Verwendung einer Alu-Struktur al Erde

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:

Bild hier  

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!

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.

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

Zitat:

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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

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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

Danke, werde dann wohl dochein extra Kabel verwenden.

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

Frage: (Neigier) Was ist aus der Gießerei mit dem Formharz geworden?

Gruß Richard

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:

Bild hier  

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:

Bild hier  

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:

Bild hier  

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.

Bild hier  

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

Bild hier  

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.

Frage: (Neigier) Was ist aus der Gießerei mit dem Formharz geworden?

Gruß Richard

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.

Zitat:

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Zitat von Hellmut

Hallo Richard

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

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Ich habe heute Morgen aus versehen noch einmal auf "Senden" geklickt.....

ACHTUNG, der I²C Pull UP Bus Widerstand kommt nur EINMAL beim BUS Master! Setzt Du mehrere ein schaltest Du diese Parallel und dabei halbiert sich pro 2 . Paar der Gesamt Widerstand...der BUS wird dann wenn, überhaupt, nicht lange Freude Machen.

Gruß Richard

Hallo,

sehr interessant das ganze.
Wie unterscheidet man denn zwischen den 16 Sensoren, wenn alle dieselbe I²C-Adresse haben? Gibt das keine Kollisionen auf dem Bus? Ich kenne den Sensor noch nicht und habe das Datenblatt nur mal schnell überflogen...

Ich würde mich nicht darauf verlassen, dass die Kontakte am Rahmen trotz Korrosion dauerhaft und zuverlässig funktionieren. Bei Fahrrädern wurde früher oft nur einadrig verkabelt und der Rahmen als Masseleitung missbraucht. In der Praxis funktioniert das nicht sehr zuverlässig und die Beleuchtung fällt oft durch Kontaktprobleme aus. Daher ist man inzwischen dazu übergegangen, eine zweite Ader für die Masse zu verwenden. Bei dem Boot wird es wahrscheinlich zu ähnlichen Problemen kommen.

Zitat:

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Zitat von Tido

Hallo,

sehr interessant das ganze.
Wie unterscheidet man denn zwischen den 16 Sensoren, wenn alle dieselbe I²C-Adresse haben? Gibt das keine Kollisionen auf dem Bus? Ich kenne den Sensor noch nicht und habe das Datenblatt nur mal schnell überflogen...

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So auf die schnelle habe ich das im Datenblatt auch nicht gefunden, auch weil ich kein Englisch kann. Aber ich weiß das es I²C Bausteine gibt bei denen die Adresse im Befehlsmodus per Software geändert werden kann, z.B. beim US Sensor SRF02. Da muss erst nur einer an den BUS, und die Basis Adresse geändert werden. Dann kann der nächste mit an den BUS um dessen Basisadresse zu ändern....u.s.w. :-) Bis alle eine neue eigene Adresse haben.

Gruß Richard

Hallo Freunde

Ihr habt es ganz richtig gesehen, der Sensor hat nur eine feste Adresse. Ich werde daher den I2C-Bus in Software realisieren und die Datenleitungen für jeden Sensor auf einen anderen Pin setzen. Damit würde sogar ein mega8 reichen! Beim Sensor wird der no-hold-Modus verwendet. Hab das so noch nie in Softwware realisiert, sollte aber mit BASCOM recht einfach gehen. Denke auch das Programmieren wird Spaß machen! Was die Verkabelung angeht werde ich für GND eine eigene Leitung spendieren.

Wo ich die größere Challenge sehe ist das Erstellen der kleinen Platine für den Sensor. da reize ich meine Werkzeuge zum Platinen selber machen schon ganz schön aus! Auch die Fassung für die Leuchten wird nicht ohne, besonders da ich die Wartbarkeit im Sinn habe und es daher auch Zerstörungsfrei ausgetauscht werden könne muss! Also LED und Sensor.

Bleibt noch eine preiswerte Möglichkeit zu finden einen Lötstopplack zu finden. Das interessanteste war bisher dieser anbieter!

Zitat:

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Zitat von Hellmut

Ihr habt es ganz richtig gesehen, der Sensor hat nur eine feste Adresse. Ich werde daher den I2C-Bus in Software realisieren und die Datenleitungen für jeden Sensor auf einen anderen Pin setzen.

