Elektronika - návrh obvodu

18.4.2007 10:06 | Přečteno: 2911×

Nejedná se ani tak o klasický zápisek, ale o dotaz, který má však s linuxem pramálo společného, ačkoli...

Potřeboval bych navrhnout jednoduché (předpokládám) zařízení, nicméně moje znalosti elektroniky končí u teoretického popisu nejběžnějších aktivních/pasivních prvků. Předem tedy upozorňuji, že rady "zapoj to přes relé a přidej tam diodu, alespoň 50-ku" sice ocením, nicméně nebudou mi k ničemu.

O co tedy jde: Zařízení by se připojilo k seriovému portu (popř. paralelnímu) a např. pomocí přepnutí DTR by odpojilo/připojilo el. zásuvku na 230 V (ne tu ve zdi, ale nějakou vyrobenou průchodku na prodlužce :). Ve výsledku by to tedy mohlo přes ssh např. rozsvítit lampičku (uznávám, že tenhle příklad nepatří mezi top10 nejužitečnějších, ale použití ilustruje dobře).

Požadavky:
Snadná konstrukce, dostupnost a cena součástek (uznávám, že vše je relativní)
Stabilita napětí na výstupu (myšleno těch 230)
Ochrana PC!! nesmí se stát, že by něco prošviho do kompu, prostě nesmí :)

Dodatek:
Vzhledem k tomu, serivých rozhraní nemám na zbit, upřednostnil bych řešení přes paralelní rozhraní.
Později by se mi hodilo spínat více zdrojů nezávisle, což ale asi bude potřebovat nějaký jednočip jako přijímač, nebo ne?
Pokud to někoho zaujme a nakreslí mi schema se specifikací součástek, budu mu velmi vděčný (a to není málo a výsledek zde vyvěsím pro připomínkovací řízení.

Dík Radek        

Komentáře

[Michal Kubeček]

Asi bych se na vašem místě podíval spíš po nějakém hotovém řešení (nebo si to od někoho zkušenějšího nechal udělat). Bastlit si bez větších zkušeností něco, co se na jedné straně bude připojovat k datovým portům počítače a na druhé do 230 V, bych si netroufl.

[maniakum]

neco podobnyho delal otec na otevirani kasy. podle me by to nemelo byt nejak moc slozity.

teoreticky bych to udelal asi takhle:

udelat nejaky programek, ktery jenom pres ssh spustis. ten prg bude umet to, ze posle napetovy impuls do urcityho portu. z toho portu mit napajeny zarizeny, ktery to sepne.

to samotny zarizeni bych asi udelal tak, ze bych tam dal nejaky hradlo, ktery se trvale preklopi (tusim, ze to dela RS) a sepne trvale rele, tzn. ze z pc pujde jen signal par ms a potom konec. to zarizeni by muselo mit svuj zdroj, aby tam bylo alespon 12v (stabilizovanejch) a spinalo to rele. 230 v by bylo takovy jaky by bylo v siti. a zatizitelnost by byla podle pouziteho rele. spinal bych asi jenom fazi. na odepnuti by bylo zase ten samej signal, ktery by preklopil hradlo zpet.

asi tak. to je jen teoreticky.

btw. zajimavy, skoda, ze nemam doma server, spoustel bych si hadovi sviceni

[Marble]

Na parportu je na výstupních linkách napětí nula nebo 5V, dá se z toho tahat nějaký maximální proud pár mA (kouknout na specifikaci, nevím přesně). Stav těch linek se určí zápisem čísla na parport (buďto přímo, anebo by možná stačilo i jen přes lp zařízení -- nevím, možná ne, já bych asi psal vlastní mini driver do jádra :). Spínat 220V linku spolehlivě oddělenou od počítače skutečně nejlépe přes relé. Relé potřebuje ke spínání poněkud větší proud, než jde vytáhnout z parportu, takže je třeba ještě tranzistor.

