SP04 (R)

Die Steuerung der Miniaturwelt
SP04 (R)
Anleitung
Autor: Leon J. A. Perlo
Version: 1.0
Datum: 18. Juni 2012
Übersetzung: Helmut Schmidt
Datum: 20.06.2016
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Gebrauchsanweisung SP04 (R)
Release-Management
Diese Anleitung gilt für
• die gedruckte Schaltung
o SP04 Rev00
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oder in Teilen zu kopieren oder zu verbreiten. Das Erstellen von Kopien und Drucken, ist den Nutzern des SP04
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Inhaltsverzeichnis
1 SPO4 ............................................................................................................................................. 4
1.1 Einführung ................................................................................................................................. 4
1.2 Versionen................................................................................................................................... 4
1.3 Anschlüsse und Funktionen ....................................................................................................... 5
2 Montage SP04 Kit ......................................................................................................................... 6
2.1 Voraussetzungen ....................................................................................................................... 6
2.2 Schaltungsaufbau ...................................................................................................................... 6
3 Anschließen .................................................................................................................................. 8
3.1 Versorgungsspannung und Wärmeerzeugung .......................................................................... 8
3.2 Anschliessen der Servos auf der SPO4 ...................................................................................... 9
3.3 Anschließen der SP04 an der OC32 ......................................................................................... 10
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1 SPO4
1.1 Einführung
Die OC32 bietet die Möglichkeit, bis zu 32 Aktoren pro OC32-Modul zu steuern.
Ein Servomotor muss jedoch an einer Versorgungsspannung zwischen 4,5 V und 6V angeschlossen sein. Ein
Servo kann so viel Strom ziehen, dass es besser ist, eine zusätzliche Stromversorgung zu nutzen. Daher raten
wir dazu, eine separate stabilisierte Stromversorgung für die Versorgungsspannung der Servos einzusetzen.
Die SP04 ist ein kompaktes Modul, das bis zu vier Servomotoren entwickelt richtige Stromversorgung bietet
und die Verbindung zur OC32 für das Servosignal herstellt. Der SP04 müssen dafür mindestens 7 Volt
Gleichspannung zugeführt werden, die aber nicht unbedingt stabilisiert sein muss.
Möchten Sie mehr als 4 Servos an einer OC32 anschließen so verwenden Sie mehrere SP04-Module.
Abbildung 1: Die SP04
1.2 Versionen
Die SP04 ist eine verbesserte Version des Vorgängers SP4. Der wichtigste Unterschied ist, dass die SP04
Entstörkondensatoren enthält, um Störsignale auf den Signalleitungen zwischen OC32 und SP04 zu
unterdrücken. Sie können somit die SP04 in einem größeren Abstand von der OC32 montieren.
Die SP04 ist in zwei Versionen erhältlich: SP04 und SP04R. Die R-Version verfügt über 4 zusätzliche "Pull-up"
Widerstände zwischen der Signalleitung des Servo und + 5V. Besonders preiswerte Servos neigen leider oft zu
Servozuckungen. Nach dem Einschalten der Betriebsspannung laufen solche Servos gelegentlich auch einfach
an. Dieser unerwünschte Effekt durch Selbstverstärkung ist in der Elektronik leider nicht so leicht zu
kontrollieren. Der Einschalteffekt kann bei vielen Servos dadurch reduziert werden, indem an der Steuerleitung
die 5 Volt Versorgungsspannung angelegt wird. Dies kann einfach durch einen Pull-up-Widerstand zwischen
dem Signaldraht und der + 5V erfolgen. Die SP04R hat die Pull-up-Widerstände, die SP04 nicht.
Mit besonderem Dank an Daan Nijenhuis (HCC! M)
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Beim SP04R Kit können Sie wählen, ob Sie die Widerstände einlöten oder nicht. In der fertig gelöteten Version
ist es sehr schwierig, die Widerstände nachträglich hinzu zu fügen oder zu entfernen. Sie müssen sich deshalb
vor dem Löten zwischen SP04 und SP04R entscheiden.
