Multiswitch-System selbstgebaut - Teil II

16-Kanal Multiswitch Decoder cp-elektronik.de

Dies ist eine Anleitung zum Selbstbau eines 16-Kanal Multiswitch-Decoders. Diese Schaltkanal-Erweiterung macht aus einem Proportional-Kanal der Fernlenkanlage 16 Schaltkanäle. Voraussetzung dafür ist ein im Sender eingebauter 16-Kanal Multiswitch Encoder.

Eine Memory-Logik sowie eine Blink- und Blitzerfunktion können für jeden einzelnen Schaltkanal eingestellt werden.

Features:

  • 16 Schaltkanäle, einzeln mit Memoryfunktion ("Latch") einstellbar
  • Blink oder Blitzfunktion, einzeln einstellbar
  • Strombelastbarkeit ca. 200 mA pro Ausgang
  • Anschlussmöglichkeit für ein oder zwei Relais-Module

Der Decoder besitzt zwei ICs vom Typ ULN 2803A als Ausgangsstufe. Jedes der ICs verfügt über acht Ausgänge, um Verbraucher mit einer Stromfaufnahme von bis zu ca. 200 mA (Glühlampen, Relais) direkt anzusteuern. Die Strombelastbarkeit liegt bei max. 0,5 A, wenn nur ein einziger Kanal pro Ausgangstreiber-IC eingeschaltet ist. Die Verbraucher werden aus einer externen Spannungsquelle mit 6…24 V gespeist, die am Decoder angeschlossen wird. Durch eine Steckbrücke kann die Spannungsversorgung der Verbraucher wahlweise auch aus dem Empfängerakku erfolgen (z.b. bei Anschluss einer 5V-Relaisplatine), eine externe Spannungsversorgung kann damit entfallen.

Liste der Bauteile

 
Anzahl BezeichnungBauteilBezugsquelle, Bestell-Nr.
 1 C1Keramik-Kondensator 100 nF, Bauform SMD 1206Reichelt, KEM X7R1206B100N
 1 C2Elko radial, 47 µF/16 VReichelt RAD 47/16
 1 D1LED 3 mm rotReichelt, LED 3MM RT
 1IC1PIC 16F833Reichelt, PIC16F883-I/SP
 1 28-pol. Fassung für IC1Reichelt, GS 28S
 2IC2, IC3ULN 2803AReichelt, ULN 2803A
 2 18-pol. Fassung für IC2, IC3Reichelt, GS 18
 3JP1, JP2, JP3Stiftleiste 2-pol., RM 2,54 mmReichelt, MPE 087-002
 3 Jumper für Stiftleisten JP1-JP3Reichelt, MPE 149-2-002-F0
 2R1, R3Widerstand 1/4 W, 10 kΩReichelt, 1/4W 10k
 1R2Widerstand 1/4 W, 330 ΩReichelt, 1/4W 330
 2R4, R5Widerstand 1/4 W, 470 ΩReichelt, 1/4W 47k
 1V1Anschlussklemme RM 3,5 mmReichelt, AKL 059-2
 1T1BC 547BReichelt, BC 547B
 2SV1, SV216-pol. Stiftleiste 2-reihigReichelt, MPE 087-2-008

Die Platine ist relativ klein und läßt sich leicht löten, da nur ein SMD-Bauteil verwendet wird.

Für höhere Ströme können nach eigenem Ermessen Relais nachgeschaltet werden. Im Shop sind 8-fach Relais-Module erhältlich, bis zu zwei Stück können über ein Flachbandkabel an die 16-pol. Stiftleisten des Decoders angeschlossen werden.

Für die Ausgangstreiber-ICs sollte auf jeden Fall eine Fassung verwendet werden. Sollte ein Treiber-IC durch Überbelastung den Geist aufgeben, ist so eine schnelle und preisgünstige Reparatur möglich. Eine optische Schaltkontrolle gibt es nicht (diese ist aber auf einer angeschlossenen Relaisplatine vorhanden).