Idea zapojení: seženu si tolik relé, kolik budu chtít ovládat zásuvek (maximálně osm, počet výstupních linek portu). Relé má zaprvé maximální proud, co může spínat přes vysokonapěťovou část, typicky alespoň 10 A, takže to by nemusel být problém. Dál má potřebné napětí a proud cívkou pro přitažení spínače. Takže když mám vybráno relé (ideálně s co nejmenším potřebným proudem cívkou), potřebuji vybrat tranzistor. Typ NPN, maximální proud kolektor-emitor musí být větší, než ten potřebný pro relé. Dále je potřeba dostatečně vysoký koeficient proudového zesílení (značeno beta), aby byl alespoň tak velký jako poměr proudu skrz cívku relé a max proudu z parportu. Pokud by vyšlo beta moc velké, byly by potřeba tranzistory dva, ale snad to půjde i s jedním. Zbývající součástky jsou jakákoliv dioda a pár odporů. Navíc je nutné někde vzít stejnosměrné napětí odpovídající napětí pro cívku relé (typicky 12 V). Buďto trafíčko do zásuvky, anebo přímo vytáhnout ze zdroje PC.

Zapojí se to celé strašně jednoduše. Jedna nožička tranzistoru (báze, viz datasheet která to je) se přes odpor (velikost odporu dále) připojí k jedné výstupní lince parportu. Druhá nožička (emitor) k zemi (pin GND) parportu. Třetí nožička (kolektor) k jednomu vývodu cívky relé (jedno jakému). en přídavný (asi 12V) zdroj se připojí záporným pólem ke GND parportu a kladným pólem k druhému vývodu cívky relé. Mezi oba vývody cívky se navíc zapojí dioda v opačném směru, než skrz cívku běžně teče proud (tohle je celkem důležité, při rozepnutí relé se v cívce nakmitne poměrně vysoké napětí, které by jinak pravděpodobně zničilo tranzistor). Co ten odpor ... spočítám potřebný proud do báze tranzistoru jako potřebný proud skrz relé děleno beta. Něco přidám (plus, mínus, není moc podstatné kolik, jen by bylo dobré nepřekročit max proud z parportu). Vezmu napětí asi 4.3 V, podělím potřebným proudem bází a vyjde hodnota odporu mezi bází a parportem.

Toť vše, zápis na port by měl spínat/odepínat relé. :) Pokud ti tenhle popis přijde nepochopitelný, můžu kdyžtak načmárat i obrázek, ale přijde mi, že tohle je poměrně jednoduché zapojení, u kterého jde i pochopit, proč to funguje a nejen obkreslit schéma. :)

[Josef Kufner]

Na paralelní port není problém ovládat 8 nezávislých zásuvek bez zvláštního softwaru. Vezmeš 8bit registr (klopný obvody D), např. 74373, datové piny paralelního portu napojíš na jeho vstupy.

Aby se to chovalo jakš takš korektně, napojíš Strobe na hodiny toho registru a na linku Ack na paralelním portu. Pak ještě budeš muset nastavit správně pár ostatních řídících linek – pozor, některé jsou negované, takže budeš potřebovat asi i pár invertorů (7404). Koukni se do nějakého chytrého kusu dokumentace, jak má tahle komunikace vypadat a zapoj to podle toho – moc si to nepamatuju a hledat se mi to nechce. Pokud by to registr nestíhal, propoj Strobe a Ack přes dva invertory navíc.

Takže tím by to mělo při zápisu na /dev/lp0 normálně zapisovat (echo A >/dev/lp0) a v registru by se měl udržovat poslední vyslaný byte. V okamžiku, kdy tohle rozchodíš, tak na každou výstupní nožičku registru připojíš ono relé takto:

              +5V
               |
               |
               0---------.
               |         |            :
             __|__     __|__          |
      Dioda   / \     |cívka|      \  0
             /   \    |relé |- - - -\
             ^^|^^    |_____|        \
               |         |            0
               0---------'            |
               |                      :
               |
     ___    | /
D---|___|---|<     obyč. NPN tranzistor,
   cca 1K   | \    který zvládne sepnout relé
               V
               |
             __|__

Jasné?

[Jiří Veselský]

Pro tento účel bych doporučil optotriak, například KSD205, KSD210, v dostání v každém GM. Taky se tomu říká solid-state relay. Můžete to přes ochranný odpor cca kiloohm spínat rovnou z toho sériáku nebo paralelního portu, na výstupu vám to spíná pár jednotek ampér. Žádné další součástky nejsou zapotřebí.

Výstupní bit paralelního portu připojte přes odpor k "+" vstupu relátka, "-" vstup relátka připojte na zem. Proveďte pro N∈{1,..,8} a použijte N výstupních bitů, odporů a relátek.

