Autor: xsider

Hardware-Maker mit beruflichem Hintergrund, ich weiß auf welcher Seite der Lötkolben warm wird. Verantwortlich für die Technik im C-Turm und die Haselmaus-Sensoren.

C-Hack Lochrasterleiterplatten

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Das C-Hack hat für zukünftige Projekte eigene Lochrasterleiterplatten. Das Format ist 100x100mm und basiert auf dem quadratischen Format von Sick of Beige. Diese Größe wurde gewählt, da viele Leiterplatten-Eildienste für diese Größe am meisten Leiterplatte pro Euro bieten.

Es wird die Lochrasterplatte in zwei Ausführungen geben

Ausführung 1, optimiert für SMD-Aufbauten

Auf normalen Lochrasterleiterplatten können viele SMD-Bauteile nicht sinnvoll bestückt werden, da das Lochraster einen Abstand von 2,54mm hat, viele SMD-ICs aber ein Raster von 1,27mm haben. Eine Lösung ist die Einführung von zusätzlichen Kupferflächen zwischen den bestehenden Lötaugen, das clevere Design stammt von https://github.com/electroniceel/protoboard. Beispiele, wie darauf Bauteile platziert werden können sind ebenfalls auf dieser Webseite aufgeführt.

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Ausführung 2, für Streifenleiteraufbauten

Auf klassischen Lochrasterplatten müssen die bestückten Bauteile mit Drähten untereinander verbunden werden, was bei vielen Bauteilen schnell recht unübersichtlich werden kann. Alternativ kann man Streifenleiterplatten verwenden, dort müssen allerdings nichtgewünschte Verbindungen weggekratzt werden.

Ein Ansatz der beide Vorteile verbindet, ist das Perf+. Dieser Entwurf hat zusätzlich zu den normalen Lötaugen auf der Oberseite vertikale Leiterbahnen, auf der Unterseite horizontale Leiterbahnen. Diese werden nur bei Bedarf mit einem Kleks Lötzinn an das gewünschte Lötauge angebunden. Zur Planung welche Augen verbunden werden müssen, gibt es die Software Perfy. Die ist in .NET geschrieben. Die Software müsste für unseren Formfaktor angepasst werden.

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Neues von der c-trone

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Nachdem Ralf die erste c-trone zum Laufen bekommen hat und die bereits erfolgreich im Feldeinsatz ist (https://recyclingzentrum.de/tonni.html), haben wir uns daran gemacht, die Leiterplatte zu überarbeiten, um eine größere Stückzahl fertigen zu lassen.

Hierzu wurde das bestehende Projekt von Eagle in KiCad portiert. Kicad ist Open-Source, deswegen bietet es sich an, auch Hackerprojekte darauf zu entwickeln. Die bestehende Schaltung wurde um zwei LEDs erweitert (eine Power, eine Blink-LED, kompatibel zum Arduino-Uno).

Der Leiterplatten-Formfaktor wurde auf den „Sick of Beige“ angepasst. Die gefällige Optik kommt nicht von ungefähr, der Formfaktor basiert auf dem goldenen Schnitt.

Leiterplatten sind in ca. 2 Wochen verfügbar, bei Bedarf [ralf] oder [xsider] ansprechen.

C-Cut in operativen Zustand versetzt.

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Nachdem uns die Stadt netterweise eine Abluftöffnung in die Wand gemacht hat (3 Tage nach Anfrage war das Loch drin!), haben wir hochprofessionell den Schlauch mit Panzertape angeschlossen.

Super Mario at work

Der Laser hat heute einen kleinen Airbrush-Kompressor erhalten, der den Lärmpegel im Labor erträglich hält. Das Lasern kommt voran, unsere Erfahrungen sammeln wir auf einer eigenen Projektpage. Die Tücken von Inkscape (Windows-Version skaliert eine in Linux erstellte SVG um!) werden noch zusammengetragen und eingepflegt. [Anse] hat heute den ersten Entwurf für ein gelasertes Acrylschild erstellt, das Lasern war im ersten Versuch erfolgreich.

Setup aus Lasercutter, Albuftsystem und Kompressor

Demnächst erfolgt die Demontage des Waschbeckens und die Installation eines eigenen Rechners für den C-Cut.

