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Pflichenheft, Schaltplan, etc. ;-) (Schaltungstechnik)

verfasst von bastelix, 24.10.2020, 00:18 Uhr

Hi,

ich verkürze mal die Quotes stärker als ich eigentlich möchte, die Forensoftware sagt ich darf nur 10.000 Zeichen posten.

» » Ich will eine komplexe Beleuchtungssteuerung bauen.
» ist "komplex" eine entscheidende Zielsetzung - scnr
Erwischt Nein, das Gesamtsystem soll möglichst einfach aber gleichzeitig flexibel sein (ich weiß, das ist auch so eine Dreieck-Konstellation wie bei Kosten, Funktionalität und Aufwand).
Das Komplex bezieht sich eher auf das Beleuchtungsprogramm, was die Steuerung dann mal realisieren soll. Vielleicht hätte ich das nochmal schreiben sollen.
Also ich will verschiedene LED-Leuchtmittel (RGBW-Stripes, monochrome Stripes und Power-LEDs) gezielt steuern. Zum einen je nach Bedarf (brauch ich grad Licht an der Lötstation oder am Schreibtisch) und dann Zeitabhängig (gegen Abend will ich den Blauanteil des Lichts reduzieren, dazu muss ich bestimmte LEDs dimmen/abschalten und dafür andere einschalten). Da hab ich noch ein paar Ideen für weitere Modies, aber das lässt sich dann mit der Hardware auch realisieren.

» Und es wird nur gesteuert, keine Regelung basierend auf photometrischen
» oder gar physiologischen Daten, z.B. von Deiner Smartwatch?
Nur steuerung, abhängig von der Uhrzeit ist ja noch keine Regelung.

» » Welche Komponenten benötigt die Beleuchtungssteuerung (Gesamtsystem)?
» Das sind ja bereits Lösungen, ich meinte eher die Funktionalität und
» typische Optionen
» Stromversorgung zentral/dezentral, Stromausfallverhalten, Spannung (12V,
» 24V, 36V etc oder gar gemischt, je nach LED-konfiguration?)

Stromversorgung: Zentral

Stromausfallverhalten: Stom weg, Licht aus. Strom wieder da, Licht kann aus bleiben oder auch wieder angehen. Also keine besondern Anforderungen.

Spannung:
* 12V für die LEDs und die LED-Treiber (da die günstigen Stripes damit arbeiten und die Treiber für die Power-LEDs damit auch auskommen, wenn auch nicht bei max. Wirkungsgrad).
* 5V für die µCs und weitere Elektronik

» fertige Markenprodukte (etablierte Standards und schneller Ersatz) oder
» selbst gebaut?
Selbst gebaut - das ist ja keine kritische Infrastruktur sondern nur eine Beleuchtung für mein Arbeitszimmer und vielleicht später mal mit der gleichen Hardware für andere Räume in unserer Wohnung.
Gegen etablierte Standards hab ich aber nichts, sofern die das ganze (für meine Zwecke) nicht unnötigt Kompliziert oder wesentlich teurer machen.

» » Welche Erweiterungen sind denkbar oder sinnvoll?
» » Denkbar: Unüberschaubar viele.
» tja, das ist wie die Zielsetzung für eine Entwicklung: darf nix kosten und
» morgen fertig....
Jein. Wenn ich die Platine(n) auf einen reinen Treiber für LED-Stripes und Power-LED-Treiber runterbreche ist der Kreativität für weitere Basteleien kaum grenzen gesetzt.
Die Platine an sich sollte in der Herstellung schon relativ günstig sein, dafür stecke ich ja viel Zeit (Zeit ist auch Geld ) in die Entwicklung selbiger. Vernünftige LED-Stripes kosten nicht die Welt, ein paar Power-LEDs und die Treiber (5-8€/Stück bei Reichelt) eigentlich auch nicht.

