Antikes griechisches Handelsschiff - Ein Projekt

  • Verpaßter Stapellauf


    Ich hatte heute vor, das Schiff im Wasser zu testen. Das hat nicht funktioniert, und zwar aus dem einfachen Grunde, daß die Verkabelung mittlerweile zu kompliziert geworden ist, als daß man sie einfach lose in das Schiff hineinlegen oder -stopfen könnte. Bei einem ganz normalen Motorboot haben wir den Motor und das Ruder. Das sind 2 Kanäle, 2 Servokabel. Sowie zwei Motor-Anschlu8kabel und Empfängeranschluß.Mit der Sirius sieht es derweil etwas anders aus. Obwohl sie noch lange nicht fertig ist, es kommt ja noch das Rigg dazu mit weiteren Servos bzw. Getriebemotoren.


    Bisher sind verbaut:


    Stromversorgung:


    1 Fahrakku auf Verteiler für-
    2 Schiffsmotor-
    3 Riemenantrieb Backbord-
    4 Riemenantrieb Steuerbord-
    5 Waterswitch-
    6 Pumpe


    7 Empfängerakku auf Verteiler für-


    8 Empfänger-
    9 Sensoren -
    10 Mikrokontroller


    ---insgesamt 10x Doppellitze für Stromversorgung mit 10 Steckern/Buchsen = 20 Adern Versorgung


    Steuerleitungen, Servos und Fahrtregler:


    1 Heckruder
    2 Schiffsmotor
    3 Riemenantrieb Backbord
    4 Riemenantrieb Steuerbord
    5 Relais Waterswitch/Pumpe---
    insgesamt 5x Doppellitze für Steuerung mit 5 Steckverbindern = 10 Adern Steuerung


    Weitere Verbinder
    Mikrokontroller:
    2 x Signaleingang Sender
    2 x Signaleingang Sensoren----
    2x Signalausgang Fahrtregler
    ------- weitere 6 Steckerbinder mit weiteren 6 Adern


    Macht in der Summe bisher ca. 36 Kabel mit ca. 20 Steckverbindungen für die Elektronk-Bausteine Empfänger, Mikrocontroller, Fahrtregler, Waterswitch, Pumpe..


    Die einfach so lose in dem Boot herumbaumeln und auf engstem Raum zusammengedrückt werden müssen, weil die Riemenantriebe fast die gesamte Bootsmitte beanspruchen.Klar, daß dann vom Extension-Board des Nano sofort das erste verlötete Kabel abgerissen war.Klar, daß in dem Gewühl das Massekabel vom Schiffsmotor sich vom Regler gelöst hatte.Klar auch, daß der Ventilator von dem Regler ständig an irgendwelche Kabel anstieß und Jammergeräusche machte. Und daß die Riemenantriebe mit der Stoßstange irgendwann an ein überhängendes hineingequetsches Kabel stießen und der Motor seinen Betrieb einstellte.


    Klar vor allem, daß es so nicht geht. Das soll ja, wenn es auf dem Wasser ist, auch sicher funktionieren.


    Was jetzt her muß, ist ein elektrischer Verteilerkasten, wie man ihn von der Hauselektrik kennt. Nur daß nicht alle Komponenten fest eingebaut sind, sondern einige davon auch wieder gelöst werden müssen.


    Auf dem Breadboard haben wir es mit Kabeln zu tun, die am Ende einen 0,6 mm Draht führen. Ensprechend ausgelegt sind die female-Buchsen. Wenn diese als Litze geführt werden, reicht der kleinste Ruck, und die Litze reißt. Deshalb nützt es nichts, das auf der Platine zu verlöten. Die Lötstelle hält, die Litze reißt direkt dahinter ab. Litze kann man in diesem Zusammenhang vergessen. Ich schätze den Querschnitt auf 0.25 mm².


    Womöglich ist es auch nicht der Weisheit letzter Schluß, einseitige Lochrasterplatinen zu verwenden, die doppelseitigen haben für die Lötung natürlich mehr Fläche, weil sie Durchgang haben. Daher werd ich das Extensionboard passend für den Nano aussortieren und statt dessen auf eine stabile Lochrasterplatine, doppelseitig, umrüsten. Die muß man sich dann eben passend zurechtsägen.


