Hardware » Cablemeter

h1. Eval

h1. Overall design

* 4 x red+green LEDs for condition

* Restart button

* Iterate over the ADC channels and get Voltage level

* Self-Calibrating via MOSFET (shortcuit cable interface)

* draw 100mA. Why? Sonst habe ich keinen Spannungsteiler. Je mehr Strom desto hoeher der Spannungsabfall; optional via mosfet.; 3/0,1= 30 Ohm; 0,3W

* ADC loesst theoretisch auf "3 / 4096 = approx. 0,0007" Volt auf.

* Die Kabel haben AWG28, 212.9 Ohm/km, 1.4 A nach erde,	0.23 A versorgung

* 0,2129 Ohm/m; 1,0645 Ohm/5m; 2,129 Ohm/10m;

* https://de.wikipedia.org/wiki/E-Reihe#/media/Datei:E12_values_graph.svg

* Buzzer would be nice for indication; durchklingeln. Da werde ich lieber Multimeter nehmen. Ist aber kein Aufwand.

* PWM Output

* Pinsocket connected to wires to measure resistance/Voltage directly

* https://www.aeq-web.com/spannungsteiler-microcontroller-berechnen-und-dimensionieren/

* Spannungen einzeln schaltbar damit auch kurzschluesse detektiert werden koennen und Kabel-Art. "1:1"; "M" mirrored; ""

h1. Schema

<pre>

3V

 |

| |  Cable

 |-------------->ADC

| | 30Ohm

 |

===

</pre>

Der Widerstand sollte so groß sein wie der Widerstand des Sensors in der Mitte des Messbereichs. 

h1. Theoretische Spannungen bei AWG28

"E-Reihe":https://de.wikipedia.org/wiki/E-Reihe#/media/Datei:E12_values_graph.svg

theoretically an device that draws 0,1A, 5V and 5m AWG28 cable:

U2=((5*50)/ (50+1,0645) ) = 4,8957691; that should work

theoretically an device that draws 0,5A, 5V and 10m AWG28 cable:

U2 = ( (5*10) / (10+2,129) ) = 4,1223514 V

theoretically an device that draws 0,1A, 3V and 5m AWG28 cable:

U2=((3*30)/ (30+1,0645) ) = 2,8971978; that should work; 3 - 2,8971978 = 0,1028022 V = 146 ADC steps

theoretically an device that draws 0,1A, 3V and 10m AWG28 cable:

U2=((3*30)/ (30+2,129) ) = 2,8012076

theoretically an device that draws 0,25A, 3V and 10m AWG28 cable:

U2= (3 * 12) / (12 + 2,129) = approx. 2,547951

theoretically an device that draws 0,5A, 3V and 10m AWG28 cable:

U2= (3 * 6) / (6 + 2,129) = approx. 2,2142945

U2= (3 * 6,8) / (6,8 + 2,129) = approx. 2,2846903

h1. Calculations I

U2=((U*R2)/R_GES)

U

R*I

5V/0,1A= 50 Ohm

5V*0,1A= 0,5 W

5V/0,5A= 10 Ohm

RGes = R1+R2 = 50

3V=(5*R2)/50

*R2 = (3*50)/5 = 30 -> 27

R1 = 22*

RGES = 49

U2 = 5*27/49 = 2,755102

h1. Calculations II

* Ein Kabel >= 10m soll durchfallen. Koennen trotzdem groessere Wiederstaende verwendet werden?

Ohne Widerstand:

U2 = 2,755102

Obige werte 1fach, 10m Kabel:

R2 = 27

R1 = 22

mit 10m 

U2 = (5*27)/(49+2,129) = 2,6403802

2,755102-2,6403802=0,1147218

0,1147218/0,00073242188 = 156,6335

Obige werte 10fach, 10m Kabel:

R2 = 270

R1 = 220

mit 10m 

U2 = (5*270)/(490+2,129) = 2,7431832

Bei 12Bit ADC: 3 / 4096 = approx. 0,00073242188 V pro ADC-Wert.

