RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#126 von joachimkr , 08.09.2021 14:50

Hallo Timo,

Ich habe Deine Botschaften verstanden. Dein know how steht gar nicht in Frage.
Ich hatte Messungen gemacht, mit wechselnden Lasten und werde das wieder tun.
Momentan bin ich in Reisevorbereitung, unter Stress.
Ich habe auch nicht alle Daten im Zugriff, die sind im Labor.
Die Schaltung hat eine geringe Stromaufnahme, NFC findet in kurzen Bursts statt. Die Lastregelung ging gut. Wenn ich in 3 Wochen zurück bin, geht es weiter.

Vielen Dank,
Joachim


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RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#127 von joachimkr , 08.09.2021 14:55

Hallo Heinz,

Es gibt einen 2. Thread, dessen 1. Post ist die Beschreibung.
Im Prinzip hast Du das verstanden.
Es werden Identitäten und Ort gemeldet.
Lies Dich dort ein, bitte.

Viele Grüße
Joachim


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RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#128 von DG-300 , 08.09.2021 17:02

Hallo Heinzi,

da Joachim wohl im Reise Stress ist :-)
Hier der Link
RE: Meldegleis zur Identifikation, ohne Verdrahtung und Schienentrennung


lg Björn

Unsere Bierdeckelfertigspielbahn
viewtopic.php?f=64&t=176447


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RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#129 von joachimkr , 08.09.2021 20:16

Hallo Timo,

In meinen Aufzeichnungen ist ein weiteres Bauteil alternativ aufgetaucht. TFM322512ALMA100MTAA von TDK.
Der letzte Stand der Experimentierplatine war mit der Spule von Murata.
Die von TDK ist viel höher belastbar, das dreifache der Höchstleistung vom StepDown. Und eben deutlich größer.
Das Layout von TI ist sicher optimal. Ich sah und sehe nur keinen Zwang, dem Vorschlag 1:1 zu folgen, da ich weitere Lagen habe.
Aber, versprochen, ich werde das Thema nochmals durchmessen, wenn ich zurück bin. An beiden Platinen und beiden Spulen-Varianten. Die größere kann ich einbauen, es ist noch Luft drumherum.
Dann sehen wir weiter.

Viele Grüße,
Joachim


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RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#130 von joachimkr , 19.09.2021 23:41

Hallo Timo,

ich bin ja derzeit unterwegs und komme kaum mal zu irgendwas. Hardware und Messgeräte sind 6000km weg. Aber ich habe über die Induktivität und die von Dir gemachten Aussagen nachgedacht und auch ein paar Antworten gefunden. Ich antworte auf einzelne Punkte.

Zitat von tibaum im Beitrag #124
die LQM18DN100M70L ist doch für einen Schaltregler völlig ungeeignet und auch nur mit einem Nennstrom von 100mA angegeben und bei 100mA verringert sich die Induktivität schon auf 5uH...

Diese Spule wird mit 1 MHz betrieben, wo sie super arbeitet und das wichtigste: Der Nennstrom durch die Spule entspricht beim Step-Down dieser Bauart grob dem Eingangsstrom der Schaltung * 100/Wirkungsgrad in Prozent. Da ich mit normalerweise mit 18V hinein und 3.3V hinausgehe, stünde bei einem Eingangsstrom von 50mA bereits am Ausgang mehr als 250mA zur Verfügung. Soviel wird gar nicht benötigt. Der festgestellte Wirkungsgrad war nahe dem von TI angegebenen Optimum, da ist ein Faktor 5 angemessen.
Daher kann ich diese Spule rechnerisch (und praktisch gemessen) durchaus verwenden. In der Application Note wird der maximale Ausgangsstrom des ICs ausgeschöpft und Ripple minimiert, sowie für die Gesamtschaltung die EMC optimiert. Was ich nicht so optimal machen muss, über die bereits vorhandenen Maßnahmen hinaus. Jedenfalls haben das die Messungen ergeben.
Zitat von tibaum im Beitrag #124
Für einen Schaltregler brauchst Du eine Induktivität die konstant bis zum Sättigungsstrom ist.

Solch eine Spule müsste dann schon eine Luftspule hohen Drahtquerschnitts sein. Das macht keiner, bietet keiner an. Diese hier ist optimiert auf hohe Frequenzen und intern geschirmt, ein Ferritkern ist verbaut. Sättigung ist weit entfernt.
Zitat von tibaum im Beitrag #124
Aber vielleicht verstehe ich ja nichts vom Layout eines Schaltreglers und von E-Technik, und Texas-Instruments wohl auch nicht.


Wie bereits gesagt, nichts ist so, dass man es nicht noch besser machen kann. Aber ich habe mein Hauptaugenmerk auf NFC und Bluetooth, dort sind kritischere EMC Faktoren. Der Tonfall ist aber leider schon etwas ... naja.

