Herzlich Willkommen zu dem heutigen Vortrag aus der Reihe Magnetic4Freaks Android TM 1
Vorstellung Christian Dorsch Produktmanagement EC-Technologie Ingenieur Elektrotechnik (FH) 2
Übersicht Rosenberg Ventilatoren GmbH Quelle: Transceive freeievectors.com, QR-Code visualead.com, Smartphone & Tablet samsung.com, Head 123rf.com, Scann-QR Schulbilder.org, Finger iconfinder.com 3
Magnetic for Freaks, Rosenberg Ventilatoren GmbH Elektromagnetismus und Quelle: Transceive freeievectors.com, QR-Code visualead.com, Smartphone & Tablet samsung.com, Head 123rf.com, Scann-QR Schulbilder.org, Finger iconfinder.com 4
Maxwell (1831-1879) Quelle: Bubble clker.com, Maxwell, Labor, Faraday, Ampère, Gauß, Spule Wikimedia.org, Waage all-freedownload.com, Rechenschieber schule-und-familie.de, Maxwell Wikiquotes 5
Ideengeber Faraday (1791-1867) Ampère (1775-1836) Gauß (1777-1855) Quellen: Faraday & Ampère & Gauß Wikimedia.org, Waage all-free-download.com, Rechenschieber schule-undfamilie.de, Spule wikimedia.org 6
Hinweis Die folgenden Ideen und Überlegungen zu den Maxwell Gleichungen wurden in außerordentlichem Maße von der sechsteiligen Reihe Die Maxwell Gleichungen (fast) ohne Formeln 1. Felder 2. Im Vakuum 3. Wir bauen eine Welle 4. Voll geladen 5. Unter Strom 6. Spieglein, Spielgein von Martin Bäker inspiriert. An dieser Stelle vielen Dank für die sehr anschaulichen Darstellungen! Quelle: scienceblogs.de Maxwell-Gleichungen Martin Bäker 7
Die mikroskopischen Maxwell Gleichungen = 1. Gaußsches Gesetz,, Elektrische Feldstärke, Ladungsdichte,Elektrische Feldkonstante Die Ladung ist die Quelle des elektrischen Feldes. Quelle: scienceblogs.de Maxwell-Gleichungen Martin Bäker 8
Die mikroskopischen Maxwell Gleichungen '() *ü,-.,/01 2 3/4, 256 = Berechnung der Quellenstärke! + div E = +1-1 = 0 div E = +1 +1 = 2 * 1-Dimensionale Betrachtung, div = Divergenz, rot = Rotation, grad = Gradient Quelle: scienceblogs.de Maxwell-Gleichungen Martin Bäker 9
Das Coulomb Gesetz So What!?! Quelle: scienceblogs.de Maxwell-Gleichungen Martin Bäker 10
Das Coulomb Gesetz 256 = Die Divergenz muss 0 sein, da keine Ladung vorhanden! F2, E2 F1, E1 256 = BC1D? EC2D = = 0 = = 1 4? ~ 1 = C H ~ 1 = Coulomb Gesetz C = 1 4< H? H = = * 3-Dimensionale Betrachtung, 789 *ä:) = 4< = Quelle: scienceblogs.de Maxwell-Gleichungen Martin Bäker 11
Die mikroskopischen Maxwell Gleichungen I = 0 = 256 I 2. Gaußsches Gesetz I, J9K5L:) C8LL25:), Es gibt keine magnetischen Ladungen! Quellenfeld Wirbelfeld Quelle: scienceblogs.de Maxwell-Gleichungen 12
Die mikroskopischen Maxwell Gleichungen D = B MI M,, Elektrische Feldstärke I, Magnetische Flussdichte Faradaysche Induktion Lenzsche Regel Eine Änderung der magnetischen Flussdichte führt zu einem elektrischen Wirbelfeld. Quelle: scienceblogs.de Maxwell-Gleichungen 13
Die mikroskopischen Maxwell Gleichungen '() *ü,-.,/01 2 3/4, D = B MI M 1-2 2 +0 3 +3 4 Berechnung der Rotation! rot -1-1 +0-2 +0 +2 +0 +2 * 2-Dimensionale Betrachtung, div = Divergenz, rot = Rotation, grad = Gradient ** Im Zeitpunkt davor gab es kein Magnetfeld B!!! Quelle: scienceblogs.de Maxwell-Gleichungen Martin Bäker, Paddel kanushop-kanatu.de +3 = B2B2E0E0E3E3 = E2 = B1B1E0E0E2E2 = E2 Die Folge wäre ein räumlich negatives konstantes Magnetfeld **. 14
Die mikroskopischen Maxwell Gleichungen D = B MI M rot =??? Die Folge wäre ein inhomogenes invertiertes Magnetfeld **. * 3-Dimensionale Betrachtung, div = Divergenz, rot = Rotation, grad = Gradient ** Im Zeitpunkt davor gab es kein Magnetfeld B!!! Quelle: Curl (zu dt. Rotation) wikimedia.org, Paddel kanushop-kanatu.de 15
