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Hier fin­den Sie die Pro­jekt­da­tei­en so­wie ei­ni­ge in­ter­es­san­te oder nütz­li­che Zu­satz­da­tei­en.

Schaltpläne

• Sen­sor-Schalt­plan
• Dis­play-Schalt­plan

Firmware & Layout

• Zip-Ar­chiv der ak­tu­el­len Firm­ware und der Schalt­plan- und Lay­out-Da­tei­en.
  Der Schalt­plan wur­de in OrCad 16.3 ge­zeich­net, das Lay­out wur­de mit BAE re­a­li­siert.

  Im Ver­zeich­nis "Draw­ing" fin­den Sie auch die Maß­zeich­nung des Ge­häu­ses (ins­bes. auch der Front) so­wie des Eti­ketts für den Klem­men­block. Die Ge­häu­se­zeich­nung ha­be ich mit LibreCad er­stellt, das Eti­kett mit Ink­scape. Bitte be­nut­zen Sie die­se Pro­gram­me um sie zu Dru­cken oder zu Be­ar­bei­ten. Die ein­fachs­te Me­tho­de, die Front des Ge­häu­ses zu be­ar­bei­ten dürf­te sein, sie mit LibreCad maß­stabs­ge­treu aus­zu­dru­cken, mit Te­sa­film auf der Front zu fi­xie­ren, in die Ecken des Aus­schnit­tes Lö­cher zu boh­ren und sie mit der Laub­sä­ge aus­zu­schnei­den. Das geht schnell und wird mit et­was Ge­schick ganz gut aus­se­hen.

Prüfanweisungen

Der Schalt­plan der Prüf­ad­ap­ter wird hier wahr­schein­lich nie­mals ver­öf­fent­licht wer­den da er tat­säch­­lich nicht in ge­zeich­ne­ter Form exis­tiert. Die Prüf­ad­ap­ter wur­den ein­fach ge­baut und ha­ben funk­tio­niert. Sie kön­nen ihn je­doch ein­fach an­hand der Prüf­an­wei­sun­gen her­lei­ten. Er ist sehr ein­fach.

• Dis­play Der Prüf­ad­ap­ter be­steht nur aus dem Ge­häu­se­so­ckel und ei­nem Tas­ter, der DCF77 mit GND ver­bin­det so­wie aus ei­nem zwei­po­li­gen Schal­ter, der die bei­den RS485-Schnitt­stel­len ver­bin­det (a mit a und b mit b).

Simulationen

Einige Si­mu­la­tio­nen in LTspice, die im Lau­fe der Ent­wick­lung er­stellt wur­den.

Mög­li­cher­wei­se feh­len Ihnen ei­ni­ge Mo­del­le zur Si­mu­la­tion. Stan­dard­bau­tei­le, die lei­der nicht in LTspice ent­hal­ten sind ha­be ich mir re­la­tiv bald be­sorgt und ver­wen­de sie na­tür­lich re­gel­mäs­sig. Hier kön­nen Sie die­se fin­den:

• 1N4007 von diodes.com: Sie kön­nen die­ses Mo­dell ein­fach in Ih­re stan­dard.dio in­te­grie­ren. Packen sie ein­fach al­les in ei­ne Zei­le, wie sie es bei den an­de­ren Mo­del­len se­hen. Ne­ben­bei: ich ha­be mir an­ge­wöhnt, das ".model" in ei­ge­nen Mo­del­len in Groß­buch­sta­ben zu schrei­ben. So kann ich sie bei Bedarf von den Mit­ge­lie­fer­ten un­ter­schei­den. Die ak­tu­el­len Ver­sio­nen über­schrei­ben es auch nicht mehr bei ei­nem Up­date!
• BAV99 von NXP
• BCP53 von NXP
• MC34063: Leider darf ich Ihnen nur das .sym an­bie­ten, das ich selbst er­stellt ha­be. Das .sub müs­sen Sie sich von der Onsemi-Web­site ho­len da die Wei­ter­ga­be des Mo­dells ex­pli­zit ver­bo­ten ist.
• TLC272 von TI Ich ha­be das TLC272.5_1-Mo­dell be­nutzt.

