PowerCommander

PowerCommander Release status: stable [box doku]

Description
Author(s)	Pl4nkton, Mati, asklepios, tixiv, siro
Last Version	1.00
Platform	AVR (ATmega168/32)
License	Source: GPL / unbekannt
Download	c Code, trac

Einleitung

Der Powercommander schaltet Relais im Sicherungskasten und kann somit (fast) das gesamte Labor an und ausschalten - natürlich abgesehen von Kühlschrank und Server. Ferner kann er die Lampen einzeln im Vortragsraum und Küche dimmen. Das ganze ist bequem per Webinterface erreichbar für jeden der sich im Labor befindet. Das Gerät nimmt Steuerbefehle via Canbus entgegen.

Taster im Labor die aus der Gebäudeinstallation stammen sind mit dem Powercommander verbunden und schalten nicht direkt das Licht über einen Stromstoßschalter, sondern dient viel mehr als Eingabetaster für den Powercommander. So ist es möglich, mit den vorhandenen Schaltern das Licht zu dimmen.

Das Gehäuse beinhaltet ein Schaltnetzteil, sowie zwei Mikrocontroller: Einen Atmega168 und einen Atmega32. Der Atmega168 ist hauptsächlich als IO Expander tätig und schaltet die Relais und Analogausgänge, während der Mega32 die CAN-Steuerung sowie Eingänge übernimmt und eine RGB LED zur Statusanzeige ansteuert. So ist es möglich die Firmware des Mega32 zu ändern ohne das sich die Zustände der Ausgänge verändern - also das Licht oder der Strom ausfällt.

Mit der Version 1.1 kann der Powercommander die Lampen in der Lounge per CAN dimmen, sowie deren aktuellen Status abfragen. Dies ermöglicht einen fehlerfreien Betrieb. Die aktuelle Lösung kann lediglich die Lampen "toggeln". Zusätzlich werden mit der neuen Version die Stromkreis dynamisch geschaltet, was momentan nicht der Fall ist. Das Protokoll zum steuern der Lampen ist nun vereinheitlicht und sorgt in Zukunft für einfachere Steuerung.

Technische Dokumentation

CAN Adresse 0x02

Powercommander offen

Belegung der Schraubklemmen am Gehäuse

Klemme	Belegung	Anmerkung
1	GND 24V
2
3
4	24V Eingang	RCD Server
5	24 V Eingang + Power Good Erkennung	Power vom Netzteil im Sicherungskasten
6	24V Eingang	Hauptschalter
7	24V Eingang	RCD Haupt
8	24V Eingang	RCD Licht
9
10	24V Ausgang	Frei
11	24V Ausgang	Relais Hauptschütz (nicht Dauerstromsteckdosen + Licht Keller + Licht Bastelraum)
12	24V Ausgang	Relais Klo Strom Licht + Steckdose
13	24V Ausgang	Relais Tischsteckdose Lounge
14	24V Ausgang	Relais Lounge Licht
	24V Ausgang	Relais Vortragsraum Licht
16	24V Ausgang	Relais Beamer
17	24V Ausgang	Relais Küchenlicht
18	0-10V EVG Dimmer	Flipper
19	0-10V EVG Dimmer	Schrank
20	0-10V EVG Dimmer	Küche
21	0-10V EVG Dimmer	~~Lounge~~ TODO: Zwischenraum
22	0-10V EVG Dimmer	Beamer
23	0-10V EVG Dimmer	Tafel
24	GND	Licht-Steuerkreise + Hauptschalter
25	5V Ausgang	Optotriak Vortragsraum bei der Tafel
26	5V Ausgang	Optotriak Vortragsraum bei dem Beamer
27	5V Ausgang	Optotriak Vortragsraum bei dem Schrank
28	5V Ausgang	Optotriak Vortragsraum bei dem Flipper
29
30	230V Neutralleiter Lichtkreis
31	230V Phase Lichtkreis	Taster Vortragsraum
32	230V Phase Lichtkreis	Taster Lounge
33
34
35

Übersicht

Oberere Buchse an der linken Seite: CAN

Untere Buchse an der linken Seite:

Belegung:

1 GND ,2 GND ,3 EIA-232_RX ,4 EIA-232_TX ,5 GND ,6 GND ,7 ,8 ,9 24 V ,10 -

Eingänge:

2 * 230 V - Taster Lounge, Taster Vortragsraum
5 * 24 V - RCD Lichtkreis; RCD Hauptkreis; RCD Serverkreis; 24 V Power Good; Hauptschalter

Ausgänge:

8 * 24 V für die Relais
6 * 0 V - 10 V für EVG Dimmer
4 * 5 V für die Leuchtstofflampen im Vortragsraum

Spannungen:

24 V Relais
5 V TTL µC
12 V CAN - Anhebung auf 24V ist geplant
230 V Eingänge

Bauteile / Aufgabe:

