Haus und Wohnung: Funkgesteuerte Kleinlüftersteuerung
Haus und Wohnung: Funkgesteuerte Kleinlüftersteuerung
     


Aufgabe

Ein Kleinlüfter soll über eine handelsübliche Funkklingel ferngesteuert eingeschaltet werden können. Dabei sollen zwei verschiedene Nachlaufzeiten (30 Minuten und 3 Stunden) auswählbar und der Lüfter sofort ausschaltbar sein. Eine Leuchtdiode zeigt die jeweilige Betriebsart an.


Funktionsweise

Parallel zur Leuchtdiode des Funkklingelempfängers wird der Eingang des Optokopplers OK1 geschaltet. Da bei der verwendeten Funkklingel (Lifetec / Medion MD 12213) die LED mehrmals blinkt, wird ein Monoflop zur "Impulssperre" nachgeschaltet. Dieses Monoflop wandelt also mehrere Impulse der Funkklingel-LED in ein Signal um, welches an den Clock-Eingang des Zählers 4017 gelangt.

Die Dauer dieser Impulssperre sollte etwas länger eingestellt sein als die Zeit, in der die Funkklingel die LED blinken läßt. Beim o.g. Funkklingel-Empfänger sind dies etwa 15 Sekunden. Während dieser Zeit kann mit der Funkklingel kein neuer Schaltimpuls an die Schaltung gegeben werden. Die LED zur Betriebsanzeige signalisiert dies.

Im Ruhezustand ist der Ausgang 0 des 4017 aktiv, dadurch werden beide 4060 gesperrt (Dioden D3 und D4). In diesem Zustand ist der Ozillator des 4060 angehalten und alle Ausgänge sind 'low'.

Liegt ein Impuls am Takteingang (Pin 14) des 4017 an, so wird Ausgang 0 (Pin 3) inaktiv und gibt somit den Oszillator des erstens 4060 (Timer "kurz") frei. Ausgang 1 (Pin 2) des 4017 ist 'high' und schaltet den über Dioden angebundenen Transistor durch, der wiederum das Relais aktiviert. Der erste 4060 läuft nun los und nach einer bestimmten Zeit wird Pin 3 / Ausgang 14 (1/xxxx) aktiv. Da Ausgang 14 mit dem Reset-Eingang des 4017 verbunden ist, wird der Dekadenzähler zurückgesetzt, das Relais fällt wieder ab und der erste 4060 wird nun vom 4017 ebenfalls zurückgesetzt und der Oszillator angehalten.

Wird während dieser Timerphase von ca. 30 Minuten die Funkklingel erneut betätigt, so wird Ausgang 1 des 4017 low, was den ersten 4060 wieder zurücksetzt und sperrt. Da Ausgang 2 nun high ist, wird der zweite 4060 (Timer "lang") nach dem selben Prinzip wie der erste 4060 aktiviert. Bei dem zweiten 4060 ist lediglich eine andere Oszillatorfrequenz eingestellt, so daß diesmal erst nach ca. 3 Stunden der Ausgang x high wird und damit den 4017 zurücksetzt. Dadurch wird auch der zweite 4060 wieder zurückgesetzt und gesperrt.

Betätigt man während der zweiten Nachlaufzeit erneut die Funkklingel, schaltet der 4017 einen Ausgang weiter. Da Ausgang 3 mit dem Reset-Eingang verbunden ist, setzt sich der 4017 selbst zurück und damit auch den zweiten 4060. Die Anlage ist wieder im Ruhezustand und das Relais fällt ab.

Zur Unterscheidung der beiden Nachlaufzeiten ist an den Ausgang x des ersten 4060 die LED-Treiberstufe angeschlossen. Dadurch blinkt bei aktiviertem ersten Timer die LED. Ist die zweite Nachlaufzeit angewählt, so bleibt die LED dauerhaft dunkel. Da auch der Ausgang des Monoflops an den LED-Treiber angeschlossen ist, leuchtet die LED während der sog. Sperrzeit und signalisiert, daß der Funkklingelampfänger nicht bereit ist, einen weiteren Impuls anzunehmen.


