Nachbau Control Electronic: Unterschied zwischen den Versionen

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(Control Elektronik - Adapterplatine mit ESP32)
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Das Board wird nicht aft die Platine gelötet, sondern in Buchsenleisten gesteckt.
 
Das Board wird nicht aft die Platine gelötet, sondern in Buchsenleisten gesteckt.
 
Die Programmierung des ESP32 ist beschrieben in [[Programmierung ESP32]]
 
Die Programmierung des ESP32 ist beschrieben in [[Programmierung ESP32]]

Version vom 13. Juni 2023, 10:27 Uhr

Caption: Blockschaltbild
Blockschaltbild: Computer - Control Elektronik - Mikroskop mit Piezzo Scankopf und Messverstärker


Control Elektronik - Adapterplatine mit ESP32

Die Control Electronic ist auf der separaten Platine dem 'AdapterBoard' untergebracht. Die Control Electronic führt die eigentliche Steuerung des Mikroskops durch.

Adapter Board mit ESP32 und ADC DACs
Adapter Board


Die Control Electronic enthält die aktiven Komponenten

ESP32-DevKitC
ESP32-DevKitC
Wir verwenden das Development board ESP32-DevKitC von espressif Systems mit 30 pins.
Das Board wird nicht aft die Platine gelötet, sondern in Buchsenleisten gesteckt. Die Programmierung des ESP32 ist beschrieben in Programmierung ESP32

Digital Analog Converter
DAC mit Lötbrücken
3 Stück für DAC X, DAC Y und DAC Z

Die Ausgänge X Y und Z werden Spannungs-verstärkt und steuern den Piezo für die Position der Messspitze an

Analog Digital Converter
mikroe ADC8 click
Der ADC misst die Spannung, die vom Strom-Spannungswandler preamp erzeugt wird. Der ADC Wert ist somit das Mass für den Tunnelstrom.
Die DACs werden mit 5 Volt und der internen Referenzspannug 4,096 Volt betrieben. Entsprechend werden die Lötbrücken auf den DAC boards gesetzt. (Siehe Bild oben: DAC mit Lötbrücken)

Hinweis: Alle aktiven komponenten werden nicht direkt eingelötet sondern gesockelt. Für die beiden Operationsverstärker verwenden wir IC Sockel. Die Steckboards werden in Sockelleisten gesteckt

Preamp Vorverstärker

Datei:Preamp.png
SMD Preamp


Der Vorverstärker ist auf einer kleinen Platine 'preamp' untergebracht. Die Platine ist in SMD Technik ausgeführt um möglichst klein zu werden und möglichst nah an der Prüfspitze plaziert werden zu können.
Zum Löten der SMD Bauteile die dringende Empfehlung:
- Dünnes Lötzinn verwenden (0,5 mm)
- Lötflussmittel
- Feine, präzise SMD Pinzette
- Lupe oder Mikroskop
- Hilfreich ist auch, das Platinchen mit einer Schlaufe aus Klebeband auf der Platinenunterseite auf einer Lötauflage zu fixieren
Ein schönes Youtube Video zum Thema SMD Löten: Youtube SMD Löten
Der Vorverstärker verwendet den Operationsverstärker AD7801. Er ist als Strom-Spannungswandler = Trans Impedanz Amplifier "TIA" beschaltet. Die Beschaltung stammt aus Christof Ermer TIA
Da winzige Tunnelströme im Nano Ampere Bereich gemessen werden, ist die Schaltung sehr empfindlich und muss nah an der Prüfspitze montiert werden.
Als Verbindung zwischen der Prüfspitze und dem TIA Eingang verwenden wir ein möglichst kurzes Stück dünnen Kupferlackdraht. Twisted Pair, Potential Opamp + Eingang
Eine Abschirmung kann das Ergebnis verbessern, z.B. aus beschichteter Pappe der Verpackung von Dickmanns Schokoküssen.
Um parasitäre Kriechströme zu minimieren - die parasitären Ströme sollten ja nicht grösser sein als die winzigen zu messenden Tunnelströme - wird der empfindliche Eingang der OP (-IN) nicht auf die Platine gelötet, sonder steht in der Luft. FOTO


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OPEN BOM