Funktionen

Mit der externen Beschaltung des Raspberry Pi werden vier Funktionen realisiert:

1. Ein Shutdown-Schalter mit dem der Raspberry Pi ohne Netzwerkverbindung sicher heruntergefahren werden kann.
2. Ein externer Reset-Schalter zum Neustarten des Raspberry Pi
3. Ein Alive-LEDblinker, der anzeigt, dass der Raspberry Pi noch läuft
4. Die Temperaturmessung mit zwei DS18B20-Temperatursensoren.

Reset-Schalter

Für den Reset- & Shutdown-Schalter (T1&T2 im Schaltplan) wurde jeweils ein Meeder Reed-Kontakt benutzt, damit der Schaltkontakt mit einem Magneten außen am Gehäuse ausgegelöst werden kann. Dadurch spart man sich teuere wasserdichte Schalter/Taster. Für den Reset-Schalter wurde auf dem Raspberry Pi der Stecker P2 mit einer 2poligen Stiftleiste nachbestückt. An diese Stiftleiste kann dann direkt der Reset-Schalter angeschlossen werden.

Shutdown-Schalter

Der Shutdown-Schalter wird zwischen GND und GPIO9 an Stecker P1 angeschlossen. Zusätzlich dient der Wiederstand R2 als PullUP. R1 hat die Aufgabe den Strom zu begrenzen, wenn der Schalter T1 geschaltet ist und der GPIO fäschlicherweise als Ausgang konfiguriert ist. Diese Schutzschaltung ist sinnvoll, weil die Shutdown-Funktion über ein eigenes Python-Script gesteuert wird (siehe Konfiguration der Software).

Alive-LED

Der Alive-Blinker ist als ein von außen sichtbarer Indikator gedacht, mit dem es ohne Netzwerkverbindung möglich ist zu erkennen, ob der Raspberry Pi ordnungsgemäß hochgefahren ist und läuft. Für diese Funktion wird der GPIO8 als Ausgang benutzt, der über eine Transitorstufe eine LED ansteuert. Das “Blinken” selbst wird wieder über ein Python-Script erzeugt.

Temperatursensoren

Die zwei Temperatursensoren werden beide an den GPIO4 an P1 angeschlossen. Zusätzlich wird dieser Pin über den PullUp R5 mit +3.3V verbunden. Die Spannungsversorgung der Sensoren erfolgt über +3.3V und GND auf dem Stecker P1. Die Beschaltung ist im Gesamtschaltplan sichtbar.

Power-Versorgung

Der Anschluß der +5V Versorgungsspannung vom Schaltnetzteil an den Rasperry Pi erfolgt direkt über P1. Dadurch muss man beim Anschluss der Versorgungsspannung SEHR GENAU AUF DIE POLUNG ACHTEN! An diesem Anschluß wirkt die Schutzbeschaltung auf dem Raspberry Pi im Falle einer Verpolung nicht und der Raspberry Pi ist dann sicher kaputt! Der Vorteil der Einspeisung an dieser Stelle ist, dass die interne Sicherung/Polyfuse des Pi umgegangen wird und Stromspitzen des Wlan-Sticks direkt aus dem Netzteil ausgeregelt werden.

Wenn man alle Schaltungsteile, die an den Stecker P1 des RaspberryPi angeschlossen werden, direkt an einer 26poligen Buchsenleiste anlötet, dann sieht das Ergebnis so aus:

“IR-Scheinwerfer”

Da ich bisher keine Erfahrung bezüglich des Einsatzes von IR-LEDs zu Beleuchtungszwecken hatte, habe ich für die IR-LEDs eine regelbare Spannungsversorgung mit einem LM317 Linearspannungsregler (siehe Gesamtschaltplan) vorgesehen. Die Durchlassspannung der SFH485 beträgt ca. 1,5V und der maximale Dauerstrom darf 20mA nicht übersteigen. Wenn man als Vorwiderstand für die LEDs jeweils, wie im Schaltplan angegeben, einen 20 Ohm Widerstand einsetzt, muss die Ausgangsspannung des Spannungssreglers mit dem Poti R6 auf einen Wert kleiner als 1,9V eingestellt werden. (Achtung! Bei der Inbetriebnahme erst die Spannung auf einen Wert kleiner 1,9V einstellen und dann die IR-Leds anschließen, sonst sind die LEDs defekt!) Bei meiner Anordnung der IR-Leds hat sich eine Spannung von ca. 1.7V als guter Wert herausgestellt.

Wer Angst hat, dass er die IR-LEDs gleich bei der ersten Inbetriebnahme durch Überstrom beschädigt, der kann für die Vorwiderstände R3, R8, R9, R10 auch einen Wert von 75 Ohm verwenden. Dann ist der “sichere” Spannungsbereich bis ca. 3V und in Kombination mit dem Spannungsabfall über den Regler wird man die IR-LED zumindest kurzfristig nicht überlasten.

Da das IR-Kameramodul die Belichtung auch über große Helligkeitsbereiche gut ausregelt kann man die Ansteuerung der IR-LEDs auch vereinfachen. Es ist auch möglich die IR-LEDs direkt mit einen 330 Ohm Widerstand an die +5V vom Netzteil anzuschießen. In dem Fall werden die IR-Leds mit einen Strom von ca. 10mA betrieben.

Ein paar Einzelheiten zum Aufbau der IR-Beleuchtung und dem mechanischen Aufbau befinden sich auf der folgenden Seite: Mechanischer Aufbau und Zusammenbau.