Viele Grüße,
Joachim


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RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#131 von tibaum , 22.09.2021 02:43

Hallo Joachim,

Zitat von joachimkr im Beitrag #130

Zitat von tibaum im Beitrag #124
die LQM18DN100M70L ist doch für einen Schaltregler völlig ungeeignet und auch nur mit einem Nennstrom von 100mA angegeben und bei 100mA verringert sich die Induktivität schon auf 5uH...

Diese Spule wird mit 1 MHz betrieben, wo sie super arbeitet und das wichtigste: Der Nennstrom durch die Spule entspricht beim Step-Down dieser Bauart grob dem Eingangsstrom der Schaltung * 100/Wirkungsgrad in Prozent. Da ich mit normalerweise mit 18V hinein und 3.3V hinausgehe, stünde bei einem Eingangsstrom von 50mA bereits am Ausgang mehr als 250mA zur Verfügung. Soviel wird gar nicht benötigt. Der festgestellte Wirkungsgrad war nahe dem von TI angegebenen Optimum, da ist ein Faktor 5 angemessen.



Das ist Falsch. Offensichtlich hast Du nicht verstanden wie ein Schaltregler funktioniert und auch noch nie durchsimuliert. Der Strom durch die Induktivität ist immer größer als der Ausgangsstrom des Schaltregler. Natürlich ist der Eingangsstrom hier ungefähr 1/5 des Ausgangsstroms, aber der Strom der am Ausgang der Schalltung fließt muß durch die Induktivität durch (plus dem Ripplestrom). Typisch ist er: Iout + Iripple/2.
Wenn Du Dir die Formeln imDatenblatt von Texas Instruments (TI) unter "9.2.2.2.2InductorSelection" mal angeschaut hättest, wäre Dir klar geworden das Deine Theorie nicht stimmen kann.
Bei TI kann man auch die Schaltung durchrechnen lassen. Ich hab' das mal für Dich gemacht :

Bild entfernt (keine Rechte)

Zitat von joachimkr im Beitrag #130

Daher kann ich diese Spule rechnerisch (und praktisch gemessen) durchaus verwenden. In der Application Note wird der maximale Ausgangsstrom des ICs ausgeschöpft und Ripple minimiert, sowie für die Gesamtschaltung die EMC optimiert. Was ich nicht so optimal machen muss, über die bereits vorhandenen Maßnahmen hinaus. Jedenfalls haben das die Messungen ergeben.


Nicht so Optimal und welche vorhandenen Maßnahmen? Du must doch eingestehen das Dein Layout des Schaltreglers ganz weit weg ist vom Vorschlag (TI) und von meinen Hinweisen.

Zitat von joachimkr im Beitrag #130

Zitat von tibaum im Beitrag #124
Für einen Schaltregler brauchst Du eine Induktivität die konstant bis zum Sättigungsstrom ist.

Solch eine Spule müsste dann schon eine Luftspule hohen Drahtquerschnitts sein. Das macht keiner, bietet keiner an. Diese hier ist optimiert auf hohe Frequenzen und intern geschirmt, ein Ferritkern ist verbaut. Sättigung ist weit entfernt.


Die Spule solltest Du auf keinen Fall verwenden da sie schnell in die Sättigung geht, angeben ist Isat mit 100mA !!! und damit nicht für 250mA geeignet und auch aus der Grafik erstichtlich warum:

Bild entfernt (keine Rechte)

Es muss und darf keine Luftspule sein da keine Abschrimung (EMV) und viel zu großer Bauraum.

Hier mal eine brauchbare Induktivität von Würth (74438323100), die hat noch 80% ihres Nennwert bei Sättigung:

Bild entfernt (keine Rechte)


Zitat von joachimkr im Beitrag #130

Wie bereits gesagt, nichts ist so, dass man es nicht noch besser machen kann. Aber ich habe mein Hauptaugenmerk auf NFC und Bluetooth, dort sind kritischere EMC Faktoren. Der Tonfall ist aber leider schon etwas ... naja.


Das hast Du aber mal anders dargestellt...
Zitat von joachimkr im Beitrag #94
Am 'lautesten' Chip, dem StepDown Regler, sind die entscheidenden Elemente auf Tuchfühlung, so wie in den Empfehlungen von TI.

... und weil das irgendwie nicht Deinem Vorgehen entspricht habe ich versucht Dich Dir das klar zu machen. Auf viele meiner Einwände bist Du gar nicht eingegangen bzw. hast meine Hinweise als hier nicht erforderlich angesehen. Ich kann mir schon denken warum.

Gruß
Timo


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RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#132 von joachimkr , 22.09.2021 06:00

Hallo Timo,

Ich bin wirklich beeinduckt von Deiner Mühe. Bis tief in die Nacht! Für mich ist ja erst halb zwölf.

