Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik AVR - Welchen Controller? (Diplomarbeit)


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von Roger S. (ohop3n)


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Hallo zusammen.

Ich bin neu hier und bräuchte mal eure Hilfe ...

Ich bin momentan an einer Diplomarbeit. Ich baue eine Simulationsbox um 
bei einer Lokomotive eine andere vorzutäuschen um die reale Lok testen 
zu können.
Zudem soll meine Simulationsbox auch eine Durchgangsprüfung für den 
Verbindungsstecker machen können.
Dafür wollte ich auf einer Seite meine Simulationsbox anschliessen und 
auf der anderen Seite einen Blindstecker mit dem eingebauten Controller

Kleiner Funktionsbeschrieb (siehe auch Bild):
Der Stecker ist 18-Polig.
Eine der 18 Leitungen ist ein gemeinsames Minus.
Eine Leitung brauche ich für die Stromversorgung des Controllers.
Eine weitere Leitung würde ich für den Schaltbefehl an den Controller 
nehmen.
Somit bleiben noch 15 Leitungen übrig.

Geplantes Schaltverhalten des Controllers:
Sobald der Controller Spannung bekommt soll er sich starten und auf den 
ersten Impuls warten.
Beim ersten Impuls schaltet er Spannung auf eine der ersten freien 
Leitungen. Bei jedem weiteren Impuls schaltet er eine freie Leitung 
weiter.
usw. bis alle 15 Leitungen einmal beschaltet wurden.
Somit kann ich dann bestimmen ob alle Leitungen elektrischen Durchgang 
haben und ob keine Leitung vertauscht ist.

Das Problem:
Nun weiss ich nicht was für ein Controller dafür geeignet ist. Was noch 
erschwerend dazukommt, es sollte möglich sein eine Spannung von 36VDC 
über die Schaltkontakte des Controllers zu schalten, da die Eingänge der 
Selectron SPS in meiner Box mit 36VDC funktionieren.

Kann mir hier jemand helfen oder hat einer eine Idee?

Freundliche Grüsse
Roger

von Werner (Gast)


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Roger Schneider schrieb:
> Somit bleiben noch 15 Leitungen übrig.

Das kannst du fast mit jedem Mikrocontroller machen, indem du über die 
SPI Schnittstelle Schieberegister als I/O-Erweiterung anschließt.

von Roger S. (ohop3n)


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Danke für deine schnelle Antwort.

Aber ist es möglich eine Schaltspannung von 36V anzulegen?
Und wäre es möglich, dass du mir einen Controller empfehlen könntest?

von TestX .. (xaos)


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Roger Schneider schrieb:
> Danke für deine schnelle Antwort.
>
> Aber ist es möglich eine Schaltspannung von 36V anzulegen?
> Und wäre es möglich, dass du mir einen Controller empfehlen könntest?

36V bei wieviel mA ? sollen nur high-pegel geschaltet werden oder auch 
irgendwas anderes ?
du brauchst auf jedenfall einen leistungsteil der die 36V schalten 
kann...ein mikrocontroller schafft das nicht (3.3/5V)

und wie hoch sind die schaltfrequenzen, wieviel "leistung" brauchst du 
für den mikrocontroller für berechnungen etc ?

von Stefan F. (sfrings)


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Höhere Spannungen schaltet man mit Transistoren oder Optokopplern. Im 
WIki kannst Du ja nachlesen, was ein Transistor ist und wie man ihn 
anwendet.

von Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)


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Roger Schneider schrieb:
> Und wäre es möglich, dass du mir einen Controller empfehlen könntest?

Das geht mit sehr vielen Typen – egal ob AVR oder PIC.

Sogar den etwas antiken ATmega8 könntest du nehmen. Natürlich besser 
einen der Nachfolger, z.B. ATmega88A oder ATmega328.

Schau einfach mal hier: AVR Typen

von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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Roger Schneider schrieb:
> Aber ist es möglich eine Schaltspannung von 36V anzulegen?
Einfach so natürlich nicht.
Das einfachste ist, über Pullups an alle Eingänge die Spannung permanent 
anzulegen und mit dem Controller über Transistoren diese auf GND zu 
ziehen.
Die Spannung ist dann egal. Hauptsache der Transistor kann das ab.

