EM2019WSP12/Tests und Validierung/Test 05: Unterschied zwischen den Versionen

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(Laserschutzschaltung)
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Die Schaltung funktioniert wie folgt:
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Die Schaltung funktioniert wie folgt:
1.  Das Signal zum Einschalten des Lasers kommt aus dem feather board an IN Pin an.
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1.  Das Signal zum Einschalten des Lasers kommt aus dem feather board an IN Pin an.
2.  Der Kondensator ist zunächst entladen, daher liegt eine 1 und eine 0 am NAND Gatter.
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2.  Der Kondensator ist zunächst entladen, daher liegt eine 1 und eine 0 am NAND Gatter.
    Daraus folgt ein 1 am Ausgang des NAND Gatters. Am AND Gatter liegt eine 1 und eine 1.
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    Daraus folgt ein 1 am Ausgang des NAND Gatters. Am AND Gatter liegt eine 1 und eine 1.
    Demzufolge wird der Laser ohne Verzögerung eingeschaltet.
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    Demzufolge wird der Laser ohne Verzögerung eingeschaltet.
2.  Der Transistor schaltet durch.
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2.  Der Transistor schaltet durch.
3.  Der Kondensator lädt sich auf.
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3.  Der Kondensator lädt sich auf.
4.1 Überschreitet die Spannung des Kondensators die Einschaltspannung des NAND Gatters,
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4.1 Überschreitet die Spannung des Kondensators die Einschaltspannung des NAND Gatters,
    schaltet das NAND Gatter den Ausgang auf 0. Der Laser geht aus.
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    schaltet das NAND Gatter den Ausgang auf 0. Der Laser geht aus.
4.2 Wird das Eingangssingal zuvor unterbrochen schaltet der Laser aus.
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4.2 Wird das Eingangssingal zuvor unterbrochen schaltet der Laser aus.
5.  Ist das Eingangsignal am IN Pin = 0, entlädt sich der Kondensator
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5.  Ist das Eingangsignal am IN Pin = 0, entlädt sich der Kondensator
    über die Widerstände R1, R2. Ein weiteres Einschalten des Lasers ist also erst
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    über die Widerstände R1, R2. Ein weiteres Einschalten des Lasers ist also erst
    nach einer durch die Widerstände vorgegebenen Entladezeit möglich.
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    nach einer durch die Widerstände vorgegebenen Entladezeit möglich.
Damit ist ein Überhitzen der Laser ausgeschlossen.
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Damit ist ein Überhitzen der Laser ausgeschlossen.

Version vom 4. März 2020, 15:05 Uhr

Laserschutzschaltung

Die in diesem Projekt verwendeten Laser werden Werksmäßig über einen Taktgenerator angesteuert, um diese gegen Überhitzung zu schützen. Da der High Anteil der Periode des Taktgenerators jedoch nur 1,7 ms lang ist und zusätzlich den Laser, nach Einschalten der Versorgungsspannung, verzögert einschaltet, war dieser für eine echtzeitfähige Steuerung ausgeschlossen. Die Einschaltimpulse der Laser mussten also vom feather board gesteuert werden.

Dies brachte leider einige Gefahren mit sich. Sollte das Programm des feather boards sich aufhängen, würde ein Laser permanent eingeschaltet sein, oder im schlimmsten Fall mehrere Laser, aufgrund undefinierter Programmzustände. Das hätte zur Folge, dass die Eingeschalteten Laser nach etwa 0,5 Sekunden durchbrennen würden.

Um in allen drei möglichen Zuständen eines Eingangssignals (high, low oder open drain) ein definiertes Ausgangssignal zu erhalten wurde eine Schutzschaltung mit einem AND und einem NAND Logikgatter entworfen.

Laserschutzschaltung

Die Schaltung funktioniert wie folgt:
1.  Das Signal zum Einschalten des Lasers kommt aus dem feather board an IN Pin an.
2.  Der Kondensator ist zunächst entladen, daher liegt eine 1 und eine 0 am NAND Gatter.
    Daraus folgt ein 1 am Ausgang des NAND Gatters. Am AND Gatter liegt eine 1 und eine 1.
    Demzufolge wird der Laser ohne Verzögerung eingeschaltet.
2.  Der Transistor schaltet durch.
3.  Der Kondensator lädt sich auf.
4.1 Überschreitet die Spannung des Kondensators die Einschaltspannung des NAND Gatters,
    schaltet das NAND Gatter den Ausgang auf 0. Der Laser geht aus.
4.2 Wird das Eingangssingal zuvor unterbrochen schaltet der Laser aus.
5.  Ist das Eingangsignal am IN Pin = 0, entlädt sich der Kondensator
    über die Widerstände R1, R2. Ein weiteres Einschalten des Lasers ist also erst
    nach einer durch die Widerstände vorgegebenen Entladezeit möglich.
Damit ist ein Überhitzen der Laser ausgeschlossen.