    Zur Verkabelung habe ich mir einadrige Kupferkabel starr, keine Litze, mit einem Durchmesser von 0,8 mm in verschiedenen Farben bestellt. Diese sind also deutlich stabiler als die Breadboardkabel und haben eine Querschnitt von 0,5 mm², was für kleine Ströme mit wenigen Ampere ausreicht. Mit 0.8 passen sie auch durch die Löcher der handelsüblichen Lochrasterplatinen.


    Dazu gibt es vernünftige Klemmverteiler-Leisten, die bitte schön nicht geschraubt werden. Geschraubte Klmmen funktionieren, sofern da keine Bewegung ist und kein Zug auf die Kabel kommt. Genau das ist auf dem Schiff aber niemals der Fall. Für den Modellbau eignen sich da nach einigem Nachforschen die WAGO Klemmen, Leiterquerschnitt 0,2 bis 1,5 mm.


    Mit diesen Komponenten wird jetzt erstmal eine Veteilerschaltung aufgebaut, an die beim Auslaufen des Schiffes nur noch die Akkus angeschlossen werden müssen. Alles wird starr verschraubt, verdrahtet und verlötet, was abnehmbar sein muß, bekommt die passenden Stecker, aber hinter der Klemmleiste, nicht direkt von der Lötstelle.


    Ich hätte heute Fotos machen können, aber das war so ein Kabelsalat, ich hab´s mir gespart. Jedenfalls, solange das so ein Salat ist, kommt das Schiff nicht aufs Wasser.

  • Aufbau einer betriebssicheren Verkabelung



    Abb. verkabelung_alt = die Ausgangssituation:


    Auf dem Extension Board sind die Verbinder (Flex-Litze 0.25 mm) mit dem Board verlötet. Eines der grünen Kabel ist direkt bei dem Einsetzen an Bord (des Schiffes) abgerissen. Die ganzen Kabel kann man mit zwei Fingern so wegschnipsen. Das ist alles Mist.


    Das Extension-Board für den ARduino Nano ist praktisch eine kleine Leiterplatine, die Lötstellen sind einseitig und wirken extrem dünnschichtig. Wenn man dann noch die 0.25 mm Litze verwendet, erhält man den Mist, den man angerichtet hat.


    Abhilfe:


    Verwendung einer doppelseitigen Lochrasterplatine und stabiler einseeliger Adern (starr)..


    Ich habe mir mal den Umstand gemacht, die Lötfläche zu berechnen.


    Die Bohrungen sind D=1 mm. Drumherum läuft ein Rand von 0.5 mm Lötfläche.


    Kreis 1(Bohrung) D=1, Kreis 2 (Außenrand Lötfläche) D=2


    Kreisfläche: F = r_2*pi


    Lötfläche = Kreis 2 - Kreis 1 = 3,14 - 0.785 = 2,3 mm_2


    Mit der einseitig beschichteten Lochrasterplatine haben wir eine Lötfläche von 2,3 mm_2 (Quadratmillimeter).


    Die doppelseitig beschichtete Lötfläche hat zusätzlich zu zwei Kreisflächen noch die zylindrische Fläche in der Durchgangsbohrung, die auch verzinnt ist,


    Zylinder Oberfläche F = 2 * r_2 * pi + 2 * r * pi * h


    Bei einer Leiterplattendicke von 1,6 sind das 6,6 mm_2


    Somit errechnet sich die Gesamtlötfläche bei doppelseitiger Leiterplatine wie folgt:


    Kreisfläche oben 2,3 mm_2
    Kreisfläche unten 2,3 mm_2
    Zylinder = 6,6 mm_2


    Gesamt-Lötfläche = 11,2 mm_2


    Das ist mehr als das 4fache der einseitig beschichteten Platine. Abgesehen davon, läuft die Lötung quer und längs zum Kabel auf beiden Seiten. Die Zugfestigkeit ist aber wesentlich höher, vielleicht 10-20 mal, weil bei einseitiger Platine die Lötfläche einfach abreißen kann, bei zweiseitiger Platine ist das unmöglich, wegen der Durchgangslötung und dem Flansch auf der Gegenseite. Es müßte praktisch ein Ausriß in der Platine erfolgen, die Lötung selbst ist unzerstörbar.


