Hardware

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 l├Ąuft
4. Die Temperaturmessung mit zwei DS18B20-Temperatursensoren.

Reset-Schalter

F├╝r den Reset- & Shutdown-Schalter (T1&T2 im Schaltplan) wurde jeweils ein Meeder Reed-Kontakt benutzt, damit der Schaltkontakt mit einem Magneten au├čen am Geh├Ąuse ausgegel├Âst werden kann. Dadurch spart man sich teuere wasserdichte Schalter/Taster. F├╝r den Reset-Schalter wurde auf dem Raspberry Pi der Stecker P2 mit einer 2poligen Stiftleiste nachbest├╝ckt. An diese Stiftleiste kann dann direkt der Reset-Schalter angeschlossen werden.

RaspberryPi Reset

Shutdown-Schalter

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

Shutdown Schalter

Alive-LED

Der Alive-Blinker ist als ein von au├čen sichtbarer Indikator gedacht, mit dem es ohne Netzwerkverbindung m├Âglich ist zu erkennen, ob der Raspberry Pi ordnungsgem├Ą├č hochgefahren ist und l├Ąuft. F├╝r diese Funktion wird der GPIO8 als Ausgang benutzt, der ├╝ber eine Transitorstufe eine LED ansteuert. Das “Blinken” selbst wird wieder ├╝ber ein Python-Script erzeugt.

Blink Treiber

Temperatursensoren

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

Power-Versorgung

Der Anschlu├č der +5V Versorgungsspannung vom Schaltnetzteil an den Rasperry Pi erfolgt direkt ├╝ber P1. Dadurch muss man beim Anschluss der Versorgungsspannung SEHR GENAU AUF DIE POLUNG ACHTEN! An diesem Anschlu├č 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 anl├Âtet, dann sieht das Ergebnis so aus:

Anschlussleiste

“IR-Scheinwerfer”

Da ich bisher keine Erfahrung bez├╝glich des Einsatzes von IR-LEDs zu Beleuchtungszwecken hatte, habe ich f├╝r die IR-LEDs eine regelbare Spannungsversorgung mit einem LM317 Linearspannungsregler (siehe Gesamtschaltplan) vorgesehen. Die Durchlassspannung der SFH485 betr├Ągt ca. 1,5V und der maximale Dauerstrom darf 20mA nicht ├╝bersteigen. Wenn man als Vorwiderstand f├╝r 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 anschlie├čen, sonst sind die LEDs defekt!) Bei meiner Anordnung der IR-Leds hat sich eine Spannung von ca. 1.7V als guter Wert herausgestellt.

Spannungsregler auf Lochrasterplatine

Wer Angst hat, dass er die IR-LEDs gleich bei der ersten Inbetriebnahme durch ├ťberstrom besch├Ądigt, der kann f├╝r die Vorwiderst├Ąnde 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 ├╝ber den Regler wird man die IR-LED zumindest kurzfristig nicht ├╝berlasten.

Da das IR-Kameramodul die Belichtung auch ├╝ber gro├če Helligkeitsbereiche gut ausregelt kann man die Ansteuerung der IR-LEDs auch vereinfachen. Es ist auch m├Âglich die IR-LEDs direkt mit einen 330 Ohm Widerstand an die +5V vom Netzteil anzuschie├čen. 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.