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Elektronik, Reparatur

MGLS-12864 display defekt reparatur

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In einem Messgerät befand sich ein 128×64 pixel Full Graphic LCD Display, mit der Aufschrift: OPCVO MGLS – 12864 V1 10/90 (auf der Platine)
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und einem Aufkleber mit
MGLS12864-18
MGLS12864-HT-HV-G-LED03G
DATE:20001029
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Das Display hatte zunächst mit ausgefallenen Pixelzeilen zu kämpfen, und war schlussendlich unbrauchbar geworden als es begann, immer nur kurz ein Bild anzuzeigen (0,5s) und dann flächig für ca 5s dunkel zu werden, woraufhin sich das Spiel endlos wiederholt.

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Vermutlich lässt da die seitliche aufgeklebte Kontaktierung der Flachkabel nach, die vertikalen Spalten sind mit Zebragummistreifen kontaktiert und hatten keine Ausfälle.
Ein nachkleben der Displaykontakierung fiel als Reparaturmethode aus, da mir beim zerlegen des Displays leider an anderer Stelle das Displayglas mit den Kontakten am Leitgummi gesplittert war.

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Das originale Display ist seit Jahren abgekündigt und neu nicht mehr beschaffbar. Aufgrund des Mangels werden gebrauchte Displays dieses Typs mit Gold aufgewogen.

Neben den gebrauchten Displays wird überraschenderweise bei Aliexpress ein Angebot gemacht, ein kompatibles display zu erwerben.
https://de.aliexpress.com/item/32700666271.html

Nun wird Ersatz benötigt, und ich habe versucht ein Datenblatt für das Display zu finden, um mehr Informationen über das gesuchte Ersatzteil zu erhalten.

Über ein Forenposting bei Mikrocontroller.net bin ich tatsächlich zu einem Datenblatt gekommen, danke hier an die Verfasser bzw. den Nutzer supernova01. Den Ursprünglichen Thread mit dem Datenblatt hatte ich nicht gefunden, und er wurde auch nicht verlinkt.
https://www.mikrocontroller.net/topic/280337 (vorletzter Beitrag)

Weiterhin findet sich im Netz das Kurzdatenblatt zu den Displays hier:
https://datasheetspdf.com/pdf-file/551548/ETC/MGLS-12864/1

kurzdatenblatt

Und da zeigt sich die Krux, das es davon zwei Varianten gibt.
Der Unterschied besteht darin, das dieses Display als MGLS-12864 nur mit den Spalten- und Zeilentreibern ausgeliefert wurde, als MGLS-12864T jedoch zusätzlich mit einem Displaycontroller.

Ich hatte der genaue Bezeichnung auf dem Rückseitigen Aufkleber mit „-HT-HV-G-LED03G“ zu viel Bedeutung beigemessen, der genaue Subtyp scheint nicht weiter von belang zu sein.

Nachdem die Datenblätter vorlagen wurde klar, das die Platine „V1 10/90“ mit 3 Chips die „dumme“ Version ohne Controller ist.
Das Samsung Chipset aus 2x S6B0108A und 2x S6B0107B IC (unter dem Aufkleber) scheint laut Datenblatt Hitachi HD61102/HD61103 kompatibel zu sein, ist also ein ganz ordinäres Teil.

Diese Chipsatz-kombination wird unter der Bezeichnung KS0107/KS0108 in China weiterhin produziert.
Nebenbei: Das MGLS-12864T wird als RA6963 oder T6963-Controller Display ebenfalls noch hergestellt. (das ist die Zweite im Datenblatt beschriebene Variante)

Auf der Suche nach einem passenden Ersatz habe ich den Hersteller-Shop des Displayproduzenten Surenoo Display auf Aliexpress ausfindig gemacht.
https://de.aliexpress.com/item/1732786793.html
Hier muss man aufpassen, da dieser Artikel in zwei Varianten angeboten wird, mit dem heute üblicheren ST7920 controller und ohne. Als Ersatz für das MGLS12864 benötigt man die KS0107/01018 variante ohne ST Controller. (SLG12864G1)

Die Farbe grün oder blau ist dann reine Geschmackssache, zur Abwechselung habe ich blau gewählt. Das hat sich im nachhinein als ebenfalls nicht gut ablesbar bei hellem Umgebungslicht gezeigt (das originale war auch nicht toll, durch die schwache Hintergrundbeleuchtung sogar deutlich unterlegen, was ich vorher aber mit neuen superhellen pure-green-leds modifiziert hatte)

Dieses 2,7″ 78x70mm Display ist mechanisch dem MGLS-Typ vollkommen identisch, Bildausschnitt, Befestigungsbohrungen, Lochdurchmesser u.s.w. sind gleich.
Auch ist die Pinbelegung *weitgehend* gleich.

Im Gegensatz zu der üblicheren Belegung wie z.B. hier: https://de.aliexpress.com/item/32827634035.html mit +/- 5V auf pin 1 und 2 hat das MGSL Display die Betriebsspannung auf pin 3 und 4, daher ist nur das oben verlinkte Display passend, dieses hier nicht, bzw nur mit entsprechender Adapterplatine oder einigem Kabelsalat.

Ich habe das Display von Surenoo bestellt und erhalten, und an mein defektes Messgerät angeschlossen. Da unklar war, ob es tatächlich 1:1 passt, habe ich es zunächst mit kurzen Brücken angelötet, bevor ich die ganze Pinleiste nochmal auslöten müsste. So waren ein paar Anlaufe mit Versuch und Irrtum leichter durchzuführen.
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Zunächst habe ich Pin 1-16 1:1 durchverkabelt und die 19+20 LED-Beleuchtung mit angeschlossen.
Leider gibt das Surenoo Datenblatt zwar die Signalnamen her, aber nichts genaueres. Anhand der namen kann man erahnen, das es negative Kontrastspannung benötigt, genaueres jedoch nicht. http://surenoo.tech/download/02_SLG/SLG12864G.pdf

Bei dem MGLS Datenblatt sieht es aber auch nicht viel besser aus.
Von meinem Messgerät habe ich ebenfalls keine Unterlagen wie Schaltpläne, so das hier stochern im Nebel angesagt war.
Durchverbinden bringt ein vollflächig weißes Display.

Folgende modifikation brachte das Gerät zur korrekten Funktion: Abtrennen von Pin 5 V0 „Operating Voltage for LCD (Contrast Adjust)“,
und umverlegen der Leitung nach Pin 18 Vee „Negative Power Supply“
Danach war das display vollflächig dunkel, nun musste noch die korrekte Kontrastspannung für Pin4 gefunden werden.
Dazu habe ich ein 100k poti an Pin4/VDD und Pin18/Vee angeschlossen, um mit dem schleifer den bereich zwischen negativer Displayspannung und +5V überstreichen zu können.
Es ergab sich ein Spannungsteiler aus 56K an +5V und 50K an Vee. (Die spannung liegt also geringfügig unter Vss)
Der Mittelabgriff wird dann an Pin 5 V0 (kontrast) vom Display angeschlossen.

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Mein Messgerät variiert den Displaykontrast Softwaregesteuert über leichte Anpassung der negativen Dispayspannung Vee um ein paar hundert mV, dadurch wandert über den Spannungsteiler die Kontrastspannung mit, und der Kontrast-einstelleffekt wird wie im original erreicht.
Man kann noch ein paar µA Strom sparen wenn man den Spannungsteiler nicht an Vdd sondern ans Vss koppelt, dafür verringert sich der Kontrast-Einstelleffekt. Ich habe dazu keine weiteren versuche unternommen, da der Iq Spannungsteilerquerstrom ohnehin nur ca 0.1mA beträgt.

Während der Versuche ist das Display nebst Beleuchtung dunkel geworden, die Stromaufnahme war stark erhöht und hat die Versorgungselektronik im Messgerät überlastet.
Ich habe nach kurzer Suche die Ursache gefunden, auf dem Display befindet sich auf der Rückseite ein ICL7660, ein kleiner SO-8 IC mit Schaltreglerfunktion, den man üblicherweise zum erzeugen von negativen Hilfsspannungen für solche Displays verwendet. Der war mit der eingespeisten Spannung auf Pin Vee(19) offenbar im Konflikt und starb.
Da er ohnehin defekt war, habe ich ihn vorsichtig abgelötet, und das display hat dann mit den Spannungen aus dem Messgerät komplett funktioniert.
Eventuell ist hier der Anschluss von Vee gar nicht nötig, da das Display eventuell seine negative Hilfsspannung selbst erzeugt. In meinem Fall hätte dann aber die Kontrasteinstellung über das Messgerät nicht mehr funktioniert, und wie schon weiter oben geschrieben war das Datenblatt an der Stelle auch alles andere als Hilfreich.

