Archiv der Kategorie: Komponenten

  1. Nextion HMI Touch-Displays

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    13.07.2017 von plaintron

    Die letzten Tage habe ich mich mit einem Touch-TFT von Nextion beschäftigt und bin ziemlich begeistert. Es handelt sich dabei …
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  2. IC: ADuM1250 I2C-Isolator

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    13.08.2015 von plaintron

    ADUM1250I2CISO_01Manchmal fallen mir Bauteile in die Hände, die mich einfach faszinieren, weil sie so genial sind und ein Problem elegant lösen, das sonst nur mit einigem Aufwand in den Griff zu bekommen wäre.

    Problemstellung:

    In einer Schaltung ist ein Sensor verbaut, der eine bestimmte Größe misst, etwa Strom, Spannung, Temperatur, Licht oder Druck. Mit einem Mikrocontroller möchte ich diesen Wert via I2C-Bus verarbeiten und eine Regelgröße beeinflussen. Sensor und Controller liegen allerdings in getrennten Stromkreisen und müssen galvanisch isoliert sein.

    Das Bastlerherz greift sofort zur Schublade mit den Optokoppern, sucht eine Highspeed-Variante raus und studiert die technischen Daten. 20-30 kHz schafft das Teil. Danach wird das Signal ziemlich unscharf, weil die Kapazitäten der verbauten Dioden wie ein Tiefpass-Filter wirken. Die Flanken werden also immer flacher mit steigender Frequenz, der effektive Pegel sinkt. Es gibt zwar durchaus schnellere Varianten, aber dann brauche ich immer noch etwas zusätzliche Logik, um ein- und ausgehende Signale zu sortieren, denn I2C arbeitet bidirektional, es wird also nur eine Leitung in beide Richtungen verwendet.

    Aber es muss ja eine Lösung geben. Eine Netzwerkkarte etwa funktioniert doch auch mit galvanischer Trennung. Dort wird ein Transformator verwendet. Der kann allerdings nur Frequenzen übertragen, aber keine unterschiedlichen Impulslängen. Dazu wäre also ein Modulator notwendig, der die Impuse in Frequenz- oder Amplitudenwerte umsetzt. Bei unidirektionaler Datenübertragung wäre sogar das noch realisierbar, mit je einem Modulator-IC und einem kleinen Übertrager pro Signal. Hier sind dann 3-4 Übertrager mit je einem Modulator und einem Demodulator pro Seite gefragt.

    ADUM1250I2CISO_03Analog Devices hat es geschafft, diese komplette Mimik in ein SO8-Gehäuse zu packen, also Modulatoren, Demodulatoren und Übertrager, und das sogar bidirektional (ADuM1250 SCL und SDA bidirektional, ADuM1251 nur SDA). Im Ergebnis habe ich auf jeder Seite zwei Ein-/Ausgänge für Takt und Daten, dazu je zwei Pins für die Betriebsspannungen und das war es schon. An externen Bauteilen sind nur die üblichen Pullups notwendig, die aber ohnehin benötigt werden, sobald ich mit I2C-Signalen arbeite. Mit ein paar Euro Materialeinsatz habe ich mir also endlose Bastelarbeiten gespart.

    Bei mir kommen diese Schaltungen im Labornetzteil-Projekt zum Einsatz und sind für die Kommunikation zwischen A/D- bzw. D/A-Wandler und Controller zuständig. Für andere Anwendungen gibt es diese Isolatoren ebenfalls, etwa für USB oder SPI.

     

    Quellen:

    I2C-bus specification and user manual
    http://www.nxp.com/documents/user_manual/UM10204.pdf

     

  3. Solid-State-Relais

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    11.08.2015 von plaintron

    In meinem Reflow-Ofen habe ich Solid-State-Relais von Sharp verbaut. Das kompakte SIL-Gehäuse dieser Baureihe hat mir gut gefallen, außerdem können diese kleinen Teile relative große Lasten (bis zu 16A) schalten. Beim Einkauf war ich aber zunächst etwas ratlos: Die Preisspanne reicht von 2,50 bis knapp 10 Euro. Äußerlich sehen sie alle gleich aus. Wo sind also die Unterschiede?