Als Controller würde ich einen Atmega48 nehmen.

mfg.

von Roger S. (ohop3n)


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Leistung braucht es eigendlich keine. Es soll ja nur eine 
Verbindungskontrolle sein. Sprich 36V auf Leitung geben, über Controller 
jeweils eine Leitung beschalten und zurück auf meine SPS.
Die Leitungslänge kann variieren. zwischen 18m - 56m. der Widerstand 
beträgt normalerweise nicht mehr als 5Ohm ( über die doppelte Strecke 
gemessen, Fluke Multimeter).
Optokoppler haben keinen Platz.
Transistoren wären eine alternative. das problem ist aber, dass alles in 
meinem Blindstecker platzhaben sollte... Die grösse von diesem kannst du 
dir in etwa mit einem Automaten-Kaffebecher vorstellen. ( 
http://www.schaltbau-gmbh.com/de/Produkte/Steckverbinder/Baureihe-UIC558VE/ 
)
Notfalls müsste ich halt den Stecker etwas umkonstruieren

von troll (Gast)


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Roger Schneider schrieb:
> das problem ist aber, dass alles in
> meinem Blindstecker platzhaben sollte...
smd

von Roger S. (ohop3n)


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ich habe keine möglichkeit smd zu löten. und wenn, dann nur fliegend und 
nicht auf eine platine.

von Jonas (Gast)


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oO - bei uns an der Uni können wir auch gut und gerne mal 4 Lagen 
fertigen lassen. Vllt. kannst du es in Verbindung mit einer 
Lochrasterplatine machen. SMD Transistoren/R/L/C bekommt man da auch 
drauf.

Zur Spannungsversorgnung des Controllers: Ich weiß nicht genau wie du 
dir das gedacht hast - auf der Skizze macht es den Eindruck als willst 
du den Controller mit 36V Beschalten und die Spannung über einen 
Widerstand reduzieren. Das geht so nicht, wie man es besser macht kannst 
du aber in dem Grundlagentutorial nachlesen.

von Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)


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Roger Schneider schrieb:
> ich habe keine möglichkeit smd zu löten. und wenn, dann nur fliegend und
> nicht auf eine platine.

Mach dir keine Sorgen, so ein ATmega88A (oder 48A oder 328) passt da 
bestimmt rein.

von Roger S. (ohop3n)


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um den Controller mach ich mir keine sorgen, aber um den rest den ihr 
mir aufschnorrt ;-P

@Jonas: war das ein angebot? ^^ wenn es möglich wäre, würde ich dieses 
angebot gerne annehmen. die materialkosten übernehme ich 
selbstverständlich und ein kleines taschengeld wäre natürlich auch 
dabei!
ich bräuchte da aber vielleicht ein klein wenig hilfe bei der schema 
zeichnung und der auswahl der komponenten.

von Cyblord -. (cyblord)


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Roger Schneider schrieb:

> ich bräuchte da aber vielleicht ein klein wenig hilfe bei der schema
> zeichnung und der auswahl der komponenten.

Sprich: Du brauchst jemand der dir das komplett abnimmt....

Wieso kommt SMD nicht in Frage wenn du Platzmangel hast? Einen 
Transistor im SOT23 Gehäuse kann man wunderbar von Hand löten und er ist 
doch recht winzig. Sogar fliegend verdrahten könnte man den noch. 
Allerdings brauchst du ja 15 Stück oder so. Wenn ich das richtig gelesen 
habe.

gruß cyblord

von Roger S. (ohop3n)


