BluePower

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Achtung!

Dieses Gerät arbeitet mit 230V. Bei unsachgerechtem Umgang besteht Lebensgefahr!

Der Name "BluePower":

Mein erster Server hieß BIGBLUE, nach IBM, dem Hersteller seiner ersten Festplatte.Der Name war etwas ironisch, BIGBLUE war ein 386SX-16, "auferstanden" aus der Restekiste, nichts an dem Server war groß oder blau. Die hier beschriebene Schaltung habe ich zuerst in diesem Rechner eingesetzt, "Bigblues Power-Platine" war auf Dauer zu kompliziert, irgendwann ist der Name "BluePower" darausgeworden.

Das ursprüngliche Problem:

BIGBLUE stand in meinem Zimmer, mein Vater und mein Bruder wollten auf BIGBLUE zugreifen, der war aber meistens abgeschaltet, um Strom zu sparen. Also mußten sie immer erst zu mir kommen, um den Server einzuschalten. Das ist - je nach Laune - lästig, nervend, störend.

Die erste Idee:

Ein Relais schaltet den Computer an und aus, das Relais wird über im Haus verteilte, parallel geschaltete Schalter ein- und ausgeschaltet. Einfach, aber zu einfach. Man muß vor dem Abschalten den Server erst noch herunterfahren, wenn jemand anderer den Server-Schalter aber gerade auf "ein" geschaltet hat, um zu arbeiten, ist Ärger vorprogrammiert.

Die Lösung:

Der Server weiß selbst am besten, wann er nicht mehr gebraucht wird. Also kann er sich am besten selbst abschalten. Die Grundidee bleibt: Ein Relais schaltet den PC ein und aus, jeder Benutzer hat einen Schalter, den er einschaltet, so lange er den Server braucht. Alle Schalter sind parallel geschaltet. Ein Flip- Flop steuert das Relais an, das Einschalten des ersten Schalters setzt das Flip-Flop, der Computer fährt hoch. Ein Programm auf dem Server überwacht den Zustand der Schalter, sobald der letzte Schalter abgeschaltet ist, wird das Betriebssystem heruntergefahren. Die letzte Aktion des Computers besteht darin, so spät wie möglich vor dem Stillstand des Betriebssystems einen Rücksetz-Impuls auf das Flip-Flop zu geben, damit das Relais abgeschaltet wird.

Die einzige freie Schnittstelle an BIGBLUE war eine serielle Schnittstelle, die andere serielle Schnittstelle war mit dem Modem belegt, der Druckerport steuerte einen Drucker an. Da man die RTS- und CTS-Leitungen sehr einfach ansteuern kann, und außerdem eine Änderung auf der CTS-Leitung einen Interrupt auslöst, habe ich diese Leitungen benutzt. Leider "klimpert" das BIOS beim Booten kräftig auf der RTS-Leitung herum, so daß das Flip-Flop abschaltet, bevor es richtig losgeht. Also kommt ein Transistor dazu, der die RTS-Leitung des Computers blockiert, so lange mindestens ein Schalter eingeschaltet ist. Erst wenn alle Schalter ausgeschaltet sind, wird die Sperre aufgehoben und der Server kann sich selbst mit einem Impuls auf RTS abschalten.

Nebenwirkung:

(oder: warum soll ich BluePower nachbauen ?)

Man kann mit BluePower jeden Computer nach der Arbeit einfach abschalten. Das Herunterfahren des Betriebssystems geschieht automatisch. Optimal für Gelegenheitsbenutzer, denen das Herunterfahren einfach nicht beizubringen ist ("meinen Fernseher mach' ich abends auch einfach aus").

Die externe Variante (siehe unten) kann außerdem die Funktion der  ATX-Switchbox übernehmen.

Die Schaltung:

Diesen Schaltplan gibt es auch als  Vektor-Datei im fig-Format (3,5 kBytes, GZIP-komprimiert), gezeichnet mit  Xfig 3.2 patchlevel 2.

