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Bau- und Bedienungsanleitung

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Best.-Nr.: 105108Version 1.0

Stand: September 2012

Fs20-Funk-universal-empfängerFs20 ue1-2

2 Bau- und Bedienungsanleitung

Fs20-Funk-universal-empfänger

Dieses kompakte FS20-Schaltmodul ist für den Empfang von Fernschaltbefehlen des Funk-Fern-schaltsystems FS20 und die individuelle Einbindung in eigene Anwendungen konzipiert. Das Modul zeichnet sich durch geringe Abmessungen aus und kann wahlweise mit einem Leistungs-Schalt-relais oder als Open-Collector-Variante genutzt werden.

Allgemeines

Mit dem FS20-Universal-Empfänger FS20 UE1-2 steht eine weitere interessante Komponente für das FS20-Haussteu-

Technische Daten: FS20 UE1-2

Schaltausgang: wahlweise Open-Collector- oder potentialfreier Relaisausgang

Open-Collector-Ausgang: 30 V/100 mA

DC max. 42 V/bis 30 V 12 A,

Relaisausgang: AC max. 30 V 6 A,

wahlweise Öffner oder Schließer (1 x Um)

Empfangsfrequenz: 868,35 MHz

Modulation: AM

Reichweite: bis 100 m (Freifeld)

Anzeigen: LED für Programmierung und Status

Programmierung/Konfigurierung: über Taster auf der Platine oder

extern anschließbare Taster

Steuereingang: externer Taster

Spannungsversorgung: ohne Relais: 5–12 V, mit Relais: 12 V/±5 %

Stromaufnahme: <10 mA ohne Relais, <50 mA mit Relais

Platinenabmessungen: mit Schaltrelais 92 x 28 mm,

ohne Schaltrelais 51 x 28 mm

erungs-System zur Verfügung. Dieser universelle Empfän-ger zeichnet sich durch eine besonders kleine Bauform aus und ist ausgangsseitig wahlweise als Open-Collector-Varian-te oder mit einem leistungsfähigen Schaltrelais einsetzbar. Dadurch bieten sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten für die individuelle Einbindung in eigene Anwendungen bei Nutzung beliebiger Fernschaltsender aus dem FS20-System.Der Schaltausgang arbeitet wahlweise als „Dauerkon-takt“ oder wird für eine programmierbare Einschaltdauer (1 s bis 4,5 h) aktiviert. Ein Funk-Schaltsystem, wie es das FS20-System darstellt, ist in seiner Funktionsvielfalt so breit angelegt, dass man tatsächlich nahezu alle denkbaren Fernschalt- und Steueraufgaben ausführen kann, vom ein-fachen Einschalten bis hin zu komfortablen Steuerungen. Im FS20-System lassen sich beispielsweise auch Kurzzeit-Ein-schalt-Timer programmieren. Ein so programmierter Schalter schaltet sich nach der eingestellten Zeit (1 s bis 4,5 h) auto-matisch wieder ab. Der hier vorgestellte Empfänger ist für den Einsatz in eigenen, individuellen Lösungen gedacht, und die Ansteuerung kann durch alle beliebigen Sender des FS20-Systems erfolgen. Neben verschiedenen Handsendern können die Schaltbefehle von Bewegungsmeldern, Wandsendern, UP-Schaltern usw. kommen. Abbildung 1 zeigt einige Beispiele der verwend-baren Fernbedienungen und FS20-Sender. Bei der Konstruktion wurde besonderer Wert auf kleine Ab-messungen des Moduls gelegt. Wenn kein Relaisausgang, sondern nur eine Open-Collector-Variante genutzt werden soll, kann der Platinenbereich zur Aufnahme des Schalt-

Abmessungen nur 51 x 28 mm

(ohne Relais)

Bau- und Bedienungsanleitung 3

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relais einfach entlang einer perforierten Linie (Abbildung 2) abgebrochen werden. Aufgrund der kompakten Abmessungen (51 x 28 mm ohne Relais bzw. 92 x 28 mm mit Relais) eröffnen sich vielfältigste Anwendungsmöglichkeiten in unterschied-lichsten Anwendungsbereichen für das Modul. Abbildung 3 zeigt das Modul, wenn es als Open-Collector-Variante zum Einsatz kommen soll, und Abbildung 4 mit Schaltrelais.Neben dem Einsatz für eigene, völlig individuelle Steue-rungen kann das Modul auch als Ersatz für veraltete oder defekte Fernbedienungseinrichtungen dienen.