1.3 Anschlüsse und Funktionen
Abbildung 2: Draufsicht SP04-Anschlüsse und Bestückung
Auf der SP04 finden Sie folgende Anschlüsse und Bestückung:
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4-Stiftleisten für den Anschluss von vier Servos;
eine 6-fach Schraubklemme zum Anschluss der Versorgungsspannung sowie der Verbindung für die
Servosignale von der OC32;
2 Befestigungslöcher (3 mm)
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2 Montage SP04 Kit
Dieser Abschnitt gilt nur, wenn Sie ein SP04 Kit erworben haben.
Wenn Sie SP04 oder SP04R haben, dann können Sie zu Kapitel 3 gehen.
2.1 Voraussetzungen
Neben dem SP04 (R) Kit und dieser Anleitung benötigen Sie:
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Einen Lötkolben für Elektronik-Lötarbeiten. Da die gedruckte Schaltung gleichzeitig als Kühlkörper
dient, müssen Sie die Lötstellen zur Wärmezufuhr mit sauber geflossenem Zinn verlöten. Ein 15Watt
Lötkolben kann daher nur begrenzt eingesetzt werden. Eine Lötstation erfüllt jedoch in fast allen
Fällen diese Voraussetzungen, sonst kann ggfls. auch ein 25W-Lötkolben verwendet werden.
Bevorzugt sollte eine langlebige zunderfreie Lötspitze verwendet werden, vor allem, wenn
silberhaltige Lote zum Einsatz kommen.
Entlötpumpe (für Notfälle).
Elektroniklot, vorzugsweise bleifrei, mit Kolophoniumseele, 0,8 mm oder dünner.
Ein kleiner Elektronik-Seitenschneider.
Eine kleine Zange
Schraubendreher PZ1
Hinweis: Verwenden Sie NIEMALS S39 oder ähnliche Flussmittel während des Lötens. Diese zerstören die
gedruckte Schaltung nach dem Gebrauch von innen. Nutzen Sie deshalb höchstens spezielles Flussmittel für
Elektronikarbeiten aus dem Elektronik-Fachgeschäft das speziell für den Einsatz auf Leiterplatten geeignet ist!
Im Prinzip ist zusätzliches Flussmittel aber nicht notwendig, normales Lötzinn mit Kolophoniumseele ist völlig
ausreichend.
2.2 Schaltungsaufbau
Identifizieren Sie die Bestückungsseite und die Lötseite der Leiterplatte. Die Bestückungsseite ist die Seite, auf
der die weiße Bedruckung mit der vorgesehenen Stelle für die Bauteile zu sehen ist.
Sie müssen die folgende Reihenfolge beim Bestücken der Bauteile, nicht unbedingt einhalten, es macht es für
Sie aber einfacher!
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Nehmen Sie den L7805 Stabilisator und biegen Sie die Beine mit einer Biegezange um 90° genau an
der Stelle, an der das breite Teil der Beine in den schmaleren Teil übergeht, nach unten. Oben ist die
Seite mit der Beschriftung. Biegen sie die Anschlüsse nicht zurück, sie könnten abbrechen.
Setzen Sie den L7805 an der Stelle von IC1 ein. Wenn Sie die Anschlüsse richtig gebogen haben, passen
sie genau in die Bohrungen der gedruckten Schaltung. Stellen Sie sicher, dass das Metall der Rückseite
des IC beim Einlöten gut und flach aufliegt. Durch den Kontakt der IC-Rückseite mit der gedruckten
Schaltung, erfolgt die Kühlung des IC. Die zu langen Anschlüsse können sie direkt nach dem Löten mit
einem Seitenschneider abtrennen.
Löten Sie die vier 3-Stiftleisten auf der Seite von S1-S4 ein. HINWEIS: Wenn Sie die SP04R mit Pull-upWiderständen bauen möchten, löten Sie die Stiftleisten zuerst nur am GND Stift an. Das ist der Stift,
der sich direkt am Rand der Schaltung liegt, die beiden anderen Stifte verlöten sie erst später. Wenn
Sie die SP04 ohne Pull-up-Widerstände bauen, können Sie sofort alle Stifte verlöten.
Wenn Sie die SP04R bauen: Drücken Sie die Pull-up-Widerstände zwischen die beiden noch nicht
verlöteten Stifte der Stiftleise. Die Widerstände sind SMD-Widerstände
und klemmen fest zwischen den Beinen. Dabei kommen die
Widerstände mit der weißen Seite auf die Leiterplatte, die schwarze
Seite mit der Aufschrift kommt nach oben, so dass sie diese lesen
können. Verlöten Sie nun die Stifte der Stiftleiste mit dem dazwischen
klemmenden Widerstand. Dabei können Sie Abbildung 3 zur Kontrolle
nutzen.
