Datei:Datel DM-LX3 Schematic R1.pdf

2015-03-24T12:09:35Z

Gerhard:

Digital Panel Meter

2015-03-24T12:08:49Z

Gerhard:

Dieser Artikel beinhaltet einige Unterlagen zu einem nützlichen älteren Digitales Panel Meter der Firma DATEL.
Das dieses Teil kommerziell obsolete ist, habe ich die Schaltung von der Platine heraus gezeichnet um bei etwaigen Reparaturen und Modifizierungen behilflich zu sein.

Dieses Panel Meter verwendet einen mir unbekannten LSI Schaltkreis. Wahrscheinlich ist es eine kundenspezifische Version des ICL7106. Als mir die Bord gegeben wurde, fehlte der Schaltkreis. Um einen ICL7106 oder besser den neueren ICL7136 verwenden zu können muss man drei kleine Modifikation durchführen da das Pinout im Vergleich zum Original in ein paar Punkten verschieden ist.

Nachtrag: Der mir unbekannte ADC scheint tatsächlich ein ICL7116 zu sein. Dieser hat den Run/Hold Eingang und V+ ist auf Pin-35. Das passt alles. Falls dieser lokal erhältlich ist, hat man damit den korrekten Ersatz. Leider fehlte IC1 auf der Bord und es war bis jetzt ein Rätsel ob das nur ein unbekannter ADC oder ein DATEL In-House "Special" war. Damit hätte sich das Thema prinzipiell erledigt weil der ICL7116 noch allgemein leicht erhältlich ist. Es sei denn man will noch vorhandene Typen wie 7106, 7136 verwenden wollen.

Unterschiede zum ICL7106:

{| class="wikitable"
|-
! PIN NUMMER !! DATEL !! INTERSIL 71x6
|-
| 1 || RUN/HOLD || V+
|-
| 35 || V+ || REF LO
|}

Die RUN/HOLD Funktion gibt es beim ICL71x6 nicht. Dieser Pin muss mit der Spannungsversorgung verbunden werden. Entweder +5V an J1-PIN6 anschließen oder Leiterbahn durchschneiden und PIN1 mit einem Draht an Vcc legen.

PIN35 war vorher Vdd und ist nun REF LO welche mit COM verbunden werden sollte

Alle Änderungen sind im beigelegten Schaltbild angezeichnet.

Schaltbild:
[[Datei:Datel DM-LX3 Schematic R1.pdf|miniatur|Datel DM-LX3 Schaltplan]]

[[Datei:Datel DM-LX3 Wiring.pdf|miniatur|Anschlussplan]]

Manual: http://www.murata-ps.com/data/meters/dm-lx3.pdf

2015-03-23T12:56:48Z

Gerhard:

Digital Panel Meter

2015-03-23T12:53:31Z

Gerhard:

Datei:DATEL DM-LX3 Schematic.pdf

2015-03-23T12:52:36Z

Gerhard: Datel DM-LX3 Schaltbildunterlagen

Datel DM-LX3 Schaltbildunterlagen

2015-01-04T23:02:15Z

Gerhard: Neu Eintrag

Für die Temperaturmessung gibt es zahlreiche Möglichkeiten die im Allgemeinen eine mehr oder weniger einfache Lösung dieser Aufgabe ermöglichen. Obwohl es überall und auch hier im Forum Informationen zum Thema gibt, will ich hiermit eine kurze Zusammenfassung und Überblick dazu geben und würde mich freuen wenn mein Beitrag dem Einen oder Anderen etwas nützlich sein könnte. Hier geht es nur um Passive und Aktive Temperaturfühler. Infrarot Kontaktlose Techniken und Quarz-Sensoren werden hier nicht behandelt. Es soll auch kein Kochbuch sein weil diese Thematik ganze Bände füllen könnte. Abgesehen davon wird man im Internet ziemlich fündig.

''Here it goes...''

Gebräuchliche Temperatur Meßfühler gibt es in einige streng aufgeteilte Gruppen:

'''Passive Sensoren:'''

Dazu gehören:
* NTC - Steht für ''Negative Temperature Coefficent'' Widerstandssensor, z.B. 1K@25DEGC = 192-102DEW-A01.
* PTC - Steht für ''Positive Temperature Coefficient'' Widerstandssensor, z.B. KTY81.
* RTD - Steht für ''Resistance Temperature Detector'' aus Platin, z.B. PT100
'''Aktive Meßfühler:'''

Integrierte Analog- oder Digitalmeßfühler. Siehe weiter unten.

