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Thema: Verwendung einer Alu-Struktur al Erde

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Verwendung einer Alu-Struktur al Erde

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    Hallo Freunde

    Bei meinem "schwimmenden Roboter", siehe Baubericht hier, bin ich dabei die Beleuchtungskörper für die indirekte Decksbeleuchtung zu erstellen. Auf dem Deck werden 16 1W LEDs, dimmbar und Spannungsversorgt unter Verwendung des MC34844 von Freescale in das Schanzkleid eingelassen montiert. Die LEDs, auf einer 3 mm starken Cobritherm Platine mit Alu-Kern statt Epoxid. In der Fassung befindet sich zusätzlich bei jeder LED einer der brandneuen voll kalibrierten Feuchte- und Wärmesensores SHT21 von Sensirion.com, die mir über I2C die Messdaten bereitstellen. So kann die Dimm-Elektronik bei Hochfahren immer feststellen wie Warm die LEDs werden während der Strom durch die LED hochgefahren wird, und so den höchsten zulässigen Strom ermitteln, damit die HB LED nicht den Wärmetot stirbt. 16 LEDs, plus 16 Sensoren, erfordern einiges an Verkabelung und da wäre es schön die Alustruktur des Decks als Erde zu verwenden. Ich meine zu wissen, dass das in den Autos doch auch so gemacht wird. Hier ein Bild der Alu-Struktur auf den Rumpf geschraubt, die Als Erde verwendet werden soll, falls das sinn macht un keine Störungen verursacht:



    Die Sensoren werden mit 3V versorgt und der I2C Bus arbeitet auf dem Pegel mit einem Xmega zusammen. Die LEDs sind in Reihe geschaltet, wobei der Pluspol die LEDs verbindet, die Erde dann am Ende mit der Alu-Struktur bewirkt werden könnte. Ich verwende 12 Zellen 12S1P, LiFePO4, mit je 16Ah.

    Es wäre sehr hilfreich wenn mir jemand sagen kann, ob der gedanke die Alu-Struktur als Erde zu verwenden sinn macht, welche gefahren oder Risiken ich dabei berücksichtigen muss, eventuell auch wo ich dazu mehr lernen kann. Da es um ein Modellsegelboot geht, ist der Kontakt der Alu-Struktur mit Wasser nicht zu vermeiden, die Verkabelung der Plus-Pole ist aber garantiert nicht dem Wasser ausgesetzt.

    Im Segelboot wird viel Eigenbau-Elektronik untergebracht. Hier ein Link zum Baubericht!
    MfG

    Hellmut

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Solange du sicherstellst das es nirgends einen Kurzen gibt (geben kann), solltest du das machen können.
    Ich nehme mal an das du von der Masse redest, und nicht Erde.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Klingon77
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    hi,

    Aluminium bildet mit der Zeit eine elektrisch nicht leitende Oxydschicht.

    Auch wenn alles über Wochen und sogar Monate fehlerfrei funktioniert kann es danach zu sporadischen Fehlfunktionen kommen.

    Ich glaube es wäre besser eine extra Kabel zu verlegen.


    liebe Grüße,

    Klingon77
    Der kürzeste Weg zwischen zwei Menschen ist ein Lächeln - http://www.ad-kunst.de

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von Klingon77
    hi,

    Aluminium bildet mit der Zeit eine elektrisch nicht leitende Oxydschicht.

    Auch wenn alles über Wochen und sogar Monate fehlerfrei funktioniert kann es danach zu sporadischen Fehlfunktionen kommen.

    Ich glaube es wäre besser eine extra Kabel zu verlegen.


    liebe Grüße,

    Klingon77
    Stimmt, entweder sehr gut mit Lack schützen oder halt nur 1 etwas dickeres Massekabel durch schleifen. ein Problem dabei könnte allerdings sein das die "letzten" Led's dann etwas dunkler leuchten. Spannungsabfall auf der Masse Leitung.....

