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Ein neues Projekt: Mobiles Elektroniklabor

Der Wunsch nach einem gut ausgestatteten, mobilen Elektroniklabor entstand schon öfters nach Einsätzen mit in Koffern und Kisten auf der Ladefläche verstauten Equipment und provisorischer Verkabelung. Schlechtwegetauglichkeit und Einsetzbarkeit bei nasser, kalter Witterung sind wichtige Kriterien. (mehr …)


Was man beim aufräumen nicht alles so findet:

zigbee

Selbstgeätzte ZigBit Breakoutboards mit von Hand gesetzten Durchkontaktierungsnieten. Das erstaunliche: Die Module funktionieren auch nach 10 Jahren im Schrank noch und bauen eine Verbindung auf. Aber Zigbee ist ja (glücklicherweise?) beinahe ausgestorben, also verschwinden die Dinger wieder in meiner Sammlung.


Kabelabzweigungen

Manchmal möchte man ein Kabel abzweigen. Natürlich kann man hierfür spezielle Abzweiger („Stromdiebe“) verwenden, aber wenn die Lösung ein paar Jahre halten soll oder der Platz begrenzt ist, sollta man das vermeiden. Eine saubere, mehrfach bewährte Methode will ich hier kurz zeigen. (mehr …)


Bild

Elektronik….

APM


Wie erkenne ich eine gute Elektronikfirma?

Es ist nicht ganz einfach, eine seriöse Elektronikfirma zu finden, der man gerne Aufträge gibt und/oder bei der man auch gerne arbeiten würde. Diese Anforderungen sind kein Widerspruch, denn eine Firma, die für ihre Entwickler ein angenehmer Arbeitsplatz ist, wird auch tendenziell die besseren Produkte liefern.

Es gibt aber ein paar Details, mit denen man recht zuverlässig die Spreu vom Weizen trennen kann: (mehr …)


Neues Spielzeug – Rohde & Schwarz RTH1004

Das RTH1004 wird als Handheld Oszilloskop mit der Leistung eines Laborgerätes beworben. Und von der Samplingrate und Bandbreite her kann es durchaus mit den weit verbreiteten Mittelklassegeräten (Agilent/Keysight 3000 X Serie, Tektronix MDO3000, LeCroy Wavesurfer 3000 oder, preiswerter aber nicht unbedingt viel schlechter, die Rigol DS4000 Baureihe) in derselben Preisklasse (ca. 5000€, je nach Angebot und Ausstattung)  mithalten. Nur die Waveform Acquisition Rate ist merkbar geringer (Laborgeräte schaffen deutlich mehr als 50.000 Updates/s) und es hat keinen zuschaltbaren 50Ohm Abschlusswiderstand. Selbstkonfigurierende Tastköpfe fehlen ebenfalls.

Dafür aber ist es portabel, hat ein IP51 Gehäuse und vor allem vier zum Gerät und voneinander galvanisch getrennte Kanäle. Und ein wechselbarer Akku für ein paar Stunden netzunabhängigen Betrieb ist auch noch eingebaut.

rth1004

Und was kann man damit machen? Z.B. Sich mit einem Kanal die Netzspannung ansehen und mit einem anderen Kanal das Signal des Nulldurchgangsdetektors am Mikrocontroller auf der isolierten Seite beobachten, ohne sich Gedanken um unterschiedliche Potenziale und durch die Messung überbrückte Isolationsbarrieren machen zu müssen.

Natürlich ist kein Platz für getrennte Bedienelemente für jeden Kanal, die Bedienung ist aber wirklich gelungen und alle wesentlichen Funktionen sind schnell erreichbar.

Die mitgelieferten Tastköpfe fühlen sich hochwertig an, durch die benötigte Isolierung sind sie aber etwas unhandlicher als die meiner Meinung nach sehr gelungenen Agilent/Keysight Tastköpfe. Für problematisch halte ich den extrem langen Anschluss der Masseklemme an den Tastköpfen. Damit fängt man sich sehr leicht unerwünschte Störungen ein. Einen kürzeren Anschluss zum auswechseln habe ich leider nicht gefunden.