Allen diesen passiven Sensoren ist aber gemeinsam, daß sie einen nicht-linearen Zusammenhang von Fühlertemperatur und Widerstandsänderung aufweisen. Solche Sensoren müssen entweder schaltungstechnisch oder programmatisch erst linearisiert werden.

Für RTDs und NTCs existieren etablierte mathematische Näherungsformeln mit denen sich der Temperaturgang programmatisch sehr genau linearisieren läßt. Allerdings läßt sich bei niedrigeren Anforderungen an Genauigkeit in einem engen Bereich und durch eine bestimmte Schaltungstechnik eine durchaus brauchbare Linearität erreichen.

Je nach Sensor ändert sich der Widerstand nur in einem mehr oder weniger begrenzten Bereich. Das kann möglicherweise zu ungenügender digitaler Auflösung bei den gängigen ADC-Wandlern in MCUs führen und erfordert zweckdienliche Maßnahmen um eine ausreichende Empfindlichkeit zu erzielen. Man kann z.B. einen driftarmen Opamp- oder Instrumentenverstärker oder einen höher-auflösenden ADC einsetzen um eine ausreichende Nutzung des ADC-Konvertierungsbereich zu erzielen.

Allgemein wird bei Temperaturmessungen empfohlen den ADC im sogenanntem ratio-metrischen Modus zu verwenden was einfach bedeutet die MCU-Spannungsversorgung als ADC-Referenzspannungsquelle einzustellen. Dadurch mißt man nur das Verhältnis zwischen Meßspannung und der Meßschaltung und die Schaltung bleibt gegen Versorgungsspannungsänderungen weitgehend unempfindlich.

Die Linearisierung läßt sich auf verschiedene Arten realisieren. Wie schon erwähnt läßt sich ein angenäherter linearer Meßbereich in einem begrenzten Temperaturbereich verwirklichen. Das ist einfach, erfordert aber eine Kalibrierung der Schaltung. Bei genauen NTC Meßfühlern kann man die Linearisierung mathematisch nach der sogenannten ''"Steinhardt-Hart"'' Algorithmus implementieren. Das kann man entweder durch ein interpolierende Aufruftabelle(Look-up table) oder mathematisch im MCU berechnen. Diese Methode ist allerdings mit einem erheblichen Berechnungsaufwand verbunden die auf ein 8-Bit MCU viel Platz und Berechnungszeit erfordern kann. Die Linearisierung nach dem ''Steinhardt-Hart'' Polynomial eliminiert (fast) eine Kalibrierung und die Genauigkeit ist nur von der Güteklasse der Sensorfamilie abhängig. Es ist vielleicht von Interesse zu wissen, daß man die Exponentenberechnung bei den Polynomischen Gliedern durch entsprechende Faktorisierung eliminieren kann und deshalb eine Verwendung des Linearisierungspolynomial zur Berechnung auf einem 8-Bit MCU durchaus Sinn hat. Meistens spielt die Rechenzeit bei einem Thermometer in vielen Fällen sowieso keine große Rolle.

Bei PTCs wie z. B. beim KTY81, kann man durch einen bestimmten Wert des Vorwiderstands eine brauchbare Linearisierung über einen brauchbaren Temperaturbereich erreichen. Diese Methode wird auf der Webseite von Sprut mit einem ausführlichen Beispiel belegt. Seine Realisierung stützt sich auf die Tatsache dass sich die Widerstandskurve des Sensors linearisiert wenn nicht mit Konstantstrom, sondern mit veränderlichen Strom durch einen Vorwiderstand gearbeitet wird und so die ADC-Meßspannung produziert wird. Sprut erzielt mit seinen cleveren Zusatzmaßnahmen eine vergrößerte Auflösung des ADCs und relativ einfache Umwandlung des ADC-Resultats in eine Celsius Temperaturanzeige. Es stellt auch den Quell- und HEX Code dort zur Verfügung. Kalibrierung beschränkt sich hauptsächlich auf die Nulloffset mittels Eiswasser. Sein Webseite ist sehr informativ.

Beim RTD Sensor ist wegen der geringen Widerstandsänderung größerer Aufwand erforderlich. RTDs sind ein ganz spezieller Typ von Temperatursensoren. Allgemein werden sie mit einer extrem genau eingehaltenen Metallurgischen Legierung aus Platin und anderen Metallen hergestellt. Alle RTDs beziehen sich auf einen Standard Widerstand bei 0 Grad Celsius. Z.B. ein PT100 hat 100 Ohm bei 0 DEGC.

