LeckerWecker (Zeitschloss)
Egal ob man die Leckereien vor seinen Mitmenschen oder sich selbst schützen muss, das Zeitschloss LeckerWecker gibt seinen Inhalt erst nach Ablauf der eingestellten Zeit frei.
Beschreibung
Das Zeitschloss LeckerWecker sperrt eine Kiste für eine einstellbare Zeit ab. Durch Drücken der Sperr-Taste für drei Sekunden lässt sich die Sperrzeit einstellen, wobei die Eingabe in Stunden und Tagen über einen Drehgeber erfolgt. Die Einstellungen werden mit der Sperr-Taste abgeschlossen oder bei 30 Sekunden Untätigkeit verworfen. Die Taste zum Entsperren gibt das elektrische Schloss frei sofern die Sperrzeit abgelaufen ist oder zeigt die verbliebene Wartezeit auf einer 7-Segmentanzeige an.
Die Schaltung ist für langen Batteriebetrieb ausgelegt und verfügt zudem über eine Batterieüberwachung. Bei leerer Batterie blinkt, während der Auslösung des elektrischen Schlosses, auf der 7-Segmentanzeige der Schriftzug bat. Bei längerer Lagerung empfiehlt sich den Türöffner mechanisch zu entsperren.
Der Nachbau soll jedem Hobbyelektroniker möglich sein. Daher wurden keine raren Spezialteile verwendet. Alle Teile lassen sich vom Baumarkt, bei eBay oder beim Elektronikversender beziehen. Für das präzise Bohren der Frontplatte empfiehlt sich eine Ständerbohrmaschine und für die Platine gibt es den Leiterplattenservice. Alles andere sollte sich auch in der kleinsten Hobbywerkstatt finden lassen.
Aufbau
Die nachfolgende Bauanleitung stellt keine exakte Schritt für Schritt Anleitung dar, jedoch ist alles soweit nötig beschrieben.
Mechanik
Obwohl es sich hier um ein Elektronikprojekt handelt zeigt es sich, dass der mechanische Aufbau das meiste Geschick und die meiste Zeit erfordert.
Im ersten Schritt erfolgt das Bohren und Bestücken der großen Frontplatte. Die Maße sind dabei nicht bindend sondern eine Empfehlung. Die Löcher für die Leiterplatte müssen mit großer Sorgfalt an einer Ständerbohrmaschine gesetzt werden, denn sonst sieht unschön aus. Alle haben mit Ausnahme für das Türschloss (4mm) und den Drehgeber (8mm) einen Durchmesser von 3mm. Das Fenster für die 7-Segmentanzeige wird zunächst aufgezeichnet und dann mit vielen Bohrlöchern grob frei gemacht und anschließend mit der Feile auf seine volle Größe erweitert.
Die Leiterplatte wird mit einem Sandwich befestigt bestehend aus:
- 20mm lange M3-Zylinderkopfschraube
- 10mm lange M3-Distanzhülse
- Leiterplatte
- M3-Mutter
- Schutzplatte
- M3-Mutter
Im weiteren Steht das zweiteilige Batteriefach an, das passend zur Frontplatte gebohrt wird. Die Senkkopfschrauben werden mit einem 6mm Bohrer von Hand versenkt. Zum Schluss erfolgt die Befestigung mittels 20mm langen M3-Distanzhülsen.
Da das Schließblech so noch zu Groß ist, muss es erstmal passend zur Frontplatte zugeschnitten werden. Den Türöffner zwecks Stabilität vor den Arbeiten gleich einbauen. Als Abstandhalter dienen ein 40mm M4-Distanzhülsen und 10mm lange M4-Zylinderkopfschrauben.
An der Kiste muss jetzt das Stück für die Frontplatte heraus gesägt werden, wobei seitlich und unten eine Überlappung von 15mm erhalten bleibt. Und natürlich nicht vergessen die Verschraubung anbringen. Da reichen auch M3-Schrauben und Beilagscheiben für die Holzseite.
Soweit der einfache Teil, denn mit Falle beginnt die Pfrimelei. Als erstes wird der Abstand von der Innenkante der Frontplatte zur Spitze des Türöffner gemessen. Davon wird die Tiefe des Schlosses abgezogen. Als nächstes wird von der Spitze der Falle bis zur Innenkante der Befestigungsplatte des Einsteckschlosses gemessen. Aus diesen beiden Maßen kann die Einrückung für die Montagewinkel bestimmt werden. Da die Falle deutlich schmaler als der Türöffner ist, lässt sich die seitliche Einrückung grob über den Daumen peilen. Statt den Deckel zu verkrizeln sollte ein Blatt Papier eingeklebt werden. Damit die Kiste auch stabelbar bleibt, bieten sich M5-Senkkopfschrauben für die Befestigung der Winkel an.
Nun zum aller schwierigsten der Höhenbohrung der Montagewinkel. Zunächst wird grob ein Loch gebohrt, so dass mindestens ein Restspalt von 10mm bleibt. Nun wird die Spaltbreite ermittelt bis die Falle an der Zunge vom Türöffner anschlägt. Das ist das Maß, um der die endgültige Bohrung versetzt werden muss.
