Hardware

Eine Besonderheit stellt die Stromversorgung fuer die Wetterstation dar: Wenn die Station anstatt mit 230V mit Niederspannung betrieben wird die aus der gleichen Stromversorgung (z.B. Batterie) kommen soll wie die Stromversorgung  fuer den Datenconverter, so ist ein zusaetzlicher DC/DC-Wandler mit potentialfreier Sekundaerseite notwendig. Die serielle Schnittstelle der Wetterstation betrachtet die 0V der Stromversorgung nicht als Masse im herkoemmlichen Sinn sondern als -U... was anfangs zu einigem Erstaunen fuehrte.

Spannungsmessung: Die Spannungsmessung ist sehr trivial; die zu messende Spannung wird ueber einen Spannungsteiler auf einen Impedanzwandler (OP) gelegt. Anschliessend misst der AD-Wandler des PIC die Spannung. Ganz Mutige koennen den Impedanzwandler sogar weglassen.

 

Strommessung: Eine Strommessung fuer eine Last an 13.8V ist weniger einfach. Eine Moeglichkeit: Der Halbleiterhersteller National Semiconductor gibt im Datenblatt fuer den 4-fach CMOS rail-to-rail OP LMC6484 (erhaeltlich bei Reichelt) eine Application zum Strommessen an. Sie besteht aus Shunt, Op, beliebigem MOSFET (auf dem Steckbrett geht auch ein  - nahezu - beliebiger NPN-Transistor) und zwei Widerstaenden. Soll der Strom einer Last gemessen werden die an 28V betrieben wird, sind noch zwei 12V Z-Dioden zusaetzlich notwendig. Eine wird als ‘Vorwiderstand’ fuer die Betriebsspannung Vneg  mit der Anode auf gnd der Schaltung zwischengeschaltet. Dadurch wird der OP auf gleicher Spannungshoehe wie die Last betrieben. Die zweite Z-Diode wird mit der Anode zwischen Vout und Kathode am Emitter (Source des n-Kanal MOSFET) des Transistors angeschlossen. Sie bewirkt das die Ausgangsspannung Vout um den Betrag der Z-Spannung am Ausgang des OPs reduziert wird*.

Eine sehr elegante Moeglichkeit ist die Messung mittels MAX 4372, ein 20x Messverstaerker mit potentialfreien Eingaengen. In diesem Beispiel misst er den Ladestrom eines Laptop-Akkus.

Die Spannung ueber dem Shunt wird entsprechend verstaerkt und anschliessend ueber einen AD-Wandler gelesen. Eine Bezugsquelle fuer den IC ist MAXIM (man kann bis zu zwei IC/Sorte als Sample ordern**) oder man bezieht ihn ueber AATIS (www.aatis.de). Dort gibt es ihn als Ersatzteil (Achtung! SMD) fuer ein Netzgeraet.

Wobei wir bei einem neuen Thema waeren. SMD.

.Mit dem Begriff SMD sticht man bisweilen bei Funkamateuren in ein Wespennest. Gerne werden huehnereiergrosse Transceiver gekauft... nur wehe, wehe man moechte daran etwas abaendern. Bauteile zu klein, Loetspitze zu gross, kryptischer Bestueckungsaufdruck auf Widerstaenden - falls ueberhaupt noch lesbar.

Falsch.

Wer eingeschraenkt sieht, besitzt auch meistens eine Lupe, ausserdem gibt’s Lupen fuer wenig Geld beim Optiker. Loetspitzen kosten nicht die Welt. Auch sog. Feinloetkolben oder 12/24V Loetnadeln diverser asiatischer Hersteller gibt’s fuer unter 20 EUR. Wichtig ist ein heller, sauberer und auch leergeraeumter Arbeitsplatz - spritzt ein Transistor erst einmal aus seiner Tape & Reel-Verpackung, so findet man ihn so schnell nicht mehr wieder. An dieser Stelle sei ein Ausflug ins www erwaehnt; es gibt reichlich Elektronik- und Modellbauforen wo fleissig mit selbstangeruehrter Loetpaste, Siebdruck, und sogar selbstgebauten Durchkontaktieranlagen zur SMD-Platinenherstellung experimentiert wird. JUST DO IT.

Der erste Versuchsaufbau mit RJ45-Buchse und PIC 18F458. Ein grosses Dankeschoen an Joerg (DL6IB) fuer dessen Hilfe fuer die die professionelle Herstellung des Platinenfilms, ohne den ein Aufbau wie dieser nicht moeglich waere. Der Leiterbahnabstand an den Beinchen des PIC betraegt 0.4mm. Die Platine wurde entworfen um zu testen wie weit eine Miniaturisierung - sowohl das Herstellen der Platine als auch das Bestuecken - mit Amateurmitteln moeglich ist.

Der naechste Schritt: Der Entwurf einer doppelseitig beschichteten Platine mit der Evaluation-Version 4.13 von Eagle auf 3x4 inch (76x101mm). Auf dem Lochraster-Inselfeld laesst sich eine Zusatzschaltung fuer die Auswertung des Ultraviolett-Anteils im Sonnenlicht mittels OP und entsprechendem Sensor aufbauen.

* Getestet, Schaltungsvorschlag von DF9IE.

 ** Noch nicht ausprobiert.

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