Die Steuerung der Miniaturwelt SP04 (R) Anleitung

Transkript

1 Die Steuerung der Miniaturwelt SP04 (R) Anleitung Autor: Leon J. A. Perlo Version: 1.0 Datum: 18. Juni 2012 Übersetzung: Helmut Schmidt Datum:

2 Release-Management Diese Anleitung gilt für die gedruckte Schaltung o SP04 Rev Es ist nicht erlaubt, dieses Dokument oder jede Information aus ihm zu kopieren oder in irgendeiner Form ohne die ausdrückliche schriftliche Genehmigung des ursprünglichen Autors im Ganzen oder in Teilen zu kopieren oder zu verbreiten. Das Erstellen von Kopien und Drucken, ist den Nutzern des SP04 Moduls ausschließlich für den privaten Gebrauch erlaubt Leon van Perlo Version Juni 2012 Seite 2 von 12

3 Inhaltsverzeichnis 1 SPO Einführung Versionen Anschlüsse und Funktionen Montage SP04 Kit Voraussetzungen Schaltungsaufbau Anschließen Versorgungsspannung und Wärmeerzeugung Anschliessen der Servos auf der SPO Anschließen der SP04 an der OC Leon van Perlo Version Juni 2012 Seite 3 von 12

4 1 SPO4 1.1 Einführung Die OC32 bietet die Möglichkeit, bis zu 32 Aktoren pro OC32-Modul zu steuern. Ein Servomotor muss jedoch an einer Versorgungsspannung zwischen 4,5 V und 6V angeschlossen sein. Ein Servo kann so viel Strom ziehen, dass es besser ist, eine zusätzliche Stromversorgung zu nutzen. Daher raten wir dazu, eine separate stabilisierte Stromversorgung für die Versorgungsspannung der Servos einzusetzen. Die SP04 ist ein kompaktes Modul, das bis zu vier Servomotoren entwickelt richtige Stromversorgung bietet und die Verbindung zur OC32 für das Servosignal herstellt. Der SP04 müssen dafür mindestens 7 Volt Gleichspannung zugeführt werden, die aber nicht unbedingt stabilisiert sein muss. Möchten Sie mehr als 4 Servos an einer OC32 anschließen so verwenden Sie mehrere SP04-Module. Abbildung 1: Die SP Versionen Die SP04 ist eine verbesserte Version des Vorgängers SP4. Der wichtigste Unterschied ist, dass die SP04 Entstörkondensatoren enthält, um Störsignale auf den Signalleitungen zwischen OC32 und SP04 zu unterdrücken. Sie können somit die SP04 in einem größeren Abstand von der OC32 montieren. Die SP04 ist in zwei Versionen erhältlich: SP04 und SP04R. Die R-Version verfügt über 4 zusätzliche "Pull-up" Widerstände zwischen der Signalleitung des Servo und + 5V. Besonders preiswerte Servos neigen leider oft zu Servozuckungen. Nach dem Einschalten der Betriebsspannung laufen solche Servos gelegentlich auch einfach an. Dieser unerwünschte Effekt durch Selbstverstärkung ist in der Elektronik leider nicht so leicht zu kontrollieren. Der Einschalteffekt kann bei vielen Servos dadurch reduziert werden, indem an der Steuerleitung die 5 Volt Versorgungsspannung angelegt wird. Dies kann einfach durch einen Pull-up-Widerstand zwischen dem Signaldraht und der + 5V erfolgen. Die SP04R hat die Pull-up-Widerstände, die SP04 nicht. Mit besonderem Dank an Daan Nijenhuis (HCC! M) Leon van Perlo Version Juni 2012 Seite 4 von 12

5 Beim SP04R Kit können Sie wählen, ob Sie die Widerstände einlöten oder nicht. In der fertig gelöteten Version ist es sehr schwierig, die Widerstände nachträglich hinzu zu fügen oder zu entfernen. Sie müssen sich deshalb vor dem Löten zwischen SP04 und SP04R entscheiden. 1.3 Anschlüsse und Funktionen Abbildung 2: Draufsicht SP04-Anschlüsse und Bestückung Auf der SP04 finden Sie folgende Anschlüsse und Bestückung: 4-Stiftleisten für den Anschluss von vier Servos; eine 6-fach Schraubklemme zum Anschluss der Versorgungsspannung sowie der Verbindung für die Servosignale von der OC32; 2 Befestigungslöcher (3 mm) Leon van Perlo Version Juni 2012 Seite 5 von 12