Betriebszustände

Folgende Betriebszustände werden über den Zähler 4017 geschaltet:

Ausg. Pin Auswirkung
0 3 Timer 1 ist über Diode D3 gesperrt
Timer 2 ist über Diode D4 gesperrt
1 2 Timer 2 ist über Diode D5 gesperrt
Relais-Treiber ist über Diode D9 eingeschaltet
Timer 1 ist nicht mehr gesperrt
2 4 Timer 1 ist über Diode D2 gesperrt
Relais-Treiber ist über Diode D8 eingeschaltet
Timer 2 ist nicht mehr gesperrt
3 7 Selbst-Reset des 4017

Bauteile
Bez.BauteilWertBeschreibung
OK1OptokopplerCNY17-2 / IL74galv. Trennung
IC1MonoflopC-MOS 4047Tasten-Entprellung
IC2DekadenzählerC-MOS 4017Betriebsmodus
IC314stufiger BinärzählerC-MOS 4060Timer-Betrieb (kurz)
IC414stufiger BinärzählerC-MOS 4060Timer-Betrieb (lang)
R1Widerstand100 Ohm 1/4 WattLED-Anbindung Funkklingel
R2Widerstand100 kOhm 1/4 WattPull-Down Takteingang Monoflop
R3Trimmer2,5 MOhmZeit Monoflop
R4Widerstand100 kOhm 1/4 WattPull-Down Reset 4017
R5Widerstand100 kOhm 1/4 WattPull-Down Reset Timer (kurz)
R6Widerstand4,7 MOhm 1/4 WattOszillator IC3
R7Widerstand47 kOhm 1/4 WattOszillator IC3
R8Trimmer2,5 MOhmOszillator IC3
R9Widerstand100 kOhm 1/4 WattPull-Down Reset Timer (lang)
R10Widerstand4,7 MOhm 1/4 WattOszillator IC4
R11Widerstand47 kOhm 1/4 WattOszillator IC4
R12Trimmer2,5 MOhmOszillator IC4
R13Widerstand15 kOhm 1/4 WattBasis Relaistreiber
R14Widerstand100 kOhm 1/4 WattPull-Down Basis Relaistreiber
R15Widerstand15 kOhm 1/4 WattBasis LED-Treiber
R16Widerstand100 kOhm 1/4 WattPull-Down Basis LED-Treiber
R17Widerstand560 Ohm 1/4 WattLED
Q1npn-TransistorBC548BRelaistreiber
Q2npn-TransistorBC548BLED-Treiber
C1Folienkondensator10nF / 0,01µFReset/Entkopplung Monoflop
C2Folienkondensator10nF / 0,01µFReset/Entkopplung 4017
C3Folienkondensator10nF / 0,01µFReset/Entkopplung Timer (kurz)
C4Folienkondensator10nF / 0,01µFReset/Entkopplung Timer (lang)
C5Elektrolytkondensator22µF 16 VoltZeit Monoflop
C6Elektrolytkondensator22µF 16 VoltZeit Monoflop
C7Folienkondensator220nF / 0,22µFOszillator IC3
C8Folienkondensator220nF / 0,22µFOszillator IC4
C9Folienkondensator220nF / 0,22µFOszillator IC4
D1Diode1N4148Selbstreset 4017
D2Diode1N4148Reset/Sperre IC3 bei Timerbetrieb "lang"
D3Diode1N4148Reset/Sperre IC3 bei Nullbetrieb
D4Diode1N4148Reset/Sperre IC4 bei Nullbetrieb
D5Diode1N4148Reset/Sperre IC4 bei Timerbetrieb "kurz"
D6Diode1N4148Reset 4017 nach Timerende IC3
D7Diode1N4148Reset 4017 nach Timerende IC4
D8Diode1N4148Speisung Relaistreiber bei Timerbetrieb "lang"
D9Diode1N4148Speisung Relaistreiber bei Timerbetrieb "kurz"
D10Diode1N4148Speisung LED-Treiber bei Monoflop-Betrieb
D11Diode1N4148Impulsspeisung LED-Treiber bei Timerbetrieb "kurz"
D12Diode1N4001Löschdiode Spuleninduktion
LED1Leuchtdiode Anzeige Impulssperre / Timerbetrieb "kurz"