    Dazu kommt die Verwendung von Schaltdraht massiv (starr) von D = 0.8 mm. Der ist mit der Hand unzerstörbar, während man die Litze 0.25 mit zwei Fingern mühelos zerreißen kann. Er bleibt aber noch gut biegbar, ist gebogen bleitot (praktisch keine Spannungen), daher heißt er ja wohl auch Schaltdraht. Das würde sich anstelle der üblichen Flexkabel auf dem Breakboard auch besser machen, denn die dort verwendeten Flexstecker haben D=0,6 mm, und das ist wackelig, aber das ist hier nicht das Thema, sondern es geht hier nur um eine stabile Verkabelung für den Schiffsbetrieb.


    Dazu die Abbildungen, wie ich das gelöst habe, verkabelung_neu 01 - 05:


    01: zu sehen sind die Schaltdrähte 0.8 und markiert ist der Lötmittel-Durchschuß. Wir haben damit die vollen 11 q_mm Lötfläche.


    02: Unterseite: Die Kabel tauchen neben dem Sockelpin des Prozessors ein und werden sowohl in dem Durchgangsloch als auch mit dem Sockelpin selbst verlötet. Dadurch haben wir eine extrem starke Lötung, die eine Verdrehung des Kabels im Sockel unmöglich macht.


    03. Man erreicht das, indem man den blanken Draht durchsteckt, abwinkelt und soweit kürzt, daß er an dem Sockelpin anliegt (Aufnahmen leider unscharf).


    04: Danach wird an zwei Stellen gelötet, nämlich im Durchgang und am Sockelpin.


    05: Als Ergebnis erhalten wir den Prozessorsockel auf der Lochrasterplatte ohne Leiterbahnen verlötet mit extrem stabilen Lötkontakten für die Anschlüsse. Der Prozessor selbst ist nur gesteckt.


    Für den weiteren Aufbau der Verkabelung der gesamten Empfängeranlage unter Einbeziehung von Empfänger, Sensoren, Fahrtreglern, Waterswitch habe ich mir die Klemmen aus Abb. 06 ausgesucht.


    Die (bereits in anderen Abb. gezeigten) verlötbaren Lüsterklemmen auf dem Nano-Extension-Board sind nicht zuverlässig. Insbesondere nicht mit Litze. Und sie sind nicht zugfest.


    Während wir hier echte Klemmen haben (Technischer Stand aller Haustechnik-Anlagen), die die Kabel ständig unter Druck halten. Sie sind extrem zugfest. Gar kein Vergleich mit dem Lüsterklemmen-Mist.


    Vielleicht denkt jetzt mancher, ich bin zu penibel bei diesen Dingen, aber es sind jetzt schon mehr als 30 Adern, die kann man nicht einfach so zusammenwursteln und davon ausgehen, daß das auch auf dem Wasser funktionieren wird.

  • Fortschritt Verkabelung Schaltkasten


    Abb. 1 zeigt, daß sowas auch schön aussehen kann. Ich hab mir 2 Plexiglasplatten zurechtgesägt und diese auf Maß gebohrt. Die Bohrungen passen zu den Komponenten, sind mit M3 Inbus befestigt (provisorisch, es fehlen Schrauben). Oben in der Deckplatte sind zwei Ausfräsungen für den Durchgang von Steckern, von denen ich aber bis jetzt nicht weiß, ob ich sie verwenden werde.


    Komponenten: Empfänger, Mikroprozessor, Klemmverbinder 10polig , Verteiler für Strom (rot) und Masse (schwarz).


    Abb. 2 zeigt den Stand der Verkabelung.


