Das unendliche Projekt

Warum gibt es 3D Drucker für 2000€ wenn man sich einen ähnlichen schon für 500€ selbst bauen kann?

Diese Frage hat mich in der letzten Zeit beschäftigt. Einerseits sind die offensichtlichen Punkte einen fertig montierten Drucker zu kaufen offensichtlich. Er muss nicht mehr zusammengebaut werden. Andererseits ist das auch eine Aufgabe, die ich persönlich als sehr faszinierend empfinde.
Nach einigen Wochen der regelmäßigen Benutzung meines Ormerod 1 Druckers kann ich allerdings die Kaufentscheidung für einen fertig montierten und in Betrieb genommenen Drucker verstehen. Die meiste Zeit ist mein Drucker nämlich nicht mit drucken beschäftigt. Es ist leider nicht möglich direkt nach dem Einschalten loszudrucken. Die Mechanismen, die den Druckkopf zum Druckbett referenzieren sollen sind leider (noch) nicht in der Lage an verschiedenen Tagen gleiche Ergebnisse zu liefern. Weiterhin muss ich nach jedem beendeten Druck den Drucker resetten und die Z-Achsen Referenzierung durchführen. Somit kann ich den Drucker leider nicht wie erhofft von einem entfernten Rechner mit Daten füttern, die er dann gedruckt hat, wenn ich nach Hause komme. Das ist im Moment das angestrebte Ziel.
Bis es soweit ist sind mir noch einige Dinge Aufgefallen, die eine Verbesserung verlangen:
  • Das Druckbett ist aus 3mm MDF und alles andere als Stabil. Einige Unfälle haben dazu geführt, dass die Ecken deutlich wegsacken. Noch sind sie leicht oberhalb der Y-Achse, wenn sie allerdings weiter absinken, wird das unweigerlich zum Crash am Ende der Achse führen. Hier muss also eine Stabilisierung eingebaut werden.
  • Die M5 Gewindestange der Z-Ache ist mittlerweile eine 10mm Trapezgewindespindel. Das hat zu einem sehr ruhigen Lauf der Z-Achse und wunderschönen Ergebnissen der Schichten geführt. Allerdings passt der Abstand der Achse noch nicht zur Spindel und so neigt sich die Spindel, je tiefer die Z-Achse steht. 
  • Der kapazitive Sensor der Z-Achse hat eine Reproduziergenauigkeit von 4% das sind bei den Einstellungen zur Zeit ca. 0,3mm und somit ausschlaggebend, ob ein Druck gelingt, oder von vornherein zum Scheitern verurteilt ist.
Allerdings hat sich in der letzten Zeit auch einiges Positive entwickelt. Ich habe den Drucker auf Vibrationsdämpfern stehen. Jetzt kann man sich in dem Raum auch wieder unterhalten, wenn der Drucker aktiv ist. Ich habe außerdem eine Rollenhalterung gedruckt, die die Filamentrolle für den Feeder bereit hält. Auch das funktioniert hervorragend.
[youtube https://www.youtube.com/watch?v=VYlyKCPBFqo?version=3&f=user_uploads&c=google-webdrive-0&app=youtube_gdata&w=320&h=266]