» » Sinnvoll: Aktuell keine. Später eventuell den wechsel des µC
» Genau da stellt sich die Frage nach der Steuerung: Drahtlos oder willst Du
» alles verkabeln?
Ich hätte jetzt erstmal alles verkabelt, das macht auch die Programmierung einfacher Vielleicht ändert sich die Anforderung irgendwann mal, aber rein per Äpp will ich da nichts steuern - dafür lasse ich mein Wischkästle zu oft irgendwo in der Wohnung liegen
Die Module sollen auch nicht verteilt sein. Alle Module kommen zusammen in ein Gehäuse, zu den LEDs werden dann die Kabel gelegt. Ich will also keine Hue-WLAN-Lampe nachbauen

» Beleuchtung ist ja nun nicht zeitkritisch - Das betrifft
» dann die Steuerungstechnologie
Master-Slave sollte reichen. Also der µC ist der Master für die LED-Steuerung-Slaves. Ob der Master dann nur via Kippschalter und Inkrementgeber bedient wird oder doch irgendwann mal von ner Äpp oder was anderem ist mir im Moment egal. Vorerst plane ich nur Inkrementgeber und Kippschalter (ja ich mag Kippschalter ). Ist ja auch später egal, wenn der µC nicht auf der gleichen Platine sitzt wie die LED-Treiber.

» Welche Reaktionsgeschwindigkeiten sind gefordert?
Schön wäre unter einer Sekunde, wenns mal etwas länger dauert ist das auch kein Problem. Ist ja nur eine Zimmerbeleuchtung.

» Oder anders herum: muss es WLAN sein - das ist ja eigentlich für
» Breitbandanwednungen gedacht.
WLAN macht aus meiner Sicht nur Sinn, wenn man die Beleuchtungssteuerung mit anderen Heimautomatisierungssystemen verbinden will oder das ganze per Äpp steuern möchte. Will ich im Moment nicht, könnte aber irgendwann der Fall sein.
Also die Beleuchtungssteuerung; bestehend aus µC, PCA, Teiber-FETs, Power-LED-Treibern, Netzteil, LEDs und Bedinelementen betrachte ich als geschlossenes System, das meine ich hier mit Gesamtsystem. Das WLAN, Bluetooth oder sonstiges wäre dann eine Schnittstelle für die Interaktion mit anderen Systemen.

» » Was will ich von der Platine?
» » Ein Modul das viele LEDs schaltet und flexibel einsetzbar ist.
» Also Spannung "von-bis" und Strom "von-bis"
Eigentlich nur PWM von-bis, entweder direkt via FET für die LED-Stripes oder via LDD (KSQ, bzw. Power-LED-Treiber) für die Power-LEDs. Der Strom geht dann gemäß PWM-Frequenz über die FETs auf die LED-Stripes oder via Power-LED-Treiber auf die Power-LEDs.

» Wenn Du schon über WLAN nachdenkst, warum dann nicht die gesamte
» Kommunikation darüber?
Im Moment brauche ich kein WLAN, falls sich das ändert tausche ich den µC gegen einen der WLAN schon mitbringt (z.B. ESP8266, der hat genügen Rechenkapazität für die Steuerung und WLAN ist schon eingebaut).

» » Welche Probleme und Risiken sehe ich?
» » Der PCA kann nur I2C. I2C ist eigentlich nur für die Kommunikation
» zwischen
» » ICs auf der gleichen Platine gedacht. Hier könnten Probleme auftreten
» wenn
» » ich I2C für die Kommunikation zwischen mehreren Platinen verwende. (Um
» das
» » zu bewerten fehlt mir leider die Erfahrung)
»
» Das wird darauf ankommen, wie die Verbindung physikalisch gesehen
» konzipiert ist (Länge und Aufbau).
Ein paar Zentimeter zwischen den Platinen und noch ein paar Zentimeter auf den Platinen. Ich sehe den I2C nicht als Showstopper aber da ich den Bus anders verwende als wofür er konzipiert wurde ist das ein Projekt-Risiko (zumidnest für einen ITler )

