In diesem Dokument werden vier elektronische Ausschalter detailliert beschrieben. Die Ausarbeitung ist so detailliert, dass ein Nachbau möglich ist. Es geht um Zeitschalter, aber auch in Kombination mit Überwachungs- und Wiedereinschaltfunktionen.
Das erste Projekt befasst sich mit der automatischen Abschaltung von (Dekorations-)Beleuchtung, während das zweite Projekt Ausschaltautomaten für Zusatzheizungen behandelt. Projekt drei beschäftigt sich mit dem zeitgesteuertem Reset für Wasserpumpen. Abschließend wird im Projekt vier ein zeitgesteuerter, akustischer Signalgeber untersucht.
Inhaltsverzeichnis
1. Motivation und Konzept
1.1 Weihnachts-Dekoration
1.2 Ausschalter für den Heizkörper im Badezimmer
1.3 Reset für die Regenwasserpumpe
1.4 Counter für Glaukom-Tropfen oder Zähneputzen
2. Weihnachts-Dekoration
2.1 Schaltung
2.2 Mechanischer Aufbau
2.3 Das Programm des Mikrocontrollers
3. Heizkörper-Abschaltung
3.1 Schaltung Variante I
3.1.1 Mechanischer Aufbau
3.1.2 Das Programm des Mikrocontrollers
3.2 Schaltung Variante II
3.2.1 Mechanischer Aufbau
3.2.2 Das Programm des Mikrocontrollers
4. Reset für die Regenwasserpumpe
4.1 Der Code des Mikrocontrollers
4.1.1 LED-Anzeigen
4.1.2 Wasseralarm
4.1.3 Besondere Startbedingungen
4.1.4 Wasseralarm
4.1.5 Code mit 50-Hz-Zeitbasis
5. Counter für Glaukom-Tropfen und Zähneputzens
5.1 Die Schaltung
5.2 Mikrocontroller-Programm
Zielsetzung & Themen
Dieses Werk beschreibt die Entwicklung einfacher, benutzerfreundlicher elektronischer Zeitsteuerungen basierend auf Mikrocontrollern, um komplexe kommerzielle Zeitschaltuhren zu ersetzen. Im Fokus steht die Entwicklung robuster, haptisch optimierter Lösungen zur automatischen Abschaltung von Elektrogeräten und zur Unterstützung bei therapeutischen Routinen.
- Entwicklung autonomer Abschaltautomaten zur Energieeinsparung.
- Einsatz von Mikrocontrollern (MSP430F2013) als zentrales Steuerelement.
- Konstruktive Lösungen für Gehäusebau aus Alltagsobjekten.
- Implementierung von Feuchtigkeitsüberwachung und Resetsystemen für technische Anlagen.
- Entwicklung von zehnbasierten Unterstützungsgeräten für medizinische Alltagsabläufe.
Auszug aus dem Buch
1. Motivation und Konzept
Die guten, einfachen, unverwüstlichen mechanischen Count-Down-Schalter mit Spiralfeder und Drehknopf sind verschwunden. Es gab sie vor langer Zeit in rein mechanischer Ausführung. Supereinfach zu bedienen: man drehte an einem Knebel (das einzige Bedienelement) und stellte damit die Ablaufzeit ein. Gleichzeitig wurde eine Feder aufgezogen. Der Verbraucher wurde eingeschaltet, die Feder entspannte sich kontrolliert und nach Ablauf der Zeit wurde der Kontakt wieder geöffnet und der Verbraucher ausgeschaltet. Diese zuverlässigen, robusten und supereinfach zu bedienenden Geräte sind verschwunden. Stattdessen werden heute hochkomplexe Zeitschaltuhren mit 100-Seiten-Handbuch im Internet als pdf-Datei offeriert. Nach intensivem Suchen habe ich noch einen mechanischen Count-Down-Schalter aus China gefunden. Allerdings hielt dieser nur wenige Wochen. Dann öffnete sich der Kontakt nicht mehr.
Mechanische Konstruktionen sind für die meisten Elektroniker eher abschreckend. Ich habe deshalb einen Automatischen Ausschalter auf Basis eines Mikrocontrollers entworfen - der aber trotzdem auch von Laien ohne jede Anleitung zu bedienen ist.