Ich bin ja momentan fast ohne Werkzeug.
Das macht es schwieriger. Das Datenblatt werde ich lesen, klar, die Tabelle, das Datenblatt habe ich nicht hier. So sorgfältig wie Du das jetzt seit geraumer Zeit machst, habe ich das mit diesem Chip nicht betrieben. Mein Verständnis dieses Step-Down ist ein anderes, aber es mag falsch sein. In dem Fall wäre das entscheidend und die andere Spule von TDK würde bestückt.
Nach meinem Verständnis wird die Spule magnetisch 'aufgeladen', entlädt nach Abschaltung des ladenden Transistors ihre Energie innerhalb kürzerer Zeit als in der magnetischen 'Aufladungszeit' über den Chip in den Ausgangskondensator.
Referenz, nicht aus Datenblatt:
"Average Current in the Boost Inductor

Of these two expressions for estimating the average input current, again, being the same value as the average conductor current, I prefer the one on the right because you always know the input voltage, the output voltage, and the output current. If your customers like to change their minds halfway through the design, well, that’s normal. You’ll just have to recalculate.
I showed all these values as nominal but you remember that we usually look for the worst case and design to it, then the upper current should always be the maximum load current expected and the input voltage should be the minimum value. In fact, the equation on the right makes it easy to see why V-in min is the worst case. The smaller it is, the higher the average currents in the input and at the inductor."
Simuliert habe ich diese Schaltung nicht. Ich schaue mal in PSpice for TI von Cadence, ob ich das für den TPS6217x in Gange bekomme - nach Rückkehr. Ich war, wie gesagt, mit meinen Messungen mit Sonden relativ schnell zufrieden und habe mit Lastwiderständen 300mA herausgezogen, während der Messungen. Auch ein Fehler in meinen Aufzeichnungen ist möglich, kann nicht beschwören, was in der Experimentierplatine verbaut ist.

Was Du hier machst ist super, ich verstehe nur den Tonfall nicht, nun schon wieder: Was soll mir jetzt Dein letzter Satz sagen? Ich arbeite nicht gegen Dich und habe keine Ahnung, was Du meinst, was ich wohl denke. Was ich denke, das schreibe ich auch.

Wenn die Schaltung ihre notwendige Reife hat, sollten wir mal zusammen ein Bier trinken, dann kriegt man den Aspekt vielleicht geregelt.

Viele Grüße,
Joachim


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RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#133 von tibaum , 22.09.2021 11:36

Hallo Joachim,

Zitat von joachimkr im Beitrag #132

Ich bin wirklich beeinduckt von Deiner Mühe. Bis tief in die Nacht! Für mich ist ja erst halb zwölf.


Ich bin ein Nachtmensch.

Zitat von joachimkr im Beitrag #132

Ich bin ja momentan fast ohne Werkzeug.
Das macht es schwieriger. Das Datenblatt werde ich lesen, klar, die Tabelle, das Datenblatt habe ich nicht hier.


Aber Du hast doch Internetzugang: TPS62177

Zitat von joachimkr im Beitrag #132

So sorgfältig wie Du das jetzt seit geraumer Zeit machst, habe ich das mit diesem Chip nicht betrieben. Mein Verständnis dieses Step-Down ist ein anderes, aber es mag falsch sein. In dem Fall wäre das entscheidend und die andere Spule von TDK würde bestückt.


Die TDK Induktivität ist da evtl. geeignet, aber Multi-Layer Ferrite haben den Nachteil das sie nicht so spannungsfest sind wie gewickelte Spulen. Sie können einen Spannungsüberschlag von einem Layer zum anderen bekommen und werden dann zerstört. Die TFM322512ALMA100MTAA von TDK ist nur bis 20V geeignet und ich denke das ist viel zu knapp Dimensioniert.
Die von mir vorgeschlagene Würth 74438323100 hat das Problem nicht und ist auch kleiner (2,5 x 2 mm²) als die TDK (3,2 x 2,5 mm²)

Zitat von joachimkr im Beitrag #132

Nach meinem Verständnis wird die Spule magnetisch 'aufgeladen', entlädt nach Abschaltung des ladenden Transistors ihre Energie innerhalb kürzerer Zeit als in der magnetischen 'Aufladungszeit' über den Chip in den Ausgangskondensator.


Das ist auch prinzipiell richtig ...

Zitat von joachimkr im Beitrag #132

Referenz, nicht aus Datenblatt:
"Average Current in the Boost Inductor



... nur ist das hier die Schaltung eines Step-Up Konverters, da ist der Strom durch die Induktivität sogar ein vielfaches des Ausgangsstroms.

