KRS-XL - Konnekting Rail System XL

[Ing-Dom]

Das
Konnekting Rail System XL (KRS-XL)
is a Sammlung von modularer Hard- und Software für Geräte in großen Hutschienengehäusen. Es ist für hochkanalige Anwendungen designed.

Gitlab: https://gitlab.com/knx-makerstuff/knx-rail-system-xl


Hallo zusammen,

das ist die Fortsetzung zu diesem Thread. Nachdem das Kind nun einen Namen hat, die ersten Platinen da sind, bestückt wurden und auch ins Gehäuse passen, möchte ich das hier schon mal zeigen. Ich werde hier ab und an Updates zum Entwicklungsstand geben.

Im Wiki habe ich ebenfalls bereits Informationen bereitgestellt. Wer ganz nahe an der Entwicklung dran sein will, bitte den Slack-Channel #krs-xl joinen.

Sofern bei irgendjemand ernsthaftes Interesse besteht am System mitzuarbeiten oder eine eigene Applikation zu entwickeln, unterstütze ich gerne.

[Ing-Dom]

Update 2020-01-07

* Kürzen der 12TE Platine auf 9TE mit der Kappsäge - klappt problemlos.
* Platine passt perfekt ins Gehäuse. In der Breite wären noch 1-2mm drin gewesen.
* LEDs und Display passen nahezu perfekt von der Höhe.
* Bisher keine Fehler auf der Platine bekannt - läuft bisher alles.
* Leider hab ich mich bei der Höhe der Taster vertan - das Gehäuse ist 2mm dick, das hab ich vergessen. Also 9,5mm statt 7mm.
* Die Bearbeitung des Gehäuses ist aufwändig und entspricht nicht meinen Qualitätsanforderungen. Ich bräuchte eine Fräse... aber ist nur ein optisches/zeitliches Thema.
* USB-Port zum flashen und debuggen ist durch eine kleine Gehäusemodifikation zugänglich, ohne dass man zerlegen muss. Sehr praktisch, so lange noch kein FOTB verfügbar ist.


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[Ing-Dom]

Update 2020-01-26:

Die Applikationsplatinen waren Freitag in der Post.

* Mechanik passt 100% - Größe, Löcher, Position der Stecker.

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* die Pads vom PCA9685 (TSSOP-28) sind etwas kurz geraten und lassen sich nicht so schön löten. Insbesondere GND-Pins wegen der großen Massefläche (EMV!). Aber mit etwas Geschick gehts schon. Weiterhin hat mir die KiCad wegen der Masse-Zone quer über nebeneinanderliegende GND-Pins eine Verbindung gelegt - und gerade am IC will man ja nicht mit 350° rumbrutzeln.

2020-01-26 22_16_28-Window.png

* Die FETs mit Kühlkörper passen auch gut

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* fast fertig

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Jetzt fehlen noch die 4 längeren Taster für CB und beim Gehäusedeckel muss ich noch die Aussparungen ausschneiden.


Wegen der erfreulich geringen Stromaufnahme der Applikation (20mA @5V bei Vollansteuerung aller Kanäle), <1mA bei alle Kanäle aus hab ich bei mir nur einen 7805 Linearregler verbaut.

Software braucht noch etwas Feinschliff und dann gehts bei mir in den Probebetrieb.

[Ing-Dom]

reserviert

[fritzrichter]

Moin Moin aus Berlin!
Mit Interesse bin ich auf diesen Thread aufmerksam geworden, passt er doch extrem gut zu meinem aktuellen Projekt das ich sehr gerne zum Erfolg führen möchte. Falls es besser passt (ich denke wenn die Community hilft, dann wird es ein längerer und lebender Thread), dann erstelle ich gerne einen separaten Thread dazu.

Meine Idee (Zusammenfassung)
Gebaut werden soll ein Treppenlicht-Lauflicht analog zu dem Projekt von Interactive Furniture. Ein LED-Treiber, der bis zu 18 Stufen nacheinander ein- und ausfaden kann, sobald ein Impuls von der ersten oder letzten Stufe kommt.