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Aah, jetzt ja! Das entspricht aber nicht dem Sinn eines Busses ;-)

Ich bin gespannt...

Das ist richtig! Aber ich war an der Funktionalität des Sensors interessiert und weniger der des Busses. Es gibt den SHT21 in 3 Versionen.Mit I2C-Bus, als PWM und mit analoger Ausgabe. An der Produktkennzechnung zu erkennen, ohne was SHT21 ist I2C, SHT21P, PWM und der analoge SHT21S.

Am Attraktivisten hätte ich die PWM-Variante gefunden,gibt aber 2 Argumente dagegen:
1. Der Sensor wandelt die Daten intern von Analog auf digital, Ausgabe digital per I2C nutzt das.

Bei den PWM und S Typus werden die digitalisierten Daten sozusagen wieder analogisiert und man wandelt die dann wieder selber zu digital Daten. Nicht gerade optimal.

2. Ich hätte trotzdem die PWM Variante bevorzugt, da man das it wenig Software und einem Timer hätte erschlagen können. Leider kann der Hersteller keine Aussage machen wie die PWM typen synchronisiert werden können. Ich hätte dann alle PWM gleichzeitig starten lassen wollen, geht aber nicht. Mein Wunsch 16 Stück parallel auszuwerten ist halt zu exotisch!

Zitat:

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Zitat von Tido

Zitat:

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Zitat von Hellmut

Ihr habt es ganz richtig gesehen, der Sensor hat nur eine feste Adresse. Ich werde daher den I2C-Bus in Software realisieren und die Datenleitungen für jeden Sensor auf einen anderen Pin setzen.

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Aah, jetzt ja! Das entspricht aber nicht dem Sinn eines Busses ;-)

Ich bin gespannt...

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Sehe ich auch so, dann braucht man auch keinen BUS? Wer etwas besser Englisch kann könnte ja Bitte einmal genauer ins Datenblatt schauen.

Der SRF02 hat auch nur 1 Basisadresse, diese muss beim Eisatz von mehreren Modulen dann halt per Software geändert werden.

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[Zitat]

Änderung der I2C Slave ID
Die Slave ID muss nur geändert werden wenn mehrere SRF02 an einem I2C Bus betrieben werden
sollen oder aber wenn ein anderer Busteilnehmer zufällig die gleiche Slave ID besitzt.
Um die Slave ID zu ändern, darf lediglich nur ein SRF02 am I2C-Bus angeschlossen sein. Die Slave
ID wird geändert indem man eine 3 Byte-Sequenz (Hex A0 AA A5) und die neue Slave ID selbst an
das Modul sendet.
Die einzelnen Bytes dieser Sequenz müssen an das Register 0 gesendet werden. Man muss also 4
getrennte I2C Schreibbefehle nutzen, wobei der Abstand zwischen jeder Registerbeschreibung 50ms
sein sollte.
Um Beispielsweise die Standard ID E0 auf F2 umzustellen, müsste nacheinander das Register 0 mit
den Werten A0, AA, A5, F2 beschrieben warden.

[/Zitat]

Gruß Richard

Hallo Richard und was hat das mit dem I2C vom SHT21 zu tun? Beim SHT21 kann man die Adresse nicht ändern! Ob das Ding sich Bus oder nicht nennt ist mir ja letztlich egal. Die Funktionalität des SHT21 ichemaskn Abmesungen und voll kalibrier ist es die mich das Bauteil wählen liessen!

Zitat:

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Zitat von Hellmut

Hallo Richard und was hat das mit dem I2C vom SHT21 zu tun? Beim SHT21 kann man die Adresse nicht ändern! Ob das Ding sich Bus oder nicht nennt ist mir ja letztlich egal. Die Funktionalität des SHT21 ichemaskn Abmesungen und voll kalibrier ist es die mich das Bauteil wählen liessen!

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Ist ja Guuuut! Ich kann mir halt nur sehr schwer vorstellen das ein Hersteller ein I²C Bauteil mit nur einer festen Adresse entwickelt. Dafür ist die Entwicklung bis zur Fertigung eigentlich zu teuer und das fertige Produkt für viele Anwendungen zu unflexibel einsetzbar = schwer zu verkaufen.

Gruß Richard