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Einstieg in Steuerungselektronik mit Raspberry?

Themenstarteram 16. Februar 2021 um 18:03

Hallo,

ist ein Raspberry geeignet um sich das erste mal mit Elektronik zu beschäftigen, um (als Zielsetzung) den Aufbau von Steuerungen verstehen und sie instandsetzen zu können?

Ist ein Arduino eventuell eher zu bevorzugen?

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10 Antworten

Für welche Art bzw. Einsatzgebiete von Steuerungen interessierst du dich? Industriesteuerungen weisen andere Besonderheiten auf ( und da auch anwendungsbezogen bestimmte Eigenheiten) , als ein Motorsteuergerät in einen PKW , sowohl in der Programmierung (grafische Programmierung <=> Assembler / Hochsprachen <=> Maschinencode), Parametrierung (per Software / Diagnoseschnittelle <=> auf Fußpilzebene in der Programmierumgebung , Fail safe / Fehlertoleranz ( Stichwort Maschinenrichtlinie) etc.etc.

Ein Raspi ist erst mal ein Computer auf dem du per Software auf die GPIO Pins zugreifen kannst und deren Wert (z.B. high/low) lesen /setzen kannst (kannst du unter z.B. Linux auch mit Scripten um z.B. auf Ereignisse zu reagieren).

Für bestimmte Einsatzzwecke kannst du auch Erweiterungskarten am GPIO betreiben.

Gibt inzwischen Anbieter die den Raspi mit einem speziellen Betriebssystem ausrüsten und in eigens entwickelten Gehäusen auch als Industriesteuerung anbieten .

Ein Arduino / oder einer der Clone wie der ESP8266 mit wifi sind Mikrocontroller deren I/Os du unter anderen mit der Arduinosoftware und C / C++ mithilfe eines Programms abrufen und setzten kannst. Vorteil beim arduino ist, das es unzählige fertige und oft auch freie libarys im Internet gibt, die bestimmte Funktionen ausführen (z.B. Ansteuerung von speziellen RGB LEDs, Auslesen von bestimmten Sensoren bei I²C Bus etc.) und die du einfach in dein Projekt kopieren kannst, was es vor allem als Anfänger einfach macht schnelle Fortschritte zu erzielen.

In einem der beiden deutschen RasPi Magazine (MagicPi & ???) habe ich vorgestern beim durchblättern einen Artikel über RasPi und CAN gesehen.

Mußt mal bei einem gut sortierten Zeitungsständer schauen.

Themenstarteram 16. Februar 2021 um 20:26

Vielen Dank für die Antworten.

Mir geht es vornämlich um Steuerungen aus der Flurfördertechnik. Ich möchte defekte Bauteile im

Inneren der Steuerung lokalisieren und instandsetzen können. Langfristig möchte ich mich dann mehr mit CAN beschäftigen und dem entwickeln eines Diagnoseinterfaces

Denke da wird jeder Hersteller inzwischen seine eigene Suppe kochen. Mein Vater arbeitet bei einen Linde Partner und ohne die Herstellereigene Diagnosesoftware (afaik inzwischen mit stellenweiser Onlineanbindung) wirst du zumindest bei aktuelleren Modellen nicht sehr weit kommen. Die interne Kommunikation basiert zwar häufig auf den üblichen CAN Bus, ist aber nicht so offen wie z.B. die OBD Schnittelle an PKWs. Dazu kommt, das die Hersteller Mittel und Wege habe um das Reverse Engineering zu erschweren , sei es abgeschliffene Bauteilbezeichnungen auf ICs, vergossene Baugruppen, oder das Mikrokontroller so programmiert / geflasht ( setzen von Fuses ) werden, dass deren Code nicht ausgelesen werden kann. Was nützt es dir dann zu wissen, das da z.B. ein PIC Prozessor defekt ist, den du vll. für 1,50 bei Conrad sogar bekommen könntest du aber den originalen Sourcecode des Herstellers nicht kennst und ihn nicht flashen kannst.

Themenstarteram 16. Februar 2021 um 22:04

Sie kochen ihre eigene Suppe und gerade Linde bzw die KION Gruppe und Jungheinrich investieren verhältnismäßig viel, um Ihre Produkte zu schützen. Das ist für mich aber wie gesagt erstmal zweitrangig. Sensor defekt? Aktor defekt? Kabel deffekt? Kein Problem. Sobald aber ein Display/Kombiinstrument oder eine Steuerung defekt ist, wird die von uns zu einem Instandsetzer geschickt. Und genau das möchte ich später erledigen. Ich möchte da weiterkommen, wo ich momentan scheitere und das ist im Inneren des Bauteils.

Ich möchte mich so praxisorientiert wie möglich in diese Richtung fortbilden. DieFrage ist nur wie

Man muss keine Steuergeräte programmieren können, um sie zu reparieren.

Ich habe selber Steuergeräte entwickelt und auch schon Reparaturschulungen für Steuergeräte für verschiedene Firmen durchgeführt, auch Hydrauliksteuerungen für Flurförderzeuge.

Diejenigen, die normalerweise diese Teile reparieren, können sie in der Regel nicht programmieren und diejenigen, die diese Teile programmieren, können Sie in der Regel nicht reparieren.

Das Problem beim Reparieren von Steuergeräten ist meist, dass der Reparatur, dass Steuergerät nicht in Betrieb nehmen kann. Das ist eigentlich der typische Fall. Wobei ich denke, dass es bei Dir ggfs anders ist und Du auch den Stapler dazu hast.

