Sebastian Harnischs programmierbarer Präzisionswiderstand ist ein beeindruckendes Stück Homebrew-Ausrüstung

Apr 21, 2024

Der Hersteller Sebastian Harnisch hat einen beeindruckend professionellen programmierbaren Widerstand fertiggestellt, den er als „verherrlichte Dekaden-Widerstandsbox“ bezeichnet – der auf der ganzen Welt wie ein kommerzielles Präzisionslaborgerät aussieht.

„2021/2022 habe ich eine DC-Elektroniklast entworfen, die leistungsfähiger, aber auch deutlich komplexer sein sollte als die üblichen DIY-Lösungen“, erklärt Harnisch die Ursprünge des Projekts. „Nachdem ich jedoch einen funktionierenden Steckplatinen-Prototyp der analogen Schaltung mit 12 ICs einschließlich mehrerer Präzisions- und Dual-Operationsverstärker gebaut hatte, dachte ich, dass es vielleicht besser wäre, mit einem kleineren Projekt zu beginnen, bei dem ich viel Erfahrung sammeln und viele davon schreiben könnte den nicht anwendungsspezifischen Code, den ich später für den digitalen Teil verwenden konnte. Und so begann ich mit der Arbeit an einem programmierbaren Dekadenwiderstand, einem ziemlich speziellen Werkzeug für Nischenanwendungen.“

Eine Dekadenbox ist im Grunde eine präzisere Version eines Varistors: Anstatt einen Knopf zu drehen, um den Widerstand zwischen zwei Werten einzustellen, können Sie ihn genau auf die von Ihnen benötigten Werte programmieren. Normalerweise handelt es sich hierbei um eine manuelle Angelegenheit mit physischen Kontaktschaltern oder Steckdrähten – aber der programmierbare Präzisionswiderstand von Harnisch steht auf dem Schreibtisch und bietet nicht nur einen präzise steuerbaren Widerstand, sondern darüber hinaus eine Reihe weiterer Funktionen.

„Der programmierbare Dekadenwiderstand besteht aus drei Hauptfunktionsblöcken“, erklärt Harnisch. "Stromversorgung (Power Supply Board). Programmierbare Dekaden, Steuer- und Treiberschaltungen (Mainboard). Benutzeroberfläche (User Interface Board). Der Hauptcontroller des Mainboards enthält die Geschäftslogik zur Steuerung der Relais, zum Lesen der externen Eingänge und zum Betreiben der USB- und Benutzerschnittstellen. Der Hauptcontroller kommuniziert über I2C mit der Benutzerschnittstellenplatine, die das Multiplexen der alphanumerischen LED-Anzeige übernimmt, die Schaltmatrix scannt, die Signale des Drehgebers dekodiert und den Summer ansteuert.“

Das Mainboard wird von einem STMicro STM32G441KBT6-Mikrocontroller angetrieben, mit einem über I2C angeschlossenen EEPROM zur Datenspeicherung. Es gibt insgesamt 39 nicht selbsthaltende Relais, die über drei Niederspannungs-Konstantstrom-LED-Treiber gesteuert werden, die als 48-Bit-Schieberegister fungieren. „Zugegebenermaßen“, bemerkt Harnisch, „ist die Wahl eines Konstantstrom-LED-Treibers als Relaistreiber etwas seltsam. Allerdings lassen die Betriebsbedingungen des Teils dies zu und das Teil wurde ausgewählt, um die LED-Anzeige auf dem UI-Board anzusteuern.“ ."

An anderer Stelle in der Maschine befinden sich zwei Temperatursensoren, die zur Kalibrierung verwendet werden, zwei externe erdbezogene Eingänge, die als digitale Eingänge, Triggereingänge oder Sperrsignale fungieren können, und natürlich eine USB-Verbindung, über die das Gerät an eine Host-Maschine angeschlossen werden kann eine Standard Commands for Programmable Instruments (SCPI)-Schnittstelle. Ein Bedienfeld an der Vorderseite ermöglicht eine bessere lokale Steuerung mit einem leuchtenden alphanumerischen Display für sofortiges Feedback zu den Einstellungen.

Dieses Projekt ist nicht Harnischs einzige Auseinandersetzung mit der SCPI-Schnittstelle: Bereits im April stellte er ein Desktop-Thermometer vor, das SCPI-Steuerung über USB ermöglichte, indem er Messwerte von einem TMP117M-Sensor von Texas Instruments erfasste und sie auf ein Paar HPDL-1414 von Hewlett-Packard ausdruckte Alphanumerische GaAsP-LED-Anzeigen.

Das Projekt wird auf Harnischs Blog in mehreren Beiträgen ausführlich beschrieben.