite robotikhardware.de passende Boards mit Sprachausgabe, Relais,
Schrittmotorsteuerung etc. angeboten.
Der I2C-Bus benötig nur 2 Leitungen für alle Funktionen. Entsprechend der Roboternetz-Norm
wird hier ein 2x5 poliger Stecker angeschlossen. Die Belegung entspricht exakt der anderer
Roboternetz Boards.
Pin 1 SCL (Taktleitung)
Pin 3 SDA (Datenleitung)
Pin 5 +5V
Pin 7 +5V
Pin 9 Batteriespannung
Pin 2,4,6,8 GND
Pin 10 INT 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 Port PD2 verbunden
Die PIN´s 5,7,9 können über herausnehmbare Kurzschlussbrücken (Jumper) vom Bus
getrennt werden. Dies ist zum Beispiel dann notwendig, wenn bereits ein anderes
Masterboard die Spannungen auf den Bus legt. Es darf immer nur ein Board die
Spannungen bereitstellen.
I2C_B
I2C_C
I2C_D
I2C_E
RS232
wie zuvor, jedoch I2C_Buchse für Board B
wie zuvor, jedoch I2C_Buchse für Board C
wie zuvor, jedoch I2C_Buchse für Board D
wie zuvor, jedoch I2C_Buchse für Board E
PC Anschluss für RS232 Schnittstelle
Über ein Adapterkabel kann die serielle Schnittstelle des PC direkt mit dem Board verbunden
werden.
Die Belegung ist kompatibel zum Robotzernetz-Standard, als auch zum Conrad Roboter CCRP5:
Pin 1 RX
Pin 2 GND
Pin 3 TX
RS232_A
RS232_B
RS232_C
RS232_D
Ein geeignetes Anschlußkabel kann schnell selbst angefertigt werden oder gibt es über
robotikhardware.de bereits fertig zu kaufen
RS232 Anschluss für Board A
Die Belegung ist kompatibel zum Robotzernetz-Standard, als auch zum Conrad Roboter CCRP5:
Pin 1 RX
Pin 2 GND
Pin 3 TX
Ein Kabel muss also zwei 3 polige Stecker besitzen um ein Board zu verbinden. Mit dem Kabelset
von robotikhardware.de läßt sich sowas beispielsweise einfach basteln.
wie zuvor nur für Board B
wie zuvor nur für Board C
wie zuvor nur für Board D
ISP_PC
PC - ISP – IN SYSTEM PROGRAMMING
Über diesen Anschluß kann das Verteilerboard mit einem Standard ISP-Kabel direkt an einen
Parallelport des PC´s angeschlossen und programmiert werden.
Die Belegung des ISP-Anschlusses ist zu dem weit verbreitetet STK200 Programmier Dongle
kompatibel. Ein entsprechender Dongle kann man sich entweder selber basteln (siehe Artikel
„ISP-Programmieradapter“ unter www.roboternetz.de) oder fertig bestellen (z.B.
www.robotikhardware.de).
Pin 1 MOSI
Pin 2 VCC
Pin 3 Nicht belegt
Pin 4 GND
Pin 5 RESET
Pin 6 GND
Pin 7 SCK
Pin 8 GND
Pin 9 MISO
Pin 10 GND
ISP_A
ISP – IN SYSTEM PROGRAMMING – Anschluss für Board A
Zum Anschluss benötigt man ein Flachkabel mit zwei 10 poligen Wannensteckern. Läßt sich
auch mit dem Kabelset von robotikhardware basteln.