Drei der damit umgesetzten Projekte beschreibe ich in diesem Aufsatz. Alle drei Projekte basieren auf der in [1] beschriebenen Platine "Spannungsüberwachung". Man muss nicht zwingend diese Platine verwenden. Es ist auch möglich die gesamte Schaltung von Grund auf in anderer Form aufzubauen.
Hier nun erst einmal einen Überblick über die drei Projekte. Anschließend folgt die detaillierte Beschreibung der Umsetzung.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Motivation und Konzept: Der Autor erläutert die Beweggründe zur Entwicklung einfacherer, benutzerfreundlicherer Zeitschalter als Alternative zu komplexen, modernen Produkten.
2. Weihnachts-Dekoration: Beschreibung eines automatischen Ausschalters für LED-Lichterketten zur Energieeinsparung, inklusive Hardware-Design und Mikrocontroller-Code.
3. Heizkörper-Abschaltung: Detaillierte Darstellung eines robusten, per Taster steuerbaren Zeitschalters für Badezimmer-Heizkörper in zwei verschiedenen technischen Varianten.
4. Reset für die Regenwasserpumpe: Konzept und Umsetzung einer automatisierten Reset-Vorrichtung für komplexe Wasserpumpen mittels Netzfrequenz-Synchronisation und Feuchtigkeitssensorik.
5. Counter für Glaukom-Tropfen und Zähneputzens: Entwicklung eines spezialisierten Timers mit akustischem Feedback als Unterstützung für medizinische Anwendungen und Hygiene-Routinen.
Schlüsselwörter
Mikrocontroller, MSP430F2013, Zeitschalter, Automatisierung, Elektronikbau, Spannungsüberwachung, Hardware-Programmierung, Energieeinsparung, Timer, Schaltplan, Mikrocontroller, Netzfrequenz-Zeitbasis, Feuchtesensor, Schaltungstechnik, DIY.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Buch grundsätzlich?
Es geht um die Entwicklung funktionaler, manuell bedienbarer Zeitschaltuhren auf Mikrocontroller-Basis, um eine einfachere Alternative zu komplizierten digitalen Geräten zu schaffen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Themen umfassen Schaltungstechnik für Mikrocontroller, energieeffiziente Abschaltautomatiken, mechanisches Gehäusedesign aus Schrott und die Implementierung von Zeitmessungen für Anwendungsbereiche wie Gartenbewässerung und Gesundheit.
Was ist das primäre Ziel des Autors?
Das primäre Ziel ist, zuverlässige und ohne Handbuch bedienbare Steuerungslösungen für den Alltag zu realisieren, die sowohl für Laien als auch für Techniker intuitiv nutzbar sind.
Welche wissenschaftliche bzw. technische Methode wird primär verwendet?
Die Arbeit basiert auf der Nutzung von Mikrocontrollern der Serie MSP430, unterstützt durch eine eigene Platine zur Spannungsüberwachung, wobei der Quellcode in der IDE CodeComposer entwickelt wurde.
Welche Inhalte werden in den Hauptteilen konkret behandelt?
Der Hauptteil behandelt die detaillierte technische Umsetzung von drei Projekten: Weihnachtsdeko-Abschaltung, Heizkörper-Zeitschaltuhr mit zwei Varianten und eine Reset-Steuerung für Pumpenanlagen mit Sensor-Einbindung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren das Werk?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Mikrocontroller-Automatisierung, MSP430F2013, DIY-Elektronik, Hardware-Entwurf und spezifische Applikationen wie Zeitschalter und Pumpensensorik beschreiben.
Wie wird der Reset der Regenwasserpumpe technisch gelöst?
Der Reset erfolgt durch eine steuerbare Unterbrechung der Stromzufuhr, wobei die Zeitbasis aus der 50-Hz-Netzwechselspannung gewonnen wird, um eine hohe Langzeitgenauigkeit zu gewährleisten.
Warum wird für den Glaukom-Counter eine 440-Hz-Frequenz gewählt?
Der Autor wählte den 440-Hz-Kammerton, da dieser vom menschlichen Ohr als angenehm und als prägnantes Tonsignal wahrgenommen wird.
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- Franz Zantis (Author), 2024, Automatische Ausschalter. Zeitschalter, Überwachungs- und Wiedereinschaltfunktionen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1481632
