Änderungsliste Elektronik

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Nightwalker-87
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Änderungsliste Elektronik

Beitrag von Nightwalker-87 » 15 Mär 2019, 12:47

Änderungsliste für neues PCB-Design/Mainboard (Stand: Aug 2019; Rev. 1.02):

Legende:
* entfällt
* im neuen Schaltplan vorgesehen
* ggf. in neuem Design vorgesehen, aktuell noch diskutiert
* Idee, aber noch nicht genauer erörtert

Mikrocontroller:
* AVR-Controller ATMega1284P ersetzt durch ARM-Microcontroller-Board (MCU)Teensy 3.6 USB-Development-Board (ARM Cortex-M4, arm-v7)
* Quarz 20 MHz/16 MHz -> da ATMega entfällt
* Erw-Pinleisten J5 bis J8 -> da ATMega entfällt
* MMC/SD-Slot via SPI (Pegelwandlung 3,3V ↔ 5V erfolgt passiv über Spannungteiler anstelle eines aktiven Levelshifters)
-> MCU-Board Teensy 3.5/3.6 bringt SD-Schacht mit
* ISP-Stecker (ST5 & ST6) -> MCU-Board Teensy 3.6 wird über integrierten USB-Port programmiert

Motorsteuerung:
* Motortreiber: L293D -> DRV8835 (bessere Leistung, genauere Motorregelung) (Evaluierung durch eax)
* Patches für Motor-Stop bei Reset auf Hauptplatine einbauen -> bereits in DRV8835 enthalten
* NEU: Potentiometer zur Kalibrierung der CNY70-Radencoder

Servos:
* Servo-Stecker vor die vordere Schraube des Klappenservos zur besseren Erreichbarkeit, wenn ein Aufsteckborad montiert ist
* PWM-Pullup-Widerstände (je 4,7k) für Servo-Stop bei Reset jetzt direkt auf Mainboard
* Steckerbelegung an Servostecker J1 und J2 ändern:
-> aktuell: Pin 1: VCC / Pin 2: GND / Pin3: PWM
-> neu: Pin 1: GND / Pin 2: VCC / Pin3: PWM (entspricht gängigem Pinout von Futaba/Graupner/Conrad)

* NEU: Analog-Servo mit Feedback-Leitung ermöglicht Auslesen von Servoposition via ADC-Eingang
* Servo 1 und/oder 2: Servos SG90, SG92R und S3107 (Drehwinkel je 180°) mit Modifikation weiterverwendbar
-> für die Nutzung mit FB muss das FB-Signal rausgeführt werden; siehe Anleitung.

* NEU: Servo-Modelle mit FB für Transportfachklappe (Drehwinkel max. 120°):
-> FEETECH FS90-FB Micro Servo with Position Feedback oder Analog Feedback Micro-Servomotor (Plastikgetriebe)

* Klappensensor (CNY70) -> entfällt dank ausgelesenem Positionswert aus Servo-Feedbacksignal

Mechanik:
* NEU: Halterung für Servo2
* Anpassung der Bodenplatte

Spannungsversorgung:
* Hohlstecker (P1) & Akkupack-Stecker (ST1) -> Schraubklemme -> ohne Modifikationen für alle Spannungsquellen nutzbar
* Spannungsteiler mit Komparator (LM311 als DIP-Package ist obsolete) (ST falsch dimensioniert & funktioniert daher nicht richtig)
-> Überwachung der Eingangsspannung mit Spannungsteiler und Small Signal Switching Diode BAV99
* NEU: Netzteil-Modul / Stromversorgung:
-> Weitbereich-Spannungseingang: Schaltregler LM2596 in Parallelschaltung (für 6V & 5V)
-> hinter 5V-Schaltung: Linearregler LD1117A (für 3,3V)
-> 6V für: Servos, Motoren
-> 5V für: Teensy 3.6 (Vin), CNY70, Abstandssensoren, LEDs, I/O Expander, I2C-Port (1x),
Lichtschranken-IC, ext. Erweiterung, ... und sonst dort wo 3v3 nicht möglich oder nicht sinnvoll ist
-> 3,3V als bevorzugte Versorgungsspannung

* NEU: Batterie-Pack:
-> Option A: 4x 3,7V Lithium Akkus des Typs 18650 (bis 3600 mAh pro Akku) (4er Batteriefach, liegend)
-> Option B: 8x 1,2V NiMH Akkus (bis 2850 mAh pro Akku) (ANSMANN #1312-0011) (2x 4er Batteriefach, senkrecht stehend)