Schaltbild


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Prototyp
Prototyp

Anschlüsse
Anschlßsse

Timer-Abgleich

Einstellung der Timer-Zeiten:

Anzahl der gewünschten Zeit in Sekunden errechnen (z.B. 3 Stunden = 10800 Sekunden). Diesen Wert durch 1024 teilen (z.B. 10800:1024=10,5). Dies ist die Impulszeit in Sekunden, die für Ausgang 4 (Pin 7) mit dem Trimmer eingestellt werden muß.

Am Ausgang 14 (Pin 3) liegt nun ein Signal mit der Impulslänge von 30 Minuten an.


Stromversorgung

Zur Stromversorgung sowohl für die Schaltung (12 Volt) selbst als auch für den Funkklingel-Empfänger (3 Volt) wird eine einfache Spannungsstabilisierung verwendet. Die Leistung des Transformators ist direkt abhängig vom verwendeten Relais.

Der 12-Volt-Festspannungsregler benötigt einen kleinen Kühlkörper.

Um einige möglichst genaue Versorgungsspannung von 3 Volt für die Funkklingel zu erreichen, wurden nach dem 5-Volt-Festpannungsregler jeweils 3 Dioden (mit insgesamt 2,1 Volt Spannungsabfall) in Reihe geschaltet. Die LED mit dem 220-Ohm-Widerstand kann als Betriebsanzeige verwendet werden und sorgt für einen entprechenden Abfall der Spannung, da die Leistungsaufnahme der Funkklingel im Ruhemodus sehr gering ist.



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Bez.BauteilWertBeschreibung
 Transformatorprim.: 230V, sek.: 15V, 100mAPrintausführung, 1,5VA
VRU1Festspannungsregler781212 Volt 1A
VRU2Festspannungsregler78055 Volt 1A
R1Widerstand220 Ohm 1/4 WattPseudolast
LED1LeuchtdioderotPseudolast/Betriebsanzeige
C1Elko470 µF 35 VoltGlättung der Restwelligkeit
C2Folienkondensator100 nFSchwingschutz 12V-Regler
C3Folienkondensator100 nFSchwingschutz 12V-Regler
C4Elko470 µF 16 VoltStabilisierung bei Last
C5Folienkondensator100 nFSchwingschutz 5V-Regler
C6Folienkondensator100 nFSchwingschutz 5V-Regler
D1Diode1N4001Brückenschaltung
D2Diode1N4001Brückenschaltung
D3Diode1N4001Brückenschaltung
D4Diode1N4001Brückenschaltung
D5Diode1N4001Spannungsabfall um 0,7 Volt
D6Diode1N4001Spannungsabfall um 0,7 Volt
D7Diode1N4001Spannungsabfall um 0,7 Volt

Probleme

Beim praktischen Einsatz der Funkklingel "Lifetec / Medion MD 12213" sind noch ein paar Probleme aufgetreten:

Wird der Klingelempfänger an die oben beschriebene Spannungsversorgung angeschlossen, sinkt die Reichweite extrem ab. Mögliche Ursache könnte eine Störung durch die Timer-ICs sein. Bis zur genauen Klärung bzw. Lösung sollte der Empfänger über Batterien versorgt werden.

Die Parallelschaltung eines handelsüblichen 230V-Tasters an die Sendetaste funktioniert nicht richtig. Offenbar schaltet der Taster nicht sofort durch. Diese Übergangszeit scheint der Sendeelektronik nicht zu gefallen. Als kurzfristige Lösung wurde ein Optokoppler zwischen Taster und Elektronik geschaltet, der auch über die 12Volt-Batterie des Senders versorgt wird.



Letzte Aktualisierung dieser Seite: 29.09.2013, 07:35 Uhr