International gibt es hauptsächlich zwei Arten von Legierungen. In Europa sind sie nach Standard IEC751 definiert. In Europa hat der RTD eine Empfindlichkeit von 0.00385 Ohm/Ohm/DEGC. In Amerika sind auch 0.00392 Ohm/Ohm/DEGC gebräuchlich. Der Unterschied liegt in einem geringen Unterschied der Meßkurve und ist bei der Linearisierung nicht zu ignorieren. RTDs haben ein paar sehr wichtige Eigenschaften wie:

Genau definierte Widerstandsabhängigkeit heutzutage hauptsächlich nach ITS-90 Norm.

RTDs gibt es von 10 bis 5000 Ohm. Handelsüblich sind 10, 100, 500, und 1000 Ohm.

Weiten Temperaturbereich je nach Ausführung. -200 bis 850 Grad Meßbereich sind möglich.

RTDs werden entweder aus Draht gewickelt und in einem kleinen Keramikröhrchen verpackt oder in Metallfilmtechnik als kleine Plättchen und auch in SMD hergestellt. Je nach Anwendungsbereich werden RTDs in schützende Umwandlungen eingebaut um die empfindlichen Teile nicht zu beschädigen.

Die Meßfühler sind ohne Neukalibrierung austauschbar. Trotz der sehr hohen möglichen Meßgenauigkeit sind handelsübliche RTDs prinzipiell nicht übermäßig kostspielig.

Speziell präparierte und hergestellte zertifizierte RTDs extrem hoher Genauigkeit werden übrigens als sogenannte SPRTs zur Eichung oder Kalibrierung anderer Sensoren verwendet.

Früher waren zur Linearisierung sehr aufwendige Eingangsschaltungen mit stabilen Komponenten erforderlich. Heute geht das viel einfacher. Man kann mit bestimmten 16-24 Bit externen ADCs einfache und trotzdem sehr genaue Meßwandler realisieren. Wegen der schon erwähnten geringen Widerstandsänderung muß man den Spannungsabfall der Meßzuleitungen durch sogenannte Drei- oder Vierdrahttechnik eliminieren. Mit diesen modernen ADCs lässt sich die RTD Messung einfach durch Vergleich des RTD Widerstands mit einem stabilen und genauen Vergleichswiderstand vereinfachen. Das macht man einfach so daß man RTD und Vergleichswiderstand in Reihe schaltet und den ADC so anschließt daß die Plus und Minus ADC Eingänge nur die RTD Spannung über eigene Zuführungsleitungen zugeführt bekommen und die Plus und Minus Referenzeingänge mit dem Vergleichswiderstand verbunden werden. Mit dieser Schaltungsmaßnahme wird bewirkt daß der ADC ratio-metrisch umwandelt und die Spannungsabfälle der Sensorleitung eliminiert werden können. Damit wird die Schaltung gegen Spannungsänderungen weitgehend unempfindlich und es wird nur das Verhältnis zwischen den beiden Eingängen gemessen. Darauf kommt es an. Mit einer einfachen Berechnung läßt sich jetzt der genaue Widerstandswert des RTDs berechnen welcher als Eingangswert der eigentlichen Umwandlung des Meßwerts auf Temperatur dienen kann. Diese Umwandlung wird oft mit Hilfe von Interpolierenden Aufruftabellen oder mathematisch nach einem genauen Näherungspolynomial im MCU realisiert. Für den ITS-90 Standard ist in den U.S.A. NIST verantwortlich. Die Umrechnungskoeffizienten und Tabellen findet man dort. Die Linearisierung ist als ''Callendar van Dusen'' Gleichung bekannt. Die Verwirklichung der Umsetzroutinen kann kompliziert sein.

In praktischen Industrieschaltungen kommt meistens noch eine Sensor Testfunktion dazu um zu wissen ob ein Fehler wie offener Sensor oder Leitung und Kurzschluß vorhanden ist.

Die Drei-Draht Sensorverbindung erfordert eine spezielle Schaltungstechnik. Sie stützt sich auf die Tatsache daß bei einem langen Verbindungskabel die Drahtwiderstände annähernd gleich sind. Durch Messen des Spannungsabfall zwischen dem lokalen Massenbezugspunkt und der Fühlerrückleitung mit konsequenter Subtraktion des gewonnenen Spannungsabfalls, kann man diesen Spannungsabfall vom Meßergebnis subtrahieren. Für sehr genaue Messungen ist die Vier-Draht Methode allerdings empfehlenswerter. Zwei-Draht Verbindungen sollte man nur bei sehr kurzer Leitungslänge zwischen Sensor und Meßschaltung einsetzen und ist normalerweise allgemein recht verpönt.

