mexle2020:mexle_modultraeger_board [MEXLE Wiki]

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====== MEXLE Modulträger Board ======

===== Vergleich JLC PCB vs Aisler =====

  - Basis: MEXLEbasis_8x4_2.0 (ales eagle Version)
  - Aisler: 50 Stck kosten ca 1100 € (unbestückt)
  - JLC PCB: 50 Stck kosten ca 100 € (unbestückt)

===== Varianten für Knoten =====

==== Variante 1 - Strom- und Spannungsmessung ====

  - 4 ADCs pro Knoten für Spannungsmessung und Strommessung
  - notwendige Auflösung / Wert für Shunt der Strommessung
    - 5V Versorgung 
    - kleinster zu messende Strom: 1 mA
    - 8bit: min. Spannungssprung: ca. 20 mV --> 20 Ohm
    - 10bit: min. Spannungssprung: ca. 5 mV --> 5 Ohm
    - 12bit: min. Spannungssprung: ca. 1.25 mV --> 1.25 Ohm
    - 14bit: min. Spannungssprung: ca. 0.3 mV --> 0.3 Ohm
    - 16bit: min. Spannungssprung: ca. 0.08 mV --> 0.08 Ohm
  - notwendige Auflösung / Wert für Shunt der Strommessung
    - 3.3V Versorgung 
    - kleinster zu messende Strom: 1 mA
    - 8bit: min. Spannungssprung: ca. 13 mV --> 13 Ohm
    - 10bit: min. Spannungssprung: ca. 3 mV --> 3 Ohm
    - 12bit: min. Spannungssprung: ca. 0.8 mV --> 0.8 Ohm
    - 14bit: min. Spannungssprung: ca. 0.2 mV --> 0.2 Ohm
    - 16bit: min. Spannungssprung: ca. 0.05 mV --> 0.05 Ohm

--> 16bit Auflösung notwendig

mögliche ADC-ICs
  - Anzahl der Eingänge
    - pro Knoten könnte ein IC mit 4 ADCs genutzt werden
      - beim 8x4 Board sind 41 Knoten vorhanden: 21 innenliegende Knoten (7x3) und 20 außenliegende Knoten (2x7 + 2x3)
      - bei außenliegende Koten könnten je zwei Konten zusammengefasst werden
      - Es werden also 31...41 ADC ICs benötigt
    - Alternativ könnten auch IC mit 8,12 oder 16 ADCs verwendet werden. Diese erzeugen jedoch einen höheren Routing-Aufwand
  - {{https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1118.pdf|ADS1118}}
    - 16 bit ADC
    - 1 ADC
    - 2 differential inputs
    - max 860 SPS (when all 4 inputs are recorded: 860/4 SPS)
    - PGA: 1...24
    - SPI interface
    - für 50 Boards (>1000 ICs): {{https://jlcpcb.com/partdetail/TexasInstruments-ADS1118IDGSR/C55347|Kosten bei JLC}}: ca 1,21 €/Stk, bzw. 38..50€/Board
  - {{https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads131m04.pdf|ADS131m04}}
    - 24 bit ADC
    - 4 ADCs 
    - 4 differential inputs
    - max 1..64 kSPS
    - PGA: 1..128
    - SPI interface
    - für 50 Boards (>1000 ICs): {{https://jlcpcb.com/partdetail/TexasInstruments-ADS131M04IPWR/C2862562|Kosten bei JLC}}: ca 1,62 €/Stk, bzw. 51...66€/Board
  - alternativ uCs mit differentiellen ADCs und PGA
    - z.B. {{https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/doc8197.pdf|ATtiny261A}} / {{https://jlcpcb.com/partdetail/MicrochipTech-ATTINY44ASSUR/C23640|ATtiny44}}
      - PGA: 1...32
      - 15 differential ADC inputs
      - 1 ADC
      - 10bit ADC (durch differential und PGA möglich)
      - 15 kSPS
      - für 50 Boards (>1000 ICs) Kosten bei JLC: ca 0,5 €/Stck, bzw. 16..21€

Schutz vor Überspannung über Längswiderstand. Für Auslegung:
  - max Strom in den ADC: 10 mA
  - max Spannung am Board: 20 V
  - Widerstandswert ca. 2 kOhm
  - Zu beachten: Längswiderstand erzeugt mit Diff-Kondensatoren (Cdiff) einen Tiefpassfilter
  - Cdiff sinnvoll auslegen

Längswiderstände und Diff-Kondensatoren über Netzwerk-ICs