Du hast aber einen Step-Down Konverter: Imax(Induktivität) >= Ausgangsstrom + Ripple/2

Zitat von joachimkr im Beitrag #132

Simuliert habe ich diese Schaltung nicht. Ich schaue mal in PSpice for TI von Cadence, ob ich das für den TPS6217x in Gange bekomme - nach Rückkehr. Ich war, wie gesagt, mit meinen Messungen mit Sonden relativ schnell zufrieden und habe mit Lastwiderständen 300mA herausgezogen, während der Messungen. Auch ein Fehler in meinen Aufzeichnungen ist möglich, kann nicht beschwören, was in der Experimentierplatine verbaut ist.


Das zu Simulieren ist sicher mal hilfeich für das Verständns. Aber Du kannst auf der Webseite von Texas den Webench Designer bemühen, der rechnet alles was Du wissen must aus und schlägt auch gleich entsprechende Induktivitäten vor.

Zitat von joachimkr im Beitrag #132

Was Du hier machst ist super, ich verstehe nur den Tonfall nicht, nun schon wieder: Was soll mir jetzt Dein letzter Satz sagen? Ich arbeite nicht gegen Dich und habe keine Ahnung, was Du meinst, was ich wohl denke. Was ich denke, das schreibe ich auch.


Ich habe den Eindruck Du betreibst das hier eher wie ein Markting-Mensch der sein Projekt vermarkten will und nicht wie ein Ingenieur der eine gute Lösung sucht.
Für's Markting sind aufgedeckte Fehler natürlich störend und man geht möglichst nicht darauf ein.

Gruß
Timo


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RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#134 von joachimkr , 23.09.2021 01:10

Zitat von tibaum im Beitrag #133
Hallo Joachim,
...
... nur ist das hier die Schaltung eines Step-Up Konverters, da ist der Strom durch die Induktivität sogar ein vielfaches des Ausgangsstroms.


Diese Schaltung stammt direkt aus einem umfangreichen Artikel zu einem Step-Down. Der Unterschied ist Buck vs Boost.
Und selbstverständlich wäre der Strom durch die Spule höher als der Ausgangsstrom, wenn die Ausgangsspannung höher wäre, als am Eingang. Das ist aber nicht der Fall.
Die interne Schaltung des von mir verwendeten TPS6217x habe ich mir nicht ernsthaft angeschaut. Das Prinzip erlaubt auch Polaritätsumkehr, wozu es auch beim TPS6217x Vorschläge gibt - viele Wege führen nach Rom, gerade mit Induktivitäten.

Zitat von tibaum im Beitrag #133

Ich habe den Eindruck Du betreibst das hier eher wie ein Markting-Mensch der sein Projekt vermarkten will und nicht wie ein Ingenieur der eine gute Lösung sucht.
Für's Markting sind aufgedeckte Fehler natürlich störend und man geht möglichst nicht darauf ein.
Gruß
Timo

Timo, da beurteilst Du mich falsch. Ich bin ein Wiedereinsteiger, war immer nur Ingenieur. Zu Beginn analoge Elektronik, HF, inklusive früher Schaltnetzteile mit Valvo EC70 und Valvo BUX80, später immer tiefere, intensive Digitaltechnik. Also z.B. ASICs (echte, mit Metallisierungsebene), Multiprozessorsysteme auf eigenem Message-Passing-Bus, Spezialprozessoren für Matrixmultiplikation und den Viterbi-Algorithmus. CAE mit Digitalsimulation. Drift in die Software, u.a. einen Simulator inkl. Compiler für Verilog. Später 25 Jahre nur Software und gelegentlich elektronischen Kleinkram. Jetzt zurück in die Elektronik: Schwerpunkt derzeit das hier, wo u.a. Stromversorgung nötig ist. Am besten eine billige Blackbox ohne Wärmeproduktion.
Fehler zu erkennen ist für mich wertvoll. Aber Dein Tonfall ist daneben. Was an der Differenz in der Sache und Deiner Fehlannahme über mein Anliegen liegt und Deiner festen, unerschütterlichen Annahme, ich würde hier etwas verkaufen und es gäbe nur eine Schaltung für Step-Down.
Tue ich nicht. Deswegen ist der Technik-Thread abgetrennt vom ursprünglichen Projekt-Thread.
Wie geschrieben, ich bin derzeit ohne Werkzeug. Wenn ich zurück bin, werde ich der Sache auf den Grund gehen und werde auch einen grundlegenderen Fehler akzeptieren, wenn er denn vorliegt. Im Moment liegen alle Aufzeichnungen in Hamburg, Messwerte, Werkzeuge (wie genannter Simulator)
Wenn ich zurück bin, gehe ich der Sache nach. Aus eigenem Interesse schon!
Also nochmal: ich bin für Anregungen dankbar, habe sehr lange Elektronik-Pause gehabt und muss zugeben, dass ich aus der Vor-SMD-Steinzeit komme. Lernfähig bin ich aber noch immer.
Schreib doch mal, was Du so machst, gemacht hast. Es ist immer angenehm, wenn man ein bisschen weiß, mit wem man redet, welche Blickwinkel er hat.

