Bestückte Leiterplatte für drahtlose digitale Teilkreise

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Kasimir Adler
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1 Bestückte Leiterplatte für drahtlose digitale Teilkreise Stark miniaturisierte Leiterplatte mit zum Projekt von Dave Ek und Craig Combes kompatibler Schaltung Geringe Stromaufnahme, weiter Eingangsspannungsbereich, integrierter Schutz gegen Verpolung Integrierter Spannungsregler mit 5 Volt Ausgangsspannung zur Versorgung optischer Encoder

Geringe Stromaufnahme, weiter Eingangsspannungsbereich, integrierter Schutz gegen

2 Technische Daten Parameter MIN TYP MAX Einheit Betriebsspannung Ub V Stromaufnahme im Betrieb (Bluetooth Verbindung aktiv, 2 Encoder angeschlossen) Stromaufnahme Standby (keine Bluetooth Verbindung, 2 Encoder angeschlossen) Stromaufnahme Standby nur BDSC (keine Bluetooth Verbindung, keine Encoder angeschlossen) Ib 130 ma Is1 100 ma Is2 30 ma Belastbarkeit +5V Ausgang für Encoder Ienc 100 ma Low Pegel an Encodereingängen Höchste Spannung, die noch als Low erkannt wird High Pegel an Encodereingängen Niedrigste Spannung, die noch als High erkannt wird Ulmax 490 mv Uhmin 1625 mv Sendeleistung Bluetooth Modul Ptx 4 dbm Empfängerempfindlichkeit Prx -80 dbm Freifeldreichweite Mit integrierter Antenne, eingebaut in Kunststoffgehäuse d m Abmessungen der Leiterplatte: 27 x 45 mm (ohne SUB-D15 Steckverbinder)

100 ma Low Pegel an Encodereingängen Höchste Spannung, die noch als Low erkannt wird High Pegel an Encodereingängen Niedrigste Spannung, die noch als High erkannt wird Ulmax 490 mv Uhmin 1625 mv

3 Anschlussbelegung

4 Hinweise zur Integration Vor der ersten Inbetriebnahme der Leiterplatte muss diese in ein geeignetes Gehäuse eingebaut werden um einen ausreichenden Schutz vor Berührung und Kurzschlüssen zu gewährleisten. Von der Leiterplatte geht im Betrieb zwar keine Gefahr durch gefährliche Spannungen aus, jedoch könnten evtl. in der Umgebung vorhandene Metallteile bei Berührung mit der Leiterplatte zu Kurzschlüssen führen, die wiederum Bauteile auf der Leiterplatte zerstören können. Je nach verwendeter Stromversorgung kann in einem solchen Fall (Schraube/Werkzeug fallengelassen, etc.) Brandgefahr bestehen. Achten Sie bitte auf eine geeignete Absicherung (z.b. Schmelzsicherung 500 ma). Bei Integration in ein bestehendes Gehäuse (z.b. einer Montierung) ist darauf zu achten, dass keine Metallteile in Kontakt mit spannungsführenden Leiterbahnen kommen können. (Zahnräder, Hebel, Achsen etc.) Beachten Sie, dass sich der Bereich um die Antenne des Bluetooth Moduls möglichst weit entfernt von leitfähigen Teilen befinden sollte, um eine optimale Reichweite zu erreichen. Bei Montage in einem Metallgehäuse ist die Antenne des Bluetooth Moduls so nah wie möglich an eine ausreichend dimensionierte Öffnung des Gehäuses heranzubringen, die mit einer nichtleitenden Kunststoffabdeckung versehen ist.

in der Umgebung vorhandene Metallteile bei Berührung mit der Leiterplatte zu Kurzschlüssen führen, die wiederum Bauteile auf der Leiterplatte zerstören können.

