Kategorie-Archiv: Elektronik

Verstärkerbriefmarke PAM8403

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)

Halbautomatische Leiterplattenbohrmaschine (3)

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)

 

Mikroskop-Monitor

Neulich hatte ich schon ein wenig über Mikroskope geschrieben.

Wenn man nun tatsächlich etwas unter dem Mikroskop arbeitet wird einem nach kurzer Zeit bewusst, das das ziemlich unbequem ist. Da wäre es doch schöner, wenn da ein Monitor dran ist.

Ok, kann man ja bauen.
Mikroskop-Monitorhalter

Da es zum darunter präzise arbeiten extrem störend ist, wenn zwischen dem Vorgang unter dem Mikroskop und der Sichtbarkeit auf dem Bildschirm eine Zeitverzögerung entsteht, habe ich billigste Analogtechnik ausgewählt. So kann das Bild verzögerungsfrei von der Kamera direkt zum Display, ganz ohne Computer dazwischen.

Damit das ganze am Mikroskop seinen Plat hat, habe ich mir eine Halterung ausgedacht, und mit dem 3D-Drucker hergestellt.

Mikroskop-Monitorhalter
Die schwarzen Teile an der Rückseite des Mikroskops sind diese Spezialanfertigung. Der Halter besteht aus ASA-Kunststoff, welches sich mit Aceton auflösen und verschweißen lässt. Das untere rohrförmige Teil mit dem Clip am Sockel der Höhenverstellung ist ein Druckteil, die obere Ringhalterung unter der Rändelmutter ein zweites, welches mit dem Lösungsmittel angeschweißt ist. Obendrüber ein Flansch mit der Halterung für den Monitor, der bereits ein abenteuerliches Vorleben hatte.

Den Monitor habe ich vor ~10 Jahren als Monitor für eine Rückfahrkamera gekauft. Es war ein schwarzweiss-Überwachungskameramodul in der Ecke der Heckscheine an einem VW Caddy, und in der Ablageschale oben über der Mittelkonsole ein Halter für diesen Monitor. Das verbesserte das Einparken deutlich, da das nach hinten wieder enger zulaufende Fahrzeug verhindert, das man im Seitenspiegel das Ende vom Fahrzeugheck sehen kann.

Nachdem das einige Zeit gut funktioniert hatte, kam eine Diebesbande und warf mit Pflastersteinen bei vielen Fahrzeugen die Seitenscheiben ein, um irgendwelche „wertvollen“ Gegenstände den Besitzer wechseln zu lassen, so auch bei dem Fahrzeug mit diesem einfachen dummen Monitor. Der Schaden war natürlich weit größer als der Wert. Es gab eine Anzeige, die Polizei wollte auch gern Fotos von dem geklauten Gegenstand. Ich hatte welche.

Danach tat sich erstmal Monatelang gar nichts, bis plötzlich ein Anruf der Polizei mich erreichte. Ich solle doch mal zum Präsidium kommen, sie hätten da was zum abholen für mich.

Ich erhielt diesen Monitor zurück, ohne das Schaltkästchen und mit abgerissenem Anschlußkabel. Der wurde dann für „kommende Projekte“ eingelagert und fristete sein Dasein ersteinmal lange in meinem Außenlager, bis ich mir einen am Mikroskop wünschte und mich glücklicherweise an das Ding erinnerte.

Mikroskop-Monitorhalter

Hier noch ein Detailbild. Die Kamera sitzt stramm auf dem oberen Rand des Okulares. Die Okulare sind standardisiert (es gibt natürlich mehrere verschiedene Größen). Rechts habe ich ein „Weitfeld“ 10fach okular, welches beim Mikroskop ab Werk dabei war. Links habe ich ein 20faches nachgekauft, da die analogtechnik nicht allzuviel Bildauflösung bringt.

Nun kann man mit dem linken Auge ins rechte Okular sehen und hat einen breiteren Sichtbereich um die gesuchte Stelle anzuvisieren, und dann zum vergrößerten Kamerabild übergehen um daran zu arbeiten.

Das Bild im Monitor zeigt übrigens den Anschlussstecker der kleinen Elektronik die da auf dem Mikroskop liegt, es ist eine 13MP Autofokus Kamera aus einem Smartphone.

1/2″ Durchflusssensor aus China – was ist drinn?

Für den Laser* habe ich nach einer Überwachung der Wasserkühlung nach einem Durchflusssensor gesucht und bin auf recht günstige Durchflussmesssensoren gestoßen für etwa 3 Euro.

