Technische Ersthilfe

Welche Fläche steht mir für meine Elektronik zur Verfügung?

1x Europakarte (BT 1016)

Das Gehäuse BT 1016 ist für den Einbau einer Europakarte (160 x 100 x 1,6 mm) vorgesehen. Zusätzlich zur Standardmontage mit vier Boden-Klemmen kann die Gehäuseunterseite auch mit Gewindemuffen für Distanzbolzen konfiguriert werden.

Steckbretter

Sie können Ihre Schaltung wahlweise auch auf steck- bzw. lötfähigen Steckbrettern aufbauen. Sie sehen die Variante mit zwei steckfähigen Steckbrettern.

2x Europakarte (BT 2016)

Die Gehäusebaureihe BT 2016 ist für den Einbau von zwei Europakarten (160 x 100 x 1,6 mm) nebeneinander (im Abstand von 14 mm) vorgesehen. Zusätzlich zur Standardmontage mit vier bzw. sechs Boden-Klemmen kann die Gehäuseunterseite auch mit Gewindemuffen für Distanzbolzen konfiguriert werden.

ACHTUNG: Die Baureihe 2016 wird erst in der zweiten Jahreshälfte lieferbar sein.

Welche Bauhöhe kann ich für meine Elektronik nutzen?

BT 1016_120

Das Gehäuse BT 1016_120 bietet Einbauraum (türkis hinterlegt) auf der Fläche einer Europakarte (160 x 100 mm) bei nutzbarer Höhe von mindestens 60mm.

BT 1016_090

Das Gehäuse BT 1016_090 bietet Einbauraum (türkis hinterlegt) auf der Fläche einer Europakarte (160 x 100 mm) bei nutzbarer Höhe von mindestens 30mm.

BT 1016_060

Das Gehäuse BT 1016_060 bietet nennenswerten Einbauraum lediglich in der Variante „Einbauraum 126 x 76 x 8 mm“ für den Gehäuseboden. So kann der Einbau – wegen des Ausschnitts in der acht mm dicken Adapterplatte – entsprechend tiefer „eingelagert“ und erforderlichenfalls auch mit zwei Bügeln festgeklemmt werden.

Wie befestige ich meine Elektronik?

Boden-Klemmen

(3D-Demo hier) An den Längsseiten des Gehäusebodens können Klemmen eingeschoben werden, die so genutet sind, dass sich die Europakarte von einer der Querseiten aus grundsätzlich im Abstand von 5, 10 oder 15 mm über dem Gehäuseboden einschieben lässt.

Diese Option für Europakarten ist grundsätzlich nur für die 120er Bauhöhe vorgesehen und erstmal auf eine Höhe von 10 mm über dem Boden beschränkt (die anderen beiden Höhen benötigen jeweils andere Montageplatten). Karten der Breite 100 mm, die rund 12 mm kürzer als die 160 mm ausfallen, können dagegen in allen drei Einschubbhöhen in beiden Bauhöhen 90 und 120 eingesetzt werden.

Die vier dunkelbraunen Klemmen sind obligatorisch, die grauen Klemmen für gewöhnlich nicht nötig. Letztere können natürlich auch benutzt werden, um kürzere Leiterplatten zu packen.

Distanzbolzen

Mit der Variante „Einbauraum 126 x 76 x 8 mm“ des Gehäusebodens (siehe letzten Tab) für die Baugruppe 1016 erhält man vier M3-Gewindemuffen, um unsere Standard-Distanzbolzen für die Leiterplattenmontage einzuschrauben, was natürlich ein entsprechendes Bohrlochraster auf der Leiterplatte voraussetzt (hier 86,36 x 86,36 mm). In jedem Fall kann so das Innenmaß des Gehäuses von 114 x 160 mm komplett ausgenutzt werden.

Es sollten Distanzbolzen mit einer Länge von nicht mehr 6 mm für den einzuschraubenden Gewinde-Stift verwendet werden. Im Webshop erhält man 4 Bolzen mit einer Länge von 5 mm sowie mit M3-Innengewinde. Vier Schrauben M3x4 gehören dazu.