6 2 Montage SP04 Kit Dieser Abschnitt gilt nur, wenn Sie ein SP04 Kit erworben haben. Wenn Sie SP04 oder SP04R haben, dann können Sie zu Kapitel 3 gehen. 2.1 Voraussetzungen Neben dem SP04 (R) Kit und dieser Anleitung benötigen Sie: Einen Lötkolben für Elektronik-Lötarbeiten. Da die gedruckte Schaltung gleichzeitig als Kühlkörper dient, müssen Sie die Lötstellen zur Wärmezufuhr mit sauber geflossenem Zinn verlöten. Ein 15Watt Lötkolben kann daher nur begrenzt eingesetzt werden. Eine Lötstation erfüllt jedoch in fast allen Fällen diese Voraussetzungen, sonst kann ggfls. auch ein 25W-Lötkolben verwendet werden. Bevorzugt sollte eine langlebige zunderfreie Lötspitze verwendet werden, vor allem, wenn silberhaltige Lote zum Einsatz kommen. Entlötpumpe (für Notfälle). Elektroniklot, vorzugsweise bleifrei, mit Kolophoniumseele, 0,8 mm oder dünner. Ein kleiner Elektronik-Seitenschneider. Eine kleine Zange Schraubendreher PZ1 Hinweis: Verwenden Sie NIEMALS S39 oder ähnliche Flussmittel während des Lötens. Diese zerstören die gedruckte Schaltung nach dem Gebrauch von innen. Nutzen Sie deshalb höchstens spezielles Flussmittel für Elektronikarbeiten aus dem Elektronik-Fachgeschäft das speziell für den Einsatz auf Leiterplatten geeignet ist! Im Prinzip ist zusätzliches Flussmittel aber nicht notwendig, normales Lötzinn mit Kolophoniumseele ist völlig ausreichend. 2.2 Schaltungsaufbau Identifizieren Sie die Bestückungsseite und die Lötseite der Leiterplatte. Die Bestückungsseite ist die Seite, auf der die weiße Bedruckung mit der vorgesehenen Stelle für die Bauteile zu sehen ist. Sie müssen die folgende Reihenfolge beim Bestücken der Bauteile, nicht unbedingt einhalten, es macht es für Sie aber einfacher! Nehmen Sie den L7805 Stabilisator und biegen Sie die Beine mit einer Biegezange um 90 genau an der Stelle, an der das breite Teil der Beine in den schmaleren Teil übergeht, nach unten. Oben ist die Seite mit der Beschriftung. Biegen sie die Anschlüsse nicht zurück, sie könnten abbrechen. Setzen Sie den L7805 an der Stelle von IC1 ein. Wenn Sie die Anschlüsse richtig gebogen haben, passen sie genau in die Bohrungen der gedruckten Schaltung. Stellen Sie sicher, dass das Metall der Rückseite des IC beim Einlöten gut und flach aufliegt. Durch den Kontakt der IC-Rückseite mit der gedruckten Schaltung, erfolgt die Kühlung des IC. Die zu langen Anschlüsse können sie direkt nach dem Löten mit einem Seitenschneider abtrennen. Löten Sie die vier 3-Stiftleisten auf der Seite von S1-S4 ein. HINWEIS: Wenn Sie die SP04R mit Pull-up- Widerständen bauen möchten, löten Sie die Stiftleisten zuerst nur am GND Stift an. Das ist der Stift, der sich direkt am Rand der Schaltung liegt, die beiden anderen Stifte verlöten sie erst später. Wenn Sie die SP04 ohne Pull-up-Widerstände bauen, können Sie sofort alle Stifte verlöten. Wenn Sie die SP04R bauen: Drücken Sie die Pull-up-Widerstände zwischen die beiden noch nicht verlöteten Stifte der Stiftleise. Die Widerstände sind SMD-Widerstände und klemmen fest zwischen den Beinen. Dabei kommen die Widerstände mit der weißen Seite auf die Leiterplatte, die schwarze Seite mit der Aufschrift kommt nach oben, so dass sie diese lesen können. Verlöten Sie nun die Stifte der Stiftleiste mit dem dazwischen klemmenden Widerstand. Dabei können Sie Abbildung 3 zur Kontrolle nutzen. Abbildung 3: Chip-Pull-up-Widerstände Leon van Perlo Version Juni 2012 Seite 6 von 12

