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professoren_webseiten:rebholz:studentische_projekte

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professoren_webseiten:rebholz:studentische_projekte [2021/04/15 21:45] – [Pinbelegung Launchpad Hardware V03] hrebholzprofessoren_webseiten:rebholz:studentische_projekte [2023/01/17 12:24] (aktuell) – [Pinbelegung Launchpad Hardware V04] hrebholz
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 ====== Studentische Projekte ====== ====== Studentische Projekte ======
 \\ \\
 +===== Ströme messen mit Hallsensoren  =====
 +
 +{{:professoren_webseiten:rebholz:sicherungen.jpg?200 |}}
 +Ströme richtig messen ist immer eine größere Herausforderung. Besonders dann,
 +wenn man keinen direkten Zugang zum stromführenden Leiter hat. Hr. Sichler hat in seiner
 +Bachelorarbeit untersucht ob sich mit sehr empfindlichen Hallsensoren Ströme messen lassen
 +wenn diese über handelsüblichen Fahrzeugsicherungen angebracht werden. 
 +Die Idee dahinter: Fahrzeugkomponenten erkennen, welche bei einer Ruhestrommessung das Fahrzeug
 +aufwecken. Das Problem: Das durch den Strom erzeugte Magnetfeld ist in der Größenordnung des
 +Erdmagentfelds. 
 +[[https://video.htwg-konstanz.de/Panopto/Pages/Viewer.aspx?id=8c664366-adfc-49e5-b7b7-af4300b7dd2c|Videovorstellung]]\\
 +{{ :professoren_webseiten:rebholz:02_ba-ruhestrommessung_plakat-a3.pdf | Poster zur Arbeit als Download}}
 +===== Anpassung der Eingangsspannung über Tiefsetzsteller =====
 +
 +{{:professoren_webseiten:rebholz:tiefsetzsteller.png?200 |}}
 +Die Grundschaltung jeder Leistungselektronik ist der Tiefsetzsteller. Je wird nahezu auch auf jeder Schaltung benötigt um eine gemeinsame Eingangsspannung
 +an die Bedürfnisse der einzelnen Komponenten wie zum Beispiel ein Mikrocontroller anzupassen. Besonders bei batteriebetriebenen Geräten kann nicht auf
 +die beliebten Längsspannungsregler (LDO) aufgrund deren hohen Verlustleistung zurückgegriffen werden. In der Vorlesung Leistungselektronische Systeme haben die Teilnehmer
 +recherchiert welche ICs am Markt verfügbar sind mit integriertem Schaltelement. Zum deren Betrieb werde typischerweise nur wenig externe Bauelemente wie die Induktivität, die Freilaufdiode und 
 +ein Glättungskondensator benötigt. Download: {{ :professoren_webseiten:rebholz:leistungselektronik_tiefsetzsteller_praesentation.pdf |}}
 +
 +
 ===== Unsere Motorsteuerung als digitale Audioendstufe ===== ===== Unsere Motorsteuerung als digitale Audioendstufe =====
 {{:professoren_webseiten:rebholz:sampling_audiosignal.png?200 |}} {{:professoren_webseiten:rebholz:sampling_audiosignal.png?200 |}}
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 Im Porjektlabor Leistungselektronik haben wir auch dieses Semester eine 100W Audioendstufe entwickelt. Das Ergebnis von Fabian Sernatinger und Dennis Rutkowski kann sich hören lassen. Die erstmals eingesetzten Snubber über den Leistungshalbleitern haben einen deutlich positiven Effekt auf das Klangerlebnis. Die Endstufe generiert die Taktsignale mit Hilfe zweier analogen Referenzspannungen im T/2 Versatz. Dadurch können aufwendige Filerschaltungen zum Dämpfung des Trägersignals entfallen.\\ Im Porjektlabor Leistungselektronik haben wir auch dieses Semester eine 100W Audioendstufe entwickelt. Das Ergebnis von Fabian Sernatinger und Dennis Rutkowski kann sich hören lassen. Die erstmals eingesetzten Snubber über den Leistungshalbleitern haben einen deutlich positiven Effekt auf das Klangerlebnis. Die Endstufe generiert die Taktsignale mit Hilfe zweier analogen Referenzspannungen im T/2 Versatz. Dadurch können aufwendige Filerschaltungen zum Dämpfung des Trägersignals entfallen.\\
 Überblick zum Projekt {{ :professoren_webseiten:rebholz:le_rutkowskisernatinger_praesentation1.pdf |}}, Überblick zum Projekt {{ :professoren_webseiten:rebholz:le_rutkowskisernatinger_praesentation1.pdf |}},
 +{{ :professoren_webseiten:rebholz:schaltplan_class_d_amp_rev1.pdf |}}
 [[https://video.htwg-konstanz.de/Panopto/Pages/Viewer.aspx?id=46f55908-97ec-47c7-9cc2-ab4b00a4efec|Inbetriebnahmevideo]]\\ [[https://video.htwg-konstanz.de/Panopto/Pages/Viewer.aspx?id=46f55908-97ec-47c7-9cc2-ab4b00a4efec|Inbetriebnahmevideo]]\\
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 Bekannte Fehler in V03: Bekannte Fehler in V03:
   * Fehler in der Temperaturmessung, muss überarbeitet werden   * Fehler in der Temperaturmessung, muss überarbeitet werden
 +
 +==== Pinbelegung Launchpad Hardware V04 ====
 +Aktualisiert: 15.01.2023\\
 +
 +Die Hardware V04 beinhaltet eine Reihe an Änderungen welche die Schaltung deutlich robuster machen soll gegenüber ungewolltes Verpolen 
 +der Eingangsspannung sowie eventuell auftretenden Überspannungen. Die Spannungsversorgung wurde optimiert und eine visuelle Anzeige der Gate-Signale
 +mit eingefügt.
 +
 +{{ :professoren_webseiten:rebholz:mp_v04_q4_2021.jpg?600 |}}
 +
 +Schaltplan: {{ :professoren_webseiten:rebholz:schaltplan_dcdc_v04.pdf |}}
 +
 +KiCAD Projekt: {{ :professoren_webseiten:rebholz:dcdc_v04_kicad.zip |}}
 +
 +{{ :professoren_webseiten:rebholz:2022_01_18_bestelllistev04.xlsx |}}
 +
 +
 +^ Nr.  ^ Änderungen zu V03                                                                                                                                                                                   ^
 +| 1    | Neue Bauteilbezeichnung                                                                                                                                                                             |