    Gruß Richard

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Danke, werde dann wohl dochein extra Kabel verwenden.
    MfG

    Hellmut

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Aus Gewichtsgründen könnte man auch dünne Kupferfolie drauf befestigen und als gemeinsame Masse verwenden. Bei Kabel um gleiche Helligkeit zu gewähleisten würde ich gleichlange Kabel von jeder LED an nur zwei Punkten zusammenlöten (sternförmig).

    MfG

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Frage: (Neigier) Was ist aus der Gießerei mit dem Formharz geworden?

    Gruß Richard

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo Richard

    Habe die Sachen da. habe aber nicht imer Lust auf jede der möglichen Teilaspekte des Bootes, weshalb ich meine Prioritäten nach Lust und Laune verschiebe.

    Im Augenblick arbeite ich mit viel Spaß an den Beleuchtungskörpern für das Deck. Diese Leuchten sollen es mir ermöglichen das Deck des Modellsegelbootes indirekt zu beleuchten.

    Nun habe ich beschlossen einen Feuchte-und Wärmesensor, den SHT21 von Sensirion.com so in die Fassung zu montieren, dass ich die Temperatur jeder der 16 LEDs einzeln erfasse. Der SHT21 kommt in einem 3x3 mm Gehäuse mit 6 Anschlüssen plus einer großen Grundplatte. Als ordentliches IC muss es einen 100nF Kondensator bekommen, ich verwende einen im 0603 Gehäuse und für den I2C-Bus Pull-up-Widerstande von 10kOhm. Den einen als 0805 Gehäuse, den 2. als 1206 Gehäuse, damit er gleichzeitig die Brücke über eine der Leitungen bildet. Die Leitung oben ist die 3,0V Versorgungsleitung. Hier die Zeichnung der Platine zum gegenwärtigen Stand:



    Die 4 großen Pads unten sind im 5,08 mm Raster angebracht und dienen zum Verlöten der Anschlusskabel, 3,0V, 0V und die beiden I2C Leitungen SDA und SCL. Das große Pad drüber ist für die Kontaktfläche unter dem 3x3mm Gehäuse des SHT21 und die 6 kleinen Pads darum herum sind für die Gegenstücke des SHT21. Drüber davon die Pads für den 100nF Kondensator, links vom SHT21 Drunter man an den Leiterbahnen kleine Stufen sehen, das sind die Pads für die Pull-Up-Widerstände.

    Die grünlichen gepunkteten Linien dienen für mich als Referenz. Sie zeigen an, wo das gleichschenkige U-Profil aus Messing, 10x10x1 mm verlaufen wird, da ich die kleine Platine in die Rückwand der Fassung einbaue.

    Hier eine farbige Skizze der Fassung mit der eingelegten Leuchte:



    Der graue Block ist der Alu-Kern der Cobritherm-Platine mit der ausgefrästen Nut wo der sensor liegen wird. Links und rechts 2 Messingblöcke die über Schraubverbindungen, Messingstifte, mit den Kontaktflächen der Fassung verbunden sind für die Spannungsversorgung der LED.

    Jetzt bin ich am überlegen wie ich die Leitungsführung, 4 Anschlüsse des Sensors sind auf der Platine, mit den für die LEDs kombiniere. dabei muss ich dran denken wie ich es zwar Wasser dicht realisiere, aber auch für die Wartung ausbauen kann. LED und/oder Sensor können ja kaputt gehen!

    Das Frimmeln in einer so kleinen Schaltung ist für mich absolutes Neuland und word die Möglichkeiten meines Druckers, 600dpi, eventuell muss ich in einem Kopieshop von einem viel höher auflösenden Drucker mir die Folie drucken lassen, dann das Entwicklen per UV mit meinem Gesichtsbräuner-Belichter und das Ätzen. Die Feinpitch 6 Lötpaste auftragen bringt meine Augen inkl. Lupe an ihre Grenzen, dann auch die Widerstände und das SHT21 Gehäuse. Zu guter letzt das Ganze im Pizza-Ofen-Reflow zu löten.

