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Erschienen in EasyLinux 05/2004   »   Ausgabe bestellen

Geräte und Peripherie mit dem PC schalten

Schaltstelle


Kopierer, Laserdrucker und Klimaanlage müssen im Büro nicht die ganze Nacht laufen, mit ein paar Bauteilen lässt sich ein einfacher 230-Volt-Schalter realisieren. Wir stellen Ihnen die Schaltung und das Steuerprogramm vor.

Viele Geräte in Haushalt und Büro werden nur zu bestimmten Zeiten gebraucht: Die Klimaanlage braucht zu Hause nicht zu laufen, wenn man den ganzen Tag im Büro ist, Kopierer und Laserdrucker hingegen drehen nachts nur Däumchen.

Eine genormte Schnittstelle, mit der man Drucker, Kopierer, Klimaanlage und Waschmaschine ansteuern kann, gibt es freilich nicht -- die meisten Geräte lassen sich aber ganz einfach in Betrieb nehmen, indem man sie an die Stromversorgung anschließt oder wieder trennt.

Schalter für 230 Volt

Das Schalt-Interface SI-230 für 230-Volt-Geräte wurde von ELV Elektronik [1] entwickelt (Abbildung 1). Es wird einfach zwischen Gerät und Steckdose eingeschleift und schaltet den Verbraucher über ein Relais. Die Steuerung erfolgt über eine Kleinspannung von 4 bis 18 Volt an der 3,5-mm-Klinkenbuchse -- wobei der 230-Volt-Kreis und der Kleinspannungskreis durch einen Optokoppler galvanisch voneinander getrennt sind, es besteht also keine Gefahr, dass Spannungsspitzen oder Störungen aus dem Stromnetz in den Computer überschlagen. Das Relais des Schalt-Interfaces bleibt so lange durchgeschaltet, wie die Spannung an der Klinkenbuchse anliegt.

Durch das Relais sind nur Umschaltzeiten von etwa einer halben Sekunde oder mehr möglich -- in der Praxis sollten Sie jedoch unbedingt vermeiden, einen Verbraucher oder gar ein Peripheriegerät in kurzem Wechsel an- und auszuschalten, bei den heute üblichen Schaltnetzteilen kann das nämlich zur Zerstörung des Netzteils oder des ganzen Geräts führen. Auch die Schaltleistung ist beschränkt, das SI-230 verkraftet maximal 4000 Watt.

Seriell gesteuert

Die Schaltspannung für das SI-230 besorgen Sie sich kurzerhand von der seriellen Schnittstelle: Die Pins 4 und 7 der 9-poligen seriellen Schnittstelle sind mit den Signalen DTR ("Data Terminal Ready", Terminal ist bereit) und RTS ("Request To Send", es sollen Daten übertragen werden) belegt, auf Pin 5 liegt Masse. Die Signalpins lassen sich mit einem kleinen C-Programm sehr leicht ansteuern -- der Autor entschied sich für das Signal DTR.

Zudem liefern die Pins die benötigte Spannung für das Schalt-Interface, je nach Rechner beträgt die Spannung von -6 Volt und 6 Volt bis hin zu -13 Volt und 13 Volt -- die negative Spannung bedeutet "Low" oder abgeschaltet, die positive Spannung "High" oder eingeschaltet -- genug Spannung für das SI-230.

Hinter dem Schalteingang des SI-230 sitzt, wie schon angesprochen, ein Optokoppler -- das ist auf der Steuerseite eine einfache LED, auf der anderen Seite sitzt eine Foto-Diode. Somit könnte man Pin 4 und 5 direkt an den Schalteingang anschließen; bei "Low" wird die LED des Optokopplers in Sperrrichtung betrieben, während bei "High" die LED richtig herum gepolt ist und das SI-230 schaltet.