LM2596-ADJ; Schaltregler 12V - 24V zu 5V TTL
24V Eingang: 4k7, 100k, 1k5, 100n/50V
230V Eingang: 2*470k, 100n/50V, BC557, PC817, 1N4148
0-10V Ausgang: 22k, 100n, 10k, 12k,lm324
MCP2515; CAN MAC, SPI
MCP2551; CAN PHY
2 x UDN 2981; Relais Ansteuerung 24V / 5V Optokoppler Lampen
mega168; 6 * hw PWM; Ausgänge und Licht PWM Ansteuerung(0-10V analog), I2C mit µC 2
mega32; CAN, I2C, RTC 32khz, eia232
16Mhz Oszillator
2 x Buchse; CAN, EIA232

Mikrocontroller I/O

µC Ausführung - Mega168

Relais schaltet Spannung auf Lampengruppen/Steckdosen
Optotriac schaltet Lampen einzeln an/aus
Relais an + Optotriac an: PWM für Helligkeit

Pin	Funktion	Richtung	Verbunden mit
PB3	OC2A PWM	Ausgang	~~Lampe Lounge~~, Klemme 21
PB2	OC1B PWM	Ausgang	Lampe Flipper, Klemme 18
PB1	OC1A PWM	Ausgang	Lampe Schrank, Klemme 19
PD3	OC2B PWM	Ausgang	Lampe Küche, Klemme 20
PD5	OC0B PWM	Ausgang	Lampe Beamer, Klemme 22
PD6	OC0A PWM	Ausgang	Lampe Tafel, Klemme 23
PC4	SDA I2C	Beides	Atmega32
PC5	SCL I2C	Beides	Atmega32
PC3	Relais 1	Ausgang	Lampenspannung Küche, Klemme 17
PC2	Relais 2	Ausgang	Beamer, Klemme 16
PC1	Relais 3	Ausgang	Lampenspannung Vortrag, Klemme 15
PC0	Relais 4	Ausgang	Lampenspannung Lounge, Klemme 14
PB5	Relais 5	Ausgang	Steckdosenleiste Lounge, Klemme 13
PB4	Relais 6	Ausgang	Steckdosen+Licht Klo, Klemme 12
PB0	Relais 7	Ausgang	Hauptschütz, Klemme 11
PD7	Relais 8	Ausgang	?
PD0	Optotriac 1	Ausgang	Lampe Tafel, Klemme 25
PD1	Optotriac 2	Ausgang	Lampe Beamer, Klemme 26
PD2	Optotriac 3	Ausgang	Lampe Schrank, Klemme 27
PD4	Optotriac 4	Ausgang	Lampe Flipper, Klemme 28

µC Interface - ATMega32

Pin	Funktion	Richtung	Verbunden mit
PB6	SPI MISO	Eingang	CAN Transceiver
PB5	SPI MOSI	Ausgang	CAN Transceiver
PB7	SPI SCK	Ausgang	CAN Transceiver
PC5	SCL I2C	Beides	Atmega168
PC4	SDA I2C	Beides	Atmega168
PB4	SPI CS MCP	Ausgang	CAN Transceiver
PD2	INT0 MCP	Eingang	CAN Transceiver
PD0	EIA232	ungenutzt	-
PD1	EIA232	ungenutzt	-
PD7	RCD Licht	Eingang	Klemme 8
PD6	RCD Server	Eingang	Klemme 4
PC2	24 V Power Good	Eingang	Klemme 5
PA1	RCD Steckdosen (Haupt)	Eingang	Klemme 7
PD3	Taster Vortrag INT2	Eingang	Klemme 31
PB2	Taster Lounge INT1	Eingang	Klemme 32
PA0	Hauptschalter	Eingang	Klemme 6
PA2	LED rot	Ausgang	Front RGB LED
PA3	LED grünPWM	Ausgang	Front RGB LED
PA4	LED blau	Ausgang	Front RGB LED

Steckverbinder

10 Pin Stecker zur Verbindung der unteren mit der oberen Platine rechts

1 GND
2 CANH
3 CANL
4 SDA
5 SCL
6 +5 V
7
8 RCD Lichtkreis
9 RCD Serverkreis
10 Eingang 24 V Power Good

links:

1 GND
2 EIA-232_RX
3 EIA-232_TX
4 Taster Vortragsraum
5 Taster Lounge
6 Hauptschalter
7 RCD Hauptkreis
8
9
10

RGB-LED

TODO: Version 1.1 Vorschlag:

Farbe LED	Aktion	Status
Grün	dauer	Labor an, keine Fehler
Blau	dauer	Labor aus, keine Fehler
Weiß	blinken	Fehler, interne 24V Spannung fehlt
Rot	blinken	Fehler, RCD Hauptkreis ausgelöst
Blau	blinken	Fehler, RCD Lichtkreis ausgelöst
Grün	blinken	Fehler, RCD Serverkreis ausgelöst