Viele Grüße,
Joachim

P.S. Die Induktivitäten von Würth und TDK werde ich mal vergleichen, danke für den Tipp!


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RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#135 von tibaum , 24.09.2021 21:43

Hallo Joachim,

Zitat von joachimkr im Beitrag #134

Diese Schaltung stammt direkt aus einem umfangreichen Artikel zu einem Step-Down. Der Unterschied ist Buck vs Boost.



Die Schaltung stammt nicht aus einem Artikel zu einem Step-Down (Buck) Konverter sondern zu einem Step-Up (Boost) Konverter, vermutlich von hier: The DC-DC Boost Converter – Power Supply Design Tutorial Section 5-1 Richtig ?

Zitat von joachimkr im Beitrag #134

Und selbstverständlich wäre der Strom durch die Spule höher als der Ausgangsstrom, wenn die Ausgangsspannung höher wäre, als am Eingang. Das ist aber nicht der Fall.


Nein, hier beim Step-Down ist das der Fall da die Induktivität am Ausgang des Reglers sitzt und der Strom der dem Ausgangkondensator entnommen wird kann nur durch die Induktivität zugeführt werden und muß daher durch die sie hindurch. Hast Du Dir Grafik mit den Ergebnissen aus der Texas Webench, die ich Dir geliefert habe, überhaupt mal angschaut? Da steht es doch Schwarz auf Weiß:

Lipp=289mA peak to peak Induktor Ripple Current
IC Ipk= 394 mA peak switch current in IC

Und da am Ausgang des ICs nur die Induktivität angeschlossen ist, fließt der Strom also durch diese hindurch.
Hier noch mal ein Bild aus dem Texa-Datenblatt von Seite 21 Bild 44:
Bild entfernt (keine Rechte)
Da sieht man das der Strom im Mittel 250mA ist der Peak von 100mA bis fast 400mA geht, ist doch deutlich zu sehen, oder?

Zitat von joachimkr im Beitrag #134

Die interne Schaltung des von mir verwendeten TPS6217x habe ich mir nicht ernsthaft angeschaut. Das Prinzip erlaubt auch Polaritätsumkehr, wozu es auch beim TPS6217x Vorschläge gibt - viele Wege führen nach Rom, gerade mit Induktivitäten.



Die Grundschaltung eines Step-Down Konverters ist immer die selbe: Schalter, Diode, Induktivität, Kondensator. So auch beim TPS6217x, der Schalter ist dort ein Mosfet, die Diode wurde auch mit einem Mosfet realisiert um den Wirkungsgard zu erhöhen, Induktivität und Kondensator extern. Also Standartschaltung eines Step-Down Konverter.

Bild entfernt (keine Rechte)
Hier sieht man doch deutlich das der Strom am Ausgang durch die Induktivität hindurch muß, alles andere wäre ein pysikalisches Wunder. Der Strom am Eingang der Schaltung ist ja nur deswegen kleiner weil er durch den Eingangskondensator gemittelt wird, da die Einschaltzeit bei ca 20% liegt um von 18V nach 3,3V zu konvertieren.

Zitat von joachimkr im Beitrag #134

...
Schreib doch mal, was Du so machst, gemacht hast. Es ist immer angenehm, wenn man ein bisschen weiß, mit wem man redet, welche Blickwinkel er hat.



Hardwareentwicklung für die Industrie und was dafür so nötig ist d.h. Schaltungsentwicklung, Layout, Prototypenbau, Inbetriebnahme, Firmware

Gruß
Timo


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RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#136 von joachimkr , 25.09.2021 02:12

Hallo Timo,

Die Webench Ergebnisse hatte ich gesehen, na klar. Wie gesagt, ich werde der Sache nachgehen.
Übrigens habe ich per Browser bei Würth zufällig 3 Vorschläge für Spulen gefunden, die sich auf dieses IC beziehen. Deinem Hinweis auf Spannungsfestigkeit der Spule, dem werde ich ebenfalls nachgehen.

Ich habe im wesentlichen nur das Smartphone mit mir. Also muss weiteres warten, bis ich zurück in Hamburg bin.