 +| 2    | Separate Spannungsversorgung der Treiber möglich über VBat. Dadurch auch ZK-Spannungan an UBat < 15V möglich.\\ Falls die ZK-Spannung (UBat) unter VBat sinkt wird automatisch auf VBat gewechselt  |
 +| 3    | Batteriespannung auf Pin 28, vormals auf Pin 25                                                                                                                                                     |
 +| 4    |                                                                                                                                                                                                     |
 +| 5    |                                                                                                                                                                                                     |
 +
 +
 +
 +^ Nr.  ^ Fehler in V04                                                     ^
 +| 1    | Jumperbezeichnungen der Spannungsversorgung im Schaltplan falsch  |
 +| 2    |                                                                   |
 +| 3    |                                                                   |
 +| 4    |                                                                   |
 +| 5    |                                                                   |
 +
 +
 +Pinbelegung für V04
 +
 +^ Funktion                                        ^ Analog / Digital  ^ Anpassung                  ^ Launchpad         | Launchpad Pin  | Schaltplanlabel             ^ Sonstiges, Schutzbeschaltung                                            ^
 +| Motor 1                                                                                      |                                  |                                                                                                     |
 +| Motor 1, Halbbrücke U, \\ Highside              | D                 | Logikpegel Treiber         | 1PWM_AH\\ EPWM1A  | 40             | PWM_U_HIGH_BRIDGE1          | Todzeiteinstellung für jede Halbbrücken\\ im µC ermöglichen             |
 +| Motor 1, Halbbrücke U, \\ Lowside               | D                 | Logikpegel Treiber         | 1PWM_AL\\ EPWM1B  | 39             | PWM_U_LOW_BRIDGE1                                                                                   |
 +| SD Halbbrücke U, Motor 1                        |                   | Logikpegel Treiber         | GPIO50            | 13             | U_SD_BRIDGE1                | Motor 1 Brücke 1 SD                                                     |
 +|                                                                                              |                                  |                                                                                                     |
 +| Motor 1, Halbbrücke V, \\ Highside              | D                 | Logikpegel Treiber         | 1PWM_BH\\ EPWM2A  | 38             | PWM_V_HIGH_BRIDGE1          |                                                                         |
 +| Motor 1, Halbbrücke V, \\ Lowside               | D                 | Logikpegel Treiber         | 1PWM_BL\\ EPWM2B  | 37             | PWM_V_LOW_BRIDGE1                                                                                   |
 +| SD Halbbrücke V, Motor 1                        |                   | Logikpegel Treiber         | GPIO24            | 55             | V_SD_BRIDGE1                | Motor 1 Brücke 2 SD                                                     |
 +|                                                                                              |                                  |                                                                                                     |
 +| Motor 1, Halbbrücke W, \\ Highside              | D                 | Logikpegel Treiber         | 1PWM_CH\\ EPWM3A  | 36             | PWM_W_HIGH_BRIDGE1          |                                                                         |
 +| Motor 1, Halbbrücke W, \\ Lowside               | D                 | Logikpegel Treiber         | 1PWM_CL\\ EPWM3B  | 35             | PWM_W_LOW_BRIDGE1                                                                                   |
 +| SD Halbbrücke W, Motor 1                        |                   | Logikpegel Treiber         | GPIO52            | 53             | W_SD_BRIDGE1                | Motor 1 Brücke 3 SD                                                     |
 +| Motor 2                                                                                      |                                  |                                                                                                     |
 +| Motor 2, Halbbrücke U, \\ Highside              | D                 | Logikpegel Treiber         | 2PWM_AH\\ EPWM4A  | 80             | PWM_U_HIGH_BRIDGE2          |                                                                         |
 +| Motor 2, Halbbrücke U, \\ Lowside               | D                 | Logikpegel Treiber         | 2PWM_AL\\ EPWM4B  | 79             | PWM_U_LOW_BRIDGE2                                                                                   |
 +| SD Halbbrücke U, Motor 2                        | D                 | Logikpegel Treiber         | GPIO53            | 52             | U_SD_BRIDGE2                | Motor 2 Brücke 1 SD                                                     |