Ganz wichtig: Da alle Kanäle untereinander und vom restlichen Gerät galvanisch getrennt sind, braucht jeder Kanal auch einen eigenen Masseanschluss, sonst sieht man gar nichts.masseschleife

In meinen Augen inakzeptabel ist das Fehlen einer FFT Funktion. Die soll erst irgendwann bei einem Firmwareupdate nachgereicht werden. Garantieren kann das aber niemand.

Fazit: Das Rohde & Schwarz RTH1004 kann sowohl am Schreibtisch ein „herkömmliches“ Oszilloskop ersetzen und ist zudem extrem praktisch, wenn man mal nach draußen muss. Entgegen landläufiger Meinung kann das bei uns Entwicklern durchaus mal vorkommen…

Einige kleinere Unzulänglichkeiten (ja, der Bildschirm spiegelt nicht nur auf dem Foto…) kann man dafür durchaus akzeptieren, vor allem weil das Gerät auch preislich im Bereich von Laborgeräten mit ähnlichen Leistungsdaten liegt. Als zusätzlichen Bonus im Alltagsbetrieb sehe ich den geringen Platzbedarf auf dem Schreibtisch (da bleibt mehr Platz für Zettel) und vor allem den fehlenden Lüfter.


[Top Chip] Maxim MAX31855 Thermocouple-to-Digital Converter

Der Maxim Integrated (kenne übrigens niemanden, der Integrated dazusagt…) MAX31855 Cold-Junction Compensated Thermocouple-to-Digital Converter erfüllt genau eine Funktion: Er gibt die mit einem Thermocouple erfasste Temperatur über SPI digital aus, und zwar mit 0,25°C Auflösung und (laut Angabe) auf +-2°C genau. Natürlich wird die Thermocouplekennlinie intern linearisiert, daher gibt es verschiedene Versionen für die unterschiedlichen Thermocoupletypen ( K, J, N, T, S, R, E). (mehr …)


[Top Chip] Analog Devices AD5933: Impedance Converter Network Analyzer

Der AD5943 von Analog Devices kombiniert einen DDS-basierten Funktionsgenerator, einen 12 Bit 1 MSPS ADC, einen DFT-Block (Diskrete Fourier-Transformation) und die notwendigen Verstärkerschaltungen auf einem Chip und beinhaltet damit (fast) alle Komponenten um einen Frequenzgang einer angeschlossenen Impedanz aufzunehmen und über I²C auszulesen. Klingt auf den ersten Blick super und ist es auch, wenn man mit den Einschränkungen und der Auflösung von „nur“ 12 Bit leben kann.

Für kleine zu messende Lasten (<1kOhm) oder wenn die Impedanz auf einer Seite auf Masse hängt, benötigt man eine Zusatzbeschaltung (CN0217). Es ist aber überhaupt empfehlenswert, zuerst zu überprüfen, ob der Chip mit der gewünschten zu messenden Impedanz überhaupt zurechtkommt und was man dazu wie einstellen muss. So universell wie beworben ist der Chip nämlich gar nicht, ganz im Gegenteil….

Wenn der AD5944 aber für die Messaufgabe geeignet ist, kann es eine sehr elegante, platzsparende, präzise und nicht zuletzt auch stromsparende Lösung für viele Probleme sein, an die man vorher gar nicht gedacht hat.

Der AD5934 ist prinzipiell identisch, aber mit seinem nur 250kSPS schnellen ADC etwas billiger.


DIY Dampfphasenlöten

Dampfphasenlöten ist ein sicheres, zuverlässiges und bauteilschonendes Lötverfahren und auch mit einfachen Mitteln durchführbares Verfahren für die Produktion von Prototypen und Kleinserien. (mehr …)


[Top Chip]: Texas Instruments LDC1000 Inductance to Digital Converter

Der LDC1000 misst die Induktivität L sowie einen zu den Spulenverlusten proportinalen, fiktiven, Parallelwiderstand Rp einer angeschlossenen Induktivität. Dazu wird mit einer Parallelkapazität Cp (unbedingt hochwertiges NP0/C0G Material verwenden!) ein Schwingkeis aufgebaut, die Resonanzfrequenz muss dabei unter über 5kHz und unter 5MHz liegen (wozu ggf. zur Feinabstimmung iterative Optimierungen notwendig sind, d.h. probieren). Der IC misst die Schwingfrequenz und aus dieser kann bei bekannter (und als konstant angenommenen) Parallelkapazität mit der allseits beliebten Thomsonschen Schwingungsformel die Induktivität berechnet werden.