Features

• LED-Treiber zum Ansteuern von bis zu 18 24V LED Stripes die in Treppenstufen integriert wurden (für mich reichen 18, offen für ein flexibleres Konzept)
• Aufbau mittels Mikrocontroller (Ardiuno/ESP o.ä.)
• Ansteuerung der LEDs über Mosfets (ggf. PhotoMOS Bausteine)
• KNX-Anschluss zur Konfiguration (Dimmwerte, Geschwindigkeiten, Anzahl der Stufen, etc.)
• Nachtbetrieb (erste und letzte Stufe leicht gedimmt)
• Normaler Dimm- und Schaltbetrieb (unabhängig von dem Lauflicht)

Aktueller Status
Ein Testboard habe ich erfolgreich umgesetzt mit Hilfe von:

1. Ardiuno Nano
2. 16-CHANNEL 12-BIT PWM/SERVO DRIVER
3. Mosfet Treiber von Pollin

Die Implementierung in C++ hat gestartet, jedoch noch nicht abgeschlossen. Die Dimmung funktioniert, es fehlt die eigentliche Lauflicht-Funktion sowie die Anbindung an KNX.

Gehäuse
Bei der Suche nach einem Hutschienen-Gehäuse bin ich auf die KRS-XL Idee gestoßen und denke das passt perfekt zu meinem Vorhaben, es bietet einige Vorteile:

• Keine Recherche nach Gehäuse, Maßen der Platine etc. nötig
• Anbindung an KNX bereits realisiert
• Stabile Stromversorgung bereits vorhanden
• Display etc. bereits vorhanden
• Die Expertise der Community, also Euch! die ggf. mit unterstützen wollen und das Projekt so verfeinern können

Offene Fragen/TODOs

• Aktuell bin ich am fine-tunen der Elektronik, so würde ich ggf. auf sog. PhotoMos Bausteine gehen, die schnell sind und eine galvanische Trennung zwischen Last und Steuerkreis bieten, das alles in einem Bauteil.
• Die Programmierung muss abgeschlossen werden
• Anbindung an KNX muss noch folgen

Sobald das Layout steht, am besten natürlich als Anwendungsplatine für das KRS-XL Gehäuse, würde ich die Platinen bestellen, ggf. sogar gleich bestücken lassen (hat den Vorteil dass ich auf SMD setzen kann). Gerne bestelle ich in dem Zuge gleich mehrere mit bei vorhandenem Interesse. Das ganze Projekt würde ich dann open-source stellen incl. Eagle Files und C++ Code.

Mich würde interessieren:

1. Hat jemand Lust mir bei dem Projekt zu helfen ggf. auch nur als Sparing Partner
2. Wie komme ich an die KRS-XL Gehäuse incl. Platine mit Display ran (benötige 2 Stück)
3. Würde gerne mehr verstehen wie das KRS-XL System funktioniert

Freue mich auf eure Antworten!

[andi11]

wieviel Ampere pro Kanal brauchst du denn?

[Albatros62]

Schön, dass du dabei bist. Kennst du schon Konnekting? Im Wiki gibt es auch ein Kapitel über KRS-XL. Unter "Lernen" findest du eine Einleitung für Anfänger in das Projekt Konnekting. Im Wiki gibt es weitere, tiefergehende Informationen über Konnekting, aber auch weitere Hardwareprojekte. Hast du schon ALEDD1 entdeckt? Kann zwar viel mehr, als du vor hast. Man muss das Rad aber ja nicht unbedingt zweimal erfinden .

Viel Erfolg!

[fritzrichter]

Hätte ich heute gebaut wäre ich mit Sicherheit auf WS2812 gegangen, leider liegen die Stripes schon und ich habe 30x2 Zuleitungen, für die WS brauch ich leider drei Adern

habe 5W/m sprich 200mA pro Kanal reichen. Schaue mir die Dokumente nachher mal an.

Aktuell plane ich das PCB und daher der Wunsch das zu verbinden...

