Modifikation des "Mottai Multi"
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[Aug. 2014] Ein AUS Schalter als "Mottai Multi" Mod

Im Grunde ist der Name "AUS-Schalter" etwas irreführend. Natürlich kann man den Schalter auch Einschalten. (Muss man auch, sonst kann er sich nicht Ausschalten ) Das Abschalten, der angeschlossenen Geräte, erfolgt automatisch, wenn für einige Zeit eine bestimme Leistung unterschritten wird. Solche "Standby-Killer" oder Stromspargeräte gibt es bereits, dieser trennt sich aber nach dem Abschalten komplett selbst vom Netz. (Lernfähig ist er natürlich auch.)

Das ganze sollte ursprünglich mit ein paar Bauteilen um einen Mikrocontroller und einem CT (Current Transformer - Stromwandler) aufgebaut werden. Für die ersten Versuche hatte ich mir einen kleinen Trafo dazu umgebaut. Die Empfindlichkeit war leider zu gering, um den Stromwandler direkt an den Mikrocontroller anzuschließen. Die aktiven Stromwandler, mit Halleffekt oder sonstigen Messverfahren, kosten relativ viel, selbst die Passiven Stromwandler mit Ringkern kosten um die 5€.
Durch Zufall stieß ich dann bei Pollin auf das Stromspargerät "Mottai Multi", welches für 2€ verramscht wird und eine gute Grundlage für meinen "AUS-Schalter" werden sollte.
Im original Zustand sollte jede beliebige IR-Fernbedienung das angeschlossene Gerät wieder einschalten können. (funktioniert wohl nicht so gut - Google fördert jedenfalls ein paar interessante Forenbeiträge/Threads zu Tage)
Bevor das Gerät aufgeschraubt wurde hatte ich ein paar Fernbedienungen probiert, nicht alle funktionierten. Zumal das Konzept auch nicht ganz überzeugt... wenn man die IR-Fernbedienung z.B. vom Fernseher oder Projektor benutzt und dann der "Mottai Multi" die Hi-Fi Anlage, oder andere Geräte die separat angeschlossen ist, einschaltet und wieder Aus wenn im Standby... besser nur eine Fernbedienung und ein "Mottai Multi" pro Zimmer. (Jedenfalls vor dem Mod)

 

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Vor dem Umbau stand die Aufgabe, die Schaltung zu entschlüsseln (einen Schaltplan zu Zeichnen) und ihre Funktionsweise zu verstehen, was auch zum größten Teil möglich war. Jedenfalls genug um sie der neuen Verwendung zuzuführen...
Geplante Funktionen:

 

Ein etwas sonderbarer Teil in der Schaltung erschließt sich mir noch nicht so recht (Der Operationsverstärker U3a in Zusammenarbeit mit dem Mikrocontroller U4). Auch messtechnisch konnte ich keine Klarheit erlangen... was auch damit zu tun haben kann, dass die Schaltung, egal mit welchem Verbraucher immer nach kurzer Zeit wieder abgeschaltet hat.
Da ich den Operationsverstärker U3a später nicht mehr benötige ist das fehlende Verständnis, an dieser Stelle, nicht ganz so tragisch.

Der Operationsverstärker U3b wird als Impedanzwandler eingesetzt, da die Vorgelagerte OP-Stufe eine symmetrische Spannungsversorgung von +/- 12V hat, der Mikrocontroller – U4 (PORTEK PTK8706/P) aber mit 5V versorgt wird, was ist auch seine maximale Eingangsspannung am (AD Wandler?) Eingang ist. (Wenn der denn einen hat, da ich kein Datenblatt finden konnte.)
U3a scheint als Komparator mit R14 am Mikrocontroller zu hängen, was mir nicht so recht ersichtlich ist. An R14 ließ sich mit dem Scope nichts messen, was den Komparator z.B. mit einer variablen Referenzspannung versorgen würde. (So ließe sich ohne AD Wandler die Spannung "Messen"/Vergleichen... wie erwähnt habe ich leider kein Datenblatt des Mikrocontrollers)

Egal... weg mit dem ganzen unnützen Kram:

 Erst mal ein wenig Aufgeräumt. Etwa 16 Bauteile wurden entfernt und durch andere ersetzt, bzw. vielen komplett weg.
Ein paar Brücken und ein neuer Mikrocontroller (PIC 12F675) wurde eingesetzt, dazu musste das Layout ebenfalls etwas angepasst werden.
Ein neues Relais war ebenfalls nötig, da die "Last" und der Transformator des Ausschalters getrennt werden mussten. (Der Taster zum Einschalten überbrückt nur den Relaiskontakt zum Trafo, nicht zur "Last" (zur Schutzkontaktkupplung).
Links im Bild die Fünf Bauteile der Nulldurchgangserkennung auf einer Punktrasterplatine, rechts in Isolierklebeband verpackt. (Die erste Schaltung hatte ich mit einem Kondensatornetzteil und Gleichrichter aufgebaut, was weniger Verlustleitung erzeugen sollte. Das ganze funktionierte im Zusammenspiel mit meinem Optokoppler leider nicht. Für andere Projekte muss ich mir das noch einmal genauer ansehen.)
Wie erwähnt musste das Layout an ein 'paar' Stellen abgeändert werden. Ein paar Pins des Mikrocontrollers und des Relais konnten gut an bestehende Leiterbahnen angeschlossen werden, an anderen Stellen passte es leider nicht und Kupfer musste weg, bzw. es kamen ein paar Drahtstücke hinzu.
Auch auf der Platinenoberseite sind ein paar Brücken dazugekommen. Die Ausgänge der entfernten Optokoppler wurden Überbrückt.
Den Taster zum Einschalten habe ich in einem abgesetzten Gehäuse untergebracht. Wenn das ganze Gerät nicht sichtbar aufgestellt wird, macht es Sinn die LED ebenfalls in diesem Gehäuse unterzubringen. (Oder den Taster ohne Verlängerung im Mottai Multi Gehäuse... die Stelle des Programmiertasters ist eigentlich schön dafür geeignet... dann muss aber dieser Taster weichen.)
Einsatzbereit.
     

top Programm und Messungen

Das Programm des Mikrocontrollers ist recht simpel. Meist ist die Ausführung um Timer0 strukturiert, für die Nullspannungserkennung wird ein "port change" Interrupt aktiviert. Die Ausführung des Programms startet, sobald die Versorgungsspannung anliegt. Hier der grundsätzliche Ablauf:

  1. Rote LED einschalten und für die Dauer der Einschaltverzögerung (ca. 4 Sek.) warten
  2. Das Relais einschalten
  3. Die Abschaltstromwerte aus dem EEPROM lesen
  4. Interrupts aktivieren und in der Hauptschleife Taster und ADC abfragen
  5. In der Timer Interrupt Routine:
    1. Moving Average des ADC errechnen
    2. Gespeicherten Abschaltstrom mit aktuellem Messwert vergleichen (Abschaltzähler reduzieren, falls nötig)
    3. Rote oder Grüne LED An- und Abschalten
  6. Eine extra Funktion aktiviert den "port change" Interrupt zur Nullspannungserkennung
  7. Relais ausschalten, wenn Abschaltzähler Null ist
Das Relais sollte im Nulldurchgang der Sinus Wechselspannung geschaltet werden. D.h. nach einem Nulldurchgang muss eine bestimme Zeit gewartet werden, dazu die addierte Schaltverzögerung des Relais (nach anlegen der Spulenspannung), sollte in Summe dafür sorgen das sich die Relaiskontakte im Nulldurchgang schließen.
Um dies zu Messen kann man ein zwei Kanal Oszilloskop benutzen (wenn man so etwas besitzt), oder einen alten PC mit einem Audio Eingang. Wie das dann zusammen-geklöppelt mit einem Live Linux aussieht kann man im nebenstehenden Bild betrachten. (Haustiere und Kinder fernhalten!)
Diese Schaltung wurde zwei mal, für jeden Audiokanal aufgebaut. Die beiden roten LEDs (LED1 & 2) begrenzen die Eingangsspannung. Die Messspannung darf zwischen 0 und ca. 7V liegen.
   
Soundkarte Line In (mit Audacity aufgezeichnet) Oszilloskop (DSO 09601)  
5V Signal am PIC, hinter dem Transistor Q1.
(Kein Gleichrichter, nur eine Halbwelle wird genutzt)
Ausgangssignal am Optokoppler, mit 1M Ohm Widerstand gegen Masse.
(mit Kondensatornetzteil und Gleichrichter)
 
Unter der Annahme, die oben angestellten Messungen sind korrekt, wäre der gefundene Einschaltpunkt ganz gut getroffen. Da aber bekannt ist: "Wer misst, misst Mist." wäre es sicher sinnvoll solch eine Messung mit einem Oszilloskop zu wiederholen.  

 

top Schaltpläne/Layout

 

Original Schaltplan

  

Modifizierter Schaltplan

  
PIC C-Code als MPLAB X IDE Projekt. (in der "system.h" lässt sich durch auskommentieren von "#define ENABLE_AC_ZERO_DEDECTION" die Nullspannungserkennung deaktivieren)  
     

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