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Jein. ^^

Eigendlich müsste ich es können. das Problem ist nur das ich es bis 
jetzt nur theoretisch in der Schule hatte aber nie praktisch anwenden 
musste.
Eigendlich würde ich es auch selber hinkriegen. Nur bräuchte ich dafür 
10 mal länger als andere, weil ich mich erst wieder ein bisschen 
einlesen müsste. dann müsste ich mich noch durch die unzähligen anbieter 
kämpfen um das passende teil zu finden...
und neben bei soll ich auch noch den rest meiner Diplomarbeit machen.
momentan bin ich zum glück erst an den schriftlichen vorarbeiten. die 
praktische arbeit fängt zum glück erst in 2 monaten an. und muss im 
januar fertig werden.
ich bin aber nicht zwingend auf einen elektronischen blindstecker 
angewiesen. es ist momentan nur so eine idee.
die andere möglichkeit die ihn noch habe ist, dass ich zwei blindstecker 
nehme und da jeweils 2 leitungen verbinde. natürlich wäre dann der 2. 
blindstecker nicht gleichverdrahtet. somit müsste man zum testen erst 
den ersten stecker nehmen und dann den zweiten um auf ein gleiches 
resultat zu kommen.
aber eine elektronische variante wäre natürlich schon einiges bequemer 
und hätte den grösseren WOW effekt bei den experten.

von Roger S. (ohop3n)


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richtig gelesen cyblord. und ja, ich müsste somit 15 stück im stecker 
unterbringen...

von Vlad T. (vlad_tepesch)


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Das ganze geht auch ohne einen Controller nur mit einem Schieberegister, 
oder?
Einem TPICC595 zB, der Kann direkt bis zu 50 V schalten. (die Versorgung 
und engänge sind natürlich trotzdem nur 5V.

Der Impuls triggert immer die Clock, mit der eine 1 weitergeschaltet 
wird.
Serialler Ausgang -> wieder auf Eingang.
nur die 1 muss man am Anfang an den Dateneingang bekommen.
Da gibts bestimmt auch eine clevere lösung.

von Frank K. (fchk)


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Roger Schneider schrieb:

> Geplantes Schaltverhalten des Controllers:
> Sobald der Controller Spannung bekommt soll er sich starten und auf den
> ersten Impuls warten.
> Beim ersten Impuls schaltet er Spannung auf eine der ersten freien
> Leitungen. Bei jedem weiteren Impuls schaltet er eine freie Leitung
> weiter.
> usw. bis alle 15 Leitungen einmal beschaltet wurden.

Wenn das alles ist... Dafür brauchst Du keinen Controller. Zwei 
Schieberegister (z.B. 74HC164 oder CD4015) reichen. Beim Einschalten 
werden diese über ihre Reset-Eingänge gelöscht (machst Du am einfachsten 
mit einem RC-Glied). Den seriellen Eingang des ersten SR legst Du fest 
auf High. Wenn Du jetzt auf den Shift Clock einen Taktimpuls legst, 
schiebst Du ein 1-Bit ins SR rein -> 1. Ausgang geht von 0 auf 1. 
Nächster Impuls: weiteres 1-Bit wird reingeschoben, 2. Ausgang geht auch 
auf 1. usw. usw. Den seriellen Ausgang des ersten SR verbindest Du mit 
dem seriellen Eingang das zweiten. Den Schiebetakt und Reset bekommen 
beide.

Das wars. Keine Programmierung. Digitaltechnik wirst Du ja wohl gehört 
haben.

fchk

von Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)


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Warum müssen es eigentlich 36 Volt sein?

Um den Durchgang zu testen, reichen auch 5V. Für einen Isolationstest 
sind 36 Volt sowieso zu wenig.

von Roger S. (ohop3n)


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bei unseren Zügen  sind alles SPS'en von der Firma Selectron. Unsere 
Fahrzeuge haben alle 36VDC (Batteriespannung) und dementsprechend sind 
auch die SPS'en auf 36V ausgelegt.
Wird nun ein Kabel oder Steckdose ausgetauscht, muss ich sicherstellen 
können, dass keinen Unterbruch hat und kein Draht vertauscht worden ist.

der Vorschlag mit einem 74HC164 oder CD4015 wäre natürlich auch sehr 
gut. Wenn ich das nun richtig verstanden habe bräuchte ich bei diesen 
keine seperaten Transistoren mehr?
würde heissen, ich bräuchte zwei von diesen dingern. somit kann ich 
gleich zwei leitungen parallel ausmessen.
gleich mal datasheet ausdrucken und anschauen...

von Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)


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Roger Schneider schrieb:
> bei unseren Zügen  sind alles SPS'en von der Firma Selectron. Unsere
> Fahrzeuge haben alle 36VDC (Batteriespannung) und dementsprechend sind
> auch die SPS'en auf 36V ausgelegt.
> Wird nun ein Kabel oder Steckdose ausgetauscht, muss ich sicherstellen
> können, dass keinen Unterbruch hat und kein Draht vertauscht worden ist.

