1. SMD-Sockel in gut

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    Dezember 31, 2014 by linguasite

    Die Sache mit den SMD-Adaptern lässt mir keine Ruhe, also habe ich mich ans Werk gemacht, um eine ordentliche Lösung zu bauen.

    platine_01-smdsockel

    Eine Platine mit 36 Sockeln, frisch geätzt und chemisch verzinnt. Das ist die Unterseite.

    cnc-fräsen

    Meine alte Isel-Fräse brauchte zwar etwas Zuneigung, in Form von einem Tag löten, schrauben, messen und testen, dann hat sie aber brav gebohrt und gefräst.

    cnc-fertig

    Das Ergebnis ist ziemlich in Ordnung für einen schnellen Prototypen.

    Was daraus wird, zeige ich demnächst.


  2. #31c3 #mateflaschen-umfallgeräuschdämpfer

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    Dezember 25, 2014 by linguasite

    Übermorgen geht es los. Vier Tage Kongressurlaub in Hamburg mit den angenehmsten Lebewesen der Welt. https://events.ccc.de/congress/2014/wiki/Main_Page

    Ein Problem dort war bisher ungelöst:


  3. Breadboard und SMD

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    Dezember 23, 2014 by linguasite

    Wie löst Ihr dieses Problem?

    tssop16-soic8-breadboard

    Viele ICs sind überhaupt nicht mehr in DIP-Gehäusen zu bekommen, die sich ohne Hilfsmittel auf dem Steckbrett einsetzen lassen. Bei billigen ICs, die man möglichst in größeren Stückzahlen auf Lager hat (Gatter, OPs usw.) ist das kein Problem. Einfach auf ein Stück Platine löten:

    so8-lochraster

    Eleganter geht das natürlich mit speziellen Adapterplatinen, z.B. SO8 auf DIL8. Die hier gezeigte Platine hält sich zwar nicht an das normale IC-Raster mit 7,62mm Breite, dient aber auch nur als Beispiel. Es gibt natürlich auch Adapterplatinen, die besser passen und gleich mit Headern bestückt sind.

    adapterplatine-soic8

    Bei teuren und seltenen ICs (wie meine LT-Samples) muss eine reversible Lösung her, um das Bauteil nach dem Testaufbau noch in der fertigen Schaltung verwenden zu können. Dazu gibt es z.B. spezielle Programmieradapter mit Federkontakten.

    ots-soic8

    Diese Testsockel gibt es in unterschiedlichen Ausführungen für SOIC, SSOP, TSSOP oder diverse QFP-Varianten. Sie sind eigentlich dafür gedacht, Mikrocontroller,  EEPROM oder FPGA-Bausteine mit Standard-Programmiergeräten zu verwenden. Auf ein Breadboard passen sie aber auch. Was stört, ist die Größe. Bei engen Versuchsaufbauten nehmen die zu viel Platz weg. Außerdem sind die Preise teilweise recht heftig. Der gezeigt Adapter wird zwischen 20 und 60 Euro gehandelt, je nach Lieferant. In China lässt sich da zwar gelegentlich ein Schnäppchen unter 10 Euro machen, aber auch das ist nicht wenig für so ein relativ einfaches Teil.

    Habt Ihr weitere Ideen und Vorschläge? Wie löst Ihr das?


  4. Windpark – Erster Kontakt

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    Dezember 21, 2014 by linguasite

    Normalerweise nehme ich nur Jobs an, bei denen ich zumindest den Eindruck habe, dass ich etwas davon verstehe. Das Windpark-Projekt war ein Sprung ins kalte Wasser, mit ungewissem Ausgang, jenseits meiner Kompetenzen. Aber es sah am Anfang alles so einfach aus:

    “Kannst du sowas wie einen Y-Adapter für Lichtwellenleiter bauen? Ich muss da an ein paar Daten rankommen.” Das war die Frage eines Kollegen (Programmierer, Datenbankentwickler), und ich habe sie selbstbewusst mit einem “Ja klar” beantwortet. Ich fragte also weiter, was das für Signale seien, wie die verarbeitet werden und auf welcher Art von Schnittstelle sie zur Verfügung stehen sollen. Das war aber alles völlig unklar. Also musste ich mir selbst ein Bild der Lage machen. Kurz darauf stand ich erstmals mit ein paar Messgeräten in einer Windkraftanlage (WKA) und versuchte, die dort verbaute Technik zu verstehen.

