Hallo zusammen, Ich habe im Rahmen meiner Bachelorarbeit einen Motorumrichter entwickelt. Er wurde für den Einbau in ein 19" Rack konzipiert und besitzt deshalb einen 168 poligen Stecker, der den Umrichter mit der Backplane verbindet, auf der verschiedene Signale liegen. Da die Backplane von mehreren Geräten benutzt wird, müssen die Signale auf dem Stecker flexibel aufgelegt werden können. Zu diesem Zweck wird aktuell eine Lötjumpermatrix verwendet. Das Problem daran ist allerdings, dass diese (je nach dem wer die gerade Umlötet) nur eine begrenzte Lebensdauer haben. Meine Frage ist also gibt es ein Bauteil, das ich anstelle der Lötjumper verwenden kann? Meine Vorstellung wäre ein Baustein der eine Art programmierbare Schaltermatrix darstellt. Am besten für Digital- und Analogsignale. Gibt es so etwas und wenn ja, wie aufwändig gestaltet sich die Programmierung dieser Bausteine. Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen, Thomas I.
Was wird denn da gejumpert? Sind das reine Signalleitungen, sind das stromtragende Leiter? Sind das aktive und passive Leitungen? Und wieviel muss umgeschaltet werden? (doch hoffentlich nicht 160 Leitungen, oder)?? Wie sagte man damals bei Frontal so schön: FAKTEN! FAKTEN! FAKTEN!
Ne Menge Analogschalter oder Analog Multiplexer? Wird aber kaum so platz- und kostensparend wie eine Lötmatrix
Alternativ spricht ja dann auch nichts gegen richtige Jumper, oder?
Gejumpert werden ausschließlich Signalleitungen. Der Umrichter hat eine Leistung von 5kW und bekommt die Versorgungsspannung durch einen Stecker in der Frontplatte. Die drei Phasen des Ausgangs sind ebenfalls auf der Frontplatte herausgeführt. Gejumpert werden müssen: - 6x PWM für die Leistungsschalter max 16kHz - 1x Enable Signal (TLL 5V) - 2x Error Signal (TLL 5V) - 1x Reset Signal (TLL 5V) - 1x Zwischenkreisspannung Vorliegend als differnezielles Spannungssignal (0 - 5V) - 3x Phasenstrom vorliegend als differnzielles Spannungssignal (0-5V) - 1x Temperatur als Spannungssignal mit GND Bezug (0 - 5V) Die 10 digitalen Signale müssen auf 60 I/Os aufgeteilt werden können, die 9 analogen Siganle auf 20 Analogeingänge. schönen Gruß, Thomas I.
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Die Verwendung von "normalen" Jumpern fällt leider raus, da diese zu viel platz verbrauchen. Ich habe ein Bild vom Umrichter im Anhang mitgeschickt. Rechts erkennt wo jetzt noch die vielen Kabel angelötet sind, wird der 168 polige Stecker montiert. Darüber links etwas unscharf das Lötfeld für Analogsignale, rechts (weiß umrandet) die Digitalsignale.
Das Grundproblem scheint mir folgendes zu sein: > Das Problem daran ist allerdings, dass > diese (je nach dem wer die gerade Umlötet) nur eine begrenzte > Lebensdauer haben. und das muss gelöst werden, in dem fachgerecht, sorgfältig und haltbar gelötet wird. Das sind ja keine Kunden, die das löten, sondern Fachleute. Deren Mangel an Übung oder sogar Kompetenz durch eine Schaltung kompensieren zu wollen, ist, meiner Ansicht nach, der falsche Weg. Fähigkeiten sind gerade die Voraussetzung technische Geräte zuverlässig aufzubauen. Würde man Deinem Weg konsequent folgen, führt das zu einem Zirkelschluss, denn wenn ein Fachmann schon die handwerklichen Dinge nicht korrekt ausführt, stehen auch die konstruktiven Fähigkeiten - zumindest potentiell - in Frage. Man müsste also zusätzliche Schaltungsteile einbauen, die diese Mängel kompensieren. Und zusätzliche Schaltungsteile um die möglichen Mängel in der Schaltung zu kompensieren, welche die ursprünglichen Mängel kompensieren soll. Ein endloser Zirkel. Also: Gleich richtig löten. :-) Ich hoffe Du kannst diesem Gedankengang etwas für Dich wertvolles entnehmen und ich habe höflich und freundlich genug formuliert, dass Du ihn annehmen kannst. Ich meine es wirklich nicht böse oder überheblich. Viel Erfolg.