ISP_B
ISP_C
Wie zuvor jedoch für Board B
Wie zuvor jedoch für Board C
Bauteile Bestell- und Bestückungsliste für RN-Verteiler
(Angaben ohne Gewähr)
Bauteil
5V_A
5V_B
5V_C
5V_D
5V_E
BATT_A
BATT_B
BATT_C
BATT_D
BATT_E
C1
C2
D2
I2C_A
I2C_B
I2C_C
I2C_D
I2C_E
ISP_A
ISP_B
ISP_C
ISP_PC
ISP_UM
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
POWER
POWER1
POWER2
POWER3
POWER4
POWER5
R1
RN1
RS232_A
RS232_B
RS232_C
RS232_D
RS232_PC
S1
S2
Beschreibung
Stiftleiste 2polig
Stiftleiste 2polig
Stiftleiste 2polig
Stiftleiste 2polig
Stiftleiste 2polig
Stiftleiste 2polig
Stiftleiste 2polig
Stiftleiste 2polig
Stiftleiste 2polig
Stiftleiste 2polig
Elko
Keramik Kondensator
Diode
Wannenbuchse
Wannenbuchse
Wannenbuchse
Wannenbuchse
Wannenbuchse
Wannenbuchse
Wannenbuchse
Wannenbuchse
Wannenbuchse
Umschalter 3 Stell. 4 polig
Leuchdiode Low
Leuchdiode Low
Leuchdiode Low
Leuchdiode Low
Leuchdiode Low
Schraubklemme 2 polig
Schraubklemme 2 polig
Schraubklemme 2 polig
Schraubklemme 2 polig
Schraubklemme 2 polig
Schraubklemme 2 polig
Metallschichtwiderstand 1k
Widerstandsnetzwerk 560 Ohm
Stiftleiste 3 polig
Stiftleiste 3 polig
Stiftleiste 3 polig
Stiftleiste 3 polig
Stiftleiste 3 polig
Umschalter
Umschalter 4 Stell. 3 polig
Drehknöpfe
Jumper 10 Stück
Platine (doppelseitig für bessere Störunterdrückung)
Reichelt Best.Nr.
LU2,5MS2
LU2,5MS2
LU2,5MS2
LU2,5MS2
LU2,5MS2
LU2,5MS2
LU2,5MS2
LU2,5MS2
LU2,5MS2
LU2,5MS2
RAD 220/35
KERKO100N
BYV 27/200
WSL 10G
WSL 10G
WSL 10G
WSL 10G
WSL 10G
WSL 10G
WSL 10G
WSL 10G
WSL 10G
DS4PC
LED 3MM 2MA GN
LED 3MM 2MA GN
LED 3MM 2MA GN
LED 3MM 2MA GN
LED 3MM 2MA GN
AKL 101-02
AKL 101-02
AKL 101-02
AKL 101-02
AKL 101-02
AKL 101-02
Metall 1,0k
SIL 5-4 560
LU 2,5 MS3
LU 2,5 MS3
LU 2,5 MS3
LU 2,5 MS3
LU 2,5 MS3
AS500 APC
DS3PC
bei robotikhardware.de
Platine und / oder Bausatz gibt es über www.robotikhardware.de
Bestückungsplan
Bedienung
Zur Bedienung des Verteilers ist eigentlich wenig zu sagen. Wie die Boards und wo der PC angeschlossen wird
ist schon aus der Tabelle weiter vorne in der Doku zu entnehmen.
Über die Drehschalter können RS232 als auch ISP völlig unabhängig voneinander umgeschaltet werden. Je
nachdem welches Board man programmieren oder per RS232 anschließen möchte, muss nur der entsprechende
Drehschalter gedreht werden
Eine LED neben jedem RS232 Anschluss leuchtet wenn der jeweilige Anschluss gerade aktiviert wurde.
Bei dem ISP Umschalter gibt eine Markierung darüber Auskunft welches Board gerade "programmierbereit" ist.
Die Batteriespannung wird an der Schraubklemme Power angelegt und kann übe rdie anderen Schraubklemmen
abgegriffen werden. Der Schalter deaktiviert sowohl das Board, LED´s als auch die an den Schraubklemmen
angeschlossen Board´s.
Der Gesamtstrom der Boards sollte 2 A nicht überschreiten wenn sie über den Verteiler versorgt werden.
Schaltplan
Sollte in dieser Doku noch der ein oder andere Fehler drin stecken, so bitte ich um Nachsicht und Hinweise per Mail an den
Entwicklers [email protected] Also immer mal im Download Bereich nach der Versionsnummer der Doku schaun,
Ergänzungen sind denkbar!
Der Nachbau dieses Boards ist ausdrücklich gestattet,
jedoch nur für den privaten Einsatz!