In der Praxis empfiehlt es sich jedoch, die Signalleitungen nicht kurzzuschließen. Einen Kurzschluss verursacht es jedoch bereits, den 3,5-mm-Klinkenstecker in das SI-230 einzustecken. Deshalb brauchen Sie neben einer 9-poligen Sub-D-Buchse zum Anschluss an die serielle Schnittstelle einen 3,5-mm-Klinkenstecker, zweiadrige Litze in gewünschter Länge, eine Diode 1N4148 und einen Widerstand mit 220 Ohm -- insgesamt Bauteile für nicht einmal 5 Euro.

Einfacher Aufbau

Die Lötarbeiten sind nur minimal: Am Glaskörper der Diode ist ein schwarzer Ring aufgedruckt, der die Kathode kennzeichnet. Schneiden Sie die Drähte auf etwa 3 mm zurück und löten Sie die Diode mit der Kathode nach oben mit Pin 4 der 9-poligen Buchse. An der Kathode löten Sie nun noch eine Seite des Widerstands an, dessen Anschlüsse Sie ebenfalls auf knapp 3 mm kürzen. An den noch freien Anschluss löten Sie eine Ader der Litze an, das andere verlöten Sie mit Pin 5 der 9-poligen Buchse. Nun fehlt nur noch der 3,5-mm-Klinkensteckern, hier löten Sie die Ader von Pin 5 der 9-poligen Buchse an den Masse-Anschluss, die andere Ader kommt an den Mittenkontakt.

So aufgebaut schützt die Diode an der 9-poligen Buchse im Normalbetrieb die DTR-Signalleitung vor Kurzschlüssen. Ist das Signal auf "High" geschaltet, begrenzen die Diode sowie der Widerstand den Strom auf ein erträgliches Maß, der die Schnittstelle nicht schädigen sollte.

In seltenen Fällen kann es vorkommen, dass das Schalt-Interface trotz korrekter Beschaltung nicht reagiert -- meist weil die Spannung zu niedrig ist, entfernen Sie dann den 220-Ohm-Widerstand.

Das Schalt-Interface SI-230 können Sie als Fertiggerät unter der Bestellnummer 40-432-71 für knapp 25 Euro bei ELV kaufen, oder Sie bestellen den Bausatz 40-392-11 für knapp 15 Euro.

Installation

Die RPM-Pakete von [2] enthalten das Hintergrundprogramm powerswitch sowie das grafische Benutzer-Frontend kpowerswitch. Laden Sie das entsprechende RPM-Paket herunter und speichern Sie es in Ihrem Home-Verzeichnis; für SuSE Linux 8.2 und 9.0 gibt es jeweils ein separates Paket, unter Red Hat Linux 9.0 und Mandrake Linux 9.2 verwenden Sie das Mandrake-Paket.

Die Installation unter SuSE Linux ist sehr einfach:

  1. Klicken Sie im Konqueror einmal auf das Symbol des RPM-Pakets, woraufhin die Beschreibung angezeigt wird. Wählen Sie Installiere Paket mit YaST oberhalb der Beschreibung.
  1. Nun wird das Root-Passwort abgefragt, anschließend startet YaST und installiert das Paket vollautomatisch.

Unter Red Hat Linux 9.0 verläuft die Installation ähnlich, hier doppelklicken Sie auf das Symbol des RPM-Pakets, woraufhin die Paketverwaltung startet und nach dem Root-Passwort fragt. Weitere Angaben sind nicht nötig.

Anders bei Mandrake Linux 9.2: Hier gibt es kein grafisches Frontend, mit dem Sie Fremdpakete einfach nachinstallieren können:

  1. Das RPM-Paket muss unbedingt direkt in Ihrem Home-Verzeichnis gespeichert sein, keinesfalls in einem Unterverzeichnis wie Documents oder ähnliche.
  1. Drücken Sie [Alt-F2], es erscheint das Fenster Befehle ausführen.
  1. Geben Sie folgenden Befehl ein: kdesu "rpm -i powerswitch*"

    Bitte achten Sie unbedingt darauf, die Anführungszeichen mit einzugeben, sonst funktioniert der Aufruf nicht.
  1. Klicken Sie auf Ausführen. Die Installation findet im Verborgenen statt, es gibt keinerlei Rückmeldung

Wenn Sie sicher sein wollen, dass PowerSwitch installiert wurde, öffnen Sie eine Konsole und geben den Befehl rpm -qa powerswitch ein. Ist das Paket installiert, werden Ihnen der Name und die Version angezeigt -- andernfalls wird gar nichts ausgegeben.