Anschnallen und festhalten! 3D-Drucker in Hyperspeed

Die neuse Version des Ormerod Firmware Branches ermöglicht die Einstellung eines Geschwindigkeitsmultiplikators. Zusammen mit einem erhöten Motorstrom kann hier an der Druckgeschwindigkeit gedreht werden. Die Motoren des Ormerod sind für 1,4 A ausgelegt und die Treiber können bis zu 2 A treiben. Dabei ist darauf zu achten, dass die Treiber nur passiv ohne zusätzliche Heatsinks außer dem PCB gekühlt werden. Der obere Berecih der Motorströme sollte also möglichst gemieden werden. Ich habe aktuell die Achsenmotoren auf 1 A und den Extruder bei 800 mA gestellt und erreiche damit bei 300% Druckgeschwindigkeit zufriedenstellende Ergebnisse.
Der Geschwindigkeitsmultiplikator beeinflusst jede Geschwindigkeit des Druckers und kann somit von 0% bis ???% den Drucker auch mal an die Grenzen des Möglichen bringen. Die Bewegungen werden linear Skaliert, was für die Beschleunigungswerte ebenfalls eine skalierung bedeutet. Hierdurch werden im System neue Schwingungen eingebracht, die durch die ruckartigen Start- und Stopbewegungen entstehen. Neben dem erhöhten Geräuschpegel führen die Vibrationen auch zu mechanischen beeinträchtigung. Meine Druckbettbefestigung hat sich im hinteren Bereich gelöst, was dazu führte, das das Bett abgesunken und der Druck damit nach zwei Stunden 300% Druckgeschwindigkeit leider doch noch fehlgeschlagen ist.

Lessons learned:

  • Schraubensicherungslack für Schraube-Mutter alle Verbindungen verwenden
  • Vibrationsdämpfer für den Drucker herstellen
  • Druckgeschwindigkeit im G-Code Generator festlegen und nicht manuell alles beschleunigen
  • Z-Achse ist das ausbremsende Element
  • Große Druckaufträge dauern auch mit 300% Geschwindigkeit sehr lange.

Zum Schluss: Verfahrgesräusche bei 300%

3D Drucker Augen zu und kapazitiv testen

Im Rahmen einer kleinen Umbauaktion des Druckers habe ich auch den optischen Sensor gegen einen kapazitiven Nährungesschalter getauscht. Das ging nicht so leicht wie erwartet. Der optische Näherungsschalter wird zum Einstellen der X- und Z-Achse verwendet. Diese Konfiguration kann mit einem kapazitiven Sensor nicht durchgeführt werden, da der Sensor wesentlich größer ist als die kleine Platine des optischen Sensors.

Druckkopf mit vorläufig angebrachtem kapazitiven Sensor zur Druckbettbestimmung

Im Hintergrund der Abbildung kann man den neuen Endschalter der X-Achse erkennen. Der wird, wie der Endschalter der Y-Achse am Duet Board an den Pins neben dem Z-Motor. Dabei wird der Schalter wie der Y-Endschalter angeschlossen. Die LED auf dem Duet Board soll nun leuchten, wenn der Endschalter nicht betätigt wird. Die Löcher zur Montage des Tasters sind im X-Achstenträger schon vorhanden und müssen nicht neu angebracht werden.

Der schwierigste Teil ist es den Endtaster jetzt als Quelle für den Nullpunkt zu etablieren. Dazu muss die Firmware geändert werden. Dank 3D-ES gibt es aber ein script, mit dem man sich das git Repository von dc42 herunterladen kann. Dort muss in der Auswahl allerdings der dev tree und nicht der duet tree aus.

   – git clone -b duet ${FW_REPO}/${FIRMWARE} ${FIRMWARE}
   + git clone -b dev ${FW_REPO}/${FIRMWARE} ${FIRMWARE}

Nachdem das Repository heruntergeladen wurde kann mit 

   ./make.sh && ./make.sh install

Der Code kompiliert und installiert werden. Die zu ändernden Werte befinden sich in der Datei „Platform.h“ bei Zeile 120

   – #define Z_PROBE_AXES {true, false, true}
   + #define Z_PROBE_AXES {false, false, true}

Damit wird der Firmware gesagt, dass nur noch die Z-Achse mit Hilfe des Z-Sensors genullt werden soll. Alle anderen Achsen haben eigene Endstops.

Bei der Einstellung des Z-Nullpunkts kann wie in der Anleitung beschrieben vorgegangen werden, nur dass man jetzt einen definierten Schaltpunkt hat und daher der Wert keine Rolle spielt. Ich habe mich langsam an den Nullpunkt herangetastet und dann 1,5mm nach oben gefahren. Der Schaltpunkt des Sensors habe ich dann so eingestellt, dass er gerade an diesem Punkt schaltet. Dann den Punkt noch einmal angefahren und der neue Wert für M31 stand fest.