Viele ebay/aliexpress Händler verkaufen das gleiche Produkt, aber bei der technischen Dokumentation hapert es etwas, oder Informationen sind total widersprüchlich.

arbeitsspannungsbereich: DC 5 ~ 18 v
maximale betriebsstrom: 15 mA (DC 5 V)
der niedrigste nennbetriebsspannung: DC4.5 5 V-24 V

Interessant wäre zum Beispiel der elektrische Anschluss. Welche Betriebsspannung, welche Art von Schaltausgang, ist ein externer Pullup-Widerstand nötig (bei OpenCollector Ausgang z.B.) oder auch ein simples welche Drahtfarbe wofür.

Also mal so ein technisches Wunderwerk bestellt und aufgeschraubt.

Halbzoll Durchflusssensor

Auf dem Sensor ist ein QR-Code der keine information außer der 5-stelligen Nummer enthält, die daneben steht.

Innen ist ein Flügelrad mit einem Ringmagnet, in einer kleinen Kammer außerhalb des Wassers ein Hallschalter-IC mit der Aufschrift 460S.

Halbzoll Durchflusssensor

Scheinbar handelt es sich um diesen: http://eu.mouser.com/pdfdocs/DatasheetSS360PT.PDF

Dem Datenblatt nach hat der Hall-Schalter-IC bereits einen Pull-Up Widerstand integriert. Trotzdem befindet sich auf der Platine noch ein Zusätzlicher. Vermutlich kommen je nach Preis/Verfügbarkeit verschiedene zum Einsatz.

Bei meinem Sensor scheint Rot +, Schwarz – und Gelb Signalausgang zu sein. Da das aus China kommt sollte man die Richtigkeit selbst immer nochmal prüfen, weil technische Änderungen jederzeit möglich sind.

Das Gehäuse ist aus faserverstärkten Kunststoff, der Deckel ist zum Korpus hin mit einer O-Ring-Dichtung abgedichtet, der Hohlraum für die Elektronik ebenfalls, was jedoch durch die herausgeführten Leitungen eher nur fürs gute Gewissen ist.

Nachtrag: Ich wurde dann doch noch fündig nach dem Abpopeln des QR-Code Aufklebers und Suche nach den Bezeichnungen darunter:

http://www.hobbytronics.co.uk/yf-s201-water-flow-meter

 

*Über den Laser werde ich noch berichten 🙂

Funkentstörung 3D-Drucker: Klappferrite

Hallo.

mein erster 3D-Drucker, der CTC, schlägt sich immernoch wacker. Da ich mehrere 3D-Drucker habe, wird natürlich auf den anderen auch viel gedruckt. So hat der CTC bisher nur etwa 1000 Stunden auf dem Zähler.

Ein Problem bei diesem Gerät fiel mir jedoch sehr schnell auf: Rundfunkstörungen. Sobald der Drucker anfängt zu drucken, wird der Radioempfang in der Küche schlecht.

Inzwischen sieht man bei den „besseren“ Druckern auch, das die Elektronik nun überwiegend in Metallgehäusen kommt, was sicher kein Zufall ist.

Im Prinzip ist das ansonsten alles das gleiche, ein Motortreiber erzeugt einen (bei Bewegung wechselnden) Konstantstrom mit einem PWM-Signal, und hat keine Ausgangsfilterung, da die Motorwicklung hier die Drossel bildet. Leider sind da noch eben verschieden lange Leitungen dazwischen, die beim CTC nicht nur nicht geschirmt, sondern auch nicht verdrillt sind, da sie aus losen Einzeladern bestehen. Die Schaltfrequenz ist nicht besonders hoch, aber die Signalform der steilflankigen PWM-Signale die aus dem Motortreiber kommen enthält entsprechend große Oberwellenanteile, die von den Motorleitungen abgestrahlt werden.

Das ist gar nicht gut, weshalb ich zum Schutz der Umwelt vor diesen Störsignalen Abhilfe geschaffen habe.

Gegen diese hochfrequenten Signale hilft ein Ferritring auf der Motorleitung, nah am Motortreiber. Praktischerweise gibts diese als aufklappbare zweiteilige Ferritringe, die man leicht nachträglich über die Leitungen klappen kann, ohne das man mit dem Stecker durch die Öffnung muss.

Neben den Motorleitungen gibts noch weitere Signale mit PWM: Das Heizbett und die Extruderheizungen. Auch da lohnt sich ein Ferrit.

Am Ende sieht es dann so aus:

Klappferrit

Die schwarzen Teile auf den Leitungen sind die Klappferritkerne. Seitdem ist Ruhe auf UKW. Die anderen Drucker haben ebenfalls die gleichen Maßnahmen erfahren.

