Mein zweites Projekt mit dem Mikroprozessor AT89C2051 ist ein Zeitschalter, der sich als Treppenhaus- bzw. Flurbeleuchtung einsetzen läßt.

Auch diese Schaltung entstand, wie die Melodieklingel, aus einer praktischen Situation. In meiner Wohnung befindet sich ein ca. 15 Meter langer Flur, der keine natürliche Beleuchtung hat. Leider haben mein Sohn und ich die dumme Angewohnheit, das Licht nicht auszuschalten. Die Lösung für dieses Problem war ein Zeitschalter, der das Licht nach einer bestimmten Zeit selbständig ausschaltet.

Nun wäre ich kein Elektronikbastler, wenn ich einfach in den Laden gehen und einen Zeitschalter kaufen würde. Da ich den Mikroprozessor AT89C2051 in mein Herz geschlossen habe, habe ich auch diesen für den Zeitschalter verwendet. Ein Mikroprozessor kann auch mehr als nur nach einer bestimmten Zeit etwas ein- bzw. auszuschalten. Dieser Zeitschalter hat im wesentlichen drei Eigenschaften.

* Beibehaltung der bisherigen Eigenschaften, d.h., das Licht muß zu jeder Zeit auch wieder auszuschalten sein.
* Das Licht soll nach einer bestimmten Zeit selbständig ausgehen.
* Das Licht muß auch als Dauerlicht einzuschalten sein - von jedem beliebigem Schalter (ohne an einen gesonderten Schalter, der sich im Schaltkasten befindet, gehen zu müssen).

Guido Scheidat, Dezember 1999

 

Der Zeitschalter

Herzstück dieses Zeitschalters ist ein Mikroprozessor der Firma ATMEL, ein AT89C2051. Dieser wurde so programmiert, daß die oben gestellten Aufgaben erfüllt werden. Der Zeitschalter wird durch Betätigung des Schalters in Betrieb genommen. An einem Ausgang des AT89C2051 befindet sich ein elektronisches Relais, welches dann die Beleuchtung schaltet. Nach 30 Sekunden schaltet der Prozessor das Licht wieder aus. Wird nun innerhalb der 3 Sekunden der Schalter nochmals betätigt, dann geht das Licht auch wieder aus.
Um die beschriebene Dauerlichtfunktion zu erreichen, wurde ein Programm eingefügt, das abfragt, ob innerhalb der ersten 3 Sekunden der Schalter ein zweites Mal betätigt wird. Ist dies geschehen, wird eine Quittung ausgegeben. Diese Quittung wird realisiert, indem das Licht für kurze Zeit ausgeht. Danach befindet sich der Zeitschalter im Dauerbetrieb. Das Licht kann nun durch Betätigung des Schalters wieder ausgeschaltet werden. In der aktuellen Version schaltet das Licht nach 20 Minuten selbständig ab.

In der hier vorgestellten Schaltung ist noch eine Besonderheit zu beachten. Die in meiner Wohnung eingebauten Schalter sind mit einer Glimmlampe ausgestattet, damit man die Schalter im Dunklen besser finden kann. Da die Ansteuerung des Mikroprozessors mit max. 5V erfolgt, müßte auf diese Funktion verzichtet werden. Um die Funktion der Glimmlampen aufrecht zu erhalten, habe ich das vorhandene Stromstoßrelais belassen. Den Eingang des Zeitschalters steuert jetzt das Stromstoßrelais. Das hatte zur Folge, daß das Programm geändert werden mußte, weil aus dem Ausgang des Relais nun keine Impulse wie bei einem Taster, sondern nur verschiedene Zustände kommen. Diese Zustandsänderungen werden nun ausgewertet, um den Zeitschalter anzusteuern. Die hier dargestellte Software ist für den Einsatz des Zeitschalters nach dem Stromstoßrelais ausgelegt.

Nun noch einige Worte zur Schaltung. Die Stromversorgung des Mikroprozessors erfolgt mit einem Miniaturtrafo, der lediglich eine Leistung von 0,5VA hat. Um die Spannung zu stabilisieren, habe ich einen Festspannungsregler eingesetzt, der nicht größer als ein Transistor ist. Es handelt sich um den Spannungsregler 78L05. Der Mikroprozessor wird mit 8 MHz getaktet. Die Beschaltung des Schaltkreises ist die Standardbeschaltung mit Resetlogik. Der Eingang der Schaltung ist mit einem Kondensator mit der Größe 100nF bestückt. Dieser soll Störungen, die über die Zuleitungen kommen, abschwächen. Für die kurzen Zuleitungen vom Stromstoßrelais zum Zeitschalter reicht dieser Kondensator als Filter aus. Soll die Schaltung ohne Stromstoßrelais eingesetzt werden, dann sollte ein besserer Filter eingesetzt werden. Der Ausgang der Schaltung wird mit einem elektronischen Relais vom Typ S202T02 geschaltet. Dieses Relais ist für einen Schaltstrom von max. 2A ausgelegt, darum wurde noch eine Sicherung eingebaut. Die Ansteuerung des Relais erfolgt direkt vom Mikroprozessor. Der Wiederstand von 470 Ohm dient als Strombegrenzung, die Leuchtdiode im elektronischen Relais wird mit 8 mA angesteuert.

Testschaltung des Zeitschalters auf Universalleiterplatte 02/99

Die ganze Schaltung wurde in ein Gehäuse gebaut, das auf eine DIN EN-Hutschiene geklemmt werden kann. Damit paßt der Zeitschalter in einen genormten Schaltschrank. Vorsichtshalber habe ich dem Relais einen Kühlkörper gegeben, starke Erwärmung konnte jedoch nicht festgestellt werden.

Die Schaltung

Die Schaltung ist sehr einfach nachzubauen. Einziges Problem ist die Programmierung des AT89C2051. Für ca. DM 100,- gibt es Bausätze (z.B. Kühnel) oder für Amateure, deren Geldtasche etwas dicker ist, gibt es auch professionelle Geräte, die dann auch andere Mikroprozessoren, Flash-ROM's und PIC's programmieren können.

Die Software

Ich möchte nicht, wie viele andere Autoren, ein Geheimnis aus der Software, die in dem Zeitschalter läuft, machen. Vielmehr möchte ich den ganzen Quelltext mit all meinen Kommentaren veröffentlichen. Damit kann jeder diese Schaltung nachbauen. Für eine kurze Mitteilung über den erfolgreichen Nachbau wäre ich sehr dankbar, da ich dadurch angespornt werde auch weiterhin nützliche Schaltungen zu veröffentlichen.

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