Die Kommerzielle bzw. Gewerbliche Verwertungen bedürfen der schriftlichen
Einwilligung des Entwicklers www.robotikhardware.de
Online-Bestellung von Platinen oder Erweiterungen über
http://www.robotikhardware.de
Anwendungsprogramme und Programmschnipsel findet man im Roboternetz-Downlodd-Bereich. Es
wäre schön wenn auch Sie etwas dort uploaden könnten
Haftung, EMV-Konformität
Alle Teile der Schaltung wurden sorgfältigst geprüft und getestet. Trotzdem kann ich natürlich keine Garantie dafür übernehmen, daß
alles einwandfrei funktioniert. Insbesondere übernehme ich keine Haftung für Schäden, die durch Nachbau, Inbetriebnahme etc. der
hier vorgestellten Schaltungen entstehen. Derjenige, der den Bausatz zusammenbaut und in einem Gehäuse montiert, gilt als Hersteller
und ist damit selbst für die Einhaltung der geltenden Sicherheits- und EMV-Vorschriften verantwortlich.
Für Schäden die durch fehlerhaften Aufbau entstanden sind, direkt oder indirekt, ist die Haftung generell ausgeschlossen.
Schadensersatzansprüche, gleich aus welchem Rechtsgrund, sind ausgeschlossen, soweit nicht vorsätzliches oder grob fahrlässiges
Handeln vorliegt. Sofern wir haften, umfaßt unsere Haftung nicht solche Schäden, die nicht typischerweise erwartet werden konnten.
Haftung und Schadenersatzansprüche sind auf den Auftragswert / Bauteilwert beschränkt. Bei der Lieferung von Fremdprodukten als
auch Software gelten über diese Bedingungen hinaus die besonderen Lizenz- oder sonstigen Bedingungen des Herstellers.
Sicherheitshinweise
Beim Umgang mit Produkten, die mit elektrischer Spannung in Berührung kommen, müssen die gültigen VDE-Vorschriften beachtet
werden, insbesondere VDE 0100, VDE 0550/0551, VDE 0700, VDE 0711 und VDE 0860. Vor Öffnen eines Gerätes stets den Netzstecker
ziehen oder sicherstellen, daß das Gerät stromlos ist. Bauteile, Baugruppen oder Geräte dürfen nur in Betrieb genommen werden, wenn sie
vorher berührungssicher in ein Gehäuse eingebaut wurden. Während des Einbaus müssen sie stromlos sein.
Werkzeuge dürfen an Geräten, Bauteilen oder Baugruppen nur benutzt werden, wenn sichergestellt ist, daß die Geräte von der
Versorgungsspannung getrennt sind und elektrische Ladungen, die in den im Gerät befindlichen Bauteilen gespeichert sind, vorher entladen
wurden.
Spannungsführende Kabel oder Leitungen, mit denen das Gerät, das Bauteil oder die Baugruppe verbunden ist, müssen stets auf
Isolationsfehler oder Bruchstellen untersucht werden. Bei Feststellen eines Fehlers in der Zuleitung muß das Gerät unverzüglich aus dem
Betrieb genommen werden, bis die defekte Leitung ausgewechselt worden ist. Bei Einsatz von Bauelementen oder Baugruppen muß stets auf
die strikte Einhaltung der in der zugehörigen Beschreibung genannten Kenndaten für elektrische Größen hingewiesen werden. Wenn aus
einer vorliegenden Beschreibung für den nichtgewerblichen Endverbraucher nicht eindeutig hervorgeht, welche elektrischen Kennwerte für
ein Bauteil oder eine Baugruppe gelten, wie eine externe Beschaltung durchzuführen ist oder welche externen Bauteile oder Zusatzgeräte
angeschlossen werden dürfen und welche Anschlußwerte diese externen Komponenten haben dürfen, so muß stets ein Fachmann um
Auskunft ersucht werden. • Es ist vor der Inbetriebnahme eines Gerätes generell zu prüfen, ob dieses Gerät oder Baugruppe grundsätzlich für
den Anwendungsfall, für den es verwendet werden soll, geeignet ist!
Im Zweifelsfalle sind unbedingt Rückfragen bei Fachleuten, Sachverständigen oder den Herstellern der verwendeten Baugruppen notwendig!