5 Hinweise zum Anschluss von Winkelencodern Die BDSC Leiterplatte besitzt 4 digitale Eingänge, an die die Signale von 2 optischen Inkrementengebern angeschlossen werden können. Die Eingänge arbeiten mit 3,3 Volt Logik und sind 5 V Logik tolerant, d.h. es können sowohl Encoder mit 3,3 Volt Pegel als auch 5 Volt Pegel verwendet werden. Beachten Sie hierzu die minimalen High und maximalen Low-Pegel. Gegebenenfalls können die Signalpegel durch Einfügen von Si Dioden angepasst werden. Dies ist jedoch nach unserer Erfahrung bei allen uns bekannten und marktgängigen Encodern nicht notwendig. Jeder Encoder besitzt 2 Signalausgänge, die Drehrichtung und Drehwinkel in Form von Impulsen ausgeben. Der Drehwinkel wird über die Anzahl der Pulse bestimmt, sein Vorzeichen über die Phasenverschiebung zwischen den beiden Signalleitungen. Entsprechend können Sie bei Bedarf leicht die Zählrichtung der Encoder invertieren, indem sie die beiden Signalausgänge vertauschen. Für die Stromversorgung der Encoder stellt die BDSC Leiterplatte eine stabilisierte Spannung von 5 Volt zur Verfügung, die mit bis zu 100 ma belastet werden kann. Dieser Wert reicht für alle marktgängigen optischen Encoder, insbesondere für die weitverbreiteten Typen des Herstellers US Precision. (Grab Astrotech, Andreas Grab) Hinweis: Diese +5V Versorgungsspannung ist thermisch vor Überlastung und Kurzschluss geschützt, jedoch sollte ein Kurzschluss nicht über längere Zeit anliegen, da sonst der Spannungsregler 78L05 stark erhitzt wird. Vorsicht: Verbinden Sie niemals die +12V Versorgung (von der Batterie) mit dem +5V Ausgang, dadurch können der Spannungsregler und u.u. weitere Bauteile auf der Leiterplatte zerstört werden.

Beachten Sie hierzu die minimalen High und maximalen Low-Pegel. Gegebenenfalls können die Signalpegel durch Einfügen von Si Dioden angepasst werden.

6 Hinweise zum Betrieb Die orange Leuchtdiode am Rand der Leiterplatte zeigt den Status der Bluetooth Verbindung an. LED blinkt schnell (etwa 2 mal pro Sekunde): Bluetooth Modul startet und ist noch nicht bereit für eine Verbindung. LED blinkt langsam (etwa 1 mal pro Sekunde): Bluetooth Modul ist bereit für den Aufbau einer Verbindung. LED leuchtet dauernd: Bluetooth Verbindung steht. PinCode, Passwort, Key, etc.: Je nach Betriebssystem werden unterschiedliche Bezeichnungen für einen Code verwendet, mit dem die Verbindung zwischen Computer und Bluetooth Modul verschlüsselt wird. Für das auf der Leiterplatte bestückte RN42 Modul lautet der Code: 1234 Wärmeentwicklung Die BDSC Leiterplatte nimmt im Betrieb etwa 1,5 Watt elektrische Leistung auf, die über die Kupferflächen der Leiterplatte sowie die Bauelemente an die Umgebung abgegeben werden. Die Leiterplatte wird dadurch im Betrieb bei einer Raumtemperatur von 20 C etwa C warm. Dies ist ein vollkommen normaler Betriebszustand. Sollte die Leiterplatte so heiß werden, dass sie nicht mehr angefasst werden kann, liegt eine Fehlfunktion vor. Sorgen Sie bitte im Interesse von Sicherheit und einer langen Lebensdauer für eine Einbausituation, die einen Wärmestau verhindert.

LED blinkt langsam (etwa 1 mal pro Sekunde): Bluetooth Modul ist bereit für den Aufbau einer Verbindung. LED leuchtet dauernd: Bluetooth Verbindung steht. PinCode, Passwort, Key, etc.

