Elektronische Last

Hier beschreibe ich die Schal­tung einer program­mierbaren elek­troni­schen Last, die ich für un­sere Quali­täts­sicher­ung ent­wickelt habe.
Sie be­fin­det sich der­zeit in einem frü­hen Beta-Zu­stand und auf­grund meiner der­zeitigen Zeit­situation wird sich dies auch nur zö­ger­lich än­dern. Features und Kom­mandos die hier be­schrie­ben sind können evtl. in der ak­tu­ellen Firm­ware noch nicht imple­mentiert sein. Mit dieser Sei­te neh­men Sie am Ent­wick­lungs­pro­zess der Schal­tung teil... Viel­leicht können Sie trotz­dem bereits In­for­ma­tionen für Ihre zu­künf­tige Ar­beit ge­winnen, so hier ist, was es bisher gibt:
Mit dieser Schal­tung kön­nen Netz­tei­le, DC/DC-Wan­dler etc. unter de­fi­nier­ten Last­be­ding­ungen ge­tes­tet wer­den. Last heißt hier­bei ein be­stimmter (kon­stanter) Strom. So ist die hier be­schrie­bene Last eine Kon­stant­strom-Senke. Auf eine Um­schal­tung auf einen kon­stan­ten Last­wider­stand wurde hier ver­zichtet. Die ur­sprüng­liche An­wen­dung war, einen M-Bus Master mit de­fi­nier­ten Las­ten 'vor­zu­span­nen'. Ein Kol­lege hat dafür, ganz ein­fach, im­mer ver­schie­dene Wider­stände be­nutzt, aber ein Wider­stand ist keine zuläs­sige Last am M-Bus. M-Bus Las­ten zie­hen stets ei­nen kon­stan­ten Strom auch wenn sich die Bus-Span­nung wäh­rend der Daten­über­tra­gung signi­fi­kant än­dert!
Ur­sprüng­lich war an­ge­dacht, Ströme im Be­reich von 1 mA (eine M-Bus Last ist als 1.5 mA defi­niert) bis we­nige hun­dert mA (der maxi­male Strom der von ei­nem ty­pi­schen M-Bus Master gelie­fert wer­den kann ist et­wa ein hal­bes Ampere) vor­zu­ge­ben.
Zuerst woll­te ich so et­was wie eine simp­le Tran­sistor-Strom­quel­le bauen, mit einem Poti zum Ein­stellen des Stro­mes, oder mit Dip-Schal­tern. Nun, das schien mir zu un­flexi­bel und so kam eine Schal­tung mit ei­nem ATmega324 heraus, mit einer Zehner­tas­ta­tur zur di­rek­ten Ein­gabe sowie zur schnel­len Ein­stel­lung von 10 Pre­sets und ei­nem In­kremen­tal-Ge­ber zur Fein­justage sowie einer USB-Schnitt­stelle zu einem PC zur Fern­steuer­ung. Schließ­lich soll Ar­beit ja auch Spaß machen, oder? Aber se­hen sie selbst...

Die ersten Ent­wicklungs­vorgaben waren:

Ein ATmega324 hat sich als der gün­stig­ste Con­trol­ler er­wiesen, der allen An­forder­ungen ge­nügt, tat­säch­lich ist kein ein­ziger Port-Pin mehr frei.

Technische Daten

Eload SOA in High Current Range
Maximale Spannung* 60 V
Maxmaler Laststrom* 4 A
Maximale Verlustleistung (Dauer­leistung) 15 W (bei 25°C)
Messauflösung Spannung 16 mV
Messbereich Spannung 64 V
Messauflösung Strom Low/High 40 µA/1.3 mA
Messbereich Strom Low/High 160 mA/4.0 A
Versorgungsspannung 12 V ±1 V
Stromaufnahme 50 mA
Anzeige 4 Zeilen à 20 Zeichen
Schittstelle USB (galvanisch getrennt bis 500 V=)

*Maximaler Strom darf nicht dauer­haft bei maxi­maler Span­nung fliessen. Be­achten Sie die maximale Verlust­leistung! Kurz­zeitige Über­lastung ist im Rahmen der ther­mischen Verhält­nisse zuläs­sig. Zusätz­lich begrenzt der Con­trol­ler den einstel­lbaren Strom im Rahmen der SOA des einge­setzten Tran­sistors.