Versorgungsspannung zwischen 5 V und 12 V liegen und mit Schaltrelais sind 12 V zur Modulversorgung möglich.Durch die nahtlose Einordnung in das FS20-Adresssystem mit seinen umfangreichen Adressierungsmöglichkeiten ist zudem die Störsicherheit gegenüber einfach codierten Sys-temen deutlich erhöht. Ein weiterer Vorteil gegenüber vie-len einfachen Systemen ist die hohe Reichweite von bis zu 100 m (Freifeld). Und wem die Reichweite aufgrund baulicher Gegeben heiten beeinträchtigt ist (bzw. dicke Stahlbeton-wände müssen überwunden werden), der kann mit dem zum FS20-Sys tem lieferbaren Repeater des Systems die Reich-weite verdoppeln. Wir warnen jedoch ausdrücklich davor, als Laie di-rekt in netzbetriebene Geräte einzugreifen, dies muss dazu ausgebildeten Elektrofachleuten vorbehalten bleiben. Für derartige Anwendungen stehen zudem fertige Steuer-geräte im FS20-System zur Verfügung (z. B. die FS20-Funk-Schaltsteckdose FS20 ST).

Bild 1: Einige FS20-Sender-Beispiele, die zur Steuerung des FS20 UE1 geeignet sind.

Bild 2: Die Platine kann entlang der perforierten Linie in zwei Hälften getrennt werden.

Bild 3: In der Open-Collector-Variante zeichnet sich das Modul durch besonders geringe Abmessungen aus.

Aufgrund der offenen Bauweise dürfen die Kontakte des Re-lais mit max. 42 VDC/30 VAC beschaltet werden, obwohl das Relais selber zum Schalten von Netzspannung mit bis zu 16 A Strombelastbarkeit zugelassen ist.Um den Schaltzustand kontrollieren zu können, verfügt das Modul über eine Anzeige-LED. Des Weiteren kann parallel zur Fernbedienung auch eine drahtgebundene Steuerung des Schaltzustands vor Ort erfolgen.Wie bereits erwähnt, arbeiten die Schaltausgänge wahlwei-se als „Dauerkontakt“ oder werden für eine programmierbare Einschaltdauer (1 s bis 4,5 h) aktiviert. In der Open-Collector-Variante wird der Ausgang für die programmierte Zeit nach Masse gezogen, und mit bestücktem Relais zieht das Relais für die programmierte Zeit an.Der FS20-Universal-Empfänger verfügt über einen weiten Versorgungsspannungsbereich. Ohne Schaltrelais darf die Bild 4: Komplette Empfangseinheit mit Schaltrelais

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Funktion und Bedienung

Für die Steuerung des Schaltmoduls stehen zwei Betriebs-arten zur Verfügung: Die einfache Ein-/Aus-Steuerung bewirkt das wechselseitige Ein- oder Ausschalten des Schaltausgangs nach Betätigen der jeweils zugeordneten Taste der Fernbedienung oder der drahtge-bundenen Auslösung am Schaltmodul. Dabei bleibt der Ausgang so lange im gewählten Schaltzustand, bis ein weiterer Schalt-befehl erfolgt. Der Timer-Betrieb ermöglicht das zeitgesteuerte Schalten des Schaltausgangs, d. h., nach dem Einschalten wird nach einer programmierbaren Zeit (1 s bis 4,5 h) automatisch ausgeschaltet. Die sicher häufigste Bedienart wird die per Funk-Fernbedie-nung sein, bei Bedarf (und zur Programmierung) kann das Schaltmodul aber auch über den Taster auf der Platine oder den Taster-Eingang am Modul bedient werden. Am Taster-Eingang sind zur Programmierung und direkten Bedienung be-liebige Taster oder andere Kontakte (z. B. Reed-Kontakte) an-schließbar. In der Regel wird die Programmierung sicherlich mit Hilfe des Tasters auf der Leiterplatte vorgenommen.