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Da es der ICL7660 nun sowiso kaputt war, konnte ich das nicht weiter ausprobieren und beende das Reparaturprojekt mit einem Erfolg.

Zum Thema ICL7660 ablöten: ggf ist hier abzuwägen, ob man den lieber mechanisch vom Board entfernt, etwa durch abtrennen der Beinchen am IC mit Feinbohrschleifer und Mini-Trennscheibe, da sich durch die Wärme vom Heißluftlöten leider an einem Display unten rechts eine leicht dunklere Stelle ergeben hat, die sich beim Abkühlen nicht wieder vollständig zurückbildete.

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Die blauen Displays lassen sich schlecht fotografieren, mit dem Bildprozessor im Kopf ist der Kontrast besser.

Weitere flankierende Maßnahmen wie aufpolieren der matt gewordenen Displayscheibe, Erneuerung der ausgenudelten Messbuchse und dergleichen hatte ich im Vorfeld bereits durchgeführt.

Elektronik

Led-Stromregelung für Arme

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Moin

der Titel ist natürlich nicht ganz ernst zu nehmen.
Heute geht es einmal um Strombegrenzung für Leds mit zwei Bauteilen: Transistor und Basiswiderstand.

Man kennt ja die einfachste Art der Strombegrenzung, mit einem Vorwiderstand.
Hat man mehrere LED in Reihe geschaltet, z.B. 3 weiße LED an 12V, so ändert sich die Helligkeit und der Strom deutlich, wenn die Spannung zwischen 11,5 und 14V schwankt. Ob KFZ oder akkugestützte Solar-12V-Inselanlage, dieser Fall tritt ja immer auf, wenn Batterien ins Spiel kommen und die Spannung nicht stabilisiert ist.

Beispiel:
COB-LED-Modul mit 9V Flussspannung, der Strom soll auf 100mA begrenzt werden.
Der entsprechende Vorwiderstand beträgt hier 30 Ohm, es wird im Versuch 27 Ohm verwendet.

transistorschaltung

Die alternative ist ein NPN BC337/40 Transistor, der im linearen Bereich mit einem Basisvorwiderstand von 56kOhm mit Basisstrom versorgt wird.
Über dem Transistor fällt auch wie beim Widerstand die Spannungsdifferenz zwischen der LED und der Batteriespannung ab, entsprechend erwärmt er sich.

Im Vergleich ergibt sich folgendes Verhalten bei Änderungen der Batteriespannung:
stromdiagramm

Natürlich handelt es sich hier nicht um eine echte Konstantstromregelung.
Für manchen Anwendungsfall ist diese Minimal-Lösung aber gut genug.

3D Druck, Elektronik

Breitstrahlende Akkuleuchte

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Im Norma-Discounter waren einmal diese 12V Stiftsockellampen, im 50mm-Reflektorgehäuse, als Austauschteil für die NV-Halogenbeleuchtung im Angebot. Diese sind ganz ordentlich hell (in lumen/watt, also wirkungsgrad) und bieten sich gerade zu an, eine Akku-beleuchtung daraus zu basteln.

5W Akkuleuchte

Praktischerweise wurde ich noch relativ zeitgleich mit alten Laptop-batterien beschenkt.
Die haben in der Regel folgende zwei Probleme: In den Akkupacks kommen selektierte Zellen zum Einsatz, und es wird wie auch in Werkzeugakkus auf einen Balancer verzichtet. Mit der Alterung der Zellen driften die Zellenspannungen dann doch nach Jahren auseinander, und irgendwann beschließt die Überwachungselektronik im Akku, dass es so nicht mehr weitergeht.

Das zweite Problem ist der ansteigende Innenwiderstand der Akkuzellen, wodurch die noch verfügbare Speicherkapazität nicht mehr voll ausgenutzt werden kann. Trotz allem, halten diese Akkus noch einige Energie, und nach aussondern des „schlechten“ Zellenpaars können die restlichen Zellen einer Nachnutzung zugeführt werden.

Also braucht es ein Konzept, was soll das Ding können, und in welcher Form soll es daherkommen.
Ich hatte mir vorgestellt, an so einem Kasten mit großem Akku auch gleich noch eine USB-Ladebuchse anzubringen. Außerdem soll es wenigstens 5 Stunden leuchten.

Nach etwas hin- und her bin ich im CAD-Programm auf folgendes gekommen:

5W Akkuleuchte

Unten passen 6 Zellen 18650er Akkus hinein, und oben mit dem roten Haltering wird das Leuchtmittel gehalten, und kann leicht nach oben und unten geschwenkt werden.
Die LED-Lampen strahlen so breit, das sich nachher herausstellte, der schwenkmechanismus wäre gar nicht notwendig gewesen.

5W Akkuleuchte

Auf der Rückseite die Ladebuchse, USB-Anschluss, LED-Anschluss und die beiden Schalter für Licht und USB-Ladestrom.

5W Akkuleuchte

Diese Leiterplattenanschlussklemmen für 5,12er RM passen genau auf die Stifte der Stiftsockellampen, so musste ich keine spezielle Fassung für die LED-Leuchte beschaffen.

5W Akkuleuchte

Im Inneren steckt eine Hand voll Elektronikmodule aus China. Oben mit der Drosselspule ein CC-CV-Stepdown Wandler mit einstellbarer Ausgangsspannung und Strombegrenzung, der als Ladestromquelle für das Akkupack verwendet wird. Eingestellt auf 8.2V und 2,2A Ladestrom kann die Lampe auch (etwas langsamer) nachgeladen werden, während sie leuchtet. Dafür genügt dann ein ganz einfaches 12V 1,5A Steckernetzteil

Das halbrunde Plexiglas-Teil ist auf der Rückseite schräg angefeilt und dient als Lichtleiter für die beiden LEDs, und ist ein Abfallstück aus dem Laser. Ein weiteres rundes Abfallstück steckt seitlich im Leuchtengehäuse und lässt das Licht beim Aufladen Rot oder Blau herausleuchten, und zeigt damit an ob die Ladeschlussspannung schon erreicht wurde. (>80% aufgeladen). Aufgeklebt wird es mit UV-Reaktivharz, was für gute optische Ankopplung vom Led-Gehäuse zum Lichtleiter sorgt.

Unter dem CC-CV Wandler steckt ein Step-Up Wandler für die Bereitstellung von 12V für das LED-Leuchtmittel, und der Wandler für die 5V für den USB-Ladeanschluss.

5W Akkuleuchte

Im Batteriebehälter habe ich 6 Zelle in 2S3P Verschaltung und eine Akkuschutzschaltung untergebracht, das U-Förmige Plastikteil wird vom Deckel mit Leuchtmittelhalter und Elektronik beim zuschrauben des Gehäuse nach unten gedrückt und hält die Akkus in Position.

Gebaut habe ich das im September 2018, leider ist mir die Lampe vor ca 8 Wochen auf Arbeit abhanden gekommen. In den zwei Jahren kam sie aber regelmäßig zum Einsatz und hat gute Dienste geleistet.

3D Druck, Elektronik, Werkstatt

Löt-handtasche für den Außeneinsatz

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Immer wenn man etwas löten möchte, und kann es nicht einfach zum Lötplatz bringen, geht das generve los. Man muss das ganze Zubehör zusammensammeln, trägt das wohin, und dann fehlt es doch an irgendwas, was man vergessen hat, das Licht taugt nicht, es gibt nur grobes Werkzeug…

Deshalb wollte ich mir ein Set zusammenstellen für den Einsatz abseits des Lötplatzes.

Daher kurz überlegt, was man am nötigsten braucht.
*den Lötkolben, Temperaturgeregelt.
*Lötzinn und Flussmittel und Abstreifer
*Entlötlitze
*Elektronik-knips
*Spitzzange
*amtliches elektrisches Licht

Für den Komfort noch ein kleiner Lüfter, der einem den Lötrauch davonbläst, damit man das nicht im Gesicht hat.
Und Akkubetrieb.

Für den Akku soll ein 18V Werkzeugakku herhalten, Lidl hat da das günstigste was man kaufen kann, und wo die Akkus einen guten Ruf haben.
Für den Akkusockel kann ich praktischerweise bereits auf eine 3D-Konstruktion zurückgreifen und drucke diese noch mal aus.