    SSRS202S02_04

    Ich habe mich für den Typ S202S02 entschieden, weil ich diese Empfehlung in einem Elektronikforum gelesen habe. Damit lag ich nur sehr knapp daneben.

    Schauen wir uns die Typenbezeichnung an.

    S 2 02 S 0 2

    Am Anfang steht immer ein „S“.

    Die folgende „2“ bezeichnet die Nennspannung von 600V. Steht dort eine „1“, ist es die 400V-Ausführung. Da beim Schaltvorgang immer Spannungsspitzen entstehen, sollte für 230V-Schaltungen die 600V-Variante (S2) verwendet werden. Sharp empfiehlt die 400V-Ausführung nur für 120V-Netze.

    S202S02-800x533Die nächsten beiden Ziffern geben einen Hinweis auf den Nennstrom. Die „02“ steht für 8A. Steht dort eine 12, handelt es sich um die 12A-Variante, eine 16 steht für 16A und eine 05 mit 5A gibt es auch, aber irgendwie kam niemand auf die Idee, für 8A eine 8 dort hin zu schreiben. Um die Sache komplizierter zu machen, gibt es auch Bauteile mit kleinerem Gehäuse. Die sind mit einem T gekennzeichnet, z.B. S202T02. Dieses Teil kann nur 2A schalten.

    Die vorletzte Ziffer zeigt an, ob im Bauteil bereits ein Snubber-Circuit integriert ist (0= ohne, 1=mit). Das ist eine Reihenschaltung von Widerstand und Induktivität, das die Flankensteilheit beim Schaltvorgang begrenzt.

    An der letzten Ziffer lässt sich erkennen, ob das Solid-State-Relais im Nulldurchgang schaltet (2) oder nicht (1). Sobald mit induktiven Lasten oder längeren Zuleitungen gearbeitet wird, muss im Nulldurchgang geschaltet werden, sonst hält das Bauteil nicht lange. Nur rein ohmsche Lasten mit kurzer Zuleitung können unter Spannung geschaltet werden.

     

    Beispiele:

    S202S02 – 600V, 8A, kein Snubber, Nulldurchgang-schaltend

    S202S12 – 600V, 8A, Snubber, Nulldurchgang-schaltend

    S216S01 – 600V, 16A, kein Snubber, nicht Nulldurchgang-schaltend

    S202S11 – 600V, 8A, Snubber, nicht Nulldurchgang-schaltend

    Warum habe ich mich mit dem S202S02 nur fast richtig entschieden? Perfekt wäre der Typ S202S12 (mit Snubber) gewesen, der etwa doppelt so teuer wie der S202S02 ist. Die Nulldurchgangsschaltung hätte ich nicht zwingend gebraucht, ist aber sicherer, da ich die Induktivität der Heizstäbe nicht kenne.

    In meine Schaltung musste ich deshalb noch Platz für einen Hochspannungs-Kondensator und einen Hochlastwiderstand einplanen (rechte Platine oben).

    meruto_main_053b

    Datenblätter:

    http://sharp-world.com/products/device/lineup/data/pdf/datasheet/s102t01_e.pdf

    http://www.sharpsme.com/download/s112s01-epdf

    http://sharp-world.com/products/device/lineup/data/pdf/datasheet/s102s11_e.pdf

    http://sharp-world.com/products/device/lineup/data/pdf/datasheet/s102s02_e.pdf

  4. Weihnachts-Samples von LT

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    20.12.2014 von plaintron

    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.

  5. Post aus China

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    19.12.2014 von plaintron

    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.

  6. Schrittmotortreiber

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    19.12.2014 von plaintron

    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.

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