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Relais-Interface
Download: rel.zip (336K) enthält Windows-Programm RELAIS.EXE und Programmierbeispiele
Allgemeine Beschreibung
Anschluss
Bedienung über das WINDOWS- Programm
Kommunikationsprotokoll
Typische Anwendungen & Anschlussbelegung der Schnittstelle

 

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Allgemeine Beschreibung
Das Relais-Interface dient der Steuerung von bis zu acht Verbrauchern über einen PC. Es verfügt über acht vollständig isolierte Schaltkontakte. Wegen der frei zugänglichen Schraubklemmen ist eine maximale Anschlussspannung von 24 V erlaubt. Der maximale Schaltstrom beträgt 6 A. Die verwendeten Relais sind bis 250 V zugelassen. Die Platine ist für die Netzspannung von 230 V ausreichend isoliert. Bei fachgerechtem Einbau in einen Schaltschrank oder ein isoliertes Gehäuse kann der Anwender deshalb auf eigene Verantwortung Netzverbraucher schalten.

Neben der direkten Ansteuerung über die serielle Schnittstelle des PCs verfügt das Gerät auch über einen Programmmodus. Bis zu 30 Ausgabemuster und Zeiten werden in einem EEPROM gespeichert und erlauben einen autonomen Betrieb ohne PC. Das Programm kann wahlweise einfach oder endlos ausgeführt werden.

Das Relais-Interface ist kaskadierbar. Bis zu 16 Interfaces können an einer Schnittstelle betrieben werden. Jedes Gerät erhält dazu eine Geräteadresse, über die es gezielt angesprochen werden kann. Im autonomen Programm-Modus können die Programme synchronisiert werden.

Anschluss
Verbinden Sie das Interface über das mitgelieferte Anschlusskabel mit einer freien seriellen Schnittstelle des PC, und schalten Sie die Betriebsspannung von 12 V an. Starten Sie das Windows-Programm RELAIS.EXE, und wählen Sie dort die verwendete Schnittstelle. Die Voreinstellung ist COM2. Über die entsprechenden Schaltflächen können Sie nun jedes Relais einzeln schalten.

Die Stromversorgung erfolgt z.B. über ein ungeregeltes Steckernetzteil mit 12V/0,5A. Ein Netzteil reicht für bis zu 5 Relaiskarten. Als Verbindungsleitung kommen sechspolige Telefon-Verlängerungskabel zum Einsatz, über die sowohl die Betriebsspannung als auch die Steuersignale weitergereicht werden. Beim Betrieb als Steuermodul ohne Relais kann ein beliebiges Netzteil mit 8V bis 24 V eingesetzt werden. Die maximale Gesamtlast für alle Karten ist aber in jedem Fall auf 1 A begrenzt.

Bedienung über das WINDOWS- Programm
Starten Sie das Programm RELAIS.EXE unter Windows:

PC- Anschluss
Die vier Schalter legen fest, über welchen COM-Ausgang des PC die Relaiskarte angeschlossen ist. Bei jeder Betätigung dieser Schalter wird versucht, die gewünschte Schnittstelle zu öffnen.

Direktmodus
Im Direktmodus wird das mit den acht Kästchen eingestellte Muster sofort ausgegeben. Die Adresse legt fest, welche Karte das Muster empfängt. Ist als Adresse "Alle" gewählt, so wird das Bitmuster an alle angeschlossenen Karten übertragen.

Neue Adresse
Jeder Karte kann dauerhaft eine Adresse im Bereich 1 bis 16 zugewiesen werden. Zur Festlegung einer neuen Kartenadresse darf nur die entsprechende Relaiskarte angeschlossen sein. Mit "Übertragen" wird die neue Adresse festgelegt.

Programm
Wie im Direktmodus kann hier ein Muster mit acht Schaltern eingestellt werden. Dieses Muster kann nun mit "Einfügen" der Liste hinzugefügt werden. Mit bis zu 30 Mustern und Zeiten kann so eine Programmsteuerung erfolgen.

Adresse
Die Adresse gibt an, welche Karte adressiert werden soll. Mit der Einstellung "Alle" wird jede Karte angesprochen.

Zeiteinheit
Ein Muster bzw. ein Schaltzustand kann 1 bis 255 Zeiteinheiten erhalten bleiben. Die kleinste Zeiteinheit beträgt 1/16 Sekunde.

