Allgemeines

Oft wollte ich schon den Stromverbrauch von einzelnen Servos oder anderen Komponenten in meinen Modellen messen. Und jedes mal Stand ich dabei vor dem Problem, gerade kein passendes (aufgetrenntes) Kabel zur Hand zu haben. Oder man kommt mit den Klemmen nicht richtig an die Pins um Spannungen zu messen, dann rutschen die Klemmen ab, etc. Jeder kennt wohl diese Probleme.
Aus diesen Gründen entschloss ich mich, ein Breakout Board für die im Modellbau üblichen drei Leitungen zu entwerfen. Und weil ich schon dabei war gleich auch noch Breakout Boards für Sub-D Stecker.

Entsprechend der Open Source Hardware Philosophie stehen alle Projektdaten unter einer CC-BY-SA Lizenz.

Auf Anfrage stelle ich gerne einen Bausatz dieser Schaltung für Sie zusammen.

Für Fragen, Anregungen, Erfahrungsaustausch, Probleme, Beschwerden, um über das Projekt zu diskutieren, etc. schreiben Sie doch eine E-Mail direkt an mich.

Hardware

Alle Breakout Boards sind so entworfen, daß für jeden Pin eine Messung von Strom und Spannung möglich ist. Die Boards sind einseitig geätzt, mit großen Leiterbahnabständen und alle Leiterbahnkreuzungen werden mit Drahtbrücken realisiert. Somit kann jedermann die Platinen einfach selber ätzen und aufbauen.

Für den Abgriff des zu messenden Signals verwende ich normale Stiftleisten im 2,54 mm Raster mit zwei Kontakten. Jeder Spannungsmesspunkt enthält also auch einen Kontakt für die Referenzspannung. Damit kann man sich ein einfaches Adapterkabel (auf Banane, BNC, etc) mit einer zweipoligen Buchse anfertigen. Zum messen braucht man dann nur noch die Buchse, richtig gepolt, am entsprechenden Anschluss anstecken und kann sofort den Wert ablesen.
Für die Strommessung wird noch eine kleine Platine zwischengeschaltet, auf welcher der Shunt aufgelötet ist. Diese ist so entworfen, daß sie wieder direkt am Breakout Board und am Adapterkabel angeschlossen werden kann.
Durch diese Kombinationsmöglichkeiten ist man sehr flexibel darin, wie man was mit welchem Messgerät misst und kann schnell Änderungen vornehmen.

Bei den Sub-D Boards ist es zusätzlich möglich, die Kontakte für die Referenzspannung über einen Jumper mit einer Leitung vom Sub-D Stecker zu verbinden. Außerdem steht ein zusätzlicher Anschluss für eine externe Referenzspannung zur Verfügung. Somit ist es möglich, jeden beliebigen Pin am Sub-D Stecker als Referenz zu definieren, oder eine externe Referenz vorzugeben.

Laut verschiedenen Quellen sind die JR Servostecker und Jumper für Ströme bis zu drei Ampere geeignet. Sub-D Stecker können pro Kontakt drei bis fünf Ampere Strom übertragen. Daher entschied ich mich, die Leiterbahnen für einen maximalen Strom von drei Ampere auszulegen.
Mit der gewählten Leiterbahnbreite von 1,5 mm ergibt sich bei 3 A und einer Kupferdicke von 0,035 mm eine Temperaturerhöhung der Leiterbahn um 9°C, ein Widerstand von 0,34 mOhm/mm und ein Spannungsverlust von 1,012 mV/mm. Somit sollte eine recht genaue (für meine Zwecke ausreichende) Messung von Strom und Spannung möglich sein. Die oben genannten Werte wurden mit dem pcb_calculator von KiCAD ermittelt.

Downloads

Dokumentation:

• Projektdokumentation (PDF) (v20150131)
• Projektdokumentation komplett (TAR/BZIP2) (v20150131)

Hardware:

• RC Servo CAD Daten (KiCAD/TAR/BZIP2) (RevA – v20140424)
• Sub-D 09 CAD Daten (KiCAD/TAR/BZIP2) (RevA – v20141216)
• Sub-D 15 CAD Daten (KiCAD/TAR/BZIP2) (RevA – v20141218)
• Sub-D 25 CAD Daten (KiCAD/TAR/BZIP2) (RevA – v20150103)

Versionsgeschichte

• Dokumentation (v20150131):
  - Dokumentation für Sub-D 09, 15 und 25 Breakout Boards eingefügt
• Hardware Sub-D 25 (RevA – v20150103):
  - Erste veröffentlichte Version
• Hardware Sub-D 15 (RevA – v20141218):
  - Erste veröffentlichte Version
• Hardware Sub-D 09 (RevA – v20141216):
  - Erste veröffentlichte Version
• Dokumentation (v20140620):
  - Mit Latex geschriebene Dokumentation erstellt
• Hardware RC Servo (RevA – v20140424):
  - Erste veröffentlichte Version