Projekt: Wintergartensteuerung ConvCtrl

[Markus]

Soooo liebe Leut,

nun wird es langsam Zeit, dass ich mich mal wieder in eigener Sache und mit meinem aktuellen Projekt bei Euch zurück melde!
Ich möchte Euch in diesem Thread langsam und im Lauf der Zeit Schritt für Schritt das Fortschreiten meiner Steuerungsentwicklung berichten.

Das ganze ist ne spannende Geschichte die mich und damit auch Euch noch sicher einige Wochen / Monate begleiten wird. Immerhin sitze ich jetzt dann schon ein Jahr an dem Thema dran und habe auch schon alle Einzelteile in Betrieb genommen und hier im Forum veröffentlicht. Aber nun wird es ernst

Es wird auch langsam Zeit, dass das Ding fertig wird den ich habe bereits die nächsten Projektideen im Hinterkopf:
1. Füllstandsanzeige mit Volumenberechung für meine Zisterne
2. Bewässerungsanlage für meine Balkon-Tomaten

Doch zuerst bringen wir ConvCtrl zuende. Den Namen für das Projekt habe ich aus dem Englischen, nämlich "conservatory" abgeleitet.

Also, starten wir im ersten Beitrag erst mal kurz mit der Mechanik.

Da ich nirgends ein passendes Gehäuse gefunden habe in dem ich meine 2 Euro-PCB's in Huckepack-Technik + Schaltnetzteil für zwei Spannungen 5Vund 12V untergebracht bekomme, habe ich mich entschieden, das ganze Gehäuse ca. 30cm x 12cm in Aluminium selbst zu bauen, gleich die Aufnahmen für die PCBs zu integrieren und dem ganzen eine schöne Plexiglas-Rauchglas-Front zu verpassen.

In den Anhängen findet Ihr also erstmal die Mechanik wie das Ding aktuell bei mir bereits an der Wand hängt. Alle benötigten Sensor-Kabel sind verwurstelt hinter der provisorischen Holzfront in der aktuell ein herkömmlicher Dimmer und eine Jalousieschalter für die Beschattung sitzt.

Am Wintergarten außen habe ich bereits den Windsensor und den regensensor installiert. Beim Windsensor handelt es sich um den Bausatz von Conrad und den Windgeber (exakt gesagt "Kleinwindgeber" noch exakter gesagt "Schalenkreuzanemometer") habe ich bei einem Messtechnik-Fritzi irgendwo in Deutschland erstanden. Auch dieses Bild findet Ihr im Anhang.

Damit Ihr so ungefähr wisst, was in den nächsten Beiträgen in diesem tread noch auf Euch zukommt anbei im Anhang noch ein Bild eines Geamtblockdiagramms mit allen Komponenten.

Die Schaltung für das Schaltnetzteil ist komplett fertig, aufgebaut un in Betrieb genommen. Hierüber hatte ich schon in folgenden Thread berichtet:
http://www.avr-praxis.de/forum/showthread.php?t=54

So, das reicht erst mal für diesen Block. Ich werde gleich einen 2. anhängen um Euch die Schaltpläne und die PCB's zu Verfügung zu stellen. Vielleicht hat ja einer Lust nachzubauen

Ach ja, das ganze soll mit einem 16MHz Atmega128 unter BASCOM realisiert werden. Vielleicht noch ein paar Worte zum ungefähren Feature des Projekts.

Das Projekt ConvCtrl verfügt über die folgenden einzelnen Funktions- / Teilkomponenten:

- Spannungsversorgung für +5V und +12V
- Mikrocontroller ATmega32 oder ATmega128 (inkl. ISP, RS232 und Reset)
- LCD-Display 3x16 (inkl. Rahmen mit “Scheibe”)
- Tastatur und Schalter
- LED-Anzeigen für Status- und Funktionsanzeige
- Windmesser (pro Tick = 2,5m/sec Windgeschwindigkeit)
- Regensensor (ja/nein Detektion inkl. Detektorheizung)
- Temperatursensor (Anschluss über I2C Bus)
- Luftfeuchtigkeit (Anschluss über I2C Bus)
- Dimmungssteuerung für Beleuchtung (inkl. ein/aus Relais)
- Motorsteuerung für Beschattung (inkl. Relaisverriegelung und Relais-Timeout)
- Gehäusebelüftung mit Option Lüftersteuerung über ATmega
- Datenspeicher / Datenlogger über EEPROM (Anschluss über I2C Bus)
- DCF77 Funkuhrempfang (Conrad)
- Passendes Selbstbaugehäuse aus Aluminium und rauchgläserner Front
- Helligkeitsmessung (Licht -> DC-Wandler mit OPAmp)
- Anzeige von Zeit- und Datumsinformationen
- Akustisches Feedback über Piezo Schallwandler
- Selbstcheck bei StartUp und ggf. Ausgabe von Warnmeldungen und Signalen
- Timersteuerung zeitkritischer Applikationen (Tasten, Dimmer, Helligkeit Display)