» Wenn du Probleme siehst (dazu zähle ich
» auch die mangelnde Erfahung) - was wären Deine Alternativen?
Ein Bus der für die Kommuniktion zwischen Platinen im gleichen Gehäuse oder sogar für längere Strecken entwickelt wurde (z.B. CAN), das bedeutet aber mehraufwand und vor allem mehr Bauteile die Ausfallen können.
Als ITler dokumentiere ich Risiken, dann bewerte ich diese (i.d.R. nicht alleine) und dann wird entschieden (und dokumentiert) ob das Risiko vertretbar ist oder ob mehr Aufwand betrieben werden muss. Das hängt auch immer etwas vom Projekt ab. Für den einen ist es kein Problem wenn der Kunde mal für ein paar Stunden nicht bestellen, für den anderen ist das der Weltuntergang.
Und mir fällt grad ein, dass ich schon Erfahrungen mit I2C für Platine zu Platine Kommunikation habe. Meine Funksensoren empfängt ein ATMega und der wird vom PI via I2C abgefragt (und noch ein paar Sachen die ich lieber nicht direkt an den PI gehängt habe). Der läuft 24/7 und das recht stabiel. Gelegentlich stürzt der I2C-Bus ab, gefühlt einmal im Jahr. Da habe ich aber einen bestimmten Sensor der auch am I2C-Bus hängt in verdacht.

» Der Super-Gau wären aus meiner
» Sicht gelegentliche EMI-Störungen, die das System zum Hängen oder Absturz
» bringen. Wenn das so alle 3 Tage passiert, kann es ärgerlich sein, die
» Fehlersuche sehr frustrierend.
Ich denke mit dem Risiko kann ich leben. Masterseitig kann ich den Bus auch recht einfach resetten, eventuell überlege ich mir noch was, wie das auch für die Slaves funktioniert (z.B. denen kurz Vcc abdrehen)

» » Damit habe ich auch nicht genügend
» » Erfahrung.
» dann mit einer naheliegenden Lösung anfangen, evtl. einen "Plan B" in der
» Schublade haben
Plan B, Bus-Reset nachrüstbar gestalten.

» » Das wäre jetzt mal meine Betrachtung aus Sicht eines
» Software-Entwicklers.
» » Ich glaube nicht, dass sich das 1:1 von IT-Sicht auf die Elektronik-Ebene
» » übertragen lässt. Sonst wäre das ja auch zu einfach Aber soweit habe
» » ich das nochmal durchgedacht.
» die grundsätzlichen Probleme sind aber ähnlich. Stellt man einem Entwickler
» (wo auch immer) beliebige Ressourcen zur Verfügung, ist die Gefahr eines
» Wildwuchses sehr groß - das ist wie in der Natur bei Überdüngung. Die
» intelligenten Lösungen entstehen oft dort, wo fähige Entwickler mit
» begrenzten Mitteln am Werk sind, die müssen dann nämlich mehr nachdenken
» und evtl. ungewöhnliche Wege gehen.
Ach wäre das schön. Bei uns hakt es schon daran erstmal genügend fähige Leute zu haben... Mehr sag ich lieber nicht dazu, das wäre dann doch sehr OT...

» » "Da steh' ich nun, ich armer Tor, Und bin so klug als wie zuvor!"
»
» Na ja, vieles ist ja schon definiert, jetzt stellt sich nur die Frage,
» womit zu beginnen ist - das richtet sich ja vielleicht auch nach der
» Verfügbarkeit von Komponenten - die Planung auf dem Papier kann ja
» beginnen.
Ja, planung ist in Arbeit und für das Prototyping hab ich wohl auch schon was passendes rumliegen.

» Ich kenne mich jetzt in Deinem Metier nicht so aus - aber auch
» dort kann man doch bestimmt auch Systeme simulieren in Bezug auf
» Kommunikationskonflikte etc.
Wenn die Architektur des Gesamtsystems und das Design einzelner Komponeten passt kann man da mit den richtigen Werkzeugen alles simulieren. Bei altlasten wird das dann leider beliebig schwierig, aber das Probelm habe ich bei dem Projekt ja nicht

Danke und viele Grüße
Bastelix