   M31 Z1.66 P600

Wobei der Wert bei P wie oben schon beschrieben relativ egal ist, da der Sensor einen Schaltpunkt hat ab dem er dann von 0V auf einen festen Wert springt. Dieser Wert ist meistens die Betriebsspannung des Sensors. In unserem Fall ist das aber ehr hinderlich, da der Sensor mit 12V betrieben werden muss. Also ein Spannugnsteiler zwischen Signal und Masse, sodass ein ca. 3V starkes Signal am ADC Eingang anliegt. Den Sensor, wie den Taster für die X-Achse, als einfacher Enschalter zu verwenden scheitert, da der Sensor auf Versorgungsspannung schaltet und nicht auf GND, wie es von den Endschaltern getan ist. Hier kann man eventuell noch etwas verbessern.

Alle Änderungen in der Firmware des Ormerod werden in meinem github Repository eingespielt und stehen zur Verwendung zur Vefügung.

3D Drucker der zweite Akt

Ein paar Drucke sind erfolgreich beendet worden, es sind sogar ein paar brauchbare Sachen dabei herausgekommen. Aber was wäre denn ein RepRap, wenn er nicht direkt mit besseren Teilen erweitert wird. Wie im ersten Bericht schon beschrieben sind die Zahnräder für die Z-Achse bereits ersetzt. Heute habe ich das Flachbandkabel für das beheizte Druckbett mit einem 1,5 mm² Kabel ersetzt. Das ist jetzt wesentlich leichter zu verlegen und blockiert nicht die komplette Steuerplatine. Weiterhin habe ich das Netzteil so angeschlossen, dass ich über G-Code Befehle die 12V Steuerspannung zu und abschalten kann. Das benötigt allerdings eine angepasste Firmware. Ich habe es heute mit der Version von dc42 versucht. Die bringt auch gleich eine neue Weboberfläche mit. Somit ist jetzt lediglich die Logik mit dem Standbystrom des Netzteil verbunden und bei bedarf wird die komplette Energie des Netzteils hinzugeschaltet.

Ormerod 1 mit erhöhtem Druckbett und neuem Kabelbaum für den Heizer

Das Software update hat allerdings auch seine Nachteile mit sich gebracht. Einmal führte es dazu, dass der X-Achsen Motor falsch herum angesteuert wurde. Im Nachhinein sind jetzt alle Achsenmotoren gleich angeschlossen und es funktioniert wieder. Ein weiteres Problem, das leider weiterhin besteht ist, dass der Vorgang des Nullens der Z-Achse das Koordinatensystem verschiebt. Und das führt dazu, dass die Punkte für den automatischen Bettabgleich nicht mehr an den ursprünglichen Punkten zu finden sind. Ich hatte aber heute keine Zeit mehr die Punkte anzupassen und zu testen, ob ich mit neuen Referenzpunkten auf ein annehmbares Ergebnis komme. Laut dc42 liegt dieser Fehler an einem Bug in der RepRapPro Firmware, die auch in sinem Fork nicht behoben wurde. Der Bug tritt auf, wenn Achsenkompensation verwendet wird. Eine weitere Untersuchung folgt. Update: Die heute erschienene Version 0.78t zeigt dieses Verhalten nicht mehr.

Geplant sind weitere Erweiterungen, wie ein Schwingungsdämpfer, sowie ein Schutz für den Lüfter. Auch werde ich auf lange Sicht den optischen Sensor gegen einen kapazitiven tauschen, ich habe nämlich heute einige Tests gemacht, die sehr vielversprechend auf die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gelaufen sind. Das Problem des optischen Sensors ist, neben der Empfindlichkeit gegenüber Tageslicht, die ungleichen Refektionseigenschaften der unterschiedlichen Tastpunkte. Mit dem kapazitiven Sensor habe ich an zwei unterschiedlichen Stellen den Nullpunkt einwandfrei bestimmen können.

