Archiv der Kategorie: Projekte

  1. Netzteil-Display mit Nextion-HMI #3

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    16.07.2017 von plaintron

    Wie angekündigt gehe ich heute näher auf die Zeigerdarstellung auf dem Nextion-Display ein. Zunächst gibt es noch ein paar Optimierungen, …
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  2. Netzteil-Display mit Nextion-HMI #2

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    16.07.2017 von plaintron

    Weiter geht es mit dem HMI-Display für mein Labornetzteil. Im ersten Teil haben wir uns einige grundlegende Funktionen des Nextion-Editors …
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  3. Netzteil-Display mit Nextion-HMI #1

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    14.07.2017 von plaintron

    Am Beispiel meines Labornetzteil-Displays möchte ich zeigen, wie ein multifunktionales Interface mit einem Nextion-HMI umgesetzt werden kann. Es beginnt mit …
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  4. Reflow-Ofen mit IBoard EX

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    10.08.2015 von plaintron

    Die Zeit der Durchsteck-Montage in elektronischen Schaltungen geht auch im Hobby-Bereich dem Ende zu. SMD-Bauteile sind inzwischen so klein, dass nur mit feinstem Lötwerkzeug und unter dem Mikroskop noch eine saubere manuelle Montage gelingt. Deshalb gehört heute auch ein Reflow-Ofen in die Bastelwerkstatt. Bleibt die Frage: Selber bauen oder kaufen? Für mich gab es da natürlich nur eine Antwort.

    Nun bin ich weder der erste noch der einzige Bastler, der sich einen Lötofen baut, und deshalb habe ich mir erst mal ein paar Inspirationen geholt, versucht, das Prinzip der Regelung zu verstehen und zu wissen, worauf ich bei der Konstruktion achten muss.

    Zunächst brauchen wir einen geeigneten Pizza-Ofen. Er sollte oben und unten mindestens zwei Quarz-Heizstäbe haben und die Leistung muss deutlich über 1000 Watt betragen, damit eine kurze Aufheizphase möglich ist. 1500 Watt wären ideal, habe ich festgestellt. Bei mir sind es 1200 Watt in einem Aldi-Modell, das ich für 15 Euro bei Ebay gefunden habe. Das genügt gerade so, um die erforderliche Aufheizkurve abfahren zu können.

    So ungefähr sah das Teil aus, bevor ich es zerlegt habe, allerdings mit silberner Oberfläche und in neuwertigem Zustand:

    fif1200

    Beim nächsten Projekt würde ich mich vermutlich anders entscheiden und ein flacheres Gerät mit mehr Leistung wählen, das auch gerne etwas hochwertiger verarbeitet sein darf. Das Blech dieses Ofens ist schon sehr dünn und hat mir bei der Bearbeitung einige Sorgen bereitet.

    Meine Vorgaben sahen folgendermaßen aus:

    meruto_panel_005_licht_expSeparate Ansteuerung für Ober- und Unterhitze, zwei Temperaturfühler (Platinen- und Gehäusetemperatur), Timerfunktion bis 255 Minuten oder 255 Sekunden, programmierbare Temperaturkurven, Dauerheizung. Die Bedienung sollte über einen Dreh-Encoder laufen, als Anzeige wird ein LCD mit 2×8 Zeichen verwendet. Zusätzliche LED-Anzeigen signalisieren, ob ein Heizelement gerade eingeschaltet ist, außerdem gibt es eine Betriebsanzeige für die Netzspannung.

    Bis zu 10 Programme je Funktion möchte ich abspeichern können, um so je nach Platine, Bestückung und verwendeter Lötpaste unterschiedliche Kurven fahren zu können. Eine Fernsteuerung über Netzwerk habe ich auch eingeplant, zusätzlich lässt sich das Gerät über den USB-Anschluss seriell (RS232) steuern.

    In meiner Arduino-Kiste habe ich noch ein IBoard EX von iTead gefunden, welches genau das richtige Format und alle nötigen Funktionen hat.

    iboard_ex

    Auf dem Board sitzt ein ATMega32U4 mit Leonardo-Bootloader. Dieser USB-Bootloader verlangsamt den Systemstart etwas, deshalb werde ich den wohl irgendwann mal rausschmeißen.

    Das große Flatpack ist ein Wiznet-Controller für das Netzwerk. Außerdem ist noch ein SD-Sockel verbaut. Die Anschlüsse sind nicht Arduino-kompatibel, aber das war hier auch nicht wichtig, weil ich eine spezielle Steuerplatine gebaut habe, die direkt auf dem iBoard sitzt und an den passenden Pins andockt.