Bauteil- Liste:

*: "Stiftl. 36G" ist die kleinste verfügbare Stiftleiste mit 36 abtrennbaren Kontakten, 0,32 DM

(Preise und Bestellbezeichnungen aus dem Lieferprogramm 01/2001)

dazu:

• Fädeldraht
• blanker Draht (für die Verdrahtung auf der Platine den Netzspannungsbereich)
• doppelt isolierte zweiadrige Litze (Netzkabel interne Variante PC/XT/AT)
• doppelt isolierte dreiadrige Litze (Netzkabel externe Variante)
• doppelt isolierte vieradrige Litze (Netzkabel interne Variante ATX)
• Radiolot 1mm (LSn60PbCu2, F-SW26 2.5, DIN 8516)
• externes Gehäuse oder Slotblech mit Befestigungswinkeln
• Isoliermaterial
• Aderendhülsen

Werkzeuge:

Notwendig:

• Lötkolben mit mittelfeiner Spitze, ca. 30 W ungeregelt oder 50 W geregelt
• normaler Schraubendreher
• Kreuzschlitz-Schraubendreher groß und klein
• Flachzange (Telefonzange)
• Multimeter
• Seitenschneider
• Bohrmaschine (Kleinbohrmaschine für Modellbau reicht)
• Bohrer 1 mm, 3 mm

Hilfreich:

• Entlötpumpe oder Lotsauglitze
• Abisolierzange
• Crimpzange
• Durchgangsprüfer

Aufbau:

Die interne Variante: Ich habe BluePower auf einer Lochrasterplatine 100x100 mm aufgebaut, die an ein Slotblech mit zwei Winkeln angeschaubt ist. Diese Platine steckt zwischen den anderen Steckkarten, ohne jedoch in einem ISA- oder PCI-Steckplatz zu stecken. Der "heiße" Netzspannung führende Bereich um Relais und Trafo ist zusätzlich isoliert, nicht benutzte Lötflächen auf der Platine habe ich in diesem Bereich entfernt (Isolationsabstand 5 mm). Der Trafo ist relativ schwer und sitzt deshalb dicht am Slotblech, um die Platine mechanisch nicht zu stark zu belasten.

Die externe Variante: (Ich habe die externe Variante noch nicht aufgebaut!) Alle Bauteile werden in ein separates Kunststoffgehäse eingebaut, Netzeingang ist ein ins Gehäuse eingebauter Kaltgerätestecker, entweder mit integriertem oder mit separatem Netzschalter, wahlweise eine fest angeschlossene Schuko-Leitung und ein Netzschalter. Netzausgang sind eine oder mehrere Kaltgerätebuchsen und/oder Schuko-Steckdosen, eine 9- oder 25-polige DSUB-Buchse ist der Anschluß an den seriellen Port des Computers. Zum Computer führt eine Kaltgeräte-Verlängerung oder ein Schuko-Kaltgeräte-Kabel und ein serielles Kabel (1:1), Monitor und andere Peripheriegeräte werden an die restlichen Steckdosen angeschlossen.

ATX-PCs haben entweder keinen oder einen nur einpolig schaltenden Hauptschalter hinten am Netzteil. Daher empfehle ich für ATX-PCs die externe Variante, zusätzlich muß der ATX-PC so eingestellt werden, daß er nach einem Stromausfall einschaltet. Wenn das nicht im BIOS möglich ist, hilft oft ein kleiner Elko (1..47µF / 16V) parallel zur Power-Taste (Polarität beachten).

Anschlüsse

CN1

BluePower extern

Netzstecker/Netzkabel -> Netzschalter -> Bluepower -> Steckdose(n): IN1 und IN2 wieder an den Schalter, OUT1 und OUT2 an die Steckdosen. Schutzleiter an die Steckdose(n) anschließen, gelb-grünes Kabel!

BluePower PC/XT/AT intern

Netzstecker im Netzteil -> Netzschalter -> BluePower -> Netzteil-Platine: IN1 und IN2 werden über ein eigenes, zweipoliges, doppelt isoliertes Kabel mit den geschalteten Anschlüssen des Netzschalters verbunden. OUT1 und OUT2 führen mit den Kabeln, die vorher am Schalter angeschlossen waren, zur Netzteil-Platine.