Software

TODO: Version 1.1

Atmega32 "interface"
- CAN packete senden/empfangen
  - Bei jeder Änderungen: CAN-Packet senden
  - nicht jede Funktion kann per CAN ausgelöst werden
- Schalter abfragen
  - Lampen steuern (direkt / CAN Packet an Labnode lounge)
- Hauptschalter abfragen
  - Relais schalten, zeitverzögert beim Ausschalten
  - Helligkeitswerte für Lampen auf 70% setzen (Ausschalten)
- RCD abfragen
  - LED Status setzen
- Relais steuern
  - Relais werden automatisch gesteuert, nicht mehr manuell über CAN
  - (Küche und Lounge)
- Optotriacs steuern
- Lampe PWM steuern
- Beamer Schütz wenn aus Befehl kam nach 5 min ? aus

Atmega168 "controll"
- wird von interface über I2C gesteuert

Lampensteuerung

Vorschlag:

ZielAdresse	ZielPort	Data[0] Befehl	Data[1] Lampennummer	Data[2] Argument	Data[3] Argument	Befehl
x	2	0	y	0: Aus, >0: An		Lampe schalten
x	2	1	y	{0 .. 255}		Helligkeit setzen
x	2	2				Lampenstatus abfragen, Antwort mit Data[0] = 255
x	2	3	0	0: Aus, >0: An		Alle Lampen schalten
x	2	4	0	{0 .. 255}		Helligkeit aller Lampen setzen
Absender	2	255	Lampenstatus, bit 1==AN/0==Aus	PWM-Wert1	PWM-Wert2 ...	Antwort auf Anfrage

Setzen:
- ist die Lampennummer nicht verfügbar, wird das Paket verworfen
- jede Änderung sendet ein Statuspaket an den Absender
Abfragen:
- sendet ein Statuspaket an den anfragenden

Statusupdate

Vorschlag:

ZielAdresse	ZielPort	Data[0] Befehl	Data[1] Argument	Befehl
0	1	0	{0 .. 255}	Status update aller Eingänge
0	1	1	{0 .. 255}	Status update aller Relais

I2C Protokoll zwischen AVRs

8 Byte - der gesamte Zustand der Ausgänge wird geschrieben bzw. kann gelesen werden wenn der Interface Controller neu gestartet wurde

Byte	Funktion
0	low byte
1	high byte
2	PWM Vortragsraum Lampengruppe Tafel
3	PWM Vortragsraum Lampengruppe Beamer
4	PWM Vortragsraum Lampengruppe Schrank
5	PWM Vortragsraum Lampengruppe Flipper
6	PWM Vortragsraum Lampengruppe Lounge
7	PWM Vortragsraum Lampengruppe Küche

Ausgangs Wort:

Bit	Funktion	Byte
0	low byte	Schütz Küchenlicht
1	low byte	Schütz Beamer
2	low byte	Schütz Licht Vortragsraum gesamt
3	low byte	Schütz Licht Lounge gesamt
4	low byte	Schütz Steckdosen Loungetisch
5	low byte	Schütz Licht Klo
6	low byte	Hauptschütz Steckdosen nicht geschaltet + Hauptschütz Licht
7	low byte	Frei
8	high byte	Optotriac Vortragsraum Lampengruppe Tafel
9	high byte	Optotriac Vortragsraum Lampengruppe Beamer
10	high byte	Optotriac Vortragsraum Lampengruppe Schrank
11	high byte	Optotriac Vortragsraum Lampengruppe Flipper

TODO

Schaltpläne E/A ins Wiki

Erweiterung

Webinterface

http://wl/weblabctrl/

Kommandozeile

Das Tool labcontrol biete die Möglichkeit den Powercommander anzusteuern. Folgende Befehle sind möglich:

Klasse	Objekt	Funktion	Value
SW (0)	LAMP_TAFEL (8)	OFF (0)	0x00
		ON (1)	0x00
		TOGGLE (3)	0x00
	LAMP_BEAMER (9)	OFF	0x00
		ON	0x00
		TOGGLE (3)	0x00
	LAMP_SCHRANK (10)	OFF	0x00
		ON	0x00
		TOGGLE (3)	0x00
	LAMP_FLIPPER (11)	OFF	0x00
		ON	0x00
		TOGGLE (3)	0x00
	LAMP_LOUNGE (3)	OFF	0x00
		ON	0x00
		TOGGLE (3)	0x00
	LAMP_VORTRAG (2)	OFF	0x00
		ON	0x00
		TOGGLE (3)	0x00
	KUECHE (0)	OFF	0x00
		ON	0x00
	TOGGLE (3)	0x00
	BEAMER (1)	OFF	0x00
		ON	0x00
PWM (1)	TAFEL (0)	SET (0)	0x00 - 0xFF
	BEAMER (1)	SET (0)	0x00 - 0xFF
	SCHRANK (2)	SET (0)	0x00 - 0xFF
	FLIPPER (3)	SET (0)	0x00 - 0xFF
	KUECHE (5)	SET (0)	0x00 - 0xFF
		PWM_MOD (2)	0x00
		TOGGLE_PWM_DIR (3)	0x00
VIRT (2)	VORTRAG_LICHT (1)	ON (1)	0x00
		OFF (0)	0x00
		TOGGLE (3)	0x00
	VORTRAG_PWM (2)	SET (0)	0x00 - 0xFF
		PWM_MOD (2)	0x00
		TOGGLE_PWM_DIR (3)	0x00