    Das Bedienteil befindet sich auf einer separaten Platine, die im Frontpanel eingebaut ist und über Flachbandkabel mit dem Steuer- und Leistungsteil verbunden wird. Die Heizelemente werden über zwei Solid-State-Relays S202S02 von Sharp geschaltet.

    pcb_ready_etched

    Auf der linken Seite ist das Bedienteil, die rechte Platine enthält die Leistungselektronik, das Interface zum IBoard und einen Delta-Sigma-A/D-Wandler MCP3550 für die Temperatursensoren. Die Spannungsversorgung läuft über ein kleines Schaltnetzteil, das ebenfalls im Frontpanel sitzt.

    So sieht die fertig bestückte Leistungsplatine aus:

    power_pcb_assembled

    Das schwarze Plastikteil hinten links ist ein Piezo-Summer. Im Vordergrund ist der Kühlkörper für die S202S02 zu sehen, davor befindet sich der Snubber-Circuit, das ist eine RC-Reihenschaltung als Dämpfungsglied. Einen Überspannungsschutz (Varistor) habe ich zur Sicherheit ebenfalls eingebaut.

    So viel erst mal für heute. Die Programmierung und Kalibrierung ist ein eigenes Kapitel und wird in einem späteren Beitrag erklärt.

  5. Projektidee: Tochscreen-Labornetzteil

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    08.08.2015 von plaintron

    vamos_psu_kopf

    Es gibt ein paar Projekte, an denen kommt kaum ein Bastler vorbei. Das Labornetzteil gehört neben Funktionsgenerator, Belichter, Reflow-Ofen und einigem anderen Werkbank-Zubehör ganz oben auf die Bastel-Liste.

    Mein erstes geregeltes Netzteil habe ich in der Lehrzeit gebaut, mit einem 2N3055 als Linearregler und mit zwei schönen analogen Anzeigen. Mit 12V und maximal 1A hat es mir lange Zeit gute Dienste geleistet, wurde dann aber irgendwann durch ein chinenisches Schaltnetzteil mit 30V und 3A ersetzt.

    In letzter Zeit sind mir allerdings ein paar Bauteile in die Hände gefallen, die danach schreien, endlich wieder ein Netzteil zu entwerfen, und zwar eins, das die nächsten 20 Jahre für alle Anwendungen die passenden Features hat und in der Entwicklung und der täglichen Nutzung wirklich Spaß macht.

    Mein Arbeitsplatz ist zwar ziemlich breit, aber es fehlt an Tiefe. Also muss ein kompaktes Gehäuse her. Eine Steckdosenleiste, die ich vor einiger Zeit hauptsächlich wegen des interessanten Pultgehäuses gekauft habe, wird also geschlachtet und umfunktioniert.

    steckdosenleiste

    Damit für jede Anwendung die richtige Versorgung parat ist, habe ich zwei regelbare Ausgänge mit 28V und 3A eingeplant. Außerdem kommen noch zwei Festspannungen dazu, 12V und 5V bieten sich an. Zusätzlich hätte ich gerne USB-Anschlüsse, an denen ich schnell und ohne viel Gestöpsel Arduino-Boards versorgen kann.

    xl4016_obenIm chinesischen Gemischtwarenhandel ist mir ein Step-Down-Regler über den Weg gelaufen, der sich vom üblichen China-Schrott deutlich unterscheidet: Saubere Verarbeitung, sinnvoll entworfene Schaltung und wirklich die Leistung, die drauf steht. Er arbeitet mit dem Schaltregler XL4016 von XLSEMI, ein bei uns kaum erhältliches Teil, der mit nur 5 Pins einfach zu verwenden ist und beeindruckende Leistungswerte zu bieten hat.

    xl4016_hintenAn dem Schaltregler habe ich schon rumgelötet und das Poti für die Spannungseinstellung mit einer Steuerspannung aus einem D/A-Wandler verbunden. Das funktioniert sehr gut. Auf der Unterseite sieht man den XL4016 und eine doppelte Schottky-Diode. Normalerweise sitzt hier ein Kühlkörper. In meinem Fall soll der Schaltregler aber direkt auf dem Gehäuseboden befestigt werden und diesen zur Kühlung nutzen.

    Mit den anderen beiden Potis werden die Strombegrenzung und der Schwellenwert für die Überstromabschaltung eingestellt. Diese beiden Funktionen werde ich voraussichtlich nicht nutzen, und zwar aus folgendem Grund: Die Ausgangsspannung des Schaltreglers ist leicht wellig. Also muss ich mit Elkos glätten. Dann habe ich aber keine schnell veränderbare Spannung am Ausgang, weil die Elkos erst entladen müssen, wenn ich die Spannung reduziere. Mehr als 10µF sollten nicht parallel zu den Ausgangsbuchsen hängen.