Neuer Lasercutter am JFZ

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Am Mittwochabend war vorzeitig der Weihnachtsmann zu Besuch und hat uns ein besonderes Geschenk mitgebracht:

Die Firma https://tewipack.de/ hat uns einen Lasercutter vom Typ Epilog Helix 24 mit Absaugung und Kompressor geschenkt. Wir sind nun in der Lage Holzplatten und Acrylkunststoffe bis zu einer Größe 600x400mm zu gravieren und schneiden.

Die Schneideleistung müssen wir noch austesten, es sollten Materialstärken bis 10mm machbar sein. Gegenwärtig sind wir an der Einrichtung und Feinabstimmung. Der erste Schnittversuch war erfolgreich, ein Regal für die Elektro-Bauteile ist entstanden:

Sein Domizil hat der Laser im Elektrolabor, betreut wird er primär von [xsider], er unterstützt auch bei Konstruktion und Materialauswahl.

Vielen Dank an Herrr Uhl und seine Mitarbeiter für die Spende, die Einweisung in die Bedienung und die Anlieferung direkt in unser Labor.

 

neue Lötstationen für das Jugendforschungszentrum

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Die Funkamateuere des DARC Ortsverein Nordschwarzwald P32 unterstützen unsere Jugendarbeit mit der Beschaffung von 6 Lötstationen. Wir haben zwar bereits eine größere Menge Lötstationen, aber bei den Makernights stellen wir immer wieder fest, dass die Lötspitzen schneller verschleißen als wir sie nachkaufen können. Das gehört nun der Vergangenheit an. Mit den neuen Stationen können wir jahrelang Löten, und die Lötspitzen sehen immer noch aus wie am ersten Tag.

Weller_Magnastat_Lötstationen

Der DARC ist eine Vereinigung von Funkamateuren, die sich aus privatem Interesse mit Funkbetrieb beschäftigen. Im Unterschied zum CB-Funk dürfen sie ihre Funkgeräte selber bauen, oder Änderungen an bestehenden Geräten vornehmen. Durch die Verwendung von Kurzwellen besteht die Möglichkeit, weltweite Kontakte aufzubauen, was auch der Völkerverständigung dient.

Haselmaus Funkvernetzung

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Die Haselmaussensoren werden bisher per serieller Schnittstelle vor Ort ausgelesen. Das hat diverse Nachteile, man muss raus in den kalten nassen Wald, ein Laptop mitschleppen und das mit einem Adapter an die Haselmaus-Nistkästen anstöpseln. Dabei wird auch das Umfeld gestört, gut Möglich das die Haselmaus darauf hin das Nest nicht mehr besucht.

Die Lösung ist drahtlose Vernetzung. Dank Ralfs Vorarbeit ist die Arbeit daran nun ein gutes Stück vorangekommen. Die bestehende Haselmauselektronik wird um ein kleines Funkmodul auf Basis des Nordic nRF24L01 ergänzt.

modul_nrf24l01
Modul nRF24L01

Die bisherige Haselmauselektronik soll weiterverwendet werden, diese hat jedoch keinen Anschluss für das Funkmodul. Zu diesem Zweck wird eine kleine Adapterplatine erstellt, sie wird zwischen die bestehende Leiterplatte und den Mikrocontroller gesteckt. Der bisherige Mikrokontroller ATMEGA88p ist zu klein für die Funksoftware, darum wird er gleich mit ausgetauscht, nun läuft die Firmware in einem ATMEGA328p. Es ist der selbe Controller der auch im Arduino UNO steckt. Der Zwischendapter besteht aus einer kleinen Leiterplatte, die einen Sockel für das Funkmodul und den Mikrocontroller trägt. Diese wird als ganzes wiederum in den Sockel des Controllers gesteckt. Das kleine Platinchen ist in KiCad entworfen und dann mehrmals so angeordnet, dass sie eine Europlatine (eine standardisierte Größe 160x100mm) auffüllt.

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Layoutentwurf KiCAD

Danach wird die Kupferlage auf Klarsichtsfolie gedruckt. Die Leiterplatte ist Kupferbeschichtet und mit Fotolack beschichtet. Mit UV-Licht wird sie etwa 2 Minuten bestrahlt. Danach wird der Fotolack entwickelt, dabei löst sich der Fotolack an den Stellen, an denen UV-Licht aufgetroffen ist, das blanke Kupfer tritt hervor. An den Stellen an denen später Leiterbahnen bleiben sollen, hat der schwarze Film die Belichtung verhindert. Das Layout wird immer spiegelverkehrt ausgedruckt, dadurch liegt der schwarze Toner direkt auf dem Fotolack und die Kanten werden schön scharf abgebildet.