Mikroskop für Elektronik?

Da die elektronischen Bauteile immer kleiner werden, die Augen aber nicht besser, ist man über kurz oder lang auf optische Hilfsmittel angewiesen.

Irgendwann muss also ein Mikroskop her. Ich schreibe hier nur kurz auf, worauf es meiner Erfahrung nach an kommt.

Dem Einen oder Anderen wird es vielleicht hier im Blog aufgefallen sein, das ich Mikroskopfotos in manchen Beiträgen verwendet habe, zum Beispiel dieses hier:

Daher hier ein kurzer Abriss zum Mikroskop. Was braucht man denn fürs Elektronik basteln?
Erst einmal muss es ein Auflichtmikroskop sein, weil man ja nicht-transparente Dinge unter dem Mikroskop betrachten möchte.
Außerdem ist ein Stereomikroskop sinnvoll.
Weiterhin gibt es zwei Anforderungen, die miteinander zu tun haben: Vergrößerung und Arbeitsabstand.

Da hole ich einmal weiter aus. Das Foto oben ist ein Atmega2560 im TQFP-100 Gehäuse. Die Vergrößerung des Mikroskops welches ich verwende ist 20x.
Das klingt sehr wenig, ist aber schon ganz ok. Wählt man die Vergrößerung deutlich höher, verkleinert sich der Abstand zwischen der Objektivlinse und dem Objekt. Um darunter aber noch arbeiten zu können, etwa etwas anzulöten, ist mehr Platz unter der Linse natürlich besser. Gleichzeitig ist mit starker Vergößerung der Bildausschnitt so klein, das es schon schwierig wird auf einer Leiterplatte erst einmal die richtige Stelle unter die Linse zu bekommen, weil einem schon die Orientierung leicht abhanden kommen kann.
Andererseits ist natürlich mehr Vergrößerung für das sehen besser.
20x oder 40x ist also schon einmal ein guter Anfang.
Unter meinem Mikroskop habe ich ca. 7cm Abstand zwischen der Linse und dem Objekt, das reicht aus um mit dem Lötkolben zu hantieren.

Bei den Mikroskopen kommen zumeist standartisierte Teile zum Einsatz, so dass man nachher die Linsen noch austauschen kann um eine andere Vergrößerungsstufe zu erreichen.

Ich habe meins bei ebay als Ausstellungsstück gekauft, neue kosten um 150 Euro. Seit ich es habe verwende ich das Gerät häufiger, die Anschaffung hat sich also gelohnt.

Von billigen USB-Mikroskopen würde ich abraten, da diese zu hohe Latenzen haben und man das, was man unter dem Mikroskop tut etwas zeitverzögert auf den Monitor bekommt, was zum darunter arbeiten schlecht ist.

Eine Sache noch: Wie bei der Säulenbohrmaschine ist die maximal mögliche Werkstückgröße natürlich vom Abstand des Mikroskopständers zur Optik abhängig. Leider sind Mikroskope mit weiter Ausladung sehr viel teurer als die „standart Labormikroskope“. Wenn man also nicht weiß wie man sein Geld unterbringen soll weil man so viel davon hat, dann möchte man ein Spezialteil mit weiter Ausladung und zusätzlicher Kamera und Monitor dran, da sich damit entspannter arbeiten lässt.

Halbautomatische Leiterplattenbohrmaschine (2)

Weiter im Programm:
(der erste Teil hier: http://blog.gafu.de/?p=1377)

Die Halbautomatische Leiterplattenbohrmaschine.. braucht ja auch eine Halbautomatik. Das geht am einfachsten mit einem Mikrocontroller, da hier gleich mehrere Dinge auf einmal gelöst werden können.

Ich dachte dabei an:
Bohrmotor ein- und ausschalten
Einstellbare Bohrtiefe
Einstellbare Vorschubgeschwindigkeit
Erzeugen des Steuersignals für den Servo
Auslösung mit einem Fußschalter.

So kann man in aller Ruhe die Leiterplatte in Position bringen, festhalten, und dann mit dem Fuß den Bohrvorgang auslösen.
Die Bohrtiefe und Geschwindigkeit lese ich über Potis als Analogwerte ein.
Der Motor wird über einen MOSFET geschaltet.

leiterplattenbohrmaschine

Für den Rest, also Luft, Licht und „Aus“ mag ich einfache mechanische Schalter.
Das Steuerpult wird mit 5 Bedienelementen also überschaubar.