Die mikroskopischen Maxwell Gleichungen M DI = P QREP M,, Elektrische Feldstärke I, Magnetische Flussdichte SR, Stromdichte,Elektrische Feldkonstante μ,magnetische Feldkonstante Ampèresches Gesetz Elektrische Ströme einschließlich des Verschiebungsstroms führen zu einem magnetischen Wirbelfeld. Quelle: scienceblogs.de Maxwell-Gleichungen 16
Die mikroskopischen Maxwell Gleichungen DI = P QREP M M I rot =??? Das magnetische Feld um den Leiter fällt außen mit? ab. Vergleiche erste M4F W Veranstaltung Herr Professor Ulm Skript Seite 18, H = Y Z. =[W * 3-Dimensionale Betrachtung, rot = Rotation Quelle: Curl (zu dt. Rotation) wikimedia.org, Paddel kanushop-kanatu.de Die Ursache war ein uns entgegen fließender Strom durch einen Leiter. 17
Die mikroskopischen Maxwell Gleichungen = I = 0 D = B MI M DI = P QREP M M CR = H E6RDI 1. Gaußsches Gesetz 2. Gaußsches Gesetz Faradaysche Induktion Ampèresches Gesetz Lorentzkraft Quelle: scienceblogs.de Maxwell-Gleichungen 18
Übersicht Rosenberg Ventilatoren GmbH 2 1 Quelle: Transceive freeievectors.com, QR-Code visualead.com, Smartphone & Tablet samsung.com, Head 123rf.com, Scann-QR Schulbilder.org, Finger iconfinder.com 19
Elektromagnetische Welle im Vakuum nach Maxwell! DI = P M M EP QR =0 D = B MI M = 0 ` a b I = 0 =0 Magnetisches Feld Elektrisches Feld Wir bauen eine elektromagnetische Welle! Im Vakuum gibt es keine Ladungsträger + und auch keinen Strom. = Aber wie schnell ist das Ding? * Im Vakuum gibt es keine Ladungsträger und auch keinen Strom. = 0 und DI = P ]^ Quelle: Welle, Maxwell wikimedia.org, scienceblogs.de M. Bäker, Paddel kanushop-kanatu.de, Bauhelm wimmer-construction.de ]_ 20
Ausbreitungsgeschwindigkeit im Vakuum und die Maxwell Gleichungen DI = P M M D DI BDP M M = 0 Identität: D DCR = CR B = CR =0 B = M I B IBDP M = 0 Es gilt: I = 0 ~7? h Thank God for mathematicians! : = 1 = 299.792.458 g μ L * Im Vakuum gibt es keine Ladungsträger und auch keinen Strom. = 0 und DI = P ]^ Quelle: uni-tuebingen.de/faessler, en.wikipedia.org, Erde & Sonne wikimedia.org ]_ 21
Bestimmung von c For Freaks only! 21 cm 15 cm Maxima bzw. Minima der Welle Nur stehende Wellen, deshalb normal auch der Drehteller! : = id* j 2D0,06 g D2,45 lm( j 294.000 ng L Quelle: Wie man mit Schokolade die Lichtgeschwindigkeit bestimmt scienceblogs.de, Schokolade sweetware.de, Mikrowelle chip.de, Sound Microwave soundjay.com 22
Einschätzung der Leistung Maxwells durch God said, = I = 0 D = B MI M DI = P QREP M M and there was light! * Die Arbeit von Maxwell hat die Welt für immer verändert! Albert Einstein * Das ist ein Spaß!!! Quelle: Einstein tyrannyoftradition.files.wordpress.com, Zitat Einstein en.wikiquote.org 23
Übersicht Rosenberg Ventilatoren GmbH 2 1 Quelle: Transceive freeievectors.com, QR-Code visualead.com, Smartphone & Tablet samsung.com, Head 123rf.com, Scann-QR Schulbilder.org, Finger iconfinder.com 24
WAS TUN WIR? Hersteller von: Motoren, Ventilatoren und Kastenklimageräten 25
Definition Rosenberg Ventilatoren GmbH EC-Motor Electronically Commutated Motor Kommutierung bedeutet das lageabhängige Schalten des elektrischen Stromes. 26
Luft effizient bewegen Rosenberg Ventilatoren GmbH AC BDC * EC Keine Kommutierung Mechanische Kommutierung Elektrische Kommutierung (BLDC ** ) * BDC = Brushed DC Motor, ** BLDC = Brushless DC Motor Quelle: DC Motor Wikimedia.org 27
AC-Motor D = B MI M M DI = P QREP M Wicklung Rotor Rosenberg Ventilatoren GmbH Blechpaket Kurzschlusskäfig Aluminium Legierung Rotor Flansch Stator Gehäuse * Achtung: kein Vakuum mehr, für ne Idee ist s aber noch genug! 28