Ein weiterer geplanter Umbau ist die Neustrukturierung des X-Auslegers. Dort wird im Moment eine M5 Gewindestange verwendet um den Arm nach obern und unten zu verfahren. Ich habe mir überlegt die vorhandenen Kunststoffteile so neu zu drucken, dass die Kraft nicht mehr von der Seite, sondern zwischen Führungslinie und Biegekraft liegt, also auf einer Achse mit dem Ausleger. Außerdem soll die M5 Spindel gegen eine stabilere und spielfreie Tr10x2 Trapezspindel getaucht werden. Der Motor wird auch nicht über Zahnräder die Achse antreiben, sondern direkt über eine Kupplung. Dieser Umbau benötigt allerdings einen funktionierenden Drucker, also erst einmal die Fehler der Achsenkompensation auftreiben und eliminieren.

3D Drucker Ahoy!

Ich habe mir vor einigen Tagen ein RepRap Ormerod Bausatz gekauft. Das Aufbauen war nicht sonderlich schwer und die Verkabelung ebenfalls sehr einfach. Innerhalb von 6 Stunden stand der Drucker komplett zusammengebaut auf dem Tisch. Probleme gab es dann beim Einstellen der Software. Die Kommunikationsschnittstelle mit dem Board ist nicht sonderlich stabil. Teilweise gehen Nachrichten verloren und so sind die ersten Tests nicht sonderlich viel versprechend gewesen. Die Elektronik dann aber vom 5V Pfad des Netzteils zu betreiben und die 12V lediglich für Heizung und Motoren zu verwenden hat die Stabilität wieder zurück gebracht. Das nächste Problem, das konstant aufgetreten ist, hat mit dem Infrarot-Sensor der Z-Achse zu tun. Die Z-Achse soll Berührungslos genullt werden. Dazu befindet sich an einer bestimmten Stelle eine weiße Fläche auf der Druckplatte. Der Sensor wird von oben zu dieser Fläche bewegt und die reflektierte IR-Strahlung wird registriert. Daraus ergibt sich für ein knappen Berühren der Oberfläche mit dem Druckkopf ein Wert von ungefähr 980 mit einem Rauschen im bereich von +- 3. Dabei sitzt der Sensor ca. 2 mm über dem Druckbett. Wenn der Druckkopf ein Zehntel Millimeter weiter hochgefahren wird, sinkt der Wert um ungefähr 2, was bei dem vorherrschenden Signal-Rausch-Abstand keine gut detektierbare Messwertänderung ist. Die Sensitivität des Sensors ist im Abstand von 4 mm am größten. Da werden dann Messwerte im Berich 650 generiert die pro Zehntel Millimeter um 10 bis 15 abnehmen. In diesem Bereich kann dann mit dem vorherrschenden Offset genullt werden. Interessanterweise ist der Wert des Sensors aber abhängig von welcher Richtung man auf die Stelle fährt. Wenn der Sensorkopf von untern, also von hohen Sensorwerten auf die Stelle gefahren wird, zeiugt er einen höheren Wert an, als wenn er von oben auf die gleiche Stelle gefahren wird. Dieses Verhalten hat zu einigen Abdrücken im Druckbett geführt. Ich habe es jetzt zumindest reproduzierbar hinbekommen. Die Nulk-Funktion der X-Achse liefert immer wieder den gleichen Punkt über dem Druckbett. Allerdings 0,5 mm zu hoch. Diese waren so reproduzierbar, dass ich mir nicht die Mühe gemacht habe herauszufinden weshalb. Sogar die automatische Druckbettabgleichung funktioniert mit diesem Offset jetzt auch einwandfrei.