Nun zur Luft:
Ich habe eine mittelgroße Membranpumpe fürs Aquarium und Kühlmittelrohre gekauft. Eine mit dem 3D-Drucker hergestellte Luftdüse sorgt für einen feinen eng begrenzten Luftstrahl, da die Luftmenge aus so einer Membranpumpe natürlich eher gering ist. Durch die vielen Gelenke im Kühlmittelrohr kann der Luftstrom genau auf den Bohrer ausgerichtet werden, so dass man immer gute Sicht hat beim ausrichten der zu bohrenden Leiterplatte.

Nun zum Bohrfutter.
Das Bohrfutter besitzt interessanterweise eine Kegelaufnahme zur Befestigung und wird mit einem Drehteil aus Messing auf die Motorwelle aufgesteckt.

Ich habe alles zusammen (also Motor, Mini-bohrfutter und das passende Drehteil) als Set bei ebay.com gekauft, und war überrascht wie gut alles zusammenpasst. Den Kegelstumpf mit dem Bohrfutterkonus habe ich mit einem kleinen Schraubstock auf die Motorwelle aufgepresst, die Passung war in Ordnung.

Doch natürlich lief nicht alles auf Anhieb super, und es gab auch wieder was zu lernen. Zunächst einmal war der Rundlauf des Futters.. also der war super. Aber das äußere bewegliche Teil, also sozusagen die Verstellmutter, war nicht völlig spielfrei. Mit Meßuhr und Drehbank habe ich 0,2mm Unrundheit gemessen. Und um die ganze Sache kompliziert zu machen, wanderte die Unrundheit um den Umfang des Futters, je nach dem welchen Durchmesser man gespannt hatte.

Die sich ergebende Unwucht ist an sich kein Problem, so lange man nicht eine halbautomatische Leiterplattenbohrmaschine damit bauen würde, die den Motor immer wieder ein- und ausschaltet und dadurch immer wieder nach dem Ausschalten des Motors beim Abtouren durch den Drehzahlbereich läuft, der das mechanische System aus biegsamer dünner Motorwelle und Unwuchtgewicht zu Resonanzschwingungen anregt.

Das sorgt leider dafür, das das Bohrfutter durch die Vibration immer mal wieder vom Konus abgeschüttelt wird. Man stelle sich nun einmal vor, wie so ein Bohrfutter aus Stahl mit einem Vollhartmetallbohrer mit 0,6mm Durchmesser vom Konus herunterplumst und wie ein Brummkreisel senkrecht stehend auf dem Bohrer über den Maschinentisch tanzt um gleich darauf herunterzuspringen. Man sollte nicht seine Beine in der Flugbahn haben. Auch ist jedes mal beim herunterfallen der Bohrer abgebrochen.

Das alles verführte mich dazu, den Konussitz mit feinem Sandpapier zu einer besseren Haftung zu bringen, was leider eine sehr nachhaltige Fehleinschätzung war. Alle Versuche mit Farbe und im Futter reiben um die hohen und tiefen Punkte zu finden machten es nur noch schlimmer und am Ende hatte ich den Konussitz also doch auf dem Gewissen.

Nach einem kompletten Nachmittag war ich dann soweit wieder ein passendes Ersatzteil in den Händen zu halten, und genauso weit wie vorher: das Futter schüttelt sich herunter.

Am Ende lief es dann auf einen Kompromiss heraus: Ich habe ein 1/8″ Zoll Werkzeug eingespannt (Ich hatte ja genug abgebrochene Bohrer) und die Verstellmutter am Futter außen mit der Drehbank sparsam übergedreht, wodurch die Unwucht deutlich geringer wurde. Das scheint ausreichend zu sein dass das Bohrfutter nun an einem Platz bleibt. Deshalb ist es wichtig, nur Bohrer mit dem vergrößertem 1/8 (3,15mm) Schaft in diese Maschine einzuspannen.

China Panelmeter Strommessung

Noch vor wenigen Jahren kostete ein einfaches unbeleuchtetes LCD-Panelmeter mit Spannungsmessung +/-199mV mehr als 10 Euro.
Das hat sich glücklicherweise geändert, da man dank der Globalisierung nun auch als Endkunde direkt aus China solche Module bestellen kann.