 +|                                                                                              |                                  |                                                                                                     |
 +| Motor 2, Halbbrücke V, \\ Highside              | D                 | Logikpegel Treiber         | 2PWM_BH\\ EPWM5A  | 78             | PWM_V_HIGH_BRIDGE2          |                                                                         |
 +| Motor 2, Halbbrücke V, \\ Lowside               | D                 | Logikpegel Treiber         | 2PWM_BL\\ EPWM5B  | 77             | PWM_V_LOW_BRIDGE2                                                                                   |
 +| SD Halbbrücke V, Motor 2                        | D                 | Logikpegel                 | GPIO12            | 5              | V_SD_BRIDGE2                | Motor 2 Brücke 2 SD                                                     |
 +|                                                                                              |                                  |                                                                                                     |
 +| Motor 2, Halbbrücke W, \\ Highside              | D                 | Logikpegel Treiber         | 2PWM_CH\\ EPWM6A  | 76             | PWM_W_HIGH_BRIDGE2          |                                                                         |
 +| Motor 2, Halbbrücke W, \\ Lowside               | D                 | Logikpegel Treiber         | 2PWM_CL\\ EPWM6B  | 75             | PWM_W_LOW_BRIDGE2                                                                                   |
 +| SD Halbbrücke W, Motor 2                        | D                 | Logikpegel Treiber         | GPIO22            | 8              | W_SD_BRIDGE2                | Motor 2 Brücke 3 SD                                                     |
 +|                                                                                              |                                  |                                                                                                     |
 +| ZK_Stromaufnahme Motor 1\\ Messbereich +/- 20A  | A                 | ACS712                     | ADCINA0           | 27             | Strom_M1                    | Brückeneingangsstrom Motor 1                                            |
 +| Strommessung Motor 1 \\ Brücke 1                | A                 | ACS712                     | ADCINA3           | 67             | Strom_U_M1                  | Phasenstrom Motor 1 B1                                                  |
 +| Strommessung Motor 1\\ Brücke 2                 | A                 | ACS712                     | ADCINB3           | 68             | Strom_V_M1                  | Phasenstrom Motor 1 B2                                                  |
 +| Strommessung Motor 1\\ Brücke 3                 | A                 | ACS712                     | ADCINA4           | 69             | Strom_W_M1                  | Phasenstrom Motor 1 B3                                                  |
 +| ZK_Stromaufnahme Motor 1\\ Messbereich +/- 20A  | A                 | ACS712                     | ADCINB6           | 6              | Strom_M2_33                 | Brückeneingangsstrom Motor 1                                            |
 +|                                                                                              |                                  |                                                                                                     |
 +| Versorgungspannung +15V                         | A                                            | ADCINB2           | 26             | +15V_33                                                                                             |
 +| Batteriespannung                                | A                 | Spannungsteiler 0,06383    | ADCINB0           | **28**         | VCC_Motor_U_Sense                                                                                   |
 +| **Versorgung Digitalteil (Redundant)**          | A                 | Spannungsteiler 0,06383    | ADCINA2           | **25**         | VCC_Digital_U_Sense                                                                                 |
 +| Versorgungsspannung +3,3V                       | A                                            | ADCINB1           | 24             | +3,3V                                                                                               |
 +|                                                                                              |                                  |                                                                                                     |
 +| Drehmomentmessung I\\ Kraftsensor 1             | A                                            | ADCINA6           | 2              | Moment_Pos_33                                                                                       |
 +| Drehmomentmessung II\\ Kraftsensor 2            | A                                            | ADCINA7           | 23             | Moment_Neg_33                                                                                       |
 +|                                                                                              |                                  |                                                                                                     |