BluePower ATX intern "die harder edition" - NICHT EMPFOHLEN

Netzstecker im Netzteil -> BluePower -> Netzteil-Platine: Die Original-Verbindung zwischen Netzstecker und Netzeil-Platine wird entfernt, ein eigenes, vierpoliges, doppelt isoliertes Kabel durch eine Zugentlastung aus dem Netzteilgehäuse herausführen, zwei Leitungen verbinden OUT1 und OUT2 mit dem Netzeingang der Netzteil-Platine, zwei weitere verbinden IN1 und IN2 mit dem Netzstecker. Falls der Hauptschalter direkt mit dem Netzstecker verbunden ist, die Kabel hinter dem Hauptschalter anschließen.

CN2

LED "Stand by" (optional). Für interne Varianten z.B. die Turbo-LED. Anode an +, Kathode an -.

CN3

Bluepower extern, ein Schalter im externen Geäuse

Schalter und LED nach Belieben einbauen.

Bluepower intern, ein Schalter im PC-Gehäuse

In dieser Konfiguration wird der LED-Anschluß nicht benötigt. Als Schalter benutze ich den Turbo-Taster, der in moderneren Gehäusen mittlerweile rar geworden ist.

Bluepower intern oder extern, ein Schalter am Kabel mit oder ohne LED.

CN3 sollte ein zuverlässiger Steckverbinder sein, ich benutze DSUB25, weil sie gerade verfügbar waren. DSUB9 ist etwas kompakter. Cinch ist zweipolig, d.h. keine LED. Mini-Klinkenstecker (3,5mm und 2,5mm) sind bekannt für chronische Wackelkontakte.

Bluepower intern oder extern, mehrere Schalter am Kabel ohne LEDs

Entweder CN3 mehrfach parallel einbauen, pro Schalter einen Stecker. Oder nur einen CN3, an den alle Schalter parallel angeschlossen werden.

Bluepower intern oder extern, mehrere Schalter am Kabel mit LEDs

Für jeden Schalter einen eigenen CN3 und einen eigenen R4 einbauen. "LED"-Kontakte einzeln an R4, "+"- und "SW"-Kontakte parallel.

CN4

Serielle Schnittstelle zum PC.

Signal	DSUB 9	DSUB 25
RTS	7	4
CTS	8	5
GND	5	7

CN5

Jumper "Service". Schaltet das Relais zwangsweise ein, auch wenn Flip-Flop und Computer es anders wollen.

Details

• C7 verzögert das Abschalten noch um ca. drei Sekunden, damit das Betriebssystem auch wirklich sicher heruntergefahren ist.
• Um CTS sicher erkennen zu können, wird aus der zweiten Sekundärwicklung des Trafos mit einem Einweg-Gleichrichter und einer Zenerdiode -12V gewonnen, die bei offenen Schaltern die CTS-Leitung über R3 auf -3..10 V ziehen.
• Keramik-Kondensatoren (C2, C4, C6 und C8 im Sockel von IC2) blocken Störimpulse ab. Ohne diese Kondensatoren schaltet sich der Server gelegentlich auch mal selbst ein, insbesondere bei langen Schalterleitungen oder störenden Verbrauchern (Kühlschrank, Leuchtstoff-Lampen).
• Das Relais wird aus der unstabilisierten Spannung versorgt, damit die Versorgung für IC2 nicht beeinträchtigt wird.
• D6 bis D9 leiten Über- und Unterspannung auf die Versorungsspannung ab, die Eingänge von IC2 bleiben so im erlaubten Bereich von -0.7V bis +12,7 V. R8 und R10 begrenzen den Strom durch diese Dioden. Ohne diese Dioden ist IC2 nach dem Einschalten tot!

Test:

Dieses Gerät arbeitet mit 230V. Bei unsachgerechtem Umgang besteht Lebensgefahr!

