Der Windprint PC-376
Der Windprint PC-376-1 wurde im Jahr 2004 entwickelt. Schon die Vorgängerversionen kämpften mit den Herausforderungen auf einer Seilbahnstütze:
- Die Stromzufuhr auf den Seilbahnstützen kann nicht immer gewährleistet werden. Deshalb setzen wir auf dem Print ein Solarakkuregler ein.
- Auf den Seilbahnstützen herrscht eine Temperaturschwankung von -20 bis +60°C, welche die Elektronik stark beeinflusst.
- Durch den Betrieb der Seilbahn werden kleinste Mikrovibrationen freigesetzt, welche die Funktionsfähigkeit der Elektronik stört.
- Die Daten müssen mehrere Kilometerweit übertragen werden können.
Zu diesen Herausforderungen kommt noch die schwierigen Bedingungen bei der Montage dazu. Die neue Version soll durch Erkenntnisse aus den vergangenen Jahren verbessert werden.
Richtziel
Es soll ein Testaufbau für die neu entwickelte Übertragungsschaltung erstellt werden. Die Art der Übertragung soll gleich wie beim Vorgänger sein. Die Arbeit umfasst das Erstellen eines Testprints, das Schreiben einer Software und das Testen der Schaltung.
Auftrag
Für die neue Version PC-376-2 soll ein Prototyp erstellt werden, damit die neuen Schaltungsteile überprüft werden können. Dafür wurde folgende Bedingungen definiert:
- Die 3.3V Speisung wird durch den Schaltregler LM5165Y ersetzt.
- Die Ausgangsstufe wird durch eine vereinfachte Schaltung ersetzt. Diese wurde durch den Experten der Firma SISAG AG entwickelt.
- Die Sensoreingänge werden konsequent mit einem Blitzschutz ausgestattet.
- Für die Ladung des Akkus muss ein neuer Ladetransistor geprüft werden.
- Der neue Mikrocontroller Atmega1608 wird eingesetzt.
- Es sollen vorwiegend SMD(Surface Mount Device)-Bauteile verwendet werden.
Für die Überprüfung der Schaltung wurde folgender Auftrag erteilt:
- Die Ausgangsstufe soll mittels FFT (Fast Fourier Transform) ausgemessen werden.
- Die Sensordaten sollen auf ihre Richtigkeit analysiert werden.
- Die Messung der Akkuspannung soll auf ihre Richtigkeit überprüft werden.
- Der Strombedarf über den Akkueingang soll ausgemessen werden.
Herangehensweise
Da die Zeit von rund 2 Monaten für das erstellen eines Prototyps, das Programmieren der Software und das Testen der Schaltung nicht möglich ist, wurde mit der Arbeit bereits im Mai begonnen.
Folgende Herangehensweise wurde vorgesehen:
- Analyse der neuen Schaltung
- Zeichnen des Schemas und des Layouts
- Print bestellen
- Software programmieren
- Hardware prüfen und fertigstellen
- Messungen durchführen
Hardware
Das durch den Experten entwickelte Schema wurde neu gezeichnet und anschliessen das Layout erstellt.
Die neuentwickelte Hardware wurde durch eine externe Firma produziert und teilbestückt.
Software
Im Rahmen der Arbeit wurde ein neuer Kontroller evaluiert, welcher mehr I/O's und serielle Schnittstellen zur Verfügung stellt. Da die Übertragung der Daten wie beim Vorgänger umgesetzt werden soll, wurde die alte Software analysiert. Die neue Software wurde dann aufgrund der Erkenntnisse der Analyse und mit Hilfe des Datenblatts des neuen Kontrollers programmiert.
Test
Die Tests erbringen dem Experten eine Grundlage um Entscheidungen für das weitere Vorgehen zu definieren.
Hardware
Lessons Learnt
Die zwei wichtigsten Punkte, welche ich aus dieser Arbeit mitnehme, sind folgende:
- Beim Erstellen eines Layouts ist es wichtig, dass die verwendeten Bauteile auf ihre Korrektheit überprüft werden. Andernfalls funktioniert die Schaltung nicht wie gewollt und kann im schlimmsten Fall einen Defekt an der gesamten Hardware verursachen.
- Beim Programmieren eines Kontrollers ist das Datenblatt eine grosse Hilfe. Dabei ist die vorgängige Analyse sehr wichtig, da man sonst Zeit beim Herumprobieren verschwendet.
