Entwurf & Aufbau eines RGB-LED-Controllers mit ATTiny25

Links:
LED: http://www.dealextreme.com/p/4530?r=38871381
Moodlamp-Projekt CCC München: http://wiki.muc.ccc.de/moodlamp_30
Elektronik-Kompendium – Stromreglerdiode: http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/curr2pol.htm
USI TWI Slave: http://www.jtronics.de/elektronik-avr/lib-i2c/twi-mit-usi-interface
Soft-PWM: http://www.mikrocontroller.net/articles/Soft-PWM
I²C @ Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/I%C2%B2C
Software/Hardware: https://github.com/adlerweb/RGB-CTL
Bauteilliste: https://secure.reichelt.de/index.html?;ACTION=20;LA=5010;AWKID=492057;PROVID=2084

Das Typenschild zeigt alle nötigen Infos. Auffällig der Hinweis auf die Heute eigentlich ausgestorbenen Allstromgeräte.

Der Bereich mit den Schaltern und Potis befindet sich auf einem einseitigem PCB, die Bauteile sind axial, Transistoren selten. Hier interessant: Der Glaszylinder aka. Glüh/Glimmlampe rechts – Heute wäre das LED-Equivalänt nur wenige Millimeter.

Die Verstärkerplatine gibt es hier nur von unten zu sehen, die Bezeichnungen der vier Stellen oben (T,E,B) zeigen aber gut, dass hier Transistoren drunter stecken.Der Ausgang der 6W Musikleistung erfolgt über zwei DIN-41529-Buchsen (aka. LS-Stecker)

Von unten Links befindet sich die Stromversorgung – der Tellermotor und die Verstärkerschaltung haben eigene Sicherungen. Der Aluzylinder Rechts ist ein Elko.

Interessantes Detail zum Schluss: im Gehäuse findet sich für Servicetechniker und Bastler zwar nicht mehr der früher übliche Schaltungsplan, dafür eine nicht zum Modell passende “Umlötanleitung” um den Trafoanschluss zwischen 220V und 127V auszutauschen.

Korrekturen:

• Wenn man auf der Volkszaehler-Seite statt Wiki die Folien bemüht findet man Dokumentation
• Zur Ergänzug, da ich nur das Tagesdiagramm gezeigt hatte: Natürlich habe ich auch einen “Live”-Modus, bei meinem Zäher erhalte ich ca. alle 2-3 Sekunden einen neuen Wert

Links zum Thema:

• Volkszaehler.org
• Passende Stromzähler auf ebay
• Funksender bei Pollin

Testbedingung:

Vin: 13.4V
Vout: 5V, 500mA

78S05                   0.40A
34063A StepDown         0.22A

#include <avr/io.h>

#define SHIFT_PORT     PORTB
#define SHIFT_PORT_DDR DDRB
#define SHIFT_DATA     PINB0
#define SHIFT_SCK      PINB1
#define SHIFT_OUT      PINB2

void shift_out(int);

int main(void) {
	SHIFT_PORT_DDR |= (1<<SHIFT_DATA) | (1<<SHIFT_SCK) | (1<<SHIFT_OUT);
	shift_out( 0xAA );

	while (1) {
	}
}

void shift_out (int num) {
	for(int i=1; i<=128; i*=2) {
		if(num & i) {
			SHIFT_PORT |= (1 << SHIFT_DATA);
		} else {
			SHIFT_PORT &= ~(1 << SHIFT_DATA);
		}
		//clock
		SHIFT_PORT |=  (1 << SHIFT_SCK);
		SHIFT_PORT &= ~(1 << SHIFT_SCK);
	}

	//move to the pins
	SHIFT_PORT |=  (1 << SHIFT_OUT);
	SHIFT_PORT &= ~(1 << SHIFT_OUT);
}

Der erste Blick geht auf den Programmierer-Modus der 5.28.x-Serie, welche die alte Funktion schön zeigt:

Interessant ist für mich vor allem der obere Bereich: Ähnlich meines Hardware-Taschenrechners kann ich direkt unter dem Eingabefeld das Zahlensystem zwischen Binär, Oktal, Dezimal und Hexadezimal welchseln. Die aktuellen Zahlen werden automatisch in die entsprechende Anzeige umgewandelt. Wenn man z.B. mit Hexadezimalen Messwerten eines µC in Kombination mit dezimalen Vergleichswerten arbeitet eine unschlagbare Kombination. Der Vorteil, dann man die Werte direkt in den Rechner kopieren kann und nicht abtippen muss versteht sich ja von selbst.