Ein paar Schalter sind vorrätig, auch einen 50er Lüfter gibt der Bauteilevorrat noch her. Mit etwas Hirnschmalz komme ich auf die Idee, wie ich das mit dem Licht mache: Ein bewegliches Kühlmittelrohr wird mit einem G4/MR16 Lampensockel verheiratet, und ergibt zusammen mit einer 12V LED-Lampe eine in alle Richtungen verstellbare Beleuchtung. Als Lötkolbenhalter kann eine wieder eine Rohrniete aus einer Einweg-Kabeltrommel dienen.

Drumherum braucht es noch etwas Struktur.
Ein Holzrahmen als Träger wird aus einem übriggebliebenen Stück 10er Sperrholz und einem Stück Kabeltrommel zusammengeschraubt.
Akkulötstation

Mit dem Zwischenstand geht es ins Labor, denn wenn man das amtlich machen will, darf ein Tiefentladeschutz für den Lithium-Akku nicht fehlen, und eine Anzeige die zum Nachladen auffordert ist auch ganz hübsch.
Im Bild ist das Gehäuse für die Schalter und die Befestigung der Lampe bereits erledigt, aber noch nichts angeschlossen. In die Öffnung ganz rechts soll die Akkuanzeige mit 3 Leds.

Der Lötkolben besteht aus einem Handgriff für T12 Lötspitzen mit integrierter Elektronik.

Akkulötstation

Als Einzelstück habe ich die Elektronik nur auf Lochraster aufgebaut, und Bauteile bunt gemischt in allen Bauformen, je nachdem was der Vorrat so hergegeben hat. Für die Überwachung der Akkuspannung habe ich mir den ICL7665, der hat invertierte Schaltausgänge um sich eine Hysterese in die Schaltschwelle zu basteln, und braucht sehr sehr wenig Strom. Hält aber leider die 20V vom Akku nicht aus, deshalb ist noch ein LM2936 Längsregler vorgeschaltet, der ebenfalls einen sehr kleinen Ruhestrom besitzt. Größte Verbraucher in dieser Schaltung werden also die Status-LEDs sein.

Akkulötstation

Die Akkuüberwachung geht an, sobald ein schalter „am Pluspol“ betätigt wird, und schaltet dann über den Mosfet noch den Minuspol vom Akku zu, wenn die Akkuspannung ausreichend ist.
Die beiden winzigen grünen Platinchen sind DC/DC-Wandler auf 12V für LED-Licht und Lüfter.

Akkulötstation

Für den Lötkolben habe ich mir einen ausschwenkbaren Halter ausgedacht, im CAD konstruiert und mit dem 3D-Drucker hergestellt. In diesen wird ein Stück der Rohrniete eingeschoben als wärmebeständige Lotkolbenablage. Ein kleiner Neodym-Magnet hält ihn im hochgeklappten Zustand oben fest.
Der Lüfter soll mit einem Kugelgelenk frei schwenkbar werden.

Nach längerer Pause von diesem Projekt ging es jetzt doch langsam zum Abschluss über, zur Vervollständigung habe ich noch ein kleines billiges Digitalmultimeter dazugelegt, und angefangen das Zubehör mit allerlei Haltern am Holzgerüst zu befestigen.

Akkulötstation

Jetzt fehlen also nur noch die kleine Zangen, die ich dabei haben wollte.
Der 3D-Drucker liefert einen passenden Werkzeughalter, von ebay gibts das billigste Set an feinmechanischen Zangen. Die waren sogar erstaunlich brauchbar, nur eine hatte zu Anfangs noch etwas geklemmt. Den kleinen Saitenschneider habe ich nachgeschliffen, der schneidet nun auch dünne Litzen.

Akkulötstation

Damit hat das im Spätsommer begonnene Projekt nun auch dieses Jahr noch einen Abschluss gefunden.

Elektronik

Schuhheizung

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Weils gerade wieder kalt ist, und deshalb die Schuhheizung wieder im einsatz ist, dachte ich, ich zeige euch einmal was ich da so gebastelt habe. (2018)

Zunächst habe ich versucht, Heizsohlen aus selbstklebendem Kupferband selbst herzustellen:
Schuhheizung
Das hat auch funktioniert, leider haben die sich nicht als haltbar genug erwiesen und sind nach kurzer Zeit ausgefallen.
Nach den ersten beiden Reparaturen habe ich dann doch entnervt Heizsohlen aus dem Handel erworben, mit USB-Anschluss und Y-kabel für beide Schuhe. Die Hersteller haben offenbar den Dreh raus, diese haben sich als robust herausgestellt.

Einfach nur eine USB-Powerbank mit 2A Anschluss anstecken war mir dann zu langweilig, ich wollte möglichst eine längere Zeit mit der gerade eben so benötigten Wärme auskommen, dazu musste aber alles regelbar sein. Als Feature wollte ich noch den Strom und die Batteriespannung messen, und daraus den elektrischen Widerstand der Heizungen ermitteln, um Rückschlüsse auf die Temperatur und damit den wärmebedarf im Schuh zu treffen.
Dazu wurde eine Elektronik und ein kleines Gehäuse entworfen und gebaut, wo als Gehirn ein Atmega328 Mikrocontroller seine Arbeit verrichtet.

Schuhheizung
Oben rechts sieht man ein Batteriestand-Schätzmeter mit 4 Leds, unten das große Teil ist eine selbstrückstellende Polymer-sicherung gegen kurzschlüsse in der angeschlossenen Verkabelung. Daneben der Shuntwiderstand für die Strommessung.
Es hat sich jedoch gezeigt, das die Widerstandsänderung in den gekauften Heizelementen nur sehr gering ausfällt, vor allem aber habe ich diese funktion dann aus einem anderen Grund nicht weiter verfolgt: Das physiologische Temperturempfinden weicht total von der tatsächlichen Temperaut ab. Ist man gerade 3 etagen Treppen gestiegen ist der Heizbedarf null, steht man eine Weile still mag man es gerne gut warm. Es hat sich also in der Anwendung ergeben, das eine manuelle Einstellung deutlich vorteilhafter ist. Dazu dient das Poti oben links, welches noch ein Stellrädchen bekommt, welches an der Gehäuseöffnung oben herausschaut.

Zur Regelung mache ich ein 20-stufig einstellbares extrem langsames PWM, mit etwa 3 sekunden Taktzeit, das Tastverhältnis wird anhand der vom Poti eingelesenen Spannung am ADC vom Mikrocontroller ausgewählt.

Nun braucht das ganze Ding ja auch eine Energieversorgung, und zu dieser Zeit gab es bei ebay gerade einen Schwung 7,4V 2S Li-Ion Akkupacks, vom Hersteller vorgesehen für die Versorgung von LED-Fahrradscheinwerfern. Angeblich wasserdicht. Ich habe einen Akkupack für weniger als 20 Euro erworben und kam damals gerade so übern Arbeitstag. (Im letzten Bild ist der schwarze Klotz zu sehen).

Der Akku wollte natürlich auch wieder aufgeladen werden, dazu also wieder ein kleines Gehäuse. Als Ladeschaltung habe ich ein CC/CV Stepdown-Schaltreglermodul mit den nötigen elektrischen Anschlussen in ein Gehäuse gepackt, das Gehäuse wurde wieder im CAD entworfen und mit dem 3D-Drucker hergestellt.
Schuhheizung
Die grauen Teile auf dem kleinen Fabrikator II Mini.
Schuhheizung
Ein extra Ausschnitt im luftigen Gehäuse erlaubt den Blick auf die Status-Leds.
Der Schaltregler lädt den Akkupack mit 4A Ladestrom @8,4V und erlaubt es mit einem Y-Kabel am Ausgang, stationär sowohl den Akku zu laden als auch die Füße warm zu machen 🙂 (hab ich aber nie so verwendet)
Schuhheizung

Der billige Akkupack hatte immerhin eine Schutzschaltung eingebaut, jetzt nach zwei Jahren und nicht allzuviel nutzung ist leider kaum mehr als eine halbe Amperestunde Restkapazität übrig. Wieviele Zellen da drinn sind weiß ich nicht, er lässt sich scheinbar nicht zerstörungsfrei öffnen. Das Gehäuse sieht aber so aus, als würde 2S3P als 18650er Zellen hineinpassen

Zur Stromversorgung zum Aufladen wurde ein altes Laptop-Netzteil ausgewählt.
Hier noch mal alles komplett..
Schuhheizung

Elektronik, Reparatur

peaktech 9035 Akkufehler Leistungsmessgerät

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Moin

Peaktech 9035

Ich habe ein Peaktech 9035 Zwischenstecker zum Messen des Energieverbrauches von Elektrogeräten.

