Display

Ich habe das Pixel Qi PQ070WS01. Zunächst stellte es nur Graubilder mit schwachem Kontrast dar. Es ist offenbar auf den reflektiven Modus eingestellt. Der Versuch, die Hintergrundbeleuchtung zu aktivieren, schlug fehl. Dann stellte sich heraus, dass das Verbindungskabel auf der Rückseite des Displays sich gelöst hat. Wird es in den Sockel geschoben, so funktioniert auch die Hintergrundbeleuchtung. Jedoch gelingt es mir nicht, den Sockel zu verriegeln. Wer weiß Rat?

backlight_kontakt

Es ist mir gelungen, einen Streifen Kunststofffolie in den Sockel zu schieben und so den Kontakt zu sichern. Wie dauerhaft diese Maßnahme ist, muss sich noch herausstellen.

Montage und Test

Hier ist die Montagebeschreibung der Entwickler:

http://ftp.openvario.org/Open%20Vario%20Assembly%20Guide.pdf

Diese sollte präzise befolgt werden.

Die wichtigsten Schritte:

  1. 12 V an das Adapterboard anschließen (Mitte des dreipoligen Sockels ist Minus, zunächst genügt es Plus an den ersten Kontakt anzuschließen. Soll auch das RJ45 Board getestet werden, so muss auch der dritte Kontakt angeschlossen werden. Eine Brücke zwischen erstem und dritten Kontakt tut es auch)
  2. am Ausgang des DC-Wandlers (die kleine aufgelötete Platine) müssen 5 V zu messen sein
  3. am Ausgang des Spannungsreglers 2940 müssen 3.3 V zu messen sein. Dies ist das dritte Beinchen des Reglers, von rechts gesehen (siehe Bild). Diese 3.3 V müssen auch an der unteren Jumperreihe (JMP1, JMP2, JMP3) zu messen sein.

Wenn alles gut aussieht, geht es an das Zusammenstecken:

  1. Stromversorgung abschalten
  2. die Stromversorgung des Cubieboards wie im obigen Dokument beschrieben verbinden
  3. die RX/TX Pins von Adapterboard und Cubieboard wie beschrieben verbinden
  4. das Cubieboard passgenau auf die beiden Sockelleisten stecken
  5. das 30polige Displaykabel in den Sockel auf dem Adapterboard einführen (mit Kontaktseite nach oben!) und verriegeln
  6. das Displaykabel in den Sockel des Displays einführen (mit Kontaktseite nach unten, also zum Display gerichtet!) und verriegeln
  7. noch einmal prüfen, dass keine metallischen Gegenstände (abgeschnittene Drähte, …) auf dem Tisch unter dem Aufbau liegen!
  8. Stromversorgung einschalten!
  9. Und oh Wunder: nach einigen Sekunden erscheint der XCSoar Startbildschirm!

first_light

Zunächst war ich ein wenig enttäuscht von dem nicht sehr hohen Kontrast unter meiner Laborlampe. Auch die XCSoar-Konfiguration ist mir noch fremd, bisher bin ich mit Cumulus geflogen. Das ist noch ein Lernprozess. Aber: ES LEBT!  🙂

Der schwache Kontrast und die fehlenden Farben liegen offenbar an einem Fehler meines Displays, der Sockel für die Hintergrundbeleuchtung ist fehlerhaft. Das Problem versuche ich zu lösen.

Aber mit halbwegs funktionierender Hintergrundbeleuchtung und installierten Karten sieht es so aus:

second_light

Cubieboard

Zunächst muss die Software installiert werden. Ich habe das neueste angebotene Image mit Karten benutzt:

ftp://ftp.openvario.org/images/OpenVario-linux-ov-image-maps-glibc-ipk-15046-openvario-7lvds.rootfs.img.gz

Dieses zunächst herunterladen und in einem lokalen Verzeichnis entpacken. Es entsteht die Datei OpenVario-linux-ov-image-maps-glibc-ipk-15046-openvario-7lvds.rootfs.img mit der Größe 3883925504 Bytes. Nur fortfahren, wenn die Dateigröße stimmt!

Dieses Image wird auf eine MicroSD Karte übertragen. Eine Größe von 8GB ist ausreichend. Achtung, es genügt nicht, die Datei einfach zu kopieren! Die img-Datei stellt selbst ein vollständiges Dateisystem dar, das auf den Datenträger übertragen werden muss.

Die Karte wird in einen externen Kartenleser geschoben. Das folgende Beispiel gilt für ein Linux-System.