-> Vorschlag für preiswertes 4-Zellen Li-Akku-Ladegerät

Sensoren & Sensor-Anschlüsse:
* BPS-Sensor über der Radachse als Bestückungsoption auf dem Mainboard vorsehen [optional]
* NEU: Intelligent 9-Axis Absolute Orientation Sensor BNO055 (mit Temperatursensor) [optional]
* Maussensor (ADNS-2610 ist obsolete) -> entfällt wegen fehlender vergleichbarer Alternativen
-> Hersteller Broadcom/Avago bietet keine ONS-Sensoren mehr an
-> keine Verfügbarkeit dieses Sensortyps über Elektronikgroßhändler
-> einzig denkbarer Ersatz in DE nicht lokal verfügbar

-> alternativer Ansatz für die Positionierung über Radencoder in Kombination mit BNO055
* LDR-Helligkeitssensoren: MPY54C569)
-> Die aktuellen LDR-Fotowiderstände enthalten das giftige Metall Cadmium in Form von Cadmiumsulfid (CdS) oder Cadmiumselenid (CdSe). Das Element Cadmium wird zusammen mit anderen problematischen Stoffen EU-weit und auch in anderen Ländern aus Umweltschutzgründen nach und nach in diversen Elektronikprodukten stark reduziert oder ganz verboten. Cadmium-haltige elektronische Bauteile und Komponenten sind entsprechend nicht ROHS-konform. Auch wenn derzeit noch entsprechende Sensoren auf dem Markt erhältlich sind, ist folglich davon auszugehen, dass eine mittel- bis langfristige Verfügbarkeit nicht gegeben ist.
-> neue transistor-basierte Ambient Light Sensoren (Adafruit/Everlight ALS PT19) (in Evaluierung)

Wireless:
* NEU: Bluetooth 4.x LE-Modul --> verworfen, da Präzision für Ortungsfunktion (Beacons) laut allg. Spezifikation zu ungenau; für Datenaustausch nicht benötigt, Support von einzelnen Bluetooth-Funktionen stark hardware- und herstellerabhängig.
* WiPort (IEEE 802.11 b/g) -> WiFi-Modul (2,4 GHz) (IEEE 802.11b/g/n): ESP8266 SMT Modul - ESP-12S

PCB-Design:
* Modulares PCB-Layout & -Design mit optimierter Baugruppenanordnung und komplett neuem Routing: Vermeidung von übermäßigem Routing (großes Optimierungspotential) --> funktional zusammenhängende Baugruppen bilden eigene Untergruppen
* keine Durchkontaktierungen (Vias) an ungünstigen Stellen wie z.B. zwischen Pin-Kontakten
* Aussparung über Transportfach nicht notwendig -> Platzgewinn auf dem Mainboard bei gleichen Außenabmessungen
* NEU: ERW-Stecker mit relevanten Signalen (SPI & UART, I2C (3v3 & 5V Level), RESET, Servo2, Servo3) für ein mögliches zukünftiges Aufsteckboard
* NEU: SPI- und USB-Bus zwischen einem externen Prozessorboard (z.B. RPi-Zero) und MCU über ein Erweiterungsboard)

Sonstiges:
* unspezifizierte LEDs (Massenware) -> neue, hochwertigere LEDs von Hersteller Huiyuan & Vishay:
-> spezifizierte optische & elektrische Eigenschaften (gem. Datenblatt)
-> abgestimmte Helligkeit zwischen allen LEDs durch gezielte Wahl der Vorwiderstände (Evaluierung durch nw87)
-> geringere Stromaufnahme von nur 36 mA (entspricht einer Reduzierung um ca. 40%)
-> gleiche 3mm THT-Bauform wie bisher
-> Versorgungsspannung: Vcc = 5V (weiße LED erfordert physikalisch bedingt einen Spannungsabfall von bis zu 3,3V)
-> Modelle: 3004R1D-EHB-A / TLHO4400 / 3004Y1D-EHB-A / 3004G6D-EHB-S / 3034B2D-EHD-A / 3034W2D-EHD-A

Display:
* Schieberegister 74HC595 (IC4) -> aktuelles Display DEM 20485 SYH-LY-CYR22 über I2C-Adapter-Board
* optionaler HW-Patch: Displaybeleuchtung (TR1 MOSFET IRLML6402 @R2, Ansteuerung via GPIO) -> da neue Display-Schaltung
* NEU: OLED oder E-Ink DISPLAY via I2C oder SPI als Ersatz für bestehendes Display

Sensor-Boards:
* Abstandssensor Sharp (GP2D12 ist obsolete) (Original-Design) -> Ersatz durch GP2Y0A60 (Evaluierung durch eax)
* Abstandssensor Sharp (GP2Y0A60 ist abgekündigt) (Nachfolgemodell) -> neuer ToF-Lidar-Distanzsensor
* Entstör-Kondensatoren aus bestehenden Patches für das jetzige Design nachrüsten -> da Sharp IR-Sensor entfällt
* IR-Receiver Sharp IS471F ist obsolete (Transportfach) -> erfordert ggf. auch neue IR-LED (aktuell LD274-3)
* neues Sensorboard für Liniensensoren
nw-87

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