Dauer
Für die angegebene Dauer in Zeiteinheiten bleibt der Zustand der Relaiskartenausgänge erhalten. Wird als Dauer z.B. 1 gewählt und ist die gewählte Zeiteinheit 1 Sekunde, so bleibt der Zustand während einer Sekunde erhalten. Wird bei gleicher Dauer die Zeiteinheit auf z.B. 60 Minuten gestellt, so ändern sich die Relaiszustände eine Stunde lang nicht. Die Dauer wird mit in die Liste übernommen. Die Zeiteinheit wird nur bei der Programm-Übertragung der Karte übergeben.

Einfügen
Das Muster wird in die Liste eingefügt bzw. angehängt.

Löschen
Das in der Liste angewählte Muster kann hiermit entfernt werden.

Ersetzen
Das in der Liste angewählte Muster kann mit dem Muster der acht Schalter ersetzt werden.
Hinweis: Ein Doppelklick auf ein Listenmuster überträgt es in die Schalter.

Stop
Ein laufendes Programm wird angehalten.

Start Einfach
Eine Musterliste wird einmal abgearbeitet. Sie muss vorher übertragen worden sein.

Start Dauer
Eine Musterliste wird endlos abgearbeitet. Sie muss vorher übertragen worden sein.

Übertragen
Die Musterliste wird der Karte mit der gewählten Adresse (oder "Alle") übertragen. Die Zeiteinheit wird ebenfalls gesetzt.

Menü
Im Menü befinden sich drei wesentliche Optionen:
Datei/Neu: Das "Programm" wird nach entsprechender Nachfrage gelöscht.
Datei/Öffnen: Eine Relais-Datei mit entsprechenden Mustern und Zeiten kann geladen werden.
Datei/Speichern: Ein Relais-"Programm" kann als Datei gespeichert werden.

Hinweis zum Programmstart
Alle wesentlichen Einstellungen werden beim Beenden gesichert. Damit stehen beim nächsten Programmstart alle gewählten Einstellungen wieder zur Verfügung. Die Liste bleibt ebenfalls vorhanden.

Das Programm erkennt eine übergebene Kommandozeile. RELAIS-Dateien (*.REL) können also unter Windows dem Programm RELAIS.EXE zugeordnet werden (Öffnen mit ... im Explorer).


Kommunikationsprotokoll

Zur Ansteuerung aus eigenen Programmen muss das Protokoll der Relaiskarte bekannt sein. Es soll hier in kurzer Form beschrieben werden.

Die Relaiskarte empfängt mit 9600 Baud, 8 Bit, No Parity, 2 Stopbits, es gibt keinen Rückkanal. Bis zu 16 Karten hängen an der TXD-Leitung des PC.

Jede Steuernachricht vom PC besteht aus genau 5 Bytes:

 
27
"ESC", Anfang der Nachricht
ID-Adresse
1 bis 16 oder 255 als Generaladresse
Kommando 64 ... 72, siehe unten
Parameter 1 z.B. Bitmuster oder "leerer" Parameter 0
Parameter 2 z.B. "leerer" Parameter 0

Die folgende Liste zeigt alle gültigen Kommandos:

Befehl Kommandobyte Parameter 1 Parameter 2
Direktausgabe 64 Bitmuster 0
EEPROM programmieren 66 EE-Adresse Byte
Programmstart 68 0 0
Programmstop 70 0 0
ID-Adresse zuweisen 72 ID-Adresse 0
Programmstart Einfach-Durchlauf 74 0 0

Prinzipiell gibt es zwei Betriebsarten:

  1. Das Interface reagiert auf direkte Ausgabebefehle über das Kommando 64.
  2. Das Interface gibt automatisch die intern im EEPROM gespeicherten Kommandos aus. Die Daten müssen zuvor mit dem Kommando 70 übertragen werden, und das Programm muss mit dem Kommando 68 oder 74 gestartet werden.

Das System verfügt über 64 Byte EEPROM zur Aufnahme von Einstellungen und Programmen.

Adresse  
0 Device-Adresse 1...16, wird durch Kommando 72 zugewiesen
1 Startmodus: 1 = Programmstart aktiv, 0 = Direktmodus aktiv, 2= Programmstart: Einmal
2 Higbyte der Zeitbasis, 256 * Wert * 1/16 Sekunden
3 Lowbyte der Zeitbasis, Wert * 1/16 Sekunden
5 Programm-Bitmuster 1
6 Wartezeit 1 als Vielfaches der eingestellten Zeitbasis
7 Programm-Bitmuster 2
8 Wartezeit 2 oder 0 als Endemarke, 0 wartet eine Zeiteinheit und führt zum Anfang
9 Bitmuster 3 usw.

