^  Einfach-Relaiskarte selbstgebaut

Die Einfach-Relaiskarte:  
######### Das Volk will Relaiskarten! Woher ich das weiß? Ich habe ein gutes Statistikprogramm für meine Homepage. Das zeigt die Suchworte der Suchmaschinen an und da taucht immer "Relaiskarte" auf. Gleichzeitig verschwinden die Karten für den Parallelport nach und nach vom Markt (siehe hardsteu.htm). Dabei ist eine Relaiskarte durch die galvanische Trennung von Last- und Steuerkreis besonders universell einsetzbar.
 
Was macht der Elektronik-Blindgänger also (ich rede von mir)? Er geht zu jemandem, der sich auskennt! Aus einer Zeichnung auf einem alten Briefumschlag ist dann die abgebildete Einfach-Relaiskarte entstanden
 
  • Ansteuerung über einen beliebigen Ausgang der parallelen oder der seriellen Schnittstelle
  • Betrieb an externer Stromversorgung mit 5 - 6 Volt
  • Schaltleistung des Relais: 16 Ampere (1x UM)
  • Aufbau mit einfachen Mitteln auf einer Lochrasterplatine
  • Materialwert ca. 5 Euro

Haftung / Gefahrenhinweis :


Wie gehabt: Alles, was nach diesen Veröffentlichungen nachgebaut wird, geschieht auf eigene Gefahr!  Das Relais kann zwar Netzspannung (230 V) schalten, die Platine ist dafür aber nicht gedacht, sondern nur für Niederspannungen (unter 50V). Netzspannung bedeutet LEBENSGEFAHR! Als Alternative können wir z.B. die hier beschriebene Switchbox verwenden.


Schaltungsbeschreibung:

Die Steuerspannung aus der Schnittstelle wird über einen 100 KOhm Widerstand (R2) auf die Basis des Darlington-Transistors T1 (BC 517) geleitet. Liegt eine Spannung an, schaltet der Transistor durch und die Relaisspule wird mit der (externen) Spannung versorgt; das Relais zieht an.
 
Der Schaltzustand wird durch eine parallel zur Relaisspule liegende LED (mit dem zugehörigem Widerstand R1 von 150 Ohm) angezeigt.
 
Die Induktionsspannungen der Relaisspule leitet die obligatorische Schutzdiode D1 ab.
 
D2 sorgt dafür, dass negative Spannungen aus der seriellen Schnittstelle (oder durch eine Verpolung) über R2 nach Masse abgeleitet werden. 
 
Perfektionisten ergänzen noch einen Pulldown-Widerstand von 1 MOhm zwischen Basis des Transistors und Masse.
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Bauteileliste mit Conrad- und Reichelt Bestellnummern:
 
www.Conrad.de  (Versandkostenpauschale 4,95 Euro,  Mindestbestellwert 25 Euro)
www.Reichelt.de  (Versandkosten 3,60 Euro,  Mindestbestellwert 10,- Euro)
 
Bauteil Beschreibung Best-Nr
Conrad
Preis in € 
Conrad
Artikelnummer
Reichelt
Preis in € 
Reichelt
Relais Leistungsrelais,  6 V 50 39 16 2,30 FIN 40.61.9 6V 1,60
D1 Universaldiode 1 N 4148 16 22 80 -,05 1N 4148 -,02
D2 Universaldiode 1 N 4148 16 22 80 -,05 1N 4148 -,02
T1 Darlington-Transistor BC 517 15 46 95 -,26 BC 517 -,08
LED LED 3 mm grün 18 47 13 -,07 LED 3MM GR -,05
R1 Widerstand 1/4 W 5%  150 Ohm 40 31 56 -,10 1/4W 150 -,10
R2 Widerstand 1/4 W 5%  100 KOhm 40 34 90 -,10 1/4W 100K -,10
R3 * Widerstand 1/4 W 5%  1 MOhm 40 36 10 -,10

1/4W 1,0M

-,10
  Anschlussklemme 2-pol 72 99 49 -,43

AKL 057-02

-,14
  Schraubklemme 3-pol 72 99 57 -,51 AKL 057-03 -,20
  Stiftleiste 73 94 56 -,33 SL 2X10G 2,54 -,13
  Rasterplatine 52 76 29 -,99 H25SR075 -,64
Gesamtpreis 5,29   3,18
 * Pulldown-Widerstand für Perfektionisten (siehe Text)
 

Aufbau:

Die Platine besteht aus einer Streifenraster Leiterplatte im Rastermaß 2,54mm mit 13 Kupferbahnen (ca. 33 mm) und 23 Lochreihen (ca. 60 mm). Die Leiterbahnen trennen wir an den in der Skizze durch einem gestrichelten Doppelstrich markierten Stellen. Ich habe dazu eine Trennscheibe für eine Mini-Bohrmaschine verwendet.
 