Die SOA zeigt den nutz­baren Be­reich. Der weiße Be­reich ist nicht er­reich­bar da Eload bei diesen Span­nun­gen nicht den nö­tigen Strom dafür zie­hen kann. Der grüne Be­reich ist die SOA und im roten bzw. grauen Be­reich be­steht die Ge­fahr der Über­las­tung oder dauer­hafter Be­schä­di­gung der Schal­tung. Einge­zeich­net sind auch die Ströme I2 und I3 sowie die Span­nungen V1 und V2 die im Gerät para­metriert werden kön­nen um eine Be­gren­zung auf die SOA des ver­wen­deten Tran­sistors zu reali­sieren.
Tatsächlich ist die Kurve natür­lich ide­ali­siert. Eload wird auch z.B. bei 0.7 V noch einen ge­wis­sen Strom ziehen kön­nen und auch wenn Sie 65 V anlegen wird sie nicht sofort ka­putt gehen. Für eine zu­ver­läs­sige Funk­tion soll­ten Sie sich jedoch un­be­dingt an die SOA hal­ten!
Eine 68 V-Transil­diode schützt den Tran­sistor vor Über­span­nung und be­ginnt ab etwa 65 V nen­nens­wert Strom zu ziehen. Bei hö­heren Wer­ten zu­sam­men mit höheren Strö­men er­füllt sie ihren Zweck indem sie durch­legiert und die Strom­senke durch Kurz­schluß der­sel­ben vor wei­terer Zer­störung schützt. Das ist dann ein Fall für den Service... In die­sem Fall dürfte die Diode und die Si­cherung de­fekt sein. Aber auch schon bei ge­ringeren Span­nun­gen kann der Strom durch die Diode die Mess­genauig­keit be­ein­flus­sen. Viel mehr als 60 V sind ein­fach nicht drin.
Wenn Sie ge­naue Mes­sungen machen wollen müs­sen Sie sich im grü­nen Be­reich be­we­gen, sonst funk­tioniert es nicht!
Im Dia­gramm sieht man sehr deut­lich die je­wei­li­gen Gren­zen:

Ströme im weißen Bereich sind nicht zuläs­sig, kön­nen aber problem­los ohne Fehler­mel­dung ein­ge­stellt wer­den. Es ist je­doch nicht garan­tiert, daß Eload tat­säch­lich den einge­stellten Strom ziehen kann. Der tat­säch­lich fließende Strom wird auf dem Dis­play an­ge­zeigt. Diesen Wert sol­lten Sie stets be­achten. Zumin­dest wird dabei nichts ka­putt gehen. Insbe­sondere bei nied­rigen Span­nungen kann es pas­sieren, dass im Wesent­lichen nur der Basis­strom fliesst (der ja mitge­messen wird) ohne dass der Tran­sistor nen­nens­wert Strom aus der Quel­le ziehen kann! Wenn Sie un­be­dingt in diesem Be­reich ar­beiten wol­len ist ein ex­ter­nes Ampere­meter dringend an­ge­raten.
Wenn Sie je­doch Ströme im roten Be­reich vor­geben wird die Soft­ware diesen auto­matisch auf eine verträg­liche Ober­grenze (anhand der anliegenden Spannung) be­grenzen. So­ge­nannte "Garantie-Rückläufer" sol­len da­durch ver­mieden werden.

Die Software schaltet automatisch zwischen den Strom-Bereichen um wenn der jeweils andere Bereich ge­eigneter ist. Der Regelbreich ist dabei stets iden­tisch mit dem Meßbereich, d.h. wenn sie 1 A eingestellt haben ist die Mess­auflösung 1.3 mA, auch wenn ihre Quelle gerade nur 10 mA ein­speist. Das liegt daran, dass der große Shunt in diesem Zustand kurz­geschlos­sen ist und damit nicht für eine ge­nauere Mes­sung zur Ver­fügung steht.