    wingang-wka

    Die eigentliche Steuerungstechnik der Anlage war zunächst kein Thema. Es ging nur um die Kommunikation der Anlagen mit dem Zentralrechner. In einer WKA fallen eine Menge Betriebsdaten an: Windgeschwindigkeit, Drehzahl von Rotor und Generatoren, Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit, Generator- und Getriebetemperatur, Netzfrequenz, abgegebene Leistung, Spannung, Strom, Phasenverschiebung und vieles mehr. Umgekehrt können die Anlagen auch über Steuersignale ein- und ausgeschaltet oder in einen Wartungsmodus versetzt werden. Zusätzlich gibt es noch ein Überwachungssystem, das auftretende Fehler an den Anlagen selbst oder am Kommunikationssystem an eine Service-Zentrale meldet. An diese Daten wollten wir ran, und es wurde ganz schnell klar, dass es mit einem “Y-Adapter” nicht getan ist.

    servicemodul

    Der Windpark war knapp 15 Jahre alt und hatte keinen Internet-Anschluss. Außer einer ISDN-Leitung gab es keine Verbindung zur Außenwelt. Der Windpark-Betreiber wollte aber sämtliche Anlagendaten über ein Web-Interface abgreifen und war auch bereit, dafür etwas Geld auszugeben. Wir waren uns einig, dass es etwas längern dauern könnte, mindestens ein Jahr, und dass ich natürlich meine Arbeitszeit berechnen würde. Damit begann meine kleine Forschungsreise in die weitgehend undokumentierte Welt des Windparks.

    (Es gibt selbstverständlich Firmen, die sowas schon gemacht haben und über die notwendigen technischen Unterlagen sowie entsprechende Erfahrung verfügen. Allerdings sind diese Firmen nicht sehr kooperativ und geben Ihr Know-How nicht mal gegen Geld aus der Hand. Die Alternative wäre also nur eine komplette Vergabe des Auftrags gewesen. Entsprechende Angebote haben wir eingeholt und für zu teuer befunden.)

    Im nächsten Teil der Serie werfen wir einen ersten Blick auf die Kommunikationsprotokolle und Schnittstellen für die Anlagenkommunikation.


  5. Weihnachts-Samples von LT

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    Dezember 20, 2014 by linguasite

    Weihnachtspäckchen sind toll, sofern man welche bekommt. Ab und zu lohnt es sich aber auch, einfach danach zu fragen. Für mein Netzteil-Projekt möchte ich gerne ein paar aktuelle Bauteile von Linear Technology testen und habe nach vier Samples gefragt. Und eine knappe Woche später lagen sie schon im Briefkasten, verschickt von einer deutschen LT-Niederlassung.

    ltcgmbh

    Ein Blick auf die aktuellen Entwicklungen von LT lohnt sich immer, finde ich, weil dort sehr innovative und kreative Schaltungen entstehen, die gerade für Hobby-Anwendungen viel Aufwand an anderer Stelle sparen. Der Preis mag dabei erst mal etwas abschrecken, aber mir geht es regelmäßig so, dass ich durch die Verwendung eines gut durchdachten und passgenauen Bausteins zwei oder drei andere Teile einsparen kann und am Ende doch günstiger davon komme und sogar noch weniger Arbeit habe.

    ltc2945

    Der LTC2945 ist ein Leistungsmonitor. Damit kann ich Strom und Spannung messen und die ermittelten Werte direkt via I2C im Mikrocontroller verarbeiten. Mit 12 Bit Auflösung im A/D-Wandler ist reichlich Genauigkeit vorhanden, um bei einem 30V/3A-Netzteil hundertstel Volt und 1mA zu messen und anzuzeigen. Mehr muss nicht, mit weniger wäre ich allerdings auch nicht zufrieden.