Bitte beachten Sie, daß Bedien- und Anschlußfehler außerhalb unseres Einflußbereiches liegen. Verständlicherweise können wir für Schäden,
die daraus entstehen, keinerlei Haftung übernehmen. Bausätze sollten bei Nichtfunktion mit einer genauen Fehlerbeschreibung (Angabe
dessen, was nicht funktioniert...denn nur eine exakte Fehlerbeschreibung ermöglicht eine einwandfreie Reparatur!) und der zugehörigen
Bauanleitung sowie ohne Gehäuse zurückgesandt werden. Zeitaufwendige Montagen oder Demontagen von Gehäusen müssen wir aus
verständlichen Gründen zusätzlich berechnen. Bereits aufgebaute Bausätze sind vom Umtausch ausgeschlossen. Bei Installationen und beim
Umgang mit Netzspannung sind unbedingt die VDE-Vorschriften zu beachten. Geräte, die an einer Spannung
V betrieben werden,
dürfen nur vom Fachmann angeschlossen werden. In jedem Fall ist zu prüfen, ob der Bausatz für den jeweiligen Anwendungsfall und
Einsatzort geeignet ist bzw. eingesetzt werden kann.
Die Inbetriebnahme darf grundsätzlich nur erfolgen, wenn die Schaltung absolut berührungssicher in ein Gehäuse eingebaut ist. Sind
Messungen bei geöffnetem Gehäuse unumgänglich, so muß aus Sicherheitsgründen ein Trenntrafo zwischengeschaltet
werden, oder, wie bereits erwähnt, die Spannung über ein geeignetes Netzteil, (das den Sicherheitsbestimmungen entspricht) zugeführt
werden. Alle Verdrahtungsarbeiten dürfen nur im spannungslosen Zustand ausgeführt werden.
Derjenige, der einen Bausatz fertigstellt oder eine Baugruppe durch Erweiterung bzw. Gehäuseeinbau betriebsbereit macht, gilt
nach DIN VDE 0869 als Hersteller und ist verpflichtet, bei der Weitergabe des Gerätes alle Begleitpapiere mitzuliefern und auch
seinen Namen und Anschrift anzugeben. Geräte, die aus Bausätzen selbst zusammengestellt werden, sind sicherheitstechnisch wie
ein industrielles Produkt zu betrachten.
Betriebsbedingungen
Der Betrieb der Baugruppe darf nur an der dafür vorgeschriebenen Spannung erfolgen.
Bei Geräten mit einer Betriebsspannung 35 Volt darf die Endmontage nur vom Fachmann unter Einhaltung der VDE Bestimmungen
vorgenommen werden.
Die Betriebslage des Gerätes ist beliebig.
Bei der Installation des Gerätes ist auf ausreichenden Kabelquerschnitt der Anschlußleitungen zu achten!
Die angeschlossenen Verbraucher sind entsprechend den VDE Vorschriften mit dem Schutzleiter zu verbinden bzw. zu erden.
Die zulässige Umgebungstemperatur (Raumtemperatur) darf während des Betriebes 0°C und 40°C nicht unter-, bzw. überschreiten.
Das Gerät ist für den Gebrauch in trockenen und sauberen Räumen bestimmt.
Bei Bildung von Kondenswasser muß eine Akklimatisierungszeit von bis zu 2 Stunden abgewartet werden.
In gewerblichen Einrichtungen sind die Unfallverhütungsvorschriften des Verbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften für
elektrische Anlagen und Betriebsmittel zu beachten.
In Schulen, Ausbildungseinrichtungen, Hobby- und Selbsthilfewerkstätten ist das Betreiben von Baugruppen durch geschultes Personal
verantwortlich zu überwachen.
Betreiben Sie die Baugruppe nicht in einer Umgebung in welcher brennbare Gase, Dämpfe oder Stäube vorhanden sind oder vorhanden sein
können.
Falls das Gerät einmal repariert werden muß, dürfen nur Orginal-Ersatzteile verwendet werden! Die Verwendung abweichender Ersatzteile
kann zu ernsthaften Sach- und Personenschäden führen!
Dringt irgendeine Flüssigkeit in das Gerät ein, so könnte es dadurch beschädigt werden.