Wie im Podcast schon erwähnt, haben wir uns überlegt den 286er der JUKI Placemat 460 durch einen STM32F4 zu ersetzen. Also gesagt getan. Erst war die Überlegung das Steuerboard inkl. PC zu ersetzen und die neue Flachbaugruppe an die gleiche Stelle wie die alte Steuerplatine zu possitionieren. Sozusagen ein Retrofit Board. Alle alten Stecker sollten verwendet werden. Als dann die alten Schaltunterlagen gesichtet wurden, wurde diese Entscheidung kurzerhand überdacht und verworfen. Es wurde ein Board entwickelt, welches zwar den 286er ersetzt, aber nicht die Steuerplatine. Dazu musste einfach nur die 3V3 Welt des STMs in die 5V Welt der Steuerplatine umgesetzt werden.
Wie es so ist, wurden noch ein paar Interfaces neu ergänzt. Da noch Unsicherheit besteht, welches das Richtige ist, sind hier mehrere zum Einsatz gekommen. Es wurden Interfaces für eine µSD Karte, ein 100MBit LAN und ein USB zu UART bereitgestellt. Da auch die Überlegung besteht, den Bestückkopf um mehr als nur 90° drehen zu lassen wurden auch noch 2 Polulu Steckplätze vorgesehen. Alles in allem ist die Platine doch sehr kompakt geworden. Geradeeinmal 100x85mm.
So in der Art soll das Board später mal eingebaut sein. Im Idealfall werden nur die 2 Flachbandkabel benötigt und das Board ist fertig zur Verwendung. Bei den Bauteilen wurde darauf geachtet, möglichst wenig Varianz zu haben. Für das komplette Board, kommen nur 15 verschiedene SMD und nur 5 verschiedene THT Bauteile zum Einsatz. Alle Bauteile waren bei JLCPCB bzw LCSC bestellbar. Genug Bauteile für 2 Flachbaugruppen, 5 Rohleiterplatten und eine Schablone haben zusammen nur ca. 80€ gekostet. Sobald alles da ist wird es spannend. Mal sehen ob die Flachbaugruppe als erste mit dem Bestückautomat herzustellen geht.
Wir haben uns einen Bestückautomat gekauft. Wie das mit unseren Käufen meistens so ist, spontan. Chris hat den Automat bei ebay Kleinanzeigen gesehen und 2 Tage später haben wir ihn in den Keller von Basti gebracht. Der Automat wiegt stolze 300kg und besteht hauptsächlich aus Stahl.
Der Automat besitzt einen Transformator, der die Eingangsspannung von 230VAC in 100VAC umwandelt. Dieser wiegt stolze 12 kg und besteht aus ziemlich viel Kupfer. Die 100VAC Spannung wird im Automat in zwei DC Spannungen konvertiert. 24V und 5V. Bei Kauf und Erst-Inbetriebnahme im Keller zeigt der Steuerungsrechner eine Fehlermeldung an. Diese war leider in den Unterlagen nicht dokumentiert und lautete „Notstop betätigen! PWB-Stecker nicht verbunden.“ Der Steuerungsrechner ist ein 286er der mit dem Automaten über parallele Schnittstellen kommuniziert. Die parallelen Schnittstellen sind zwei Einsteckkarten in den ISA-Bus des Rechners.
Bei der Fehlersuche wie wir die Fehlermeldung loswerden, hat Chris herausgefunden, dass die LED des 5VDC Nezteil nicht leuchtet. Wir haben uns mit einem Labornetzteil an den 5V Kreis gehängt, nachdem wir mit einem Multimeter auf Kurzschluss nach Masse getestet haben. Die Stromaufnahme war ca. 500mA und die Fehlermeldung verschwand. Also haben wir uns entschlossen das Netzteil zu reparieren. Bei näherer Untersuchung hat sich gezeigt, dass einer der Elektrolyt -Kondensatoren ausgelaufen ist und das ganze Netzteil mit klebriger Pampe verschmiert hat. Das hat wohl zu einem Kurzschluss geführt. Ziemlich erstaunlich, dass in einem 30 Jahre alten Gerät die Elkos noch flüssiges Elektrolyt haben. Spricht für deren Qualität.