Luft effizient bewegen Rosenberg Ventilatoren GmbH AC BDC * EC Keine Kommutierung Mechanische Kommutierung Elektrische Kommutierung (BLDC ** ) * BDC = Brushed DC Motor, ** BLDC = Brushless DC Motor Quelle: DC Motor Wikimedia.org 29
BDC-Motor * D = B MI M DI = P QREP M M Rotor Welle Kommutator Wicklung Stator nicht abgebildet * BCD = Brushed DC Motor, kein Rosenberg Produkt, ** Achtung: kein Vakuum mehr, für ne Idee ist s aber noch genug! Quelle: DC Motor Wikimedia.org 30
Luft effizient bewegen Rosenberg Ventilatoren GmbH AC BDC * EC Keine Kommutierung Mechanische Kommutierung Elektrische Kommutierung (BLDC ** ) * BDC = Brushed DC Motor, ** BLDC = Brushless DC Motor Quelle: DC Motor Wikimedia.org 31
EC-Motor Rosenberg Ventilatoren GmbH D = B MI M DI = P QREP M M Permanentmagnete Stator Elektronik Wicklung Rotor Hall Sensoren Kabeleinführung 32
Vereinfachtes Funktionsprinzip Rosenberg Ventilatoren GmbH Gleichrichter Zwischenkreis Wechselrichter Wechselspannung Gleichspannung Motorspannung 33
Rosenberg Ventilatoren GmbH Funktionsprinzip Rectifier DC link Inverter Alternating Current Direct Current Motor Voltage * Leistungsmodul geöffnet Quelle: 1-Cent Coin wikipedia.org 34
Ventilatoren Rosenberg Ventilatoren GmbH Axial Radial Lufteintritt Luftaustritt 35
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Informationsübertragung von Kupfer auf Luft /EIA-485 Quelle: Car openclipart.org, Tree wikimedia.org, Plane clipartbest.com, Sun wotomoro.com, Cloud iconfinder.com, Bluetooth Logo bluetooth.com, TIA Logo tiaonline.org 37
/EIA-485 Halb- oder Vollduplex Übertragung Übertragung eines Differenzspannungspegels mit einer Eingangsempfindlichkeit von E/B 200 gp Bis zu 256 Teilnehmer, in Abhängigkeit vom Unit Load Wert Unit Load Teilnehmer Eingangswiderstand 1 32 12 kω 1/2 64 24 kω 1/4 128 48 kω 1/8 256 96 kω Quelle: TIA Logo tiaonline.org, Störung wikimedia.org 38
/EIA-485 Maximale Übertragungslänge ** 1,5 p + - s s 200 gp 120 Ω r Kabelspezifikation 305 g 25 Ω D390 Ω = 4.758 g ) 5L:) 9ä8*59 x ~ 1.200 g s = t1,5 p B0,2 pu 2 D 120 v 0,2 p = 390 v 50 Mbps * ABER! + Bluetooth: realistische Datenrate 390 KL Application Guidelines for TIA/EIA-485-A, TIA-485-A Standard, *Angabe 10 Mbps bei älterem Standard ** not specified Quelle: TIA Logo tiaonline.org, Datasheet Maxim 39
/EIA-485 Rosenberg Ventilatoren GmbH Line Termination GND Line Polarisation Quelle: TIA Logo tiaonline.org 40
Im lizenzfreien ISM-Band * 2,4 GHz Verschiedenste Kommunikationsprotokolle Bluetooth Modul SDP RFCOMM BNEP TCS Mit SPP Firmware Erstmaliger Pairing Vorgang erforderlich, anschließend SAFER+ Verfahren *ISM = Industrial, Scientific, Medical, SDP Service Discovery Protocol, RFCOMM Radio Frequency Communications, BNEP Bluetooth Network Encapsulations Protocol, TCS Telephony Control Protocol, SPP Serial Port Profile, SAFER+ Secure And Fast Encryption Routine Quelle: Bluetooth Logo bluetooth.com, Bluetooth Modul mikrokontroller.net, Viking nocookie.net 41
Frequenz-Hopping Verfahren auf bis zu 79 Kanälen 2,402 GHz 2,454 GHz ~yz % aller mobilen Endgeräte ** nutzen Bluetooth Reichweite und Sendeleistung 20 2Ig = 10Dlog 100 gx = }~ 1 gx 100 gx = 10? *EIRP = Equivalent Isotropically Radiated Power, **mobiles Endgerät = Smartphone oder Tablet Quelle: Bluetooth Logo bluetooth.com, rabbits blogspot.com 42
Die Black-Box??? /EIA-485 Quelle: Car openclipart.org, Tree, Box wikimedia.org, Plane clipartbest.com, Sun wotomoro.com, Cloud iconfinder.com, Bluetooth Logo bluetooth.com, TIA Logo tiaonline.org, Smartphone samsung.com 43
