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UV-Belichtungstimer



timer offen

Den wollte ich mir schon lange bauen, da mein (sehr) altes Belichtungsgerät nur einen Ein/Aus-Schalter hat. Wie man sieht habe ich mich entschieden den Timer in ein eigenes Gehäuse einzubauen, das soll aber niemand abhalten die Schaltung in einen Selbstbaubelichter (Scannergehäuse o.ä.) einzubauen. Im Gegenteil, ich habe die Schaltung auf 2 gleich große Platinen (ca.40x100mm) verteilt deren Befestigungslöcher Deckungsgleich sind und somit Huckepack mit Abstandsrollen (-Bolzen) übereinander montiert  werden können. Timer PlatinenmontageIm Gehäuse ist jede Menge Platz sodass der Einbau der Platinen nicht besonders schwierig ist. Im Foto ist gut zu erkennen wie ich die Platine an die rote Plexiglas Frontplatte montiert habe. Die Senkkopfschrauben  (M2,5) wurden mit der Frontfolie überklebt und sind von außen nicht sichtbar. Die LED habe ich wie immer bei solchen Gelegenheiten zum Schluss, also erst nach Montage der Platine angelötet. Für den 230V Teil habe ich eine normale  3-Fach Steckdosenverlängerung in der Mitte getrennt. Das Netzkabel wird über einen Wippschalter dem Netzteil zugeführt. Die Steckdosenleiste wird vom Netzteil (Relais) wieder nach außen geführt.

Wichtig:
Unbedingt Kabeldurchführungen mit Zugentlastungen verwenden.
Alle 230V Kabelverbindungen sauber mit Schrumpfschlauch isolieren und auch das grün/gelbe Erdungskabel durchverbinden.
Soll ein Metallgehäuse verwendet werden (ich rate davon ab), muss das Erdungskabel mit dem Gehäuse verbunden sein. Auch metallische Bauteile die aus dem Gehäuse ragen (z.B. Kippschalter) müssen geerdet sein. Deshalb sind bei meinem Aufbau alle relevanten Bauteile aus Kunststoff.

Schaltung Digitalteil

Timer Eagle-Schaltplan

Timer HauptplatineDie Anzeige besteht aus 3 LED Siebensegmentanzeigen mit gemeinsamer Kathode, die im Multiplexbetrieb von einem AT Tiny2313 angesteuert werden. Das ermöglicht eine maximale Schaltzeit von 9:59 Minuten. Wem das nicht ausreicht (ich belichte ca. 2 Min.) hat noch die Möglichkeit die Anzeige auf Sekundenbetrieb umzustellen, dann erreicht man 999 Sekunden (entspricht 16:39 Minuten). Der Piezo-Summer wird bei Betrieb von PD1 und PD2 gegenphasig angesteuert um die Lautstärke zu erhöhen.
An PD3 angeschlossen, ist der Treibertransistor für das Relais (das auf der Netzteilplatine sitzt). Gleichzeitig schaltet er LED1 welche anzeigt, wenn das Relais schaltet. Da mir die I/O Leitungen des Tiny2313 knapp wurden, musste ich für die Abfrage der 3 Tasten einen Trick anwenden. Diese sind nämlich nicht wie üblich an einen eigenen Portpin gegen Masse angeschlossen, sondern über 3 Schottky Dioden (SB130) mit PortB 0..2  die anderen Anschlüsse des Tasters gehen anstatt an GND allesamt an PD0 der als Eingang programmiert ist. Die Dioden  sind notwendig damit beim drücken von 2 Tastern gleichzeitig, keine Ausgänge kurzgeschlossen werden. Die SB130 ist vielleicht etwas überdimensioniert (die kann 1A in Flussrichtung), aber die hatte ich gerade zur Hand.

Das Ganze funktioniert folgendermaßen:


Bei jedem Interrupt (alle 4 mS), bevor die nächste Anzeige angesteuert wird, schalte ich die 3 Treibertransistoren aus und ziehe nacheinander einzeln (die auf Ausgang programmierten) PB0..2 auf low und frage PD0 (Pind) ab. Ist z.B S2. gedrückt,  wird PD0 low sein wenn ich PB1 auf low schalte. Meine Versuche haben gezeigt, dass sich hier die altbewährte 1N4148 leider nicht benutzen lässt, da es wegen dem 0,7V Spannungsabfall nicht ausreicht PD0 sicher auf Masse zu ziehen. Eine andere Möglichkeit wäre gewesen die Schottkyioden umzupolen und PB0..2 auf High Pegel zu programmieren. Dann währe aber noch ein Pull Down Widerstand an PD0 nötig gewesen. Ausprobiert habe ich das allerdings nicht. Mit dieser Technik lassen sich ohne weiteres 8 Taster anschließen die unabhängig voneinander abgefragt werden können. D.H. auch wenn  2 oder 3 Tasten gleichzeitig gedrückt werden, kann dies ausgewertet werden. Die Genauigkeit  des Timers ist abhängig von der Toleranz des verwendeten 4 MHz Quarz und dürfte mehr als ausreichen. In der Firmware wird der 16 Bit Timer des AVR im CTC-Modus betrieben, der die Taktfrequenz (die 4 MHz) soweit herunterteilt bis eine genaue Sekunde entsteht.