Die MicroSD Karte darf nicht gemounted werden. In diesem Beispiel wird sie als /dev/sdg angesprochen, bitte bei Bedarf ändern.

dd if=OpenVario-linux-ov-image-maps-glibc-ipk-15046-openvario-7lvds.rootfs.img of=/dev/sdg bs=4M

Dies dauert einige Zeit. Während des Kopierens blinkt die LED am Kartenleser.

Unter Windows kann dieses Tool verwendet werden:

http://sourceforge.net/projects/win32diskimager/ Ich habe aber keine Erfahrung damit.

Nachdem das Image auf die Karte übertragen wurde, wird sie in den Slot des Cubieboards gesteckt und dieses kann eingeschaltet werden.

Sensorboard

https://blog.eehmke.de/wp-content/uploads/2015/02/pom.pngDie Sensoren MS5611 und MPU9150 sind kaum mit der Hand zu verlöten. Hier halfen mir die sehr netten Studenten des TU-Lötlabors:

http://www.loetlabor.org/Hauptseite

in geduldiger Arbeit wurde die Platine gereinigt, die Lötflächen mit Lötpaste eingestrichen, jeder einzelne Lötfläche freigestellt, das Bauteil positioniert und im Lötofen verlötet. Ob dies gelungen ist, kann erst nach der fertigen Bestückung getestet werden.

Leider habe ich auf der 5V Spannungsversorgung einen Kurzschluss festgestellt, den ich noch nicht eingrenzen konnte.

POM Block

Es wird eine Stärke von 1/2 Zoll empfohlen, das sind 12.7 mm. Ich habe eine 12.8 mm Platte bekommen.

Diese Zeichnungen sollen helfen, das Teil manuell zu bearbeiten, weil ich keine CNC-Fräse habe.

pom

POM_block

Openvario_Sensorboard_Tubing_Connector_Block_20141127

Die CAD Dateien aus dem mechanics Ordner können mit qcad gelesen werden.

Ich habe aus der 12mm POM Platte Teile der Größe 19,6 x 52,2 mm mit der Kreissäge gesägt. Den Ausschnitt habe ich mit der Laubsäge ausgesägt. Nachbearbeitung mit Feile und Schleifpapier.

Danach wird eine der 2mm Bohrungen genau ausgemessen, markiert und gebohrt. Dann wird der Block mit einer M2 Schraube mit der Platine verschraubt, so dass diese für die restlichen Bohrungen als Schablone dienen kann. Zunächst wird das gegenüberliegende Loch gebohrt und ebenfalls mit einer M2 Schraube gesichert. Dann folgen die restlichen Bohrungen.

Für diese Arbeiten ist eine Standbohrmaschine und ein geeigneter Bohrmaschinen-Schraubstock unentbehrlich!

Achtung, nur zwei der drei Bohrungen für die Druckanschlüsse gehen durch den ganzen Block! Am besten an der Standbohrmaschine die Bohrtiefe begrenzen.

Die beiden durchgehenden Bohrungen müssen  mit 2.9 mm gebohrt werden. Keinen 3.0 mm Bohrer verwenden! Die Messingrohre können sonst nicht eingepresst werden. Solche Bohrer gibt es nur in Fachgeschäften, die üblichen Baumärkte haben das nicht.

Die in den Zeichnungen dargestellten rechteckigen Aussparungen für die Drucksensoren können alternativ mit einem 8 mm Bohrer ausgebohrt werden. Am besten mit 4 mm vorbohren und die Bohrtiefe kontrollieren, nicht durchbohren! Beim Bohren mit dem 8 mm Bohrer eine niedrige Drehzahl einstellen und den POM Block gut im Schraubstock einspannen! Der Bohrer neigt dazu, zu tief in das Material einzuschneiden und den Block mitzureißen.

Die Bohrungen für das M5 Gewinde werden mit einem 4.0 mm Bohrer vorgebohrt. Auch hier die Bohrtiefe begrenzen! Dann mit dem Gewindeschneider M5 das Gewinde einschneiden. Die Schlauchanschlüsse zunächst nur locker zur Probe einschrauben, sie werden später für die Montage an der Rückwand benutzt.