[Radek]

To vypada celkem dobre. Jen pokud to chapu , tak je potreba udrzovat na te vystupni lince porad to ovladaci napeti? A pak jsem moc nepochopil, proc ten odpor, podle toho, co jsem se docetl by melo stacit napojit ridici obvod na lp a vystupem prohnat fazi, ale zni to az moc jednoduse, takze v cem je hacek? :)

[Jiří Veselský]

Ano, samozřejmě po celou dobu, kdy chcete mít výstupní obvod sepnut, musíte mít na příslušném bitu portu (a vstupu triaku) napětí. Takhle se ale chovají všechna relé, čekal jste snad něco jiného?

Odpor tam být musí, ten triak má docela malý vstupní odpor (a navíc má na vstupu paralelně LEDku, takže dokonce v sepnutém stavu svítí). A je přinejmenším nekulturní na 5 V (byť velmi měkkých, když se bavíme o paralelním portu) připojit přímo LEDku nebo něco takového. Tuším, když jsem přesně toto kdysi bastlil, že jsem tam tak od oka plácnul odpor 470 Ω a fungovalo to bez potíží. Bez toho odporu by se to mohlo chovat všelijak - nejspíš byste nic nezničil, ale proč pokoušet osud, že...

A ano, výstupem triaku proženete fázi úplně stejně, jako by to byl spínaný kontakt relé.

[Radek]

Dik, koupim, zkusim, zbastlim, snad nevyhorim...

[Josef Kufner]

Paralelní port má výstupní odpor něco kolem kilo ohmu, takže připojit na něj přímo ledku bez jakého koliv odporu je zcela ok.

[zde]

Problém je že SSR pro větší proudy jsou PEKELNĚ drahé...

[Jiří Veselský]

Co to znamená větší proudy a co to znamená pekelně?

Mnou zmíněné KSD210AC8 spínající 10A mají v GME za 185 Kč, patnáctiampérové KSD215AC8 je o celých 10 Kč dražší... A větší odběr z jedné fáze v typických domácích podmínkách asi těžko vyždímáte. Neměl jsem pocit, že by původní tazatel hodlal stavět počítačem řízenou elektrickou lokomotivu.

[davida]

Takoveto veci se daji sehnat jako stavebnice takze bych se zkusil mrknout treba na gme.cz nebo flajzar.cz

[Jiří Němec]

Docela by mě zajímalo co to bude dělat při startu systému. Spíš bych použil něco jako: http://www.hw-group.com/products/ip_relay/index_cz.html (první výsledek v googlu, určitě existuje spousta podobných řešení).

[maniakum]

jo, pri startu je problem, ze zkusenosti vim, ze se tam napeti objevuje, takze by se to treba parkrat seplo vyplo, tusim, ze jenom dvakrat (winxp) a nejak si zjistit stav a zapnout to podle potreby. u linuxu asi bude jina situace. u win sem nevedel nebo spis to nemelo cenu resit jak to vypnout

[Radek]

Pri startu ceho? Systemu, nebo napajeni desky? To by mohl byt problem, ackoli mozna ne zase tak velky, slo by to nejak vyresit (neco mi rika, ze jednoduse asi tezko:)?

[Filip Dominec]

Zaprvé si udělám malou reklamu: na adrese http://cs.wikibooks.org/wiki/Praktická_elektronika najdeš hromadu informací pro začátečníky. (Tohle tam konkrétně ještě není, bastlení s počítačem se ještě plánuje. Ale některé dílčí věci by mohly být užitečné, kromtoho můžeš o popis zažádat na diskusní stránce a možná tam autoři něco na to téma připíšou :)

S paralelním portem jsem už nějaké blbosti pájel. Relé je pro toto použití asi nejlepší (je jednoduché a bezpečné), počítej ale s tím, že magnet v relé paralelní ani sériový port (aspoň oficiálně) proudově neutáhne (je tu možnost získat 500 mA @ 5 V z USB). Jestli máš zájem, tak mne kontaktuj třeba na jabberu a můžem to domluvit.

[Josef Kufner]

Případně je ještě možné vzít napájení z gameportu, ale asi nejlepší je vytáhnout si kabel přímo ze zdroje – je tam jak 12V, tak 5V a proudu to dodá dostatek.

[Dušan Hokův]

zkus http://www.bastleni.com/

[wlofy]

neco na seriovy port je http://www.builder.cz/art/delphi/7.html

[Josef Kufner]

RTFM!   Cofee HOWTO !