Eine Sorte Panelmeter ist besonders interessant, da diese neben der Spannungsmessung zusätzlich gleich noch Strom messen kann. Die neuen Panelmeter brauchen auch keine galvanisch getrennte Stromversorgung mehr, was ebenfalls ein großer Vorteil ist.

china Panelmeter

Bei manchen Angeboten liest man von Ungenauigkeiten bei der Messung von kleinen Strömen, was dazu führte das die angelandeten Module erstmal (was man bei aller China-Elektronik sowiso tuen sollte) auf dem „Meßplatz“ geprüft wurden.
Aufgrund eines Versehens habe ich die Module doppelt bei verschiedenen Händlern bestellt, und ein paar Wochen später erstaunt zwei unterschiedliche Baugruppen in den Händen gehalten, die auf den ersten Blick identisch aussahen. Doch die Anordnung der Stecker war verschieden, und wie sich zeigen sollte ist das nicht der einzige Unterschied gebleiben. Weiterlesen

Weiterführende Informationen zur „china-hakko-T12-lötstation“

Wer einen Defekt in der Analog-Elektronik hat oder sich aus anderen Gründen für die Schaltung der Lötstation interessiert, der findet hier den Schaltplan:

http://ixbt.photo/?id=photo:1123131

Bei meinen Platinen war der Chip unbeschriftet oder abgeschliffen, ich habe jedoch herausgefunden das es sich um den STC 15F204EA Mikrocontroller handelt. Das ist ein 8051 kombatibles System on Chip.

Eine kleine Auflösung um das Rätselraten über die Bedeutung der Punkte auf der 7Segment-Anzeige liefert ein Angebot auf Aliexpress:
Mini STC soldering station display dots

Ein mehrsekündiges Drücken auf den Taster im Drehencoder öffnet außerdem ein zusätzliches Einstellungsmenü.

Eine Übersicht welche Lötspitzen es in der T12 Bauform gibt findet sich auch noch:
T12 Loetspitzen

Dabei muss man natürlich immer im Hinterkopf behalten, das die besonders schlanken Spitzen wie die J02 oder I, ILS oder BC1 durch den kleinen Querschnitt zwischen Heizelement und Spitze eine schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzen und somit problematisch sein können beim Anlöten von Bauteilen die ein Pad an einer Massefläche haben.

Noch ein Nachtrag:
Die 3d-Konstruktion und die Oberflächenmodelle habe ich noch hochgeladen:
china-hakko-t12-gehaeuse.zip [1MB]
Die 3D Dateien stehen unter der cc-by-sa Lizenz.

Ich habe folgende zusätzlich zum Kit von ebay noch folgende Teile von Reichelt Elektronik verwendet:

Trafo art nr. EI66/23 118
KAZU 5R2 Kabelzugentlastung
Brückengleichrichter FBU4G
2x1000uF Siebelko 35V
Eurostecker-anschlusskabel
Wippschalter 1polig aus z.b. reichelt WIPPE 1801.6102

Halbautomatische Leiterplattenbohrmaschine (1)

Nach einiger Zeit habe ich wieder die Notwendigkeit kleine Bauteile auf Leiterplatten zu löten.
Praktisch ist es dann natürlich, wenn die Leiterplatten schon die passenden Leiterbahnen besitzen, zumindest wenn man mehrere gleiche braucht.

Also habe ich mal wieder die ganzen Sachen die man dazu braucht ausgemottet und war auch soweit erfolgreich damit, doch dann war da ja wieder das Elend mit den vielen kleinen Löchern die da zu bohren sind.
Schnell sind es mehrere hundert, und dann verkrampft man auch leicht, und bohrt löcher nicht rechtwinklig, und überhaupt macht das alles nicht so viel spaß.
Man müsste zumindest eine Maschine haben, die die Bohrmaschine hält, und auf Knopfdruck schön senkrecht das Loch bohrt.

Das wäre wirklich toll so eine Maschine zu haben. Nun. Also. Ach egal, bau ich eben eine.

Das Projekt hatte einige Zeit zu reifen, und entwickelte sich über die letzten Monate.
Ich habe mir so etwas ähnliches wie eine Ständerbohrmaschine mit Automatischem Vorschub vorgestellt, aber natürlich viel viel kleiner, und dann schön mit Licht, und die blöden Späne kann es ja auch gleich wegpusten….

Also dann mal los.

Zunächst gehts los mit einem kleinen Kastengehäuse, wo die Luftpumpe und Elektronik und was noch so anfällt unterkommen muss. Das Holz ist gebraucht und hat deshalb einige Löcher.

Da drauf muss ein Deckel. Der trägt dann die Bohreinrichtung, also muss da irgendwie sowas wie eine Halterung drauf.
Die Halterung besteht auch aus Sperrholz und wird in den Deckel eingesteckt und verklebt. Daher müssen da Schlitze hinein. Dazu bohre ich eine Reihe löcher und entferne dann die Stege dazwischen mit dem Stechbeitel.