Der Decoder besitzt Anschlussmöglichkeiten für den Empfänger, eine externe Spannungsversorgung und Stiftleisten für 16 Verbraucher.

In den folgenden Abbildungen bedeutet ein Anschluss in rot den Pluspol und in schwarz den Minuspol. Auf die Polung ist unbedingt zu achten, da ansonsten Bauteile zerstört werden können! Auch bei den Verbrauchern ist ggf. die Polung zu beachten, z.B. bei Relais (Freilaufdiode oder gepolte Relais) oder Leuchtdioden.

Das folgende Bild zeigt die Beschaltung des Decoders:
Anschlussbelegung des 16-Kanal Multiswitch-Decoders

Firmware

Die Firmware für den Decoder steht kostenlos zum Download zur Verfügung. Es gibt allerdings eine ca. 45 s lange Wartzeit nach dem Einschalten der Spannungsversorgung. In dieser Zeit blinkt die rote LED und zeigt an, dass korrekte Sync.-Signale empfangen werden. Zeigt die LED dagen ein Dauerlicht, liegt ein Fehler vor. Nach Ablauf der Wartezeit (LED hört auf zu blinken) gibt es keine weiteren funktionalen Einschränkungen. Auch für die unten beschriebenen Setup-Modes gibt es keine Wartezeit.

Memory-Setup Funktion

Für jeden Schaltkanal kann festgelegt werden, ob eine Memory-Funktion aktiv sein soll, d.h. der Kanal schaltet bei der ersten Betätigung ein, aber erst bei der zweiten Betätigung wieder aus ("Latch"). Auf diese Weise können die beiden Funktionen eines Schalters auch gleichzeitig aktiv sein. Da dies nicht für alle Schaltfunktionen sinnvoll ist (z.B. bei Drehbewegungen rechts/links), bei anderen Belegungen dagegen schon (z.B. Einschalten der nautischen Beleuchtung/Einschalten eines Scheinwerfers), lässt sich die Memory-Funktion bei diesem Decoder für jeden der 16 Schaltkanäle einzeln konfigurieren.

Wird der Jumper2 gesteckt, befindet sich der Mikrocontroller in einem Setup-Modus, in dem für jeden Schaltkanal eine Memory-Funktion (bzw. "Latch"-Funktion) festgelegt werden kann. Die Vorgehensweise ist wie folgt:

  1. Empfänger ist ausgeschaltet, Sender ist eingeschaltet
  2. Jumper auf JP2 aufstecken
  3. Empfänger einschalten
  4. Alle Kanäle, die eine Memory-Funktion haben sollen, werden nun am Sender eingeschaltet. Dafür steht eine Zeit von 30 s zur Verfügung. Damit auch zwei Kanäle eines Schalters gleichzeitig eingeschaltet werden können, verfügen alle Kanäle für die Dauer des Setup über eine Memory-Funktion. Sind alle späteren Memory-Kanäle eingeschaltet, muss gewartet werden ...
  5. ... bis nach ca. 30 s alle Kanäle automatisch wieder ausgeschaltet werden. Die rote LED blinkt im Sekundentakt. Der Setup-Modus ist damit beendet. Alle Kanäle, die bis zu diesem Zeitpunkt eingeschaltet waren, sind nun Memory-Kanäle.
  6. Empfänger ausschalten, ca. 30 s warten. Die Wartezeit unbedingt einhalten, da sich der Kondensator auf der Decoder-Platine erst wieder vollständig entladen muss. Wird zu früh wieder eingeschaltet, kann sich ein undefiniertes Verhalten ergeben.
  7. Jumper auf JP2 wieder entfernen
  8. Empfänger wieder einschalten und die Memory-Funktion auf den dafür eingerichteten Kanälen überprüfen.

Die Einstellungen bleiben bis zur Durchführung eines neuen Setup gespeichert. Das Memory-Setup kann bei Bedarf wiederholt werden.