2,755102-2,7431832=0,0119188

0,0119188 / 0,00073242188 = approx. 16,273135. Thats not super much

h1. Calculations III

0,2129 Ohm/m;

U2=(U*r2)/(r1+r2)

  =3*1000/(1000+2,129)

U1=(R1*U2)/R2

R1=(r2*u1)/u2

u2*(r1+r2)=r2*u

r1+r2=r2*u/u2

r1=(r2*u)/u2-r2

3*12 / (12+0,2129)

(3-2,9477028) / (3/4096) = 71

Theoretisch sind es bei 12 Ohm als R2 und einem 1m Kabel noch 71 ADC-Steps

h1. Keyfeatures

* Cable checker

* Buzzer Durchgangspruefer

* PWM Output

h1. MCU

* "stm32f051c4":https://www.mouser.de/datasheet/2/389/stm32f051c4-1851079.pdf

** I have 17; 

** 16 ADC channels

** 3.06 ab 10 Stueck

** habe 17

** No USB

* "STM32G030C8T6":https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32g030c8.pdf

** nearly same specs but smaller footprint; LQFP 48

** 2,68€ inc. Mwst.

** ADC faster

** Mentions an 16Bit ADC value via oversampling, but thats complicated: adding white noise in order to calculate further 2 bits by software.

** Habe 10

** No USB

* 4 ADC IN

* 4 Spannungs schalten

* 4 Kalibrierung schalten

* 2 LED Heartbeat/User

* 4 LED kabel ROT

* 4 LED kabel Gruen

* 4 LED kabel Orange

* 1 Input button

* 2 Output PWM

h1. Bauteile

* Widerstaende: WF25P-6R8-5%; SP12-12R;

** SMD2512-12R-1%

h1. Display

LED-Bar? Display?

Ohne Display ists bloed.

Via CAN/CANDis auch bloed wegen verkabelung.

Kleines OLED Display waer schon nice.

"DEP096064B1-Y"

"Datasheet":https://www.tme.eu/Document/7d80b9024b2a78272b470cfa0544c783/DEP096064B1-Y.pdf

9.11 Euro; grafisch, brauch ich Schriftart; nicht monierbar

"REX128128HWAP3N0"

I2C Text displays;

Ein kleines TFT-RGB Display schon fast billiger; 6,77€

"DEM096160ATMH-PWN":https://www.tme.eu/Document/938d60856f558016147975bdab4acc3c/DEM096160ATMH-PWN.pdf

96x160 (RGB); da brauch ich mit LCD nicht anfangen

Dann passt der STM32G030C8 auch perfeckt. 64KB Flash

* 12pin, 3V, Backlight 2,8V; 20mA

* "GC9107":https://cdn.hackaday.io/files/1881838051221472/GC9107%20DataSheet%20V1.2.pdf

* FH12-12S-0.5SH-55

* 12x20 Chars; 

** "1: 72987 Ohm"

** "2: 72987 Ohm"

** "3: 72987 Ohm"

** "4: 72987 Ohm"

** "------------"

** "Type: 1:1   "

** "Status:     "

** "   Good     "

"DEM080160BVMH-PWN":https://www.tme.eu/Document/6a8f456ac28caf9a0c7ea4be0ef0b282/DEM080160BVMH-PWN.pdf

80x160; IPS; 7.83€

3,1V fuers Backlight sind halt doof.

h1. USB

Ohne Display und USB ist es irgendwie doof. Eine schoene Gui haette schon was.

STM32F042C6U6 mit CAN: CANDis kann das anzeigen.

Wie wird dsa normal gepowert? Ohnehin USB.

STM32F042C6U6 haett ich noch

* UFQFPN48

* Reicht 32K fuer USB?

* STM32F042C6U6 is already one of the cheapest USB; 3,15€

* STM32L151C6U6: 3,33€

h1. Schalten

R_DS ist ca. 50 milli Ohm bei 2V

Mit Kalibrier-Kanal i.O.

-> Nur mit P-MOSFET schalten, on per default ist ok.

-> 10K PD;  0,3mA * 5 -> 15mA

-> internal pulldowns of STM32 are 40K, so 47K should also be fine

-> Theoretically resistors are not decessary during runtime at all.

h1. Consumtion

Accidantly all 5 channels could be active;

250mA * 5; 1,25 ampere would flow. The LDO has to be powerfull.

Is there any use to power it via USB? Directly 3V?

I have this small 3V JST-USB adapters.

1mm trace width in power supply should be ok, around 15°C temperature rise with all 2,5A.

h1. Vorwiederstand ADC

Ist der ADC aus versehen als ausgang und LOW geschaltet, liegen an diesem direkt 3V an, zumindest wenn das zu messende Kabel perfekt bzw. gebrueckt ist.

The maximum current for any one pin is 25 mA sink or source.

An resistor of min 120Ohm (25mA) is needed. 240Ohm @ 3,6V: 15mA

h1. Schematics

V_REF+ is connected via 33uH to VDD; 100nF

h1. Order

* Display

* LEDs; LTST-C155KGJRKT

* Surpressor Diode 3,5PTV; UCLAMP3301D.TCT

* SMD2512-12R-1%

* FPC connector

* Spule 33µH; NLV10KTC330