RepRapPro Ormerod mit Tower of Pi

Eine Bewertung zum Ormerod und weitere Baudetails spare ich mir an dieser Stelle. Es gibt genügend davon im Internet zu finden. [0] [1] [2] Allerdings werde ich in der Nächsten Zeit einige Veränderungen an dem Drucker vornehmen. Darunter fällt das Auswechseln der Zahnräder, sowie der Gewindestange, die hat nämlich eine leichte Biegung. Auch der Druckbettschlitten wird ersetzt, sobald ich die Achsen kalibriert habe.

Links: Originale Zahnräder für die Z-Achse
Rechts: Neue Zahnräder mit Pfeilverzahung für mehr Laufruhe und Stabilität

Wie in den Bildern nicht unbedingt sichtbar ist, sind die Zahnräder gerade verzahnt und haben auf Grund der Fertigungstoleranzen der gedruckten Bauteile teilweise sehr große Reibungskräfte, wenn man sie unglücklich kombiniert. Die Teile auf der rechten Seite werden die Ersatzteile für die Zahnräder sein. Allerdings laufen die gerade relativ gut und ich werde die neue Gewindestange für die neuen Zahnräder verwenden. Erstaunlicherweise sind die Drucke so präzise, dass es bis auf die Kante der ersten Schicht keine Nachbearbeitung der Teile benötigt. Und das waren eine der ersten Drucke ohne Kalibrierung der Achsenlänge und der Winkel.

Pläne für den nächsten 3D Drucker stehen schon, denn jetzt kann ich mir den selbst drucken.

Dual-Energy Radiographie

Grundlagen

Die Möglichkeiten verschiedene Gewebedichten in Röntgenstrahlung darzustellen sind begrenzt. Knochen haben eine wesentlich höhere Dichte als Gewebe. Das führt bei Röntgenaufnahmen zum Abdecken von Gewebeinformationen. Eine Methode diese Informationen zu erhalten ist, die Knochenstrukturen in Röntgenaufnahmen zu isolieren und zu subtrahieren. Diese Technik wird Dual-Energy Radiologie genannt, da zwei Aufnahmen mit unterschiedlicher Strahlungsenergie dafür benötigt werden. Eine Aufnahme mit geringer Energie bildet Gewebestrukturen und Knochen ab. Eine zweite Aufnahme mit höherer Energie bildet nur Knochenstrukturen ab. Mit Hilfe der Dämpfungskoeffizienten der verschiedenen Gewebe bei verschiedener Energie können die Dicken der Gewebeschichten ermittelt werden.

Dämpfungen von Knochen und Gewebe bei verschiedenen Energien [0]

Berechnung

Die Intensität einer digitalen Röntgenaufnahme wird für jedes Pixel bestimmt als:
$$ I_{lo} = \mu_{tlo} x{t} + \mu_{blo} x_{b} $$
Und
$$ I_{hi} = \mu_{thi} x{t} + \mu_{bhi} x_{b} $$
Wobei mit \(\mu_{tlo}\) der lineare Dämpfungskoeffizient der niederenergetischen Röntgenstrahlung in Gewebe , mit \(x_{t}\) die Gewebedicke, mit \mu_{blo} der lineare Dämpfungskoeffizient der Knochenstruktur bei niederenergetischen Röntgenstrahlung und mit \(x_{b}\) der Dicke der Knochenstruktur bezeichnet wird. Ebenfalls gelten diese Werte für die Hochenergetische Strahlungsaufnahme mit \(\mu_{thi}\) und \(\mu_{bhi}\) als Dämpfungskoeffizienten. Beide dieser Bilder beinhaltet Informationen über Knochendicke und Gewebedicke.