Bis bald, auf diesem Kanal,
Joachim


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RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#137 von joachimkr , 26.09.2021 08:13

Hallo Timo,

inzwischen habe ich mir einen PC ausgeliehen, die neueste Version der Software und Bibliothek installiert und das Netzteil simuliert, denn inzwischen ist in der neuesten Version von Cadence für TI der TPS6217x in der Bibliothek enthalten. Es dreht sich ja im wesentlichen um die Induktivität.
Du hast in den wichtigen Punkten recht!
Die Innenschaltung habe ich auch nachgesehen, auch wenn sie nicht genauer erläutert ist. Die Simulationen ergaben, dass die Induktivität den Ausgangsstrom plus den Ladeströmen der magnetischen Energie der Spule trägt.
Aus Interesse habe ich dann die Induktivität deutlich verkleinert, um eine Erklärung zu suchen, für meine Messergebnisse. Das IC hat kaum negativ darauf reagiert. Also ungefähr das, was ich gemessen hatte.
Also werde ich die Spule tauschen. Diejenige, die ich benutzt genutzt habe, ist wahrscheinlich im Grenzbereich zur Sättigung.
Das Layout werde ich nicht ohne triftigen Grund ändern. Dafür war das Verhalten bei wesentlich ungünstigerem Layout zu gut.
EMV Probleme durch Schaltflanken werde ich suchen, dafür wird mein Scope mit Sonden ausreichen. 4 Lagen ist einfach anders, als 2. Über Erfahrungen mit Sonden verfüge ich, das Scope beherrscht auch FFT, das wird zunächst reichen.

Also nochmals danke für Deine Mühe!

Viele Grüße,
Joachim




Die obere ist anders skaliert, als die untere. Der merkt sich meine gewünschten Traces nicht. Aber beide Male ist die Schaltung mit 11 Ohm belastet und es werden PowerGood, Spulenstrom und Ausgangsstrom dargestellt.
Die Simulation ergibt ungefähr, was ich gemessen hatte (Spannungen)
Cadence und TI machen einen guten Job, habe ich auch für die anderen Teile, bis auf den NFC und CPU verwendet, soweit möglich/sinnvoll.
Ein paar parasitäre Elemente habe ich eingebaut, in die Schaltung.


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RE: Material ... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#138 von joachimkr , 05.10.2021 15:47

Hallo zusammen,

derzeit ist die Bestückung (von Hand), dann Test der Platine in Gang. Diese Arbeit ist ohne Bestückungsautomat grenzwertig schwierig und sehr langsam. Die Anzahl der nun verkleinerten Bauformen für Widerstände und Kondensatoren hat sich vervielfacht. Meine Handhabungshilfe ist zwar geeignet, aber selbst eine Kleinserie wäre schon Folter. Da hatte ich mir mehr erhofft - deswegen habe ich mir Antriebsriemen, Ritzel und NEMA Schritt-Motoren gekauft, damit ich längerfristig besser damit arbeiten kann. Die Pinzette ist raus aus dem Geschehen, dafür fehlen mir Hände, die noch ruhiger sind. Ich werde nur so viele Exemplare herstellen, wie zwingend erforderlich.
Weiterhin arbeite ich an der Herstellung einer adäquaten Vorrichtung für die Herstellung der NFC Spule, genauer die Formung von Draht und die Vermessung von Varianten. Die Recherchen zur Spule waren langwierig, haben aber eine neue Bauform ergeben.
Angebote für Bestückung der Platine sind eingeholt und der Lieferant hat sich herauskristallisiert.
Des weiteren habe ich eine Trägerplatine für das Computing Module 4 des Raspberry, also des Konzentrators gefunden, 2 Exemplare bestellt und hier vorliegen, die ziemlich genau die Anforderungen abdeckt. Sie hat die erforderlichen Anschlüsse, erlaubt zusätzlich den Anschluss eines Displays und einer Tastatur. Für Einblicke in das Geschehen ist das prima. Das Display wird langfristig aber nicht benötigt.

Die zur Verfügung stehende Zeit ist momentan noch nicht wieder auf altem Niveau.
Es gibt einiges, das nebenher gemacht werden muss (Geld verdienen). Und anderes, dass ich mit Ausklang des Sommers machen möchte (mit Motorrad).
Meine Reise hat wichtigen Input für eine Kommerzialisierung gegeben. Die Baugruppe wird in einem ganz anderen Markt und in anderem Erscheinungsbild, Aufbau von Spulen und Software forciert. Die Platine, also das Kernstück bleibt.

Viele Grüße,
Joachim


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Quälerei Handarbeit... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#139 von joachimkr , 06.10.2021 18:54

Hallo zusammen,

Bei ungefähr 2/3 bin ich angekommen. Eine ziemlich anstrengende Arbeit, die Bestückung. Es wird spannend, wie das Reflow-Löten qualitativ rauskommt. Dass ich Stunden mit Kontrollen verbringen werde, ist absehbar.


