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eigenbau:pid-thijs [2015/05/04 15:31] – [Anwender] syntax kmk | eigenbau:regler:pid-thijs:start [2023/09/11 19:41] – [Status] Es gibt ein Nachfolge-Projekt PID-Thijs2 kmk | ||
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Line 9: | Line 9: | ||
Das Gerät kann in Kleinserie nachproduziert werden. Eine sinnvolle Seriengröße ist 16. Das ergibt sich aus den Abmessungen der Platinen und der Preisstruktur der Leiterplattenhersteller. | Das Gerät kann in Kleinserie nachproduziert werden. Eine sinnvolle Seriengröße ist 16. Das ergibt sich aus den Abmessungen der Platinen und der Preisstruktur der Leiterplattenhersteller. | ||
- | Zwei Serien mit jeweils 16 Exemplaren sind auf die Labore verteilt. | + | Mehrere |
+ | |||
+ | <WRAP round tip>Im Nachfolge-Projekt [[eigenbau: | ||
==== Anwender ==== | ==== Anwender ==== | ||
Line 31: | Line 33: | ||
Abhilfe kann ein zusätzlicher Schalter schaffen, mit dem der Dreiecksgenerator still gelegt werden kann. Dieser Schalter sollte die Verbindung zwischen den beiden Operationsverstärkern des Generators trennen (IC12 und IC13). Neben dem " | Abhilfe kann ein zusätzlicher Schalter schaffen, mit dem der Dreiecksgenerator still gelegt werden kann. Dieser Schalter sollte die Verbindung zwischen den beiden Operationsverstärkern des Generators trennen (IC12 und IC13). Neben dem " | ||
+ | |||
+ | === Verstärkung ändern === | ||
+ | Die erste Verstärkerstufe lässt sich über die DIP Switches einstellen. Ist diese Variation nicht genug können Änderungen auf der Platine vorgenommen werden: | ||
+ | |||
+ | * Kondensator C21-> | ||
+ | * Kondensator C22-> | ||
+ | * Widerstand R25-> | ||
+ | * Für Offset Reduzierung Widerstand R21-> | ||
=== Mehr Geschwindigkeit und schnelles Treiben von kapazitiven Lasten (z.B. Piezos) === | === Mehr Geschwindigkeit und schnelles Treiben von kapazitiven Lasten (z.B. Piezos) === | ||
Wenn mehr Geschwindigkeit benötigt wird, können die Operationsverstärker IC4 der Dreiecksgenerator-Platine und IC1, | Wenn mehr Geschwindigkeit benötigt wird, können die Operationsverstärker IC4 der Dreiecksgenerator-Platine und IC1, | ||
Zum schnellen und direkten Treiben einer kapazitiven Last (z.B. Piezo) bietet sich zudem der LM7121 als hervorragende Ausgangsstufe an (IC8 auf Current-Pfad) | Zum schnellen und direkten Treiben einer kapazitiven Last (z.B. Piezo) bietet sich zudem der LM7121 als hervorragende Ausgangsstufe an (IC8 auf Current-Pfad) | ||
- | Um bei diesen | + | Um die schnellen |
- | !Folgende Änderungen beziehen sich jeweils auf das Platinen-Layout und nicht auf den Schaltplan! | + | Dreicksgenerator:\\ |
- | Dreicksegenerator-Platte: | + | R5, |
- | R5, | + | |
R7,R8: 6.8 k | R7,R8: 6.8 k | ||
- | Schneller Pfad (Current): | + | Schneller Pfad (Current):\\ |
- | R13, | + | R13, |
- | R17: 10k | + | R17: 10k \\ |
- | R12,R7: 100 | + | R12,R7: 100 \\ |
- | R23: 2k | + | R23: 2k \\ |
- | R25: 0 | + | R25: 0 \\ |
Poti R1: 10k | Poti R1: 10k | ||
==== Anleitung ==== | ==== Anleitung ==== | ||
Line 78: | Line 87: | ||
==== Schaltplan ==== | ==== Schaltplan ==== | ||
* Die Source des Schaltplans ist auf der [[eigenbau: | * Die Source des Schaltplans ist auf der [[eigenbau: | ||
- | * Der Schaltplan für den Dreiecksgenerator und Eingangsverstärker: | + | * Der Schaltplan für den Dreiecksgenerator und Eingangsverstärker: |
