Maker, trainer, consultant en experimenteel uitvinder in elektromechanische prototyping

Nieuwsberichten Q3 2022

Klik hier voor projecten uit Q2 2022 en Q1 2022

Klik hier voor projecten uit 2021

Klik hier voor projecten uit 2020

Bluetooth BLE sniffer - onderscheppen, transformeren en analyseren van BLE signalen

13 september 2022

Binnen de ontwikkelingen rondom sensoring neemt het gebruik van Bluetooth Low Energy (Bluetooth BLE) een grote vlucht. Bluetooth BLE geeft de mogelijkheid om gedurende een lange tijd een batterij- of accu-gevoede sensor bepaalde waarden te meten en te verzenden naar een data-ontvanger. Deze data-ontvanger kan in contact staan met een serie van sensor en daarmee een soort hub-functie vervullen.

De sensor welke ik vandaag toepas is een standaard XIAOMI Mijia LYWSD03MMC Bluetooth 4.2 thermometer. De firmware van deze thermometer/hygrometer kan sinds kort overschreven worden met een custom firmware, waarmee de functionaliteit, maar ook de zendfrequentie aangepast kan worden. De zendfrequentie - aantal samples per tijdseenheid welke via BLE verzonden worden - is vrijwel lineair verbonden met het stroomverbruik en daarmee de gebruiksduur. Zo kan de sample frequentie eenvoudig omgezet worden naar één keer per 10 seconde of één keer per 10 minuten.

Voor het onderscheppen van de BLE payload maak ik in dit geval gebruik van het BLE Advertising packet format. Voordeel van dit format is dat het gelijktijdig door meerdere ontvangers opgepakt kan worden en daarmee bijvoorbeeld ook direct uitgelezen kan worden door domotica-systemen als Home Assistant. De kosten van deze sensor zijn minder dan € 10, waardoor het aantrekkelijk wordt om realtime een heat map van een kantoorsetting of huisopstelling in zicht te brengen.

Bluetooth BLE wordt ondersteund door diverse processors, zoals bijvoorbeeld de ESP32 omgeving of Nordic Semiconductor low power processors. Naast 'environments' sensors is het natuurlijk ook mogelijk om  dimensies als - beweging, draaihoek, luchtdruk, magnetisch veld, radioactiviteit, bodemvochtigheid, zuurgraad, afstand, versnelling - te kunnen meten. En afhankelijk van de gebruikte technieken en embedded processing oplossing is een langdurige stroom aan metingen prima te realiseren. 

Bluetooth BLE sniffer (1)
Bluetooth BLE sniffer (1)
Bluetooth BLE sniffer (4)
Bluetooth BLE sniffer (4)
Bluetooth BLE sniffer (6)
Bluetooth BLE sniffer (6)
Bluetooth BLE sniffer (3)
Bluetooth BLE sniffer (3)
Bluetooth BLE sniffer (2)
Bluetooth BLE sniffer (2)
Bluetooth BLE sniffer (5)
Bluetooth BLE sniffer (5)

Eerste ervaring met de PUK 5 - compact TIG impuls lasapparaat voor elektronica prototyping

6 september 2022

Vandaag heb ik de mogelijkheid gekregen eigenhandig ervaring op te doen met de PUK 5, een compact TIG impuls lasapparaat. Dit lasapparaat biedt mogelijkheid om ultra-fijn te lassen. Ondanks mijn zeer beperkte TIG laservaring voelt het werken met deze micro TIG machine als eenvoudig en heel intuïtief. De vermogensinstellingen zijn zeer precies, waarmee instellingen voor het lassen van de kleinste componenten of vlakken eenvoudig mogelijk is. 

Als proef op de som heb ik een aantal metaalplaatjes aan elkaar gelast, waarbij de laslijn uitermate fijn is en de warmtedistributie tot een heel klein oppervlak beperkt blijft. Zo heb ik een rvs-veer vastgelast en een twee draadeinden vastgelast. Zoals op de onderstaande foto's te zien is, is het resultaat erg fijn en repeteerbaar. Deze techniek van van lassen is low-cost aan verbruiksmaterialen en het verbruikte argon is minimaal. 