OK, verstehe, danke!
Interessantes Projekt.

> würde heissen, ich bräuchte zwei von diesen dingern. somit kann ich
> gleich zwei leitungen parallel ausmessen.
> gleich mal datasheet ausdrucken und anschauen...

Ich weiß nicht, ob ich dich grad richtig verstanden habe, aber wenn du 
Spannung immer an zwei Leitungen gleichzeitig legst, kannst du nicht 
feststellen, ob genau diese beiden Leitungen vertauscht wurden.

von Roger S. (ohop3n)


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damn stimmt... ^^
ich könnte ich diese in serie schalten, so dass wenn einer durchgelaufen 
ist, der nächste weiter läuft?

Aber wenn ich das Datenblatt richtig verstehe, sind die doch auch nicht 
für 36V Schaltungen geeignet?

und das ist nur der kleinere Teil meiner Diplomarbeit. Der grössere Teil 
meiner arbeit ist ja eine ganze simulation des Zuges mit einer 
visualisierung und steuerung per touchscreen...

von Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)


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Roger Schneider schrieb:
> damn stimmt... ^^
> ich könnte ich diese in serie schalten, so dass wenn einer durchgelaufen
> ist, der nächste weiter läuft?

Klar, das geht normalerweise bei Schieberegistern.

> Aber wenn ich das Datenblatt richtig verstehe, sind die doch auch nicht
> für 36V Schaltungen geeignet?

Hab grad geschaut, der TPIC6C595 schafft auch nur 33 Volt. Vlad schrieb 
etwas von TPICC595, den kenn ich aber nicht. Kannst du uns einen Quelle 
nennen, Vlad?

Notfalls kriegst du in den Blindstecker bestimmt auch 15 Transistoren 
und ein paar Widerstände rein.

> und das ist nur der kleinere Teil meiner Diplomarbeit. Der grössere Teil
> meiner arbeit ist ja eine ganze simulation des Zuges mit einer
> visualisierung und steuerung per touchscreen...

Wow, schöne Sache!

von Roger S. (ohop3n)


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Habe gerade das Datenblatt der SPS angeschaut. die neuere generation 
erkennt die signale ab 24V. hatte wohl noch die alte generation im 
kopf...
wenn ich nun die spannung auf 33v drossle, funktioniert es mit dem 
TPIC6C595.
werde mir das ganze mal genauer anschauen und mal ein schema davon 
zeichnen und dann könnt ihr eure meinung dazu abgeben, wenn ihr wollt...

von Vlad T. (vlad_tepesch)


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Markus W. schrieb:
> Hab grad geschaut, der TPIC6C595 schafft auch nur 33 Volt. Vlad schrieb
> etwas von TPICC595, den kenn ich aber nicht. Kannst du uns einen Quelle
> nennen, Vlad?

sorry, da war ein C zuviel reingerutscht:

TPIC595
genauer der TI TPIC6B595

Hab grad mal ins Datenblatt geschaut, die schalten gegen GND.
kA ob es auch was gibt, was gegen VCC schaltet

von Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)


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Was macht eigentlich die SPS? Um das Kabel durchzumessen, bräuchtest du 
sie gar nicht, das kann ein Mikrocontroller alleine. Beispiel:

An einem Ende – ich nenn es mal "passives Ende" – sind immer je zwei 
Adern über eine Diode verbunden. Das geht natürlich locker in einen 
Blindstecker rein.

Am anderen Ende – nennen wir es "aktives Ende" – sitzt ein 
Mikrocontroller (meinetwegen auch eine SPS), die die Adernpaare 
nacheinander durchtestet.