Da die RTD-Meßkurve International nach ITS-90 genormt ist, ist diese mathematische Linearisierung vom Sensor unabhängig. Die Typischen RTDs sind in verschiedene Güteklassen eingeteilt welche die Meßgenauigkeit eingrenzen. Das macht sich stark im Preis bemerkbar.

Die Genauigkeit der RTD Meßfühler werden nach EN/DIN47360 klassifiziert. Z.B. wie Class A, Class B, 1/3 DIN, 1/10 DIN. Genauigkeiten bis zu +/- 0.03 Grad Abweichungen vom Idealwert sind somit handelsüblich.

Da dieses Thema so groß ist, möchte ich mich auf Obiges beschränken und auf die zahlreichen Resourcen im Internet verweisen.

'''Aktive Temperatursensoren:'''

Es gibt heutzutage eine sehr große Auswahl von Temperaturfühler ICs. IC-Fühler sind sehr leicht einzusetzen, haben allerdings bestimmte Begrenzungen auf die der Anwender achten sollte.

'''Vorteile:'''
* Fabrikskalibriert
* Lineare Umwandlung
* Leicht einsetzbar
* Viele Bauformen
* Auswahl an Ausgangsformat wie Analog, I2C, SPI, 1W PWM oder Frequenz

'''Nachteile:'''
* Begrenzter Temperaturbereich im Vergleich zu RTDs von bestenfalls -55 bis 150 Grad C.
* Begrenzte Genauigkeit über einen weiten Temperaturbereich oder im Allgemeinen.
* EMC Empfindlichkeit
'''Einige Beispiele:'''

* Analog Ausgang: LM34, LM35
* PWM-Ausgang: MAX6673
* Digitalausgang: I2C, SPI, 1W: TMP101, LM75, DS1621, DS1821

Allen diesen Sensoren ist gemeinsam, daß sie schon Fabrikskalibriert sind und einen relativ einfachen Einsatz ermöglichen. Die Umwandlung des Meßwerts ist normalerweise programmatisch recht leicht zu handhaben.

Wenn man schon den Umgang mit I2C gewöhnt ist und Libs dazu hat, ist dieser Weg sehr bequem.
Das Gleiche gilt auch für SPI, und PWM. Dallas 1W ist auch brauchbar, hat aber den Nachteil, daß die Daten Timing Intervalle streng einzuhalten sind und aus diesem Grund Multitasking manchmal Probleme verursacht. Das ist z.B. der Fall wenn viele Interrupts aktiv sind.

Mit Analogsensoren wie den LM35 hat man insofern den Nachteil, daß die Empfindlichkeit nur 10mV per DEGC Änderung ist. Ohne Verstärker sind 0.1 Grad Auflösung bei 10-Bit ADC-Auflösung also nicht direkt möglich. Es ist aber möglich mit einem LM34 und gewisser Schaltungs- und Programmierungskniffe ohne Verstärker auszukommen um 0.1 Grad per DEGC zu erzielen (DEGC ist hier mit LM34 absichtlich)

Fortsetzung folgt.

Lötstation Reparatur

2014-10-15T04:10:57Z

Gerhard: /* Einleitung */

== Einleitung==

Dieser Artikelbeitrag dient als Informationsprungbrett mit Informationen und Unterlagen, Firmware um eine Langzeitwartung unserer Werkzeuge zu gewährleisten. Da viele Hersteller es heutzutage oft nicht immer für nötig halten uns Käufern ihrer Produkte mit ausführlichen Reparaturunterlagen zur Seite zu stehen, will ich hier den Anfang machen um solche Unterlagen hier im Forum leicht finden zu können. Wenn möglich, sollten auch Firmware Images bereitgestellt werden um bei Ausfall des Mikrocontrollers einen Austausch möglich zu machen. Um existierende Beiträge hier im Forum wieder finden zu können sind hier untenstehend hauptsächlich Links.

=== Weller ===

WESD51(D):
https://www.mikrocontroller.net/topic/307892#new 

(Schaltbilder, Fotos, Meßwerte, Osziloskope Bilder, Firmware Image)

WDx Serie

WSPxx Serie

=== Metcal ===

MX500P Technische Dokumente: https://www.mikrocontroller.net/topic/310857#new 

SP200 Technische Dokumente: https://www.mikrocontroller.net/topic/311671#new

=== Ersa ===

=== JBC ===

=== Andere ===

==== Verschiedenes ====

Usw...