    ltc2633

    Das Bild oben zeigt einen LTC2633 im TSOT-23-Gehäuse. Das ist wirklich enorm klein, das Rastermaß beträgt 0,65 mm. Dieses IC ist im Prinzip ein normaler D/A-Wandler, der aber praktischerweise gleich eine eingebaute Spannungsreferenz hat. Das spart schon mal einigen Aufwand für eine externe Referenzschaltung. Außerdem sind gleich zwei Wandler im Gehäuse untergebracht. Per I2C wird jeweils ein Wert übergeben, der dann am Ausgang A oder B anliegt und zur Steuerung der Spannungs- und Stromregelung verwendet werden kann. Die Auflösung beträgt bis zu 12 Bit und die Genauigkeit ist z.B. der eines Atmega-DAC deutlich überlegen.

    ltc3632

    LT hat sich ja besonders durch Spannungswandler und -regler einen Namen gemacht. In der oben verlinkten Liste der aktuellen Produkte sind ein paar echte Leckerbissen dabei. Der hier gezeigte LTC3632 ist ein kleiner Schaltregler (Step Down), den ich zur Erzeugung einer negativen Hilfsspannung verwenden möchte. Dazu sind wieder nur ein paar externe Bauteile notwendig, Spule, Speicherkondensatoren und eine paar Widerstände für die Spannungseinstellung. Mehr als 20mA sind zwar nicht drin, was mir völlig ausreicht, dafür geht der Spannungsbereich für die Versorgung bis 50V, was nicht ganz gewöhnlich ist. Die Kühlung erfolgt über ein Heat-Pad an der Unterseite des MS8E-Gehäuses mit ebenfalls 0,65mm Pitch.

    lt3083

    Zum Schluss noch ein etwas bekannterer Baustein: Der Linearregler LT3083. Damit kann ich bis zu 3 Ampere regeln, wobei die Dropout-Spannung, also der minimale Spannungsunterschied zwischen Eingang und Ausgang, nur 310mV beträgt. Eine Besonderheit des LT3083 gegenüber z.B. einem LM317 ist, dass die Ausgangsspannung bis auf 0 Volt herunter geregelt werden kann. Für die Spannungseinstellung ist nur ein Widerstand erforderlich, im Gegensatz zu einem Spannungsteiler aus 2 Widerständen bei LM317 und vergleichbaren Reglern. LT schafft dieses Kunststück durch eine interne Konstantstromquelle. Mit 10µF Keramik am Ausgang ist die Regelung bereits stabil. Dieser Regler ist übrigens seit einiger Zeit im TO-220-Gehäuse mit 5 Anschlüssen (nicht von deren falschem Produktfoto verwirren lassen) bei Reichelt zu bekommen (aber im Moment gerade ausverkauft).

    Alle Samples werde ich nach und nach testen und hier darüber ausführlich berichten.

    Danke, LT, für die schöne Weihnachtspost.


  6. Windparktechnik 0

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    Dezember 19, 2014 by linguasite

    Im Startbeitrag hatte ich es schon angekündigt: Nach und nach möchte ich die gesamte Dokumentation hier einstellen, die ich während eines Windpark-Projektes erstellt habe. Es geht dabei hauptsächlich darum, wie die einzelnen Windkraftanlagen mit der Windparkzentrale kommunizieren und wie diese Daten an den Stromnetzbetreiber geleitet werden. Da es sich um einen relativ alten Windpark handelt, der noch völlig ohne Glasfaser und Internetanschluss konzipiert ist, habe ich dort einige spannende Sachen entdeckt, die bei modernen Anlagen überhaupt nicht mehr vorkommen.

    Mehr als 80 Seiten Text, Diagramme, Fotos und Schaltplänen warten darauf, veröffentlicht zu werden. Vielleicht hilft es einigen Leuten, die gerade in ähnlichen Projekten stecken oder sich einfach für Windkraft und historische Kommunikationstechnik interessieren. Am Wochenende gibt es den ersten Beitrag dazu.

    Generator Vestas V44

    Der Hauptgenerator einer Windkraftanlage Vestas V44, Bj. 1997

     


  7. Post aus China

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    Dezember 19, 2014 by linguasite

    Ich habe Post. Aus China. Gerade angekommen, nach nur zwei Wochen Reisezeit.

    post-china

    Und was ist drin?

    xpt2045-rolle

    Eine Rolle XPT2046. Das ist eine tolle Sache. Warum mich das so freut, erzähle ich demnächst, wenn ich sie ausprobiert habe.