    Die ideale Tätigkeit im Werkstattkeller, ausreichend geheizt, bei diesem Winterwetter.

    Noch ein paar Bilder zur Unterhaltung und Info:



    So sieht die kleine Platine von oben mit der LED aus, 7x19 mm, auf der Rückseite unter der LED wird dier sensor in der Fassung stecken.



    Hier ein Bild des Sensors, von unten und oben. man sieht wie klein es ist an der Kugelsschreiberspitze.



    Hier die Vorrichtung für das Verlöten der Platinchen mit den Messingblöcken, die hier noch als Messingstäbe zu sehen sind. Die schrauben stecken in den Gewinden über die der Leuchtkörper in der Fassung fixieret wird und den elektrischen Kontakt gewährleistet.

    Es ist zu bedenken, dass jede Leuchte so exakt wie die andere sein muss, dass auch eine in 10 Jahren nachgebaute Leuchte in jede der 16 Fassungen zu passen hat und die gewinde in Fassung und Leuchte exakt fluchten. Es muss ein Gewinde auf beiden Seiten, Fassung und Leuchte sein, da ich im Boot mit versenkten Gwindestiften arbeiten muss, die dann mit einem Furnierplätchen abgeklebt werden und so dass Wasser das in einemSegelboot natur gemäß auf Deck fliesst keinen Kontakt mit elektrisch leitenden Flächen hat.

    Die Alu-Platte ist der Träger der Vorrichtung, wenn sie in den Reflow-Ofen kommt, zum Verlöten der LED und der Platine an die Messingblöcke. Da ich einen Kurzschluss zwischen den beiden Messingkontakten über den Alu-Kern vermeiden muss, muss der Alukern zwar Wärme leitend mit den Messingblöcken verbunden sein, aber elektrisch isoliert. Das ist eine ganz besondere Herausforderung. Die GFK-Platte hat die Funktion die "Montage" der Platinchen, siehe Bild mit LED hier, in der Vorrichtung zu erlauben. Da wird jede Platine einzeln eingelegt, mit Wärme leitendem Spezialkleber, elektrisch isolierend, zwischen die Messingleisten in die dort eingefräste Nut. Nach dem Trocknen des Klebers wird verifiziert, das kein Kurzer vorliegt und dann das nächste Platinchen eingelegt. Nur so kann ich vor dem Löten sicherstellen, dass zwischen den Platinchen und den Messingblöcken keine elektrisch leitende Verbindung existiert, die dann zum Kurzschluss führt. daher das GFK als nicht elektrischleitende Vorrichtung.
    MfG

    Hellmut

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Frage: (Neigier) Was ist aus der Gießerei mit dem Formharz geworden?

    Gruß Richard

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo Richard

    Ich dachte ich hätte das bereits beantwortet, es ruht, da mir zur Zeit mehr die Laune nach der oben gezeigten Arbeit steht.

    Grins, grins, grins.

    Das mit dem Bau wird bei mir "Ganzheitlich" betrachtet. Neue Überlegungen zum Thema Akku-Unterbringung, zwei statt einer Kammer, die ihrerseits aus Übelegungen meiner "Zauberbüchse" sich ergeben.Zauberbüchse ist ein Teerminusden jemand bei der igminisail.de hervorgebracht hat, und der sich um ein alternatives Konzept der Segelansteuerung mit sehr viel Erfolg gekümert hat. Ich führe das noch einen Schritt weiter und lasse die Endlosschot wegfallen. Sehr speziell die Thematik und steht im Baubericht. ist aber mit einem weiteren Thema verbunden, der Erfassung der Segelstellung mit einem optischen Drehencoder. Ziel dieser Aktivitäten ist es zu vermeiden, dass die Schot, das Seil das die Bewegung des Baumes des Segel begrenzt, sich nicht verheddert.
    MfG

    Hellmut

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