Blinker- und Blitzer-Setup

Für die acht Schaltkanäle des Port A des Mikrocontrollers läßt sich eine Blitzerfunktion konfigurieren (40 ms ein, 460 ms aus, Frequenz 2 Hz) und für die acht Ausgänge des Port B eine Blinkfunktion mit ca. 1 Hz Frequenz (500 ms ein, 500 ms aus). Die Blinker/Blitzer arbeiten zwar auf allen Ports mit der gleichen Frequenz, abhängig vom Einschaltzeitpunkt aber mit verschiedener Phase, so dass mehrere konfigurierte Blinkfunktionen i.d.R. nicht gleichzeitig blinken.

Die Vorgehensweise zur Konfiguration der Blinkerfunktion ist exakt wie beim Memory-Setup beschrieben. Allerdings müssen vor Einschalten der Stromversorgung beide Jumper gesteckt werden. Kanäle, die eine Blinkfunktion haben sollen, werden am Sender eingeschaltet. Für die Dauer des Setup sind alle Kanäle Memory-Kanäle, damit auch die beiden Kanäle eines Schalters mit einer Blinkfunktion belegt werden können. Alle Kanäle, die beim Abschalten nach ca. 30 s eingeschaltet waren, sind nun dauerhaft als Blink- bzw. Blitzkanäle konfiguriert.

Die Memory-Funktion und die Blink/Blitz-Funktion sind voneinander unabhängig und können pro Kanal einzeln eingestellt werden.

Impulslängen-Setup

Die Erfahrung mit den Vorgänger-Versionen hat gezeigt, dass immer wieder Programmanpassungen des Decoders notwendig waren, wenn der Encoder mit einem anderen Sender als einer F-14 Anlage betrieben wurde. Die Impulslängen, welche die Funktionen "Schalter ein" oder "Synchronisation" kodieren, können bei anderen Sendern leicht abweichen und wurden vom Decoder nicht erkannt. Aus diesem Grunde habe ich das Decoderprogramm um ein Setup erweitert, in dem die maximale und die minimale Impulslänge vom Decoder gemessen und im EEPROM abgespeichert wird. Es sei aber betont, dass das Impulslängen-Setup eine saubere Anpassung des Encoders an den verwendeten Sender nicht überflüssig macht. Zumindest die variierenden Impulslängen lassen sich so aber besser in den Griff bekommen.

Beim Programmieren des Decoder-PIC sollten auch die Daten des EEPROM in den PIC übertragen werden, darin befindet sich die "Werkseinstellung" der erwarteten Impulslängen. Erst wenn es mit diesen Werten nicht oder nicht vollständig funktioniert, sollte ein Impulslängen-Setup probiert werden:

Ausgangszustand: Empfänger ist ausgeschaltet

  1. am Encoder mindestens einen der 16 Schaltfunktionen einschalten, d.h. einen der 8 Schalter nach oben oder unten schalten und dort geschaltet lassen (dafür am Besten einen Schalter mit Rastfunktion wählen, falls vorhanden).
  2. Sender einschalten
  3. am Decoder Jumper1 aufstecken (Jumper2 ist für das Memory-Setup)
  4. Empfänger einschalten
  5. die rote LED darf nicht leuchten, sonst werden keine gültigen Impulse festgestellt
  6. in den folgenden 5 s werden die minimale und maximale Impulslänge gemessen und im EEPROM gespeichert
  7. nach 5 s beginnt die rote LED zu blinken, das Setup ist beendet
  8. Empfänger ausschalten
  9. mindestens 30 s warten
  10. Jumper1 entfernen

Die Einstellungen bleiben bis zur Durchführung eines neuen Setup gespeichert.

Datei

16-Kanal Multiswitch DecoderDownload81.37 KB
  • Firmware für den Mikrocontroller (.hex Datei)
  • Bestückungspläne
  • Belichtungsvorlage Leiterplatte
  • Schaltplan