Wenn nun die gewichtete Addition beider Bilder mit dem Korrekten Faktor \(k_{lo}\) oder \(k_{hi}\) durchgeführt wird:
$$ I = k_{lo} I_{lo} + k_{hi} I_{hi} $$ (1)
Kann entweder die Kochenstruktur, oder die Gewebestruktur ausgebledet werden.
Aus (1) ergibt sich
$$ I = ( k_{lo} \mu_{tlo} + k_{hi} \mu_{thi} ) x_{t} + ( k_{lo} \mu_{blo} + k_{hi} \mu_{bhi} ) x_{b} $$
 Bei korrekter Wahl der Koeffizienten kann zum Beispiel \(x_{t} = 0\) erreicht werden und das Gewebe aus der Aufnahme ausgeblendet werden.
\( k_{lo} \mu_{tlo} + k_{hi} \mu_{thi} = 0\). Daher, \(k_{lo} \mu_{tlo} = – k_{hi} \mu_{thi}\), und
$$\frac{k_{hi}}{k_{lo}} = – \frac{\mu_{tlo}}{\mu_{thi}}$$

Dies zeigt, dass das Ausblenden der Gewebestruktur im Ergebnisbild erreicht werden kann, wenn das Verhältnis der Faktoren das negative Verhältnis von Gewebe bei beiden Strahlungsenergien ist. Gleiches gilt für das Ausblenden der Knochenstruktur.

Software

Das ganze wird nun in Software abgebildet [1]. Es stehen zwei Röntgenaufnahmen mit unterschiedlichem Energiewerten zur Verfügung. Die Aufnahmen sind im 8bit BMP Format abgespeichert. Jedes Pixel hat also einen Wert von 0 … 255. Beide Bilder werden als Bitmap-Objekt geladen:
https://gist.github.com/anonymous/d5e8d7776dc396d2b03b.js
Um auf den Speicherbereich der Bitmap-Objekte zugreifen zu dürfen, müssen diese daraufhin gesperrt werden. Mit einem direkten Zugriff auf die Speicherbereiche der beiden Bilder kann eine Schleife schneller jeden Pixelwert bearbeiten, als würde jeder Pixel einzeln geladen werden müssen.

Um die Werte abspeichern zu können steht noch ein Array mit double Werten und eins mit int Werten zur Verfügung. Der erste Schritt ist es die beiden Bilder zu addieren. Dabei werden die Pixelwerte des niederenergetischen Bildes mit dem Faktor \(k_{lo}\) multipliziert und die Werte des hochenergetischen Bildes mit \(k_{hi}\).
Anschließend wird der Minimal und Maximalwert des Ergebnisses ermittelt und die neuen Werte in das Integer-Array eingetragen.
https://gist.github.com/anonymous/c156e6ed0097feb82274.js
Das Integer-Array dient als Quelle für die Ergebnisbilddaten und nach erfolgreichem Kopieren derselben können die drei Speicherbereiche wieder freigegeben werden.

https://gist.github.com/anonymous/9f1eb25a96af15409999.js

[0] http://www.icru.org/
[1] https://github.com/DasBasti/dual-energy-imaging

PHYTEC liveDVD Installation updaten

Beim starten des Software-Centers oder des Updates kommt es zum Absturz des Programms. Das Problem sind fehlerhafte Schlüssel in apt.

Mit Hilfe von

sudo apt-get clean
sudo mv /var/lib/apt/lists /var/lib/apt/lists.old
sudo mkdir -p /var/lib/apt/lists/partial
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

kann das Problem der Schlüssel gelöst werden. Sollte es bei dem letzten Befehl zu keinem Fehler kommen, kann mit

sudo rm -rf /var/lib/apt/lists.old

Die Sicherungskopie entfernt werden. Wenn es weiterhin nicht funktioniert, muss man in der Datei /etc/lsb-release der Wert von PHYliveDVD auf Ubuntu ändern.

Funkstrom? Aw Yis!