Grenzen der Schaltung

Eload kann, bedingt durch die maximale Verlust­leistung des Sense-Widerstands, maximal 4 A Dauer­strom ziehen. Aus Si­cherheits­gründen (Berühr­spannung) wurde die maxi­male Span­nung auf 60 V be­grenzt obwohl der Tran­sis­tor noch etwas mehr ver­tra­gen könnte. Schließ­lich ist der Tran­sis­tor außer­halb des Ge­häuses mit allen An­schlüs­sen berührbar montiert. Der 'Tab', die Kühl­fahne des Tran­sis­tors, also auch der Kühl­körper selbst, liegt auf Kol­lektor-Potential und damit an bis zu 60 V. Dies er­mög­licht ei­ne gute Wär­me­abgabe.

Isolierung ist nur sehr be­grenzt ein­setzbar durch Iso­lier­schläuche an den An­schluss­fahnen und durch iso­lierte Mon­tage des Tran­sis­tors auf dem Kühl­körper, die mit deut­lich ver­schlech­terter Wärme­abgabe er­kauft werden müsste. All dies wäre nichts, was als 'sicher' für den Be­nutzer gelten würde. Bei ver­steckter Mon­tage hätte das Ge­häuse deut­lich größer ausfal­len müssen und ein lär­men­der Lüf­ter wäre un­ver­zicht­bar!

Zu­sätz­lich be­grenzt der ver­wen­dete Tran­sis­tor we­gen seiner SOA den Strom bei höheren Span­nungen. Bei 60 V kann er nur noch maximal 350 mA Strom tragen (ohne die Ge­fahr eines Zwei­ten Durch­bruchs). Dies sind je­doch be­reits über 20 W die der Kühl­körper erst ein­mal abführen muss! Der wiederum ist auf 20 W berechnet so dass ich das ins­gesamt als 'runde' Schaltung be­zeich­nen möchte. Kein Limit der Schal­tung kann einzeln überschrit­ten werden ohne gra­vierende konst­ruktive Än­derun­gen und den da­mit ver­bun­denen Mehr­kosten und Unan­nehm­lich­keiten.

Wollten wir z.B. wirk­lich dauer­haft 4 A bei 60 V ver­bra­ten bräuch­ten wir we­gen der SOA 12×TIP102, je­der mit einem ei­genen Sense-Wider­stand und OP zur Reg­lung und na­tür­lich einen Kühl­körper samt Lüfter, der 240 W ohne all­zu­große Temperatur­erhöhung ab­führen kann. Evtl. wäre dann die Suche nach einem leis­tungs­fähigeren Tran­sis­tor sinn­voll, etwa dem guten alten 2N3055, der wegen seiner geringen Strom­ver­stärkung je­doch auch eine auf­wändi­gere An­steuer­schal­tung be­dingen würde. Das war weder das Ziel noch das Bud­get dieser Schal­tung, die da­durch erheb­lich größer, schwerer und teuerer ausge­fallen wäre.

Sie dürfen also nicht damit rech­nen, eine 60 V-Quelle bei 4 A zu testen! Grob kann man sagen, Eload kann dauer­haft etwa 10 bis 20 W ver­tragen (je nach Um­gebungs­tem­pera­tur und Luft­strömung), be­grenzt durch die 4 A einerseits und die 60 V anderer­seits aber nie­mals bei­des gleich­zei­tig! Trotz­dem kann es sein dass, je nach Ein­satz­bedingungen, die Last durch den Con­trol­ler ver­ringert wird oder auch ganz ab­schal­tet wenn die maxi­male Kühl­körper­tem­peratur über­schrit­ten wird.

Berührspannung

Die Schaltungs­masse ist mit dem ne­ga­ti­ven Pol der Quel­le ver­bun­den. Dies gilt auch für die Front­platte und die Be­dienungs­ele­mente (Encoder etc.). Die Quel­le darf nicht auf ge­fähr­lichem Niveau lie­gen. Eload wur­de ent­wickelt um Quel­len mit Klein­span­nung zu testen. Für andere Quel­len ist sie nicht ge­eignet und nicht zu­gelas­sen!