Grüße,
Ma

 

[Markus]

Nun gehts weiter, also:

Nachdem ich mit meinem Eagle "NonProfi Lizenz" welche ich auch sehr schätze und ehre keine größeren PCB's als Euro-Größer erzeugen kann, habe ich mich entschieden, eine BiggyBack-Lösung mit zwei aufeinander gesetzen Platinen zu realisieren welche über ein 40-poliges Flachbandkabel miteinander Verbunden werden sollen.

Es gibt also ganz unten drin in direkter Verbindung mit dem Schaltnetzteil das Controller-Board mit dem Mega128 und der ganzen Steuerlogik und den ganzen Anschlüssen. Und oben drüber schwebt eine Euro-PCB mit Display, Tastatur und dem Rest den ich unten nicht unterbringen konnte oder wollte. Für das DingsBums oben ist mir kein besserer Name eingefallen als "Konsolen-Board" weil es für mich die Steuerkonsole ist. Oder sollte ich es besser "Die Obs" nennen?
In dem beigefügten PDF habe ich eine Darstellung des Gehäusequerschnitts abgebildet wo man auch sehr gut den Aufbau und die Positionen der PCB's sehen kann.

Ihr findet im Anhang die Eagle Schaltpläne zum Controller-Board und und dem Konsolen-Board. Ich habe die jeweiligen BRD und SCH in eine ZIP-Datei kopiert.

In der ersten Abbildung findet Ihr nochmals eine Skizze, wie das ganze Ding mal aussehen soll, wenn es fertig ist

Nun gut, wo stehe ich heute:
- Schaltnetzteil fertig
- Gehäuse fertig, lackiert und provisorisch montiert
- Außensensorik fertig
- Schaltpläne und Layouts für PCB1 und PCB2 fertig
- Beide PCBs aktuell bei Leiton zur Produktion

Einstweilen werde ich mich mit einer geeigneten Menüstruktur und Menüumsetzung in BASCOM auseinander setzen und warten, bis die PCB's geliefert werden so dass ich löten kann

Das war's mal zum aktuellen Stand, was meint Ihr?

Grüße und gute Nacht,
Markus

 

[Dirk]

Hallo Markus,

also an der Wintergartensteuerung kann man mal sehen, wie komplex ein Projekt mit AVR werden kann. Nicht nur die Hardware mit der ganzen Peripherie ist ganz schön gewachsen, sondern auch die Software, die übrigens sehr gut kommentiert ist und sich dadurch sogar optimal für Lernzwecke eignet.

Ich hoffe, wenn du die Leiterkarten hast und diese fertig bestückt sind, dass du dann nicht mehr so viel an der Software und möglichst nichts an der Hardware ändern musst und dass dann alles funktioniert. Also ich finde es immer "spannend" (oder eigentlich eher stressig ), wenn man das erste mal aus mehreren Modulen ein funktionierendes Gerät zusammenbastelt. Toll ist es dann, wenn alles funktioniert und die einzelnen Module (Software und/oder Hardware) richtig zusammenspielen.

Die Zeichnung des Gehäuses und der darin eingebauten Platinen ist auch gut geworden, eignet sich direkt zum Nachbau, mit welchem Programm hast du die denn erstellt?

Wenn du die Leiterkarten fertig bestückt hast, kannst du bitte dann nochmal Bilder von diesen machen, es ist immer interessant zu sehen, wie die bestückten Leiterkarten in der Realität aussehen, im Vergleich zu den Layouts. Wenn du die Menüstruktur überarbeitet hast, könntest du dann den gesamten Sourcecode bitte nochmal im Beitrag veröffentlichen, es wäre für diejenigen interessant, die sich die Wintergartensteuerung nachbauen möchten.

Dankeschön nocheinmal für dein Projekt Wintergartensteuerung und die tollen Beiträge dazu!

