I²C-PWM-Konverter

Die Drehzahlsteller (ESC, Electronic Speed Controller) für Brushless-Motoren werden traditionell mit Pulsweiten modulierten Signalen angesteuert, die TriGUIDE von William gibt die Drehzahlsollwerte für die drei Motoren aber über den I²C-Bus aus.

Damit sich TriGUIDE und ESCs verstehen, wird je Motor ein Konverter dazwischen geschaltet, der die Sprachprobleme behebt.

Ich habe das Layout von William noch ein wenig gestrafft (verkleinert) und die Bauteile und Leiterbahnen auf die Oberseite verlegt, damit sieht die Schaltung in EAGLE und in Natura gleich aus und man erspart sich Gehirnakrobatik beim Bestücken und Verdrahten :-)

Die Platinen haben jetzt Abmessungen, die es erlauben, zwei Sätze (also zwei TriGUIDE SMD sw2 und sechs I2C-PWM-Wandler) auf einer Fläche von ca. 10 cm² unterzubringen. Das ist die kleinste Abgabemenge, die bei MME geordert werden kann, passt also prima.

In Original wird die bestückte Platine in etwa so aussehen

Die Platine des Wandlers ist in beiden Dimensionen ca. 1,5 mm kleiner als Williams Original, kein Quantensprung, aber immerhin ;-) Wie ich die durchkontaktierten Stecker im richtigen Leben fest löten werde, ist mir im Moment noch nicht vollkommen klar, denn der Plastikkörper verdeckt die Lötaugen. Wahrscheinlich werden aber die Leitungen zur TriGUIDE und zu den ESCs ohne Stecker einfach direkt an der Platine angelötet, so dass hier eigentlich kein Problem existiert.
Mit Goldkanten - wie bei Williams Original - kann ich nicht dienen, dafür habe ich abgeschrägte Ecken ;-)

Auch für diese Schaltung gibt es die EAGLE Design files zum Download.

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Nachtrag
Da ich die Anschlüsse an den ESCs (z.B. für das nachträgliche Einlernen der Knüppelwege) steckbar erhalten wollte, habe ich den Stecker für den ESC doch eingelötet. Wenn die Pins des Steckers bündig mit der Unterseite der Platine abschließen (das hilft beim Aufkleben der Platine mit doppelseitigem Klebeband), kann man mit einer feinen Spitze (SMD-Lötkolben) den Stecker von der Oberseite her anlöten.

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Nachtrag
In Willas Originalcode für die I²C-PWM-Konverter hat sich ein Tippfehler eingeschlichen, der die Updaterate der ESC-Werte in der schnellsten Jumperung (beide Jumper für die Rate geschlossen) nur wenige Herz schneller als die nächst langsamere Updaterate eingestellt hat.

Da Willa bisher (Stand 04/2011) die korrigierte Version seines Codes nicht veröffentlicht hat, stelle ich meinen geänderten Code hier zur Verfügung. Ich übernehme keine Haftung für eventuelle Fehler, aber in meinem Tricopter läuft der Code seit mehreren Wochen (mit betriebsbedingten Unterbrechungen) in dreifacher Ausfertigung problemlos :-)

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Um den geänderten Code in die Konverter zu programmieren, ist ein bisschen Hardware notwendig. Der erforderliche Programmieradapter kann selbst gebaut werden, wenn der heimische PC noch eine serielle Schnittstelle sein Eigen nennt. Ist das nicht der Fall, nimmt man besser einen käuflich erhältlichen Programmer mit USB-Anschluss. Ich empfehle den Kauf des mySmartUSB light von myavr.

Der mySmartUSB light bringt ein Flachbandkabel mit zwei doppelreihigen, 6-poligen Buchsenleisten mit, für die man sich noch einen Adapter zusammen löten muss, der am vorderen Ende einen 6-poligen Lötigel und am hinteren Ende lose Enden hat. Die losen Enden werden (temporär) für die Programmierung an der Konverterplatine angelötet, der Lötigel passt an das Flachbandkabel.

Der im Bild gezeigte Konverter ist meine Programmierspielwiese und benötigt zum Betrieb noch eine Spannungsversorgung. Der Programmieradapter versorgt die zu programmierende Schaltung nur während des Programmiervorgangs mit Spannung.

In den folgenden Bildern kann man die Zuordnung der Anschlüsse zwischen mySmartUSB light und Konverter ablesen.

Pin 1 am 6-poligen Stecker ist der mit dem blauen Draht.

Wer es absolut komfortabel haben möchte, kann sich auch einen Programmieradapter mit gefederten Adapternadeln bauen, aber das ist schon fast Overkill ;-)

Die Nadeln haben einen Außendurchmesser von 0,69 mm, wohlgemerkt die äußeren Hüllen! Die gefedert gelagerten Nadeln sind noch dünner und entsprechend vorsichtig wollen sie gehandhabt werden.

Aber wie schon gesagt, wer nicht vorhat, I²C-Konverter in Serie zu fertigen, braucht sich über so einen Adapter keine Gedanken machen, dafür ist er auch einfach zu teuer. Eine Nadel kostet fast 3 €.
Ich fertige die Konverter übrigens nicht in Serie (und verkaufe auch keine) aber ich war neugierig auf die Dinger, und da ich ohnehin gerade beim Geld ausgeben war (wir erinnern uns: Wir bauen einen Tricopter! ;-) habe ich einen Satz mit bestellt. Klappt wirklich gut und die drei für den Tri benötigten Konverter waren in Nullkommanix programmiert :-)

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Die Nadeln sind nicht einfach zu finden, daher hier meine Informationen dazu. Conrad führt mehrere unterschiedliche solcher Adapternadeln im Programm. In der Suche bei Conrad "Präzisions-Prüfstift" eingeben, dann kommen ca. 50 Ergebnisse in verschiedenen Größen.
Wer nicht bei Conrad kaufen will nimmt Google mit gleichem Suchbegriff zu Hilfe. Hier bitte beachten, dass auch “Prüfstifte” zur Prüfung von Bohrdurchmessern angeboten werden. Der Zusatz “Federkontakt” erweist sich als hilfreich.

Ich habe die Version “PTR 1007-B-0.7N-AU-0.5C”, Conrad-Bestellnummer 736944 verwendet.

Tipp
Man kann bei Conrad kaufen, muss man aber nicht unbedingt. Vor allem, wenn man mehrere der Dinger benötigt und nicht arm davon werden will - und Zeit hat.
Bei ebay findet man die Stifte gerne auch mal im 20er, 50er oder 100er Pack für kleines Geld, die kommen dann direkt aus China.

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Soweit vorbereitet benötigen wir nur noch eine passende Software um dem Konverter den neuen Code beizubringen. Von der Seite des mySmartUSB light kann man kostenfrei eine Programmiersoftware herunter laden, die den geforderten Funktionsumfang hat. Komfortabler Weise spricht der mySmartUSB light aber auch STK500 (er verhält sich in der gelieferten Ausführung direkt wie ein Solcher und meldet sich entsprechend) und kann so z.B. auch direkt in BASCOM als Programmierer eingestellt werden.