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Bau- und Bedienungsanleitung 7
Schaltungsbeschreibung
Die Schaltung des HomeMatic-Heizkörperthermosta-
ten ist in Bild 2 dargestellt. Das Herzstück der Schal-
tung ist ein 8-Bit-Mikrocontroller (ICl) von ST. Der
Mikrocontroller ist mit einem internen LCD-Treiber
ausgestattet, sodass das Display LCD1 direkt an den
Controller angeschlossen werden kann. Der Konden-
sator CIO sorgt für einen gleichbleibenden Kontrast,
und die Displayhinterleuchtung erfolgt durch die
LEDs Dl bis D3 mit den Vorwiderständen R8 bis RIO
über den NPN-Transistor Tl. Der Transistor Tl wird
über den Basiswiderstand R7 vom Mikrocontroller
angesteuert.
Der Mikrocontroller arbeitet im normalen Modus
mit einer internen Taktfrequenz von 8 MHz. Für die
Zeitsteuerung mit der internen Real-Time-Clock des
Controllers und dem Sleep-Mode wird der Uhren-
quarz Ql benötigt. Bei den Kondensatoren C8 und
C9 handelt es sich um sogenannte Lastkapazitäten,
die dafür sorgen, dass der Quarz gemäß Spezifikation
schwingt.
Die Bedienelement-Taster TAI bis TA3 und der In-
krementalgeber DR1 für das Stellrad sind direkt an
den Mikrocontroller angeschlossen. Dank interner
Pull-ups ist für die Taster keine weitere Beschattung
notwendig. Bei den beiden Inkrementalgeberein-
gängen wurde auf die internen Pull-ups verzichtet,
und stattdessen werden externe Pull-ups (Rl, R2)
verwendet. Der Grund liegt im Stromverbrauch. Die
internen Pull-ups haben eine Größe, die zwischen
40 und 100 kQ liegt. Da sich das Potential der Ein-
gänge des Inkrementalgebers entweder auf „high"
oder „low" befindet, fließt im zweiten Fall immer ein
Strom über die Pull-ups nach Masse. Bei 40 kQ würde
ein Strom von etwa 150 uA fließen, bei der Beschat-
tung mit externen Pull-ups kann dieser Strom auf
ca. 6 uA begrenzt werden. Da eine möglichst lange
Batterielebensdauer erreicht werden soll, muss auf
jedes Mikroampere geachtet werden.
Die Ansteuerung des Motors ist durch eine soge-
nannte H-Brücke realisiert. Je nachdem welche Dreh-
richtung der Motor gerade haben soll, sind entweder
die Transistoren T2 und T5 durchzuschalten oder die
Transistoren T3 und T4. Die Basiswiderstände RH,
R12, R13 und R14 an den Transistoren sind so dimen-
sioniert, dass ein genügend großer Kollektor-Emit-
ter-Strom fließen kann, aber der Leistungsverlust
über die Basis-Emitter-Strecke gering gehalten wird,
um auch hier wieder Strom zu sparen. Bei den Dioden
D4 und D5 handelt es sich um Schutzdioden, die eine
unzulässig hohe Gegeninduktionsspannung an den Schalttransistoren
beim Abschalten des Motors verhindern sollen.
Zur Positionsbestimmung des Ventilstellbereichs werden an einem
Getrieberad mithilfe des Optoreflexkopplers RFK1 die Umdrehungsim-
pulse abgefragt. Dazu wird am Controller der interne Pull-up-Wider-
stand an Port PA2 eingeschaltet. Die Aktivierung der Sendediode des
Reflexkopplers erfolgt über den Widerstand R6 von Port PA3. Das ab-
gefragte Getrieberad enthält 3 spiegelnde Markierungen (Bild 3). So-
bald eine dieser Markierungen vor dem Reflexkoppler auftaucht, wird
der Transistor des Reflexkopplers durchgeschaltet und der Port PA2 auf
Masse gezogen, was wiederum als Impuls gewertet wird.
Über die SPI-Schnittstelle des Mikrocontrollers wird das RF-Transcei-
ver-Modul TRX1 angesteuert. Das RF-Transceiver-Modul arbeitet auf ei-
ner Sende- und Empfangsfrequenz von 868,3 MHz und dient zur Daten-
kommunikation mit HomeMatic-Verknüpfungspartnern.
Die Erfassung der Isttemperatur erfolgt mithilfe des temperaturab-
hängigen NTC-Widerstand R5 und des Referenzwiderstands R4. Um die
Temperatur zu ermitteln, wird der Port PFl auf „high" gesetzt und mit
dem internen A/D-Wandler des Mikrocontrollers der Spannungsabfall
über R5 erfasst. Mit der ermittelten Spannung kann die Temperatur un-
ter Berücksichtigung der NTC Temperatur-Widerstand-Kennlinie berech-
net werden.
Die Spannungsversorgung erfolgt über 2 Mignon-Batterien. Der PTC-
Widerstand R3 dient als Sicherungselement.
Nachbau
Wie bei allen ELV-Bausätzen üblich, sind bereits alle SMD-Bauteile vor-
bestückt. So ist nur noch die ordnungsgemäße Bestückung der Platine
zu kontrollieren; der weitere Nachbau besteht, da der Bausatz ein ty-
pischer ARR-Bausatz ist, im Wesentlichen aus der Gerätemontage. In
Bild 4 ist die fertige Leiterplatte mit entsprechendem Bestückungs-
druck dargestellt.
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Bild 3: Hier sind die
3 Reflexionsflächen
auf dem Getriebe-
rad zu sehen.
Bild 4: Die komplett bestückte Platine mit dem zugehörigen Bestückungsdruck, links die
Oberseite, rechts die Unterseite
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