Aus China kam ein kleiner Motor mit einem noch viel kleineren Bohrfutter.
Ich erinnerte mich irgendwo im Internet Gleiter gesehen zu haben, die auf Alumuniumstrangprofilen laufen.
Das könnte doch als Linearführung für mein kleines Maschinchen auch funktionieren. Natürlich kleiner.

Ich habe im CAD einen Halter entworfen, an den 3 Pads geschraubt werden die in den Nuten des Strangprofiles laufen. Durch Unterlegen von einzelnen Papierblättern kann ich die Gleiter spielfrei einstellen.

Nach oben und unten muss dann auch noch gefahren werden. Ich versuche das mal mit einem Servo und Zahnstange und Zahnrad aus dem 3d-Drucker. Das Zahnrad zeichnet FreeCAD mit der InvoluteGear Funktion, aber Zahnstangen kann es nicht. Habe ich dann einfach mal so grob hin improvisiert und offenbar ganz gut getroffen. Passt.

Auf dem Foto sieht man auch schon so grob, wie das mal zusammen gehören soll.

Für die Optik bekommt das Gehäuse Hammerschlaglack.

(Fortsetzung folgt)

ernsthafter Gleichrichter

Einige Zeit (~10 Jahre) zurück liegt die Idee zu diesem elektrischen Verbrechen:

Es ist ein Gleichrichter, der aus 9 Stück zusammengeschalteten 35A Brückengleichrichtern besteht.
Dabei habe ich durch die spezielle Verkabelung zu jedem einzelnen Gleichrichterbauteil die gleiche Länge an Kupferdraht verwendet. Ist die Zuleitung länger, ist die Ableitung um den selben Betrag kürzer.
Alles zusammen ist als 3 einzelne Reihen mit je 3 Gleichrichterbrücken an jeweils 6mm² Kupferkabel angelötet, zu jeder einzelnen Brücke führt 2,5mm². Die 3 Reihen sind dann jeweils mit einem Ringkabelschuh auf eine große Klemmschraube zusammengeschraubt.

Den Gleichrichter hatte ich am (Elektroden-)Schweißgerät angeschlossen und eine große Batterie gekitzelt.
Will man jedoch für längere Zeit auch nur den halben möglichen Strom übertragen, wird schnell klar das der Kühlkörper ohne einen Lüfter vollkommen unterdimensioniert ist.

Da ich für ein Projekt Vierkantrohre schweißen wollte, hatte ich das ganze Zeug zum schweißen wieder mal zusammengesucht. Seit dem Umzug habe ich es noch nicht wieder benutzt gehabt.
Dabei ist mir das Teil hier wieder in die Hände gefallen und ich habe bei der Gelegenheit die Verkabelung noch mit den weißen Kabelhaltern verbessert, denn dieser Gleichrichter ist ein ein ewiges Dauerprovisorium geblieben.
Geschweißt hatte ich diesmal aber ohne Gleichrichter, einfach mit Wackelsaft (Wechselstrom).

china-hakko-T12-lötstation

Nach der Lötstation mit den teuren Weller-Heiz/Lötspitzen habe ich nun noch einmal etwas neues probiert.

china-hakko t12 loetstation

Man kennt ja die chinesischen Hakko-T912 Lötspitzen clone, sowie die dazugehörigen Lötspitzen, die außerordentlich billig sind. (Dauerlötspitzen um 1 Euro).

Leider haben die chinesischen Kopien einen gravierenden Nachteil, und das sind die Fertigungstoleranzen. Weil die größer als beim Japanischen Original sind, hat man einfach aus der Passung von Keramikheizelement und Lötspitze eine Wurfpassung gemacht.

Sehr schön zu sehen in diesem Video aus Australien: EEVblog #596

Das macht natürlich alles nicht viel Sinn, doch es gibt ja noch Alternativen: Die Chinesen bauen auch die Hakko-T12 Lötspitzen nach, und diese haben das Heizelement in der Lötspitze integriert. Hier sollte also kein solcher Luftspalt zwischen Heizung und Düse sein.

Ich habe mir für 16 Euro ein Set mit „digital“ Controller bei ebay aus china bestellt und zusammengebaut. Bei 20V ist die Heizleistung etwa 35..40W. Im vergleich zu meiner alten Elv LS-50 Lötstation lötet dieses chinesische Set ziemlich gut.
Es ist richtiges Silikonkabel dabei, der Griff ist handlich, wenn auch nicht so fein wie bei der Ersa iCon.

Weiterlesen

Arduino Mega 2560, AMS1117, ATMega CPU. Teil 2 – Firmware

Nachdem nun mechanisch alles in Ordnung gebracht wurde, kommt der zweite kniffelige Teil.