Zusätzlich wird der zur Aufrechterhaltung der Schwingung benötigten Strom gemessen und aus diesem ein als „Proximity Data“ bezeichneter Wert berechnet. Der Name kommt daher, dass er zu den Wirbelstromverlusten in einem sich der Sensorspule nähernden ferromagnetischem Ziel (umgekehrt) proportional ist. Linearisiert ergibt sich daraus der besagte Parallelwiderstand Rp. Man kann unter Verwendung der bekannten Kapazität und der gemessenen Induktivität dann aber auch den als Angabe bei Induktivitäten üblicheren Serienwiderstand Rs errechnen.

Es gibt ein wirklich nettes kleines Evalboard  samt PC-Software zu diesem Chip und auch eine nach AEC-Q100 Temperature Grade 0 (-40°C bis 150°C (!) ) qualifizierte Version. Sehr praktisch, wenn es mit der Klimaerwärmung so weitergeht oder man direkt an etwas wärmeren Orten (Getriebe und Motoren…) messen muss.

Bei TI findet man noch weitere Inductance to Digital Converter, unter anderem den LDC1101 für Sensorfrequenzen von 500kHz bis 10MHz und mit einem Betriebsspannungsbereich von 1.8V bis 3.3V, sowie einige mehrkanälige ICs, die aber „nur“ die Induktivität und nicht den Verlustwiderstand berechnen.

Für das korrekte Dimensionieren der Filterkapazität ist bei all diesen ICs eine low capacitance active probe fürs Oszilloskop empfehlenswert, aber die sollte man ja sowieso immer griffbereit haben. Im Notfall reicht aber auch eine selbstgebaute passive probe.


Der Schaltplan

Heute zähle ich mal ein paar Punkte auf, die man bei einem guten Schaltplan beachten sollte. Es geht dabei heute nicht um die Schaltung an sich oder um die Bauteilauswahl, sondern um ihre Darstellung im ECAD Tool.Schaltplan

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Vias und Lötstopplack

Überraschend häufig taucht die Frage auf, wieso man Vias (Durchkontaktierungen) auf PCBs nicht mit Lötstopplack überdecken soll. (mehr …)


Vortrag „Mythen der Elektronikentwicklung“ und das Chaos Communication Camp 2015

Alle 4 Jahre treffen sich Entwickler, Hacker und andere technikbegeisterte Menschen zum Erfahrungsaustausch auf einer Campingwiese. Natürlich waren wir auch dort und ich wurde sogar eingeladen, einen Vortrag zu halten.

Vortrag Camp2015 (mehr …)


[Top Chip] Texas Instruments TPS2592BA / BL eFuse Überspannungsschutz

Ich musste eine kleine Schaltung mit einem Atmel AVR vor Schäden durch unsachgemäßen Anschluss durch Laien (freundlich ausgedrückt) schützen. Dazu habe ich den TPS2592BA von Texas Instruments ausprobiert und erfolgreich getestet.

Prinzipiell handelt es sich um einen „intelligent“ angesteuerten FET mit Unterspannungsüberwachung, Strombegrenzung (einstellbar, aber recht ungenau) inklusive Anstiegsratenbegrenzung (Slew Rate klingt viel besser…) und – jetzt kommts – einen Überspannungsschutz, der die Ausgangsspannung auf 6.1V begrenzt. Also gerade noch im tolerierbaren Bereich für den AVR und natürlich nur solange (thermisch) möglich, dann wird der Ausgang getrennt. Im Normalbetrieb verursacht der TPS2592 nur einen vernachlässigbaren Spannungsabfall (<50 Milliohm Durchgangswiderstand).