    Die Lösung ist ein nachgeschalteter Linearregler, der sich auch um die Strombegrenzung kümmert. Ein gewöhnlicher LM317 bzw. dessen stärkere Brüder kommen hier nicht in Frage, da sie sich nicht bis auf 0 Volt herunterregeln lassen. Ich bräuchte dann also eine negative Referenzspannung und das ist mir zu viel Aufwand. Außerdem sollte die Drop-Out-Spannung, also der minimale Spannungsabfall zwischen Ausgang und Eingang des Regler, möglichst gering sein.

    Linear Technologies hat hier die Lösung in Form des LT3083. Das ist ein wirklich beeindruckender Regler, der zwar nicht billig ist, aber jede Menge Vorteile mitbringt, die ich demnächst noch genauer erläutern werde.

    lt3083

    Ebenfalls von LT kommt der A/D-Wandler LTC2945. Dieser Baustein ist ein kompletter Power-Monitor mit I2C-Bus, der nur einen Shunt braucht, um Strom- und Spannungwerte mit einer Genauigkeit von 12 Bit zu liefern.

    Einen D/A-Wandler brauche ich auch. Hier kommt ein LTC2633 zum Einsatz, der ebenfalls einen I2C-Bus hat. Kurz zur Erklärung, warum ich nicht die Analogpins des Controllers verwende: Ich möchte mit einem einzigen Controller für die gesamte Schaltung arbeiten (wahrscheinlich der erste Einsatz meines Teensy). Dieser soll von den Ausgangsspannungen galvanisch getrennt sein. Die beiden Ausgangsspannungen möchte ich auch symmetrisch verwenden können, also dürfen sie keine gemeinsame Masse haben. Das geht nur, wenn ich A/D- und D/A-Wandlung im jeweiligen Schaltkreis der Ausgangsspannung einbaue und das I2C-Signal dann über einen Isolator zum Controller führe. Diese galvanische Trennung übernimmt bei mir der ADuM1250 von Analog Devices, auch ein beeindruckendes IC, über das ich demnächst mehr schreiben möchte.

    display_vorneDer Teensy soll auch die zwei Touch-Displays verwalten. Ich möchte zwei 2,4-Zoll-Displays mit SPI verwenden und diese sowohl für die Anzeige der Ausgangswerte als auch für die gesamte Steuerung des Controllers verwenden.

    display_hintenDer Touch-Controller ist bereits auf dem Board montiert. Hier wird ein chinesischer Nachbau des Controllers ADS7845 von TI/Burr-Brown verwendet, ein XPT2046. Der Display-Controller ist ein ILI9341, für den es jede Menge gute Bibliotheken gibt. Ein Schacht für eine SDHC-Karte ist auch vorhanden. Darauf lassen sich Bitmaps und Fonts für die Dartellung speichern. Außerdem lassen sich darauf komplette Setups sichern, etwa bestimmte Spannung/Strom-Kombinationen.

    So weit mein kurzer Einblick in die Schaltungstechnik. Wenn ich mit dem Aufbau anfange gibt es mehr Details. Da es an Baustellen bei mir nicht mangelt, wird das wohl noch ein paar Monate dauern.

    Immerhin habe ich schon genaue Vorstellungen, wie das Labornetzteil aussehen soll. Auch bei diesem Projekt habe ich erst mal ein Modell in Sketchup erstellt:

    vamos_psu_012-7_exp

    Die Drehgeber für die Einstellung von Spannung und Strom haben eine eingebaute RGB-LED und eine transparente Achse. Das sieht nicht nur cool aus, sondern ist auch zur Anzeige des jeweiligen Modus praktisch. Der Encoder leuchtet blau während der Spannungseinstellung und rot bei der Wahl der Strombegrenzung.

    Dazu passen die beleuchteten Taster. Hier kommen kleine Metalltaster mit LED-Ring und 14mm Außendurchmesser in schwarz und chrom zum Einsatz.

    Was fehlt, sind passende Polklemmen. Hirschmann kommt optisch nicht in Frage, das China-Sortiment ist qualitativ einfach nicht so wie ich es möchte. Also bleibt mir nur, die Buchsen ebenfalls selbst zu bauen. Aber das ist eine andere Geschichte, von der zu anderer Zeit berichtet werden soll. 😉

  6. Mobiler Platinenbelichter

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    03.08.2015 von plaintron

    gehaeuse-esposa

    Im letzten #BlogBlick hatte ich es schon angedeutet: Eines meiner bestimmt bald irgendwann fertigen Projekte ist ein UV-Platinenbelichter. Bisher belichte ich meine Platinen mit einem umgebauten Flachbettscanner, in den ich eine Lochraster-Platine voller UV-LEDs gebaut habe. Die Zeitsteuerung übernimmt eine externe mechanische Eieruhr und die Ergebnisse sind OK genug für Testplatinen.