Wir haben also eins der super kleinen 230VAC auf 5VDC/2A Netzteile anstelle des alten Netzteils eingebaut und siehe da, die Kiste läuft und reagiert auf Steuerbefehle vom Rechner. Beeindruckend ist auch der Unterschied in der Bauform der Netzteile. Das kaputte Netzteil konnte aus den 100VAC 5VDC mit 1A Strom erzeugen. Das neue Netzteil ist ist ungefähr so groß wie eine Briefmarke, hat einen breiteren Eingangsspannungsbereich und kann den doppelten Strom am Ausgang liefern.
Wir haben einen Initialisierungstest durchgeführt uns alle Funktionen einmal getestet. Wie nicht anders zu erwarten ist die Bedienung etwas umständlich. Es gibt kein USB (Verison 1.0 wurde erst 4 Jahre nach Baujahr der Maschine veröffentlicht) und eine serielle Schnittstelle ist auch nicht zu finden, also werden wir um ein Update nicht herum kommen wenn das Teil sinnvoll eingesetzt werden soll. Denn irgendwie wollen wir unsere Daten automatisch vom PC in den Bestückautomaten bekommen.
Wir haben uns entschlossen die Kiste auf eine aktuelle Hard-/ und Software zu bringen. Dazu werden wir ein neues Interface-Board entwickeln, dass so aufgebaut ist, dass es mit den originalen Bedingungen des Bestückautomats herstellbar ist. Quasi ein selbst replizierendes Ersatzteil. Das soll später an die gleiche Stelle wie die aktuelle Interface Karte, und mit den gleichen Steckern arbeiten.
Wie genau müssen wir noch besprechen. Das ist dann eine Sache für den nächsten Eintrag.
Ich habe mir die Idee einen Mosfet als Verstärkereingang mal genauer angesehen und dieses System übernommen. Der Vorteil ist, dass ein Mosfet welcher nur kapazitiv angesteuert wird schon ein Hochpass ist. Mit dem Vorwiderstand für den Mosfet kann die Tiefpasskarakteristik beeinflusst werden. Wenn einem die Gatekapazität zu ungenau ist, kann auch ein zusätzlicher Kondensator verwendet werden um das Tiefpassverhalten genauer zu definieren. Die nachfolgende NPN-PNP-Verstärkerstufe ist da, um dieses Signal „belastbar“ zu machen. Um den Mosfet im Analogmodus zu halten, kann entweder ein DAC eines µControlers verwendet werden oder wenn es „standalone“ funktionieren soll einen Operationsverstärker verwenden. Die Gesamtschaltung verbraucht nicht mehr als 3mA bei 3,3V.
Durch das kapazitive Messen des Signals erfolgt eine Phasenverschiebung, welche nicht zu vernachlässigen ist, wenn Strom und Spannung Bezug zueinander haben sollen.
Hier ist die Schaltung. Diese kann man Easy in Spice nachbauen und mit experimentieren. Wichtig ist, dass man reelle Bauteile verwendet und nicht die idealen Modelle von Spice.
Das ist die gelötete Schaltung in Nahaufnahme auf einer eigens dafür angefertigten Leiterplatte.
Das ist die gelötete Schaltung in Nahaufnahme auf einer eigens dafür angefertigten Leiterplatte.
Ich habe ein paar Aufnahmen mit meinem neuen DS1054Z gemacht. Alle Messwerte welche angezeigt werden, sind mit einem Druck auf den „MessMalAlles“ Button erledigt. Auch die angezeigten Werte habe ich nicht extra im Offset oder Amplitude angepasst. Diese sind mit dem AUTO Button gleich richtig skaliert worden. Echt top wie gut das Funktioniert.