Die beiden Drahtbrücken können aus dem Verschnitt der Widerstände/Dioden gewonnen werden.
 
Die Leiterbahnen der Relaiskontakte dicken wir mit Lötzinn auf. Schließlich kann das Relais 16 Ampere schalten!
 
Bei den Dioden und dem Transistor achten wir unbedingt auf die richtige Polung:
 
Bei D1 gehört die Seite mit dem schwarzen Balken (Kathode) an + 5V (Platinenaußenseite); bei D2 an den mittleren Kontakt des Transistors (Basis).
 
Die flache Seite des Transistors weist zum Relais.
 
Bei der LED verbinden wir die Kathode (kurzes Bein, abgeflachte Seite) mit Masse, das lange Bein mit dem Widerstand R1.
 
Wer einen Pulldown-Widerstand (1 MOhm) ergänzen möchte, lötet diesen parallel zu D2 ein. 
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Prüfung:
 
Wir schließen 5 V an die 2-polige Klemmleiste an (+ außen; - innen). Dann verbinden wir + 5V mit dem Pin der Stiftleiste an der Platineninnenseite. Jetzt muss das Relais anziehen und die LED leuchten. Wenn wir die Verbindung öffnen, soll das Relais abfallen. Funktioniert alles, können wir die Schnittstelle anschließen.
 
Ist irgendwas anders: Schaltungsaufbau genau kontrollieren.
 

Anschluss der Peripherie:
 
... an die Steckerleiste:
 
Pin an der Außenseite: An einen Massekontakt der Schnittstelle (z.B. Parallelport Pin 25).
Pin an der Innenseite: An einen Schnittstellen-Ausgang (z.B Parallelport Pin 2).
 
(Link: Detaillierte Pinbelegung der seriellen Schnittstelle und der parallelen Schnittstelle )
 
... an die 2-polige Schraubklemme:
 
Ca. 5 bis 6 Volt; Außenseite PLUSPOL; Innenseite MINUSPOL
 
Woher die 5 - 6 V nehmen?
1. 4-5 zelliger Akku oder 4-zellige Trockenbatterie
Bitte bedenken: Bei unbeaufsichtigtem Betrieb kann die Kapazität unbemerkt versiegen!
2. Separates Netzteil
Beste Lösung; die Leistung richtet sich nach der Anzahl der angeschlossenen Relais. Ein Relais zieht einen Strom von 60 - 80 mA.
3. Spannungsversorgung für PC-interne Laufwerke
Die 4-poligen Stecker, die Floppys, Festplatten und CD-ROMs mit Strom versorgen, liefern 5 V (rotes Kabel) und 12 Volt (gelbes Kabel). Masse ist an den beiden schwarzen Kabeln.
 4. Gameport
Die Pins 1, 8, 9 und 15 führen +5 V
Masse ist an den Pins 4, 5 und 12.
 
... an die 3-polige Schraubklemme
 
Hier wird das angeschlossen, was wir eigentlich schalten wollen. Mit der Belastung von 16 A ist eine Menge möglich.
 
Im Ruhezustand ist der mittlere Kontakt mit dem an der Platineninnenseite verbunden. Ist das Relais angezogen, besteht eine Verbindung zwischen Mitte und Platinenaußenseite.
 

Vorsicht beim Booten:
 
Alle Relaiskarten, die direkt an den Parallelport angeschlossenen Relaiskarten haben einen Nachteil: Beim Booten des PCs werden die Relais "wild" angesteuert. Das Gleiche gilt für die serielle Schnittstelle, einzig TxD bleibt meines Wissens ruhig.
 
Wichtig ist auch, dass im Ruhezustand immer ein sicherer Zustand hergestellt wird (Defekt; Stromausfall).
 
Folgende Lösungsansätze gibt es:
1. TxD der seriellen Schnittstelle zum Ansteuern nutzen.
2. Über eine zusätzliche von TxD angesteuerte Relaiskarte die Spannungsversorgung einer weiteren Relaiskarte steuern (sinnvoll, wenn wir viele Relais benötigen).
3. Versuchen, zwei Ausgänge zu finden, die beim Booten immer gleichzeitig angesteuert wrden und ein XOR-Gatter vorschalten (abhängig vom PC; bitte ausprobieren; Hinweis dazu).
 4. Freischalten der Datenleitungen über zwei zusätzliche Steuerleitungen nach einer Idee von Roland Bühler. Die Schaltung mit Beschreibung können wir hier runterladen. Rückfragen dazu bitte direkt an Roland Bühler. Seine eMail-Adresse befindet sich im Download (kontakt.txt).
Nebenbei ist hier auch noch beschrieben, wie wir mittels seiner Zusatzschaltung preiswerte Funksteckdosen ansteuern können.
 
