Bluetooth-gesteuerte Zeitschaltuhr mit AVR

[Tac-rt (Gast)]

Hallo,
ich möchte als Projekt eine Bluetooth-gesteuerte Zeitschaltuhr bauen.
Das ganze wird dann auf eine Lochrasterplatine aufgelötet.
Hierfür habe ich mir schon einen Schaltplan überlegt (s. Anhang), 
allerdings sind noch ein paar Fragen offen.

Vorher die beabsichtigte Funktionsweise:
1.) Die Stromversorgung wird hauptsächlich über einen Trafo + 
Gleichrichter & Glättungskondensator bereitgestellt. Um kurze 
Stromausfälle (oder wenn mal die Zeitschaltuhr aus der Steckdose gezogen 
wird) zu überbrücken, kann optional ein 9V-Block angeschlossen werden. 
Dieser soll allerdings während des Steckdosenbetriebes nicht 
beansprucht werden.

2.) Die gesamte µC-Schaltung soll sich über den Schalter SW2 komplett 
von den Spannungsquellen trennen lassen können (dass der Trafo hier 
trotzdem noch versorgt wird, soll keine Rolle spielen).

3.) Über den Schalter SW1 soll sich die Betriebsart festlegen lassen 
können: Schalten nach Zeitplan, immer an, immer aus (SW1 zieht PD3/PD4 
(interne Pull-Ups) auf LOW).

4.) Der Zeitplan wird per App über das Bluetooth-Modul (HC-05) 
übermittelt.

5.) Die Bauteile D3, R3, R4 und ZD1 stellen dem AVR das Signal bereit, 
über das ermittelt werden kann, ob die Schaltung gerade über das Netz 
oder über einen 9V-Block gespeist wird. (Es wird ein stark pulsierendes 
Signal bis max. 4.2V anliegen, der AVR misst mehrfach in der Sekunde, ob 
der Pin HIGH oder LOW ist. Falls der Pin nur LOW war, heißt das, dass 
keine Versorgung durch das Stromnetz vorhanden ist. Sobald der Pin 
wieder zum ersten Mal HIGH ist, ist auch eine Versorgung über das 
Stromnetz vorhanden)

6.) Wenn die Schaltung durch den 9V-Block gespeist wird, soll das Relais 
immer abgeschaltet werden (und die LED3 leuchtet auf).

7.) LED1 leuchtet immer, sobald die Schaltung bereit ist.

8.) LED2 leuchtet immer, solange das Relais mit Strom versorgt wird.


Allerdings stellen sich mir noch folgende Fragen:
A) Hin und wieder sieht man, dass zum Schalten größerer Ströme Triacs 
verwendet werden. Hier ist es nicht unbedingt nötig, beim Nulldurchgang 
zu schalten - soll ich lieber einen Triac + Optokoppler oder das Relais 
verwenden?

B) Ist der Glättungskondensator C1 mit 470µF für die 9V gut ausgelegt? 
Ich brauche nach C1 keine absolut rippelfreie und hübsch geglättete 
Spannung, sie sollte nur stets etwas mehr als 9V betragen. Den Rest 
erledigt der LM7805.

C) Wird es funktionieren über die Konstruktion D3, R3, R4 & ZD1 nach ZD1 
eine (pulsierende) Spannung zu haben, die als Signal-Input für den AVR 
dient, allerdings so gut wie keinen Strom braucht?
D3 soll die negativen Halbwellen abhalten, R3 den Stromfluss begrenzen 
und mit R4 wird die Pegelspannung auf ca. 4.2V herabgezogen 
(Spannungsteiler). ZD1 soll hohe Spannungspeaks davon abhalten, den µC 
zu beschädigen.

D) Wird der Punkt unter 1) funktionieren? Hierfür sind beide 
Spannungsquellen über Dioden gekoppelt (die Schottky-Diode D1 für den 
9V-Block und BR1 für den Trafo).

E) Wird der LM7805 so viel Strom verheizen, dass ein Kühlkörper nötig 
sein wird? Der Stromfluss durch den LM7805 sollte 80mA nicht 
überschreiten.

F) Kann ich zum Stromsparen unbesorgt den ADC und Analog Comparator 
deaktivieren? Wie ließe sich der Stromverbrauch durch den AVR noch 
weiter senken? Den Brown-out Detector und den Watchdog Timer würde ich 
gerne an lassen.