Abbildung 3: Chip-Pull-up-Widerstände
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Löten Sie die 6-polige Schraubklemme an der Stelle mit der Bezeichnung V + - S4 ein. Stellen Sie dabei
sicher, dass die Öffnungen für die Anschlussdrähte auf der Außenseite der Schaltung liegen.
Löten Sie den 100nF Kondensator (mit der Bezeichnung 104, mit 5,08mm Drahtabstand) am Ort des
C3 ein. Schneiden Sie die überstehenden Anschlüsse unten nach dem Löten ab.
Löten Sie die vier 10nF Kondensatoren (mit der Bezeichnung 103 Drahtabstand 2,54 mm) an der dafür
vorgesehenen Stelle ein. Es gibt für die Kondensatoren keine Markierung auf der gedruckten
Schaltung, aber durch die Bohrungen ist eindeutig festgelegt, wo sie eingelötet werden sollen.
Schneiden Sie die überstehenden Anschlüsse unten nach dem Löten ab.
Löten Sie die beiden 220uF Kondensatoren an der Stelle von C1 und C2. Dabei ist unbedingt auf die
Polarität zu achten! Der längste Anschlussdraht (+) kommt in die mit dem Kreis gekennzeichnete
Bohrung, der kürzeste Anschlussdraht in die mit dem Quadrat gekennzeichnete Bohrung. Schneiden
Sie die überstehenden Anschlüsse unten nach dem Löten ab.
Schrauben Sie den L7805 mit der mitgelieferten Schraube und Mutter fest. Stecken sie die Schraube
dabei erst durch das IC und dann durch die Leiterplatte. Befestigen sie die Mutter und löten diese
dann auf. Halten Sie die Mutter dann mit einer kleinen Zange oder möglicherweise mit einem
Ringschlüssel fest und ziehen Sie die Schraube fest.
Gratulation, Ihre SP04 ist nun bereit!
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3 Anschließen
3.1 Versorgungsspannung und Wärmeerzeugung
Die SP04 stellt einen Strom von bis zu 1,5 A für insgesamt vier Servos zur Verfügung.
Der Strom der SP04 ist begrenzt.
Die Differenz zwischen der Versorgungsspannung und den 5V für die Servos wird dabei in Wärme
umgewandelt. Je höher die Spannung ist, die Sie zur Verfügung stellen, umso mehr Energie muss vernichtet
werden und umso wärmer wird die SP04. In den meisten Fällen werden Servos aber nur kurz bewegt.
Wenn das Servo aber viel arbeitet, muss es auch weiterhin mit Energie versorgt werden, dabei kann sich der
Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung erhöhen.
In diesem Fall empfiehlt es sich, die zugeführte Versorgungsspannung auf minimal 7 Volt zu senken, um die
Wärmeerzeugung zu begrenzen.
Die SP04 ist auf der Rückseite mit einer Kupferschicht versehen, um so die überschüssige Wärme aufzunehmen
und abzuführen. In den meisten Fällen wird dies auch völlig ausreichend sein. Stellen Sie deshalb sicher, dass
die Rückseite der gedruckten Schaltung die Wärme abgeben kann. Schrauben Sie diese deshalb nicht
unmittelbar auf eine Holz- oder Kunststoffoberfläche, sondern verwenden Sie Abstandshalter!
Die Versorgungsspannung für die SP04 kann die gleiche Versorgungsspannung wie für die OC32 sein, um die 5V
für die Servos zu liefern, aber es kann auch eine separate Stromversorgung verwendet werden. In diesem Fall
muss GND (0V) beider Netzteile aber unbedingt miteinander verbunden werden.
Hinweis: Das Anschließen einer Wechselspannung oder die Verpolung der Gleichspannung als
Versorgungsspannung für die SP04 führt unweigerlich zu einem Defekt in der SP04, möglicherweise
aber auch zu einem Defekt in der OC32 und / oder Ihren Servomotoren. Überprüfen Sie deshalb
unbedingt die Polarität, bevor die Sie die SP04 in Betrieb nehmen!!