Grüße,
Dirk

 

[Oskar01]

Hut ab

Hallo @Markus...,
ist ja toll, Dein Projekt.
Also generell wäre ich auch dafür, Steuerung und "Effektoren" soweit, wie irgend möglich zu entkoppeln. Also Rückwirkungen vom Lichtnetz ausschließen und größere Verbraucher halt mit Relais, bzw. optogekoppelt mit Leistungshalbleitern, die nicht überdimensioniert genug sein können, zu schalten. .. Aber wem sage ich das....
Eventuell noch eine Abschirmplatte direkt unter der Steuerungsplatine anbringen. Bzw. das Platienlayout hat schon genug "Massefläche".
Dafür ist aber genug Platz gelassen schon von vorne herein, wie ich so schon sehen kann.
Leider konnte ich die gezipten Files nicht öffnen. Winzip reagiert mit:
"Ihr System ist nicht konfiguriert zum Öffnen der gepackten Dateien. Es wurde kein Programm zum Öffnen gefunden."



Viel Erfolg noch wünscht,
Oskar01

 

[Markus]

Hallo zusammen,

danke für das viele Lob. Bin ja mal gespannt ob es noch lobenswert ist, wenns fertig ist

@Dirk; natürlich werde ich alles was hierzu entsteht hier in diesem Thread veröffentlichen. Bilder gehören hier ganz klar dazu. Auch den BASCOM-Code werde ich veröffentlichen, wenn er ersmal läuft. Ich meine, die Einzelteile habe ich ja schon in einzelnen Threads drin, aber das Ganze .....

@Oskar; zum Zippen habe ich die WinZIP Version 11.1 verwendet welche ich mir für meine neue Vista Ultimate Maschine zugelegt habe. Soll ich die Dateien nochmals Zippen und nochmals einstellen? Hat jemand sonst noch Probleme mit den ZIP?

Für das angesprochene Menü habe ich eine interessante Idee und Vorlage im Internet gefunden welche ich gerade umarbeite, so dass es für meine Anwendung passt. Und zwar soll das ganze über eine hochoptimierte State-Machine mit Assembler-Teilen funktionieren, wobei die eigentliche Steuerung und die Reaktion auf die Tasten durch eine im Speicher angelegte Tabelle funktioniert welche alle Sprungziele, Reaktionen auf Tasten und ggf. Unterprogrammeinsprünge enthält. Fand ich ne ganz Tolle Idee die ich recycln möchte. Habe den Originalcode mal für meinen Mega128 übersetzt und der braucht gerade mal 1% des Gesamtspeichern, obwohl in dem Beispiel 5 Hauptmenüs mit 16 Untermenüs und 18 Unter-Untermenüs realisiert wurde. Bei mir werden es sicherlich noch a bissle mehr für das was mir alles im Kopf rumschwirrt aber ich glaube nicht, das es mehr als 5% Speicherbedarf gibt, für das komplette Menü.

Der Original-Link für das Ding ist:
http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Bascom_State_Machine_Menu
PS: Ich verwende die untere optimierte Lösung!

Finde ich wirklich toll! So, jetzt werde ich das ganze Ding umbauen, erweitern und natürlich ausreichend kommentieren.

Machts gut und bis bald,
Markus

 

[Markus]

Jooo, Dirk, eine Antwort habe ich ja noch vergessen, Asche auf mein Haupt!

Das Tool mit dem ich die Grafiken mache, hmmmmm, unterschiedliche.
Die Zeichnungen für das Gehäuse habe ich mit der alten Software "Micrografx GrafixSuite 2" und dort enthalten "Micrografx Designer 7" gemacht.
Den kenne ich noch von alten Zeiten in- und auswendig und da geht mir das schnell von der Hand. Ich verwende aber auch CorelDraw.

Übrigens, die Zeichnung für das Gehäuse umfasst insgesamt 6 Zeichnungen (Vorderansichten, Seitenansichten, Draufsichten, usw.) Hier habe ich mir relativ viel Mühe gegeben damit das Ding letztlich auch passt, wenn ich in meiner Werkstatt ans Aluminium gehe. Zuvor hatte ich eine stundenlange "Bauhausmeditation" hinter mich gebracht um mir das ganze potentiel verwendbare Material zusammenzusuchen. Als die Alu-Profile dann auf meinem Schreibtisch lagen habe ich dann die Zeichnungen angefertigt.

Wenn Bedarf besteht und Ihr Lust habt kann ich die Zeichnung komplett veröffentlichen. In welchem Format wollt Ihrs denn haben? Die Zeichnungen werden relativ groß da sie auf einem DIN-A3 Papier angelegt sind. Pro Zeichnung ca. 150-200k als verlustfreies LZW-komprimiertes TIFF.