[Albatros62]

Hätte ich heute gebaut wäre ich mit Sicherheit auf WS2812 gegangen, leider liegen die Stripes schon und ich habe 30x2 Zuleitungen, für die WS brauch ich leider drei Adern

Dann muss man sich natürlich an dem Vorhandenen orientieren.
Die Lastseite muss eigentlich nicht vom Prozessor getrennt werden. Die UART-Verbindung zwischen Prozessor und µBCU ist da einfacher und auf der Prozessorplatine des KRS-XL schon realisiert. Dann solltest du alles auf die Basisplatine des KRS-XL bekommen. Eigentlich benötigst du ja nur den PCA9685 und je Kanal 2 Widerstände und einen Logiclevel-MOSFET im D²Pak-Gehäuse (z.B. IRLZ24N).

[Ing-Dom]

Hallo Fritz,

zuallerst freut es mich, dass jemand Interesse an dem System / dem Dimmer hat!
Natürlich können wir hier zusammenarbeiten, aber ich habe noch nicht ganz verstanden was du eigentlich willst bzw. würde dir ein paar Tipps geben.

1) Eigentlich könntest du meinen DIM-24CVLED.01 1:1 verwenden, von de Hardware her. Damit kannst du ohne weiteres ein Lauflicht realisieren. Auch die Firmware kannst du größtenteils verwenden, man müsste halt sowas wie kanalübergreifende Animationen dazu bauen. An sich kein Thema.

Ich hab PCBs da, und auch die exotischen Teile. Da würde wir uns sicher einig werden, wenn du Interesse hast. Den Rest gibts bei Reichelt.
Ob nun nur für Controllerboard oder beides, wie du willst.


Jetzt weiß ich aber nicht was du machen willst, wenn du unbedingt selbst Hardware entwickeln willst, naja dann könnte man das System adaptieren:
Mein Dimmer ist für große Ströme ausgelegt. Dicke FETS mit wenig RDSon und Kühlkörpern, große Stecker und dicke Leiterbahnen. Fürs Treppenlicht würde weniger reichen.
An sich könnte man hier wahrscheinlich auf 4TE alles unterbringen wenn man alles neu designed.
Oder du gehst mit meinem Controllerboard auf 6TE und machst nur die Applikationsplatine neu. Mit kleinerern FETs und kleineren Steckern passt das sicher. Ich weiß ja nicht wieviel Stufen deine Treppe hat, aber ggf. reichen 24 nicht. Aufbohren auf bis zu 32 wäre kein Problem.

Wenn du ein Display willst, ist aber 9TE Minium. Da kannst du auch einfach mein PCB nehmen, ggf, günstigere MOSFETs und ohne Kühlkörper.
Aber wenn du natürlich selber ein PCB machen willst, kann ich dich auch nicht abhalten. Wäre aber eigentlich ohne Mehrwert.

Zum Thema Gehäuse: Die kannst und brauchst du gar nicht bei mir kaufen.
Das sind Standardgehäuse von Reichelt:
https://www.reichelt.de/leergehaeuse...ct=pos_4&nbc=1

Mein System funktioniert so:
es gibt eine Controllerplatine, die kommt oben ins Gehäuse. Die ist universell und soll für alle Geräte, die man mit diesem System realisiert, verwendet werden.
Darauf sind KNX-Transceiver, Arduino-Board, LEDs, Taster und wenn gewünscht auch Display. Und ein Stecker zur Verbindung mit der Applikationsplatine. Die Controllerplatine ist so gemacht, dass sie in ein 6TE, ein 9TE und ein 12TE Gehäuse passt. bei 6 und 9 te muss man was absägen. Bei 6TE passt kein TFT mehr, da gehen dann nur LEDs/Taster.

Die Applikationsplatine (bisher gibt es von mir nur dem Dimmer) enthält die Funktion.
Zur Realisierung gehen einige Pins vom uC runter, für i2c, SPI oder auch wenn man nicht soviel braucht, direkt als GPIO.
Der Dimmer geht über i2c (galvansich getrennt mit adum 15.. irgendwas) und 2x 16ch PWM Treiber.
Die Versorgung der Applikationsplatine "klaue" ich mir aus den 24V vom LED-Netzteil mit einem LM7805. Ist nur 1mA.