Leider hat er keinen integrierten Verpolungsschutz, sodass hierfür vorher z.B. ein zusätzlicher PMOS FET notwendig ist, aber wir wollen ja mal nicht kleinlich sein…
Es gibt übrigens noch die Variante TPS2592BL. Die schaltet den Ausgang nicht automatisch nach einer Abkühlphase wieder ein, sondern muss von der Spannungsversorgung getrennt werden (Latch off). In meinem Einsatzbereich war die TPS2592BA Variante mit Auto Retry sicherer.


Rätselbild

Pic1 Was ist das? (mehr …)


IPC CID

Da es nur sehr wenige Infos zur Prüfung zum IPC Certified Interconnect Designer gibt, hier ein paar Hinweise.

Die „IPC – Association Connecting Electronics Industries“ ist ein internationaler Fachverband der Leiterplatten- und Elektronikindustrie. In dieser Funktion bietet sie u.A. die weltweit einheitliche Zertifizierung zum IPC Certified Interconnect Designer an, eine in der Industrie hoch anerkannte und fachlich nicht zu unterschätzende Prüfung mit zugehörigem einwöchigen Kurs. In diesem Artikel will ich kurz von meinen Erfahrungen dazu berichten.

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[Top Chip] Vishay MPM Divider

Streng genommen handelt es sich bei der MPM-Serie von Vishay Dale nicht um einen Chip, sondern um ein passives Bauteil. Macht aber nichts, ist trotzdem hochinteressant: Die MPM sind Widerstandsnetzwerke mit verschiedenen Werten im SOT-23 Gehäuse. Zwar ist die absolute Toleranz mit 0,1% (oder 0,05%, wenn man viel Geld hinwirft) an sich nichts besonderes, aber die beiden Widerstände sind auf 0,05% (oder auf Wunsch auch auf 0,01%) genau gematcht und haben zudem ein sehr ähnliches Temperatur- und Zeitverhalten. Der Baustein ist somit ideal für hochpräzise Spannungsteiler oder zum Einsatz im Feedbackpfad bei Hochpräzisionsverstärkerschaltungen.

Natürlich gibt es ähnliche Produkte auch von anderen Herstellern. Erwähnenswert ist die LT5400 Serie von Linear Technologie mit 4 gematchten Widerständen in einem MSOP-Gehäuse. Die kann man z.B. zum Aufbau von Instrumentenverstärkern oder bei (Howland) Stromquellen gut gebrauchen.
Wenn es noch präziser sein darf, gibt es die SMNZ Folienwiderstandsnetzwerke von Vishay mit 0.1 ppm/°C Tracking und 0.01% Matchingtoleranz zu einem Preis, bei dem man sich besser vorher hinsetzt.


[Top Chip] Texas Instruments REF2025/30/33/41

Bei den REF20xx von Texas Instruments handelt es sich zunächst um eine Serie von (dzt. nur im SOT-Gehäuse erhältlichen) Referenzspannungsquellen. Normalerweise setze ich ja lieber Referenzspannungen im SO-8 Gehäuse mit Standard Pinout ein. Damit bleibt man schön flexibel und kann ohne Layoutänderungen (billigere, genauere, stabilere, leichter erhältliche oder was auch immer) Alternativprodukte einlöten.

Aber die REF2025 (2.5V), REF2030 (3V), REF2033 (3.3V) und REF2041 (nein, nicht mit 4.1V Ausgangsspannung, sondern mit 4.096V) haben ein sehr interessantes Feature: einen zweiten Ausgang mit der halben Referenzspannung. Die braucht man oft als Biasspannung (daher auch die Pinbezeichnung VBias) bei Single – Supply Schaltungen, vor allem wenn man mit Instrumentenverstärkern arbeitet. Mit der REX20xx Serie spart man sich in diesem Fall einige Bauteile (Präzisionsspannungsteiler und Buffer oder eine weitere Referenzspannungsquelle) und damit eine Menge Platz und hat unter Umständen auch noch Performancevorteile.

Auf dem ersten Blick sind die REF20xx recht teuer (3,36€ in Einzelstückzahlen bei meinem Lieblingsdistributor), aber es handelt sich halt auch um ein ziemlich stabiles (MAX 8ppm/°C) und genaues (MAX +-0.05%) Produkt und dann relativiert sich der „hohe“ Preis sofort wieder. Wenn man es braucht…

P.S.: wie es der Titel schon erahnen lässt, wird es in Zukunft noch weitere Vorstellungen des einen oder anderen „Top Chip“ geben, der uns so untergekommen ist – kleinen Käfern, die etwas Besonderes haben und/oder einfach nur das harte Leben in der Entwicklung etwas leichter machen.


