Vorstellung einer Hutschienensteuerung

    Vorstellung einer Hutschienensteuerung

    Hier stelle ich, bevor es richtig ins Eingemachte geht, als drittes und letztes „Vorprojekt“, eine Hutschienensteuerung für den Einsatz (nicht nur) in Schaltschränken vor, damit wir im Anschluss die Entwicklung des ultimativen Steuersystems starten können.

    Wer meine beiden bisherigen Projektorstellungen gelesen hat, ahnt vermutlich schon, wohin die Reise geht: Die Entwicklung eines modularen, servicefreundlichen, jederzeit erweiterbaren und veränderbaren Steuersystems, mit starker Ausrichtung auf Lichttechnik, das aber auch für alle möglichen anderen Aufgaben geeignet ist.

    Bei dem hier gezeigten Projekt dreht es sich vorrangig um das eingesetzte Gehäuse.
    Es ist nicht nur ein Gehäuse, sondern vielmehr eine ganze Gehäuseserie, rund um den genialen HBUS von Phoenix Contact.
    Eine der herausragenden Besonderheiten dieser Gehäuseserie ist die, dass die einzelnen Hutschienen-Module untereinander kommunizieren können, über Busverbinder, die in die Vertiefung einer ganz normalen Tragschiene einschnappt werden.

    Bild 1 zeigt einige, wenige Komponenten dieser Gehäuseserie, die ich gerade zufällig noch liegen hatte:


    Unten im Bild sehen wir die schwarzen Busverbinder, die einfach auf eine Hutschiene aufgeschnappt werden; oder besser gesagt: in sie hinein.
    Rechts davon sehen wir eines der beiden möglichen Anschlusskabel, die man einsetzen kann, wenn man den Bus weiterführen oder dort direkt Signale einspeisen möchte.
    Es gibt diese Kabel in männlicher und weiblicher Ausführung, je nachdem, ob man sie links oder rechts auf den Bus stecken möchte.


    Bild 2 verdeutlicht, wie die Busverbinder, nach dem Einrasten in der Hutschiene, durch seitliches Zusammenschieben miteinander verbunden werden:


    Die Gehäuseserie ist. u.a. bei Conrad erhältlich.
    Es existieren verschiedene Gehäusebreiten und einige Zusatzkomponenten.

    Die folgenden sechs Suchbegriffe fördern bei Conrad die Einzelteile der jeweils gewünschten Gehäusebreite zu Tage:
    BC 17,8
    BC 35,6
    BC 53,6
    BC 71,6
    BC 107,6
    BC 161,6


    Bild drei zeigt eine mit mehreren Modulen bestückte Hutschiene, der gerade ein Modul entnommen wurde:

    Genau das macht die sagenhafte Flexibilität und Servicefreundlichkeit dieses Gehäusesystems aus!
    Da ich auch alle Anschlüsse steckbar ausführe, kann man jederzeit Module entnehmen und durch andere ersetzen, egal an welcher Position diese auf der Hutschiene bestückt sind!
    Der Busverbinder in der Schiene, mit den nach oben zeigenden Buchsen macht es möglich!

    Wer Schütze mit seitlich aufgestecktem Hilfskontakt kennt, der weiß, was es da mitunter für eine Fummelei und Schrauberei ist, Teile, die inmitten einer Schiene bestückt sind, zu ersetzen. Der HBUS von Phoenix befreit einen von dieser Plage.

    Die hier gezeigten Module sind übrigens vom Typ BC 71,6 und exakt so breit wie vier Sicherungsautomaten.


    Die Bilder 4 bis 7 zeigen eines der Module, in verschiedenen Ansichten:









    Das nächste Bild zeigt ein paar Platinen, die ich für das BC 71,6 Gehäuse layoutet habe.
    Die großen Platinen werden in die Unterteile der Gehäuse geschnappt.

    Die kleine Platine, mit dem rechteckigen Ausschnitt, diente mir zum Einbau eines Displays. Diese Platine wird in das Oberteil des Gehäuses geschnappt, unter dem optionalen Klappdeckel.




    Wie man sieht, gibt es also Gehäuseteile mit Klappdeckel, wahlweise in weiß oder transparent, sowie ohne Klappdeckel:




    Auf den folgenden Bildern sehen wir ein einzelnes Modul, das ich in einen Schaltschrank eingebaut habe:




    Wobei auf dem letzten Bild ein doofer Designfehler meinerseits deutlich wird:
    Bei diesem Modul war ich so schlau, als Steckbuchsen solches Typen einzusetzen, die das Abziehen der Stecker noch oben ermöglichen (es gibt Buchsen in liegender und stehender Ausführung). Das ermöglicht eine hohe Packungsdichte im Schaltschrank, weil man die Module direkt unter/über einen Installationskanal setzen kann.
    Leider dachte ich bei der USB-Buchse nicht daran, ebenfalls eine stehende Ausführung einzusetzen, weswegen es schwierig war, beim eingebauten Modul das USB-Programmierkabel einzustecken, so dass ich einen Steg vom Kabelkanal wegbrechen musste. Doch selbst dann war es noch problematisch.