Insgesamt können bis zu 30 Bitmuster eingegeben werden. Sie werden nach dem Startbefehl zyklisch ausgegeben und beginnen mit jedem Neustart der Relaiskarte auch ohne PC automatisch. Das Gerät nimmt aber auch während eines laufenden Programms Direktkommandos entgegen. Mit jeder neuen automatischen Ausgabe werden die letzten Ausgangszustände überschrieben.

Jede automatische Ausgabe bleibt für 1...255 Zeiteinheiten erhalten. Die Zeiteinheit ist in weiten Grenzen als Vielfache von 1/16 Sekunde einstellbar. Dazu muss ein 16-Bit-Zeitfaktor als Highbyte und Lowbyte in die Speicherstellen 1 und 2 geschrieben werden. Die folgende Liste zeigt einige typische Beispiele:

0 1 1/16 Sekunde
0 8 ½ Sekunde
0 16 1 Sekunde
3 192 1 Minute
225 0 1 Stunde

Wählt man als Zeitbasis eine Stunde, dann kann das Programm bis zu 30 * 255 Stunden, also ca. 10 Monate dauern. Als schnellste Ausgabenfolge ist ein Takt von 16 Ausgaben pro Sekunde möglich.

Das Startkommando 68 schreibt "1" in die Speicherzelle 1 und startet den Endloslauf. Nach dem Wiedereinschalten geht das Gerät in den Programm-Endlos-Modus.

Das Startkommando 74 schreibt "2" in die Speicherzelle 1 und startet den Einmal-Durchlauf des Programms. Mit jedem Neustart wird erneut ein einzelner Lauf ausgelöst.

Im Programmodus "Endlos" kann ein Interface als Master den zeitlichen Ablauf aller anderen Interfaces als Slaves steuern bzw. synchronisieren. Das Interface mit der ID-Adresse 1 ist grundsätzlich der Master. Es hält die SYNC-Leitung während des Programmlaufs low und setzt sie nur für die Dauer seines ersten Programmschritts high. Alle Slaves verzögern am Ende ihres Programms den Neubeginn beim Programmschritt 1 bis ein high-Pegel an der SYNC-Leitung erscheint. Der Master erzwingt also einen gleichzeitigen Start. Ist kein Master definiert, dann laufen alle Interfaces frei. Ein externer Schalter (Öffner) zwischen SYNC und Masse kann aber das Startsignal für Einzeldurchläufe liefern.


Typische Anwendungen & Anschlussbelegung der Schnittstelle

  • Zentrale Steuerung von bis zu 8 Verbrauchern vom PC aus
  • Automatische Lichtbetätigung zur Abschreckung von Einbrechern
  • Lichtorgeln für den Partykeller
  • Automatische Ladegeräte mit mehreren Lade/Entladezyklen
  • Lichtmuster für Schaufensterauslagen und Demonstrationen
  • Einfache Maschinensteuerungen
  • Umschaltung von Messstellen

Die folgende Abbildung zeigt den Anschluss der Datenleitung. Beide Western-Buchsen sind gleich beschaltet und austauschbar. Interfaces werden über Verlängerungskabel eins zu eins verbunden. Das Datenkabel zum PC verwendet nur Masse (Pin 5) und TXD (Pin 3) an einer DB-9-Buchse. Am Pin 1 der Western-Buchse steht die Betriebsspannung zur Verfügung, die über eine Diode verpolungssicher an der Netzteil-Buchse liegt. Mehrere Interfaces können daher wahlweise über ein oder mehrere Netzteile versorgt werden. Die Synchronleitung an Pin 3 ist im Ruhezustand gesetzt und wird vom Master-Interface für die Dauer eines Synchronimpulses auf Nullpegel gezogen. Die Synchronleitung ist hochohmig und darf alternativ auch über einen externen Schaltkontakt (Öffner) gegen Masse gezogen werden. Damit lässt sich eine Schaltsequenz durch kurzes Öffnen des Kontakts extern auslösen.

Pin 1 Betriebsspannung +12 V
Pin 2 Masse
Pin 3 Synchronleitung SYNC
Pin 4 Masse
Pin 5 Datenleitung TXD vom PC
Pin 6 Masse


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