Die Quel­le darf unter kei­nen Um­stän­den mit ir­gend­einem Pol auf gefähr­lichem Po­ten­tial (also mehr als 60 V gegen­über Erde) lie­gen! Es liegt in Ihrem Verant­wortungs­be­reich, dies sicher­zustel­len!

Überstrom

Natürlich sollte bei einer Konstant­strom­senke nie­mals ein Über­strom ent­ste­hen aber im Falle eines Ver­sagens speziell des Leistungs­tran­sistors kann der Strom nicht mehr kontrol­liert wer­den. Dann schal­tet eine 7.5 A-Si­cher­ung den Quell­strom bis 1000 A si­cher ab.

Hot Connect

Hier das Ergebnis eines ersten Ver­suchs. Der Strom wurde auf 3 A ein­ge­stellt und Eload dann mit einem 60 V Labor­netz­gerät ver­bun­den.

60V/3A Hot Connect total

Dies ist eine besonders stressige Situation für die Schal­tung da der OP den Tran­sistor voll auf­steuert ohne dass zu­nächst ein Last­strom fliesst. Wird nun plötz­lich Span­nung ange­legt fliesst zu­nächst ein viel höherer Strom als beab­sichtigt und es dau­ert eine ge­wisse Zeit bis der OP diesen ab­regeln kann.

Im Oszillogramm sieht man einen kurzen Peak bis etwa 6 A der durch die Träg­heit der Regel­schleife ver­ur­sacht wird bevor sich der Strom zu­nächst auf die ein­gestel­lten 3 A ein­pegelt.

Nach etwa 800 µs regelt die Soft­ware den Strom auf einen Wert im Rahmen der SOA herab. Hier so­gar in zwei Stufen. Das liegt daran, dass als Spannungs­wert der Durch­schnitt über 16 Wand­lungen ver­wendet wird und die­ser bei einem Hot Connect zunächst ge­ring­er als der tat­säch­liche Wert ist.

Aus dem Datenblatt können wir für ms-Impulse bei 60 V einen zu­läs­sigen Strom von etwa 6 A ent­nehmen so dass der Tran­sistor diesen Impuls gut weg­stecken müsste.

60V/3A Hot Connect detail

Der 6 A-Peak dauert etwa 10 µs.

Derart kurze Impulse sind im Daten­blatt nicht spezifi­ziert, 6 A sind je­doch auch bei 100 µs noch zuläs­sig so dass auch hier keine Gefahr beste­hen dürf­te.

Man erkennt auch eine ge­wisse Schwing­neig­ung deren Fre­quenz etwa bei 7.5 MHz liegt. Die Schwing­ung klingt jedoch im Laufe von einer Millisekunde weit­gehend ab.

Wie schon Murphy sagte, Ver­stär­ker (wie auch Regel­kreise) schwing­en und Oszil­latoren star­ten nie­mals von selbst... Wenn du et­was willst, das schwingt wirst du ein 'steady state' be­kommen und wenn du ein 'steady state' haben willst wird es schwingen. Das scheint der Fluch der Analog-Technik zu sein. Digital passiert das natürlich nie :-)

Verbesserter Schutz

Leider erst zu spät fiel mir eine weitere Möglichkeit ein, den Über­schwinger zu be­gren­zen sonst hätte ich sie im Layout berücksichtigt. Da der Spannungsabfall über dem Shunt bei Vollast gerade 0.5 V beträgt bie­tet es sich an, einen Tran­sistor direkt daran an­zu­schließen, der dann ab 0.6..0.7 V die Basis des Leistungs­tran­sistors di­rekt gegen GND zieht, noch be­vor der OP ein­grei­fen kann.

Erinnern Sie mich daran, dass ich diese Option noch im Schaltplan nach­trage :-)

Test gegen kurze Lastsprünge

Für kurzzeitige Lasten (~1 ms) kann der Tran­sistor tat­säch­lich 4 A bei 60 V ver­kraften. Als zu­künf­tige Erwei­terung ist daher auch ein Test denkbar, der tatsächlich 4 A bei 60 V Last­span­nung durch 1 ms-Impulse erlaubt. Das wäre absolut aus­rei­chend um die Regel­eigen­schaf­ten der Quelle zu testen bzw. zu opti­mieren. Denkbar wäre etwa ein durch einen sepa­raten Timer ge­steuer­ter Impuls, der einmal pro Se­kunde aus­gelöst wird.
Dies ist bis­her je­doch nicht imple­men­tiert!