7 Löten Sie die 6-polige Schraubklemme an der Stelle mit der Bezeichnung V + - S4 ein. Stellen Sie dabei sicher, dass die Öffnungen für die Anschlussdrähte auf der Außenseite der Schaltung liegen. Löten Sie den 100nF Kondensator (mit der Bezeichnung 104, mit 5,08mm Drahtabstand) am Ort des C3 ein. Schneiden Sie die überstehenden Anschlüsse unten nach dem Löten ab. Löten Sie die vier 10nF Kondensatoren (mit der Bezeichnung 103 Drahtabstand 2,54 mm) an der dafür vorgesehenen Stelle ein. Es gibt für die Kondensatoren keine Markierung auf der gedruckten Schaltung, aber durch die Bohrungen ist eindeutig festgelegt, wo sie eingelötet werden sollen. Schneiden Sie die überstehenden Anschlüsse unten nach dem Löten ab. Löten Sie die beiden 220uF Kondensatoren an der Stelle von C1 und C2. Dabei ist unbedingt auf die Polarität zu achten! Der längste Anschlussdraht (+) kommt in die mit dem Kreis gekennzeichnete Bohrung, der kürzeste Anschlussdraht in die mit dem Quadrat gekennzeichnete Bohrung. Schneiden Sie die überstehenden Anschlüsse unten nach dem Löten ab. Schrauben Sie den L7805 mit der mitgelieferten Schraube und Mutter fest. Stecken sie die Schraube dabei erst durch das IC und dann durch die Leiterplatte. Befestigen sie die Mutter und löten diese dann auf. Halten Sie die Mutter dann mit einer kleinen Zange oder möglicherweise mit einem Ringschlüssel fest und ziehen Sie die Schraube fest. Gratulation, Ihre SP04 ist nun bereit! Leon van Perlo Version Juni 2012 Seite 7 von 12

8 3 Anschließen 3.1 Versorgungsspannung und Wärmeerzeugung Die SP04 stellt einen Strom von bis zu 1,5 A für insgesamt vier Servos zur Verfügung. Der Strom der SP04 ist begrenzt. Die Differenz zwischen der Versorgungsspannung und den 5V für die Servos wird dabei in Wärme umgewandelt. Je höher die Spannung ist, die Sie zur Verfügung stellen, umso mehr Energie muss vernichtet werden und umso wärmer wird die SP04. In den meisten Fällen werden Servos aber nur kurz bewegt. Wenn das Servo aber viel arbeitet, muss es auch weiterhin mit Energie versorgt werden, dabei kann sich der Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung erhöhen. In diesem Fall empfiehlt es sich, die zugeführte Versorgungsspannung auf minimal 7 Volt zu senken, um die Wärmeerzeugung zu begrenzen. Die SP04 ist auf der Rückseite mit einer Kupferschicht versehen, um so die überschüssige Wärme aufzunehmen und abzuführen. In den meisten Fällen wird dies auch völlig ausreichend sein. Stellen Sie deshalb sicher, dass die Rückseite der gedruckten Schaltung die Wärme abgeben kann. Schrauben Sie diese deshalb nicht unmittelbar auf eine Holz- oder Kunststoffoberfläche, sondern verwenden Sie Abstandshalter! Die Versorgungsspannung für die SP04 kann die gleiche Versorgungsspannung wie für die OC32 sein, um die 5V für die Servos zu liefern, aber es kann auch eine separate Stromversorgung verwendet werden. In diesem Fall muss GND (0V) beider Netzteile aber unbedingt miteinander verbunden werden. Hinweis: Das Anschließen einer Wechselspannung oder die Verpolung der Gleichspannung als Versorgungsspannung für die SP04 führt unweigerlich zu einem Defekt in der SP04, möglicherweise aber auch zu einem Defekt in der OC32 und / oder Ihren Servomotoren. Überprüfen Sie deshalb unbedingt die Polarität, bevor die Sie die SP04 in Betrieb nehmen!! Abbildung 4: Wie auf der Abbildung zu sehen ist, besteht die Rückseite der SP04 fast ausschließlich aus Kupfer für die Wärmeableitung Leon van Perlo Version Juni 2012 Seite 8 von 12

