DCG

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DCG

Das DCG (DC-Generator) ist ein programmierbares Netzteil-Modul, das in der c't 19/2007 vorgestellt wurde. Die maximale Ausgangsspannung beträgt in der vorgesehenen Dimensionierung 30 V. Die Grundversion liefert einen Ausgangsstrom bis 1 Ampere, zusammen mit dem DCP-Modul sind bis zu 2 Ampere möglich.

Funktionsbeschreibung

Neben der Vorgabe von Soll-Strom bzw. -Spannung - was Remote oder über das Bedienpanel PM8 geschehen kann - ist eine Erfassung der aktuellen Ist-Werte möglich. Es existieren zwei Bestückungsvarianten: 16 und 12 Bit. Die 16-Bit-Variante nutzt einen 16-Bit-D/A-Wandler (LTC1655) zur Vorgabe der Spannung und des Stromes sowie einen 16-Bit-A/D-Wandler (LTC1864) zur Erfassung der Ist-Werte. Die 12-Bit-Variante kommt mit einem 12-Bit-D/A-Wandler (LTC1257) zur Sollwertvorgabe aus, die Erfassung der Ist-Werte erfolgt mit dem ATmega-internen A/D-Wandler bei einer Auflösung von 10 Bit. Der Bausatz für die 16-Bit-Version ist bei Segor etwa 34 Euro teurer (80 Euro) als die 12-Bit-Variante (46 Euro).

Siehe auch Online-Artikel auf der Projektseite von heise.de.

Vor dem Nachbau/Aufbau die Ergänzungen und Berichtigungen für das DCG beachten, da die ursprüngliche Version nicht ganz fehlerfrei ist. .

Schaltung

Schaltbild des DCG, © Carsten Meyer
Schaltbild des Bugfix für DCG, © Carsten Meyer

Link zum Schaltplan:

PDF-Version auf heise.de

PDF-Version von Bugfix-LP auf heise.de

Software

Für das DCG existiert mittlerweile eine Firmware in C. Forumsnutzer amd-65 hat freundlicherweise die Firmware nach C portiert. Damit ist es möglich, die Firmware selbst zu compilieren und anzupassen. Die Originalversion von Carsten Meyer wurde für einem kommerziellen Pascal-Compiler geschrieben und schließt die meisten Nutzer von einer Modifikation des Quellcodes aus.

Nachbauten

Wareneingangskontrolle:

Ausgehend von eigener Erfahrung und Beiträgen im ct-Forum empfiehlt sich eine Kontrolle der Platine beginnend mit dem µC. Am SMD-Gehäuse des µC können feinste Zinnbrücken sein. Prüfung: Mit einem Durchgangsprüfer von Pin zu Pin.

Bestückung:

Da es schon mehrfach Forenbeiträge zu Problemen mit dem µC gab (Lötfehler, kaputter IC), sollte man diese Funktiongruppe zuerst bestücken: U2a : ATmege32 PL1 : Stromversorgungstecker PL5 : ISP C1, L1, R9, C2, C3, XTAL1 Test µC: Es nur die +5v nötig. Die Spannung sollte aus einem Regelnetzteil mit Kontrolle der Stromaufnahme vorsichtig auf +5V erhöht werden. Die Stromaufnahme darf nur wenige mA betragen. Steht kein Regelnetzteil zur Verfügung, kann man einen Widerstand (470R, begrenzt auf max.10mA) in die +5V- Leitung schalten. Fortgesetzt wird die Prüfung mit dem test der Ports. Dazu kann man Prüfprogramme mit dem AVR-Studio bzw. WINAVR solo oder integriert ins AVR-Studio, schreiben, die die Ports als Ausgänge konfigurieren und statisch auf 1 oder 0 setzen.