    Als nächstes sehen wir den fertigen Schaltschrank, mit transparentem Berührschutz über den Solid-State-Relais:


    Aus Kostengründen war es hier leider nicht möglich, SSRs für Hutschienenmontage einzusetzen, obwohl das nach meiner Philosophie eigentlich Pflicht wäre.
    Also kamen billige, schraubbare SSRs zum Einsatz und darüber eine Plexiglasscheibe als Berührschutz.
    Diese Scheibe wird unten in eine Kunststoffschiene eingesteckt und oben mit zwei Magneten gehalten. Sie kann also ohne Werkzeug schnell entfernt werden.
    Das Gelbe vom Ei ist so eine Lösung aber nicht, denn entfernbare Berührschutzmaßnahmen bleiben irgendwann dauerhaft entfernt …


    Die nächsten beiden Bilder zeigen den geschlossenen Schaltschrank und das was er tut: Die Front einer Schaustellerbude effektvoll beleuchten.





    Das Problem mit dem USB-Kabel hat mich gleich doppelt gestört. Auch hier war der Schaltschrank vor Ort nur per Leiter zu erreichen. Dann fummelte man erst oben auf der Leiter mit dem blöden USB-Kabel rum, währen unten mein Notebook stand, das ich für Programmänderungen brauchte. Aber unten nützen mir die Kontroll-LEDs im Schaltschrank, auf der Platine des Hutschienenmoduls, nicht viel …

    Zwar hatte ich das Programm schon Zuhause fertig gestellt, mit dem Modul und dessen Kontroll-LEDs direkt im Blick, aber Kunden haben ja immer noch nachträgliche Wünsche, die ein Anrücken und Programmänderungen vor Ort erfordern.

    Bei kommenden Projekten will ich daher auf USB verzichten und Programmänderungen per Funk, mittels RFM12 ermöglichen.
    Später sogar aus der Ferne, per GSM, so dass ich künftig gar nicht mehr anrücken muss, wenn der Kunde noch nachträgliche Wünsche äußert.


    Auf den Bildern sieht man es nicht, aber auf der Steuerplatine im Modul sind - wie schon erwähnt - noch 16 Kontroll-LEDs in SMD-Ausführung bestückt, sowie MOSFETs, die immerhin 4A pro Kanal schalten können, um Power-LEDs direkt zu treiben.
    Wobei die Schaltleistung von 4A pro Kanal hier im Schaltschrank überflüssig ist, weil mein Modul nur die Optokoppler in den SSRs treiben muss.
    Von SSRs bin ich inzwischen übrigens ab, weil die für 230V LED-Leuchtmittel reichlich suboptimal sind. Auf meiner Homepage schreibe ich einige Zeilen zu der Problematik.

    Ein richtig guter, für 230V-Leuchtmittel jedweder Art geeigneter Lastteil sollte besser mit IGBTs bestückt sein. Und zwar natürlich hutschienentauglich und mit ausgangsseitiger Kontroll-LED.
    So hat man im Servicefall erstens die Kontroll-LEDs im 5V-Teil, sowie auch ausgangsseitig, auf der 230V-Seite, nach den IGBTs.
    So kann jeder Dussel auf den ersten Blick erkennen, wo ein Fehler vorliegt und mit wenigen Handgriffen in Sekundenschnelle das jeweils defekte Modul ersetzen.


    Noch diese Woche stelle ich das neu zu entwickelnde Projekt vor, das auf all diesen Erfahrungen aufbaut und die Philosophie der Modularität noch deutlich weiter treibt.
    Hi dgoersch,

    danke für die schmeichelnden Worte!
    Ja, ich habe Layouts im Eagle-Format. Werde ich demnächst posten.

    Für Deine Hausautomation sollte das, was ich vorhabe, die optimale Lösung sein.
    Im Zentrum des Systems steht halt die Gehäuseserie von Phoenix, rund um deren genialen HBUS.

    Ich will die Flexibilität aber noch weiter toppen, damit man in solchen Fällen, wo ein Hutschienengehäuse zu klobig wäre, dennoch die Platinen einsetzen kann, um z.B. ganz flache Aufbauten zu realisieren.
    Beispielsweise um die Platinen in einen beleuchteten Bilderrahmen einzusetzen, hinter dem Bild.

    Selbst die größte Platine in den von mir gezeigten Modulen (es gibt wie erwähnt aber auch breitere Module) ist etwas kleiner als eine halbe Eurokarte, kann also mit der kostenlosen Version von Eagle bearbeitet werden!
    Das schreit geradezu nach Veröffentlichung, um ein Forenprojekt daraus zu machen!