also entweder Lötbrücken (oder Mäuseklavier) oder analog Schaltermatrix mit µC sowie µC der die Schalterlogik und den µC überwacht der den µC überwacht-> Zirkelbezug!
> - 6x PWM für die Leistungsschalter max 16kHz > - 1x Enable Signal (TLL 5V) > - 2x Error Signal (TLL 5V) > - 1x Reset Signal (TLL 5V) > > - 1x Zwischenkreisspannung Vorliegend als differnezielles > Spannungssignal (0 - 5V) > - 3x Phasenstrom vorliegend als differnzielles Spannungssignal (0-5V) > - 1x Temperatur als Spannungssignal mit GND Bezug (0 - 5V) > > Die 10 digitalen Signale müssen auf 60 I/Os aufgeteilt werden können, > die 9 analogen Siganle auf 20 Analogeingänge. Wenn Du DAS ALLES (95 Leitungen!!) umschaltbar machen willst, dann bekommst Du die gleiche Leiterplatte nochmal oben drauf! Ganz ehrlich: Ich habe das gefühl, dass an Deinem Design etwas nicht stimmt!
Hi Theor, Ich stimme dir voll und ganz zu. Leider sind hier nicht nur Fachleute, sondern auch Studenten ohne Ausbildung am Werk. Der Umrichter wird in einem Motorprüfwagen eingesetzt und ist damit teil des Laborequipments. Deshalb möchte ich auf eine lange Lebensdauer wert legen. Es ist nun mal, als Handwerklich ungeübter Student, einfacher ein Programmierkabel anzuschießen und die Signale neu zu programmieren, als mit einem Lötkolben auf der Platine zu arbeiten.
Sowas könnte ein Ansatz sein: http://www.analog.com/en/products/landing-pages/001/mems-switch-technology.html
Halo Martin Schwaikert, mit meinem Design passt soweit alles. Es funktioniert ja. Nur habe ich gedacht das es vll eine Möglichkeit gäbe die Lötjumper durch etwas einfacheres zu ersetzen. Wenn dem nicht so ist bleibt es bei den Jumpern.
Hallo Hans, gibt es FPGAs oder CPLD Bautseine denn auch mit analogen Siganleingängen oder müsste man mit disen dann externe Analogschalter ansteuern ?
Thomas I schrieb: > Die 10 digitalen Signale müssen auf 60 I/Os aufgeteilt werden können, > die 9 analogen Siganle auf 20 Analogeingänge. Das bringt uns auf Stiftleisten mit insgesamt 80 Pins und 19 flexible Jumper-Kabel, einseitig eingelötet und am anderen Ende mit einer Crimp-Kupplung, im Prinzip so etwas: https://www.reichelt.de/Experimentier-Steckboards/STECKBOARD-JSB/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=7791&ARTICLE=127440&OFFSET=16&; Selbst mit dem "normalen" Rastermaß 2.54mm könnte es passen. Zum Vergleich: die 80 Pins brauchen weniger als halb soviel Platz wie der 168-polige Stecker. Bonus: die Litzen können dort eingelötet werden, wo das Signal gebraucht wird (praktisch ein zusätzlicher Platinen-Layer). Wenn immer 2 oder mehr Signale zusammengehören, kann man mehrpolige Stecker verwenden, da ist die Auswahl größer und das Rastermaß ggf. kleiner: https://www.digikey.de/products/de/connectors-interconnects/rectangular-connectors-housings/319?k=&pkeyword=&pv1989=0&FV=11400b9%2C1140168%2C11402ee%2C11402ef%2C1140363%2C114039e%2C1600002%2C1600043%2Cffe0013f%2C1640001%2C1640068%2C164006c%2C164006d%2C1640082%2C16400bb%2C1640119%2C164004a%2C1640057&mnonly=0&ColumnSort=0&page=1&quantity=0&ptm=0&fid=0&pageSize=25 Wenn es nur wenige sinnvolle Konfigurationen gibt, könnte man eine 20-polige und eine 80-polige Stiftleiste einbauen und pro Konfiguration ein passendes Kabel crimpen (beidseitig steckbar). Dann muss der Benutzer nur noch lesen können...