Programmierung unter Windows:

Wer selber ein Steuerprogramm unter Windows programmieren möchte, kann sich auf der Win32bit-Seite umsehen. Im letzten Absatz ist ein Beispielprogramm beschrieben, das dreimal mit verschiedenen Programmiersprachen (meist Freeware) realisiert ist. Neben den Quelltexten gibt es sofort verwendbare EXE-Dateien.

Beim Anschluss an die serielle Schnittstelle oder an seriell-USB Adapter helfen die Programme ComportStati oder SchaltSer von dieser Seite weiter.

Bernd-Ludwig Wenning hat jetzt im Download-Bereich seiner Webseite die Relaisansteuerung für Windows - Programme als C++ Klasse verfügbar gemacht: http://www.b-l-w.de

Programmierung unter DOS:

Die Programmierung ist extrem simpel. Ist die Platine z.B. wie oben beschrieben an Pin 2 und 25 von LPT 1 angeschlossen, geht's in Q-Basic so:
OUT 888, 1   'Relais zieht an
OUT 888, 0   'Relais fällt ab
 
Achtung: Bei einigen PCs (Laptops) ist LPT 1 an der Basisadresse 956 (3BC hex) statt an 888 (378 hex). RELAIS1.BAS und RELAIS2.BAS (RELAIS2.BAS läuft auch in der DOS-Box von Win95) funktionieren ebenso, wie das Minimal-Zeitsteuerprogramm mit 4 Zeilen Programmcode.
 
Wie ein etwas anspruchsvolleres Steuerprogramm aussehen kann, zeigt das Bild rechts. Michael Sandberger hat sein Programm zum Download freigegeben. Enthalten sind der Quelltext in Q(uick)-Basic und eine gebrauchsfertige EXE-Datei.
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Fertige Programme:

 
Die Relaisplatine lässt sich mit solchen Programmen steuern, die einfache LOW/HIGH Signale auf die Schnittstelle geben. Die folgenden Programme steuern die 8 Datenausgänge des Parallelport. Benutzt man diese, sind sie mit der Relaisplatine kompatibel.
  • Ein Freeware-Steuerprogramm für Windows NT von Andreas Bauman; Download und Beschreibung auf seiner Website.
  • Programme für die KEMO-Relaiskarten. Die Versionen M125 und B210 scheinen identisch zu sein. Die aktuellen Versionen sind auch für WinNT/-XP geeignet und mit Source-Code (!!).  Der Download ist von der KEMO-Internet-Seite möglich.
  • K8Control von Pollin (geeignet für Win9x und WinNT, -XP); Download
  • Selbst in Autos bauen Bastler PCs ein. Die dazugehörige Freeware cPOS kann die Relaiskarte ansteuern, wie mir der Entwickler versichert hat. Weitere Infos auf der cPOS-Homepage.
    P.S.  cPOS läuft natürlich auch auf PCs, die nicht im Auto eingebaut sind !!!
  • Ein Programm für die serielle Schnittstelle stammt von Elias Rapp. Bei ihm gibt es auch eine modifizierte Schaltung der Relaiskarte. Hier der Link zu seiner Homepage.
 
Erweiterungen:
 
Man kann an jeden der 12 Parallelport-Ausgänge eine Platine anschließen. Zählt man noch je drei Ausgänge von zwei seriellen Schnittstelle hinzu, kann ein PC theoretisch 18 Relais steuern. Für mehrere Relais auf einer Platine bietet sich eine 8-fach Darlington Treiberstufe "ULN 2803" an (Conrad Best-Nr 17 18 24-88). Da sind die Induktions-Schutzdioden auch gleich integriert.
 

Beispiele:

Markus Hofmann hat diese 3-fach Ausführung gebaut. Durch gezielte Auswahl von Reichelt-Teilen beträgt der Preis der benötigten Teile nur noch 3 Euro! Von ihm stammen auch die Daten zu den Reichelt-Produkten in der Bauteileleiste (oben).
 
TIPP: 
Da er die Anschlussklemmen (bei Reichelt heißen die Anreihklemmen) auch da verwenden will, wo auf dem Bild noch Stiftleisten zu sehen sind, diese aber doppeltes Rastermaß haben, baut er sie diagonal ein.
3-fach
                          Relaisplatine
Diese 8-fach Ausführung hat Tim Erler gebaut. Er ist 15 Jahre alt (zumindest im Oktober 2008); Respekt! Er hat keine Streifenrasterplantine verwendet, sondern eine Lochrasterplantine mit Lötpunkten.:

Das sieht auf der Rückseite dann so aus:  8fach Relaisplatine UNTEN 
8fach Relaiskarte

Viel Erfolg beim Nachbau!

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