Abbildung 4: Wie auf der Abbildung zu sehen ist, besteht die Rückseite der SP04 fast ausschließlich
aus Kupfer für die Wärmeableitung.
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3.2 Anschliessen der Servos auf der SPO4
Ein Servomotor wird in der Regel mit einem dreipoligen Stecker geliefert. Normalerweise ist der mittlere Stift
für Plus (4,5 - 6 V), der rechte Pin ist der GND / 0V und der linke Pin ist der Signaldraht, über den das Servo das
Signal erhält, welche Position es einnehmen soll. Wir können nicht garantieren, dass das für alle Servos gilt.
Bitte überprüfen Sie im Zweifel die Dokumentation des Servo Anbieters!
Abbildung 5: Anschlüsse Servo
Auf der SP04 finden Sie vier 3-polige Stiftleisten mit der Bezeichnung S1-S4. Stecken Sie den 3-pin Stecker des
Servo auf einer der 3-polige Stiftleisten. Der Signaldraht gehört dabei auf die der grünen Schraubklemme
zugewandte Seite. Wenn Sie die Richtung vertauscht haben funktioniert es einfach nicht, so dass Sie lediglich
den Stecker drehen müssen. Solch ein Verdrehen führt aber eigentlich nie zu Problemen oder Zerstörungen, es
geht einfach nur nicht.
Abbildung 6: Anschließen des Servo auf der SP04
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3.3 Anschließen der SP04 an der OC32
Sie verbinden die SP04 mit bis zu 6 Leitungen. Die ersten beiden Leitungen sind für eine positive
Versorgungsspannung und 0V/GND, sie weiteren vier sind die Signalleitungen für je ein Servo. Bei den
Signalleitungen ist für die Modellierung des Signals ein Querschnitt ab 0,14mm² völlig ausreichend. Für die
Stromversorgung und GND sollten Sie besser einen größeren Querschnitt nehmen, vor allem, wenn die
Leitungen etwas länger sind (z.B. mehr als 1,5 Meter) z.B. 0,22mm² oder 0.5mm².
GND der SP04 verbinden Sie mit dem GND, der OC32. Für die Stromversorgung können Sie auch den Vp
Ausgang der OC32 verwenden, oder Sie verwenden eine separate Stromversorgung. Die (maximal) vier
Signalleitungen schließen Sie an bis zu 4 Ausgänge der OC32. Natürlich müssen diese Ausgänge als ServoAusgang konfiguriert werden. Elektrisch verwendet der Ausgang einen 5V-Ausgang mit Widerstandsbank
(vorzugsweise 220 Ohm). Für das Protokoll ist es nicht notwendig, dass die Ausgänge 4 aufeinanderfolgende
Ausgänge sind. Sie können grundsätzlich alle vier Ausgänge verwenden, wenn sie für eine Servosteuerung
konfiguriert sind und mit einer Widerstandsbank ausgestattet sind.
Abbildung 7: die SP04 mit der OC32 verbinden.
Es ist bei der Verwendung der OC32 optimal, die GND und vorzugsweise auch die Stromversorgung dort
anzuschließen, wo auch das Servosignal erzeugt wird.
Bündeln Sie alle Kabel an der SP04 (dicht) zusammen. Dies stellt sicher, dass externe Störungen einen
geringeren Einfluss haben, einige Servos reagieren besonders sensibel darauf
(so wie in der obigen Abbildung 6 zu sehen ist).
Hinweis: Es ist nicht gut, die Stromversorgung von einem anderen Ort in einer Schleife zu holen.
(Also nicht wie in Abbildung 8 gezeigt)!
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Abbildung 8: So bitte nicht anschließen!
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4 Schlusswort
Support-Informationen, Software und Updates finden Sie auf der Dinamo-Website:
http://dinamo.vanperlo.net und bei den Dinamo-Usern: http://www.dinamousers.net
Wenn Sie Fragen zu diesem Handbuch oder der Anwendung der SP04 haben, stllen Sie sie bitte zunächst in der
Dinamo-Usergruppe. Ist die benötigte Information nicht auf der Webseite oder in der Usergruppe zu erhalten,
gibt es noch ein Dinamo Userforum, von dem Sie Gebrauch machen können.
Bei Fragen zu Bestellungen oder andere Rückfragen mit einer persönlichen Note, können Sie eine
E-Mail an [email protected] senden.
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