    Ich selbst muss demnächst ein paar Module für das neue System layouten.
    Andere User werden andere Platinen benötigen, für andere Aufgabenstellungen und layouten die dann selbst.
    So entsteht mit der Zeit ein immer umfangreicher werdendes, universelles Steuersystem, wo ein Teil zu den anderen passt.
    Quasi wie bei Lego oder Fischertechnik. Wie man es auch zusammensteckt, alles passt zueinander!

    Irrlicht schrieb:

    Quasi wie bei Lego oder Fischertechnik. Wie man es auch zusammensteckt, alles passt zueinander!
    Klingt gut, dazu muss aber ein Quasi-Standard her wie der HBUS beschaltet ist. Mir schwebt da was vor wie 5V Spannung für den Nicht-Leistungsteil der Module, I2C/SPI zur Kommunikation, mehrere Interrupts für Module mit zeitkritischen Einsatzszenarien (so können diese Module einen Interrupt beim Master auslösen und müssen nicht warten bis die gepollt werden) etc... vielleicht noch ISP mit drauf und den Reset über Jumper vom Bus getrennt, so kann man von einer Buchse aus alle Platinen bei Bedarf flashen, wenn man nur auf dem entsprechenden Modul den Reset-Jumper setzt (dabei verliert man dann aber leider Hardware-SPI für die Kommunikation untereinander)...
    Genau, das ist das erste, worauf wir uns einigen müssen: Wie der Bus beschaltet werden soll.
    Dazu habe ich natürlich schon Ideen und Vorschläge.
    Aber ich mache dazu nachher einen eigenen Thread auf; wir sollten das dann dort diskutieren.

    Jedenfalls spricht Du schon auf Anhieb ein paar kluge und relevante Dinge an, die mir ebenfalls vorschweben.
    Freue mich schon, auf Deine rege Beteiligung an dem Projekt!
    Nee, ich glaube das ist erstmal nix für die Lobby, da kommt später nur sowas wie 'ne Zusammenfassung und ein Inhaltsverzeichnis rein.
    In der Entwicklungsphase hoffe ich ja auf rege Userbeteiligung.

    Habe eben schon Tristan angeschrieben, dass er mir eine eigene Kategorie einrichtet, weil ich das Monsterprojekt auf mehrere Threads aufteilen will, die ich irgendwie zusammenhalten muss.

    (Vorerst) zwei Dutzend Platinen, ein eigenes Bussystem (bzw. sogar zwei davon), mehrere Gehäusevarianten mit teilweiser Rapid-Prototyping-Eigenkonstruktion, Software-Routinen in verschiedenen Sprachen etc. etc. - das ist zu viel, für einen einzigen Thread, das muss aufgesplittet werden, sonst verliert man jeden Überblick.
    Ich sehe das Potenzial für 20 und mehr Threads, schon allein wegen der Anzahl der Platinen.

    Zwei Thread-Startpostings habe ich jetzt schon fertig; nur noch nicht gepostet, weil ich nicht weiß wohin damit.
    Nee, da gerade nicht, siehe dazu auch "Vor dem Posten lesen: Was hier rein gehört"... ;) - *fertige* Vorlagen zum nachsehen/-bauen, aber bei "LED Schaltungen, Treiber und µC" keine Ideen-Sammelthreads o.ä. ...

    *wenn's dann fertig ist*, dann gehört es da rein, oder auch in die Lobby, wenn's spamfrei bleiben soll...

    und *genau für sowas* ist dieses Unterforum gedacht, da muss auch nicht wegen 20 Threads eine eigene Kategorie eingerichtet werden... nicht falsch verstehen, aber es wurde schon oft nach neuen Kategorien gefragt, "Fahradlampen", "Aquarium", etc. und nicht eingerichtet, weil es eh' schon so viele (und auch passende, wie "Mobil und Portabel", "Hausbeleuchtung", etc.) Unterforen dafür gibt, mit zig Unterforen zu jedem Kram wird das alles zu unübersichtlich...

    und ne eigene Kategorie für ein Projekt wäre da doch "etwas" übertrieben ;) - wie gesagt, zum Vorstellen passt "LED Schaltungen, Treiber und µC" oder die Lobby ideal, da passiert sowieso viel zu wenig... (in beiden Unterforen)
    It's only light - but we like it!

    Da es sich in letzter Zeit häuft: Ich beantworte keine PNs mit Fragen, die sich auch im Forum beantworten lassen!
    Insbesondere solche von Mitgliedern mit 0 Beiträgen, die dann meist auch noch Sachen fragen, die bereits im entsprechenden Thread beantwortet wurden.
    Ich bin keine private Bastler-Hotline, technische Tipps etc. sollen möglichst vielen Lesern im Forum helfen!