Konfiguration

Ist PowerSwitch installiert, müssen Sie noch die Schnittstelle konfigurieren. Die Vorgehensweise ist bei allen Distributionen gleich:

  1. Öffnen Sie mit [Alt-F2] das Fenster Befehl ausführen von KDE.
  1. Geben Sie folgenden Befehl ein: kdesu "/usr/bin/kpowerswitch --config" Achten Sie unbedingt darauf, die Anführungszeichen mit einzugeben, sonst wird die Konfiguration nicht gestartet.

  1. In der PowerSwitch-Konfiguration wählen Sie nun die serielle Schnittstelle aus, an der das Schalt-Interface angeschlossen ist.
  1. Klicken Sie auf OK, um die Einstellungen zu speichern. Das Konfigurationsfenster verschwindet zwar, die Einstellungen werden jedoch erst nach etwa 30 Sekunden gespeichert.
  1. Starten Sie den Rechner neu -- bei der Installation wurde PowerSwitch als Hintergrundprozess eingerichtet, der nur beim Systemstart automatisch aufgerufen wird.

Ist der Rechner wieder hochgefahren, können Sie mit dem Programm kpowerswitch das Schalt-Interface steuern. Am besten legen Sie sich dazu ein neues Symbol auf dem Desktop an, der Befehl zum Aufruf des Steuerprogramms lautet /usr/bin/kpowerswitch.

Abbildung 1 zeigt das grafische Frontend von kpowerswitch, mit dem Sie das Schalt-Interface SI-230 ein-, aus- und umschalten können. Das Programm arbeitet allerdings nur, wenn PowerSwitch im Hintergrund läuft -- das Frontend selbst kann nicht feststellen, ob das Hintergrundprogramm gestartet wurde oder nicht. Im schlimmsten Fall führt das dazu, dass zum einen nicht umgeschaltet wird und zum anderen kpowerswitch einfriert. Das ist aber nicht wirklich ein Problem, das Fenster verschwindet vom Bildschirm, und das Programm verbraucht einfach etwas Speicher, bis Sie sich bei KDE abmelden. Bis dahin können Sie ganz normal weiterarbeiten.

Abbildung 1: Die Steuerung des Schalt-Interface SI-230 erfolgt bequem mit dem Programm kpowerswitch.

Auch im Normalbetrieb verschwindet das Auswahlfenster kurz vom Bildschirm, dann schaltet das SI-230 entsprechend, und kpowerswitch öffnet das Auswahlfenster erneut.

Automatisch schalten

In der letzten Ausgabe von EasyLinux haben wir auf Seite 52 vorgestellt, wie Sie mit Cron und KCron Aufgaben automatisieren [3]. Damit können Sie auch das Schalt-Interface automatisch steuern. Wenn Sie zum Beispiel den Kopierer automatisch jeden Morgen einschalten wollen, tragen Sie zum gewünschten Einschalttermin bei KCron folgenden Befehl im Feld Programm ein:

echo 1 > /dev/powerctrl

Zum Ausschalten benutzen Sie den Befehl echo 0 > /dev/powerctrl und zum Umschalten echo t > /dev/powerctrl. Natürlich lässt sich so auch die Klimaanlage, der Laserdrucker oder auch die Waschmaschine fernsteuern -- solange das Steuerkabel bis dahin reicht. (mdö)

Infos
[1] ELV Elektronik: http://www.elv.de
[2] PowerSwitch: http://www.easylinux.de/download
[3] Christian Baun, "Mit der Zeit gehen", EasyLinux 04/2004, Seite 52

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