Hardware

Dies ist eine Erweiterung des Projektes "Deckenventilator". Die Fernbedienung per Funk und die erweiterten Drehzahlbereiche waren schon eine tolle Verbesserung, allerdings hatte auch diese Steuerung noch einige Schwächen:

• Probleme bei der Anzeige der Drehzahlstufe bedingt durch Einstrahlung in das lange Kabel
• Der Ventilator läuft erst in Stufe 3 an
• Schläft man unter dem Ventilator ein, läuft er die ganze Nacht durch, am nächsten morgen ist man erkältet

Um diese Probleme zu beheben wurde das Projekt folgendermaßen erweitert:

• Serielle RS232-Schnittstelle für die Kommunikation zwischen Haupt- und Bedieneinheit, dies bedingt auch in der Bedieneinheit einen Controller
• Aus dem Stillstand wird der Ventilator in Stufe 3 gestartet
• Eine Timer-Funktion, die den Ventilator nach einer bestimmten Zeit abschaltet muss her.

Das MC-Modul der Haupteinheit musste neu entworfen und um einen MAX232 zum Treiben der Schnittstelle erweitert werden. Da im Kabel nun weniger Adern benötigt werden, konnte auch ein kleinerer Stecker dafür verwendet werden, wodurch der Platz für den Treiberbaustein frei wurde. Auf der Platine war auch noch Platz für einen Taster, mit dem der Lern-Modus für den Code der Fernbedienung aktiviert werden kann. Somit kann die Steuerung auch ohne Bedieneinheit verwendet werden. Der verwendete AT90S2313 blieb erhalten, die Software musste natürlich neu geschrieben werden.

Die Bedieneiheit wurde um 10 LEDs erweitert, welche die aktuelle Timer-Stufe anzeigen.
Die Anzeige der Geschwindigkeitsstufe erfolgt nach wie vor durch die als Würfelaugen angeordneten LEDs

Die Platine in der Bedieneinheit musste komplett neu entworfen werden. Als Controller wurde ein ATMega8 verwendet. Da durch die LEDs auf einer Platine nicht genügend Platz war, wurden Controller und Schnittstelle auf einer zweiten Platine untergebracht, die Huckepack auf der LED-Platine sitzt. Da der ATMega8 nicht genug Pins besitzt um jede LED einzeln ansteuern zu können, wurde dazu eine Ansteuer-Matrix verwendet.

Die Timer-Stufe wird immer mit einer einzelnen LED angezeigt. Die Restlaufzeit liegt dabei immer zwischen der Zeit an der leuchtenden LED und der Stufe darunter. Leuchtet z.B. die LED bei 1h beträgt die Restzeit zwischen 1h und 30 Minuten. Sinkt die Restzeit unter 30 Minuten leuchtet die 30min. LED. Ist die letzte Stufe abgelaufen, wird der Ventilator abgeschaltet.

Bedienung

Geschwindigkeit ändern:
Taste + oder Taste - kurz drücken erhöht bzw. verringert die Stufe. Wird aus Stufe 0 (Stillstand) die Taste + gedruckt startet der Ventilator in Stufe 3 um den Anlauf sicher zu stellen.

Timer-Stufe ändern:
Taste + oder Taste - mindestens 2 Sekunden halten erhöht bzw. verringert die Timer-Stufe alle 0.5 Sekunden um eine Stufe. Befindet sich beim Halten von Taste + der Ventilator in Stufe 0 (Stillstand) wird er in Stufe 3 gestartet um den sicheren Anlauf zu gewährleisten.
Wird Taste - ohne aktivierten Timer gehalten, wird der Ventilator abgeschaltet.

Nachtmodus:
An der Bedieneinheit die Modus-Taste (unterste Taste) drücken, die Anzeigen erlöschen nach einigen Sekunden. Bei einer Zustandsänderung leuchten die Anzeigen wieder für einige Sekunden und erlöschen dann wieder.

Lernmodus:
Taste + und - an der Bedieneinheit für mindestens 2 Sekunden gedrückt halten. Die mittlere LED des Würfels beginnt zu blinken. Nun die Tasten + und - an der Fernbedienung mindestens 2 Sekunden gedrückt halten. Beim Loslassen wird ein neuer Code übertragen. Wurde dieser vom Controller richtig empfangen stoppt das Blinken der LED. Diese Tasten können jetzt zum Steuern des Ventilators verwendet werden. Der Controller kann bis zu acht Codes gleichzeitig lernen, genau wie die original Empfänger.

Software

Die Software für beide Controller ist in Assembler mit dem von Atmel frei verfügbaren AVR-Studio geschrieben.
Die Kommunikation zwischen den beiden Controllern ist auf das nötigste beschränkt. Das Hauptmodul sendet alle zwei Sekunden oder bei einer Zustandsänderung ein Statusbyte an die Bedieneinheit. In diesem Statusbyte ist die aktuelle Geschwindigkeitsstufe (Bit 0..2), Zustand des Lernmodus (Bit 4) und die Information zum Erhöhen und verringern der Timer-Stufe über die Fernbedienung (Bit 5 und 6) enthalten. Zur Kennzeichnung des Statusbyte sind die freien Bits 3 und 7 fest auf 0 und 1.

