Benjamin V: Platinenlayout fertiggestellt

Wie bereits vor gut vier Monaten berichtet, arbeiten wir derzeit an einem Nachfolger für unseren Benjamin III. Dazu haben wir das aktuelle Konzept in zwei Ausbaustufen vorgestellt sowie eine grobe Übersicht der geplanten Funktionen gegeben. Nachdem auch der Schaltplan in einer ersten Version fertiggestellt war, haben wir seitdem das dazugehörige Platinenlayout erstellt und begonnen, die Software zu entwickeln. Nun ist es endlich soweit. Das Layout ist fertig und wir haben dem Platinenhersteller unsere Fertigungsdaten gesendet.

Aufbau der Platine

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Die Abbildungen zeigen das Layout in der Entwurfsansicht und in der 3D-Ansicht. Auf einigen Pads befinden sich keine Bauteile, da uns nicht für alle Bauteile ein 3D-Modell vorliegt.

Über die beiden D-Sub-Steckverbinder auf der linken Seite werden die zwei Transceiver, genauer gesagt der Empfänger und der Sender, angeschlossen und gesteuert. Darunter befinden sich zwei Klinkenstecker-Buchsen (leider ohne 3D-Modell), über welche das Audio-Signal mit den beiden Funkgeräten ausgetauscht werden kann. Im oberen linken Eck befinden sich weiterhin drei Steckverbinder zum Anschluss von PT1000-Messwiderständen. Hierüber kann die Temperatur der beiden Funkgeräte gemessen und überwacht werden. Der dritte Messwiderstand ist noch keiner Komponente des Relais zugeordnet. Passend zur Temperaturmessung befinden sich rechts oben noch zwei Anschlussmöglichkeiten für Lüfter. Diese sind für beide Funkgeräte bestimmt, um diese ggf. durch einen Luftstrom zu kühlen. Direkt rechts daneben ist die vierpolige Buchse angeordnet, über welche beide Systemspannungen von 5 V und 12 V eingespeist werden können. Die Spannung von 5 V versorgt den Großteil der Platine, die Spannung von 12 V dient primär zur Versorgung der bereits erwähnten Lüfter. Weiterhin befindet sich vertikal auf der rechten Seite die 40-polige Anschlussleiste zur Anbindung des Raspberry Pi. Unten ist noch eine weitere Stiftleiste zu Anbindung einer möglichen Frontplatte vorgesehen. Hierüber können LEDs gesteuert und Schalterstellungen eingelesen werden, um Zustände der Software anzuzeigen oder die Ablaufsteuerung zu beeinflussen.

Alle relevanten Signale bzw. Spannungen sind mit Testpunkten versehen um diese möglichst einfach mit einem Multimeter oder Oszilloskop messen zu können. Weiterhin werden dem Anwender einige Spannungspegel und digitale Signale durch auf der Platine befindliche LEDs angezeigt. Zusätzlich befinden sich an allen Ecken Löcher zur späteren Verschraubung im noch nicht vorhandenen Gehäuse.

Neben der Hauptplatine wird auch je eine Adapterplatine für die Transceiver bestellt. Diese dienen als rein passive Adapter zwischen dem Stecker der Funkgeräte und der D-Sub-Kabel zur Steuerung, bzw. Klinkenkabel zur Audioübertragung.

Software

Weiterhin wird bereits an der Software gearbeitet. Da wir uns für einen vollständigen Selbstbau der Platine entschieden haben, muss auch die Software neu entwickelt werden. Der ausgewählte Mikroprozessor STM32L476 ist für das Projekt eigentlich überdimensioniert. Wir haben uns dennoch für diesen Prozessor entschieden, da er im Juli aber nicht teurer als kleinere Prozessoren war. Dies bringt uns nun in die komfortable Situation, Ruftonerkennung, automatische Lautstärkeanpassung des RX-Funkgeräts und die Ausgabe der Sprachkennung direkt auf dem Mikrocontroller in Software zu implementieren.

Die Software wird mit dem Echtzeit-Betriebssystem FreeRTOS in den Programmiersprachen C und C++ entwickelt. Die Grundfunktionalität des Relais ist dabei bereits implementiert (Grundlegende Steuerung, Senden der CW- und Sprachkennung, Ausgabe des BCD-Rogerbeeps, Ruftonerkennung, …). Viele Bestandteile der Software können jedoch erst getestet und weiterentwickelt werden, wenn die finale Hardware zur Verfügung steht. Bis zur Fertigstellung der Software wird es daher noch ein bisschen dauern.

Ausblick

Auch auf Grund der aktuellen Chip-Knappheit haben wir bereits im Juli einen Großteil der Bauteile bestellt. Dies stellte sich bereits als richtige Entscheidung heraus, da bspw. der verwendete Mikroprozessor STM32L476RG und sehr viele Alternativprozessoren aktuell nur noch mit Lieferzeiten von über einem Jahr zu bestellen sind. Einige wenige, unkritische Bestandteile wie Steckverbinder wurden vor kurzem nach der Fertigstellung des Layouts geordert. Sobald die fertigen Platinen eintreffen, geht es los mit dem Bestücken. Wenn alles klappt, können wir die ersten Baugruppen vor Weihnachten in Betrieb nehmen und testen.