Grüße,
Markus

 

[Dirk]

Hi Markus,

wäre nett, wenn du die Zeichnungen auch mal ins Forum stellst, also mich würde es interessieren. Und wenn du dann gerade dabei bist ... eine Zeichnung oder ein Bauplan von deinem Windergarten hast du nicht gerade parat? So ein Wintergarten fehlt mir nämlich noch zu deiner ConvCtrl Also Spass beiseite, jetzt werden ja anscheinend die Tage wieder kürzer und dann bleibt vielleicht wieder mehr Zeit für Basteleien.

Achso, mit deinen Zip-Verzeichnissen habe ich keine Probleme.

Schönen Abend noch, Grüße
Dirk

 

[Oskar01]

OK

Hallo @Markus,
also, Dateiendungen *.brd und *.sch werden von meinem System nicht erkannt, da das assoziierte Programm garnicht installiert ist. Also das Grafikprogramm.
Aber bevor Du jetzt was dram ummodelst, warte lieber, laß es so wie es ist.
Ich guck mal, ob ich noch was bei mir installieren kann, habe hier soviel CDRoms noch rumliegen, auch welche mit Grafik- bzw. Schaltplan-Zeichnen-Programmen drauf.

Bleibe dran.....
Viel Spaß noch..

Gruß von Oskar01

 

[Dirk]

Hallo Oscar,

... Dateiendungen *.brd und *.sch werden von meinem System nicht erkannt, da das assoziierte Programm garnicht installiert ist.

Dateien mit diesen Endungen sind vom Schaltplan- und Layouteditor Eagle der Firma Cadsoft. Cadsoft bietet eine "non profit version" an, die man kostenlos nutzen kann. Bei der kostenlosen Version gibt es bestimmte Einschränkungen, zum Beispiel ist die Größe der Leiterkarte im Layouteditor begrenzt, deshalb hat Markus hier eine "BiggyBack-Lösung" realisiert.

Grüsse,
Dirk

 

[Markus]

Kleine Korrektur,

die Non-Profit-Version kostet in der Eagle-Version 5 ca. 125 EUR und ist bei CadSoft zu bekommen. Sie ist beschränkt im Layout-Editor auf Euro-PCB-Größe 100x160 cm und im Schaltplaneditor auf maximal 99 Seiten. Ansonsten entspricht sie der Vollversion zu 100%. Auch der Autorouter ist mit enthalten.
Ich hatte mir damals schon die Eagle-Version 4.1 als Non-Profit-Version zugelegt weil ich Eagle noch von früher als DOS-Version kannte und von Eagle total begeistert bin. Da war ich der Meinung, dass die 125 EUR gut angelegt sind und ich finde es auch toll wie CadSoft hier die Arbeit von Privat-Leuten fördert und unterstützt. Immerhin bekommt man ein professionelles Tool für fast nix.
In der Zwischenzeit bin ich von Version 4.1 auf Version 5.0 umgestiegen. CadSoft wollte dafür nur (ich glaube) 40 Euro haben. Hab ich natürlich sofort zugeschlagen und hat sich wirklich rentiert. Die Version 5 hat einige nützliche Features mehr.

So genug des Lobes, weiter:

Es gibt eine Freeware von Eagle mit folgenden Einschränkungen:
- Die nutzbare Platinenfläche ist auf 100 x 80 mm (4 x 3.2 Zoll) beschränkt.
- Es können nur zwei Signal-Lagen (Top und Bottom) verwendet werden.
- Der Schaltplan-Editor kann nur eine Seite erzeugen.

Damit könnt Ihr meine PCBs zwar anschauen und drucken aber nicht bearbeiten.

Die oben von mir noch erwähnte Ergänzung zu den Grafikprogrammen Micrografx und Corel betrifft ledigliche meine Grafiken und Darstellungen, nicht aber die Layouts und Schematics.

Grüße,
markus

 

[Markus]

Übrigens, wen es noch zusätzlich interessiert:
Ich arbeite ja nun schon über ein Jahr an meinem Wintergarten-Steuerungsprojekt. Nachdem ich nicht die Möglichkeit habe fulltime an dem Ding zu arbeiten - ich habe ja nämlich einen normalen Beruf auch noch - habe ich es mir angewöhnt, alles relevante zu dem Projekt zu dokumentieren und aufzuschreiben.

Die Sammlung von Notizen und Aufschrieben und Datenblättern und Schaltplänen und Code-Auszügen und Diagrammen und Skizzen und Abildungen und Tabellen ist nun schon so angewachsen, dass ich für meine Wintergartensteuerung eine vollständige Beschreibung und Spezifikation habe welche einen Umfang von 450 Seiten besitzt (inkl. Verzeichnisse).