 +| Encoder Pulse\\ ECPA Modul                      | D Interrupt 1     | Logikpegel anpassen        | GPIO19\\ ECAP1    | 19             | Encoder-HallA_Interrupt_33  | Jumper BLDC A Hall-Sensor oder ECAP1 Modul                              |
 +| Encoder Drehrichtung Rechts                     | D                 | Logikpegel anpassen        | GPIO44            | 18             | Rechts_33                                                                                           |
 +| Encoder Drehrichtung Links                      | D                 | Logikpegel anpassen        | GPIO14            | 47             | Links_33                    |                                                                         |
 +| Encoder Index                                   | D Interrupt 2     | Logikpegel anpassen        | GPIO25\\ ECAP2    | 54             | Index_HallB_Interrupt_33    | Jumper BLDC B Hall-Sensor oder Encoder Index                            |
 +| Vorhalt Hallsensor BLDC                         | D Interrupt 3     | Logikpegel anpassen        | GPIO26\\ ECAP3    | 58             | Encoder-HallC_Interrupt_33  | Jumper BLDC Hall-Sensoren oder\\ Encodersignal zur Positionsbestimmung  |
 +| Bafang Speed-Signal                             | D                 | Logikpegel anpassen        | GPIO16            | 15             | Speed_33                    |                                                                         |
 +| Vorhalt Potis / Taster                          |                                              |                                  |                                                                                                     |
 +| **Taster 1\\ für manuelle Ansteuerung**         | D                 | Pull-Up                    | **GPIO 21**       | **48**         | T1                          |                                                                         |
 +| **Taster 2\\ für manuelle Ansteuerung**         | D                 | Pull-Up                    | **GPIO 23**       | **49**         | T2                          |                                                                         |
 +| Taster 3\\ für manuelle Ansteuerung             | D                 | Pull-Up                    | GPIO13            | 34             | T3                          |                                                                         |
 +| Potentiometer A                                 | A                                            | ADCINB7           | 63             | Poti 1                      | Manuelle Drehzahlstellung Motor A\\ (frei Programmierbar in Simulink)   |
 +| Potentiometer B                                 | A                                            | ADCINB4           | 64             | Poti 2                      |                                                                         |
 +| Temperatursensoren                              |                                              |                                  |                                                                                                     |
 +| Temperatur Motor A                              | A                 | LM355 mit Impedanzwandler  | ADCINA5           | 65             | Temperatur1_33              |                                                                         |
 +| Temperatur Motor B                              | A                 | LM355 mit Impedanzwandler  | ADCINB5           | 66             | Temperatur2_33              |                                                                         |
 +| Anzeigen                                        |                                              |                                  |                                                                                                     |
 +| LED-Anzeige                                     | D                                            | GPIO51            | 12             | LED_Rot                                                                                             |
 +| LED-Anzeige                                     | D                                            | GPIO27            | 59             | LED_Grün                    |                                                                         |
 +| Display i2C, SCL                                | D                                            | SCL\\ GPIO 33     | 9              | SCL                                                                                                 |
 +| Display i2C, SDA                                | D                                            | SDA\\ GPIO 32     | 10             | SDA                                                                                                 |
 +|                                                                                              |                                  |                                                                                                     |
 +|                                                                                              |                                  |                                                                                                     |
  
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