7 Bestückung der Leiterplatte - Oberseite Bluetooth Modul Roving Networks RN42 Tantalkondensator 10µF 35V Verpolungsschutzdiode TMBYV Widerstände 47 Ohm 0,25 W Bluetooth Antenne LED orange SUB-D 15 Stecker Vorwiderstand der LED 390 Ohm Abblockkondensator 100 nf Spannungsregler für BT Modul und µc LM78L33

Ohm 0,25 W Bluetooth Antenne LED orange SUB-D 15 Stecker Vorwiderstand der

8 Bestückung der Leiterplatte - Unterseite Keramikresonator 4 MHz Mikrocontroller PIC16F628A 4 Schutzwiderstände für Encodereingänge 1,1 kohm Abblockkondensator 100 nf Spannungsregler für +5V Encoderversorgung LM78L05ACX

Schutzwiderstände für Encodereingänge 1,1 kohm

9 Bestückungsflächen für weitere LEDs Auf der Leiterplatte befinden sich Lötflächen für die nachträgliche Bestückung zweier weiterer Leuchtdioden. LED Daten : Diese LED leuchtet immer dann auf, wenn zwischen dem BDSC und dem damit verbundenen Computer Daten übertragen werden. Aus den Bildern auf den folgenden beiden Seiten geht die Lage der LED und dem benötigten Vorwiderstand hervor. Die Baugröße der LED ist 1206, die des Widerstands Empfehlenswert ist hier die Bestückung einer besonders leuchtstarken LED, da die Datenpakete nur durch kurze Lichtblitze sichtbar werden. LED Stromversorgung : Diese LED leuchtet, sobald die Leiterplatte mit einer Betriebsspannung versorgt wird. Aus den Bildern auf den folgenden beiden Seiten geht die Lage der LED und dem benötigten Vorwiderstand hervor. Die Baugröße der LED ist 1206, die des Widerstands 0805.

Aus den Bildern auf den folgenden beiden Seiten geht die Lage der LED und dem benötigten Vorwiderstand hervor. Die Baugröße der LED ist 1206, die des Widerstands 0805.

10 Bestückungsflächen für weitere LEDs LED Daten A K K A LED Stromversorgung OK A K Vorwiderstand (390 Ohm) für LED Stromversorgung OK

11 Bestückungsflächen für weitere LEDs Vorwiderstand für Daten LED Vorwiderstand 390 Ohm für LED Daten

12 Zugang zur Programmierschnittstelle des Mikrocontrollers Falls Sie den Mikrocontroller auf Ihrer Leiterplatte selbst programmieren möchten, finden Sie hier die Signale, die mit dem PIC Programmer ICSP verbunden werden müssen. VDD RB7 RB6 MCLR GND

programmieren möchten, finden Sie hier die Signale, die mit

13 Rechtliche Hinweise Bei der BDSC Leiterplatte handelt es sich je nach Version entweder um einen elektronischen Baustein zum Einbau in bestehende Geräte oder zum Aufbau neuer Geräte, oder einen Bausatz aus einzelnen Bauelementen, der ebenfalls in bestehende Geräte eingebaut oder zum Aufbau neuer Geräte verwendet werden kann. In beiden Fällen darf der Aufbau und die Inbetriebnahme nur von einer mit der Materie vertrauten Fachkraft durchgeführt werden! Wer einen Bausatz oder eine Baugruppe durch Erweiterung bzw. Gehäuseeinbau betriebsbereit macht, gilt nach der DIN VDE 0869 als Hersteller und ist verpflichtet, bei der Weitergabe des Gerätes alle Begleitpapiere mitzuliefern sowie seinen Namen und seine Anschrift anzugeben. Geräte, die aus Bausätzen selbst zusammengestellt werden, entsprechen sicherheitstechnisch industriellen Produkten.

In beiden Fällen darf der Aufbau und die Inbetriebnahme nur von einer mit der Materie vertrauten Fachkraft durchgeführt werden! Wer einen Bausatz oder eine Baugruppe durch Erweiterung bzw.

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