Hier ein Foto der fertigen Trägerplatine für das Computing Module CM4


Viele Grüße,
Joachim


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RE: Quälerei Handarbeit... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#140 von joachimkr , 13.10.2021 19:27

Hallo zusammen,

Die Bestückung ist durch, eventuell noch Fehler dabei. Die Lötpaste ist ja knochentrocken, seit ich die Maske/Schablone genutzt habe. Jedes Bauteil wurde also am Zielort, seinen Lötpads benetzt, mit Löt-Flussmittel. Das hat das Pad erweicht, ich habe dann plaziert. Nun sitzt alles. Gelötet wird heute nicht mehr. Dafür muss ich hier umräumen, zuwenig Platz auf den Plätzen...
Nach dem Löten kann ich alles normal hantieren, ohne dass sich an A etwas löst, weil ich an B hantiere. Dann kann ich das Mikroskop nutzen, welches eine bessere Auflösung hat, als die 2 an der Bestückungshilfe.
Heute hatte ich eine Software gefunden, die wenigstens beide Kameras zugleich darstellen kann.
Das ging dann leichter.

Viele Grüße,
Joachim


Übrigens: hier sind die Bauelemente nicht bestückt, die für die DC Fraktion, für 4-fach Strommessung erforderliche Stromversorgung benötigt werden. Das Bild ist unscharf.


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RE: Quälerei Handarbeit... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#141 von Gelöschtes Mitglied , 13.10.2021 19:33

Hi,

alle Achtung, was Du da lötest......

Da sind meine Platinen "Pille-Palle".


Gruß
Stephan


joachimkr hat sich bedankt!

RE: Quälerei Handarbeit... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#142 von joachimkr , 14.10.2021 19:02

Hallo zusammen,

ich muss nun den Preis für mein Vorgehen zahlen, sooo laaangsaam zu bestücken. (Konnte ich nicht schneller)
Die Lötung scheint prinzipiell geglückt zu sein, Fehler sind aber schwer zu beheben.
Im Umfeld von Chips gibt es lauter Einzel-Kügelchen, die nicht durch den Reflow zusammengeflossen sind, weil das Flussmittel fehlte. Für diejenigen, die unter den Bauteilen eingeschlossen waren, gilt das nicht. Die haben sich verbunden.
Bevor ich Spannung anlege, arbeite ich das ganze Ding durch, kontrolliere jede Lötung einzeln.
Dann wird das auch alles mal gewaschen.

Warum tue ich mir das Mühsal an? Weil die Automateneinrichtung bei Lohnbestückern für mich zu teuer ist und schlechter improvisiert werden kann. Ich muss sowieso in der Lage sein, Bauelemente zu tauschen. Außerdem bin ich bereit, zu lernen.

So sieht sie aus, so werdet Ihr sie sehen (von fern):



Viele Grüße,
Joachim


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RE: Quälerei Handarbeit... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#143 von joachimkr , 15.10.2021 19:58

Hallo zusammen,

Heute habe ich genau inspiziert.
Die Platine habe ich ersteinmal Grund-gereinigt, dabei stellte sich heraus, dass unter dem ganzen 'Dreck' von Lotkügelchen, Flussmittel, Staub usw. ganz passable, meist optimal geformte Lötungen saßen.
Jetzt bin ich optimistischer, dass man auf diese Weise Ergebnisse bekommt. Zuerst sah das unter dem Mikroskop eher dürftig aus. Jetzt sieht man, dass es nur jener Dreck drumherum den Eindruck schmälerte.
Da das nun ein bisschen Erfolgserlebnis gab, bin ich dran geblieben, bis das ganze Ding sauber war.

Viele Grüße,
Joachim


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RE: Quälerei Handarbeit... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#144 von joachimkr , 21.10.2021 18:03

Hallo zusammen,

Heute habe ich die komplette Baugruppe unter Betriebsspannung gesetzt und ein paar Fundamente geprüft.
Da der Chip für Step-Down Regelung nun einer mit fester Ausgangsspannung ist, war das natürlich spannend, mit dem neuen. Den Chip musste ich ja wechseln, weil der einstellbare nicht lieferbar ist.
Hat geklappt. Die Induktivität für den habe ich gegen eine von TDK getauscht, die nicht in Grenzbereiche kommt.

Jetzt wird zunächst dieser Regler genauer untersucht.
Weitere Tests mache ich in den nächsten Tagen.

Viele Grüße,
Joachim


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RE: Quälerei Handarbeit... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#145 von volkerS , 21.10.2021 18:12

Hallo Joachim,
am IC U206 (oder heißt er U208?) sehe ich an der rechten senkrechten Beinchenreihe 2 Pins die durch Lot verbunden sind. Zulässig oder ein Fehler?
Gruß
Volker


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RE: Quälerei Handarbeit... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#146 von joachimkr , 21.10.2021 18:50

Hallo Volker,

Sehr aufmerksam! Das Foto entstand direkt nach dem Lötprozess. Inzwischen sind ein paar Tage Reinigung, Kontrolle, Waschen...vergangen.
Das war eine Perle Lot, die dort klebte.

