Das Projekt „Filter“ war mein erstes größeres Projekt, welches ich alleine durchgeführt habe. Dieser Filter wird jetzt in einem EMV-Labor eingesetzt, in welchem die Geräte von Endress+Hauser auf ihre elektromagnetische Verträglichkeit überprüft werden. Dieses Labor sollte nun automatisiert werden; dafür brauchten die neuen Messgeräte einen Filter, damit sie nicht von den hohen Störfrequenzen beeinflusst werden.
Meine Aufgaben
Prinzip eines solchen Filters war bereits entwickelt. Meine Aufgabe war es, aus einer Handskizze, aus vorgegebenen elektronischen Komponenten und zu einem vorgegebenen Gehäuse einen serienreifen Print zu layouten. Auch das Design der Front-und Rückplatten des Gehäuses musste entwickelt werden. Ziel war es, fünf fertige Geräte à 6 Filter selbst zu fertigen.
Vorgehen
Ich habe abwechselnd an den mechanischen Komponenten und am Print gearbeitet. Dies weil ich oft Rücksprache nahm, um meinem Auftraggeber neue Vorschläge zu unterbreiten. Mit dieser Strategie konnte ich den Zeitaufwand vom Auftragsgeber minimieren, indem ich immer gleichzeitig zur Mechanik und zum Print Probleme besprach.
Elektronischer Teil
Bei diesem Schema, welches ich handschriftlich erhalten hatte, handelt es sich um einen passives Tiefpassfilter mit einer Gleichtakt-Unterdrückung. Der Tiefpass besteht aus Kondensatoren zur Masse; die Gleichtakt-Unterdrückung aus zwei stromkompensierten Drosseln und je einem Kondensator, der die hochfrequenten Störsignale von einer Leitung auf die andere hinüberleitet, damit die Drosseln den Gleichtakt unterdrücken.
Meine Aufgabe war es nun, den Filter ins Layout-Programm zu zeichnen. Weil der Filter bei hohen Frequenzen und Netzspannung Spannungen eingesetzt wird, musste ich auf verschiedene Dinge achten:
- Er musste symmetrisch sein.
- Er musste sehr gut an der Masse angeschlossen sein (durch viele parallele Leiter).
- Die Leiterbahnen sollten möglichst gerade verlaufen.
Da ich vorher noch nie mit Hochfrequenz konfrontiert wurde, war vieles neu für mich.
Ich habe alles so gut wie möglich umgesetzt, und dies ist mein Ergebnis:
Die Massenanschlüsse schraubte ich mit Distanzbolzen direkt auf ein Blech. Ein nächstes Mal würde ich noch einen Leiter zwischen die Massenanschlüsse legen, damit der Filter beim Ausfall eines Distanzbolzens trotzdem noch funktioniert. Ich habe das Muster selbst geätzt, das man auf den Bildern sieht, und nachher die Prints bestellt und bestückt.
Mechanik
Indem ich immer zwei Filter auf einen Print setzte, ging ich einen Kompromiss ein zwischen der Austauschbarkeit möglichst kleiner Einheiten und der Übersichtlichkeit möglichst großer Einheiten. Diese Paare montierte ich auf ein Aluminiumblech, welches man wie eine Schublade ins Gehäuse schieben konnte. Gleichzeitig fertigte ich zwei Skizzen von der Frontplatte und eine von der Rückplatte. Nach einer Absprache mit meinem Auftragsgeber gab ich alle Pläne in die Mechanik-Lehrwerkstätte zur Fertigung.
Fazit
Für mich war das Interessanteste an diesem Projekt der für mich neue Umgang mit dem Aspekt der EMV. Da habe ich auch aus eigenem Antrieb Experimente gemacht; z.B. habe ich untersucht, ob ein Koaxialkabel, ein verdrilltes Kabel oder zwei parallele Leiter besser leiten. Für meinen Zweck eignete sich das verdrillte Kabel am besten, weshalb ich auch ein solches einbaute. Neu und spannend für mich waren auch das Layouten mit einem Programm, sowie das Ätzen eines Prints.