Einordnung in das Adresssystem

Der FS20-Universal-Empfänger ist voll in das FS20-Adress-system, das aus bis zu vier unterschiedlichen Adresstypen besteht, integrierbar. Jeder Empfänger kann auf eine Einzel-Adresse, eine Funktionsgruppen-Adresse, die lokale Master-Adresse und die globale Master-Adresse reagieren. Der Empfänger reagiert im Auslieferzustand auf keinen Funk-befehl und ist erst, wie weiter unten beschrieben, auf min-destens einen Adresstyp zu programmieren. Durch die Möglichkeit, den Empfänger auf bis zu 4 unter-schiedliche Adresstypen zu programmieren, kann der Empfän-ger gleichzeitig mehreren Gruppen oder Sendern zugeordnet sein. Dazu ist lediglich die folgend beschriebene Adresszu-weisung entsprechend zu wiederholen. So kann man im Spei-cher des Schaltmoduls bis zu vier Adressen bzw. Adresstypen ablegen. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass an den ver-schiedenen Fernbedienungen der gleiche Hauscode und un-terschiedliche Adress-typen eingestellt sind. Zum Programmieren der Adresse ist die Bedientaste auf der Modulplatine oder ein im Bedarfsfall extern angeschlossener Taster länger als 5 Sekunden zu betätigen. Die Kontroll-LED beginnt jetzt zu blinken und signalisiert damit, dass sich der Empfänger im Programmiermodus befindet. Auf der zugehö-rigen, für das gesamte Adresssystem bereits vorprogram-mierten Fernbedienung ist nun lediglich eine Taste (Ein oder Aus) zu betätigen. Hat das Schaltmodul den Code empfan-gen, stellt die LED das Blinken ein und die Adresszuweisung ist bereits abgeschlossen. Da ein EEPROM auf dem Modul einmal programmierte Daten netzausfallsicher mindestens 10 Jahre speichert, kann die Programmierung auch bequem außerhalb des Einsatzortes erfolgen, wenn das Schaltmodul später (eventuell schwer erreichbar) zum Einsatz kommen soll. Soll eine Adresse bzw. Fernbedienung aus der Liste des Emp-fängers gelöscht werden, so ist im Programmiermodus die

bisher zugeordnete Taste auf der Fernbedienung länger als 0,4 s zu betätigen.

Timer

Der Timer ist ganz ohne Bedienvorgänge am Schaltmodul selbst programmierbar. So kann man ihn jederzeit komplett von der Fernbedienung aus neu programmieren. Die gewünschte Timer-Laufzeit ist sehr einfach programmier-bar – einfach beide Tasten des zugeordneten Tastenpaares der Fernbedienung gleichzeitig für 1 bis 3 s drücken. Damit startet man die Zeitmessung für die gewünschte Einschalt-zeit. Nach Ablauf dieser Zeit sind die beiden Tasten erneut für 1 bis 3 s zu drücken, und die Timer-Zeit ist programmiert. Der Timer-Lauf ist dann entweder durch kurzes Drücken der Be-dientaste am Schaltmodul oder der rechten Taste des zuge-ordneten Tastenpaares der Fernbedienung zu starten. Bei Be-darf ist der Timer-Lauf vorzeitig abschaltbar (Taste am Modul erneut bzw. linke Taste des Tastenpaares der Fernbedienung drücken). Dann schaltet der Schaltausgang sofort ab. Will man die Timer-Funktion wieder deaktivieren, um das Aus-schalten per Hand steuern zu können, aktiviert man zunächst die Timer-Programmierung: beide Tasten des Tastenpaares der Fernbedienung gleichzeitig für 1 bis 3 s drücken, die zu-gehörige Kontroll-Leuchte am Schaltmodul blinkt. Nun ist die Bedientaste am Modul selbst kurz zu drücken, und mit dem folgenden Erlöschen der LED ist der Timer deaktiviert.Möchte man den programmierten Timer nur vorübergehend deaktivieren, ohne ihn später komplett neu programmieren zu müssen, dann sind zunächst beide Tasten des zugeord-neten Tastenpaares der Fernbedienung für 1 bis 3 s gleich-zeitig zu drücken. Betätigen Sie nun die linke Taste des zu-geordneten Tastenpaares Ihrer Fernbedienung länger als 0,4 s. Jetzt ist der Timer deaktiviert. Um den Timer mit der noch gespeicherten Zeit wieder zu aktivieren, werden zu-nächst wieder beide zugeordneten Fernbedienungstasten für 1 bis 3 s gleichzeitig betätigt. Wird jetzt die rechte Taste des entsprechenden Tastenpaares länger als 0,4 s betätigt, ist die Timerfunktion wieder aktiviert.