Gehäuse

Ein Teko 362 schien mir als Pult­gehäuse für ein Prüf­gerät wie dieses ge­eignet. Es ist ziem­lich kom­pakt und ein Prob­lem war, einen geeig­neten Kühl­körper für den Leistungs­tran­sis­tor zu finden, der an der Rück­seite zwi­schen dem Ver­sor­gungs- und dem USB-Stecker Platz fin­det und trotz­dem eine akzep­table Ver­lust­leistung ermög­licht.

In der zweiten Version dieses Pro­jekts wurden die Stecker für USB und Power an die Sei­te des Ge­häuses ver­lagert um einen größeren Kühl­körper zu er­mö­glichen. Zu­sätz­lich wurden Schutz­dioden vor­gesehen die eine Be­schä­di­gung der Schal­tung selbst für den Fall eines Aus­falls des Leis­tungs­tran­sis­tors ver­hindern bzw. mini­mieren.

Warum ich das nicht von An­fang an getan habe? Nun, der erste Ge­danke war, alle An­schlüs­se an eine Sei­te zu le­gen um mit einem be­lie­bi­gen Ge­häuse zurecht zu kom­men. Und Schutz­dioden? Erstmal muss es ja funk­tionieren! Das spe­zielle Ge­häu­se kam erst auf als die Lei­ter­platte schon prak­tisch fer­tig war. Na­tür­lich hätte ich sie trotz­dem noch kom­plett um­de­signen kön­nen aber als Ent­wick­ler will man natür­lich auch irgend­wann etwas in den Hän­den hal­ten. Selbst das Marketing ist daran interes­siert, später eine ver­bes­serte Aus­füh­rung prä­sen­tieren zu können... Ob die zweite Version gut ge­nug ist muss sich in der Praxis zeigen. Bevor Sie sich in (möglicherweise) 'de­structive Tests' be­wei­sen muss ist zu­nächst noch einiges an Pro­gram­mier­ung zu er­le­di­gen. Das UI stellt mich noch nicht zu­frie­den. Die SOA wird in der aktuellen Version berücksichtigt. Ob dies schnell genug pas­siert werden spätere Tests zeigen... Tat­sächlich erfüllt die Schal­tung bereits jetzt alle ursprüng­lichen Ent­wick­lungs­vorgaben.

Bedienung

Eine Zehner­tasta­tur wurde vor­gegeben um Strom­werte direkt ein­geben zu kön­nen. Ich has­se Geräte, die nur je eine Tas­te für '+' und '-' haben, vom Küchen­timer bis zur Mikro­welle...

Bedienung über die Zehner­tas­ta­tur

Wenn ein Eingabefeld (z.B. Eingabe des Soll-Stromes) aktiv ist, können Sie mit der Zehner­tasta­tur den Wert di­rekt ein­geben. Die Cancel-Taste be­wirkt eine Be­wegug des Cur­sors nach links, die Enter-Tas­te ei­ne nach rechts. Erst wenn sie an der letz­ten De­zi­mal­stelle die Enter-Taste drücken wird das Eingabe­feld ver­lassen und der Strom tat­sächlich ein­gestellt. Das ver­meidet unge­wollte Än­derun­gen des Stro­mes durch 'Ver­tip­per'.

Ausserhalb von Ein­gabe­feldern be­wirkt das Drücken einer Zif­fern­taste direkt die Ein­stel­lung des Stro­mes auf den ent­spre­chenden Pre­set.

Setzen der Pre­sets über die Tas­ta­tur

Die Tas­tatur unter­scheidet zwi­schen lan­gen und kur­zen Tas­ten­drücken. Kurze Tasten­drücke be­wirken ein Setzen des Stro­mes auf den ent­spre­chen­den Preset. Lange Tasten­drücke setzen um­ge­kehrt den ent­spre­chen­den Pre­set auf den ak­tuell flies­senden Strom!