Qi Empfänger
Qi (Aussprache: [ˈt͡ʃiː]) ist chinesisch und steht für Lebensenergie. Es ist aber auch ein Standard des Wireless Power Konsortiums um drahtlose Energieübertragung durch elektromagnetische Induktion für kurze Strecken zu vereinheitlichen und kompatibel zu halten. Es gibt mittlerweile eine Vielzahl von billigen chinesischen Sende- und Empfangsgeräte, die diese Art der Energieübertragung zum Laden eines Mobiltelefons verfügbar machen, ohne dass dafür die Garantie des Handys erlischt. Diese Module gibt es in verschiedenen Ausführungen und für viele verschiedene Positionen. Wie in den Bildern zu erkennen, sind sie so aufgebaut, dass das Flachbandkabel entsprechend der Konfektion des Moduls angelötet wird. Das Basismodul mit der Sendespule verfügt über einen Micro-USB Buchse und kann somit mit den gewohnten Ladegeräten verwendet werden.


Wie beim Empfänger zu sehen ist, besteht das Modul eigentlich nur aus einem Chip, dessen Beschriftung nicht lesbar ist und einigen passiven Bauteilen. Den größten Teil nimmt die Antennenspule in Anspruch. Sie ist zwischen den beiden Klebeflächen eingeklebt und somit auch ziemlich flach. Das Löten der Steckerverbindung ist jedoch nicht ganz einfach, da die Masseverbindung direkt auf die Kupferfläche der Platine geht und so eine große Wärmemenge aufgenommen werden kann. Nach ein paar Versuchen habe ich allerdings die Lötverbindung so hinbekommen, dass der Anschluss zur Seite des Moduls richtig herum und vor allem in der richtigen Länge herausschaut. Alles wieder zusammengeklebt, auf die Rückseite meines HTC One S geklebt und auf die Basisstation damit. Siehe da, es funktioniert nicht, das Ladelicht blinkt und das Telefon lädt nicht.

Die Basisstation des Ladegerätes ist in einem rechteckigen Kunststoff Gehäuse untergebracht. Das Gehäuse an sich ist sehr leicht und es macht nicht den stabilsten Eindruck. Die Angaben in der Bedienungsanleitung sind auf Chinglish und nicht sehr hilfreich. Nur das Netzteil, das dort erwähnt wird, war nicht in der Packung. Mist. Auf der Rückseite des Tischgeräts sind neben ‚Made in China‘ die üblichen Angaben gemacht, die darauf hinweisen, wo das Problem liegen könnte. Ich habe das Ladegerät an meinem Laptop betrieben. Da kommen aus dem USB Anschluss nur 500mA Strom und somit nicht genug für dieses energiehungrige Teil. Laut USB Spezifikation ist der Maximalstrom der über einen Port kommt 500mA aber das Gerät möchte 2A Eingangsstrom sehen. Also schnell einen der nicht standardkonformen chinesischen USB-Steckdosengeräte dran und siehe da, mit genug Power geht es. Das blaue Ladelicht ist dauerhaft an und das Telefon zeigt an, dass es geladen wird.

Der Inhalt der so leichten Ladestation hat mich dann doch gewundert. Ich habe damit gerechnet, dass eine schlecht gewickelte Spule mehr schlecht als recht an eine Platine gelötet ist auf der ein Schwingkreis das Ladesignal erzeugt. Dem ist nicht ganz so.

Innenleben der Ladestation

Neben einer durchaus ansehnlichen Spule (dieser Aufbau wird auch bei uns in der Firma verwendet) die auf einer Ferrit-Platte sitzt und stabil ins Gehäuse geklebt ist befindet sich ein Board mit mehreren ICs. Der Gehäusedeckel hat an der Stelle an der die Spule sitzt sogar eine Verjüngung, sodass die elektromagnetischen Wellen nicht unnötig durch das Gehäuse gedämpft werden. Die Zentrale Steuerung des Ladegeräts dürfte wohl der Microcontroller U3 im 20 Pin Gehäuse sein.

IC U3: Der Controller?