AVR-Mikrocontroller-Kochbuch – Entwurf und Programmierung praktischer Anwendungen

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Ein kurzer Eintrag in eigener Sache: unser gemeinsames Buch – Luky’s zweites, mein erstes – ist vor Kurzem erschienen:

Irmtraut Meister, Lukas Salzburger:
AVR-Mikrocontroller-Kochbuch
ISBN: 978-3-645-65126-4
336 Seiten

Darin haben wir uns Mühe gegeben, eine Brücke zu schlagen zwischen den ersten Schritten bei der Mikrocontrollerprogrammierung und „handfesten“ Praxisanwendungen.

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Spannungssignale manipulieren – der Digital-Analog-Multiplizierer

Manchmal muss man die Amplitude von Spannungssignalen mit einem Mikrocontroller manipulieren. Um ein Eingangssignal mit einem gewünschten Faktor zu multiplizieren, haben wir einige Möglichkeiten…

Die naheliegende Lösung wäre natürlich ein digitales Potenziometer, wie man es in unterschiedlichen Ausführungen von verschiedenen Halbleiterherstellern erhält. Leider haben digitale Potenziometer nur eine eingeschränkte Genauigkeit. Vor allem ihr absoluter Widerstand kann um bis zu +-20% schwanken und die deutliche Temperaturabhängigkeit der Werte stört auch. Natürlich kann man die Ungenauigkeiten mit einigem Aufwand herausrechnen oder durch ein geschicktes Design kompensieren. Digitale Potenziometer sind aber auch recht teuer, nicht besonders robust sowie nur für einen eingeschränkten Versorgungsspannungsbereich geeignet (ja, es gibt einige teure Ausnahmen…). Für einen schnellen Prototypen auf Lochraster sind die Gehäuse zudem allesamt ziemlich lötunfreundlich.

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Pulsgenerator 150ps 1Vpp

Zum Testen verschiedener Schaltungen und Kabel benötigt man oft einen Pulsgenerator. Die kann man teuer kaufen oder selber bauen. Für eine bewährte Schaltung sei auch auf „AN47 – High Speed Amplifier Techniques“ (APPENDIX D) von Jim Williams verwiesen. Ich bin jedoch einen anderen Weg gegangen: (mehr …)


Signalverarbeitung & Messdatenerfassung in der Elektronik – das Buch

Lukas‘ Buch ist ab sofort direkt beim Franzis Verlag oder über Amazon bestellbar.

Lukas Salzburger:
Signalverarbeitung & Messdatenerfassung in der Elektronik
ISBN: 978-3-645-65079-3
260 Seiten

Wer bereits einen Blick ins Innere werfen will, hier gehts zur Leseprobe einschließlich Inhalts- und Stichwortverzeichnis.

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Das sagt Franzis:

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r0ket-Badge: Hardwarekritik

Wie bereits angedeutet waren wir auf dem Camp. Dazu wurde aber schon genug geschrieben („Er hat CCC gesagt“ 😉 ), daher wollen wir heute einen Blick auf die Hardware des „Namensschildchens“ werfen. Auf die Software werde ich nicht näher eingehen. Stellenweise findet man wirklich interessante und geniale Konzepte, aber an anderen Stellen merkt man sehr deutlich, das da eher „normale“ Programmierer am Werk waren, die nicht allzu viel Erfahrung mit Mikrocontrollern und speziell mit dem (fantastischen!) ARM CORTEX-M3 haben.

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RIGOL DS1052E 50MHz 1GSa/s DSO

Nach längerem herumärgern mit meinem Velleman PC-Oszi mit 50MHz Abtastrate habe ich mir nun ein RIGOL DS1052E mit 1GSa/s geleistet.
Kostet knapp 500€. Was kann man also für den Preis erwarten?

Nach längerem Gebrauch kann ich sagen, dass das Gerät ein erstaunliches Preis-Leistungsverhältnis hat.

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