Schaltungsbestandteile Christian Dorsch A. Das Bluetooth-Modul mit SMA-Buchse für Antennenanschluss. B. Die Transistorschaltung verstärkt die 3,3 V auf 5 V. Der Spannungsteiler teilt 5 V auf 3,3 V. C. Der Pegelwandler, wandelt den TTL-Pegel in den Differenzspannungspegel der RS- 485 Schnittstelle. D. Line Termination und Line Polarisation E. Die Spannungsversorgung von 5 V und die Klemmen der Busleitung. F. Ein Festspannungsregler generiert die Versorgungsspannung des Bluetooth Moduls 3,3 V. A Das Bluetooth-Modul SMA-Buchse für den Antennenanschluss. Quelle: Box wikimedia.org, Schaltplan C. Dorsch 44
Printed Circuit Board Christian Dorsch 2,4 GHz Antenne 30 75 [mm] Quelle: Box wikimedia.org 45
By the way Maxwell = I = 0 D = B MI M M DI = P QREP E P M Quelle: Dipolentstehung wikimedia.org/wiki, Box wikimedia.org, Wellenentstehung scienceblogs.de 46
Reichweite Christian Dorsch Quelle: Box wikimedia.org 47
Übersicht Rosenberg Ventilatoren GmbH Quelle: Transceive freeievectors.com, QR-Code visualead.com, Smartphone & Tablet samsung.com, Head 123rf.com, Scann-QR Schulbilder.org, Finger iconfinder.com, Oszilloskop md-automation.de 48
Die Übertragung steht. ABER! Rosenberg Ventilatoren GmbH 19,2 Kbps??? Quelle: TIA Logo tiaonline.org 49
RTU Rahmen: Telegramm: Wen? Was? 0-252 Datenbyte(s) Fehlererkennung! 1-247 lesen, schreiben *CRC = Cyclic Redundancy Check, Request Anfrage Quelle: modbus.org 50
RTU Rosenberg Ventilatoren GmbH Parity-Bit ~52 μl Start-Bit Adresse Stop-Bit Start-Bit Quelle: modbus.org 51
Übersicht Rosenberg Ventilatoren GmbH Quelle: Transceive freeievectors.com, QR-Code visualead.com, Smartphone & Tablet samsung.com, Head 123rf.com, Scann-QR Schulbilder.org, Finger iconfinder.com 52
Warum Android? Tablet Smartphone Quelle: Daten 1 Quartal 2013 idc.com, Android android-developer.com 53
Christian Dorsch Für das Design gibt s XML! <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:background="@android:color/white" android:orientation="vertical" android:paddingbottom="@dimen/activity_vertical_margin" android:paddingtop="@dimen/activity_vertical_margin" > <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:layout_gravity="center_horizontal" android:orientation="horizontal" android:paddingtop="@dimen/_vertical_margin android:paddingbottom="@dimen/_vertical_margin"> <ToggleButton...... <LinearLayout android:layout_... *xml = Extensible Markup Language Quelle: Software C. Dorsch 54
Das Ganze bitte einmal für Rosenberg Ventilatoren GmbH fürs Tablet auch nochmal Horizontal sowie Vertikal und Quelle: Smartphone, Tablet samsung.com 55
Christian Dorsch Für die Programmierung gibt s JAVA!... * Nassi-Shneiderman Diagramme strukturierte Programmierung bei über 5.500 Codezeilen Quelle: Software C. Dorsch 56
Christian Dorsch Unified Modeling Language Diagramm CRC Prüfung und Berechnung, Daten Konvertierung, GUI Elemente, * GUI = Graphical User Interface Quelle: Smartphone samsung.com, modbus.org, bluetooth.com, Action pmtips.net, Dialog caveviews.blogs.com 57
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Anwendungen: RTU to Rosenberg Ventilatoren GmbH Converter Klimagerät Messe: Eyecatcher Quelle: Programmiergerät schliess-anlagen.de, Smartphone samsung.com, Carel carel.com, Laptop offenerdesktop.files.wordpress.com, Transceive freeievectors.com, Bluetooth bluetooth.com, Modbus modbus.org 59
Let s talk to Rosie! Live!!! Quelle: QR-Code visualead.com 60