Steckbrett

Der Gehäuseboden kann für die Aufnahme von bis zu zwei Steckbrettern („Bread-Boards“) konfiguriert werden, um die benötigte Elektronik auch ohne eigene Leiterplatte möglichst rasch und unkompliziert integrieren zu können. Diese Option ist mit den vorgenannten beiden Optionen verträglich. Sie sehen die Variante mit zwei steckfähigen Steckbrettern.

Am Gehäuseboden sind Löcher angebracht, um eingelassene Steckbretter möglichst einfach auch wieder ausstoßen zu können (sofern sie nicht verklebt wurden).

Steckbrett (lötfähig)

Um sich der Störanfälligkeit lediglich gesteckter Verbindungen zu entledigen, kann ein mittels Bread-Board (siehe den Tab zuvor) entwickelter Stromlaufplan auf diese lötbare Version des Steckbretts übertragen werden. Statt steckbarer Drahtbrücken werden nunmehr Schaltdrähte verwendet.

Einbauraum

Zur Auswahl steht auch eine größere Aussparung im Gehäuseboden einschließlich Bügeln (siehe auch zweiten Tab), die an vier Gewindemuffen anzuschrauben sind, um den versenkten Inhalt (z.B. Batteriepack) einklemmen zu können.

Wie realisiere ich meine elektrischen Anschlüsse?

Über Carrier-Board

Über die 9-polige D-SUB-Buchse an der Frontplatte können bis zu sechs frei wählbare Signale ausgetauscht werden, insbesondere indem entsprechende Brücken zwischen dem 6-poligen Wannenstecker JP5 (fest verdrahtet mit der 9-poligen D-SUB-Buchse X4) und dem 34-poligen Wannenstecker JP1 (fest verdrahtet mit dem Arduino Micro) gesetzt werden.

Weiterhin liegen I²C- bzw. SPI-kompatible Pins des Arduino Micro auf den Mini-DIN-Buchsen X5 und X6.

Die beiden Signalpins der USB-A-Buchse X2 auf der Rückseite können auf dem 34-poligen Wannenstecker JP1 abgegriffen werden. Erforderlichenfalls muss das MP3-Modul über die Jumper-Belegung auf JP4 von X2 abgekoppelt werden (siehe Handbuch für das Carrier-Board).

Boxtronik-Flansche

Sie können für jede umlaufende Seite (vorne, hinten, links, rechts) – neben der flanschlosen Ausführung – zwischen vier Kombinationen unserer drei Flanschgrößen (S, M, L)  wählen. Aus unserer Boxtronik-Flanschsammlung wählen Sie dann diejenigen Flansche aus, die zu den von Ihnen ausgewählten Steckverbindungen oder sonstigem zu montierenden Zubehör (z.B. Lautsprecher) passen.

Flanschverbinder (Neutrik, Cliff, …)

Die Flansch-Adapter der Boxtronik-Gehäuse in Größe S sind kompatibel zu Steckverbindern in XLR-Ausführung (26 x 31 mm) von Herstellern wie Neutrik und Cliff.

Wie gehe ich bei der Verkabelung vor?

Carrier-Board

Das Carrier-Board (hier in der Vollversion) wird über eine Einbaukupplung (1) mit 12V versorgt und bietet alle relevanten Anschlüsse (incl. Stromversorgung 5V und 3,3V) über eine zentrale 34-polige Stecker-Wanne (2) an, deren Kontakte Sie a) einzeln mit passenden Wire-Jumpers oder b) am Stück mittels eines Pfosten-Verbinders (plus Flachbandkabel) abgreifen können. Diese 34-polige Stecker-Wanne spiegelt im wesentlichen die Pins des Single-Board-Computers „Arduino Micro“ (3).

Die 2-polige Stiftleiste (10) muss gejumpert sein, damit das Board mit Strom versorgt wird. Im Auslieferungszustand geschieht dies durch einen zweiadrigen, kurzgeschlossenen Kabelbaum, der optimalerweise mit einem Schalter (Schließer) verbunden wird, um die Stromzufuhr steuern zu können.

Es gibt eine weitere 6-polige Steckerwanne (4), deren Kontakte auf die Pins 1 – 6 der 9-poligen D-SUB-Buchse (5) gelegt wurden, womit Ihnen eine rudimentäre Verbindungsmöglichkeit unabhängig von zusätzlichen Flanschverbindern zur Verfügung steht.

