Wochenend-Projekt: Schaltsteckdose

Hallo Stepcraftler,

eigentlich wollte ich nur eine Schaltsteckdose haben und dachte, dass der Umbau einer Funksteckdose eigentlich funktionieren müsste. Ist auch so, aber als ich das Innenleben sah, kamen drei Sachen schön zusammen:

- der Umbau lässt sich gut mit einer neuen Platine realisieren, die mit der Steppi hergestellt wird
- das Relais (24V) lässt sich weiterverwenden
- die gewählten Dosen sind ganz gut und preiswert erhältlich

Deshalb diese kleine Dokumentation des Umbaus der Funksteckdose zur Schaltsteckdose.

👿 Wer das nachbauen möchte kann das natürlich tun, aber in eigener Verantwortung und auf eigene Gefahr. Jegliche Haftung schließe ich hiermit aus. (Das muss heute glaube ich so sein, früher (TM) wäre ich nicht so paranoid gewesen...)

👿 Vorab ein Wort zur Sicherheit:
Das Gehäuse ist mit Sicherheitsschrauben verschlossen, wer diese löst, weiß was er tut. Allerdings sind weder beim Umbau noch beim Test Arbeiten an 230V Netzspannung bei offenem Gehäuse erforderlich. Erst nach Abschluss aller Tests und nach dem Verschließen des Gehäuses darf die umgebaute Steckdose in Betrieb genommen werden. Ein anderer Aspekt der Sicherheit: Diese Schaltung berücksichtigt das von der Stepcraft-Elektronik erzeugte Disable-Signal wenn der Not-Aus gedrückt wird. Damit wird die Spindel sofort abgeschaltet, auch dann, wenn die angeschlossene Steuerung versagt oder dies nicht tut.

Ausgangsbasis für den Umbau ist eine Funksteckdose von Elro, z.B. aus einem Dreierset, das es recht preiswert bei Pollin (550666)aber auch bei Reichelt (ELRO AB440S)gibt.

Sie schalten max. 1000W, sind daher gut geeignet jeden Proxxon/Dremel/... Motor, nicht aber zusätzlich für einen 1700W-Staubsauger!

Kern des Umbaus ist der Austausch der in der Funksteckdose verbauten Platine gegen eine neue, selbst gefräste. Vom Original wird das Relais und ggf. die LED weiterverwendet. Eine handvoll Bauteile (4 Widerstände, 2 Transistoren, eine Diode, eine Sicherung) und das Anschlusskabel mit dem D-SUB 15 Stecker komplettieren die Schaltung..

In der ZIP-Datei finden sich:
- der Schaltplan (PDF)
- (Q)CAD-Zeichnungen für das Layout und den Bestückungsplan (DXF)
- das Estlcam-Projekt für einen 0,8mm Fräser (E25)
- die Stückliste mit den Bestellnummern bei zwei Elektronikversendern (TXT)

Das Projekt war mein erster Versuch mit Isolationsfräsen – obwohl, das stimmt so nicht ganz weil sehr viel Kupfer weggenommen wird. Immerhin ist auch Netzspannung mit auf der Platine und da sollten die Leiterbahnabstände so groß wie möglich sein. Zusätzlich werden am Relais und an einem Sicherungsende Schlitze gefräst.

Das Layout ist so ausgelegt, dass es mit einem 1mm Fräser hergestellt werden kann. Dazu muss allerdings das Estlcam-Projekt geändert werden, die 1mm Löcher müssen dann als Bohrungen angelegt werden. Die Vorschübe und Zustellungen sind recht konservativ, da ist sicher noch Luft nach oben. Aber das kann ebenfalls in Estlcam schnell geändert werden. Es werden nur zwei Tiefen (0,25mm und 1,7mm) gefräst.