- | * Der {{eigenbau: | + | * Der |
==== Aufbau ==== | ==== Aufbau ==== | ||
* Gehäuse: Ein minimales 19-Zoll-Gehäuse von Daub, Typ MGF44061 --- Eine Höheneinheit hoch und 60 mm tief. | * Gehäuse: Ein minimales 19-Zoll-Gehäuse von Daub, Typ MGF44061 --- Eine Höheneinheit hoch und 60 mm tief. | ||
Line 93: | Line 103: | ||
==== Dreiecksgenerator ==== | ==== Dreiecksgenerator ==== | ||
- | = Zusammenfassung = | + | == Zusammenfassung |
* Verbindungen von den anderen Platinen trennen | * Verbindungen von den anderen Platinen trennen | ||
* +/- 18V anlegen: Es sollten deutlich unter 200 mA fließen | * +/- 18V anlegen: Es sollten deutlich unter 200 mA fließen | ||
* Spannungsregler N1 (7815) und N2 (7915) überprüfen: | * Spannungsregler N1 (7815) und N2 (7915) überprüfen: | ||
- | * Die Spannungen | + | * Die Spannungen |
== Testablauf == | == Testablauf == | ||
Line 104: | Line 114: | ||
=== Versorgung === | === Versorgung === | ||
* Zuerst soll die Spannungsversorgung des Gerätes überprüft werden. Dazu wird ein Netzteil wie folgt über ein XLR-Kabel angeschlossen: | * Zuerst soll die Spannungsversorgung des Gerätes überprüft werden. Dazu wird ein Netzteil wie folgt über ein XLR-Kabel angeschlossen: | ||
- | * Um zu überprüfen, | + | * Um zu überprüfen, |
- | * Die Spannungen an JP1 sollen gemessen werden. Dies ist der 5-Pol Stecker mit zwei abgeschnittenen Kabeln, | + | * Die Spannungen an JP1 und JP2 sollen gemessen werden. Dies sind die 5-Pol Stecker mit zwei abgeschnittenen Kabeln, |
Bei den folgenden Messungen muss immer die eine Messspitze an die Masse gehalten bzw. angeklemmt werden. Diese stellt wie bereits erwähnt beispielsweise der BNC-Stecker des Monitors dar. | Bei den folgenden Messungen muss immer die eine Messspitze an die Masse gehalten bzw. angeklemmt werden. Diese stellt wie bereits erwähnt beispielsweise der BNC-Stecker des Monitors dar. | ||
Line 118: | Line 128: | ||
== Testablauf == | == Testablauf == | ||
- | Der Dreiecksgenerator sollte intern ein Dreieckssignal generieren. Dies kann mit dem Oszilloskop an JP9 nachgemessen werden. JP9 befindet sich auf der linken Seite der Platine direkt rechts neben dem 2-Pol Stecker, der mit dem Schalter verbunden ist (siehe Schaltplan!). Die Messspitze wird an das Oszilloskop angeschlossen und anschließend muss diese an den Kontakt des roten Kabels gehalten werden. Es muss darauf geachtet werden, dass die Verstärkung der Messspitze auf 1x eingestellt wird. Nun sollte ein Dreieckssignal zu sehen sein. Falls dies nicht der Fall ist, sollte zuerst die Einstellung des Oszilloskops überprüft werden. (Tipp: Man kann mithilfe des Trigger Menus dafür sorgen, dass sich das Signal nicht mehr bewegt. Manchmal kann es auch hilfreich sein auf " | + | Der Dreiecksgenerator sollte intern ein Dreieckssignal generieren. Dies kann mit dem Oszilloskop an JP9 nachgemessen werden. JP9 befindet sich auf der linken Seite der Platine direkt rechts neben dem 2-Pol Stecker, der mit dem Schalter verbunden ist (siehe Schaltplan!). Die Messspitze wird an das Oszilloskop angeschlossen und anschließend muss diese an den Kontakt des roten Kabels gehalten werden. Nun sollte ein Dreieckssignal zu sehen sein. Falls dies nicht der Fall ist, sollte zuerst die Einstellung des Oszilloskops überprüft werden. (Tipp: Man kann mithilfe des Trigger Menus dafür sorgen, dass sich das Signal nicht mehr bewegt. Manchmal kann es auch hilfreich sein auf " |