Hier einmal die Phase gemessen bei 1KHz Eingangssignal.Dann einmal auf den magischen „MessMalAlles“ Button gedrückt ohne Offset.Dann einmal die gleiche Messung mit einem Offset von ca. 3V.Jetzt noch das Tiefpassverhalten im Detail. Hier 20KHz vs. 40KHz.
Wir haben knapp 5000 Downloads und ca. 50 Abonnenten. Danke dafür. Wie werden ein Gewinnspiel starten, sobald wir ca. 100 Abonnenten haben. Es gibt ein super interessantes Evalboard ab zu stauben. Das STM32MP157C-DK2
Handson Rigol DS1054Z
Das Rigol DS1054Z ist ein richtig gutes Hobby-Oszilloskop für wenig Geld. Eines der besten Features ist der „MessMalAlles“-Button. Da bekommt man per Knopfdruck alle Information welche einen interessieren könnten auf einmal angezeigt. Ein Softwareupdate geht ohne lästiges Anmelden oder Registrieren.
Aus Fehlern lernen
Der Pegel macht’s. Basti musste den BOOT0 Pin eines STM32 niederohmig genug auf ein Potential ziehen um auch ohne Debugger in den richtigen Bootmodus zu kommen. Notizen machen und eine Gespräch leiten ist in der Kombination schlecht möglich. Am besten einen Schriftführer und einen Leiter bei wichtigen Gesprächen.
Der Mosfetverstärker
Chris hat einen ultra-lowcost Verstärker gebaut. Dieser ist allerdings nur für Wechselspannungssignale geeignet.
Knöpfchenspiel
Das Spiel geht weiter. Ein Holztisch wurde gelöchert. Er wurde angemalt aber nicht lackiert. Alles wird älter und das darf man auch sehen. Die LED und Knöpfe werden bereits ausgewertet. Die Software auf dem Raspberry funktioniert auch schon. Jetzt noch die Kommunikation zwischen STM32 und Raspberry Pi in Betrieb nehmen und eine Webcam mit ausreichend guter Qualität anstecken.
Schmartwatch
Review auf Twitter war gut und hilfreich. Platine wird wohl lieber selbst bestückt, was mit dem bald funktionierenden FinePlacer auch kein Problem sein sollte.
Handauflage zum einfachen Platzieren von SMD Komponenten
Chip der Woche
Der STM32MP15x hat es diesmal geschaft. ST kommt in den Bereich der Media-Prozessoren. mal sehen was die Zukunft bringt. Leider preislich noch etwas über der Konkurrenz. STM32MP151 5,30$ MCIMX6Z0DVM09AB 3,62$ STM32MP153 8,10$ MCIMX6Y0CVM05AB 6,76$ STM32MP157 9,50$
Feedback zur letzten Folge war positiv. Ob wir YouTube Videos machen, werden wir sehen. Firma in der wir arbeiten ist unbekannt. Ob wir die irgendwann erwähnen werden wir sehen. 3000+ Downloads in diesem Jahr.
Podcast wird auf jeden Fall fortgeführt. Wir machen weiter.
Allgemeines:
RIGOL1054Z das kleine Osziwunder für <400€ mit Sofwareencoder, FFT und das Beste ist es kann ein eigenes Augendiagramm erstellen. Hat 1G/Sample und 50MHz Bandbreite. Top Hobby-Oszi.
Aus Fehlern lernen:
DRC ist immer von Vorteil und sollte man nicht vergessen. Zuken ist nicht das beste Tool wenn es darum geht Busse von Subsheet zu Subsheet zu führen. Daher der „gesunde“ Blauton im Bild (Videosignal) auf einer seiner Baugruppen. Wir nutzen das etwas ältere CR5000 mittlerweile gibt es CR8000.