Mein Arduino Mega war noch über Seriell ansprechbar, daher wird hier nur die CPU selbst beschrieben, nicht der USB-Seriell-Wandler (Atmega18U2, CHG340 oder was eben so auf dem Board ist)

Es wird benötigt: Ein Programmer für Atmel 8-bit CPUs.
Software, Arduino IDE.

Ich habe folgende Tools:
UsbASP (fischl.de) als Programmer
AVR8-Burn-o-Mat als Frontend
Arduino-IDE 1.06 „classic“
Google 🙂

Neben der CPU sieht man einen ICSP-Anschluss aus einer 3×2 Pfostensteckerleiste. Das ist standartisiert, wer dazu noch keinen Adapter hat kann sich das googeln.

Die CPU ist nun noch komplett nackig, es fehlt der Arduino Bootloader und die passende Konfiguration in den Fuses-Registern.

Also ran an den ISCP-Anschluss, auf Pin1 aufpassen und UsbASP anschließen.
AVR8-Burn-o-Mat starten (Unter Linux: als Root, sonst hat das Programm keinen zugriff auf /usr/bin/avrdude, ggf. config anpassen um den korrekten Pfad zu ARVDUDE einzutragen. AVRDude wird dann auch als Root ausgeführt was wichtig ist für den Zugriff auf die USB-Hardware).

Zunächst müssen die FUSES gesetzt werden. Der Prozessor ist noch langsam und es ist zu empfehlen den Jumper für langsame Prozessoren am UsbASP zu stecken.
Google liefert dazu diesen Treffer:
http://www.codingwithcody.com/2011/04/arduino-default-fuse-settings/

Arduino Mega 2560
Low Fuse 0xFF
High Fuse 0xD8
Extended Fuse 0xFD

im AVR8-burn-o-Mat wählt man also den AVR-Type ATmega2560 aus, daneben ist der Button „Fuses“.
Der öffnet ein Dialogfeld mit vielen optionen.
Da wir schon wissen welche Hexwerte gebraucht werden wird der Reiter „Fuse HEX Editor“ gewählt und die 3 Werte eingetragen.

Apply anklicken, dann oben „write Fuses“.
Die Ausgabe von AVRDUDE im Programmfenster beobachten, ob es geklappt hat.

Nun alles einmal abstecken und wieder anstecken, damit der Prozessor neu startet, am UsbASP den Jumper 2 wieder entfernen, sonst dauert das schreiben des Bootloaders sehr lange.

Jetzt kann das AVR8DUDE wieder zugemacht werden.
Wir brauchen nun die Arduino-IDE. (unter Linux wieder als Root)

In der Arduino IDE nun im Menü Tools wieder das Board „Arduino Mega2560“ auswählen. Dann den Programmer UsbASP auswählen, und im Menü Tools „Bootloader installieren“ starten.
(Ausgabe in der Statusleiste beobachten)

Nun ist der Arduino Mega wieder einsatzbereit und kann ganz normal über die IDE per „upload“ programmiert werden.

Arduino Mega 2560, AMS1117 Spannungsregler und CPU Teil 1

Nun wieder mal was neues..
Ich hatte mich HIER ja bereits zu dem ganzen Ärgernis ausgekotzt.

Nun habe ich zwei tote Arduino Mega hier liegen, und gestern kamen aus China neue CPUs. Die kosteten etwa 4,70 E pro Stück, während die hier für 11,50 feilgeboten werden. Für 7,40 E gibts aus China einen komplett neuen Arduino Mega.

Aber es geht ja ums Prinzip, wegwerfen kann ja jeder.

In beiden Fällen ist bei meinen Arduinos die CPU zum Teil gestorben, der ADC ist kaputt, die CPUs verbraten viel mehr Strom als sie dürfen und erhitzen sich entsprechend.

Ursache ist in beiden Fällen die Stromversorgung gewesen. Beim Teilnehmer 1 habe ich die Beleuchtung des angeschlossenen Displays stark flackern sehen als der Atmega kaputt ging. Der Spannungsregler fing an zu schwingen.
Daraufhin habe ich am Ersatzboard noch einen zusätzlichen Kondensator (0805-SMD) direkt an die Beinchen des Spannungsreglers gelötet. Außerdem wurde auf die Platinenunterseite direkt auf die Durchkontaktierungen ein kleiner Kühlkörper geklebt. Die Eingangsspannung wurde schon im Sommer von 12 auf 10,5V gesenkt um die Verlustleistung zu begrenzen. Im prinzig ging es dem Regler also gar nicht so schlecht.