Dies be­dingt auch dass kurze Tas­ten­drücke erst mit dem Los­las­sen der Taste er­kannt wer­den kön­nen. Die­ses Ver­halten kann von man­chen Be­nutzern als irri­tierend wahr­genom­men werden aber wenn es z.B. in der Bedienungs­anleitung hin­reichend be­gründet wird werden sie sich schnell daran ge­wöhnen.
Wenn Sie Be­die­nungs­an­lei­tungen schrei­ben, halten Sie den Be­nutzer nicht für so dumm als dass er sie tat­sächlich lesen müsste! Be­grün­den Sie uner­war­tetes Ver­hal­ten und die (meis­ten) Be­nutzer wer­den es ver­ste­hen.

Ich habe grotesk dumme Be­dienungs­anleitungen von nam­haften Her­stel­lern ge­lesen in denen z.B. Stand "Be­nutzen sie die Fritteuse nicht ohne Fil­ter" ohne eine Er­läu­terung wa­rum nicht. Warum soll­te ich einen teu­ren Fil­ter (der als 'Ge­ruchs­filter' aus­gewie­sen war) ein­setzen wenn ich im Som­mer draus­sen im Gar­ten Pom­mes frit­tiere? Ich hab's nicht getan und es ist nichts pas­siert... Mit so einem 'Scheiß' machen sie sich nur lächer­lich.

Ein In­kremen­tal-Geber er­laubt die Fein­justage sowie die Navi­gation durch die ein­zelnen Screens.

Nach dem Ein­schalten ist der Strom auf 0 mA einge­stellt. Sofern Sie sich nicht in einer Eingabe­maske befin­den erlau­ben die Tasten 0..9 nun die direkte Ein­stellung eines der Presets. Innerhalb einer Eingabe­maske ermöglicht der En­coder die Fein­justage des Stromes in Schrit­ten der ak­tuel­len Cursor­po­sition. Diese können Sie wie­derum durch Drücken von 'Cancel' oder 'Enter' nach links oder rechts ver­schie­ben.

Inner­halb einer Ein­gabe­maske bewirkt ein Dre­hen des En­coders direkt eine Än­derung der Strom­vorgabe (das ist ja der Sinn, die Fein­justage des Stro­mes), Tas­ten­drücke än­dern den Strom je­doch erst, wenn die Ein­gabe­maske mit <Enter> ver­las­sen wird, damit 'Ver­tipper' nicht in einem unge­wollt hohen oder nied­rigen Strom enden.

Wird die Maske verlas­sen kann durch Dre­hen des En­coders zum je­weils näch­sten oder vor­her­gehenden Widget gewech­selt werden.

Durch Drücken der Ziffern­tasten kann dann jeder­zeit ein anderer Pre­set ge­wählt werden. Der Preset '0' ist fest auf 0 mA ein­gestellt, kann nicht ge­än­dert wer­den und dient als Not-Aus. Den­ken Sie da­ran, falls es mal brenz­lig wird!

Für eine Soft­ware-Beschrei­bung des User-Inter­faces, sehen Sie bitte hier.

Kapazitätsmessung

Eine Stromsenke wie die Vorliegende eignet sich natürlich auch her­vor­ragend zur Mes­sung der Kapa­zi­tät bspw. eines ge­la­de­nen Akku­mula­tors oder Super­caps. Aller­dings kann Eload den Akku/Kon­densa­tor nicht selbst la­den. Er muss vor­ge­laden ange­schlossen wer­den. Begin­nend mit dem Re­set misst die Sen­ke also auch die As bzw. Ws welche sie ab dann 'ver­bra­ten' hat. Sie kön­nen also z.B. ei­nen Akku an­schlies­sen und die ent­nom­menen As bzw. Ws jeder­zeit bis zum Er­reichen einer be­stimm­ten Ent­la­deschluß­span­nung (die Sie in der aktuel­len Version noch ma­nu­ell abpas­sen müs­sen) ab­lesen.

Die Kapazität­smes­sung ist darauf an­ge­wie­sen, dass der 100 Hz-Timer-Inter­rupt zu­ver­lässig funk­tioniert. Kein Programm­teil darf Inter­rupts also länger als einige ms sper­ren und auch kein an­derer Inter­rupt darf mehr als ein paar ms be­nö­ti­gen aber das ist ja selbst­verständ­lich, oder?

