DIY Flatfield-Controller

Für die Reparator (oder Nachbau) des Flatfield-Controller nachfolgend alle notwendigen Informationen.

• Raspberry Pi2
• Relay-Shield (4 Relays, wovon 3 benötigt werden)
• I2C Servo-Shield (16 Channel wovon 2 benötigt werden)
• 4x Endschalter
• 2x Servomotoren „todo“
• Servocity Gearset
• Mechanik-Bauteile (8mm Welle, Aluminiumbefestigung)
• Halter für die Folie sind mit dem 3D-Drucker gefertigt
• 2x Einbausteckdosen
• 2x 4Pin-DC Buchsen und 2x 3Pin-Dc Buchsen
• 1x Kaltgerätebuchse (Stromversorgung)
• 1x 5-6 Volt 2.1mm (innen positiv) Buchse (Spannungsversorgung für die Servomotoren)
• Lan-Verlängerung (optional)

• Raspian Betriebssystem
• Apache2 Webserver
• PHP Webinterface
• Python-Scripte zur Steuerung der Hardware

14 Pins werden verwendet. Pins ohne Bezeichnung werden für die elektronische Schaltung benötigt, müssen jedoch im Quellcode nicht angesprochen werden (z.B. Masse (GND), Spannung ). Effektiv werden damit 9 Pins der Headerleiste belegt.

Die Pinheader-Leiste ist die Anschlussseite des Raspberry PI. Jedes Relay verfügt eine eine 3er Klemme an dem der Stromführende (220V) Verbraucher angeschlossen wird. Der Raspberry PI schaltet das Relay (als Schalter AN/AUS), hierfür wird jeweils ein stromführendes Kabel des Verbrauches in eine Klemme hinein geführt und an einer zweiten herausgeführt.

Der Baustein wird als NO-Schalter (normally open) verwendet, d.h. ohne Spannungszufuhr sind die Verbraucher ausgeschaltet. Um den Baustein zu aktiveren, muss ein Eingangspin (IN1, IN2, IN3 ) auf LOW gesetzt werden (inverse Logik).

• Default Adresse 0x40 wird verwendet.
• Die grüne Klemme dient der Stromversorgung der angeschlossenen Servomotoren. Diese Klemme kann über Relay3 geschaltet werden. Ich verwende ein 6 Volt (3 Ampere) Netzteil. Das über einen 2.1 mm Stecker (innen positiv) an die Box angeschlossen werden kann.
• Kanal 0 und 1 werden für die Servomotoren verwendet.

Für die Verbindung des Controllers mit dem Raspi werden vier Leitungen benötigt. Die Pinbelegung ist weiter oben angegeben.

Nach der Installation wurde mit apt-get upate und apt-get upgrade einmalig alles aktualisiert.

• Raspberry Pi (Raspian) mit Lamp (Apache2 & PHP )
• SSH aktivieren (Passwort ändern nicht vergessen )
• Raspi-Config
  • I2C freischalten
    • i2cdetect -y 1 (auf der Konsole) ergibt dann, dass die Addresse 40 (default) zur Verfügung steht. (Hierzu muss der Servocontroller mit dem Raspi verbunden sein)
    • sudo pip install Adafruit-PCA9685 um die Bibliothek des Servocontrollers mit Python benutzen zu können.
  • Frequenz ist Moderat auf 800 MHZ gesetzt
  • Festplatten Erweiterung aktivieren nicht vergessen
• Python 3.5 (ist bereits lauffähig)

Mit Python (und Bootstrap als HTML-Layout) wurde eine minimale Weboberfläche entworfen. Die Steuerung der Hardware erfolgt, indem in PHP Pythonscripte aufgerufen werden.

Die eigentliche Steuerung der Hardware läuft durch einfache Pythonscripte, obwohl eine einfache GPIO-Steuerung auch mit PHP und Wiring-Pi ohne Python möglich wäre. Die konsequente Verwendung von Python hat den Vorteil das die Hardware auch ohne Webinterface von der Konsole aus steuern zu können.

Der Quellcode ist bei Bitbucket gelistet. Dieser Quellcode enthält die alle erforderlichen PHP (Html) und Pythonscripte. Voraussetzung ist:

1. Installiertes Raspian mit LAMP
2. I2C muss freigeschaltet sein
3. Adafruit-PCA9685 Bibliothek (s.o) muss installiert sein
4. Hardware muss zur Verfügung stehen

Die Installation erfolgt in zwei Schritten:

1. Quellcode im Verzeichnis /var/www/html/ auspacken
2. Rechte vergeben

Schalterpinout:

• Servo
  • 3PIN: Signal=links, Vcc=rechts, GND=unten

• Endschalter
  • 4PIN: GND=unten, open=links, close=rechts