Zurücksetzen

Bei Bedarf besteht die Möglichkeit, sämtliche Programmie-rungen auf einen Schlag zu löschen. Dies kann wegen ei-ner neuen Nutzungsart ebenso notwendig werden wie etwa bei einer verloren gegangenen Fernbedienung. Dazu ist das Schaltmodul wieder in den Adress-Programmiermodus zu ver-setzen, also die Bedientaste für mehr als 5 s zu betätigen, bis die LED auf der Platine blinkt. Dann ist lediglich die Be-dientaste am Schaltmodul nochmals kurz zu betätigen (bzw. der Taster-Eingang zu aktivieren) – die Kontroll-LED erlischt. Damit ist der Empfänger zurückgesetzt und reagiert wie am Anfang zunächst auf keinen Funkbefehl mehr.

Bau- und Bedienungsanleitung 5

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Schaltung

Herzstück des in Abbildung 5 dargestellten Hauptschaltbildes des FS20-Funk-Universal-Empfängers FS20 UE1-2 ist der Mikrocontroller IC 1. Der Mikrocontroller empfängt die vom HF-Empfangsmodul HFE 1 kommenden Funk-Protokolle direkt an Port 1.0. Die ankommenden Daten werden vom Controller gemäß dem FS20-Protokoll decodiert. Wurde ein gültiger Be-fehl empfangen, so löst der Controller den Schaltvorgang an Port 2.0 aus. Der Elko C 2 dient zur Versorgungsspannungs-pufferung direkt am Funkmodul.Das Schaltsignal gelangt dann über den Spannungsteiler R 5, R 6 auf die Basis des Schalttransistors T 1. Dieser Transistor arbeitet wahlweise als Open-Collector-Transistor, oder im Kollektorkreis befindet sich das Leistungs-Schaltrelais REL 1. Mit Schaltrelais arbeitet das Modul mit 12 V. D 2 verhindert eine Gegeninduktionsspannung an der Relaisspule.

An Port 1.1 erfolgt die Tasterabfrage, wobei die Bauteile R 1 und C 3 zur Störunterdrückung dienen.Erkennt der Controller eine Tastenbetätigung (Taster auf der Modulplatine oder externer Taster), so wechselt der Schalt-ausgang sofort den Zustand, und die Kontroll-LED D 3 zeigt den aktuellen Zustand an. R 8 dient dabei zur LED-Strom-begrenzung.Bei längerer Tastenbetätigung wechselt der Controller in den Programmiermodus, um auf eine neue Funk-Adresse einge-stellt zu werden. Die Speicherung einer neu programmierten (empfangenen) Adresse erfolgt sofort im EEPROM IC 2. Die Kommunikation zwischen EEPROM und Mikrocontroller er-folgt über den I2C-Bus (angeschlossen an Port 3.1 bis 3.3 des Mikrocontrollers). Die Widerstände R 3 und R 4 dienen dabei als „Pull-ups“. Im EEPROM bleiben alle programmier-ten Daten auch bei Spannungsausfall nahezu unbegrenzt (>10 Jahre) sicher gespeichert.