Si­mu­la­tio­nen ma­chen Spaß und man kann viel da­r­aus ler­nen oh­ne et­was ka­putt zu ma­chen!

Hier nun die Si­mu­la­tio­nen:

• Si­mu­la­tion des Schalt­reg­lers in LTspice. An­mer­kung: ich ha­be kein Mo­dell des MC34063 ge­fun­den, dass die tat­säch­­li­che Funk­tion der ech­ten Schal­tung kor­rekt ab­bil­det. Die Si­mu­la­tion zeigt le­dig­lich das Prin­zip, für mehr taugt das Mo­dell nicht.
  Leider ge­stat­ten es die Li­zenz­be­din­gun­gen nicht, dass ich Ihnen auch das arm­se­li­ge Mo­dell des MC34063 an­bie­te. Sie müs­sen es selbst z.B. von der Onsemi-Web­site he­r­un­ter­la­den um die Si­mu­la­tion nut­zen zu kön­nen. Ich ha­be das Orcad-Mo­dell be­nutzt, das di­rekt funk­tio­nier­te. Es sind aber auch an­de­re Mo­del­le im Um­lauf, die noch mehr Auf­fäl­lig­kei­ten zei­gen. Keines da­von war z.B. in der La­ge, den Start­up (al­so Vcc an­stei­gend von 0 V) über­haupt zu über­le­ben (Ct lädt bis -2 kV(!) und dann stockt die Si­mu­la­tion).
  In der Pra­xis pas­siert das glück­li­cher­wei­se nicht (wä­re sonst auch ei­ne tol­le Schal­tung für al­le Tes­la- und Hoch­span­nungs­freaks).
  <humor>Der Kon­den­sa­tor schlägt näm­lich be­reits bei gut 1 kV durch, was zu ei­ner ex­plo­sions­ar­ti­gen Zer­le­gung der Schal­tung führt.</humor>
  Auch in der Schalt­fre­quenz und den Pe­geln an Ct (C11) un­ter­schei­det sich das Mo­dell von der Re­a­li­tät. Wäh­rend im Kurz­schluss­fall (al­so wäh­rend des Start­ups) im Mo­dell die Schalt­fre­quenz auf 500 kHz an­steigt und C11 nur bis et­wa 2 V lädt bleibt in der re­a­len Schal­tung die Fre­quenz weit­ge­hend kon­stant bei 100 kHz und der Pe­gel an Ct steigt bis auf et­wa 7 V.
  Wenn das mein Mo­dell ge­we­sen wä­re hät­te ich die Wei­ter­ga­be auch ver­bo­ten...
• Si­mu­la­tion der Kon­stant­strom­quel­le zur Sen­sor-Ver­sor­gung.
• Si­mu­la­tion des Tra­fos. Es ist viel­leicht un­ge­wöhn­lich, et­was der­art 'ein­fa­ches' zu si­mu­lie­ren, aber die­se Si­mu­la­tion kann un­an­ge­neh­me Über­ra­schun­gen er­spa­ren! Ich ha­be den Tra­fo mit ein­fachs­ten Mit­teln aus­ge­mes­sen und die Wer­te dis­kret mo­del­liert. So kann man auch mal den Span­nungs­ab­fall am Kup­fer-Wi­der­stand mes­sen. Le­dig­lich den Kopp­lungs­fak­tor konn­te ich nicht mes­sen und ha­be ihn ide­a­ler­wei­se bei 1 be­las­sen.
  Die ohm'schen An­tei­le kann man tri­vial mit ei­nem Ohm­me­ter mes­sen. Das Über­set­zungs­ver­hält­nis ha­be ich im Leer­lauf aus Primär- zu Se­kun­där­span­nung er­mit­telt und die Pri­mär­in­duk­ti­vi­tät in­dem ich ei­nen 0.1 µF Kon­den­sa­tor par­al­lel ge­schal­tet und die Re­so­nanz­fre­quenz mit ei­nem Os­zil­lo­skop be­stimmt ha­be (was nicht so ein­fach ist da die Schwin­gung be­reits nach 1.5 Pe­ri­oden bis zur Un­sicht­bar­keit ab­ge­klun­gen ist). Die ge­won­ne­nen Wer­te mö­gen nicht be­son­ders ex­akt sein (so ist z.B. die In­duk­ti­vi­tät kei­ne Kon­stan­te son­dern ab­hän­gig vom Strom), die Si­mu­la­tion stimmt je­doch recht gut mit der Re­a­li­tät über­ein.