Neulich ist mir aufgefallen, nach einer längeren Zeit wo es nicht benutzt wurde, das das Display nichts mehr anzeigt. Nach einigen Minuten an der Steckdose kam die Displayanzeige wieder, aber die Meßwerte waren zu hoch, was man besonders im Modus für die Spannungsanzeige sehen kann.

Es wurde 280V angezeigt, bei 238V tatsächlicher Spannung. Also das Ding aufgeschraubt, zum Öffnen benötigt man den „Spanner“Bit in 6mm Breite, oder einem modifizieren Schlitzschraubendreher. In dem Meßgerät ist ein kleiner NiMH Akku drinn. 3,6V 40mAh. Nachmessen förderte folgende Erkenntnis: der Akku ist leer (2V) Leider wird der akku auch bei längerem Betrieb an der Steckdose nicht wieder richtig geladen.

Peaktech 9035

Zur Fehlerbehebung habe ich zunächst einen Abgriff für die Akkuspannung an die Leiterplatte gelötet (die beiden Drähtchen rechts) und den Akku im Reflexladeverfahren wieder bis 4,5V aufgepäppelt, und dann eine Woche liegen lassen (alles im eingebauten Zustand) und nochmals die Spannung gemessen, die dann 4,0V betrug. Das ist für einen vollgeladenen 3,6V akku nach ein paar Tagen ruhe vollkommen in Ordnung. Es ist also nicht das Problem, das er von der Elektronik zu schnell entladen wird oder eine zu hohe Selbstentladung hat.

Also zurück zur Schaltung, offenbar wird er nicht richtig aufgeladen. Die Spannungserzeugung für die Elektronik erfolgt mit einem Kondensatornetzteil mit einem 0,33uF X-Kondensator. Ich habe die Kapazität des Kondensators gemessen und festgestellt, das dieser nur noch 0,16uF Kapazität besitzt.

Deshalb liefert das interne Kondensatornetzteil nicht mehr genug Strom, und statt dass der Akku im Gerät bei Netzbetrieb nachgeladen wird, wird er sogar über die Elektronik zur Displayansteuerung entladen.

Um das gegenzuprüfen habe ich an die Lötseite der Leiterplatte einen parallelen 100nF Folienblockkondensator hinzugefügt, und dann die Akkuspannung nach Versorgung mit Netzstrom gemessen.

Peaktech 9035

Mit beiden Kondensatoren zusammen war die Kapazität wieder 0,26uF, und die Akkuspannung steig nach Einschalten der Stromversorgung sofort um ein paar 1/100tel Volt an, es floss also ein kleiner Ladestrom.

Peaktech 9035

Zur Reparatur ist es also erforderlich, den großen gelben X-Kondensator gegen einen neuen auszutauschen. Danach wird alles wieder zusammengeschraubt. Ein bloßes Aufladen oder Auswechseln der Batterie ohne Austausch des Netzteilkondensators würde das Problem zwar für den Moment beheben, aber mangels ausreichender Nachladung würde der Fehler nach dem Aufbrauchen der in der Batterie gespeicherten Energie immer wieder auftreten.

Peaktech 9035

Nun liegt auch die Spannungsanzeige wieder in der Toleranz. Aber warum zeigt er bei leerem Akku zu viel an? In Messgeräten wird die zu messende Spannung mit einer internen Spannungsreferenz verglichen. Fällt die Betriebsspannung, also bei Messgeräten meist die Batteriespannung so weit ab, das die Referenzspannung nicht mehr in der gewohnten Höhe erzeugt werden kann, werden die Meßwerte anhand einer zu niedrigen Referenz interpretiert, was zu überhöhten Anzeigewerten führt.

Peaktech 9035

Nun liegen auch die Anzeigewerte wieder in der Toleranz.

Elektronik

Leiterplatten fräsen mit cnc3018 pro ebay Alufräse – workflow (linux)

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Moin.

Ich habe mir so ein Fräsenspielzeug geklickt und zu viel Zeit darauf verwenden müssen einen funktionierenden Workflow dafür zu finden, da google keine vollständige Anleitung dafür parat hatte 🙂

Deshalb hier in aller kürze stichpunktartig meine Erkenntnisse.

Vorbereitung wenn man sich eine billige mini-cnc-fräse auf ebay geklickt hat:

http://blog.shahada.abubakar.net/post/adding-end-stops-limit-switches-to-the-3018-woodpecker-cnc-router
https://github.com/gnea/grbl/wiki/Grbl-v1.1-Configuration

Kicad, Flatcam (http://flatcam.org) und Candle (https://github.com/Denvi/Candle) installieren

Flatcam muss explizit mit python3 gestartet werden wenn auch noch python2 auf dem system ist, sonst gibts ne fehlermeldung.

In flatcam grundeinstellungen wie in diesem Video initial als defaults speichern (metrische Einheiten und so)

Im KiCad muss im Pcbnew-editor die Platine nach ganz oben links geschoben sein, damit im Gerber-export die Vektoren in der nähe des Nullpunktes sind. Könnte sonst außerhalb der Bearbeitungsfläche der fräse liegen.

Die Leiterplattenkontur kann vorher im CAD erstellt und als DXF importiert werden, was wesentlich komfortabler ist als die Polylinie-Funktion von Kicad-pcbnew.

Exportiert werden die gewünschten Gerber-Dateien mit dem „Plot“ befehl im Menü „File“ oder mit klick auf die Plotter-Schaltfläche

Links im Menüfenster bei Included Layers entsprechend nur das Kupfer auswählen. in einem zweiten Durchgang dann die Leiterplatten-outline „Edge.Cuts“

Danach unten noch auf den Button „generate drill files“, oben dann Exzellion-Format, rechts bei „drill map file format“ gerber auswählen, Koordinaten natürlich in mm.

Nach dem speichern der .nc dateien mit dem gcode diese in Candle öffnen.

Nach dem öffnen eine Höhenkarte der Leiterplattenoberfläche erstellen, ob man die Höhendaten wirklich erst abspeichern und dann wieder neu lesen muss, hab ich noch nicht getestet. -> Nachtrag: man kann die Daten gleich ohne speichern verwenden, aber man will speichern um es nach einem Reset wieder aufrufen zu können. So kann die gleiche Hightmap auch fürs bohren und Konturenfräsen wieder verwendet werden.

Dazu muss natürlich an der GRBL-Steuerung die entsprechende Leitung angeschlossen werden, um elektrisch antasten zu können.

GRBL-parameter:
$0=10
$1=25
$2=0
$3=2
$4=0
$5=0
$6=0
$10=1
$11=0.010
$12=0.002
$13=0
$20=1
$21=1
$22=1
$23=2
$24=25.000
$25=500.000
$26=250
$27=2.000
$30=1000
$31=0
$32=0
$100=800.000
$101=800.000
$102=800.000
$110=1000.000
$111=1000.000
$112=600.000
$120=30.000
$121=30.000
$122=30.000
$130=300.000
$131=180.000
$132=42.000

candle Z-Probing:
G21G90G38.2Z-40F100; G91G0Z1; G38.2Z-2F20; G92Z0; G91G0Z2
mm, absolute Maschinenkoordinaten, probing bis z-38, relativ z+1mm, reprobing langsam, Werkstück offset G92 – Z-auf-null setzen, relativ dazu 2mm nach oben fahren.

Will man z-probing wiederholt durchführen können, muss man das Offset der z-achse vor dem probing zurücksetzen (G53+G0 – fahren nach absoluten Maschinenkoordinaten)
G21G90G53G0Z-2;G92Z-2; G38.2Z-39F100; G91G0Z1; G38.2Z-2F20; G92Z0; G91G0Z2

candle befehl1: (schon mal ein stück nach links fahren, immer gleiche position unabhängig der gewählten offsets)
G21G53G90G0 X-230Y-50Z-2F1500
position schnell anfahren, absolute koordinaten im maschinenkoordinatensystem

3D Druck, Elektronik

AT2100 polulu compatible stepper motor driver

1 Kommentar

Wie ich bereits im 3DDC-Forum meldete, bin ich auf der Aliexpress-Plattform auf diese AT2100 Motortreiber gestoßen.