Bild 5: Hauptschaltbild des FS20-Universal-Empfängers

Bild 6: Spannungsversorgung des FS20-Universal-Empfängers

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24232221

20191817

4321

5

IC1

XTOUT

XTIN

TEST

XIN

XOUT

BIAS

VLC2VLC1VLC0

P3.3P3.2P3.1 LCDSYP3.0 LCDSY

P2.3 BUZP2.2 CL0P2.1P2.0 TCL0

P1.3 TCL0P1.2 INT2P1.1 INT1P1.0 INT0

P6.3 KS3P6.2 KS2P6.1 KS1P6.0 KS0

/RESET COM0

SEG1SEG0

COM3COM2COM1

SEG3

SEG6SEG5SEG4

SEG2

SEG14SEG13SEG12SEG11SEG10

SEG9SEG8SEG7

P8.4 SEG28P8.3 SEG27P8.2 SEG26P8.1 SEG25P8.0 SEG24

SEG23SEG22SEG21SEG20SEG19SEG18SEG17SEG16SEG15

P8.5 SEG29P8.6 SEG30P8.7 SEG31

24C02

IC2

1237

56

SCLSDA

3

2

1

BD4823G

IC3

VOUTGND

VDD

HT-7130-1

IC4 OUTIN

GND

1K

R1

22K

R7

10K

R4

10K

R3

16V470n

C1

50V100n

C7

50V100n

C4

63V47u

C6 +

25V10u

C8 +

16V100u

C2 +

BC846B

T1

ST2

ST1

ST5

ST6

ST3

ST4

LL4148

D1

+3V

+3V

+3V

2

31

4.19 MHz

Q1

9

10

IC1

8

4

24C02

IC2

100n50V

C10

100n50V

C9

100n50V

C5

+3V

REL

REL12

V/1

6A 1

x U

M

RE

L1

REL1

LL4148

D2

+UB

Tas

ter

TA1

+UB

R8470R

D3

LED rot SMD

+3V

KL1

Schraubklemme

C3

100n50V

R51K

R6

2K2

500mAT

SI1

HFE1

RX868SH-DVEmpfaenger

EN

+UbData

GND

REL

DC

Prog.-Mode

Spannungsversorgung

EEPROM

Microcontroller

Open-ColectorAusgang

Potentialfreies RelaisReset-Baustein

5-12V DC

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Spannungsversorgung

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Microcontroller

Open-ColectorAusgang

Potentialfreies RelaisReset-Baustein

5-12V DC

6 Bau- und Bedienungsanleitung

Bild 7: Für die Anschaltung der Last an die Schaltung der FS20 UE1-2 gibt es verschiedene Möglichkeiten.