Mittels einer zweiten 6-poligen Steckerwanne incl. zweier (nicht bestückter) 2-poliger Stiftleisten (6) kann das MP3-Modul auch extern bzw. direkt gesteuert werden, während es (7) wahlweise über eine der beiden USB-Buchsen oder über den eigenen µSD-Kartenslot mit Audio-Dateien versorgt wird.

Über die beiden DIN-Buchsen (8) auf der Frontseite können externe Einheiten über I²C- bzw. SPI-Bus gesteuert werden.

Das Touch-Display wird über eine vier-polige Stiftleiste (9) an das Carrier-Board angeschlossen. Es wird entweder über eine weitere vier-polige Stiftleiste (10) per Programmierkabel oder über dessen µSD-Kartenslot via µSD-Karte programmiert. Im zusammengebauten Zustand kann man sich dazu des µSD-Extenders bedienen.

Steckverbinder

Viele Steckverbinder verfügen über Flachstecker (meist 4,75 mm) für entsprechende Flachsteckhülsen (Bild links), die sich mit einer „Flachstecker-Crimpzange“ an ein Kabel mit offenem Ende crimpen lässt.
Ebenso verbreitet sind sog. Lötkelche, in die das offene Ende eines Kabels eingeführt und dann mit ihm verlötet wird.
Weiterhin gibt es (direkt anschraubbare) Durchgangs-Flanschverbinder, die im Gehäuseinneren dieselbe Steckerart wie außerhalb anbieten, zum Beispiel für einen USB-Anschluss. In diesem Falle kann im Gehäuseinneren dann mit einem vorkonfektionierten USB-Kabel gearbeitet werden (was grundsätzlich allerdings sehr raumgreifend ausfällt).

„Helfende Hand“

Um die Verdrahtung der eigenen Elektronik mit dem Carrier-Board und mit den Steckverbindern in aller Ruhe vornehmen zu können, empfehlen wir die Verwendung eines passenden Geräteshalters (1016).

 

Wie programmiere ich SBC, Touch-Display und MP3-Modul?

Sowohl für den Single-Board-Computer (Arduino Micro) als auch für das Touch-Display (Nextion NX4827K043_011R) gibt es kostenlose Entwicklungsumgebungen (IDE), aus denen heraus eine direkte Programmierung möglich ist:

IDE (Link zum Download) Programmierung via… Einheit
Arduino IDE USB-Kabel Arduino Micro
Arduino Web Editor
Nextion Editor USB nach TTL – Adapterkabel Nextion Display
µSD-Extender (optional) für µSD-Karte

Verhalten und Start-Konfiguration des MP3-Moduls lassen sich nicht programmieren, d.h. es kann nur im Betrieb über dessen UART-Schnittstelle angesprochen werden. Diese UART-Schnittstelle ist standardmäßig (Carrier-Board Vollversion) mit den Arduino-Pins 11 und 12 verbunden (in der Playerversion wird diese durch Schließen der Lötjumper SJ1 und SJ2 an die UART-Schnittstelle des Touch-Displays gelegt).

Unsere Nextion-Firmware (Download-Seite) besteht grundsätzlich aus mehreren, mit unterschiedlichen Steuerelementen versehenen „Bildschirmen“ bzw. „pages“ (Seiten). Diese wurden auf bestimmte Anwendungen abgestimmt, für die jeweils zusätzliche Hardware (LED, Temperatursensor etc.) angeschlossen werden muss. Im Kern werden diese über unsere Arduino-Firmware (Download-Seite) realisiert und sind im Hauptmenue des Displays, das nach dem Einschalten erscheint, einzeln aufrufbar.

Jede dieser Anwendungen ist mit bestimmten Seiten verbunden (im einfachsten Fall nur mit einer Seite). Der Arduino ist grundsätzlich in der Lage, sämtliche Steuerelemente dynamisch zu beschriften und auszugestalten. Es ist aber auch möglich, dies (und weitere Aufgaben beschränkten Umfangs) dem Nextion zu überlassen. Grundsätzlich sendet das Nextion Informationen, sowie Steuerlemente bedient werden. Deshalb muss der Programmierer des Arduino dafür sorgen, dass der Arduino schnell bzw. oft genug den Puffer ausliest, in das das Nextion diese Informationen schreibt.

Unser Ziel ist es, den Anwendern ein breites Spektrum an sofort nutzbaren Display-Seiten zur Verfügung zu stellen.