Beim ersten Start einer 5.30.x traute ich meinen Augen nicht: Ein Bug muss sich in meinen Build eingeschlichen haben: Das Eingabefeld ist überdimensional groß, die Wahl zwischen den Zahlensystemen verschwunden, Buttons haben eine seltsame Beschriftung. 2 Rekompilierungen und einige Web-Suchen später die Ernüchterung: It’s not a bug, it’s a feature! Die sichtbare und trotz Ausdünnung sichtbar gequetschte Objektanordnung soll das neue Design des Gnome-Rechners darstellen. Die Zahlensysteme lassen sich nun im Menü umstellen. SRSLY? Die BIN/OCT/DEZ/HEX-Umrechnung aus der PROGRAMMIERERANSICHT eines Taschenrechners schmeißen und im Menü verstecken? Das sind 500% der ursprünglich nötigen Klicks! Ich geh mich jetzt noch ne Runde aufregen und werd dann die alte Version nochmal für alle meine Systeme kompilieren *gnah*

Aufbau

Das Handmultimeter versteckt sich in einem blauen Holster, welches zwar gut sitzt aber durch die dünne Wandstärke keinen echten Schutz vor größeren Stürzen bieten kann. Unter dem großzügig dimensionierten und gut lesbarem 3½Z-eichen-Display finden sich ein Tastschalter zu einschalten, ein Taster um “Peak Hold” zu aktivieren, ein Taster für die Hintergrundbeleuchtung und letztendlich ein weiterer Tastschalter um zwischen Gleich- und Wechselspannung umzuschalten. Wie am reich bestücktem Wahlrad unschwer zu erkennen ist besitzt das Gerät kein Auto-Range, der Messbereich muss also manuell eingestellt werden. Am unteren Ende finden sich vier Buchsen für die Messleitungen, hierbei gibt es – im Gegensatz zu vielen anderen günstigen Multimetern – eine eigene Buchse für Milliampere, so kann ein versehentliches Kurzschließen beim Durchschalten der Funktionen vermieden werden.

Funktionen

Hier kann das 2010 seinen großen Vorteil ausspielen – fast nichts, was nicht messbar wäre. Hier der zugehörige Auszug aus dem Datenblatt (Angegeben ist die Messbereichseinstellung, der kleinste Messwert ist also geringer):

Auch die angegebenen Messgenauigkeiten und Messbereiche sollten in gängigen Situationen gute Ergebnisse liefern, jedoch wäre True-RMS nett gewesen.

Innenleben

Im Inneren lässt sich der Preis schnell erkennen- zwar ist das Niveau ein gutes Stück über den 10EUR-Geräten, zeigt jedoch einige Schwächen: Die Sicherung für 20A ist nicht separiert und lässt sich ohne Öffnen des Gehäuses nicht wechseln, für 200mA existiert nur ein nicht welchselbarer PTC. Auch  einige Aufbauten finde ich (als in diesem Bereich nicht sonderlich Bewanderter) etwas seltsam (einzelne Widerstände, kein sichtbarer Überlastschutz, …) Seltsam ebenfalls: Die Sicherung für den 20A-Anschluss hat 12A…