AT2100 stepper driver

Diese Schrittmotortreiber sind deshalb interessant, weil sie wie die Trinamic (z.B. TMC2100) Motortreiber im 1/16 Mikroschrittbetrieb die Mikroschritte nochmals 8fach interpolieren. Das bringt erhebliche Vorteile in der Lautstärke der Motoren.
Leider habe ich zu den AT2100 Modulen keinerlei Dokumentation gefunden, auch ein technisches Datenblatt zum verwendeten Chip konnte ich nicht auftreiben.

Deshalb hier ein wenig reverse engeneering gefolgt von ein paar praktischen Erfahrungen.
Ich habe den IC abgelötet und dann die Platine ein wenig durchgepiept und die Bauteile gemessen.

AT2100 stepper driver

Die Schaltung ist überschaubar. Zwei Shuntwiderstände zum Messen des Motorspulenstroms, ein Poti zum Einstellen einer Referenzspannung für den Motorstrom.

Das Thermaldesign.. Wie die üblichen A4988 und DRV8825 ist die Platine verkehrtherum, und der Kühlkörper klebt oben auf dem Chipgehäuse. Besser wäre die Kühlung über die Platinenrückseite, die mit 5 thermal vias mit dem Thermal Pad des ICs verbunden ist. Die Treiber werden jedoch nicht so heiß wie die Trinamics, so dass sich das Modul in der Praxis dennoch ganz gut schlägt.

AT2100 stepper driver

Technische Daten habe ich überhaupt nur in der Angebotsbeschreibung bei Aliexpress gefunden, was immer mit Vorsicht zu genießen ist.

Erfahrungswerte:
Mit den üblichen 1,7….2,5A Motoren kann der Motorstrom ordentlich aufgedreht werden, 1….1,2V Vref passt gut für den Start. Mit zwei verschiedenen NEMA17 Motoren konnte ich etwas mehr als 15 Ksteps/s (1/16 mikroschritte) bei 24V Vmot erreichen.
Der Kühlkörper (oder noch besser ein größerer) sollte dabei angebracht werden.

Die Treiber sind fest auf 1/16 mikroschritte in der Ansteuerung und virtuell 1/256 Mikroschritte am Motor eingestellt. Irgendwelche Modi oder anderes Stepping ist bei diesen Modulen nicht vorgesehen, da die entsprechenden Pins am Polulu kompatiblen Sockel nicht belegt sind. Es kann also ohne Rücksicht auf vorherige Settings dieser Treiber im Austausch auf vorhandene Boards gesteckt werden. Dabei natürlich wie immer die Orientierung beachten, am Besten anhand der Motorpins. Die sind auf der Unterseite aufgedruckt.

Was gibts noch zu sagen? Meine AT2100 habe ich in den Makerbot1-Klon „CTC Bizer“ mit dem mightyboard eingebaut (dabei müssen die Pinleisten ausgelötet und auf der Bestückungsseite wieder eingelötet werden), die Drehrichtung der Motoren ist 1:1 gleich zu den originalen A4982 Treibern (wie auch A4988 und TI DRV8825). Im gegensatz zu den originalen Trinamic TMC2100 ist mir aufgefallen, das die AT2100 Treiber an den kleinen Motoren im CTC nicht singen und rauschen und pfeifen bei Stillstand.

Wie Laut/Leise sind die Treiber wirklich?
Im Vergleich mit dem SpreadCycle-Betrieb der Trinamic erster generation (tmc2100) laufen die Motoren mit den AT2100 Treibern tatsächlich etwas rauher, wenn auch immer noch deutlich leiser als im echten 1/16 Mikroschrittbetrieb mit den originalen Allegro A4982.

Ich bin soweit zufrieden damit, da ich das Singen und Rauschen der Motoren so ohne den Wechsel der Motoren loswerden konnte, auch wenn die trinamic treiber noch etwas leiser waren. Preislich sind die AT2100 mit 4 USD (Stand 04/2019) auch günstig.

3D Druck, Elektronik, Internet

Raumstatusschalter Makerspace Erfurt

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Schalter im Nockenschalter-Stil mit modernem Innenleben

Die Werkstatt des Makerspace Erfurt sollte einen Schalter bekommen, an dem man Bequem den Status zwischen Makerspace Werkstatt geöffnet und geschlossen umschalten kann.
Ich habe den Vorschlag gemacht, das Teil wie einen alten elektrischen Nockenschalter zu basteln, nur noch etwas toller.^^

Der Vorschlag wurde angenommen also habe ich mich ans Werk gemacht, die Idee umzusetzen.
Für irgendwann mal später hat der Schalter 3 Schalterstellungen, um noch einen dritten Status zu signalisieren (gedacht war: Werkstatt ist zwar gerade noch offen, aber schließt gleich, es lohnt sich nicht sich noch auf den weg zu machen).

Als Vorbild diente ein Nockenschalter mit querliegender Nockenwelle. Nun, wie macht man das am besten? Ganz einfach, genauso wie im Original.

nockenschalter

Links durchs Loch wird eine Welle gesteckt, die Nockenscheiben und eine Rastscheibe sowie eine Drehwinkelbegrenzung montiert bekommt, die Schaltnocken werden der Einfachheit halber mit fertigen kleinen Mikroschaltern abgetastet.
Ich habe extra die Mikroschalter auch Modelliert, um die Nockenscheiben im 3D-Modell entsprechend am Bildschirm einmal im Schaltergehäuse sehen zu können. Die Abmessungen haben dann auch auf Anhieb gepasst. Was das grüne Teil oben ist, dazu komme ich später.

nockenschalter

Hier sieht man die Scheiben: Hinten die Rastscheibe mit den 3 Einkerbungen unten, die mit einer Feder und einer Kugel für haptisches Feedback am Schalthebel sorgen und auf den Schaltpositionen ein kleines Rastmoment erzeugen. Die Nut auf der Oberseite ist für die Drehwinkelbegrenzung. Davor sind die beiden Nockenscheiben für die beiden Mikroschalter. In ausgeschalteter Stellung wird kein Schalter betätigt, in Mittelstellung der Erste, und in Endlage dann der Zweite.

Nachdem im CAD alles gut aussah, geht das Teil in den Druck.

nockenschalter

Das fertige Gehäuseunterteil aus dem 3D-Drucker. Alle Merkmale wurden soweit brauchbar abgebildet. Es kann also mit den Einbauten weiter gehen.

nockenschalter

Die Reibepunkte bekommen Schmierfett. Rechtsunten ist schon die Kugel für die Rastscheibe eingebaut, auch die beiden Mikroschalter dürfen zur Probe schon mal ins Gehäuse. Die vier Schrauben sollten eigentlich die Elektronik aufnehmen die ich noch nicht da hatte. Eine Variante der NodeMcu/ESP8266 boards. Ich hatte nur das 0.9er ohne Befestigungsbohrungen da. Leider ging da etwas mit den Maßen schief und die Platine war dann doch länger. Deshalb oben im CAD das grüne Teil, es ist ein Adapterrahmen zur Montage der LoLin NodeMcu.

nockenschalter

Der ESP8266 meldet den Schalterstatus dann übers Wlan an einen MQTT Server. Jetzt gehts weiter mit dem Gehäuse

nockenschalter

Das Gehäuse wurde gespachtelt und geschliffen und nachher mit dem Hammerschlaglack lackiert, den ich für die halbautomatische Leiterplattenbohrmaschine gekauft hatte. Leider hatte sich inzwischen eine ziemliche Haut in der Lackdose gebildet und die Bestandteile sich etwas aufgetrennt. Das sorgte in der Folge dafür, das der Lack nicht so schön glänzt wie beim ersten Einsatz und sich schlechter verstreichen ließ.

Der Deckel wurde in der gleichen Farbe lackiert, das Ergebnis ist „gut genug, ich lass das jetzt so“.

nockenschalter

Als zusätzliches Feature bekommt der Schalter einen Boden aus Plexiglas, der mit WS2812 RBG-Leds beleuchtet wird. Oben im Modell ist dabei zu erkennen, das die Scheibe am Rand mit etwas Übermaß geplant war. Das dient dazu die Unterkante anzufasen um die Kante schön leuchten zu lassen.