Die Crux ist allerdings, das Ding hat aktuell 80 MByte und selbst als PDF ist es noch reichliche 20 MByte groß.
Ich plane irgendwann eine eigene Homepage und wahrscheinlich stelle ich die Dokumentation dann dort zum Download ein.

Grüße,
Markus

 

[Markus]

Guten Abend zusammen,

nun kann es los gehen mit der Löterei
Heute sind endliche die PCBs bei mir aufgeschlagen und sie sehen wundervoll aus
Auch der Bestückungsdruck auf PCB2 BS ist super rausgekommen.

Anbei ein paar Bildchen von PCB1 und PCB2 jeweils LS und BS.

Also, der Lötkolben dampft schon, und los ....


Grüße,
Ma

 

[Dirk]

Hallo Markus,

das sieht gut aus! Ich bin mal gespannt wie die bestückten Leiterkarten aussehen. Da stellst du ja bestimmt auch nochmal Bildchen in das Forum, gell, bittteeee

Also, der Lötkolben dampft schon, und los ....

... und immer schön Pb-free

Viel Spaß noch beim Löten.

Grüße
Dirk

 

[Markus]

So liebe Leut,
es ist soweit .....

Die beiden PCB'2 sind fertig aufgebaut und warten darauf das erste Mal an Spannung zu dürfen und inbetrieb genommen zu werden.

Muss mal sehen wann ich dazu komme. Die schlechte Jahreszeit kommt garantiert und die Nächte werden auch bald wieder länger

So nun werde ich das ganze mal auf ein Brett nageln und das bereits schon fertige Netzteil anstöpseln und dann werde ich mit Software weiter machen.

Habe die letzten Tage genug Kolophonium "gefressen" .

Ja ja, noch was. Mancher wird sich sicher fragen warum ich das ganze noch "diskret" mit normalen Bauteilen aufgebaut habe. Nun ja, ich gehöre nicht zu den SMD-Fetischisten wie so mancher von Euch - gell Knickohr Habe gerne zum Basteln noch Technik zum Anfassen und wenn es sich vom Platz her realisieren lässt. Habe mehr Freude dabei eine PCB mit Löchli zu bestücken als Vogelfutter unter dem Mikroskop zu löten. Ausstattung ist vorhanden aber ich habe keinen Bock drauf solange es noch so geht. Hmmm, bin halt so

Aber auch mit großen Bauteilen, es wird, es wird !!!

Ma

 

[Dirk]

Ja Markus,

es muss auch nicht immer SMD sein. Nur bei dem Mikrocontroller kommst du nicht drum herum

Ich bin mal gespannt ob alles funktioniert ... wenn ich bei so einer Platine das erste mal Spannung anlege, ist mir immer ganz mulmig in der Magengegend

Die bestückten Platinen sehen jedenfalls super aus!

Grüße
Dirk

 

[Markus]

Hi Dirk,

mulmig ist mir bereits jetzt schon. Ist noch gar keine Spannung dran aber es kribbelt schon beim reinen Anblick!

Werde mir den Spannungs-Kick heute auch nicht mehr geben. Mal sehen wenn soweit ist. Ich halte Euch auf dem Laufenden.

Aktuell bin ich gerade noch dabei meine Menüstrukturen mal auf Papier zu pinseln damit ich weiß mit was ich meine State-Machine zuballere.

Schönen Abend, gute Nacht,

Markus

 

[Markus]

Kurzer Zwischenbericht:

Ich war sehr mutig, habe gestern den Strom eingeschaltet und es ist nicht explodiert
Display ist aktiv, Summer piept und Sicherungen bleiben auch drin.

Nächste Schritte:
- Inbetriebnahme ISP und Fuses einstellen
- Inbetriebnahme RS232 und Test

Gerne halte ich Euch auf dem laufenden. Werde heute weitere daran arbeiten.

Grüße, bye bye

 

[Markus]

"Nummer 1" lebt

Tataaaa, "Nummer 1" lebt

Sie piept und spricht und explodiert ist immer noch nix

Atmega128 hat sich auf Anhieb mit dem AVRISP mkII einstellen und programmieren lassen. Ob der Rest funzt weiß ich natürlich noch nicht aber die ersten Hürden sind genommen und der Rest ....

Ich halt Euch auf dem Laufenden....Muss weitermachen

Grüße,
Ma

 

[Dirk]

Das ist doch super

Mich hätte es auch gewundert, wenn es bei dir raucht

Viel Spaß noch

Grüße,
Dirk

 

[Grandpa]

Hallo Markus,

Gratuliere. Ich denke, auch der Rest wir laufen..


Weiterhin gutes Gelingen,

Grandpa