Wirklich in Auge gefallen sind mir aber zwei andere Schnitzer: Der erste wäre der Batterieclip. Eigentlich kann man da nicht viel falsch machen, aber die Kabel liegen unter dem PCB in der Nähe von Widerständen mit Durchsteckmontage. Mein Batteriekabel hat bereits deutliche Beschädigungen, da sich die Lötstellen in die Isolierung bohren – wenn das mal keinen Kurzschluss gibt… Ein weiterer Kandidat für böse Überraschungen ist das von Bastlern verhasste Wahlrad. Der normale Nutzer wird das fummelige Zusammensetzen zwar weniger stören,  jedoch kann sich der Aufbau rächen: Einige Leiterbahnen sind durch Stellen verlegt, in denen die Schleifer aktiv sind. Das Ergebnis ist auf meinen Bildern zu sehen: Der Schutzlack schabt ab und es kann auch hier zu Kurzschlüssen kommen.

Bedienung

Wer sich an der manuellen Wahl des Messbereichs nicht stört dürfte so schnell nicht in Probleme rennen: Durch die separaten Buchsen für Strom und Spannung sind versehentliche Kurzschlüsse unwahrscheinlich und kleinere Überlastungen hat es bisher ohne Probleme weggesteckt. Die “Peek-Hold”-Funktion ist sehr Praktisch: Nach drücken des Tasters wird nur der Maximalwert der Messung angezeigt. So ist es z.B. möglich eine Messung an unzugänglichen Orten vorzunehmen, an denen man das Display nicht einsehen kann. Eher schlecht gemachtes Gimmick ist die Hintergrundbeleuchtung: Nach Tastendruck schaltet sich der durchaus helle und gleichmäßige Stromfresser für ein paar Sekunden ein, erlischt allerdings kurz darauf wieder – eine Möglichkeit für längere Zeiträume Erleuchtung zu erhalten gibt es nicht. Sehr gut ist auch der Durchgangstest: Die Reaktionszeit schlägt selbst manch teures Multimeter, dabei tritt das von billigen Geräten bekannte Rauschen nicht auf – lediglich die 2V-Grenze kann bei modernen LEDs ein Problem darstellen. Positiv erwähnt sei auch, dass sich im Lieferumfang ein Adapter mit Sockeln zum direkten Messen von Kondensatoren und Transistoren sowie ein Temperatursensor befindet. Die beigelegten Messleitungen erfüllen laut Aufdruck CAT III bei 1000V und CAT IV bei 600V (das Gerät selbst CAT II) und sind solide verarbeitet. Der Griffteil liegt gut in der Hand, die verwendete Isolierung fühlt sich ebenfalls hochwertiger an als die Plastikpendants der Baumarktspezies. Die automatische Abschaltung tut was sie soll und ist mir bisher nicht negativ aufgefallen.

Batterie

Bei mobilen Geräten spielt auch der Stromverbrauch eine gewisse Rolle – nichts ist ärgerlicher als eine leere Batterie wenn man dringend etwas messen möchte. Hier ein grober Überblick über die Leistungsaufnahme – bitte beachten: Nur grob gemessen!

• Aufgeschaltet: 0mW
• Ohm/V/mA/a/°c/hFE: 26mW
• Hz: 30mW
• mH/nF: 68mW
• Hintergrindbeleuchtung: Zusätzlich 486mW

Mit einem vernünftigen 9V-Block lassen sich so bei normaler Nutzung durchaus über 150 Stunden bis zum nächsten Wechsel überbrücken.

Fazit

Wer auf der Suche nach einem günstigen (Zusatz-)Multimeter ist kann nicht viel falsch machen: Für den aktuellen Preis bietet das Peaktech 2010 eine Fülle an möglichen Messmethoden, die Verarbeitung ist für den Preis ebenfalls angemessen.

Als ich vor einigen Wochen bei Pollin vorbei surfte landete ein Produkt direkt in meinem Warenkorb: Die Congster DSL-Box Zwei. Für knapp 4 Euro kann man nicht viel falsch machen – selbst wenn das ASDL2+-kompatible Modem nicht läuft erhält man eine Menge brauchbarer Bauelemente und alleine das 15V/400mA Steckernetzteil und die zwei CAT5e-Kabel (1x2m, 1x3m) sind für den Preis meist nicht zu bekommen.