Stückliste: FS20-Universal-Empfänger FS20 UE1-2Widerstände: 470 Ω/SMD/0805 R8

680 Ω/SMD/0805 R5

1 kΩ/SMD/0805 R1

2,2 kΩ/SMD/0805 R6

10 kΩ/SMD/0805 R3, R4

22 kΩ/SMD/0805 R7

Kondensatoren: 100 nF/SMD/0805 C3–C5, C7, C9, C10

470 nF/SMD/0805 C1

10 µF/25 V C8

47 µF/63 V C6

100 µF/16 V C2

Halbleiter: ELV02265 IC1

24C02/SMD IC2

BD4823G/SMD IC3

HT7130/SMD IC4

BC846B T1

LL4148 D1, D2

LED, SMD, Rot, low current D3

Sonstiges:Keramikschwinger, 4,19 MHz, SMD Q1

Schraubklemmleiste, 3-polig, 24 A/500 V KL1

Mini-Drucktaster, 1 x ein, Höhe 2 mm TA1

Sicherung, 500 mA, träge, SMD SI1

Empfangsmodul RX868SH-DV-T, 868 MHz HFE1

4 Stiftleisten, 1 x 1-polig, gerade, print HFE1

Bau- und Bedienungsanleitung 7

Bau- und Bedienungsanleitung

Platinenansicht von der Oberseite mit Bestückungsplan

Platinenansicht von der Unterseite (Prozessorseite) mit Bestückungsplan

Der im Mikrocontroller integrierte Taktoszillator ist extern ausschließlich mit dem Keramikschwinger Q 1 beschaltet.Für einen definierten Power-on-Reset und definiertes Verhal-ten bei zu geringer Betriebsspannung sorgt der Reset-Bau-stein IC 3. Solange die Betriebsspannung des Controllers unter 2,3 V liegt, bleibt dieser definiert im Reset-Zustand.Die Betriebsspannung der Prozessorschaltung und des Funk-moduls beträgt 3 V, die der Spannungsregler IC 4 in Abbil-dung 6 ausgangsseitig liefert. Die Versorgungsspannung des Moduls wird an ST 3 gegenüber Schaltungsmasse (ST 4) an-geschlossen. Über die Sicherung SI 1 und die Verpolungs-schutzdiode D 1 gelangt die Spannung auf den Pufferelko C 6 und den Eingang des Spannungsreglers IC 4. Die Kon-densatoren C 7 bis C 10 dienen zur allgemeinen Stör- und Schwingneigungsunterdrückung. Abbildung 7 illustriert die Möglichkeiten zur Anschaltung von Lasten.

Nachbau

Der praktische Aufbau des Schaltmoduls ist recht einfach und schnell erledigt, da größtenteils SMD-Komponenten zum Ein-satz kommen und diese bei ELV-Bausätzen bereits werkseitig vorbestückt sind. Es bleiben somit kaum noch Bauteile, die von Hand zu bestücken sind.Wenn das Modul in der Open-Collector-Variante verwendet werden soll, ist die Platine vor der weiteren Bestückung ent-lang der perforierten Linie zu trennen, d. h., der Platinen-

bereich zur Aufnahme des Schaltrelais wird einfach ab-gebrochen (siehe Abbildung 2).Die Bestückungsarbeiten beginnen wir mit den Elektrolyt-Kondensatoren, deren korrekte Polarität unbedingt zu beach-ten ist. Gerade bei höherer Betriebsspannung können falsch gepolte Elektrolyt-Kondensatoren explodieren. Nach dem Ein-setzen und Verlöten an der Platinenunterseite werden die überstehenden Drahtenden an der Platinenunterseite direkt oberhalb der Lötstellen abgeschnitten. Die Lötstellen selbst dürfen dabei nicht beschädigt werden.Wie auf dem Platinenfoto zu sehen, wird der 868-MHz-Funk-empfänger mit 4 Stiften auf die Mikrocontroller-Platine ge-lötet. Die Drahtantenne wird durch die zuvor eingeklipsten Antennenhalter geführt. Das Ende der Antenne muss 4–5 mm aus dem Antennenhalter herausragen und mit einem Tropfen Kleber gegen Verrutschen gesichert werden.Im Bedarfsfall sind auf dem Relaisteil der Platine nur 3 Kom-ponenten zu bestücken, wobei aber auf eine besonders sorgfältige Verlötung zu achten ist. Das Schaltrelais und die 3-polige Schraubklemme müssen unbedingt plan auf der Pla-tinenoberfläche aufliegen.Damit ist bereits der komplette Aufbau des FS20 UE1-2 abge-schlossen und der Einbau in die dafür vorgesehene Anwen-dung kann erfolgen. Die Verbindungen zum Modul wird über 1-adrig isolierte Lei-tungen hergestellt, die auf ca. 4 mm Länge abisoliert, ver-drillt, vorverzinnt und dann in die entsprechenden Platinen-anschlusspunkte gelötet werden.

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ELV Elektronik AG • Postfach 1000 • D-26787 Leer Telefon 0491/600888 • Telefax 0491/6008-244

Entsorgungshinweis

Gerät nicht im Hausmüll entsorgen! Elektronische Geräte sind entsprechend der Richtlinie über Elektro- und Elektronik-Altgeräte über die örtlichen Sammelstellen für Elektronik-Altgeräte zu entsorgen!

Bitte beachten:

Um ausreichend ESD-Schutz zu gewähren, ist das FS UE1-2-Modul in ein Gehäuse einzubauen oder anderweitig gegen Berührung abzuschirmen.

Weiterhin müssen alle vom FS20 UE1-2 abgehenden Leitungen kürzer als 3 Meter bleiben.