Kontext
Dieser Eintrag bündelt meine Elektronik-Arbeit statt eines einzelnen Projekts. Die Bilder stammen aus unterschiedlichen Zusammenhängen, teilen aber denselben roten Faden, nämlich eine vollständige Elektronikkette zu verstehen und zu beherrschen, vom Bauteil bis zur Messung. Der ausgereifteste Teil ist privat. Es ist die Platine meiner Illumine-Lampe (die ich auch entworfen und im 3D-Druck gefertigt habe), für die ich maßgeschneiderte Elektronik wollte, mit sauberem Laden über einen Magnetstecker, Lithium-Akku-Management und mehreren Lichtmodi. Der Rest stammt aus Praktika und praktischen Versuchen während meiner Ausbildung, in analoger und digitaler Elektronik, Signalverarbeitung und bei Sensoren.
Ansatz / Lösung
Platinenentwurf (Illumine-Lampe). Beim Laden kommt der VBUS-Eingang über einen Magnet-Ladestecker, mit Eingangsschutz (SS14-Schottky-Diode), einem Lithium-Ladecontroller im TSSOP-8-Gehäuse, dessen Strom über einen Programmierwiderstand (Rprog) eingestellt wird, und einer rot/grünen Zweifarben-LED für den Ladezustand, alles mit 10-µF-Kondensatoren entkoppelt. Bei den LEDs steuert eine Transistorstufe (Q1-Q4) sie an und ermöglicht mehrere Modi (Ein/Aus, Dimmen). Das Routing bedeutete die Platzierung der SMD-Bauteile, breite Bahnen für VBUS, eine Massefläche und passende Footprints (TSSOP, SMA, 0402/0603), alles in der 3D-Ansicht und per Design-Rule-Check (DRC) geprüft, bevor der Entwurf eingefroren wurde. Diesen Ablauf habe ich in Altium Designer und KiCad umgesetzt, um die beiden Ökosysteme zu vergleichen, die integrierte Tiefe von Altium gegen die quelloffene Flexibilität von KiCad. Praktische Arbeit und Messungen. Neben dem Entwurf habe ich Elektronik „mit den Händen“ geübt. Ich habe analoge und digitale Schaltungen auf dem Breadboard aufgebaut und getestet, Signale am Oszilloskop beobachtet (etwa die Antwort eines Filters auf ein Rechtecksignal), eine Platine am Prüfstand mit einem Rohde-&-Schwarz-Oszilloskop in Betrieb genommen und physische Sensoren mit Arduino erfasst (verschiedene Module, Abstand, Licht, Ton). Lauter Gelegenheiten, Signaltheorie mit realen Messungen zu verbinden.
Ergebnisse
Bei der Illumine-Platine ein vollständiger, stimmiger Entwurf, mit einem klaren Schaltplan, korrekten Footprints, geprüftem Routing und geprüfter 3D-Ansicht, fertig für die Fertigung. Dieses Projekt verbindet für mich Mechanik (die 3D-gedruckte Lampe) und Elektronik (ihre Strom- und Steuerplatine). Darüber hinaus hat mich diese Arbeit über die gesamte Elektronikkette sicher gemacht, von der Auswahl und Dimensionierung von Bauteilen über die Schaltplaneingabe, Place-and-Route und DRC auf zwei Branchenwerkzeugen (Altium, KiCad) bis zum Ablesen von Signalen am Oszilloskop, schnellem Prototyping und Sensor-Erfassung. Es ist diese Vielseitigkeit, vom Entwurf bis zur Messung, die ich weiter festigen möchte.