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Layout

Timer Eaglelayout

Die >40*100mm Platine ist Einseitig. Es müssen lediglich 6 Drahtbrücken bestückt werden. Beim bestücken muss C3 auf der Lötseite eingebaut werden.  Wer dem Tiny2313 eine Fassung spendiert, kann C3 auch von oben in der Mitte der IC-Fassung einbauen (probieren, bei mir hat das gepasst). SV1 ist der ISP-Anschluss. Die Fusebits des Tiny 2313 werden so gesetzt, das der interne Oszillator abgeschaltet und der 4MHz Quarz eingeschaltet wird. (siehe USB-LCD 2)

Hier ein Beispiel mit Ponyprog:

Fusebits Ponyprog

Nach dem Brennen der Fuse Bits kann die Firmware für den At Tiny2313 aufgespielt werden.

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Das Netzteil

Netzteil Eagle Schaltung

UV-Timer NetzteilDas Relais befindet sich wie gesagt mit auf der Netzteilplatine um unnötiges verkabeln mit den gefährlichen 230V Netzspannung zu vermeiden. Der Rest ist sicher allen bekannt, Trafo, Brückengleichrichter, Siebelko und 5V Festspannungsregler.

Beim Aufbau UNBEDINGT sorgfältig arbeiten und vor allem Finger weg von der Platine wenn Netzspannung anliegt.

Links auf der Platine befinden sich die 230V Anschlüsse. An Klemme 1...2 wird das Netzkabel angeschlossen. An 3...4 die Steckdose. Wer möchte, kann dem µC7805 einen kleinen Kühlkörper spendieren, bei mir tut es eine Unterlegscheibe, die ich zusammen mit 2 M3 Muttern benutze um den Spannungsregler auf der Platine zu befestigen.Das Netzteil kann natürlich auch mit vorhandenen Bauteilen aus der Bastelkiste (speziell Trafo und Relais) aufgebaut werden.Die Schaltung des Timers zieht bei angezogenem Relais (bei mir) ca. 200 mA. Um sicherzugehen, sollte das Netzteil für 300 mA ausgelegt sein.

Netzteil Eagle Layout

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Stückliste


Digitalteil:





R1..R8 100R Alle Widerstände 0,08 0,64
R9..R12 4.7k ¼ Watt 0,08 0,32
R13 10k
0,08 0,08
R14 330R
0,08 0,08
C1,C2 27pF KERKO 27P 0,04 0,08
C3 100nF Z5U-5 100N 0,06 0,06
D1..D3 SC 52-11 RT 7 Seg. Anzeige gem. Kathode     SC 52-11 RT 0,59 1,77
D4 1N4148
0,02 0,02
D5..D7 SB130
0,13 0,39
Q3..Q6 BC547B
0,03 0,12
IC1 ATTINY 2313 ATTINY 2313 DIP 1,30 1,30
LED1 3mm LED 3mm LED rot 0,05 0,05
Summer
SUMMER     BM 15B 0,71 0,71
S1..S3 TASTER  3301D 0,13 0,39
Q1 Quarz 4,0000-HC49U-S 0,24 0,24
SV1 Leiste WSL 10G 0,07 0,07




------------


Gesamt
6,32

 Netzteil:





K1 Relais FIN 36.11 5V 0,82 0,82
tr1 Trafo 3,2VA, 9V, 356mA     EI 38/13,5 109 3,30 3,30
C1 Elko 470µF RAD 470/35 0.14 0,14
C2..C3 100 nF Z5U-5 100N 0.06 0,12
IC1 µA 7805 TO-220 0.17 0,17
B1
DIL-GLEICHRICHTER     B40C800DIP 0.17 0,17




------------


Gesamt
4,72

Optional:





Gehäuse
TEKO D13
4,60
J1
PSS 254/3W (2*)
0,10
J1
PSK 254/3W (2*)
0,06
J1
PSK-KONTAKTE 20Stck
0,31


Wippschalter, 1-polig AUS

Daniel Brust hat für die Bauteile des Timers einen Reichelt Warenkorb  zusammenstellt. Vielen Dank dafür.
Im Warenkorb fehlt noch D4 (1N4148). Diese also noch  dem Warenkorb hinzufügen.