  8. Schrittmotortreiber

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    Dezember 19, 2014 by linguasite

    Ich muss gestehen, dass Schrittmotortreiber eine gewisse Faszination auf mich ausüben. Klingt komisch, ist aber so, und aus leistungselektronischer Sichtweise auch nachvollziehbar: Schrittmotoren bewegen oft riesige Maschinen auf weniger als einen Hundertstelmillimeter genau. Dazu sind hohe Leistungen notwendig, gleichzeitig ist aber Präzisionsarbeit angesagt, die von winzigen digitalen und analogen Schaltkreisen übernommen wird.

    DRV8825

    45V, 2,2A auf kleinster Fläche:
    DRV8825 von Texas Instruments

    Nanometerdünne Silizium-Strukturen müssen auf einer Fläche von wenigen Quadratmillimetern neben riesigen Spannungsspitzen und großen Ströme zuverlässig funktionieren. Aktuelle, extrem niederohmige MOSFET-Endstufen schaufeln einige Hundert Watt durch die Motoren und erwärmen sich dabei nur geringfügig. Moderne Motortreiber benötigen nicht mal einen separaten Kühlkörper sondern geben ihre überschüssige Wärme über die Kupferleiterbahnen der Platine ab.

    Im letzten Beitrag habe ich einen solchen Baustein abgebildet, es ist der TB6600HG von Toshiba. Dieser Treiber ist extrem weit verbreitet, befindet sich in den meisten billigen China-Endstufen für Fräsmaschinen und bringt alles mit, was man braucht. Nur wenige externe Bauteile sind notwendig. Die Steuerung von Drehrichtung und Geschwindigkeit der Motors erfolgt über zwei Leitungen (Takt, Richtung), außerdem kann per Microstepping eine fast sinusförmige Ausgangsspannung erzeugt werden, was die Motoren sehr leise und gleichmäßig laufen lässt. In den MOSFET-Endstufen sind außerdem Dioden eingebaut, die induktive Spannungsspitzen der Motorwicklungen abfangen.

    Die 13 Jahre alte Kombi von STMicroelectronics aus L297 und L298

    Die 13 Jahre alte Kombi von STMicroelectronics:
    Controller L297 und Endstufe L298

    Nun ist der TB6600HG schon in die Jahre gekommen. Ich habe noch ein paar hier liegen, die ich nicht mehr benötige und demnächst bei eBay einstelle, deshalb auch das Foto. Ursprünglich wollte ich meine CNC-Fräse damit umbauen und die Treiber direkt in die Motorgehäuse setzen, um möglichst wenige Leistungskabel verlegen zu müssen. Aber die TB6600HG haben auch ein paar Nachteile: Sie sind groß, nicht für Oberflächenmontage (SMD) geeignet und sie werden relativ warm, müssen also gekühlt werden. Leider gibt es nicht viele Alternativen, die mit 48 Volt und 3-4 Ampere zuverlässig arbeiten. Die alte Kombination aus L298 als Treiber und L297 als Controller (beide von ST) gibt es zwar im SMD-Format, aber dann müssen wieder acht externe Leerlauf-Dioden eingebaut werden und außerdem kommen nur Rechteck-Signal aus der Endstufe, weil kein Microstepping möglich ist.

    Danach wird die Luft auch schon dünn. Es gibt zwar noch eine Menge weiterer Bauteile in der Leistungsklasse, aber die brauchen entweder einen externen Controller, zusätzliche Leistungs-MOSFETs oder haben nur einen Brückenausgang statt zwei, was dann also die doppelte Anzahl von Endstufen erfordert.

    Habe ich etwas übersehen? Gibt es einen Treiberbaustein, den ich noch nicht kenne? Über Hinweise freue ich mich.

    Dann, Mitte letzten Jahres, tauchten plötzlich Pressemeldungen von Toshiba im Netz auf: Den TB6600 soll es jetzt auch im Flatpack-Gehäuse (HQFP64) als FG-Ausführung geben. Und eine neue Treiberserie ist auch im Anmarsch, TB67S10xA, wobei das ‘x’ für unterschiedliche Typen steht. Da kommt tatsächlich eine Reihe von eierlegenden Wollmilchtreibern auf uns zu, die einfach alles können, und das perfekt, wenn man der Ankündigung glauben darf.