    Dann aber ergab es sich, dass mir ein seltsamer Koffer von einem längst entsorgten Aldi-Elektroschrauber in die Hände fiel:

    koffer-esposa

    Irgendwas Nützliches muss daraus werden, und so kam mir die Idee, einen mobilen Belichter zu bauen. Größer als eine Eurokarte (160×100) sind meine Platinen üblicherweise nicht. Etwas Reserve kann aber nicht schaden. Also habe ich das Gehäuse erst mal in Sketchup skizziert, um zu schauen, ob ich alle Bauteile darin unterbringe. Außerdem sollte er beidseitig belichten können und vielleicht noch ein Vakuum-System haben.

    sketchup-belichter-esposa

    In dem Gehäuse ist sogar genug Raum für zwei Eurokarten, zwei kleine Luftpumpen und die zugehörige Elektronik. Also habe ich eine Platine in Target3001 entworfen.

    3d_target_esposa

    Die Anzahl der LEDs ist höher als eigentlich notwendig. Aber in den Elektronik-Foren wird oft berichtet, dass diese LEDs bei hoher Leistung schnell degenerieren und der UV-Anteil sinkt. Also nehme ich mehr LEDs, die kosten nicht viel, und betreibe sie mit etwa 2/3 Leistung über einen PWM-Dimmer. Die gelben LEDs sind als Beleuchtung zum Positionieren der Filme gedacht und ebenfalls dimmbar. Um Platz und Leiterbahnen zu sparen hängen die LEDs an der selben Leitung, sind aber entgegengesetzt gepolt. Durch Umpolen der Betriebsspannung kann ich also zwischen Gelblicht und UV umschalten. Gelbes Licht liegt in einem Wellenlängenbereich, der weit von 400nm entfernt ist, ich kann also in Ruhe positionieren, ohne dass die UV-Schicht belichtet wird.

    Der Einfachheit halber habe ich mit Streifenraster-Platinen gearbeitet, die gerade in der passenden Größe bei Pollin herumlagen. Für die professionelle Optik und als Bestückungshilfe habe ich das Bestückungslayout auf selbstklebende Folie gedruckt und auf die Platine geklebt.

    gehaeuse-esposa

    Bis es dann so aussah, waren noch ein paar Arbeitsschritte notwendig. Den Rahmen aus Aluminium, Holz und Plexiglas habe ich mit Hilfe der CNC-Fräse wirklich sehr exakt hinbekommen. Was noch fehlt ist die Glasplatte. Da gab es einen kleinen Rückschlag: Ich hatte zwei Scanner-Gläser, die ich zuschneiden wollte. Glas schneiden kann ich, das sollte nicht das Problem sein. Anritzen klappte auch prima, aber das Glas wollte nicht durchknacken. Mehr Druck, eine Abbrech-Vorrichtung, Handschuhe an, zur Sicherheit, und Schutzbrille auf, mehr Kraft – und Peng! – zersprang die Scheibe in viele tausend Stücke. Inzwischen weiß ich, dass in Scannern gehärtetes Sicherheitsglas verwendet wird, das sich nicht schneiden lässt 😉

    Der Plexiglas-Rahmen mit der Glasscheibe soll die Lichtkammer luftdicht abschließen. Im Griffbereich des Koffers sitzen zwei kleine Luftpumpen, die das Gehäuse evakuieren. Der Rahmen enthält einige Löcher (noch nicht gebohrt), durch die die Luft zwischen der oberen und der unteren Glasplatte abgesaugt werden soll.

    rahmen-esposa

    Zur Ansteuerung der LEDs verwende ich einen – wer hätte das gedacht – Schrittmotortreiber mit Doppel-H-Brücke. Der eigenet sich prima dafür, weil er auf zwei Kanälen die Spannung umpolen kann und bereits ein PWM-Modul eingebaut hat. Für die Ansteuerung sind dann pro Seite (also oben und unten) nur zwei Leitungen notwendig, die über einen Mikrocontroller angesteuert werden (wahrscheinlich ein AVR mit Arduino-Bootloader).

    Das Bedienteil findet im oberen Deckelteil Platz. Ein günstiges und superdünnes LCD habe ich bei Pollin eingepackt, die Bedienung soll über Sensortasten laufen oder vielleicht auch über einen Mini-Joystickschalter, oder beides, mal sehen.

    esposa_lcd_start_screen_03Das Pollin-Display ist grafikfähig, hat 96 x 32 Pixel und lässt sich mit einer modifizierten GLCD-Bibliothek betreiben. Erste Tests damit habe ich schon gemacht, aber die Menüführung wird wohl einigen Aufwand verursachen. Immerhin existiert schon der Startbildschirm (und ja, ich geben meinen Projekten immer Namen bevor sie fertig sind).

    Wann es mit dem Belichter weiter geht weiß ich noch nicht. Im Moment sind ein paar andere Sachen wichtig, aber bis Ende des Jahres wäre ich gerne damit durch.

     

  7. Windparktechnik 0

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    19.12.2014 von plaintron

    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

     

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