Heute ließ ich es dann darauf ankommen und startete einen kleinen Vergleich – an einer 2MBit-Leitung durfte die ehemals 99EUR teure DSL-Box II gegen das DSL-Urgestein Teledat 300 LAN. Das Teledat-Modell, welches ursprünglich von Siemens entwickelt wurde, ist im Interet als eines der Zuverlässigsten DSL-Modems bekannt. Wie bei alter Technik übrig können selbst Tipps wie “2 Minuten in den Backofen legen” das Gerät heilen und konnte bei mir – trotz harter Bedingungen – vor kurzem sein 6-järiges Dienstjubiläum feiern. Aber kommen wir zum Vergleich:

Beide Modelle sind reine DSL-Modems: Sie wandeln lediglich das DSL-Signal auf Ethernet um, möchte man mit mehreren PCs eine Verbindung teilen muss dies über zusätzliche Hard- oder Software gelöst werden. Bei dem funktionsumfang kann die DSL-Box direkt punkten: Durch ADSL2+ kann sie maximal 16MBit/s über die Leitung jagen, das Teledat-Modell muss bereits bei 6MBit/s aufgeben. Für die getestete 2MBit/s-Leitung sollten beide Geräte kein Flaschenhals darstellen. Bei der Statusanzeige zeigen die Geräte je eigene Stärken: Während die Teledat durch eine Mehrfarbige DSL-LED den Synchronisationszustand einfacher erkennen lässt kann das Congstar-Produkt mit der Aktivitätsanzeige auf Ethernet-Seite punkten. Die Anschlussmöglichkeiten sind weitestgehend Identisch, die Congster-Box besitzt einen zusätzlichen Ein/Aus-Schalter, das Teledat-Modell verfügt dafür über ein eingebautes Netzteil was Platz an der Steckdose schafft. Diese Platzersparnis wird jedoch direkt wieder verspielt, denn bei der Größe des eigentlichen Gerätes macht sich das Alter schnell bemerkbar. Nach dem Anschluss benötigen beide Modems unter 10 Sekunden um die Verbindung zur nächsten DSLAM aufzubauen. Das interessanteste ist natürlich die Geschwindigkeit -  wer kann mehr aus der Leitung heraus kitzeln? 16000-Sprinter oder robuster Oldtimer?

Um die Messung möglichst genau zu gestalten werden pro Modem 4 Geschwindigkeitsmessungen mit einer frischen Live-CD durchgeführt. Jeder Test überträgt verschieden große Datenpakete in jede Richtung, die Geräte wechseln sich ab und jeder der 4 Tests wird an einen anderen Zielserver gerichtet. Das Ergebnis:

DSL-Box Zwei
1944 Down | 179 Up

Teledat 300 LAN:
1962 Down | 200 Up

Wie man sieht macht das in die Jahre gekommene Modell seinem Ruf alle Ehre: Die alte aber robuste Elektronik kann die Dämpfung der Leitung offenbar am besten ausgleichen und kann auf dieser Leitung das neuere Modell deutlich abhängen.

Auch wenn die DSL-Box meine Teledat-Anlage vorerst nicht ersetzen wird: Für den Preis erhält man ein brauchbares Gerät und ich für meinen Fall werde wesentlich besser schlafen – immer mit dem Gewissen, dass für Notfälle ein Ersatzgerät im Schrank liegt.

Vorher:

Nachher:

Wenn denn alles so funktioniert wie ich mir das Vorstelle folgt morgen dann noch die Platine mit dem Brandmeldesystem, dir wurde komplett neu erstellt und kann im Gegensatz zum jetzigen System nicht nur die Rauchmelder mit Strom/Notstrom versorgen sonder auch den Alarm Abfangen, den Strom in betroffenen Bereichen teilweise abschalten und den Alarm sowohl hausintern als auch per Mail/SMS/… weiterleiten.