9 3.2 Anschliessen der Servos auf der SPO4 Ein Servomotor wird in der Regel mit einem dreipoligen Stecker geliefert. Normalerweise ist der mittlere Stift für Plus (4,5-6 V), der rechte Pin ist der GND / 0V und der linke Pin ist der Signaldraht, über den das Servo das Signal erhält, welche Position es einnehmen soll. Wir können nicht garantieren, dass das für alle Servos gilt. Bitte überprüfen Sie im Zweifel die Dokumentation des Servo Anbieters! Abbildung 5: Anschlüsse Servo Auf der SP04 finden Sie vier 3-polige Stiftleisten mit der Bezeichnung S1-S4. Stecken Sie den 3-pin Stecker des Servo auf einer der 3-polige Stiftleisten. Der Signaldraht gehört dabei auf die der grünen Schraubklemme zugewandte Seite. Wenn Sie die Richtung vertauscht haben funktioniert es einfach nicht, so dass Sie lediglich den Stecker drehen müssen. Solch ein Verdrehen führt aber eigentlich nie zu Problemen oder Zerstörungen, es geht einfach nur nicht. Abbildung 6: Anschließen des Servo auf der SP Leon van Perlo Version Juni 2012 Seite 9 von 12

10 3.3 Anschließen der SP04 an der OC32 Sie verbinden die SP04 mit bis zu 6 Leitungen. Die ersten beiden Leitungen sind für eine positive Versorgungsspannung und 0V/GND, sie weiteren vier sind die Signalleitungen für je ein Servo. Bei den Signalleitungen ist für die Modellierung des Signals ein Querschnitt ab 0,14mm² völlig ausreichend. Für die Stromversorgung und GND sollten Sie besser einen größeren Querschnitt nehmen, vor allem, wenn die Leitungen etwas länger sind (z.b. mehr als 1,5 Meter) z.b. 0,22mm² oder 0.5mm². GND der SP04 verbinden Sie mit dem GND, der OC32. Für die Stromversorgung können Sie auch den Vp Ausgang der OC32 verwenden, oder Sie verwenden eine separate Stromversorgung. Die (maximal) vier Signalleitungen schließen Sie an bis zu 4 Ausgänge der OC32. Natürlich müssen diese Ausgänge als Servo- Ausgang konfiguriert werden. Elektrisch verwendet der Ausgang einen 5V-Ausgang mit Widerstandsbank (vorzugsweise 220 Ohm). Für das Protokoll ist es nicht notwendig, dass die Ausgänge 4 aufeinanderfolgende Ausgänge sind. Sie können grundsätzlich alle vier Ausgänge verwenden, wenn sie für eine Servosteuerung konfiguriert sind und mit einer Widerstandsbank ausgestattet sind. Abbildung 7: die SP04 mit der OC32 verbinden. Es ist bei der Verwendung der OC32 optimal, die GND und vorzugsweise auch die Stromversorgung dort anzuschließen, wo auch das Servosignal erzeugt wird. Bündeln Sie alle Kabel an der SP04 (dicht) zusammen. Dies stellt sicher, dass externe Störungen einen geringeren Einfluss haben, einige Servos reagieren besonders sensibel darauf (so wie in der obigen Abbildung 6 zu sehen ist). Hinweis: Es ist nicht gut, die Stromversorgung von einem anderen Ort in einer Schleife zu holen. (Also nicht wie in Abbildung 8 gezeigt)! Leon van Perlo Version Juni 2012 Seite 10 von 12

11 Abbildung 8: So bitte nicht anschließen! Leon van Perlo Version Juni 2012 Seite 11 von 12

12 4 Schlusswort Support-Informationen, Software und Updates finden Sie auf der Dinamo-Website: und bei den Dinamo-Usern: Wenn Sie Fragen zu diesem Handbuch oder der Anwendung der SP04 haben, stllen Sie sie bitte zunächst in der Dinamo-Usergruppe. Ist die benötigte Information nicht auf der Webseite oder in der Usergruppe zu erhalten, gibt es noch ein Dinamo Userforum, von dem Sie Gebrauch machen können. Bei Fragen zu Bestellungen oder andere Rückfragen mit einer persönlichen Note, können Sie eine an senden Leon van Perlo Version Juni 2012 Seite 12 von 12