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In meinem Besitz befinden sich zwei alte Ampeln für Dekorationszwecke. Die einzelnen Leuchten konnten ursprünglich nur per Handdruck auf die entsprechende Abdeckung ein- bzw. ausgeschaltet werden. Dabei dachte ich mir, dass eine automatische Ansteuerung interessant wäre. So entstand an einem langweiligen Sonntag die hier präsentierte Platine.

Als Versorgungsspannung dienen 230V/AC-Netzspannung. Diese werden auf der Platine mit einer Schmelzsicherung abgesichert (Maximal 750mA). Von der Sicherung aus wird die Spannung an einen AC/DC-Wandler und an drei Relais weitergegeben. Das Netzteil stellt die notwendigen 5V/DC-Steuerspannung bereit und die Relais schalten die Versorgungsspannung der drei Leuchten von der Ampel.

Die Ansteuerung der Relais übernimmt ein ATTiny13A, welcher über eine ISP-Schnittstelle programmiert werden kann. Als kleiner Zusatz sind zwei IO-Ausgänge für weitere Aufgaben vorgesehen. Diese können als digitale Ein- bzw. Ausgänge oder als analoge Eingänge parametriert werden. So kann z.B. die Länge der Rotphase mithilfe eines Potentiometers vorgegeben oder zwei Ampeln miteinander verbunden werden.

Die Platine wurde diesmal bei dem chinesischen Dienstleister JLCPCB bestellt. Mit der gelieferten Qualität bin ich eigentlich ziemlich zufrieden. Allerdings scheint der Lötstopplack bei manchen Platinen an einigen Stellen Blasen zu werfen.

Vorderseite der Platine

Rückseite der Platine

Bestückte Platine

Da das Ampelgehäuse über Lüftungsschlitze verfügt, ist ein vollständiger Berührungsschutz nicht gegeben. Daher wurde für die Platine ein Gehäuse entworfen, um ein Berühren der spannungsführenden Teile zu verhindern.

Der Deckel wird mit vier Blechschrauben aus der Sammelkiste (2,2x9,5mm; Linsenkopf; PZ-Kreuz; DIN 7981) an dem Gehäuse befestigt. Gegebenenfalls können auch ähnliche Schrauben verwendet werden.

Programmiert wurde der Mikrocontroller in AtmelStudio über die ISP-Schnittstelle.

Das Programm ist bisher noch sehr einfach. Die einzelnen Leuchten werden in einer Schleife passend Ein- bzw. Ausgeschaltet. Die zeitlichen Abstände wurden mit delays realisiert. Die beiden herausgeführten IO-Pins wurden bei diesem Aufbau noch nicht verwendet.

Update: Ansteuerung mit einem Reed-Kontakt (03.10.2020)

In dem Türschloss der Toilettentür in der Garage wurde ein Reed-Kontakt eingebaut. In dem Schlossriegel wurde entsprechend ein Loch gebohrt und ein Magnet eingeklebt.
Wird die Tür abgeschlossen, dann wird der Reed-Kontakt betätigt, wodurch der Eingang 1 der Ampelsteuerung auf GND gezogen wird. Dadurch schaltet die Ampel auf Rot. Wird die Tür wieder aufgeschlossen, dann schaltet die Ampel dementsprechend auf Grün.

In der nachfolgenden Liste sind alle von mir verwendeten Materialien aufgelistet. In Summe beträgt der Preis pro Platine etwa 17€.

Liste einblenden

Bauteil	Bezeichnung / Wert	Gehäuse / Bauform	Benennung	Menge	Preis
Leiterplattenklemme (grau)	236-401 (Wago)	RM 5,08mm	Relais 1-3, POT1, POT2	5	1,45€ (0,29€ St.)
Leiterplattenklemme (blau)	236-744 (Wago)	RM 5,08mm	Neutralleiter, GND	6	1,98€ (0,33€ St.)
Leiterplattenklemme (orange)	236-746 (Wago)	RM 5,08mm	L+ (Außenleiter), +5V (VCC)	3	0,87€ (0,29€ St.)
Abschlussplatte (orange)	236-600 (Wago)	-	für Leiterplattenklemme	1	0,10€
Abschlussplatte (blau)	236-400 (Wago)	-	für Leiterplattenklemme	2	0,20€ (0,10€ St.)
Sicherungshalter	max. 2A	5x20mm Feinsicherung	-	1	1,27€
AC/DC-Wandler	IRM-03-5 (Meanwell)	Ausgang: 5V/0,6A	PS1	1	5,61€
Mikrocontroller	ATTINY13A-SSU (Microchip)	SOIC-8	IC1	1	0,58€
Abblockkondensator	100nF (Keramik)	0805	C1	1	0,019€
Stiftleiste	2x3	2,54mm RM	JP1	1	0,03€
Basiswiderstand	7,5kΩ	0805	R1-R3	3	0,06€ (0,02€ St.)
Pullup-Widerstand	10kΩ	0805	R4	1	0,02€
Freilaufdiode	BAV103	Minimelf	D1-D3	3	0,09€ (0,03€ St.)
Transistor	BCW32 (NXP)	SOT-23	Q1-Q3	3	0,15€ (0,05€ St.)
Relais	NA 05W K (Fujitsu-Takamisawa)	Subminiaturrelais	K1-K3	3	2,91€ (0,97€)
Platine	-	-	-	5 (MOQ)	6,15€ (1,23€ St.)

Materialliste bei Reichelt*

*Die Preise wurden am 02.09.2020 bei Reichelt, bzw. bei JLCPCP ermittelt. Die wirklichen Preise können abweichen.
Des Weiteren handelt es sich bei den angegebenen Händlern um ungebundene Beispiele. Die Materialien können selbstverständlich bei jedem anderen Händler erworben werden.

Die alte Verdrahtung der Ampel wurde entfernt und durch eigene Leitungen des Typs H05V-K 0,75mm² ersetzt. Die ursprünglichen Schalter wurden ebenfalls ausgebaut, da Diese ja nun nicht mehr benötigt werden.

Damit die Abdeckungen der einzelnen Leuchten nicht mehr betätigt werden können, wurden die Federn durch Hülsen aus dem 3D-Drucker ersetzt.

Der AC/DC-Wandler hat eine primäre Stromaufnahme von 70mA angeben und kann sekundär maximal 600mA liefern. Allerdings wird diese Stromstärke von der hier präsentierten Schaltung bei Weiten nicht erreicht. So nimmt der Mikrocontroller laut Datenblatt ein Strom von ~5mA auf. Eines der Relais schlägt mit ~30mA zu Buche. Gerundet bedeutet Dies ein maximaler Strom von etwa 100mA (Mikrocontroller und 3x Relais). Vereinfacht gerechnet ergibt das eine primäre Stromaufnahme von ungefähr 12mA.
Die verwendeten LED-Leuchtmittel haben in Summe eine Stromaufnahme von ~40mA.
Die Leuchtmittel und der AC/DC-Wandler nehmen also Gesamt etwa 52mA auf. Davon ausgehend, dass maximal zwei Leuchten gleichzeitig eingeschaltet sind, wurde demnach eine 50mA Schmelzsicherung eingesetzt. Die auf der Platine angegebenen 750mA sind die maximale Stromstärke, für Die die Platine ausgelegt ist.

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