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elektronische_schaltungstechnik_labor

Elektronik Labor

Einführung und Einordnung

Im Labor “elektronische Schaltungstechnik” werden Software und Hardware gemeinsam entwickelt. Dabei wird auf die Kenntnisse folgender Fächer zurückgegriffen:

  • Elektrotechnik I und II
  • Informatik I und II
  • Elektronische Schaltungstechnik
  • Mikroprozessor-Technik

Wichtig:

  • Bleiben Sie mit uns in Kontakt! Trotzdem es zeitweise Wochen mit eigenständigen Bearbeitung gibt, ist der Austausch wichtig, damit zu den jeweiligen Abgaben ein sinnvolles Ergebnis abgeliefert wird.
  • Suche Sie den Austausch mit den anderen Studierenden. Meistens haben Sie die Lösung, zum Problem eines anderen und umgekehrt.
  • Wenn Sie erst eine Woche vor der Abgabe mit dem Designen oder Programmieren beginnen, wird es in der Regel eng. Besonders, wenn es Unklarheiten und Nachfragen gibt. Beginnen Sie frühzeitig.
  • Versuchen Sie Spaß am Layouten und Programmieren zu finden. Es ist wie Puzzeln, nur dass Sie selbst das Bild bestimmen!

Semesterablauf und Tipps

Der Semesterablauf staffelt sich im 3. Semester mit dem Fach Mikroprozessor-Technik, damit die Kenntnisse der Software sinnvoll angewandt werden können.

Die Tätigkeit im Elekronik Labor unterteilt sich in mehrere Schritte. Für diese habe ich jeweils Tipps für Sie zusammengestellt.

0. Schritt: Einarbeiten in die Umgebung
1. Schritt: Gruppen- und Themenfindung, Komponentenrecherche, Projekt- und Testplanung
  • Hier finden Sie den ersten “Prozess”, d.h. eine (abstrakte) Beschreibung was zu tun ist, um ein erstes Teilergebnis (“Output Products”) zu erhalten und abzulegen.
  • Neben der abstrakten Beschreibung sind weiterführende Links angegeben.
  • Der cool Smiley zeigt Schritte an, die vom Professor durchgeführt werden müssen
Prozess 1: Ideenfindung
Input Products Work Output Products
keine W1.1). Einarbeitung in Management-Tool durcharbeiten (in der ersten Semesterwoche)
W2.2) Projektidee wurde gefunden
W3.3) Projektidee an Betreuer zurückmelden
W4. coolDer Betreuer legt die Projektidee im Management-Tool an
W5.4) Projekt-Definition im Management-Tool vervollständigen
W6. Informieren des Betreuers
W7. coolDer Betreuer lädt zur Durchsprache und Abnahme der Projekt-Definition ein
OP1. Projekidee
OP2: Projekt-Definition
Input Condition Output Condition
keine OC1. OP1. und OP2. abgelegt
OC2. OP1. und OP2. abgenommen
1) zu W1: Die Projektplanung der Software und Elektronik wird im serverbasierten Tool “Redmine” verfolgt.
Ich bitte Sie sich dazu in der ersten Semesterwoche die Anleitung zu Redmine durchzulesen und abzuarbeiten
2) zu W2: Dazu eignen sich Methoden wie Brainstorming. Eine zweite Variante ist der Blick auf die bereits vorhandenen EST Labor Projektideen. Eine dritte Variante ist direkt nach Bauteilen zu suchen. Vorteilhaft ist es mehrere Ideen anzugeben, da nicht jede umsetzbar ist
Um den groben Hardware- und Software-Aufwand abzustecken, sollten Sie die Leitplanken durchlesen.
3) zu W3.: Die Rückmeldung erfolgt idealerweise über einen Eintrag im aktuellen Semester in der Projektübersicht und eine Mail an den Betreuer.
4) zu W5.: Verwenden Sie hierzu die Vorlage und vervollständigen Sie die Seiten in Redmine
2. Schritt: Auswahl der Hardware-Komponenten und Modularisierung
Prozess 2: Hardware-Auswahl und Modularisierung
Input ProductsWorkOutput Products
IP1: Projekidee
IP2: Projekt-Definition
W1. Eine Einteilung in grobe Software- und Elektronikmodule wurde erstellt
W2.1) Die Anforderungen an Hardwareelemente wurden spezifiziert
W3. Die passenden Hardwareelemente wurden gefunden
W4. Die Verfügbarkeit der Elemente wurde geprüft
W5. Der Betreuer wurde über die Hardwarekomponenten informiert
Input ConditionOutput Condition