Die Oberfläche des Blocks auf der Sensorseite (dort wo die 8 mm Bohrungen gemacht wurden) habe ich dann mit 1500er Schleifpapier nass geschliffen, bis alle eventuellen Kratzer beseitigt waren. Diese Seite liegt später auf der Platine auf und wird mit einem Dichtmittel oder Klebstoff abgedichtet.

pom

Vom 3 mm Messingrohr wurden mit der Laubsäge zwei Stücke a 15 mm Länge abgesägt, sauber entgratet und mit dem Schraubstock in die 2.9 mm Bohrungen eingepresst. Gerade so tief einpressen, dass das Ende in der 8 mm Bohrung sichtbar wird.

pom2

Adapter Board

Das ist schon eine Herausforderung. Ich begann mit der 30poligen Kontaktleiste für das Displaykabel.

Das SMD-Teil muss genau plaziert werden. Eine gute Lupe ist unbedingt nötig. Die Leiste wird zunächst fixiert, indem die beiden seitlichen Metallstreifen angelötet werden.

Jetzt noch einmal alle Kontakte auf Passgenauigkeit prüfen. Die Lötflächen auf der Platine müssen genau auf die Kontakte ausgerichtet sein und etwa 1 mm frei bleiben. Beim Verlöten ist es dann unvermeidlich, dass das Lötzinn über die Kontakte fließt und Brücken bildet. Diese müssen dann sorgfältig mit Entlötlitze entfernt werden. Dazu die Entlötlitze mit der Lötspitze auf die verlöteten Kontakte pressen und unter Druck zurückziehen, wenn das Lötzinn in die Litze fließt. Das verzinnte Ende der Litze abschneiden und neu ansetzen.

Wenn die optische Kontrolle keine Brücken mehr erkennen lässt, folgt eine elektrische Prüfung. Dazu das 30polige Flachbandkabel in die Kontaktleiste einsetzen und am freien Ende des Kabels je zwei benachbarte Bahnen auf Durchgang prüfen. Achtung, die Kontakte 2 und 3 sowie 24, 25, 26 sollen verbunden sein! Dies sind die einzigen Adern, bei denen der Durchgangsprüfer pfeifen darf und auch muss. Alle anderen Bahnen dürfen keinen Kontakt mit den Nachbarbahnen haben.

Werden bei dieser elektrischen Prüfung weitere Brücken gefunden, so müssen diese beseitigt werden. Dazu versuchen, mit einer stark  vergrößernden Lupe die Brücke zu erkennen und die Entlötlitze möglichst genau an diese Stelle führen. Während des Entlötens das Flachbandkabel wieder entfernen, da es sonst erhitzt wird.

Erneut elektrisch überprüfen, bis die Leiste fehlerfrei ist. Dieser Vorgang ist mühsam und langwierig, Ruhe bewahren.

Die übrigen SMD-Bauteile sind einfacher. Besonders bei den Widerständen und Kondensatoren darauf achten, immer nur genau das Teil auszupacken, das unmittelbar verarbeitet werden soll! Die kleinen Bausteine sind zum Teil nicht beschriftet und können leicht verwechselt werden. Auch sehr vorsichtig sein, wenn die Folie von den Behälterstreifen abgezogen wird! Die Bauteile fallen leicht heraus. Einmal aus dem Blick verloren findet man sie nicht wieder. Sie sind einfach zu klein.

Genau (am besten in der „Bill of Material“ Excel Datei) Buch darüber führen, was schon gekauft/verbaut wurde!

Eine gute Pinzette ist sehr hilfreich, am besten eine selbstgreifende, die das Bauteil festhält ohne dass man sie zusammendrücken muss (sie wird durch Zusammendrücken geöffnet)

Die beiden Sockel für das Cubieboard sind zwar als 2x25polig geliefert, das Cubieboard hat aber nur 2×24 Stifte. Das Adapterboard hat auch nur 2×24 Bohrungen. Es muss ein Kontaktpärchen am Ende des Sockels abgefräst werden.

Die beiden Sockel (10 und 12polig) sitzen sehr nah beieinander, die Ecken müssen mit dem Dremel abgefräst werden damit sie passen. Auch die Ecken der Stecker sollte man anschleifen! Hier ist es wirklich sehr eng. Hier kann man das sehen:

http://www.openvario.org/lib/exe/fetch.php?cache=&w=900&h=464&tok=9e8f67&media=projects:series_00:ov_adapter_board.jpg

Abweichungen der Bauteileliste

In der Datei „Bill of Material“ ist nur eine Diode D1 aufgeführt. Im Schaltplan und im Bestückungsplan findet man zwei Dioden D1 und D2. Diese dienen der Verpolungssicherung. Man hat drei Optionen:

  1. zwei Schottky-Dioden bestellen und vollständig bestücken (nicht empfohlen)
  2. Die Diode D2 weglassen und nur D1 bestücken. Dies ist die bevorzugte Variante. Die Verpolungssicherheit ist dennoch gewährleistet.
  3. Die Diode D2 bestücken und D1 durch eine Brücke ersetzen. In diesem Fall ist eine externe Sicherung erforderlich. Bei falscher Polarität wird diese ausgelöst.