  Na­tür­lich könn­te man den Tra­fo statt der dis­kre­ten Si­mu­la­tion auch in ei­nen Vier­pol, zur Ver­wen­dung in wei­te­ren Si­mu­la­tio­nen, pa­cken.
  Für Tra­fo-Her­stel­ler wä­re es vor­teil­haft, sol­che Mo­del­le an­bie­ten zu kön­nen, lei­der ken­ne ich kei­nen, der das tut.
• Si­mu­la­tion des Analog-Aus­gangs. R1 und C1 bil­den zu­sam­men mit dem PWM-Aus­gang V2 den üb­li­chen DAC, U1 über­nimmt die Funk­tion ei­ner span­nungs­ge­steu­er­ten Kon­stant­strom­quel­le. L1 und R2 stel­len das Dreh­spul­mess­werk dar. Da der TLC272 kei­nen Rail-To-Rail-Aus­gang be­sitzt kön­nen wir nicht die ge­sam­te Ver­sor­gungs­span­nung als Hub des DACs aus­nut­zen. D1 sorgt für ei­nen Span­nungs­ab­fall um auch 0 µA dar­stel­len zu kön­nen. R3 be­stimmt den Voll­aus­schlag. 100 µA wer­den folg­lich bei 2,7 V er­reicht. C2 re­du­ziert die Schwing­nei­gung der Schal­tung. Er tut dies weit mehr als nö­tig aber für uns ist ei­ne Band­brei­te im ein­stel­li­gen Hz-Be­reich ab­so­lut aus­rei­chend.
  In­te­res­sant ist auch ei­ne zwei­te Si­mu­la­tion in der zu­guns­ten der Si­mu­la­tions­ge­schwin­dig­keit der Mit­tel­wert des RC-Glie­des durch ei­ne kon­stan­te Span­nung er­setzt wur­de. Sie zeigt ins­be­son­de­re bei 0 V (=0% Duty Cycle) den Leck­strom durch das Mess­werk. Man sieht dass, so­fern die Di­ode nicht wär­mer als 60°C wird, auch 0 µA noch recht gut dar­ge­stellt wer­den kön­nen. Der größ­te Teil des Leck­stroms von D1 wird durch R4 ab­ge­lei­tet und fließt nicht durch das Mess­werk. R4 'ver­brät' da­durch zwar 28 mal so­viel Leis­tung wie das Mess­werk aber wir re­den hier von we­ni­ger als 8 mW.

Ich muss lei­der noch­mal be­to­nen, Schalt­plan und Si­mu­la­tio­nen wur­den von mir nach bes­tem Wis­sen und Ge­wis­sen er­stellt und ha­ben für mich funk­tio­niert. Ich kann je­doch kei­ne Haf­tung für die Ver­wen­dung der­sel­ben, im All­ge­mei­nen oder im spe­zi­el­len Fall, über­neh­men. Wenn Sie es tun, ist es auf ei­ge­nes Ri­si­ko und ei­ge­ne Ver­ant­wor­tung.

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Ei­gent­lich kein Be­stand­teil die­ses Pro­jekts aber ich möch­te er­wäh­nen, der Font den ich auf die­sen Sei­ten zur Dar­stel­lung des Dis­plays be­nutzt ha­be ist als Web­font oder TTF frei ver­füg­bar. Be­su­chen Sie mei­ne HTML- und Ja­va­script-Sei­te um mehr zu er­fah­ren.