Anschließend soll das Signal an JP18 gemessen werden. Dieser 2-Pol Stecker befindet sich vorne links auf der Platine und sollte mit dem BNC Stecker in der Gehäuse-Rückwand verbunden sein (siehe Schaltplan). Die Messspitze wird wieder an den Kontakt des roten Kabels gehalten. Das Oszilloskop sollte ein Rechtecks-Signal zeigen, welches etwa eine obere Spannung von +5V und eine untere Spannung von -0,7V besitzt. (Tipp: Um dies gut zu erkennen, kann die Skala auf 1V festgelegt werden.) Wenn man nun den Schalter 3 vom Switch S2 (siehe Schaltplan) an- und ausschaltet verändert sich die Frequenz. Der Dip Switch sollte mit einer Multimeterspitze (auf keinen Fall mit der Oszilloskopsspitze!) betätigt werden. | Anschließend soll das Signal an JP18 gemessen werden. Dieser 2-Pol Stecker befindet sich vorne links auf der Platine und sollte mit dem BNC Stecker in der Gehäuse-Rückwand verbunden sein (siehe Schaltplan). Die Messspitze wird wieder an den Kontakt des roten Kabels gehalten. Das Oszilloskop sollte ein Rechtecks-Signal zeigen, welches etwa eine obere Spannung von +5V und eine untere Spannung von -0,7V besitzt. (Tipp: Um dies gut zu erkennen, kann die Skala auf 1V festgelegt werden.) Wenn man nun den Schalter 3 vom Switch S2 (siehe Schaltplan) an- und ausschaltet verändert sich die Frequenz. Der Dip Switch sollte mit einer Multimeterspitze (auf keinen Fall mit der Oszilloskopsspitze!) betätigt werden. | ||
Line 131: | Line 141: | ||
== Testablauf == | == Testablauf == | ||
- | Nun muss ein Testsignal mithilfe des Frequenzgenerators mit einer Frequenz von 100 Hz und einer Amplitude von 1V angelegt werden. Mithilfe eines T-Stücks kann das Signal an den PD Input und an das Oszilloskop angeschlossen werden. Das Testsignal sollte somit auf dem Oszilloskop auf Channel 1 zu sehen sein. Anschließend soll der Monitorausgang des Dreiecksgenerators ebenfalls an das Oszilloskop angeschlossen werden. Dieser sollte das Testsignal mit gleicher Amplitude und invertiert (um 180° phasenverschoben) wiedergeben. Danach sollte der Input-Offset-Regler getestet werden. Beim Drehen des Reglers sollte sich das Signal auf und ab bewegen. Der Schalter 1 vom Switch S2 schaltet diesen an und aus bzw. wird das Signal symmetrisch um die Null verschoben. Anschließend müssen die Signale an JP7 und JP8 gemessen werden. Diese befinden sich hinter den Kondensatoren und führen zu den anderen beiden Platinen (siehe Schaltplan). Die eine Messspitze muss erneut an die Masse angeschlossen werden und die andere wieder jeweils an die Kontakte der roten Kabel. Es sollte genau wie bei dem Monitorausgang bei beiden das Eingangssignal mit gleicher Amplitude und invertiert zu sehen sein. | + | Nun muss ein symmetrisches Dreiecks-Testsignal mithilfe des Frequenzgenerators mit einer Frequenz von 100 Hz und einer Amplitude von 1V angelegt werden. Mithilfe eines T-Stücks kann das Signal an den PD Input und an das Oszilloskop angeschlossen werden. Das Testsignal sollte somit auf dem Oszilloskop auf Channel 1 zu sehen sein. Anschließend soll der Monitorausgang des Dreiecksgenerators ebenfalls an das Oszilloskop angeschlossen werden. Dieser sollte das Testsignal mit gleicher Amplitude und invertiert (um 180° phasenverschoben) wiedergeben. Danach sollte der Input-Offset-Regler getestet werden. Beim Drehen des Reglers sollte sich