Wie steht es um die elektrische Sicherheit?

Verletzungen und Gesundheitsschäden im Umgang mit elektrischen oder elektronischen Geräte und Anlagen entstehen insbesondere durch elektrischen Schlag, Brand bei Bauteileversagen sowie bei Netzüberlastungen. Deshalb ist es wichtig, deren gefahrlosen Betrieb nach bestehenden Sicherheitsnormen und -vorschriften zu gewährleisten, indem gesetzliche bzw. allgemein anerkannte Anforderungen bzgl. der Elektrischen Sicherheit beachtet werden, um sichere Produkte zu entwickeln, zu konstruieren und zu fertigen. Die Europäische Union legt hierzu u.a. in folgenden Richtlinien grundlegende Sicherheitsanforderungen fest:

  • Niederspannungsrichtlinie 73/23/EWG
  • Maschinenrichtlinie 98/37/EG
  • R&TTE-Richtlinie (RTTE, 99/5/EC)

Folgende Merkmale jedes Boxtronik-Gehäuses sind im Hinblick auf seinen sicheren Betrieb zu beachten:

  1. Elektrisch leitende Verbindung zwischen Gehäuse-Innerem und dem Außen können in der Standard-Ausführung (Kunststoff-Schiebemuttern) nur durch elektrisch leitende Steckverbinder bzw. durch die Verschraubung von Flanschen entstehen, welche erforderlichenfalls zu erden bzw. mit Kunststoffschrauben zu befestigen sind.
  2. Folgende thermische Eigenschaften von Acryl (Gehäusehülle) sind für das Brandverhalten von Bedeutung:
    • Erweichungstemperatur: 102 bis 115 Grad Celsius (°C)
    • Entzündungstemperatur: 430 bis 435 °C (nach DIN 51794, entspricht dem Standard ASTM D 1929)
    • Entflammungstemperatur: 300 °C 
    • Zersetzungsbereich: ab 190 °C
  3. Die Zündtemperatur von Holz bzw. MDF (Gehäuse-Inneres) liegt bei 280 bis 340  °C
  4. IP Schutzart (zur Orientierung, keine verbindliche Zusage):
    • Schutz vor Berührung: geschützt gegen den Zugang mit einem Draht nur bei angeschraubten Blindflanschen.
    • Schutz gegen Wasser: kein Schutz.
Welchen Materialien und Farben stehen zur Auswahl?

Acryl XT


Um mit definierter Materialdicke arbeiten zu können, legen wir für das Gehäuse-Ausgangsmaterial extrudierte Acrylplatten (XT) als Standard fest. Derzeit können wir die in der Übersicht markierten Farben als sofort lieferbar anbieten.

Für andere Farben muss mit einer Beschaffungszeit von 3-4 Werktagen gerechnet werden.

Acryl GS


Gegossene Acrylplatten (GS) bieten deutlich mehr Farbnuancen als die XT-Ausführung, müssen wegen der unvermeidlichen Dickenschwankungen und dem sich daraus ergebenden Verschnitt (unbrauchbare Bereiche) vorerst jedoch als Sonderwunsch behandelt werden.

Für gegossene Acrylplatten muss mit einer Beschaffungszeit von 3-4 Werktagen gerechnet werden.

Andere Materialien

Es kommen weitere laserschneidbare Materialien wie Holz und Karton, aber auch Polypropylen in Frage.

Wie zerlege ich das Gehäuse am einfachsten?

Sie brauchen lediglich einen Torx-Schraubendreher T15 bzw. ein entsprechendes Torx-Bit und einen Bithalter zum Drehen, was grundsätzlich eine bessere Drehmomentübertragung bietet als ein T15-Winkel-Schraubendreher. Eine weiche Unterlage für die Ablage enhtfernter Seiten wird empfohlen.

Um das Gehäuse zu zerlegen, befreien Sie eine umlaufende Seite nach der anderen von ihren Befestigungsschrauben und nehmen die Seite dann ab. Dabei ist es günstig, wenn jeweils die Schrauben der beiden benachbarten Seiten (sofern noch vorhanden) vorab gelockert sind. Es ist egal, mit welcher Seite Sie anfangen.

Und hier wird gezeigt, wie man das Ganze aus den einzelnen Komponenten komplett wieder zusammenbaut.