Layoutsoftware:
KiCad, Zuken, Pulsonix und Altium mal kurz erwähnt. KiCad ist ein kostenloses Layouttool was durchaus mit den professionellen Tool mithalten kann. Zuken ist zumindes bei uns etwas buggy aber durchaus nutzbar für Großprojekte. Pulsonix ist das modernere Zuken welches auch etwas günstiger ist. Altium ist ein Tool welches etwas besser sein soll jedoch auch teuerer, aber vom Hörensagen ein sehr gutes Programm ist.
Basti hat für KiCad einen Bugfix bereit gestellt für einen Haken und Stacked-Vias in seine Version implementiert.
Projekt Genesis:
Das Alexagame für zwischendurch. Wer wollte schon immer mal ein KI sein und über die Zukunft der Menschheit entscheiden? 😉
Der Minidrucker:
Beim Minidrucker geht der Stepperdriver von ST zumindest wenn das Board extern ist. Um das Mini-Drucker-Mainboard richtig bestücken zu können brauchen wir einen Fineplacer. Der Bausatzlink folgt. Bei motedis kann man günstig mechanische Teile kaufen.
PC Hardware:
Ein paar Geheimtipps für PC Hardware. Netzteil aus dem T7500 (1KW für unter 60€)
Aktuelle Preis/Leistungssieger ist die RX580.
Schmartwatch:
Neue Schmartwatchversion ist öffentlich zum Review, da das Board für Prototypen sehr teuer ist.
Chip(s) der Woche:
Microchips MCP6411. Ein Sehr günstiger OPAMP für ca. 25ct. Analogs AD8515. Auch nicht schlecht für grad mal 5ct mehr.
Vielen Dank für die über 1000 Downloads. Wir haben jetzt ein neues Software Setup (www.ultraschall.fm)
Was würde Rolf sagen?
Alexa und Sprachsteuerung war ein Thema mit dem Basti sich beruflich beschäftigt hat. Abends hat er dann einen Alexa Skill zusammen gebaut, der verdrehte Redewendungen zum Besten gibt. Sagt einfach „Alexa, Starte Rolfs Weisheiten“ und Alexa erzählt euch einen lustige Redewendung
Chris war EMV messen
Er erzählt ein wenig von den Tätigkeiten, die er dort durchgeführt hat. Er hat einen Tag Emission und den zweiten Tag Immission gemessen. Die Messung fand in einer 10 Meter Halle statt. In der Halle steht die Antenne 10 Meter vom Prüfling entfernt und misst die Elektromagnetischen Wellen in 1 und 4 Metern Höhe, die vom Prüfling ausgesendet werden. Chris hat nach der Sicherheitsnorm für Medizingeräte gemessen (EN60601). Die Einstrahlung wird ebenfalls mit einer Antenne vorgenommen, jedoch werden Elektromagnetische Wellen auf den Prüfling gesendet. Hier hat Chris mit einer Feldstärke von größer als 3V/m gemessen.
Minidrucker Hotend
Chris hat am Minidrucker weiterentwickelt und das Hotend zusammen gebaut. Er hat eine handelsübliche Düse an der Leiterplatte festgelötet. Auf der Leiterplatte sind die Heizwiderstände mit Lötzinn direkt mit der Düse verbunden. Das Hotend ist im Bild dieser Folge zu sehen. Die Schrittmotoren sind leider noch nicht funktionsfähig, wahrscheinlich sind die Treiber nicht richtig verlötet. Der Extruder soll mit einem kleinen Schrittmotor mit einer Untersetzung von 1:75 realisiert werden.
Chip der Woche TPS61099
Basti hat diesen DC/DC bereits in einigen Designs eingesetzt. Der Booster kann bis runter zu 0,7V arbeiten und dadurch die Batterie bis zum Schluss verwenden. Das schont die Umwelt. Und super klein ist er auch.