1) zu W2: Die Tipps für die Elektronik-Konzeptionierung sollen Ihnen helfen, die geeigneten Elemente zu finden
Hardware-Anbieter und typische Komponenten
3. Schritt: Entwickeln des Schaltplans
Prozess 3: Schaltplan erstellen
Input ProductsWorkOutput Products
IP1: Projekidee
IP2: Projekt-Definition
W1. Durchsicht der benötigten Datenblätter
W2. Erstellen der Schaltung (*.sch) in eagle (Ändern eines vorandenen Boards)
W3. Regelmäßige Durchsprache mit dem Betreuer
W4. Ablegen der genutzten Datenblätter
W5. Informieren des Betreuers
OP1: Schematic-files
OP2: Datenblätter
Input ConditionOutput Condition
IC1: Projektidee vom Betreuer abgenommenOC1: Files abgelegt
Tipps für die Schaltungserstellung
Checkliste für die Schaltungserstellung
eine kurze Liste von Eagle Tipps
4. Schritt: Entwickeln des Platinenlayouts
Prozess 4: Entwickeln des Platinenlayouts
Input ProductsWorkOutput Products
IP1. Schaltplan der PlatinenW1. Durchsicht der benötigten Datenblätter
W2. Erstellen der Schaltung (*.sch) in eagle (Ändern eines vorandenen Boards)
W3. Regelmäßige Durchsprache mit dem Betreuer
W4. Ablegen der genutzten Datenblätter
W5. Informieren des Betreuers
OP1. Schematic-files
OP2: Datenblätter
Input ConditionOutput Condition
IC1. Schaltplan vom Betreuer abgenommenOC1. Files abgelegt
Tipps für das Platinenlayout
Checkliste für das Layout
5. Schritt: Entwickeln der Software
  • Mit der Erstellung der Software bzw. der Softwaresystem-Entwicklung kann bereits parallel zur Schaltplan-Erstellung bzw. direkt danach begonnen werden.
  • Lesen Sie sich die Vorgaben für die Softwareentwicklung durch.
  • Machen Sie sich dazu zunächst Gedanken,
    • was die Software tun muss (übergeordnete Tätigkeiten),
    • und in welcher Abfolge sie das tun soll
  • Dann können Sie sich überlegen,
    • wie diese einzelnen Tätigkeiten C-Funktionen zugeordnet werden können,
    • wie die C-Funktionen von einander abhängen,
    • welche Schnittstellen die C-Funktionen untereinander benötigen, (Datentyp, Wertebereich, Name)
  • Erst dann sollten Sie überlegen wie der Code aussieht. Hier hilft ein Blick in die Datenblätter und Application Notes der µController und Chips. Dort sind nicht selten Algorithmen oder Codeschnipsel vorgegeben.
  • Weitere Tipps fürs Programmieren können auch helfen.
6. Schritt: HW Inbetriebnahme
7. Schritt: Bug-Fixing
8. Schritt: Dokumentation und Software-Abgabe
  • Dokuwiki
    • Auf der Seite MEXLE-Platinen ist für Sie jeweils eine Projektseite und eine Seite für jede Platine angelegt.
    • In diesen Seiten habe ich die von mir erwarteten Kapitel Ihnen bereits eingefügt.
    • Ziel ist, dass kommende Studierende mit Ihren Kenntnissen die Projekte weiterführen und neue Projekte darauf aufbauen können.
    • Beachten Sie, dass die Seiten zu den Platinen das beschreiben sollen, was diese explizit betrifft. D.h. auch Software, welche für diese Platine notwendig ist (z.B. bei Motortreiber-Platine der Motortreiber-Code bzw. die Links, welche geholfen haben).
    • Die Projektseite soll die Beschreibung enthalten, wie die Einzelteile zueinander gehören und wie die Entwicklung vonstatten gegangen ist
  • Noten-relevante Tipps finden Sie unter den allgemeinen Hinweisen zu schriftlichen Arbeiten
  • Bitte beachten Sie Folgendes für die Ablege der finalen Software:
    • Legen Sie Ihr Programm mit main.c sowie weitere für Ihr Projekt benötigte c- und h-Files in SVN in Ihrem Projekt im Ordner “91. Abgabe Code” ab.
    • Überprüfen Sie, ob aus diesen Files in einem neuen Projekt lauffähiger Code erstellt werden kann.
    • Die ATMEL-spezifischen Dateien (*.cproj, *.atsln, Debug-Ordner, etc.) bitte nicht mit ablegen.
    • Wenn etwas zu beachten ist (z.B. Anlegen neuer Compiler Symbole, wie F_CPU), sollte dies in die Programmbeschreibung aufgenommen werden.
9. Schritt: Präsentation