Das Gehäuse ist nicht ganz billig sieht aber mit der roten und 20° abgeschrägten Frontplatte  sehr schick aus. J1 sind Leiterplattensteckverbinder im 2,54 mm Raster die es in unterschiedlichen Größen gibt. Zum Stecker, der auf die Platine gelötet wird,Timer Gehäuse benötigt man immer das passende Steckergehäuse und die Anzahl von PSK-Kontakten die (wenn man wie ich die Crimpzange hat ) an das Kabel gecrimpt werden. Man kann die Kontakte auch löten. Natürlich lässt sich auch eine der vielen anderen Möglichkeiten nutzen um die Netzteilplatine mit der Anzeigeplatine zu verbinden. Im einfachsten Fall einfach die Litzen direkt anlöten. Übrigens sind die verwendeten Siebensegmentanzeigen auch in anderen Farben erhältlich, das Gehäuse gibt es aber leider nur mit roter Scheibe.

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Frontplatte

Timer FrontplatteDie Frontfolie wurde wie bei meinen anderen Projekten mit Frontdesigner von Abacom  erstellt. Die 3 Siebensegmentanzeigen sind natürlich nur symbolisch abgebildet und werden vor dem aufkleben ausgeschnitten. Die Frontfolie sowie eine Bohrschablone sind in der Zip Datei enthalten. Man kann sich auch die Bohrschablone in der Eagle Datei ausdrucken indem man Layer 102 und 20 einschaltet.

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Bedienung

Auf der abgebildeten Tabelle der Frontplatte, kann man auch gleich die Funktionen erahnen welche der Timer beinhaltet. Nach dem einschalten des Timers wird die zuletzt eingestellte Zeit aus dem Eeprom geladen und auf dem Display angezeigt, sodass man in den meisten Fällen sofort durch drücken der Start Taste eine neue Belichtung starten kann. Wird eine andere Zeit gewünscht kann durch Drücken der Up / Down Tasten Sekundenweise eine andere Zeit programmiert werden.Um die gewünschte Zeit schneller zu erreichen kann durch gleichzeitiges Drücken von 2 Tasten (Tabelle Preset) der Timer auf 0:00, 2:00 und 4:00  Minuten gestellt werden. Durch Drücken der Start Taste, schaltet wie gesagt das Relais und die LED beginnt zu leuchten bis der  Timer bei 0:00 angelangt ist. Während der Timer Läuft haben die Taster Up, Down und Start die Funktionen  Pause, Cancel und Continue.  Bei Pause (Up)  bleibt der Timer stehen und das Relais schaltet aus. Nun kann man mit Cancel (Down) abbrechen oder mit Coninue (Start) das Relais für die Restzeit wieder einschalten. Ist der Zähler bei null angelangt schaltet das Relais aus und eine kleine Animation wird abgespielt (siehe Video). Hierbei werden z.B. die Worte "AUS" und "OFF" über das Display gescrollt  (man kann ja leider nicht alle Buchstaben vernünftig auf einem Siebensegment Darstellen). Dieses Gimmick kann im Setup ausgeschaltet werden wenn es nervt .

Eine Ausnahme ist die Eingestellte Zeit 0:00. Wird bei 0:00 auf Start gedrückt schaltet das Relais dauerhaft ein und der Timer zählt aufwärts bis zum Abbruch (siehe oben). Dabei wird jede Minute (100 sec. im sss Modus) ein kurzer Warnton erzeugt.

Das Setup Funktioniert Folgendermaßen:

Man drückt eine oder mehrere Tasten gleichzeitig und schaltet den Timer ein.
Um z.B. den Summer auszuschalten (auch der kann nerven) hält man Up und Down gleichzeitig gedrückt und schaltet den Netzschalter des Timers ein. Auf dem Display erscheint "S-0", zum Einschalten des Summers drückt man nur Up und "S-1" erscheint.  

Folgende Voreinstellungen können im Setup gemacht werden


Funktion Up Down Start Display
Summer ein x

S-1
Summer aus x x
S-0
Animation ein
x
A-1
Animation aus
x x A-0
Uhr M:SS (9:59) 

x U-1
Uhr SSS (999) x
x U-0
Meine Einstellung* x x x ooo

*(ich war so frei)

Meine Einstellungen sind Summer ein, Anim ein, M:SS, 2:10 Minuten Belichtungszeit.
Die so gemachten Einstellungen werden Selbstverständlich im Eeprom gespeichert.

 Download

Alle Dateien gezippt downloaden

Die neuste Hex (Bugfix preset der Zeiten stimmt jetzt mit den Tastenkombination auf der Frontplatte überein)
Custom Hex (Anstatt Preset 0.00 2.00 4.00 wird hier 1:35, 2:30 und 3:40 über die Mehrfachtastenbelegung voreingestellt)

Modifizierte Versionen

Steckergehäuse

Hier noch eine Version für ein Bopla Steckergehäuse die ein feundlicher Bastler (der namendlich nicht gennant werden will) als PDF zur Verfügung stellt.

Teil1, Teil2

Belichter

Hier eine  Sprint-Layout Version von Lothar Jasper die er in seinen Selbstbau Belichter eingebaut hat.

Belichter

Download

Vielen Dank für die Alternativen Layouts,
Jürgen