Bzgl Bestückung: Ich hab das System entworfen, da war ich bzgl Bestückung noch unbedarft, und hab alles für eine Handbestückung ausgelegt.
Mittlerweile bin ich Fan von JLCPCB, da lasse ich ja auch die MicroBCU2 fertigen, von der ich schon 80Stück in Umlauf gebracht habe und bald das nächste Los startet.
Ich hab da auch schonmal geschaut, sowohl der i2c driver als auch jede menge mosfets wären verfügbar. Aber.. für ein Einzelstück? Lohnt kaum.
Wo würdest du bestücken lassen wollen?

[fritzrichter]

Vielen Dank für Eure schnellen Antworten, ich gehe mal drauf ein.
Zur Orientierung am Vorhandenen: Sehr! ärgerlich, denn ich hätte im Nachhinein natürlich mit den WS-LEDs so viel mehr machen können und vor allem hätten drei Leitungen genügt Aber die Treppe ist zu und alles fest verdrahtet, ich erstelle mal eine Google Bildergalerie zum Projekt. Hatte oft gelesen dass man die Mosfets galvanisch trennt, aber höre da auch gern auf euch, was die Sache natürlich wesentlich günstiger macht, wenn ich einfache logic level mosfets nutze.

Im Prinzip hab ich ein altes Hobby aufleben lassen und irgendwie Spaß dran gefunden mal ne eigene Platine zu entwickeln, insbesondere auch so ein Arduino zu programieren

Zu Verwendung:
Ich habe eine Treppe die geht nach oben mit 18 Stufen, sowie eine die geht nach unten in den Keller mit 14 Stufen. Hätte hier zwei unabhängige Systeme realisiert, sprich zwei REG-Module genommen, sonst wird mir auch die Software zu komplex. Deinen DIM-24CVLED.01 könnte man sicherlich verwenden, aber das nimmt mir ggf den Spaß an der Hardware, aber ich würde mich ggf. an dem Board orientieren. Gibt es dazu die PCB-Details für Eagle etc. open source?

Also ich würde folgendermaßen vorgehen:

• Entwicklung einer Applikationsplatine mit kleineren MosFets (IRLZ24N). Würde damit es universell bleibt auch gleich mehr als meine 18 Stück drauf packen (abhängig wieviele Kontakte ich nach außen bekomme) --> Das bringt mir den Spaß an der Sache Orientieren würde ich mich da aber gerne an deinem bestehenden Board.
• Wenn das Board fertig gezeichnet ist, dann würde ich es zur Diskussion gerne online stellen (wäre mein erstes Projekt, daher freue ich mich über Feedback)
• Bestellt hätte ich es dann bei pcbway oder JLCPCB - genauer bin ich da noch nicht eingestiegen
• Für mich selbst benötige ich zwei Platinen/REG Module, sobald aber alles funktioniert kann ich auch gerne eine ausführliche Dokumentation erstellen und bei Bedarf auch mehr produzieren lassen
• Ich würde bei dem Applikations-Board auch gleich noch ein paar GPIO nach draußen legen, dann ist man flexibel für Firmware-Updates, z.B. habe ich Treppenhaus an den Schenkeln der ersten und letzten Stufe schon 68-Dosen gesetzt gehabt, in denen ich dann die Bewegungsmelder bzw. Lichtschranken installieren kann, diese müssen nicht zwangsläufig über KNX laufen sondern ggf. direkt ans Board angeschlossen werden

Würde erstmal ein 9TE ins Auge fassen und schauen wieviele Anschlüsse ich nach außen bekomme. Wenn ich +24V und GND pro Kanal rauslege, 4 GPIO (für Lichtschranke etc.) sowie den 24V Eingang komme ich bei 20 Stufen auf 46 Anschlüsse, denke das wird knapp bei 9TE, mal sehen. Macht das so Sinn für euch?

Bezüglich Mosfets:
Das Internet ist voller Berichte über passende Mosfets, verliere da etwas den überblick. Meine Kriterien wären:
Möglichst klein (SMD), ohne Kühlkörper, Logiclevel, 24V, 0,5A (reicht pro Stufe völlig, selbst bei 10W/m), kleiner RDSon, der IRLZ24N ist hier vermutlich bereits overkill - ne Idee?