das Signal auf und ab bewegen. Der Schalter 1 vom Switch S2 schaltet diesen an und aus bzw. wird das Signal symmetrisch um die Null verschoben. Anschließend müssen die Signale an JP7 und JP8 gemessen werden. Diese befinden sich hinter den Kondensatoren und führen zu den anderen beiden Platinen (siehe Schaltplan). Die eine Messspitze muss erneut an die Masse angeschlossen werden und die andere wieder jeweils an die Kontakte der roten Kabel. Es sollte genau wie bei dem Monitorausgang bei beiden das Eingangssignal mit gleicher Amplitude und invertiert zu sehen sein. |
=== Piezo-Platine === | === Piezo-Platine === | ||
Line 137: | Line 147: | ||
== Zusammenfassung == | == Zusammenfassung == | ||
* Testsignal wie oben eingestellt sollte immernoch angeschlossen sein (Symmetrisches Dreieck, Frequenz: 100 Hz, Amplitude: 1V) | * Testsignal wie oben eingestellt sollte immernoch angeschlossen sein (Symmetrisches Dreieck, Frequenz: 100 Hz, Amplitude: 1V) | ||
+ | * DIP-Switch S1 auf 00110 stellen | ||
* Piezo-Platine an die Dreiecksgenerator-Platine anschließen | * Piezo-Platine an die Dreiecksgenerator-Platine anschließen | ||
* Mode-Schalter S4 sollte in mittlerer Stellung sein | * Mode-Schalter S4 sollte in mittlerer Stellung sein | ||
Line 154: | Line 165: | ||
* Dipswitch codieren: 00111 | * Dipswitch codieren: 00111 | ||
* am Besten kann im Folgenden an den Vias der Widerstände gemessen werden | * am Besten kann im Folgenden an den Vias der Widerstände gemessen werden | ||
- | * an Widerstand R4: Signal | + | * an Widerstand R4: Signal 1:10 invertiert |
- | * D-Teil und I-Teil anschalten | + | * **I: |
* an R5 wandert das Signal an den Anschlag bzw. bei günstiger Einstellung des Signalloffsets ist ein sinusartiges Signal zu messen | * an R5 wandert das Signal an den Anschlag bzw. bei günstiger Einstellung des Signalloffsets ist ein sinusartiges Signal zu messen | ||
- | * D-Teil | + | |
* an R6 sollte ein Rechtecksignal zu sehen sein | * an R6 sollte ein Rechtecksignal zu sehen sein | ||
* mit dem Trimmer R3 sollte die Amplitude des Rechtecks einstellbar sein | * mit dem Trimmer R3 sollte die Amplitude des Rechtecks einstellbar sein | ||
- | * D-Teil und I-Teil abschalten, Mode-Schalter S4 in unterer Stellung | + | |
* am Ausgang " | * am Ausgang " | ||
* mit dem Trimmer R1 sollte die Verstärkung zwischen dem Eingang und dem Ausgang | * mit dem Trimmer R1 sollte die Verstärkung zwischen dem Eingang und dem Ausgang | ||
== Testablauf == | == Testablauf == | ||
- | Der Dipswitch S1 sollte auf 00111 codiert sein. Der Mode-Schalter S4 bleibt in mittlerer Stellung. Die Schalter S2 und S3 für den I- und den D-Teil bleiben erstmal aus (untere Stellung). Am Besten können die Widerstände im Folgenden an den Vias (runde Durchführung in der Platine)an der Seite des Operationsverstärkers IC 3 gemessen werden. Das bedeutet an den Leiterbahnen, | + | Der Dipswitch S1 sollte auf 00111 codiert sein. Der Mode-Schalter S4 bleibt in mittlerer Stellung. Die Schalter S2 und S3 für den I- und den D-Teil bleiben erstmal aus (untere Stellung). Am Besten können die Widerstände im Folgenden an den Vias (runde Durchführung in der Platine)an der Seite des Operationsverstärkers IC 3 gemessen werden. Das bedeutet an den Leiterbahnen, |
- | ==I== | + | ==Integralteil testen== |