Die aktuelle Software kann die As zählen (aber noch keine Ws), sie kann jedoch nur über das Status-Kommando ausgelesen werden. Sie tut dies direkt im SPI-Interrupt so dass auch hiervon keiner verloren­gehen darf um die Mess­genauig­keit nicht zu beein­trächtigen.

Anschluß der Quelle

Connecting Eload to a DUT

Be­ach­ten Sie: die elek­tro­nische Last ist ein Re­gel­kreis. Wie je­der Re­gel­kreis kann er auch zu Schwin­gun­gen an­ge­regt wer­den wenn ge­eig­nete Ver­zö­ge­rungs-Kom­po­nen­ten ein­ge­fügt wer­den. Dies kön­nen be­reits lan­ge Lei­tungen und deren Induk­tivität bzw. Kapa­zi­tät sein. Der Anschluß der Quelle muss deshalb mit mög­lichst kurzen Lei­tun­gen erfolgen und sie müssen mög­lichst eng zusam­men ge­führt wer­den um die um­spannte Fläche und damit die Induk­tivität zu mini­mieren.

Schwingun­gen können zu Über­last­ung so­wohl der Quel­le als auch der Sen­ke füh­ren, bis hin zur Zer­störung.

Zulässige Quellenspannung

Achtung: Der Minus­pol der Quel­le ist mit der Schal­tungs­masse und damit auch mit der Front­plat­te des Ge­räts ver­bun­den! Nicht um­sonst ist auf der Front­platte der Ver­merk "60 V max!" abge­druckt.

60 V= gelten nach ak­tuel­len Vor­schrif­ten als un­be­denk­lich. Bei höheren Span­nungen müsste ein Be­rühr­schutz gewähr­leis­tet sein.

In Ländern ausser­halb Deutsch­lands oder für spezielle Ein­satz­be­dingungen (z.B. im medi­zi­nischen Bereich oder als Kinder­spielzeug) mögen andere (geringere) Span­nungen zulässig sein. Halten Sie sich unbe­dingt an die für Ihren Ein­satz­zweck gültigen Normen und Vor­schrif­ten!

Das be­deutet aber nicht nur, dass die Quel­le nicht mehr als 60 V= lie­fern darf, es be­deu­tet auch, dass kein Poten­tial (0 oder +) mehr als 60 V ge­gen­über Erde auf­wei­sen darf!

Die Schal­tungs­masse ist zu­sätz­lich als Grün-Gelbe Erd­buch­se heraus­ge­führt. Diese muss im Regel­fall an die Schutz­erde ange­schlos­sen wer­den. Bei erd­nahen Quel­len (etwa einem ge­erdeten PC-Netzteil) soll­te diese, soweit mög­lich, über einen Trenn­trafo iso­liert werden, an­son­sten muss nach Si­cher­heits­prü­fung der Quelle u.U. auf die Er­dung von Eload ver­zich­tet werden da sonst Erd­ströme die Mess­genauig­keit beein­flus­sen. Die Er­dung muss in diesem Falle durch die Quel­le ge­währ­leistet sein! Das ist nur zuläs­sig wenn kein Po­tential der Quel­le mehr als 60 V ge­gen­über Erde ein­neh­men kann!

Bandbreite

Die Band­breite der Stell­größe ist durch R15||R20 und C15 auf knapp 20 kHz be­grenzt. C15 ist optional was diese Grenze auf­heben kann falls Sie schnelle Last­änder­ungen benö­tigen. Zu­sätz­lich sorgt R21 und R57+C41 für eine Zeit­kon­stante der Regel­größe mit einer -3dB-Band­breite von etwa 60 kHz. Dies be­grenzt einer­seits die maxi­mal mö­gliche Last­fre­quenz, dämpft aber auch die Schwing­nei­gung. Das ist im­mer ein Kom­promiss aus Band­breite und Stabi­lität!