Dabei wird vom aktiven Ende aus geprüft, ob
1. in Durchflussrichtung der Diode Strom fließt,
2. in Sperrrichtung der Diode kein Strom fließt,
3. in keinem Fall eine unbeteiligte Leitung Spannung führt.

Das müsste doch reichen, um so ein Kabel vollständig zu testen...

von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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Roger Schneider schrieb:
> wenn ich nun die spannung auf 33v drossle, funktioniert es mit dem
> TPIC6C595.
Und wer liefert den Latch-Up?
Wie wird entprellt?
Ein handbedientes 595er hat noch nie funktioniert.
Das kann man auch ohne Controller machen... Haha.

mfg.

von Name (Gast)


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Schieberegister mit High-Side-Treibern (bis 50V): MIC5891
http://www.micrel.com/_PDF/mic5891.pdf

von tt2t (Gast)


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> Hab grad geschaut, der TPIC6C595 schafft auch nur 33 Volt

TPIC6A595 und TPIC6B595 von Texas schaffen 50 Volt:
http://www.ti.com/product/tpic6a595
http://www.ti.com/product/tpic6b595

von tt2t (Gast)


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... und von TI bekommt man problemlos und sehr schnell Samples (in PDIP 
und SOIC)

von Roger S. (ohop3n)


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danke für eure unzähligen antworten!
aber die idee mit den dioden klingt eigendlich recht gut. hätte ich 
selber draufkommen können.
ich überlege nur gerade wie ich diese verschalten will...
je zwei leitungen mit einer diode, je 3 leitungen mit 2 dioden oder 
sogar alle leitungen mit 17 dioden.
wenn ich 17 dioden in serie schalte, sollte es doch möglich sein 
herauszufinden ob ubd wo ein unterbruch oder eine fehlverdrahtubg 
vorliegt...
je einzeln durchschalten und über das wieder eingelesene schaltbild zu 
erkenneb wo der fehler liegt...
da die sps 24v noch als high ein liest sollte es gegen. 36v - 17 * 0.4v 
= 29.2 volt an der sps. da würden sogar noch 5v spannungsabfall drin 
luegen...

von Otto (Gast)


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Handelt es sich hier um das allbekannte Jodeldiplom ?

O.W.

von roger schneider (Gast)


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ne... techniker höhere fachschule, fachrichtung automation

von Karl H. (kbuchegg)


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Ich vermute mal es handelt sich um den für Österreich spezifischen 
Schultyp "HTL". An sich kein schlechter Schultyp. Nur seit einigen 
Jahren sind sie dazu übergegangen, die Maturaarbeit "Diplomarbeit" zu 
nennen, was ich persönlich für Schwachsinn halte. Denn es gibt dafür 
eben kein Diplom sondern die Arbeit ist Teil der Abschlussarbeit, die in 
der Matura (dt. Abitur) mündet.

So eine sprachliche "Aufwertung" sorgt für Verwirrung und 
Missverständnisse. Nur leider sagt das den Absolventen niemand.

von Kopfschüttler (Gast)


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Otto schrieb:
> Handelt es sich hier um das allbekannte Jodeldiplom ?
>
> O.W.

LOL

Ganz deiner Meinung. Für eine Diplomarbeit scheint mir die Sache doch 
viel zu trivial. Noch mehr entsetzt es mich, dass ein fast fertiger 
Dipl. Ing. nicht zu solch einfachen Dingen fähig ist.
Oder hat sich hier etwa ein BWLer an ein sehr eigenartiges Thema gewagt?

von roger schneider (Gast)


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nichts mit össtereich. sondern schweiz.
und matura ist es auch nicht. und auch nicht bwl. hf, also höhere 
fachschule, ist die neue bezeichnung für techniker schule (ts). auch 
habe ich keinen ing. nach dem abschluss. nur ein diplom.
und dieser stecker ist nur ein ganz kleiner teik meiner arbeit. der 
haupt part ist die simulation eins ganzen zuges. sprich ich simuliere 
die ganze leittechnik. falls gewünscht kann ich mal mein konzept 
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