Mein Beispiel ist immer der Radio- und Fernsehtechniker von früher. Der steckt den Fernseher in die Steckdose und schaut, ob er sich einschalten lässt. Wenn ja, dann schließt er einen Bildgenerator an und schaut ob der Fernseher das Testbild sauber darstellt und prüft weiter. Wenn nein, prüft er alle Einschaltspannungen in der richtigen Reihenfolge an den Bauteilen, um festzustellen, wo der Startvorgang abgebrochen wird.

Was machst Du mit einem Steuergerät ohne Gabelstapler? Viele reparieren es ohne einzuschalten. Das Steuergerät im eingebauten Zustand zu prüfen ist oft nicht einfach, bzw. oft sogar unmöglich, weil es halt an einer ungünstigen Stelle eingebaut ist.

Alle fähigen Reparateure von entsprechender Elektronik haben fundierte Kenntnisse in der Schaltungselektronik und die meisten leben von langjähriger Erfahrung und haben halt rausgefunden, dass es typische Fehler gibt, die immer wieder auftreten. Diese Handvoll Fehler können repariert werden und der Rest halt nicht.

Bei Displays gehen halt gerne Folienleiter kaputt, Potis fangen an zu kratzen, bei Steuergeräten, die große Lasten schalten, gehen gerne die Leistungshalbleiter kaputt. Bei Geräten, die nicht hochfahren, muss die Einschaltreihenfolge an den Netzteilbauteilen (auch 12V Steuergeräte haben ein internes Netzteil) geprüft werden. An alten Geräten werden gerne die Elkos leitend (Verlustfaktor steigt), ........ Defekte Halbleiter riechen anders als defekte Elkos oder Widerstände und noch vieles mehr muss man wissen, um solche Geräte zu reparieren.

Hilfreich könnte es sein, einen Mikrocontroller nach Datenblatt zu programmieren. Aber nicht Arduino oder Raspberry, deren Sprachen sind zu weit von der Hardware entfernt.

Themenstarteram 17. Februar 2021 um 9:45

Danke für deinen Beitrag.

Hast du Vorschläge für mich, wie ich dem Thema hardwareseitig nähern kann und das so praxisorientiert wie möglich? Mal ganz abgesehen von meiner anfänglichen Idee mit dem Raspberry

Das kommt natürlich stark auf Deine Vorkenntnisse an. Also fundierte Elektronikkenntnisse sind da schon Pflicht.

Wenn Du jetzt keinen Beruf ausübst, der mit Elektronik zu tun hat, ist wahrscheinlich der Plan zu ambitioniert.

Grundsätzlich solltest Du alle Bauteile kennen, die auf den Schaltungen vorkommen kennen und deren Grundschaltungen verstehen, wie sie funktionieren.

Ich habe hier mal ein Video verlinkt. Auf dem Kanal sind bestimmt dutzende Video, wie man Elektronik repariert. Ich habe leider nichts in vergleichbarer Qualität in deutsch gefunden. Der Typ ist Profi und geht sehr strukturiert vor.

https://www.youtube.com/watch?v=az4B2o4Kcsc

In diesem relativ einfachen Beispiel wird ein GPS Empfänger repariert. Er prüft alle internen Spannungen und den Folienleiter, stellt fest, das eine negative Spannung auf dem Board fehlt und sucht dann nach den Spannungsreglern, welche die negative Spannung erzeugen. Er versucht dann die Funktion zu verstehen und findet dann defekte Kondensatoren in der Ladungspumpe am Regler. Diese lötet er aus, da man diese nicht in der Schaltung messen kann und hat damit den Defekt gefunden.

Dafür sollte man natürlich wissen wie ein Netzteil in einer solchen Schaltung funktioniert. Wozu braucht man negative Spannungen und wie werden diese erzeugt und gegen welchen Bezugspunkt werden diese gemessen. Wie funktioniert eine Ladungspumpe. Das sind so Themen, die einem natürlich helfen einen solchen Fehler zu finden, der in diesem Beispiel noch relativ einfach ist, aber auch typisch für KFZ-Steuergeräte ist.

Also alles was mit Schaltungstechnik in der Elektronik zu tun hat, hilft einem hier weiterzukommen. Selber Schaltungen aufbauen und Elektronikbasteleien aller Art sind da hilfreich. In der Broschüre meiner Uni für die Erstsemester stand: Elektronikbasteln als Hobby hilft einem die trockene Theorie zu verstehen. Leider geht es nach meiner Ansicht nicht ohne diese Theorie, die man normalerweise in mehreren Semestern lernt oder gerne auch in mehreren Lehrjahren.

Man kann auch gerne etwas mit dem Arduino/Raspberry etwas machen, aber nur wenn man damit Elektronik ansteuert und diese versteht. Schwieriger aber hilfreicher ist es dann eher den ATMEL-µc selber zu programmieren und die Schaltungen damit selber aufzubauen (der Prozesser aus vielen Arduino-Boards)

Einfach anfangen! Einen Arduino Starterset mit UNO kaufen, ca 25€ im Net, und die Basics lernen. Für den Anfang ist ausreichend Peripherie wie LED, LCD, diverse Sensoren, Schrittmotoren, IR, US, Relais etc pp im Set enthalten.

 

Gruß

In der aktuellen "Raspberry Pi Geek" war der Artikel mit RasPi und CAN.

https://www.raspberry-pi-geek.de/.../

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