Als zweites den SMD-Chip U3 und die umliegenden SMDs. Später ist das aus Platzgründen nur schwer möglich. Auf die Fassungen für die ICs habe ich aus Gründen der Zuverlässigkeit verzichtet. Kontaktbauelememte sind eine große Quelle von Unzuverlässigkeiten, ca. 10* mehr als alles andere. Gerade bei geringen Spannungen und Strömen (16Bit Auflösung!) spielt das eine Rolle. Für den DCG gab es eine umfangreiche Diskussion im ct-Forum und es erschein eine 2.! Korrektur wegen der Spikes beim Übergang von der Spannungsreglung zur Stromreglung. Ist alles bestückt, muß die Platine gereinigt werden. Dazu eignet sich eine flache Schale. Man legt die Platine mit den Bauteilen nach oben hinein. Sie wird +gerade so hoch mit Spiritus gefüllt, daß die Platine auch auf der Bestückungsseite bedeckt wird. Nach 1/4h Einweichen nimmt man eine weiche Bürste oder einen Pinsel mit gekürzten Borsten und beseitigt die Flußmittelreste. Man sollte noch einmal mit frischen Spiritus nachspülen. Für die folgenden Prüfungen, Messungen und Inbetriebnahme empfehlen sich 4 Schrauben M3x10..20 als Füße.

Bestückungskontrolle:

Optische Kontrolle: Auf fehlende Lötstellen und ev. Zinnbrücken und auf richtige Bauelemente oder Verpolungen. Elektrische Kontrolle: Gleich die vollen Betriebsspannungen anzulegen kann sich als zerstörerisch erweisen. Wer ein einfaches Regelnetzteil schon hat, sollte +5V, +15V, -15V nacheinander von 0 aus vorsichtig steigend unter Zwischenschaltung eines Strommessers anlegen. Sie liegt in allen Fällen deutlich unter 100mA! Nun wäre ein weiter Prüfschritt, die Stromaufnahne zu vergleichen. Die Verbindung zu der Stromversorgung aus einem IFP, DCP oder PS3-2 (nur geprüfte Baugruppe anschließen!) stellen Einzelleitungen mit Steckbuchsen an beiden Enden her. Für den Meßzweig verwendet man zwei Einzelleitungen mit einer Buchse und einem abisolierten Ende zum Anklemmen des Strommessers. Stromaufnahme wenn alle Spannungen anliegen: +5V 15mA (ohne PM8) +15V 25mA -15V -25mA An allen ICs sind die Versorgungsspannungen zu prüfen. Ein weiterer aufschlußreicher Prüfpunkt ist die Referenzspannung 2,500V , bereitgestellt von U4 an Pin6.


Firmware flashen:

Richtige Datei DCG.hex und DCG_12.eep bzw. DCG_16.eep je nach aufgebauter Variante auswähle und flashen. Dann sind noch die Fuses entsprechend der Anleitung zu setzen, sonst arbeitet die Schaltung nicht!

Übersicht Bugfix Varianten

A - Originale Version
B - Originale Version ohne Bugfix Platine optimiert
C - Mit Bugfix Platine
D - Mit Bugfix Platine optimiert

Die Werte sollten noch von anderen kontrolliert/bearbeitet/ergänzt werden.

Bauteil A B C D
C12 (2n2) 120p 470p 2n2
C24 (220p) 470p entfällt entfällt
C27 (470p) 470p 150p 150p
R19 (10k) (10k) (10k) 4k7
R25 (1k0) 10k 2k2 2k2
R27 (39k) (39k) (39k) 12k
R30 (12k) (12k) (12k) 470R/0R
R32 (1k0) (1k0) (1k0) 470R
R40 (1k0) 10k entfällt entfällt
R41 (1k8) 18k 4k7 4k7
R52 (2k2) 1k8 1k8 1k8
D4 (1N4148) 1N4148 entfällt entfällt
D8 1N4148 1N4148 entfällt entfällt
R1[BugFix] 1k0 4k7
R5[BugFix] 4k7 1k0

Werte in Klammern sind Originalwerte


Noch ergänzen:

  • Funktionsbeschreibung
  • Links zu Layouts, Firmware
  • Link zu Teilesätzen (Segor, Reichelt)
  • Nachbauhinweise