So… es ist soweit. Die erste Platine bzw. Platinen sind gekommen. Da mir Bestückung für eine Prototypen Platine noch zu teuer ist heißt es gleich ran an`s Werk. Die Platinen incl. Bauteile hab ich bei JLCPCB bzw. bei LCSC. Diese kammen innerhalb von 10 Tagen nach Bestellung bei mir an. Was ich sehr gut finde ist, dass JLCPCB die Ware ordentlich deklariert hat, wodurch die Post das Paket ohne Probleme weitergegeben hat. Gegen eine Extrazahlung von nochmal 19% habe ich dann das Paket vom Postboten bekommen. Naja, kam zwar ohne Probleme, aber war dann doch sehr verwirrend. Am Morgen kam ein Brief von der Zoll Stelle Leipzig, dass ich doch bitte einen Haufen Unterlagen hinschicken soll, meinen Firmennamen usw. Mittags kam dann das Paket trotzdem an. Komisch aber ich will mich nicht beschweren.
Jetzt gehts an`s Bestücken. Ich hab alles in allem für die erste Platine zwei Stunden gebraucht. Jedoch hatte ich bei den Stepperdrivern meine Probleme. Ich werde mir wohl einen Reflow Ofen zulegen müssen um diese ordentlich löten zu können.
Nachdem die Platine dann bestückt war ging es an den Bootloader vom Arduino. Was ich nicht wusste: Der Bootloader findet sich in nahezu jeder Arduinoinstallation unter *:\Arduino\hardware\arduino\avr\bootloaders. Ich habe zu Beginn versucht den Bootloader per BusPirate zu flashen. Nach mehreren Versuchen und auch mehrmaliger Kontrolle der Verbindung habe ich es nicht geschafft den Bootloader mit dem BusPirate zu flashen. Basti hat zum Glück noch einen AVRISP MK2. Nachdem ich diesen angeschlossen habe, ging das flashen ohne Probleme. Jetzt ist der Bootloader drauf und es kann losegehen. Also ein Microusb-Kabel angeschlossen und im Gerätemanager nach dem COM-Port gesucht. Bei mir wird der FDTI Driver sofort installiert und als COM13 bekannt gegeben. Ich hab dann erst mal den µSD Karten Test von Arduino aufgespielt. Eine µSD Karte gesucht und das ganze im Serialmonitor von Arduino angesehen. Und siehe da, die µSD Karte hatte ich wohl mal genutzt um einen Octopie zu booten. Sie wird direkt erkannt.
Jetzt will ich einen Port mal wackeln lassen, den H0 Pin. Da dieser der einzige ist, der eine LED hat. Also habe ich in den gleichen Sketch folgende Befehle eingebaut.
digitalWrite(H0, HIGH);
delay(500);
digitalWrite(H0, LOW);
delay(500);
Als ich den Sketch hochladen wollte hat sich Arduino nicht mit dem Bootloader verbunden. Nachdem ich mit dem AVR wieder den Bootloader geflashed habe, ging das dann wieder. Und siehe da die LED blinkt nun im Sekunden Takt. Also geht der H0 Ausgang auch schonmal. Jetzt mal sehen, warum das flashen nicht direkt funktioniert. Und siehe da, ich hab vergessen den DTR Pin mit dem RESET zu verbinden. Erst hab ich gedacht „Warum hab ich den vergessen ich hab doch alles soweit wie möglich übernommen“ doch ich weiß jetzt warum ich den nicht verbunden habe. Der FTDI230x hat diesen Pin nicht. ABER ich kann den CTS Pin hierfür nutzen. Jetzt habe ich einen Kondensator an den Reset gelötet und das hat auch „fast“ funktioniert. Der RESET wurde nicht stark genug auf Masse gezogen. Das liegt daran, dass der Chip eine 3V3 I/O Spannung hat. Da ich nicht einen zusätzlichen IC bestücken will nur um einen Pegel zu wandeln hab ich micht für einen einfachen MOSFET Pegelwandler entschieden. Einen N-KAN MOSFET habe ich schon auf der Platine, dadurch brauch ich kein extra Bauteil. Da aber beim wechsel auf High der Pegel am RESET Pin auf 5V*2 ansteigen kann, brauche ich noch eine Diode um diese Spannung abzuleiten. Da ich keine Dioden (außer LEDs) auf der Platine habe, hab ich auch hier vor einen weiteren MOSFET zu nehmen und die interne Bodydiode zu nutzen. Diese Schaltung habe ich dann mit Fädeldraht auf der Platine realisiert wodurch das Flashen jetzt ohne Probleme klappt.