Zum Einkoppeln des Lichts in die Scheibe wurden Vierecke ausgelasert, die Kanten angeschrägt und mit optisch transparentem Klebstoff die Ausschnitte schräg wieder eingeklebt. Auf diese Lichtleiter dann die LEDs geklebt. Zuletzt kam auf die Unterseite noch ein Streifen Alu-Klebeband.

nockenschalter

Der Clou an der farbigen Beleuchtung ist, das der Schalterstatus zum MQTT Server gesendet wird, und die LED den Status anzeigt den der MQTT Server meldet. Das bedeutet, man hat eine optische Rückmeldung ob die Meldung tatsächlich raus ging. Ist z.B. keine Wlan-verbindung, ändert sich beim Schalten die Farbe nicht und man weiß, das etwas nicht funktioniert hat.

An diesem Projekt habe ich nur Idee, CAD, 3D-Druck, Mechanik und Montage übernommen, die Firmware hat Maddi aus dem Makerspace gebastelt.

Elektronik

LED-Lampe aus altem Antennenverstärker

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Ein technisch veralteter Breitbandverstärker wurde seines Deckels beraubt, da dieser als Kühlkörper gebraucht wurde.

Was macht man mit dem Rest?
Das betagte Stück hat einen konventionellen Trafo als Netzteil welches ca 18V spannung liefert, das passt doch ganz gut für so einen LED-Keks mit 5 Power-LEDs.
Praktischerweise passt die Aluminiumplatine sogar ins Gehäuse. Also muss nur noch alles andere drumherumgefrickelt werden.

led lampe

Der 78er Spannungsregler unten auf dem Netzteilboard kostet nur unnötig Wirkungsgrad und wird deshalb umgangen. Der dicke Widerstand begrenzt die Stromaufnahme der LEDs auf die Nennleistung des Trafos.
Der Laser schneidet dazu eine Frontscheibe aus Plexiglas aus.

led lampe

Aus dem 3D-Drucker gibts dazu noch zwei Halter mit leichtem Rastmechanismus. Weil Steckdosen sowiso immer zu wenige zur Verfügung stehen kommt das ganze konstrukt noch kurz zusammen mit einer Steckdosenleiste auf ein Reststück Bodenlaminat.

Auf einen Schalter habe ich verzichtet, dafür bekam die Anschlussleitung noch eine Zugentlastung.
Mangels ausreichendem Schutzgrad nicht für Außen- und Baustelleneinsatz, im Trockenen bietet sich genug andere Gelegenheit.

Elektronik

Lebenszeichen und kleine MosFET module.

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Eine ganze Weile war hier nichts zu lesen, was nicht daran liegt das es nichts zu berichten gäbe. Mir fehlte nur einfach die Lust dazu.

Ich fange mal an mit einer Marktlücke. Wenn man mit Mikrocontrollern (auf fertigen Leiterplatten mit Pinleisten) bastelt, stößt man immer mal wieder auf das Problem, das man mehr als ein paar Milliampere schalten möchte.

Oft wären 1..2 Ampere schon fein. Die Portpins geben solche Ströme aber nicht her. Wenn man nun die „üblichen Verdächtigen“ nach kleinen Mosfet-modulen abgrast stellt man fest, das die nur „größere“ haben. Also dann gleich mit 10+ Ampere für nicht unter einsfuffzich.

Die sind dann groß, und haben dicke schraubklemmen, und irgendwie brauchts das oft gar nicht. Etwas kleines mit Stiftleisten, mit einem klecks Heißkleber hingepappt, das wär doch gut genug. Ohne die Schraubklemmen und den großen Transistor müsste das auch nur paar cent kosten.

Also meine Suche ergab: Gibts nicht.

Also wird da wohl ein kleines Zwischenprojekt draus. Ich habe mich für Ao3400 Mosfets im SOT-23 Gehäuse entschieden.

Minimosfet

Eckdaten (Maximalwerte aus dem Datenblatt): 30V/5A/33mOhm@4,5Vgs

Wenn man also einmal realistisch bleibt, sollten 2-3 Ampere machbar sein mit dem Winzling. Es braucht also noch einen Entladewiderstand für das Gate, damit der Mosfet auch definiert aus ist wenn das Gate offen ist, und ja, eine LED zur Kontrolle wäre auch toll.

Das alles auf eine daumennagelgroße Platine, Stiftleiste drann, und fertig ist das Modul. Müsste nur noch jemand bauen. Nun, die Recherche war ja, das das keiner baut. Muss ich wohl selber.

Dabei bietet sich natürlich die Gelegenheit endlich mal die neuen Werkzeuge auszuprobieren. Das wäre eine Billo-Heissluftlötstation „858D“ und eine Ausdrückpresse für 10ccm Spritzen mit Lötpaste oder Flussmittelfüllung.

Minimosfet

Der manuelle Auftrag der Lötpaste ist etwas tricky, weil die lieber an der Nadel als an der Leiterplatte kleben möchte. Dosiernadeldurchmesser ist auch kritisch. Ich kam dann mittelmäßig gut zurecht nachdem ich die Platine vorher mit Kolophoniumlösung klebrig gemacht hatte. Die Bauteile werden dann einfach mit der Pinzette in die Lötpastenblobs eingedrückt.

Nach dem Aufschmelzen mit Heißluft sieht es doch ganz ordentlich aus, da die Bauteile durch die Oberflächenspannung vom verflüssigten Lötzinn sich auf den Pads ausrichten. Mangels Lötstopplack auf meinen selbstgemachten Platinen zieht sich der Mosfet etwas schief durch das auf die Leiterbahn abfließende Zinn, aber damit kann ich leben. Weniger Lötpaste würde helfen, ist aber manuell schwer reproduzierbar aufzutragen.

Minimosfet

Alles in allem soweit ein Erfolg.

(Das Layout ist mit KiCad erstellt, falls es jemand nachbauen mag:[Minimosfet-Kicad.zip, 215kB]

Elektronik, Werkstatt

Bauteile Drehregal

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Was schon ewig auf meiner Liste steht: Der Sortimentskästen-Drehturm.

Das liegt zeitlich noch vor dem Beitrag über das Ivar-Regalsystem.

Hier einfach mal eine Bilderstrecke, auch wenn manche etwas farbstichig sind kann man doch das relevante darauf erkennen.

Sortimentskastendrehturm
Es waren von einem alten Kleiderschrank der schon etwas seiner Standfestigkeit eingebüßt hatte einige Spanplatten übrig geblieben. Daraus soll nun neues entstehen. Es beginnt mit dieser Grundplatte (aus zwei zusammengeschraubten Einlegeböden).

Sortimentskastendrehturm

In die Mitte kommt ein kleines „Tischbein“. Damit ist dieses Teil fertig.

Sortimentskastendrehturm

Diese Platte hatte die beiden äußeren Löcher bereits, sie werden zwar nicht gebraucht, stören aber auch nicht. Der Mittelpunkt wird ermittelt und ein Loch ausgesägt welches etwas größer als das Tischbein auf der Grundplatte ist. Vor dem Aussägen wird ein Kreis aufgezeichnet.

Sortimentskastendrehturm

Auf dem Kreis werden Bockrollen aufgeschraubt. Wenn man genau hinsieht, gibts dort noch weitere Linien: Dort werden Platten, die passend aus den alten Seitenwänden und Schranktüren ausgesägt werden, mit der Rückseite der Platte verschraubt.

Sortimentskastendrehturm

Obendrauf kommt noch ein Deckel, aus einem ehemaligen Einlegeboden.

Sortimentskastendrehturm

Jetzt noch die restlichen Rollen anschrauben, die Löcher dafür waren ja bereits im oberen Bild vorhanden.

Sortimentskastendrehturm

An das Loch in der Mitte der Platte wird ordentlich Schmierfett geschmiert. Nun können die beiden Teile zusammengestellt werden.

Sortimentskastendrehturm

Jetzt noch mehr Sortimentskästen anschrauben.

Sortimentskastendrehturm

Damit ist das Lager für Elektronische Bauelemente fertig zum einräumen.

Elektronik

SMD-Lötstation zur Wiedervorlage

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Leider war die SMD-Lötstation nicht lange im Einsatz, da brannte mir die Lötspitze mit leuchtend gelben Glühen ab.

Es war ein Kabelbruch in der Thermoelementeleitung. Problematisch war die Schaltungsauslegung, da bei Unterbrechung der Sensorleitung der Meßverstärkereingang nach Masse gezogen wird, was für den PWM-Regler bedeutet die Lötspitze ist kalt. Deshalb dreht er die Heizung ordentlich auf.

Dagegen hilft ein Widerstand von 700k~1M zwischen dem Sensorleitungspin der Lötkolbenbuchse und +5V. Am OPV-IC hat man beides beieinander. Damit wird bei Unterbrechung der Sensorleitung der 10bit-ADC-Meßwert hochgezogen nach 1023.

