Revision 2+ (zum Start anlässlich der UKW-Tagung in Weinheim am 11.9.2005)

Im Vergleich zu Revision 2, welche noch in großen Teilen auf Lochraster aufgebaut ist sind alle Leiterplatten in FR4 doppelseitig mit 35µm Kupfer gefertigt.

Bild1

In Bild 1 ist die neue Eurokarte für den SSTV-Ballon zu erkennen. Diese Karte kann nach Soft- und Hardwareanpassungen natürlich auch für andere Zwecke genutzt werden. Für das Ballonprojekt ist sie aktuell mit 4 Eingangsspannungsstecker für 3 Batteriepacks, sowie einer externen Spannungsversorgung ausgerüstet. Diese 4 Spannungsversorgungen werden über Schottky-Dioden zusammengeschaltet. Nachgeschaltet sind 3 Schaltnetzteile mit Schaltreglern des Typs LM2575, bzw. LM2592 welche 2mal als Aufstecknetzteile (für die verschiedenen Transceiver auf dem Ballon) ausgeführt und hier rot eingerahmt sind. Das dritte Netzteil stellt die 5V Versorgung der Eurokarte sicher und befindet sich direkt unter dem oberen Netzteil. Neben dem Prozessor verfügt das Board über diverse Schnittstellen. Dies sind 2 serielle V24 und eine serielle TTL-Schnittstelle. Zur Sensordatenerfassung haben wir Bussysteme, welche über 5polige Stecker kontaktiert werden implementiert. So kann jedes Sensorboard neben dem internen 1Wirebus mit GND, 5V, und der Eingangsspannung (Vbat) versorgt werden. Die Eingangsspannung kann hier übrigens bis zu 60V betragen, sofern für die Netzteile die richtigen Kondensatoren ausgewählt und bestückt werden. Im linken unteren Teil des Bildes ist das Kamerainterface zu erkennen. Über den 15poligen SubD-Stecker sind neben den Daten die Versorgungsspannung und auch der zur Steuerung der Kamera notwendige I²C-Bus geführt. Über die nachgeschalteten Bausteine werden die Signale dem µC zugeführt. Die beiden gelben eingerahmten Felder sind Lochrasterfelder, auf denen noch zusätzliche Schaltungen untergebracht werden können. Der blau eingerahmte Steckverbinder gibt die Möglichkeit Erweiterungsplatinen aufzustecken. Über diesen Verbinder stehen Portpins sowie 5V und die Batteriespannung für externe Module zur Verfügung. Weiter ist ein direkter Anschluss eines GPS-Empfängers bzw. des 70cm-TRX über ein Flachbandkabel möglich.

Bild2

Bild2 stellt die Unterseite der Eurokarte dar. Neben den beiden statischen Speichern ist auch der CF-Kartenhalter zu erkennen. Auf der CF-Karte, welche im Moment bis 128MB groß sein kann können Bilder die von der Kamera gemacht werden gespeichert und später wieder ausgesandt werden. Während des Fluges werden auf der CF-Karte Bilder, Logs und Messwerte abgespeichert. Der Sprachsatz im WAV-Format für die Ausgabe während des Ballonfluges wird auch direkt auf der CF-Karte abgespeichert. Auch werden hier Landkarten als BMP abgelegt. Aus diesen Karten schneidet die Firmware Stücke mit 320x240 Pixeln aus, die als zentrale Position die aktuelle GPS-Position des Ballons haben und sendet diese per SSTV (Martin 2) aus.

Bild3

Auf Bild3 erkennt man, dass auch die Möglichkeit gegeben ist kleine Zusatzplatinen auf das Board zu stecken. In diesem Fall handelt es sich um eine Platine mit 2D-Beschleunigungssensoren bis 2g, die in dieser Anordnung die Werte in X- und Y-Richtung erfassen. Direkt daneben ist noch ein unbestückter Bereich, auf dem ein weiterer Sensor gesteckt werden kann. Die Sensoren können ihre Werte entweder als Pulsweitenmodulierte Signale oder als analoge Werte an den Prozessor übertragen.

Bild4/5

Auf Bild4 und Bild5 sieht man die Battsens Baugruppe mit 1,4 x 1,5cm. Diese ist hauptsächlich mit dem DS2438 und einem Stromfühlerwiderstand bestückt. Weiter kommen noch drei Widerstände und zwei Kondensatoren hinzu. Diese Schaltung ist in jedem Batteriepack des Ballons implementiert und misst dessen Stromabgabe, die aktuelle Spannung, sowie die Temperatur im Inneren des Packs. Diese Informationen werden dann über den 1Wire-Bus an den Controller zur Auswertung weitergegeben. Neben den 3 Batteriepacks setzen wir diese Schaltung auch auf der Hauptplatine zur Messung des Gesamtstromverbrauchs auf der 5V-Seite, zur Spannungsüberwachung, sowie zur Bestimmung der Innentemperatur auf der Leiterplatte ein. Die Verbraucher, die mehr als 5V benötigen (Geiger-Müller-Zähler, 2m TX, 70cm-TRX, etc.) werden hier nicht mehr erfasst, sondern müssen aus der Summe der 3 Batteriepacks berechnet werden.

Bild6

Bild 6 zeigt das Aufstecknetzteil, das für die zusätzlichen Spannungen auf die Hauptplatine (siehe Bild1) aufgesteckt werden kann. Es besteht aus Schaltreglern des Typs LM2575 oder LM2592. Wie man dem Bild entnehmen kann sind neben dem TO263-Gehäuse noch 5 weitere Pads. Hier kann man neben der SMD-Variante auch noch eine THT-Variante in Form eines TO220-Gehäuses eingesetzen. Da im hohen Eingangsspannungsbereich Tantalkondensatoren mit hohen Spannungsfestigkeiten nicht gebräuchlich sind wurden hier Elkos mit einem geringen ESR eingesetzt. Einwieweit die Elkos aber im Bereich von 10hPa Probleme machen muss noch herausgefunden werden. Gewöhnlich haben Kondensatoren die bei niedrigen Drücken eingesetzt werden eine besondere Freigabe, bzw. entsprechende Angaben im Datenblatt. Der Footprint der Speicherdrossel ist so entwickelt, dass verschiedene Bauformen eingesetzt werden können. Somit kann man hier je nach Verfügbarkeit, aber auch nach gefordertem Strom unterschiedlich bestücken. Der Schaltregler LM2592 jedenfalls ist für eine Stromabgabe von 2A bei 150kHz Schaltfrequenz und einem Wirkungsgrad von ca. 90% bei der Batteriespannung von 18V spezifiziert.

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Bilder der weiteren Platinchen, des Netzteils etc. werden bald folgen