    Was davon nach über einem Jahr übrig geblieben ist, erzähle ich im nächsten Teil dieses Beitrags.


  9. Ein Bastelblog

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    Dezember 18, 2014 by linguasite

    Ein privates Blog ist irgendwie Segen und Fluch zugleich. Einerseits mag es dabei helfen, Ideen und Gedanken durch Veröffentlichung zu sortieren und diese mittels Feedback der Leserschaft zu strukturieren, andererseits ist da auch immer dieser Druck, etwas schreiben zu müssen, weil nichts welker wirkt als veraltete Blogs ohne Aktivität.

    werkbankProjektblogs von Bastlern gibt es eine ganze Menge. Sie bieten auch im längst verlassenen Zustand noch viele wertvolle Informationen für Leute, die gerade mit ähnlichen Projekten beschäftigt sind und Anregungen oder Lösungen suchen. Das nimmt auch mir etwas den Zwang, hier regelmäßig topaktuelle Updates zu liefern, um zu verhindern, dass sich dieses Blog bald in der Komastation meiner anderen Blogs wiederfindet. Vielleicht schaut auch in vielen Jahren noch jemand vorbei und erfreut sich an meinen Ausführungen, sei es auch nur über deren historischen Wert.

    Plaintron – das Wort “plain” steht für schlicht, einfach, klar, und das ist auch das Ziel dieses Blogs: Ideen für Elektronik-Projekte, die leicht umsetzbar sind. Einige dieser Projekte sind schon fertig und sollen verbessert werden, andere sind gerade in Arbeit und ganz viele Projekte warten noch auf ihre Umsetzung. Die Erfahrung lehrt allerdings, dass nicht jede Bastelidee zu einem fertigen Gerät wird. Macht nichts, auch daraus lässt sich etwas lernen.

    Plaintron ist ein privates Blog für private Ideen, die aber durchaus Bezug zu meiner beruflichen Tätigkeit haben können. Viele Jahre professionelle Beschäftigung mit Elektronik und Programmierung sollen hier auch als Freizeitbeschäftigung präsentiert werden, denn eine wirkliche Trennung zwischen beruflicher Leidenschaft und Freizeitgestaltung habe ich nie für notwendig befunden.

    So kommt es, dass ich hier auch gelegentlich von meiner Arbeit berichten werde. In den nächsten Beiträgen werde ich zum Beispiel etwas über die Kommunikationstechnik in Windkraftanlagen erzählen. Damit habe ich mich recht ausführlich beschäftigt und gerade die Technik in älteren Anlagen hat ihre eigene Faszination.

    Toshiba TB6600HG

    Toshiba TB6600HG
    Hochleistungs-Schrittmotortreiber

    Von Zeit zu Zeit werde ich elektronische Bauteile vorstellen, mit denen ich mich gerade beschäftige. Bei vielen Herstellern integrierter Schaltungen lassen sich Muster (Samples) bestellen, was ich besondern gerne nutze, um ganz frische digitale und analoge ICs zu testen. Nicht alles lässt sich gut mit einem Mikrocontroller lösen und als gelernter Analog-Techniker faszinieren mich besonders Schaltkreise zur analogen Signalverarbeitung und Bauteile aus der Leistungselektronik sowie deren Kombinationsmöglichkeiten mit aktueller digitaler Steuerungstechnik.

    Besonders viel Spaß macht mir die Gestaltung von Gehäusen und Frontplatten, die Kreation von Namen für meine Projekte und ein schönes, aber gleichzeitig zweckmäßiges Design meiner Platinen-Layouts. Mehr als 10 Jahre Erfahrung im Print-Design helfen mir dabei. Es soll professionell aussehen, aber gleichzeitig ein kleines Kunstwerk sein, das ich gerne anschaue und an dem ich lange Spaß habe.

    Liebe Bastler, Maker, Hacker, Schrauber und Lötkolbenpaganinis aller Länder und Geschlechter, ich freue mich auf Diskussion und Inspiration, hier, auf Twitter und vielleicht demnächst auf weiteren Plattformen.


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