    Mit den Klemmen ist das der reine Spaß, wirklich. Wenn man genau hinsieht, die Klemme zeigt an, ob sie greift, dann ist nämlich der Drücker unten. Ist der oben, greift die Klemme nicht. Diese Klemmen stammen eigentlich aus dem Modellbahn-Zubehör, sind aber wirklich erste Klasse. Absolute Empfehlung.


    Man sieht (in Abb. 2, beschriftet), daß die Sendersignale aus Kanal 3+4 in die Klemmbuchse gehen, von dort in den Mikroprozessor. Das sind die Signale für die Motoren der Ruderantriebe. Nach der Verarbeitung geht das Signal wieder raus an die Regler, wobei zu dem Signal auch noch der Masseanschluß mitgeliefert wird, um den Masseschluß zwischen Empfängerakku und Fahrakku herzustellen, da die Regler vom Fahrakku versorgt werden.


    Um das Signal vom Empfänger zu holen, benutze ich einen kompletten Stecker mit 3 Steckkontakten, damit der gut drin sitzt, ausgangsseitig sind aber zwei Kabel abgetrennt, da ich nur das Signal brauche.


    In der Mitte sind die Eingänge für die Sensoren vorgesehen (blau und violett). Die Signalkabel der Sensoren werden dann nicht direkt in den Prozessor geführt, sondern auf die beiden freien Plätze in der Klemme.


    Man sieht, der Prozessor hängt schon an Plus und Minus auf den Verteilern. Was noch fehlt, ist der EIngang des Akkustroms aus dem Empfängerakku. Weil ich noch nicht weiß, wie genau ich das machen soll. Es gibt da verschiedene Möglichkeiten.


    Man muß den Masseschluß bedenken und es soll möglichst nur ein STecker rein und fertig, evlt. kommt noch ein Schalter dazwischen.


    Jedenfalls, gegenüber dem unfaßbaren Kabelsalat vorher, wo das alles so lose herumgeflogen ist, ist das jetzt sicher verkabelt. Statt Klebeband (wabbelig, nicht reproduzierbar, unsympathisch) paßgenaue Bohrungen mit INBUSSCHRAUBEN, das ist so eher meine Richtung. So gefällt mir das schon besser.

  • Ich will jetzt keine größe kretik üben , du solltest deine Lötstellen noch einmal nachlöten die sind nicht richtig verlaufen auf dem Bild Verkabelung neu 03 ist das ganz deutlich zu sehen.
    Die Temperatur etwas höher stellen und eine dickere Spitze nehmen dann läuft das Zinn besser. Eine gute Lötstelle zeichnet sich in dem aus das sich keine Knubbel bilden, weniger Zinn ist manchmal besser.
    Um anschlißend Störungen zu vermeiden noch einmal nachlöten, ansonsten eine brauchbare Lösung :clap:

  • Schaltung ist jetzt fertig.


    @Modellteile Peter: wird erledigt.


    Man kann sich vorstellen, wie das ausgesehen hat, als diese ganzen Kabel in einem losen Knäuel so einfach herumgelegen haben.


    Strom- und Masseversorgung:


    Eingang für Empfängerakku (Lipo 2 S) ist eine Buchse XT60 (gelb). Von der geht eine Y-Verzweigung auf eine XT30 Buchse (im Foto leer), mit der die beiden induktiven Näherungsschalter (Sensoren) über ein Y-Kabel versorgt werden, also parallel.


    Das Kabel führt dann auf den Empfänger (MPX-Stecker, grün, auf fest eingebaute MPX-Buchse, grün). Nun könnte man die Stromverteiler der Schaltung aus dem Empfänger versorgen, der hat ja noch weitere Ausgänge, dann wäre die Schaltung aber seriell, und zu dem, was ohnehin angeschlossen wird (z.B. die Servos für das Rigg kommen auf jeden Fall noch dazu), würden sich die Stromstärken aller Komponenten addieren, die an den Stromverteilern hängen. Die Summe der Ströme aller angeschlossenen Verbraucher darf die maximale Stromstärke des Empfängers nicht übersteigen, daher wird hier parallel verzweigt, obwohl augenblicklich nur der Mikroprozessor dranhängt. Zu dem Zweck sind an dem grünen MPX-Stecker zwei zusätzliche Kabel angelötet (schwarz und rot), welche auf die Stromverteiler führen.