Zuletzt fehlt noch der Griff zum Öffnen der Kiste.
Elektronik
Die Drähte der Batteriehalter verlängern, so dass es eben reicht. Vielleicht mit einem übergezogenem Schrumpfschlauch die Leitungen noch bündeln und mit Kabelbinder an den Distanzhülsen fixieren.
Für das Zusammenlöten sei auf den Eagle-Schaltplan verwiesen, der sich mit der kostenlosen Light Edition öffnen und bearbeiten lässt.
Den Uhrenquarz mit Patex oder Heißkleber fixieren.
Software
Die Software liegt als Intel HEX-Format vor und kann mit jedem ISP-Programmer in den Atmel AVR geladen werden.
Inbetriebnahme
Der erste Teil der Inbetriebnahme erfolgt, wenn die Leiterplatte fertig gelötet und programmiert ist. Statt dem Türöffner dient eine LED mit Vorwiderstand als Indikator. Als Spannungsversorgung dient nicht die Batterie, sondern ein Labornetzteil mit der Spannung 9,0V und der Strombegrenzung auf 200mA.
Beim Drücken der rechten Taste leuchten die Anzeige und die Test-LED. Nach kurzem Warten gehen beide wieder aus. Nun am Labornetzteil die Spannung absenken und nach dem drücken der rechten Taste die Schwelle zur Unterspannungserkennung ermitteln. Die sollte bei 6,0V liegen. Ansonsten ggf. den Spannungsteiler R18 und R19 nach Tabelle aus der Materialliste austauschen.
| R18 | R19 | |
|---|---|---|
| Zu hoch/Zu früh | 240kΩ | 1,0MΩ |
| Normal | 240kΩ | 1,1MΩ |
| Zu niedrig/Zu spät | 250kΩ | 1,2MΩ |
Danach die linke Taste lange drücken bis die Tagesanzeige blinkt. Nun mit dem Drehgeber testen das alle Zahlen stimmen. Die linke Taste nochmal kurz drücken und nun blinkt die Stundenanzeige. Auch hier die Zahlen mit den Drehgeber durchtesten. Nach etwa 30 Sekunden warten hört das blinken auf. Zuletzt ohne Strombegrenzung das zuverlässige auslösen des Türöffners prüfen.
Für den weiteren Aufbau den Türöffner auf Tagesentriegelung stellen solange nicht alles funktioniert. Die arbeiten gelten als abgeschlossen, wenn die Sperrzeit minutengenau über mehrere Tage gelaufen ist.
Materialliste
Die Details zur Materialliste finden sich in den #Downloads
Funktion
Jedem steht es frei Abwandlungen und Verbesserungen an diesem Projekt vorzunehmen. Deswegen sei nachfolgend kurz die Funktion erläutert
Mechanik
Neben dem elektrischen Türöffner wären noch weitere Lösungen für ein elektrisches Schloss denkbar gewesen. Zum einen ein Modellbauservo, der einen Riegel dreht oder verschiebt und des weiteren ein Zugmagnet als Betätiger.
Elektronik
Als Kostengründen wurde die Leiterplatte einlagig gestaltet, wobei ein zweilagiges Layout sicher weniger Umstände gemacht hätte. Aus EMV-gründen umschließt die Massefläche die gesamte Schaltung. Als Anzeige dient eine LED-7-Segmentanzeige im Multiplexbetrieb.
Eine Notstromversorgung, die nur bei Ausfall der Batterie und Elektronik das Schloss freigibt wäre super gewesen.
Software
Im Kern besteht der LeckerWecker aus einem Zustandsautomaten, der sich im Main-Modul in einer Endlosschleife befindet. Je nach Eingangsereignis oder Zeitablauf erfolgt ein Zustandsübergang.
Die Software selbst ist in Schichten aufgebaut. Es gibt die HAL-Schicht in der alle Zugriffe auf die Hardware gekapselt sind, darauf setzen dann die Schichten mit den Funktionseinheiten auf und als oberstes das Main-Modul, das die Funktionseinheiten zu einer Anwendung verknüpft.
Die HAL-Schicht lässt sich ziemlich einfach testen. In einem separatem Unterordner befindet sich ein weiteres Makefile, das nur auf die HAL-Module verweist. Und beim entsprechenden Testschritt aufruft.
Die Modultest für die Funktionseinheiten wurden noch nicht realisiert. Naheliegend sind hierfür zwei Verfahren. Der Quellcode für die Funktionseinheiten wird in einen anderen Ordner kopiert, in dem sich ein Mockup-HAL befindet, und das ganze Makefile wird als normale PC-Anwendung realisiert, die den HAL und die Modul-Schnittstellen stimuliert. Alternativ könnte der gleiche Trick mit der Zielhardware umgesetzt werden. Hier ist nur das auswerten den Resultate schwieriger.
Projektstatus / TODO
- Software
- Modultests fehlen
- Bei Spannungsaussetzer, durch Schläge auf die Kiste, mit der letzten Stunde aus dem EEPROM beginnen
- Inkonsistenz: Programmier-Taste/Sperrtaste/Entsperren/Öffnen
Download
Siehe auch
Weblinks
keine