Jetzt habe ich mir das Marlin runtergeladen und in einer groben Erstkonfiguration auf den MEGA geflashed. Ab jetzt kann ich mit den G-Codes arbeiten. Also fix den Befehl M105 abgesendet um die Temperaturen zu bekommen. Die Platine hat eine Temperatur von um die 20°C was in etwa dem entspricht, wass ich mit meinen Fingern ertaste. Dann hab ich die Platine mal an eine Kerze gehalten. Ja….. also Kerze macht warm. In wie fern die Temperaturen der Realität entspricht muss ich noch ermitteln.
Jetzt hab ich den Befehl G28 abgesendet um den Drucker „zu Homen“. Eigenltich wollte ich nur das ein Motor zuckt, ist aber nicht passiert. Also muss ich mir die Stepperdriver nochmal überprüfen.
Zusammenfassend funktioniert: * USB => UART * LED an H0 * µSD Interface * NTC auf der Platine Was noch nicht funktioniert oder noch nicht getestet ist: * Stepper Driver * NTC auf dem Hotend * Ventilator Ausgang * Hotend betreiben
Ich hatte vor einiger Zeit die Idee, den Welt kleinsten 3D-Drucker zu entwickeln. Dieser darf nicht zu teuer werden. Er sollte für nahezu jeden, der einen Lötkolben richtig halten kann einfach zusammen zu bauen sein.
Also günstig ABER funktionstüchtig.
Da ich nicht die komplette Software neu entwickeln will, versuche ich mich auf vorhandene Software zu stützen. Meine Wahl fällt auf Marlin, was auf Arduino basiert. Die Hoffnung ist, dass ich mit geringstem Softwareaufwand den Drucker in Betrieb nehmen kann. Da ich den ATmega2560 verwenden möchte, dessen Gehäuse relativ groß ist (warum kommt später) möchte ich mich an dem Rumba orientieren. Diesen Schaltplan nehme ich als Referenz und schon habe ich das Pinout für den Controller.
Also gesagt getan. Die neuste Version von KiCad runtergeladen und los geht’s.
Erst mal den Schaltplan soweit wie nötig erstellt und „neue“ Bauteile aussuchen. Da der Drucker per USB betreiben werden soll, müssen die Stepper, Heizer, Lüfter usw. mit 5V laufen.
Als Stepper Driver wird der STSPIN220 von ST verwendet. Dieser ist super klein und läuft mit dem gewohnten Pololu Interface (STEP, DIR, EN). Als Heizelement werde ich Widerstände verwenden. In diese Flachbaugruppe schraube ich die Nozzle.
Weiter geht’s mit dem Layout. Warum ich ein großes Gehäuse nehmen möchte? Ich möchte ein „beheiztes“ Druckbett. Da liegt es nah den vorhanden µC zu nehmen. Also mir liegt dies nah ;).
Der Controller wird also das Zentrum der Leiterplatte, und der Rest muss versuchen darauf zu passen. Durch diese Einschränkung der „Druckbettgröße“ haben sich die restlichen Maße ergeben und der Drucker bekommt eine Seitenlänge von 7cm.
Da ich auch versuche in der 3D Modellierung besser zu werde, hab ich mit dem Tool FreeCAD versucht den Drucker in 3D zu modellieren.
So oder so ähnlich soll er später mal aussehen. Da ich keine Fräße habe, möchte ich alle Teile aus Flachbaugruppen erstellen und als Verbindungen keine Schrauben wählen, sondern die Teile sollen verlötet werden. Also Lötzinn als Verbindungselement nutzen. Mal sehen wie gut das funktioniert.
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