Die Beschriftung sagt, es handelt sich um einen MSP430G2558. Allerdings hat Texas Instruments keinen MSP mit dieser Bezeichnung im Programm, der Controller, der dieser Modellnummer am nächsten kommt ist der MSP430G2553. Auch das Datenblatt des 2553 zeigt an, dass Das hier verwendete Package nicht zweizeilig, sondern einzeilig beschrieben ist. Also weiter bei Ti.com nach Informationen zu dieser Controllerfamilie gesucht und auch einiges gefunden. Der Teil ‚G2‘ steht für einen Controller aus der Value Line Familie. Aber auch hier findet sich kein Exemplar, dass mit einer 8 im Namen endet. Ich gehe davon aus, dass es sich hier um eine Kopie eines MSP430 handelt, selbst wenn dazu ein Datenblatt existiert, besteht keine Garantie, dass die dort genannten Werte eingehalten werden können.

MOSFET
Betrachten wir ein weiteren Chip auf der Baugruppe. Die Spule wird von zwei ziemlich starken MOSFETs getrieben. Die DTM4606 sind in der Lage über 5A zu steuern. Jeder Chip beinhaltet zwei dieser FETs, jeweils ein P- und ein N-Kanal. Allerdings ist der P-Kanal bei beiden nicht verbunden. Weiterhin sind pro Spulenseite 4 NPN Transistoren verbaut, von denen aus der Controller die MOSFETs steuert.

Operationsverstärker

Eine weitere sehr interessante Baugruppe ist auf der Platine zu finden. Ein vier in einem Gehäuse Operationsverstärker, was die auffallend vielen Kondensatoren und Widerständen erklärt. Es sieht so aus, als würde die Spule neben der reinen Aussendung der Energie auch noch eine Überwachung des Ladezustands durchführen. Das erklärt, weshalb das Ladegerät in der Lage ist zu erkennen, ob ein Gerät in Reichweite der Sendespule ist, aber nicht genügend Energie übertragen wird um im Empfänger einen Ladestrom zu erzeugen, wie es mit dem Betrieb am USB-Port offensichtlich der Fall war.

Statusupdate April

Lange Zeit gab es nun schon keine neuen Beiträge, das wird sich in der nächsten Zweit ändern, denn ich bin zur Zeit mit zwei sehr interessanten Projekten beschäftigt. Das erste Projekt ist die Miniaturisierung eines USB-Repeater. Dazu wird es in die Wafer Level Chip Scale Technologie, sowie in die USB2.0 Spezifikationen gehen. Das Andere Projekt hat mit kapazitiven Touchsensoren zu tun. Vor allem in Betracht auf Sicherheitsanforderungen im Bereich Medizintechnik.

Das Projekt Kaffeeautomat mit WLAN wurde beendet, leider ist die Dokumentation für die Weitergabe an Dritte gesperrt. Bei Gelegenheit werde ich die Arbeit mit einem Gerät eines anderen Herstellers noch einmal durchführen und die Dokumentation diesmal frei zur Verfügung stellen.

Weiterhin habe ich noch ein paar Ideen, die ich in den nächsten Monaten umsetzen möchte, dazu aber später mehr.

Using the ‚Console‘ to talk to the Yún MCU from Python

Playing around with the Yún led me to the problem that I had a Sketch up and running on the MCU that could be controlled from the Arduino serial console. To move the commanding part to a python script all I had to do was to do this communication from the Linux side of the Yún-Bridge system.

To initialize the Bridge all you have to do is call the Bridge.begin(); function in the setup part of the sketch. After that we initialize the Console with Console.begin(). To stop the execution of further commands we can poll the Console to become ready.
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Bridge.begin();
Console.begin();
while (!Console) {
;
}
}
You can now use the print functions as usual:
  if(Console.available()) {
c = Console.read();
.
.
.
}
On the Linux side we have a python script that will conncet to the bridge server and do the same as the Arduino serial console.
import telnetlib, time

tn = telnetlib.Telnet("localhost", 6571)

while True:
print "w"
tn.write("test")
print tn.read_eager()
time.sleep(1)