Ein solches Problem würde ich über die Auswahl eines geeigneten Steckers (z.B. DIN 41612) auf der Leiterplatte lösen. Zwei 180° VG Leisten (96 + 64 Polig) auf die Platine. Als Gegenstück ebenfalls 180° typen mit langen Anschlussstiften. Dort können dann leicht die Drähte angelötet werden und zusätzlich mit Schrumpfschlauch gesichert werden. Und wenn dann ein Grobmotoriger einen Stecker zerschlissen hat kann dieser für wenig Geld ersetzt werden... Gruß Vanilla
Die Idee mit den beiden Steckern finde ich sehr gut, das werden ich mal im Layout prüfen. Auch die Idee mit den Jumperkabeln ist recht einfach umzusetzen. Da kann dann an günstigen Teilen gelötet werden. Danke für die Ideen. Muss halt doch nicht immer programmiert werden ;). Trotzdem schaue ich mir die CPLDs noch mal genauer an. Das scheint ein recht interessantes Themengebiet zu sein. (Im Studium wohl überhört ;)) Vielen Dank schon mal an alle Beteiligten
Eine andere Frage: Ist denn tatsächlich JEDE Kombination möglich, oder lässt sich das eventuell drastisch reduzieren? Und sind das immer anwendungsfallspezifische Brücken, oder gibt es da Standardmuster? Eventuell wäre für diesen Fall eine kleine Aufsteckleiterplatte eine Lösung, die das Routing einfach auf PCB hat.
Leider ist wirklich jede Kombi möglich, liegt immer daran welche Komponenten mit im Rack stecken. Einige kann man auch mit Lötjumpern anpassen andere nicht. Das bedeutet für einen bestimmten Aufbau müssen die Signale dann angepasst werden. Aber es gibt schon ein zwei Standardfälle, wo man die Beschaltung bereits kennt. Deine Idee ist ja der Steckerlösung sehr ähnlich und könnte auch mit den selben Steckern umgesetzt werden. Ich denke das es keine schlechte Idee ist, für die Standardaufbauten PCBs mit Steckern vorzusehen und für die Exoten dann Stecker zusammen zu löten. Hab den Platz schon mal abgeschätzt im Layout und das könnte gehen Danke für die Anregung
Thomas I schrieb: > Hab den Platz schon mal abgeschätzt im Layout > und das könnte gehen Das muss man nicht abschätzen, dass kann man rechnen. Thomas I schrieb: > Die 10 digitalen Signale müssen auf 60 I/Os aufgeteilt werden können, > die 9 analogen Siganle auf 20 Analogeingänge. Angenommen es soll ein Patchfeld mit Stiften, Stiftleisten, Steckverbindern o.ä. im allseits beliebten Rastermaß 2,54mm werden. Gebraucht werden 10+60+9+20 = 99 Anschlüsse. Hey, sagen wir 10 * 10 = 100. Dann haben wir einen Bonuspin um z.B. falsches Einstecken zu verhindern. Macht ein Patchfeld von 2,54 cm * 2,54 cm. Jetzt kannst du mir nicht erzählen, dass dein jetziges Lötfeld kleiner ist. Wahrscheinlich ist noch etwas Platz um etwas für/gegen die Grobmotoriker zu tun. Man könnte die Pins auseinanderrücken (kreuzförmig angeordnet 4 * 5*5 Felder). Das würde es erlauben dazwischen ein Werkzeug anzusetzen um Steckadapter "schonend" heraushebeln zu können.
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