- | Nun sollten der D- und der I-Teil (S2 und S3) angeschaltet werden. Wenn man an dem Widerstand R5 misst, sollte das Signal an den Anschlag des Oszilloskops wandern bzw. bei günstiger Einstellung des Signaloffsets am Dreiecksgenerator ist ein sinusartiges Signal zu messen. | + | Nun sollte nur der I-Teil (S2 und S3) angeschaltet werden. Wenn man an dem Widerstand R5 misst, sollte das Signal an den Anschlag des Oszilloskops wandern bzw. bei günstiger Einstellung des Signaloffsets am Dreiecksgenerator ist ein sinusartiges Signal zu messen. |
- | == D == | + | == Differentialteil testen |
- | Der D-Teil soll eingeschaltet | + | Der D-Teil soll eingeschaltet |
- | == P == | + | == Proportionalteil testen |
- | Sowohl der D-, als auch der I-Teil müssen abgeschaltet werden. Der Mode-Schalter S4 sollte in unterer Stellung sein. Am Ausgang " | + | Sowohl der D-, als auch der I-Teil müssen abgeschaltet werden. Der Mode-Schalter S4 sollte in unterer Stellung sein. Am Ausgang " |
Line 198: | Line 209: | ||
=== Current-Platine === | === Current-Platine === | ||
- | Das Testen der Current-Platine ist dem der Piezo-Platine ziemlich ähnlich. Deshalb wird dieses im Folgenden nur in Stichpunkten beschrieben. Ein wichtiger Aspekt ist hier, dass schnellere OPs verbaut sind. Die Zeitkonstanten von I und D sind entsprechend kürzer. Daher sollte das Textsignal | + | Das Testen der Current-Platine ist dem der Piezo-Platine ziemlich ähnlich. Deshalb wird dieses im Folgenden nur in Stichpunkten beschrieben. Ein wichtiger Aspekt ist hier, dass schnellere OPs verbaut sind. Die Zeitkonstanten von I und D sind entsprechend kürzer. Daher sollte das Testsignal |
* Testsignal sollte angeschlossen werden (Symmetrisches Dreieck, Frequenz: 1 kHz, Amplitude: 1V) | * Testsignal sollte angeschlossen werden (Symmetrisches Dreieck, Frequenz: 1 kHz, Amplitude: 1V) | ||
Line 208: | Line 219: | ||
* Folgendes soll an Pin 6 des Operationsverstärkers IC5 gemessen werden: | * Folgendes soll an Pin 6 des Operationsverstärkers IC5 gemessen werden: | ||
* Schalter 3,4 von S1 an: | * Schalter 3,4 von S1 an: | ||
- | * Schalter 3,4,5 von S1 an: nichtinvertiertes Signal, ~ 10:1 | + | * Schalter 3,4,5 von S1 an: nichtinvertiertes Signal, ~ 1:10 |
* Schalter 1,2,4 von S1 an: invertiertes Signal, ~ 1:1 | * Schalter 1,2,4 von S1 an: invertiertes Signal, ~ 1:1 | ||
Line 236: | Line 247: | ||
==== Gehäuse ==== | ==== Gehäuse ==== | ||
Ein minimales 19" | Ein minimales 19" | ||
- | + | | |
- | * Bohrplan der Frontplatte: | + | * Bohrplan der Rückwand: {{: |
- | * Bohrplan der Rückwand: {{: | + | * Die Sourcen der Konstruktionszeichnungen der Frontplatte im Varicad-Format und die Dateien für die Beschriftung mit dem Dymo-Gerät sind auf der [[eigenbau: |
- | * Die Sourcen der Konstruktionszeichnungen der Frontplatte im Varicad-Format und die Dateien für die Beschriftung mit dem Dymo-Gerät sind auf der [[eigenbau: | + | |
==== Bilder ==== | ==== Bilder ==== | ||
{{eigenbau: | {{eigenbau: | ||
Line 449: | Line 458: | ||
- Beide Ausgänge müssen getrennt invertierbar sein | - Beide Ausgänge müssen getrennt invertierbar sein | ||
- Verschärfte Filterung der Versorgung und der sonstigen (Control-) Anschlüsse | - Verschärfte Filterung der Versorgung und der sonstigen (Control-) Anschlüsse | ||
+ | - Das Loch für die XLR-Buchse an der Rückseite des Gehäuses ist im Bohrplan zu weit außen eingezeichnet. Dadurch kollidiert die Buchse mit den Spannungsreglern. | ||