Ing-Dom Was denkst du, 9TE oder 12TE? Platz im Schrank habe ich genug... Wäre also an dem Innenleben incl. Display erstmal für ein Modul interessiert (um los zu legen) sowie falls das open-source ist an deinem PCB Design für das LED-Modul, dann kann ich darauf aufbauen. Deinen Sketch finde ich vermutlich auf GitHub?

Beste Grüße! Und ja, das ganze soll beim aktuellen Lockdown auch ein wenig Hobby sein, sonst könnte ich mir ja gleich das Interactive Furniture Modul zulegen

[Ing-Dom]

Würde erstmal ein 9TE ins Auge fassen und schauen wieviele Anschlüsse ich nach außen bekomme. Wenn ich +24V und GND pro Kanal rauslege, 4 GPIO (für Lichtschranke etc.) sowie den 24V Eingang komme ich bei 20 Stufen auf 46 Anschlüsse, denke das wird knapp bei 9TE, mal sehen. Macht das so Sinn für euch?

Nein, denn du kannst bei LED mit einer gemeinsamen +24V (oder +12V oder was auch immer) arbeiten. Der dimmer hängt nur im GND-Pfad für jeden Stripe (Low-Side-Schalter).
Du brauchst also "nur" Kanalanzahl + 24V + GND + KNX.

Das bekommst du auf 9TE. Das Problem mit den 12TE, das Gehäuse gibts leider nicht bei Reichelt. Eine Zeit lang gabs die direkt vom Hersteller bei Amazon, nun aber leider wieder nicht mehr.

Deinen Sketch finde ich vermutlich auf GitHub?

Ich entwickle mit KiCAD. Das ist aber noch nicht veröffetlicht, weil ich nicht einfach ein repo habe wo alles zusammen ist, sondern auch haufenweise zeug das nicht veröffentlicht werden soll. Bisher war das Interesse überschaubar. Ich kan dir das aber zur Verfügung stellen, auch den sketch.

Evtl mache ich heute Abend mal ein Repo für den Dimmer...

[fritzrichter]

Macht total Sinn mit dem gemeinsamen +24 Anschluss, hatte mich hier an dem Interactive Projekt orientiert, aber ist Platzverschwendung. Dann steht das Design fest, 9TE it is!

KiCAD ist kein Problem, denke das reicht für meine Zwecke auch mehr als aus, würde mich freuen auf das Projekt. Dann mache ich mich mal auf die Suche nach einem geeigneten Mosfet

Ich vermute du hast auf deinem Dimmer die PWM-Treiber (z.B. PCA9685) selbst auf das Board gebracht? Die Alternative wäre ja solch ein Board drauf zu stecken, aber wenn man eh produzieren lässt kann man den Driver auch direkt verbauen.

[Albatros62]

Das Board zu nutzen macht keinen Sinn. Alles, was du von dem Board tatsächlich nutzen kannst, ist der PCA9685.

[Ing-Dom]

Ich vermute du hast auf deinem Dimmer die PWM-Treiber (z.B. PCA9685) selbst auf das Board gebracht? Die Alternative wäre ja solch ein Board drauf zu stecken, aber wenn man eh produzieren lässt kann man den Driver auch direkt verbauen.

Mit diesem Board hab ich auf dem Steckbrett zum Testen begonnen. Ganz Am Anfang wollte ich es auch tatsächlich stecken. Aber das nimmt viel zu viel Platz weg, daher hab ich den PCA9685 selbst gelötet. Ist schon fummelig, aber kriegt man hin.
Für ganz geringe Stückzahlen ist ist pcbway VIEL zu teuer, da ist man mit 50$ Setup dabei.
JLCPCB wird aber auch nicht so spottbillig, extended component fee, setup,... aber vertretbar.


Gut dann brauchst du von mir an Hardware
- Controllerboard
- MicroBCU

Bei Interesse kann ich auch mit PCA9685 und ADUM1250 dienen.

Dann bauchst du noch das TFT, LEDs, ItsyBitsy M0, Gehäuse und Kleinvieh.

Ich mach mich heute Abend mal an ein Repo.