(Was teilweise nicht wirklich aus den Schaltplan ersichtlich ist: Die 
Kondensatoren C5 und C8 werden nahe am µC angelötet, und SchuKo + 
Nullleiter (bzw. Phase) werden an den Endverbraucher durchgereicht.)

Mich würde auch interessieren, ob der Schaltplan sonst soweit passt bzw. 
welche Verbesserungsvorschläge etc. ihr an ihm noch findet.

Schon mal danke für eure Antworten :)

Tac-rt

[Tac-rt (Gast)]

So, ich habe mal versucht, die Fragen selbst zu beantworten, bin mir bei 
einigen Punkten aber nicht sicher.
A) --> Relais (da sicherer, braucht keine Kühlung, galv. Trennung, 
komplettes Trennen der Kontakte in Ruhe, evtl. induktive Lasten, etc.)

E) --> Kein Kühlkörper nötig. (Extremszenario:

$$Laststrom\ I_l = 100mA;\ V_{in} = 12V;\ V_{out} = 5V;\ P = 0.1mA * (12V - 5V) = 0.7W$$

Bei einer Erwärmung von 19°C / 1W beträgt die Erwärmung 13,3°C. Bei 
einem heißen Sommertag mit 30°C Zimmertemperatur wären das ca. 50°C)

F) --> Ja, weil es werden nur digitale Werte an den Input-Pins gelesen

Bei B), C) und D) bin ich mir nicht sicher.

Fällt euch vielleicht noch etwas anderes am Schaltplan auf, das 
verbessert werden sollte?

[Tac-rt (Gast)]

Ich habe die Schaltung mal Teilweise auf einem Steckbrett nachgebaut und 
nochmal näher untersucht. Hierbei sind mir noch einige Fehler 
aufgefallen; interessant, dass die Fehler hier sonst wohl noch niemand 
bemerkt hat.

Korrigiert mich bitte, wenn ich bei irgendeinem Punkt falsch liege.

1. Parallel zum Relais sollte noch eine Freilaufdiode (D4) geschaltet 
werden.
In Reihe zur Freilaufdiode kommt noch eine Z-Diode um die 
Schalt-Kontakte des Relais zu schonen.

2. Die Dioden D3 und ZD1 sind falsch herum eingezeichnet!

3. R4 müsste (von der Stromrichtung aus betrachtet) nach der Z-Diode 
ZD1 das Signal auf GND ziehen, nicht davor.

4. R3 mit 1 MOhm ist viel zu hoch bemessen. Ein Widerstand mit 3.3 kOhm 
hat sich im Testaufbau als passend erwiesen.

5. C10 fehlt (nötig, da der Signaleingang direkt vom Transformator 
kommt).

6. Der LM7805 bekommt nun doch einen Kühlkörper, denn nach dem 
Gleichrichten und Glätten liegen ca. 20V an, welche zwar unter der 
erwarteten Last etwas einbrechen, allerdings immer noch ausreichen, um 
den LM7805 bei ca. 20°C Raumtemperatur auf etwa 60°C zu bringen. Ohne 
viel zu rechnen habe ich jetzt einfach den größten Kühlkörper gewählt, 
der in das kleine Gehäuse passt (Wärmewiderstand: 13.5 K/W).

7. C9 sollte wohl eher 100 nF haben.

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Zusätzlich habe ich noch fehlende Werte (Widerstände etc.) eingetragen.

Im Anhang ist der korrigierte Schaltplan - gibt es noch etwas, auf das 
ich achten sollte? Welche Fehler sind möglicherweise noch im Schaltplan?
Könnt ihr noch Optimierungen vorschlagen?

Danke schon mal,

Tac-rt

[Rene (Gast)]

Hallo
Habe mir das Voltcraft SEM-3600 vin Conrad gekauft. Konzept wäre genilal 
wenn nur Bluetooth und iOS9 funktionieren würden.
Ich benötige Zeischaltuhr mit möglichst vielen Schaltungen, z.B Montag 
06.00-06.15, oder Sa und So eine andere etc

Könnnen Sie ihr Gerät auF dieses Konzept zu optimieren

Schöne Grüsse
Rene