Die Widerstände R1 und R2 sind vertauscht. R1 muss 10kOhm haben, R2 120kOhm.

Polarität und Orientierung der Bauteile

  • Die Widerstände und Kondensatoren bis auf C10 können beliebig plaziert werden. Der Elektrolytkondensator C10 hat abgeschrägte Ecken, die auf der Platine dargestellt sind.
  • die IC2 und IC3 (das sind die MAX3232) haben am Pin 1 einen Punkt. Auf der Platine ist diese Stirnseite mit einem Bogen gekennzeichnet.
  • Bei IC4 zeigt die mit dem Strich markierte Seite auf C12.
  • Der Spannungsregler 2940 zeigt mit dem Kühlblech nach innen, wie durch den weißen Strich angedeutet.
  • Der UEXT Sockel (der 10 polige Sockel neben dem dreipoligen Sockel mit der 12V-Versorgung) ist auf den Fotos falsch dargestellt! Die Aussparung muss weg von der Spannungsversorgung zeigen. Ich habe das bei mir geändert und den Sockel noch mal ausgelötet, um ihn richtig wieder einzulöten.

Einstellen des DC-Wandlers

Der Regler sollte vor der Montage auf eine Ausgangsspannung von 5V eingestellt werden! Dazu eine Eingangsspannung Vin von 12 V anschließen und die Ausgangsspannung Vout mit einem Voltmeter messen. Mit dem blauen Potentiometer die Spannung auf 5.0 V einstellen. Diese Position kann mit etwas Lack fixiert werden. Danach kann der Wandler eingelötet werden. Die Ausgangsseite OUT zeigt auf das Ende des Boards. Zwischen Board und Wandler sollten Distanzscheiben aus Kunststoff mit einer Dicke von 5 mm auf die Verbindungsdrähte geschoben werden.

Kalibrieren des Spannungsmessers

Dieser Schritt kann erst nach der Montage durchgeführt werden. Es ist wichtig, dass die Widerstände R1/R2 richtig verbaut wurden, siehe oben. Am Widerstand R1 soll eine Spannung von ca 0.9 V messbar sein. Die Infobox „Batterie“ in XCSoar wird zunächst keine korrekten Werte anzeigen, aber wenn die Anzeige vorhanden (nicht „—„) und von 0v verschieden ist, funktioniert der Sensor grundsätzlich.

Die Kalibrierung erfolgt mit dem Eintrag voltage_config in der Datei /opt/conf/sensord.conf. Ich konnte gute Resultate erzielen mit diesem Eintrag:

voltage_config 744

Die Datei kann in der Shell mit dem Editor vim bearbeitet werden. Zwischen 10 und 14 V sollte die Anzeige recht genau sein mit Abweichungen kleiner 0.1 V. Für die Einstellung ist ein regelbares Labornetzteil und ein genaues Multimeter hilfreich.

Wenn die Datei /opt/conf/sensord.conf geändert wurde, muss der Prozess sensord neu gestartet werden, oder das OV muss komplett neu gestartet werden.

 

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RJ45 Board

Dieses ist recht einfach zu löten. Die aufzulötenden Sicherungen sind noch nicht zu winzig.

rj45

Zwei POM Blöcke die vom Sensorboard übrig geblieben waren, wurden mit der Platine verschraubt. Die Frontlöcher werden erst passgenau gebohrt, wenn das Gehäuse fertig ist.

OpenVario Blog – es geht los

Hier will ich meine Erfahrungen beim Bau des OpenVarios zusammenfassen.

http://www.openvario.org/doku.php

Downloadverzeichnis: ftp://ftp.openvario.org/

Bauteileliste: ftp://ftp.openvario.org/Bill_of_Material_20141127.xlsx

Hinweise zum SMD-Löten:

http://www.mikrocontroller.net/articles/Löten

http://www.mikrocontroller.net/articles/SMD_Löten

Ich habe, vielleicht unnötigerweise, bleifreies Lötzinn verwendet und mit 350°C gelötet. Im Privatbereich ist bleihaltiges Lötzinn weiterhin zulässig und kann mit niedrigeren Temperaturen verarbeitet werden.