  • Falls Sie etwas am Rechner zeigen wollen, sollten Sie diese Inhalte bis einer halben Stunde vor Beginn aller Präsentationen bei Herrn Spohrer abgeben. Ansonsten kommt es zu Verzögerungen und damit zu Abzügen bei der Präsentation.
  • Herr Spohrer bietet auch die Möglichkeit bei der Präsentation eine Kamera zu nutzen, um live-Bilder darzustellen. Beachten Sie, dass das Kamerabild nicht gleichzeitig mit Powerpoint gezeigt werden kann.
  • Pro Projekt (mit Software und Hardware) sind 10 Minuten Präsentation und 3 Minuten Fragen vorgesehen.
    Bei reinen Software-Projekten bzw. Hardware-Projekten sind dies 5 Minuten Präsentation und 2 Minuten Fragen.
  • Gut wäre folgenden Inhalt einzubinden:
    • Kurzvorstellung Projekt
    • Aufteilung der Funktionen auf Systemebene (z.B. EVA-Prinzip)
    • Hardware-Konzept
    • Software-Konzept (bitte sparsam mit Codezeilen in der Präsentation umgehen; besser Übersicht als Flussdiagramm o.ä.)
    • Ergebnisse (Falls es technische Schwierigkeiten gab, können diese technisch aufgezeigt werden.)
  • Beachten Sie, dass
    • bei 10 Minuten 20 Folien definitiv zu viel sind – 5..10 Folien sollten ausreichen.
    • Zeilencode und Schaltungen in der Regel zu klein/komplex sind, um diese auf einer Folie lesen zu können.
      Bitte stattdessen vereinfachte Übersichten zeigen. Layout ist häufig kein Problem.
  • Toll wäre ein “Spässle” mit einzufügen. Dies lockert den Vortrag auf und bietet sich am Anfang bzw. am Ende besonders an, z.B. als Aufhänger für das Projekts.
  • Ihr elektronisches System sollte auch “live” gezeigt werden - vorteilhafterweise in Funktion oder in einer Art, welche die Funktion skizziert (z.B. Messung mit Oszi, Input mit Funktionsgenerator, Ersatz von Platinen). Meist ist diese Präsentation nach den Ergebnissen passend.
10. Schritt: Aufräumen
  • Ziel ist zum Semesterende das Labor in dem Zustand zu haben, welches man sich zum Semesteranfang als frischer Studierender in diesem Labor wünscht.
  • Damit ist aber nicht nur die persönlichen Arbeitsumgebung gemeint, sondern auch die nicht zugeordneten Arbeitsplätze. Es wird also eine Reinhaltung über die “selbst erzeugte Unordnung” hinaus erwartet.
  • Folgender Zielzustand muss für die Arbeitsplätze wieder erreicht werden:
    • Die Schubladen der einzelnen Plätze wieder sehen wieder aus wie angegeben. Also Kabel, Stecker etc. sind nachgezählt und eine Fehlliste ist erstellt.
    • Der Arbeitsplatz ist gereinigt. D.h. Keine Kaffeeränder, Papierschnipsel, Radierbrösel etc. auf der Arbeitsfläche und auch nicht auf der Fläche über dem Monitor.
    • Es sind keine Komponenten mehr auf dem Steckbrett.
  • Folgender Zielzustand muss für die bestellten Komponenten erreicht werden:
    • Alle bestellten Komponenten sind in die Komponentenmagazine einsortiert. Die Schubladen und auch die Gurte sind beschriftet.
    • Alle bestellten Komponenten sind in der Teiledatenbank eingetragen
  • Folgender Zielzustand muss für die Lötplätze mit Mikroskope wieder erreicht werden:
    • Der Arbeitsplatz ist gereinigt. D.h. Keine Kaffeeränder, Papierschnipsel, Radierbrösel etc. auf der Arbeitsfläche.
    • Es liegen keine Komponenten, Kabel und Platinen herum.
    • Bei jedem Arbeitsplatz sind die Pinzetten abgelegt.
    • Die Entlötstationen wurden auf Funktion getestet und der Labormeister ist über das Ergebnis informiert.
    • Der Tisch neben den Lötplätzen ist leer
  • Folgender Zielzustand muss für die Tische bei der Platinenfräse und Reflow-Ofen wieder erreicht werden:
    • Es liegen keine Komponenten, Kabel und Platinen herum.

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Sehr ausführliche Skriptsammlung von Herrn Prof. Plate (HS München). Dort sind Tipps zum Löten, Programmieren und allgemeinen Entwickeln rund um Mikrocontroller, Embedded Systems zu finden.


elektronische_schaltungstechnik_labor.txt · Last modified: 2019/10/01 21:44 by tfischer