Ziel

In diesem Post zeige ich die ersten voll aufgebauten Lichtschrankenadapter für das Mobile Cassy.

Alle Daten zum Nachbauen sind bei Github verfügbar.

Errata

Zwischen der hier gezeigten Platine und der im github repository verfügbaren bestehen folgende Unterschiede:

  • die Bezeichnung der Steckbuchsen J4/J5 ist zwischen beiden Board-Varianten unterschiedlich
  • der Kondensator C2 ist falsch gepolt

Platinen

Hier sieht man beide Platinen-Varianten wie sie von JLCPCB geliefert wurden.

Bauteile

Die benötigten Bauteilen sind hier aufgelistet (Reichelt-Bestellnummern dienen nur als Beispiel):

Bezeichnung Bauteil Formfaktor Reicheltnummer
U1 ATiny25 DIP-8 ATTINY 25-20 PU
U2 USBLC6 SOT-23-6 USBLC6-2SC6
C1, C3 50V 100nF Keramikkondensator 1206 WAL 1206B104K500
C2 50V 10µF Elektrolytkondensator RM2,5 SU-A 10U 50
R1, R2 0,25W 5K1 Widerstand 0207 1/4W 5,1K
J1 Mini-Din 6 Buchse N/A EB-DIOS M06
J2-J5 4mm ID, 5mm OD Messingrohr N/A N/A
J2-J5 4mm Laborbuchse N/A SEP 2610 F48

Für die Steckverbinder kann man entweder das selbst zuzuschneidene Messingrohr (günstig aber aufwändig) oder die fertigen Buchsen nehmen.

Aufbau

Zuerst werden die drei SMD-Bauteile bestückt. Dabei ist der ESD-Schutz-Chip USBLC6 der schwierigste, weil er nur im SOT23-6-Formfaktor von Reichelt erhältlich ist.

Die beiden Entkopplugskondensatoren C1 (für USBLC6) und C3 (für ATTiny) sind hingegen recht einfach zu verlöten, da sie im 1206 Formfaktor vorgesehen sind.

Der ATTiny wird idealerweise in einen Sockel gesetzt, was das spätere Austauschen und neu programmieren erleichtert. Er kann aber auch direkt verlötet werden und sitzt dann auf C3 auf.

Oben sieht man gut den unter dem Sockel eingesetzten Kondensator.

Oben sieht man die Vertauschung von J5 und J4

Die weiteren Komponenten werden wie üblich eingesetzt und verlötet. Bei der Variante mit den Messingbuchsen hilft es, diese vorher mit einem kleinen Gasbrenner (z.B. Flambiergerät) vorzuwärmen, dann lassen sie sich leichter verlöten. Das Ausrichten der Messingbuchsen fällt tatsächlich schwer, gegebenfalls kann man sich eine kleine Ausrichthilfe per 3D-Druck erstellen.

Beim zuschneiden der Messingrohre (Innendurchmesser 4mm, Wandstärke 0,5mm) hilft ein einfacher Rohrschneider:

Programmierung

Programmiert wird der ATtiny mithilfe eines Arduino Uno. Schrittfolge:

  • Zur Arduino IDE fügt man ATTinyCore als Board-Manager hinzu
  • Aus dem Beispielbereich der Arduino IDE lädt man den ISP-Sketch auf den Uno
  • Anschließend verbindet man den Arduino mit dem ATtiny (Details siehe Github)
  • Der ATtiny wird mit “Bootloader brennen” vorbereitet (setzen der E-Fuses)
  • Das Programm wird auf den ATtiny gespielt

Funktionsweise

Die Buchsen +5V und GND (rot und blau) können genutzt werden, um die Lampe einer Lichtschranke zu versorgen. Die zulässige Stromaufnahme ist seitens LD nicht dokumentiert, mit 100mA sollte man aber auf der sicheren Seite sein. LEDs sind in jedem Fall zu bevorzugen.

Die beiden Eingänge (schwarze Buchsen, J2 ist Lichtschranke 1, J3 ist Lichtschranke 2) werden wie folgt bedient:

  • das Cassy zieht J2 auf 5V und J3 auf 3,7 V (der Unterschied muss durch die originale Lichtschranke bedingt sein)
  • die an den Adapter angeschlossene Lichtschranke muss diese Spannung jetzt gegen Masse, mindestens aber unter 2V ziehen, um eine Verdunklung zu registrieren
  • dafür funktionieren naturbedingt Fotodioden und Fototransistoren
  • Fotowiderstände könnten bei richtiger Dimensionierung ebenfalls funktionieren

Test mit Fischertechnik-Lichtschranke

Da es von Fischertechnik kleine Glühlämpchen und Fototransistoren gibt, lohnt sich folgender Test:

Man beachte den Anschluss des Fototransistors (gelb) zwischen J2 und GND!

Gehäuse

Im Moment sind die Platinen zur “nackten” Benutzung vorgesehen, ein 3D-gedrucktes Gehäuse ist in Planung.