Von Version 1.3B nach 1.4 hat Martin Kumm einen 100k Widerstand nachgerüstet, allerdings wird die schwebende Sensorleitung damit nach Masse gezogen statt nach +5V, also nach „kalt“, wodurch die Lötspitze jetzt nicht mehr zufällig, sondern definiert zum abbrennen gebracht wird. Zusammen gibt das einen schönen Spannungsteiler der etwa ein halbes Volt ergibt, weshalb ich den 100k Widerstand beibehalten habe.

Nun hat sich herausgestellt, das mit einer neuen Lötspitze bei der Einstellung von 200°C das (bleihaltige) Lötzinn noch nicht schmelzen will. Eine Kontrolle mit einem Thermoelement ergab, das hier auch noch 40 grad zur Anzeigetemperatur fehlen.

Wie kalibriert man das eigentlich? Es ist eine offset/gain einstellung in der Firmware vorhanden. Ich habe erstmal den Offset auf -15 Grad umgestellt und keine Änderung bemerkt. In der Größenordnung von 40 Grad schließe ich jetzt mal einen Meßfehler als Ursache aus. Es hat sich gezeigt, das die #defines zwei mal vorhanden sind, und man den zweiten Parametersatz zum Justieren benutzen muss.

Dann kam ich drauf, das die Anzeige ohne Lötkolben etwa 380 Grad anzeigt. Nach Anlegen einer neuen globalen Integer Variable „adcDebug“ und Ausgabe dieser mit den seriellen Diagnosedaten musste ich leider feststellen, das der ADC in meinem Aufbau bei dieser Temperatur bereits am oberen Anschlag ist. Das heißt, sollte ich jemals eine Zieltemperatur über 380 Grad einstellen, meint die Regelung es ist noch zu kalt und gibt der Lötspitze ordentlich Strom.

So wird das nix, denn 40 Watt in dieser kleinen Stricknadel, da gibt das wieder dieses gelbe Glühen und dann stirbt das Thermoelement in der Spitze und die 40 Euro sind kaputt.

Eine Änderung der Vorverstärkung am Meßverstärker-OPV ist nötig. Der Meßverstärker läuft mit 680facher Verstärkung, und nachher wird per Software der ADC-Wert mit ~ 0,4 multipliziert und dann das Meßergebnis auf ganze Grad C gerundet.

Da kann man ganz ohne Not den 68k Widerstand gegen einen 33k austauschen und damit die Gegenkopplung des OPV erhöhen bzw. die Verstärkung etwas reduzieren. Danach habe ich den Offset zurück auf 25 (Referenztemperatur Thermoelemente) genommen und mit dem Multiplikator die Lötspitzentemperatur einjustiert. Nachher kam ich auf 0.65 (ADC_T0_TEMP_GAIN).

Damit reicht der Meßbereich jetzt bis 690 Grad und die Maximaltemperatur für die Lötspitze kann auch auf 450 grad hoch (wer weiß wozu mal es mal braucht).

Zumindest ist das Ding jetzt soweit Betriebssicher, eine neue teure Weller-Lötspitze hab ich auch, aber leider aus dem schlechten Gedächtnis raus eine zu große Spitze gekauft. Die RT3 war schön zum SMD-Löten, die RT4 ist doch zu groß.

Jetzt bleibts aber so, denn für das was eine Weller-lötspitze kostet baue ich lieber noch eine Lötstation mit „Hakko T12“ Lötspitze und chinesischen „Mini-STC“ Steuerung. Von den T12 Lötspitzen habe ich inzwischen ein paar verschiedene da von „dünn bis dick“.

Lediglich die Handhabung ist bei den kleinen leichten kürzeren Weller Spitzen noch etwas besser, da man damit mehr Gefühl beim arbeiten an solchem winzigen Fisselkram hat.

Elektronik

Verstärkerbriefmarke PAM8403

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Aus Asien dringen kleine Verstärkermodule in Briefmarkengröße herüber. PAM8403 heißt der kleine Chip da drauf.

Der Schaltkreis nimmt 2,5-5V, also den Spannungsbereich eines 1-Zellen-Li-Akkus oder 5V von USB und zaubert daraus ein Lautsprechersignal mit 3W RMS. In Stereo.

Da der Schaltkreis ein Klasse-D Verstärker ist, tut er dieses auch noch sehr sparsam. Dazu sind die Dinger sowas von billig zu haben, das ich mir vor einiger zeit zum spielen für ~1 Euro einen bestellt habe.

So ganz grob aus dem schlechten Gedächtnis: mit 5V <0,1A gehts los, und bei einer Stromaufnahme von 5V 0,3A macht das Ding schon ordentlich krach.

Diese Chips sind wohl etwa das, was man in diesen kleinen Bluetooth-Lautsprechern einbaut, die mit einer kleinen Li-Batterie darin schon ziemlich lange ziemlich viel krach machen können.

Jetzt nach einiger Zeit gibts schon 5 Stück für etwas mehr als 1 Euro, da kann man die ohne nachdenken hier und da mal mit einbauen.

Wie immer ist die hochintegrierte Schaltung empfindlich auf Rückspannungen am Lautsprecherausgang, also nicht im Betrieb die Leitung lösen, die Induktion aus dem Lautsprecher könnte einen Defekt verursachen.

Woher ich das weiß?

Naja, eine solche „Briefmarke“ ist jetzt nur noch mono, der zweite Kanal macht jetzt Knackgeräusche.

Das war ärgerlich, ich hatte dann günstiger als die erste noch ein paar davon auf Ersatz bestellt und für spätere Verwendung eingelagert. Das war gar keine schlechte Idee, denn ich habe inzwischen 3 Stück davon in kleinen Verstärkerprojekten verbaut.

Nummer eins ist sehr klein und lässt sich schon fast als „aktive Lautsprecherklemme“ beschreiben. Da klemmen zwei 3-Wege Regalboxen daran und verstärken das Signal aus meiner Computersoundkarte. Da gibts nicht viel zu sehen, eine USB-Buchse, eine Stereo-Lautsprecherklemme und ein NF-Eingang per Klinkenkabel.

Das zweite war schon lustiger: Ein kleiner MP3 Player, der einfach von USB oder SD-Karte Musik abspielt. Es ist keine besondere schöpferische Höhe dabei, der MP3 Player ist ebenfalls ein fertiges Modul für ca. 1,80. Leider war da der Lautsprecherausgang mit einem analogen Verstärker-IC an diesem Modul etwas schwach, weshalb ich hier die unnötigen Bauteile enternt habe (Strom und Bauhöhe sparen) und die Baugruppe mit so einem kleinen Klasse-D Verstärker kombiniert habe. Zusammen mit einem kleinen dicken Elko, der verhindert das der MP3 Player einen Schreck bekommt wenn der Verstärker Strom auf den Lautsprecher pulst, kommt eine recht übersichtlich kleine Baugruppe heraus.

Ergänzt um ein 3D-gedrucktes Gehäuse in Streichholzschachtelgröße und eine USB-Powerbank ist das ein schöner autonomer mobiler Musikabspieler. Mit einem kleinen 2-Wege-bassreflex-Regallautsprecher kommt doch recht ordentlicher Sound raus. Batterielaufzeit ist mehr als angemessen.

Da man (außer „Titel vor“ und „Titel zurück“) wenig Einfluß auf die abgespielte Musik hat bietet es sich an, einfach die Musikstücke pseudo-zufällig abzuspielen. Dazu verwende ich das Tool Randomcopy, um die Dateien in zufälliger Reihenfolge auf den USB-Stick zu schreiben. Der kleine Mikrocontroller ist recht primitiv, der spielt die Lieder einfach so ab, wie sie in der Dateizuordnungstabelle des Dateisystems auf dem Stick hintereinander eingeschrieben sind.

Da hier nur ein Lautsprecher zum Einsatz kommen sollte, habe ich den oben erwähnten kaputten Chip eingesetzt, der auf einem Kanal ja noch einwandfrei spielt.

Gern hätte ich noch ein Foto vom Innenleben des kleinen Schächtelchens gezeigt, doch konnte ich es nicht mehr finden, und hatte das Gehäuse zugeklebt um Baugröße einzusparen (Schrauben brauchen extra Platz)

3D Druck, Elektronik, Werkstatt

Halbautomatische Leiterplattenbohrmaschine (3)

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Nach längerer Pause nun zum dritten Teil zur Leiterplattenbohrmaschine. Hier noch ein paar Details zu den restlichen Teilen und der Elektronik.