1. IC2 entfernen bzw. noch nicht einsetzen
2. LED an CN2 anschließen, CN3, CN4 und CN5 nicht anschließen. CN1 OUT1 und OUT2 an eine kleine Lampe (Nachttischlampe o.ä.) anschließen, CN1 IN1 und IN2 über einen Trenntrafo, notfalls direkt, ans Stromnetz anschließen. Die LED muß leuchten, die Lampe darf nicht leuchten.
3. Spannungen messen (gegen CN4 GND): Eingang IC1 = + 15 .. 20V. CN2 + = CN3 + = Ausgang IC1 = IC2 Pin14 = +12V. Anode D3 = C5 - = -12 V. CN4 CTS = CN3 SW = -6 V, IC2 Pin 1 und 2 = -0.7 V .. 0 V.
4. CN4 CTS und RTS kurzschließen. Spannung an IC2 Pin 8 und 9 = -0.7 V .. 0 V.
5. Kurzschluß CN4 CTS RTS aufheben.
6. CN5 kurzschließen: Lampe muß leuchten. Spannung am Eingang von IC1 bricht etwas ein, aber nicht unter + 12 V.
7. CN5 Kurzschluß aufheben: Lampe darf nicht mehr leuchten.
8. BluePower vom Netz trennen, abwarten bis die LED verlischt, IC2 bestücken.
9. BluePower wieder ans Netz anschließen.
10. Falls die Lampe leuchtet, CN3 + und CN4 RTS kurz verbinden. Das Relais muß die Lampe abschalten.
11. CN3 + und CN3 SW kurz verbinden. Das Relais muß die Lampe einschalten.
12. CN3 + und CN4 RTS kurz verbinden. Das Relais muß die Lampe abschalten.
13. CN3 + und CN3 SW verbinden. Die Lampe muß leuchten.
14. Zusätzlich CN3 + und CN4 RTS kurz verbinden. Die Lampe muß weiter leuchten.
15. CN3 + und CN3 SW trennen. Die Lampe muß weiter leuchten
16. CN3 + und CN4 RTS kurz verbinden. Die Lampe darf nicht mehr leuchten.
17. BluePower vom Netz trennen.
18. BluePower-Software auf dem Computer installieren. Computer abschalten.
19. CN4 an den Computer anschließen.
20. Einen Schalter an CN3 + und SW anschließen, Schalter auf "aus".
21. BluePower wieder ans Netz anschließen.
22. Schalter einschalten, Lampe muß leuchten.
23. Computer einschalten.
24. Nachdem der BluePower-Treiber und das Betriebssystem geladen sind, den Schalter ausschalten. Die Lampe muß zunächst weiter leuchten, das Betriebssystem wird herunter gefahren, die Lampe muß abschalten.
25. BluePower wie gewünscht installieren.

Treiber-Software:

Linux:

 bluepower.tar.gz (10 KBytes) - C-Compiler und Kernel-Support für seriellen Port notwendig, Make-Utility optional.

andere UNIX-artige:

Bitte die Linux-Software testen. Notwendige Änderungen und Rückmeldungen bitte per eMail an mich:  alexander@foken.de

DOS / Windows:

Auf Anfrage ( alexander@foken.de). Es existiert nur ein uraltes Treiberprogramm in BP7, das mit dieser Version von BluePower nicht getestet ist.

andere (MacOS, Homecomputer, Microcontroller):

Bis jetzt nicht vorhanden. Falls jemand die Software portieren möchte, bitte eMail an mich:  alexander@foken.de

Woher man die Teile bekommt:

Reichelt Elektronik
Elektronikring 1
26452 Sande

Bestell-Annahme: 04422/955-333
Fax: 04422/955-111
Internet:  http://www.reichelt.de

Idee und Konzept:

Alexander Foken,  alexander@foken.de,  http://www.foken.de/alexander

Gewährleistung und anderes:

Ich habe dieses Gerät bis jetzt zweimal gebaut und mehrere hundert fehlerfreie Betriebsstunden im Dauerbetrieb erzielt. Es könnte jedoch sein, das in dieser Anleitung Fehler enthalten sind. Daher kann ich keine Funktionsgarantie für Nachbauten übernehmen.

Dieses Gerät arbeitet mit 230V. Bei unsachgerechtem Umgang besteht Lebensgefahr!

(Ja, vor den 230V habe ich schonmal gewarnt. Nicht grundlos.)