Der erste Schritt ist, die Platine herzustellen. Dazu genügt eine einseitige Pertinax-Platine. Bei mir hat das Fräsen mit dem Stepcraft-Spannsystem funktioniert. Der Trick war vielleicht, die Spannschrauben nur „ganz leicht fest“zu ziehen. Das Ergebnis:

Jetzt ist die Funksteckdose dran. Nach dem Öffnen zeigt sich das Innenleben:

Als nächstes wird die Funksteckdose entkernt. Damit die Platine entfernt werden kann, müssen die beiden Anschlusskabel links abgelötet werden. Das rechte Anschlusskabel wird so tief wie möglich am Steckdosenkontakt getrennt - ein paar mal daran wackeln und es war ab. Noch das Relais und die LED aus der Platine löten und die Vorbereitung ist abgeschlossen.

Die rot markierten Lötpunkte im linken Bild sind die Stellen, die von Lötzinn befreit werden müssen. Das geht ganz gut, weil die Platine einseitig, also nicht durchkontaktiert ist. Das was nach der Operation übrig bleibt ist im rechten Bild zu sehen. Am unteren Ende des Gehäuses muss mittig noch eine eine Kerbe für das Anschlusskabel ausgefeilt werden.

Mit der Lizenz zum Löten kann es an die Bestückung der neuen Platine gehen. Die meisten Teile lassen sich einfach einlöten, Vorsicht ist nur beim beim Bestücken der Sicherungshalter geboten. Die haben an einer Seite eine Lasche, also am Besten mit eingesetzter Sicherung einlöten. Die LED wird, wie im Original, durch die Platine durchgesteckt. Zum Schluss noch das Anschlusskabel anlöten. Dazu das Kabel ca. 3cm vom Mantel und dem Drahtgeflecht befreien. Die Farben sind so zugeordnet:

- +24V: weiß
- Masse/GND: braun
- Relais: gelb
- Disable: grün

Vor dem Anlöten des Steckers habe ich nacheinander zwei Lagen Schrumpfschlauch im Bereich der Zugentlastung auf das Kabel gebracht, das dünne Kabel wird sonst von der Schelle nicht ausreichend gesichert. Sicher hätten auch ein paar Runden Isolierband gereicht.

Das Bild kann auch als Referenz für die Bestückung dienen (Farbcodes der Widerstände und Polung der Diode).

Vor dem Einbau sollte man sich noch über die Sicherung Gedanken machen. Theoretisch sind 5A möglich, allerdings kann man den Wert auch so anpassen, dass ein zusätzlicher Schutz entsteht. Für meine Proxxon Ibse habe ich 2A träge eingebaut.

Bleibt nur noch der Zusammenbau und Test. Als Zugentlastung im Gehäuse habe ich einen Knoten ins Kabel gemacht, ein Kabelbinder tut es aber wahrscheinlich auch. Die montierte Platine:

Vor dem Schließen des Gehäuses den Steckdoseneinsatz nicht vergessen, die am Schutzkontakt geschlossene Seite zeigt zur Platine.

Vor der Inbetriebnahme und vor allem VOR DEM EINSTECKEN sollte folgende Testprozedur durchgeführt werden:

1. Messen der Widerstände zwischen den Anschlüssen, alle sollten über 2kOhm liegen
2. Schaltsteckdose mit 24V versorgen (weiß/braun)
3. Disable-Signal (grün) auf 0V
4. Relais-Eingang (gelb) auf 0V
→ LED ist aus, Relais nicht angezogen
6. Relais-Eingang (gelb) auf 5V
→ LED geht an, Relais zieht an
8. Disable-Signal (grün) auf 5V
→ LED geht aus, Relais fällt ab
9. Disable-Signal (grün) auf 0V
→ LED geht an, Relais zieht an
10. Relais-Eingang (gelb) auf 0V
→ LED geht aus, Relais fällt ab

Wenn alles geklappt hat, ist es geschafft. Bei funktioniert der Prototyp seit Wochen problemlos.

Viele Grüße,

Jörg