Bei einer Bedienung über die Bedieneiheit sendet diese ein Steuerbyte an das Haupt-Modul. Dabei wird mit gesetztem Bit 0 der Ventilator gestartet (Stufe 3 wenn in Stufe 0) und mit Bit 1 gestoppt. Ist Bit 4 gesetzt soll der Lernmodus gestartet werden. Bit 5 erhöht die Geschwindigkeitsstufe, Bit 6 verringert diese. Zur Kennzeichnung des Steuerbytes sind die Bits 3 und 7 fest auf 1 und 0 gesetzt.

Der Timer läuft im Controller der Bedieneinheit ab. Ist der Timer abgelaufen wird ein "Stop" an das Hauptmodul gesendet. Wird der Timer gestartet, wird ein "Start" gesendet. Die Anzeige über die LEDs wird mangels genügender Pins des ATMega8 gemultiplext. Die LEDs sind in drei Gruppen mit bis zu jeweils 8 LEDs aufgeteilt. Diese werden nacheinander im 300Hz-Takt durchgeschaltet. Dies ergibt dann für jede LED-Gruppe eine Schaltfrequenz von 100Hz mit 33% Duty-Cycle. Der Strom der LEDs ist daher entsprechend höher eingestellt.

Die Geschwindigkeitseinstellung ist wie gehabt im Controller des Hauptmoduls untergebracht. Durch diese Aufteilung kann das Hauptmodul auch ohne die Bedieneinheit verwendet werden.

Hardware

This is an extension of the project "Ceiling-Fan". The radio control and the extension of the speed range was already a big improvement but this control had some lacks:

• problems with the display of the speed step caused by influences to the long cable
• the fan only starts moving  in stage 3 or higher
• if you fall asleep beneath the fan it runns the whole night, the next morning you may have a cold

To resolve these problems the project was extented the following way:

• serial RS232 interface for communication between the main module and the "wall-control", this requires a controller in the "wall-control"
• from idleness the fan is started in stage 3
• a timer function which stops the fan after some time has to be implemented.

The controller module of the main unit had to be re-designed and extended with a MAX323 to drive the interface. Because there are now needed less wires as before in the cable, a smaller connector could be used for this. This gave the space for the driver device. There was also enough space for a little push-button which is used to enter the learn-mode. Because of this, the main unit can be used also without the "wall-control". The previously used AT90S2313 stayed the same, the software had to be rewritten though.

The "wall-controll" was expanded by 10 LEDs which display the current timer-stage.
The speed-stage is stillt displayed by the LEDs placed as dice.

The board of the "wall-controll" had to be re-designed completely. A ATMega8 is used as controller. Because of the LEDs there was not enough space on the board to hold the controller and interface devices. This devices where placed on a piggy-back board. Because the ATMega8 had not enough pins to drive every LED directly, the LEDs are driven by a matrix-circuit.

The timer-stage is always displayed by one single LED. The remaining time is always between the time at the glowing LED and the next lower stage. For example, if the 1h-LED is glowing, the remaining time is between 30 minutes and 1 hour. If the remaining time drops under 30 minutes the 30m-LED starts glowing. If the time is expired the fan will be stopped.

Operation

Change speed stage:
Pressing key + or key - for a short time increases or decreases the stage. If key + is pressed from stage 0 (idle) the fan is started in stage 3 to ensure correct start-up.

Change timer stage:
Holding key + or key - for at least two seconds increases or decreases the timer stage all 0.5 seconds. If the fan is in speed stage 0 (idle) the fan is started in speed stage 3 to ensure correct start-up.
Holding the key - without activated timer stops the fan immediately.

Night-mode:
Pressing the mode-key (bottom key) on the "wall-controll" enters or leaves the night-mode. In this mode the LEDs go off after some seconds. If there is a change in the state the LEDs glow again some seconds and go off again.

Learn-mode:
Holding the + and the - key on the "wall-control" for at least two seconds enters the learn-mode. The midle LED of the dice beginns to blink. Now the + and - keys on the radio control must be holded for at least two seconds. When releasing this keys a new code is transmitted. If this code is received correctly by the controller the LED stops blinking. Now this keys on the radio control can be used to control the fan. The controller is able to learn up to eight codes, like the original receivers.

Software

Schaltbild und Layout MC-Modul der Haupt-Einheit
Schematics and layout of controller board from main-unit

Schaltbild und Layout Wandbedienung
Schematics and layout of "wall-control"

Assembler Source Code Haupt-Modul (AT90S2313)
Assembler source code main-unit (AT90S2313)

Assembler Source Code Bedieneinheit (ATMega8)
Assembler source code "wall-control" (ATMega8)