USB-Kommandos

Antworten auf Kommandos

Auf jedes pro­gramm­tech­nisch rele­vante Kom­mando vom Host er­folgt eine Quit­tierung nach diesem Schema:
<ErrNo> <Text>
ErrNo ist dabei eine Ganz­zahl. Nega­tive Zah­len kenn­zeich­nen Fehler, 0 be­deu­tet Kom­mando er­folg­reich aus­ge­führt und posi­tive Zahlen wei­sen auf einen Hin­weis in <Text> hin, der dem Be­nutzer ge­zeigt wer­den sollte.

Einige Kom­man­dos, wie z.B. <Help> oder <DumpConf> oder <Calibrate> wei­chen davon ab da sie nur im inter­ak­tiven Be­trieb er­war­tet werden und in­ner­halb von Pro­gram­men nicht sinn­voll sind.

Implementierte Kommandos:

Diese Kom­man­dos kön­nen jeder­zeit über die USB-Schnitt­stelle über­tragen wer­den und wir­ken so­fort!

Kom­mandos sind Case-Insen­sitive und wer­den auch nur bis zur gege­be­nen Län­ge aus­ge­wer­tet.
"p 3 200" ist damit äqui­valent zu "Preset 3 200"

Ins­be­son­dere in script­ge­steuer­ten Ak­tionen ist es je­doch rat­sam, die Kom­mandos voll auszu­schrei­ben da mö­glicher­weise in spä­teren Firmware-Ver­sionen Kom­mandos hin­zu kom­men könn­ten, die sich mit bis­her ein­deu­tigen Ab­kür­zungen über­schnei­den!

Parameter (z.B. bei Debug) können nicht abgekürzt werden. Debug sensor kann z.B. mit deb sensor abgekürzt werden aber Debug sens wird nicht funktionieren.

Software-Updates

haben normaler­weise keinen Ein­fluss auf den In­halt des Kon­fi­gurations-Speichers. Wenn sich aller­dings des­sen Struk­tur ge­ändert hat (weil bspw. neue Wer­te hinzu­ge­kom­men sind) wird des­sen 'Magic Number' er­höht und sein In­halt damit wert­los. Er wird beim näch­sten Start mit den Default-Werten über­schrie­ben. Damit ist die Ka­li­brie­rung und die ein­gestell­ten Presets hin­fäl­lig und wird mit Standard-Werten über­schrie­ben.

Die Kali­brierung muss in diesem Fall er­neut durch­geführt wer­den und die Pre­sets nach Be­lie­ben neu ge­setzt wer­den.

Prüfen Sie nach einem Software-Update ob Ihre Presets noch gültig sind! DumpConf kann Ihnen dabei behilflich sein.

Credits

Alle Illustra­tionen auf dieser Site wur­den mit Ink­scape er­zeugt.

Alle Maß­zeich­nun­gen wurden mit Libre­Cad er­stellt.

Beide Pro­gram­me sind re­lativ gut bis genial, haben aber noch "Kinder­krank­heiten".

Die Bilder und Fotos wurden teilweise mit Irfan View nach­bear­bei­tet. Das ist ein un­glaublich schlankes und leistungs­fähiges Tool, ich bin ein ab­soluter Fan davon. Es hat u.a. die beste "Gerade Rücken"-Funk­tion die ich kenne, verlust­freie Rotation etc.

Die teilweise surreale Tiefenschärfe der Bilder wurde mittels CombineZP aus mehreren Einzelbildern realisiert.

Ich kann Sie nur er­mu­ti­gen, diese Pro­jekte zu unter­stützen.

Die Soft­ware wurde im ATStudio 6.2 ge­schrie­ben. Das ist eine sehr gute Ent­wick­lungs­um­ge­bung und ins­be­son­dere der Simu­lator erlaubt es, die Schal­tung fast voll­stän­dig (speziell Usarts sind prak­tisch nicht erfass­bar) ohne Hard­ware zu testen, inklusive Zeit­messung einzelner Programm­teile.

Version 7 habe ich nicht probiert denn diese erfordert "eine neuere Version von Windows"!
Bisher gibt es keinen Grund, drei Entwicklungsrechner auf Windows 7 oder höher zu aktualisieren. Das würde Kosten und Ärger bedeuten denen nicht der geringste Mehrwert gegenüber steht.