    Jetzt haben wir eine Parallelstromversorgung und Masseschluß zwischen Empfänger, Mikroprozessor und Sensoren.


    Die Fahrtregler werden mit Futaba-Buchsen angeschlossen (unten im Bild), und da sie vom Fahrakku versorgt werden, erhalten sie aus dem Masseverteiler noch jeweils ein Massekabel, so daß damit auch die Fahrtregler Masseschluß mit dem Empfänger haben. Ein direkter Masseschluß zwischen den beiden Akkus besteht damit (nach meinem Verständnis) nicht, das wär zu überlegen, ob das sinnvoll wäre. Im Moment sehe ich darin noch keinen Vorteil, bzw. den Nachteil, daß man sich damit ein weiteres loses Kabel mit einer weiteren losen Steckverbindung einhandelt, die man dann jedes Mal zusätzlich einstöpseln müßte, bzw. auch vergessen könnte, das zu tun, womit man alles lahmlegen würde.


    Steuerleitungen am Mikroprozessor:


    Empfänger Kanäle 2+3 (Ruderantriebe), Sensoren (blau/violett, die Sensorsignalkabel sind schwarz, ist international üblich blau/braun/schwarz), 2 Fahrtregler Ausgänge für die Ruderantriebe. Also 4 INPUT, 2 OUTPUT.


    Um das Schiff in Betrieb zu nehmen, werden die bis jetzt insgesamt 3 Fahrtregler an den Fahrakku angeschlossen, die Sensoren an die XT30 Buchse des Empfängers, sowie die Servokabel für Kanal 1 (Gas, Schiffsmotor) und 2 (Heckruder) eingesteckt.


    Zuschalten des Fahrakkus:


    Beim Einstöpseln des Fahrakkus haben wir ja keine direkte Verbindung Fahrtregler-Empfänger, jedenfalls nicht bei den Getriebemotoren für die Ruder, weil der Mikroprozessor dazwischenhängt. Die Programmierung ist so, daß er die Signale 1:1 durchleitet (er rechnet die 900-2100 Mikrosekunden um in 0-180 Grad), wobei dann wieder (hab ich mit dem Oszi gemessen) exakt 900-2100 MS Rechtecksignale herauskommen, eigentlich Quatsch, ist aber so, weil die Bibliotheksfunktion der Arduino-IDE namens Servo.h so aufgebaut ist). Er leitet also wie beschrieben durch, mit der Ausnahme, daß beide Fahrtregler auf Fahrt voraus stehen. Dann mischt der Mikroprozessor sich ein, soll er ja auch. Wenn das aber schon beim Einschalten der Fall ist, geraten die Fahrtregler durcheinander. Sie müssen ja erst die Nullposition checken. Es ist daher erforderlich, daß beim Zuschalten des Fahrakkus die Proportionalschieber am Sender in Mittelstellung stehen. Nach einigen Sekunden piepsen die Regler ihr O.K. durch und es kann losgehen.


    Lenzpumpe:


    Ebenfalls aus dem Fahrakku versorgt werden Waterswitch und Lenzpumpe. Ich überlege aber, weil die hinten sitzen und alles andere vorn, in 70 cm Abstand, sowie weil die weder Empfängeranschluß noch Masseanschluß brauchen, dem Waterswitch eine eigene kleine 9V Flach-Batterie zu spendieren, dann wär man wieder zwei Kabel los, die durch das ganze Schiff laufen.


    Man wundert sich vielleicht, woher die Not kommt. Ein Riesen Schiff von 910 mm Länge, 320 mm Breite, und kein Platz für die RC-Komponenten.


    Das kommt daher, daß die Ruderantriebe fast den gesamten Innenraum ausfüllen und die Stößel, an denen die Ruder hängen, auch noch nach vorn und hinten austreten, wie Gäule. Dadurch ist weder hinten Platz noch vorn.


    Aber die Ruder waren die Ausgangsidee für das ganze Projekt, die sind heilig. Der Rest muß sich eben drumherum gruppieren.

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