Viele Grüße,
Joachim


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RE: Quälerei Handarbeit... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#147 von volkerS , 22.10.2021 11:00

Hallo Joachim,
dieses Problem kenne ich auch.
Wenn man sich die Platine genauer ansieht, dann fällt mir auf, dass du dir das Leben durch unnötig kleine Bauteile, wo ausreichend Platz für größere ist, schwer machst. Kritisch sind eigentlich nur 3 ICs und die beiden Quarzoszillatoren. Wenn die erst mal richtig verlötet sind gibt es ja nur noch 2-Beiner und ICs die problemlos sind. Baugröße 0402 löte ich unter einer guten Lupe oder Mikroskop mit Pinzette und 1,2mm Lötspitze. Geht besser als mit 0,8mm oder gar 0,4mm.
Volker


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RE: Quälerei Handarbeit... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#148 von joachimkr , 22.10.2021 12:27

Hallo Volker,

Die QFN Gehäuse, vor allem der Prozessor mit 2.4GHz Antenne, sind nicht für Handbestückung geeignet. Der hat auf 2x3mm 24 Pins. Da also Maschinenbestückung gefordert ist, ist das egal mit dem 0402 Hühnerfutter.
Das spart dann Platz. Die Abstände erlauben nachträgliche manuelle Änderungen per Heißluft.

Viele Grüße,
Joachim


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RE: Verifikation Layout2... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#149 von joachimkr , 26.10.2021 13:37

Hallo zusammen,

die ersten Lebenszeichen des Prozessors sind da, es scheint aber der NXP Baustein beschädigt. Der hatte auch bei der letzten Platine in der Erstbestückung Probleme, war zu heiß gelötet worden und musste gewechselt werden.
Als Ursache vermute ich eine für ihn zu lange währende Hochtemperaturpase beim Reflow. Also wieder Beschädigung durch Temperatur.
Ein Signal des SPI Interfaces zum Flash-ROM und dem NXP Chip kommt nur in sehr verminderter Form durch, es macht den Anschein von viel zu niedriger Eingangsimpedanz am NXP Baustein. Ansonsten sieht es schon mal nicht so schlecht aus. Die CPU erzeugt ihre interne Betriebsspannung von 1.2 V und läuft in einer Boot-Schleife, versucht aus dem Flash ROM das Programm zu laden. Das Ding ist leer und das OTP ROM ebenso. Deswegen die Schleife - was bleibt ihr auch sinnvolles übrig.
Das ist praktisch, man kann ohne Programm bereits viel sehen, somit den Programmieradapter schützen.
Den NXP Chip werde ich wohl auslöten, um zu sehen, ob die Hypothese stimmt. Die CPU macht bereits zu viel, als dass ich den Fehler bei ihr suchen würde.
Sowohl CPU als auch NXP Chip waren unmittelbar nach Auftrag der Lötpaste gesetzt worden.

Die CPU erzeugt sich selbst 2 interne Betriebsspannungen in verschiedener Höhe. Es ist extern aber nur eine Induktivität vorhanden, intern keine. Daher ist die Signalform an der 'heißen' Seite der Induktivität etwas ungewöhnlich - Kunststücke mit Induktivitäten.
Bei diesen nachfolgenden Messungen für Bilder habe ich mir nicht sonderlich Mühe gegeben.
Grob, ganzer Zyklus:

Ladephase:


Viele Grüße
Joachim


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RE: Verifikation Layout2... Bau- und Entwicklungs-Thread: Drahtlose Identifikation

#150 von joachimkr , 05.11.2021 19:30

Hallo zusammen,

Jetzt sind einige Tage vergangen, ich bin aber nicht wirklich weiter. Die CPU habe ich dann doch ausgelötet, ein Signal fehlte an ihren Ausgängen.
Die Prozedur, den Chip zu ersetzen, ist qualvoll. Raus war er, dann fehlte gleich noch einer daneben - weggeflogen.
Dann den ersetzt und die neue CPU aufgelötet - Ergebnis: ca. 0.2mm daneben und sitzt jetzt auch wieder bombenfest. Das ist zuviel, muss korrigiert werden.

Die umliegenden Bauelemente kann ich nicht richtig vor Erhitzung schützen, wenn ich die CPU einlöte. Entziehe ich den Luftstrom, um deren Position zu korrigieren, sitzt sie aufgrund der Masse-Anschlüsse sofort fest, jedenfalls vor meinem Versuch, sie zu schieben.

Ich muss mir etwas einfallen lassen, die Temperatur der Umgebung anzuheben. Für diese Woche war es das. Es gibt in meinem Kundenkreis der regulären Arbeit gerade 3 Zeit-Diebe. Und dann noch ein Steuer-Datum...

Mann, freue ich mich auf das Ende in einem Ruhestand der Firma! Aber momentan ist das noch nicht zu erkennen.

Viele Grüße,
Joachim, der hartnäckig dran bleibt


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