Um eine Vorstellung der Mechanik zu bekommen, hilft es ganz ungemein, sich die Teile einfach mal so zusammenzusortieren auf dem Monitor. Wenn man dann noch etwas Zeit in das Ausmessen und Nachkonstruieren der Hardware steckt, hat man es nachher einfacher das 3D-Modell einmal „anzuprobieren“ bevor man Mist druckt 🙂

So habe ich mir diese Skizze gemacht und die zubehörteile daran angeordnet. Ich hatte zwischendurch einmal darüber nachgedacht, den Arm mit dem Motor aus mehreren Stücken 20er Vierkantstahlrohr zusammenzusetzen und diese mit dem Schweißgerät zusammenzubraten. Am Ende war es mit Holz dann aber doch einfacher, weil ich (im Dezember als das gebaut wurde) in der warmen Bude bleiben konnte.

An diesem Bild kann man auch schon sehen, das man an solchen Prinzipmodellen aus ein paar quadern schon ableiten kann, wie z.B. der Halter für den Servo aussehen muss. Durch hinzufügen der bereits fertigen Teile (Zahnstange, Schlitten) hat man virtuell schon einen Zwischenstand bei dem man ein paar Maße nehmen kann, und an den echten Teilen prüfen kann. So steigen die Chancen das die Druckteile gleich beim ersten mal passen.

Hier die Motorabdeckung für die Maschine. Das (schwarz-transparente) Teil der bisher fertigen Hardware habe ich importiert (als gittermodell) und dann das benötigte Teil „drumherumkonstruiert“.

Die Flache schräge Oberseite ist beim Drucken die auf dem Druckbett liegende Seite, innen sind noch ein paar minimale Stützstrukturen drin, so das dieses Teil recht einfach und problemlos 3D-Druckbar ist. Gerade bei komplexeren Geometrien hilft es sehr, wenn man sich bei der Konstruktion bereits Gedanken macht in welcher Richtung das gedruckt werden soll, und ein paar entsprechende Anpassungen unternimmt um den Druckvorgang zu erleichtern.


Das ist das kleine Schalterkästchen. Die Seitenwand rechts ist ein Extrateil und wird nachher mit dem restlichen Gehäuse verklebt. Bei diesem einfachen Teil würde es sich auch anbieten es auf der Rückseite stehend zu drucken, aber manchmal denkt man da nicht daran. So in zwei Teilen kann man das linke orangene Teil auf der linken Seite stehend drucken, was sehr einfach ist, und dann die Seitenwand als zweites Teil.

Obendrauf dann die Frontplatte (hier noch als skizze) mit 3 Schaltern und den zwei Löchern für die Poti-Achsen, die dann mit den 4 Löchern in dem orangefarbenem Teil verschraubt wird.


Etwas komplizierter ist der Fußschalter. Ein Klotz mit einem eingebauten mechanisch stabilen Schalter wäre auch gegangen, aber so ist es doch schöner.

Innen wieder ein Abbild der Hardware, hier der Mikroschalter. Links daneben die Nocken für eine Spiralfeder, die den Fußschalter so stark auseinander drückt, das man etwa das Gewicht des Fußes ausgeglichen hat. So kann man längere Zeit damit Arbeiten ohne das der Fuß verkrampft. Am oberen Ende (schlecht zu sehen) ist die Wippe so geformt, das sie einen Anschlag hat.

Zum Zusammenbau werden die Leitungen an den Mikroschalter angelötet, der Schalter mithilfe der beiden Löcher (im Bild vorn) für den Schraubendreher dann angeschraubt, die Feder auf den unteren Nocken gesteckt, das Oberteil oben eingehakt und nachher nur noch unten von beiden Seiten eine Schraube eingeschraubt, die das „Scharnier“ bildet.

Dieses Teil hat auf Anhieb funktioniert.

Nun zur Elektrik: Da sag ich nicht viel dazu, es kommt ein 7,5V Netzteil in den Kasten was ich in meiner Netzteilkiste gefunden habe. Es leistet 4A. Das reicht aus für den Bohrmotor und die Elektronik und das Servo. Wie die Schalter in dem kleinen Pultgehäuse angeschlossen werden kann sich jeder denken. Der große Schaltet alles aus. Die beiden kleinen daneben: Einer schaltet die Luftpumpe zum Spänewegblasen ein, der zweite die obere LED-Beleuchtung.

Die Elektronik ist ein Arduino Pro Mini, ich habe ein Schaltbeispiel aus dem Internet zum Anschluss des Servo verwendet (ja das stammt vom Teebeutelassistent, über den ich noch nicht Berichtet habe, aber manche haben ihn auf dem Fingers-Elektrische-Welt Forentreffen 2016 gesehen) und dort entsprechend hineingekritzelt was da noch so dazu gehört. Den Lautsprecher brauchts nicht, der war nur eben schon auf dem Plan.

Das ganze ist dann auf einem Stück Lochraster zusammengelötet worden, und lässt sich so zusammenfassen: „Es funktioniert so“.


So Ähnlich wie die Elektronik ist auch das Arduino-programm, ich habe davon wenig Ahnung. Ich fasse es auch mal mit „Es funktioniert so“ zusammen.

Im Prinzip sind da ein paar Schleifen mit If-Then-Else Kommandos die im richtigen Augenblick die richtigen Taster-Eingänge abfragen, zwischendrinn mal auf die ADCs mit dem Potis schauen und nebenbei das Servo hin und her fahren lassen.

Mini-Leiterplattenbohrmaschine-Arduino.rar

Als Arbeitstisch habe ich ein Stück Siebdruckplatte verwendet, weil das eine abriebfeste glatte Oberfläche bietet und das positionieren der Leiterplatte damit erleichtert wird.

Als kleines Extra ist in der Mitte eine runde Plexiglasscheibe bündig eingelassen, die von unten über einen Lichtleiter aus Plexiglas mit einer LED beleuchtet werden kann. So kann man ohne Spiegelungen das Lötauge der Leiterplatte gut sehen. Alternativ gibts noch zusätzlich einschaltbares Licht von Oben.

Das fertige Maschinchen funktioniert so:

    1. Werkzeuglängenkorrektur: Man spannt sein Werkstück ein, und dreht das Bohrtiefenpoti auf null. Das Servo fährt den Bohrer dann ganz hinunter. Hat er nicht genug Platz, oder reicht er nicht bis nach unten, muss links an der Seite die Servohalterung mittels Rändelschraube aus der Arretierung gelöst werden, und in der Schwalbenschwanzführung manuell auf die richtige Höhe eingestellt werden.

    1. Die Höhe ist richtig, wenn das Bohrtiefenpoti auf Linksanschlag ist, und der Bohrer etwa 2mm unter der Werktischoberfläche endet.

  1. Nun wird mit dem Bortiefenpoti der Bohrer so weit angehoben, bis er 2mm über der Leiterplatte ist.
  2. Am zweiten Poti kann die Absenkgeschwindigkeit noch in einem gewissen Bereich der schärfe des Bohrers und Wiederspenstigkeit des Materials angepasst werden.


Soweit zur Vorbereitung, dann die zu bohrende Platine auflegen, ein Loch anvisieren und auf den Fußtaster drücken.

Der Motor geht an und der Bohrvorgang beginnt.

Wird der Taster vorzeitig losgelassen, (irrtum, finger, wasauchimmer) fährt der Bohrer sofort zurück nach oben und der Motor geht aus.

Wird der Fußtaster gehalten bis das Loch die endgültige Tiefe erreicht hat, fährt der Bohrer auch zurück in die Ausgangsstellung damit man das nächste Loch bohren kann.

Erreicht der Bohrer die Endposition nicht und fährt vorzeitig zurück, ist der Bohrer stumpf oder die Bohrgeschwindigkeit zu hoch eingestellt. Das Servo wird stumpf angesteuert und nirgendwo kontrolliert, ob es tatsächlich den Weg gefahren ist den es hätte fahren sollen.

Hinweise für Vollhartmetallbohrer: Immer aus dem Vollen bohren, nicht mit einem VHM-Bohrer versuchen bestehende Löcher größer zu bohren.

Für große Löcher kann man aber gut Führungslöcher bohren, und dann mit Akkuschrauber und Spiralbohrer aufbohren (z.B. für 3,5mm Befestigungsschraubenlöcher)