 

layoutfilm
Layout auf Klarsichtfolie

Die belichtete und entwickelte Leiterplatte wird danach mit einer Ätzlösung behandelt. Dabei wird das freiliegende Kupfer abgelöst, übrig bleiben die vom Fotolack abgedeckten Leiterbahnen. An den Stellen an denen das Kupfer abgelöst wurde, ist nur noch das Basismaterial (gelbes, glasfaserverstärktes Kunstharzgewebe) übriggeblieben. Verbleibt die Leiterplatte zu lange im Ätzbad, frisst es die Leiterbahnen von der Seite an und am Ende sind alle Bahnen weggeätzt. Die Leiterplatte wird nun gründlich gespült. Der Fotolack wird nun nicht mehr benötigt und kann entfernt werden. Mit einem Lötlack wird das blanke Kupfer gegen Oxidation geschützt, dadurch lässt sie sich später besser löten.

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Geätzte Leiterplatte mit 10 Adapterplatinen

Für die durchsteckbaren Bauteile werden anschließend die Löcher gebohrt. Danach werden die einzelnen Adapterplatinen auseinandergesägt und die Schnittkanten mit einer Feile entgratet.

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Platine gebohrt und vereinzelt

Die Bauteile werden nun eingelötet. Zusätzlich zu IC-Sockel und Steckverbinder sind zwei SMD-Kondensatoren aufgelötet, diese sorgen für eine saubere Spannungsversorgung, das Funkmodul ist empfindlich gegen schwankende Versorgungsspannung.

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Adapter bestückt mit durchsteckbaren Bauteilen und zwei SMD-Kondensatoren

Nach dem Zusammenbau findet eine kurze Funktionsprüfung statt, ob alle Verbindungen da sind und keine Kurzschlüsse vorhanden sind. Nun geht es an das schreiben der Firmware.

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Haselmauselektronik mit Adapterplatine und Funkmodul zusammengebaut

Conways Spiel des Lebens

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Conways Spiel des Lebens ist eine Simulation von einfachen Zellkulturen, die sich vermehren und absterben. Diese kann man schön auf einem zweidimensionalen Display darstellen.

Die Idee besteht daraus, aus einem Berg Bauteile (siehe Foto) ein lauffähiges Spielfeld zu erzeugen. Die Eleganz liegt darin, dass mit einem kleinen Spielfeld begonnen wird, das man nach und nach in der Breite und Höhe vergrößern kann.

Convay’s Game of Life (Wikipedia CC-BY-SA-3.0)
Conway’s Game of Life (Wikipedia CC-BY-SA-3.0)
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Daraus soll ein Spielfeld entstehen

Der Microcontroller ist ein 80C51 von Philips (historischer Name, heute NXP), das Programm wird in ein externes EPROM gebrannt. Verfügbar haben wir: ca. 200 Controller, ebenso viele EPROMS und ca. 1000 grüne Leuchtdioden.

Ein System mit ähnlicher Funktion ist hier beschrieben: https://learn.adafruit.com/game-of-life?view=all allerdings verwenden die einen langweiligen Atmel als Controller.

Wer mag sich an die Aufgabe wagen, mit einer Controllergeneration, so alt wie dein Opa, ein Game-of-Life zu bauen?

Makernight – 06/2016

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C-Hack-Synthesizer Lötworkshop

Am 10. Juni 2016 waren wir wieder mit dem Lötkolben aktiv.

Aus einer kleinen Anzahl Bauteile und einem HT-Rohr bauten wir ein Musikinstrument um die Ohren der Eltern richtig zu strapazieren. Der Ausgang passt optimal zu den Abfluss-Rohrlautsprechern der Makernight 04/2016.

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c_hack_synth_schaltplanDie Elektronik ist auf einer Lochrasterplatine aufgebaut, das Gehäuse besteht aus einem HT-Rohr DN50, die Endkappen kommen aus dem 3D-Drucker.

Inspiriert wurde der Synthesizer von einer Bauanleitung in der Make, allerdings wurde er soweit optimiert damit nur ein IC verwendet werden muss.

Die Dokumentation mit Schaltplan und 3D-Druckmodell liegt in der Owncloud: https://storage.c-hack.de/index.php/s/c2ST0anJtAsvHq1

Ausblick: Wir wollen den Synthesizer programmierbar machen mit einer MIDI-Schnittstelle.