Der zweite Teilnehmer hat nur ein paar Tage durchgehalten, da hatte der Spannungsregler dann gleich komplett auf Durchzug geschaltet und die 10,5V auf die 5V-Elektronik gebrückt. Das hielt auch gar nicht lange an, denn nach kurzer Zeit sprengte sich der vorgeschaltete Schaltregler mit einem lauten Knall in die Luft.

Wegen der hohen Spannung hatte diesmal nicht nur der Atmel-CPU einen Schaden, sondern sind auch 4 Motortreiber kaputt. Leider waren da auch teure Silent Steptick dabei. Also 40-50 Euro Schaden und der Aufwand das ganze Elend wieder instand zu setzen.

Also gestern den ersten kaputten Arduino mega zur Brust genommen.
Als kleine Schwierigkeit ist noch zu erwähnen, das der Chip 100 Anschlüsse hat, die sehr eng zusammen liegen.

Hinweis: Bitte denkt an statische Aufladung beim Hantieren mit den CPUs. Wenn ihr keine geeignete Arbeitsumgebung (ausreichend hohe Luftfeuchte, Baumwollklamotten, unlackierter Holztisch, keine Plastestühle) habt, dann Anstistatikmatte, Armband und so nicht vergessen)

Nun zur Instandsetzung: Wie bekommt man das Ding überhaupt herunter, ohne die Leiterplatte zu beschädigen.
Es gibt zwei praktikable Methoden:
Methode 1: Vorwärmen und dann mit Heißluft alle Löstellen auf einmal flüssig machen. Dazu braucht man eine spezielle Düse oder gleich die ganze Reworkstation, ich habe beides nicht.
Dann bräuchte man eine Siebdruckmaske um Lötpaste aufzubringen und könnte es mit Heißluft wieder verlöten.
Deshalb habe ich die archaische Methode 2 angewandt:
Abflexen von 3 Pinreihen direkt am Chip mit dem Stabschleifer (Dremel ect) mit mini-Trennscheibe. Aufpassen das man nicht bis auf die Platine kommt.
Die vierte Reihe kann man dann mit viel Zinn benetzen und über die ganze Breite auf einmal ablöten. Mit Entlötlitze die ganzen Reste entfernen.

Dann muss der neue drauf. Eine Ecke ist etwas mehr schräg „abgeflacht“ als die anderen 3, das dient als Orientierung für die richtige Montagerichtung.

Ein kleines Pad verzinnen, den Chip auflegen und positionieren und ein Beinchen anlöten. Kontrollieren ob alles fluchtet. Dann ringsherum reichlich Flussmittel auf die Beinchen auftragen und mit Lötzinn alles anlöten. Es werden sich bei unter 0,5mm Abstand eine Menge Lötzinnbrücken
bilden, was sich nicht vermeiden lässt.

Nun mit Entlötlitze alles überflüssige Zinn entfernen. Dann alles mit dem Mikroskop kontrollieren. Mit bloßem Auge kann man das gar nicht sehen ob alles passt. Ich habe zum Beispiel dieses olle Beinchen nicht gesehen, weil je nach Licht/Blickrichtung es nicht geglänzt hatte.
Die kleinen Strukturen sind leider schon recht nah an der optischen Auflösung unserer Augen. Gesehen habe ich nur den Versatz der Beinchen auf einer Seite.

Mit dem Auge sieht man etwa das hier:

Mit dem Mikroskop dann schon eher das hier:

Da hing wohl ein abgetrenntes Beinchen noch in der Entlötlitze, und hat sich zurück auf die Platine gemogelt.

Fehler dann entsprechend nochmal nacharbeiten, wenn nötig direkt unter dem Mikroskop.

Nun mal vorsichtig mit dem Labornetzteil mit Strombegrenzung bei 50mA das Teil an den Strom bringen. Geht das Netzteil in Strombegrenzung ist noch was faul.

Würth(Bosch) Schrauberakku Stecker

Um den 3S Lithium-Akku vom Würth-Schrauber für andere Dinge mitzuverwenden, habe ich einen Stecker für den Akku gebaut.

Zu Beachten ist hier, das die Akkus über keine Elektronik verfügen und deshalb manuell darauf geachtet werden muss, die Dinger nicht tiefzuentladen.

Beim Anschluß einer LED-Lampe sorgt aber bereits die Flußspannung der LEDioden dafür, das das Licht ausgeht wenn der Akku leer ist. Dann kann er wieder im originalen Ladegerät aufgeladen werden.

Im Stecker befindet sich eine hochkomplizierte Schaltung, die sicher keiner weiteren Erklärung bedarf.

Unten kommt dann noch ein Deckel drauf.