Dit lasapparaat is voor diverse toepassingen inzetbaar en wordt zowel ingezet voor industriële toepassingen als voor tandzorg en de sierraden industrie. Voor elektronica prototyping is het inzetbaar voor het fijnere werk, waarbij geleidende montagepunten hoge thermische belasting moeten kunnen doorstaan of waar warmtedistributie over een groter oppervlak destructieve effecten heeft op componenten. Daarnaast is het natuurlijk ook een mooie tool voor electronic sculpturing.

PUK5Welder (10)
PUK5Welder (10)
PUK5Welder (3)
PUK5Welder (3)
PUK5Welder (1)
PUK5Welder (1)
PUK5Welder (8)
PUK5Welder (8)
PUK5Welder (6)
PUK5Welder (6)
PUK5Welder (4)
PUK5Welder (4)

MPX53 - Pressure Diff Sensor NXP - real time inzicht in filterdoorlaatbaarheid (Permeabiliteit)

24 augustus 2022

Binnen één van mijn lopende projecten rondom predictive maintenance is inzage in de filterkwaliteit en filterdoorlaatbaarheid van groot belang. Voor het meten van permabiliteit (filterdoorlaatbaarheid) is het mogelijk om verschillen in luchtdruk te monitoren. Op basis van het luchtdrukverschil voor- vs. achter een filter is inzicht te verkrijgen in de effectiviteit van het filtervermogen en daarmee filterrendement. Wijzigingen van filterrendement zijn doorgaans een goede indicatie voor preventief onderhoud en bovendien kan monitoring hiervan op afstand plaatsvinden. 

Door het toepassen AI algoritmen - met behulp van bijvoorbeeld tensorflow - en het continu monitoren van drukval is het mogelijk om tijdig voorspellingen te doen over toekomstige afname van filterkwaliteit. Hierbij moet uiteraard wel gelet worden op de lokale corrosieve- en natte/hoge vochtigheidsomstandigheden. Deze kunnen een belangrijke rol spelen bij het interpreteren van de gemeten waarden. Vandaar dat er doorgaans een set aan sensors nodig is om een betrouwbare uitspraak te doen over preventieve interventie van filterunits. 

In dit prototype maak ik gebruik van de NXP sensorfamilie. Hierin is het mogelijk te kiezen tussen low voltage en low power sensors. Belangrijk hierbij is dat low voltage output sensors een specifieke voorbewerking met een signaalversterker (zoals de HX711) nodig hebben voor het ontvangen en verwerken van metingen. In dit prototype heb ik gebruik gemaakt van de MPX53 differential pressure sensor, welke een meetbereik heeft van 0-50 kPa. Deze sensor is nauwkeurig in een temperatuuromgeving tussen de -40 - +125 graden. En met een afmeting van 30x18x11mm is deze klein van omvang en doorgaans prima in te bouwen in een bestaande unit. In mijn opstelling laat deze sensor zich 80x per seconde nauwkeurig uitlezen. Na de datacapture en pre-processing kan de relevante data naar wens van de klant eenvoudig worden verstuurd als JSON data push, via een REST API of direct naar een MQTT omgeving voor verdere verwerking. 

PressureDifferenceSensor (2)
PressureDifferenceSensor (2)
PressureDifferenceSensor (1)
PressureDifferenceSensor (1)
PressureDifferenceSensor (3)
PressureDifferenceSensor (3)
PressureDifferenceSensor (4)
PressureDifferenceSensor (4)
PressureDifferenceSensor (6)
PressureDifferenceSensor (6)
PressureDifferenceSensor (5)
PressureDifferenceSensor (5)

Inzicht in low power measurement - Eerste ervaring met de Nordic Power Profiler Kit II

17 augustus 2022

Bij het ontwikkelen van applicaties en prototypes welke lang op weinig energie moeten functioneren, is optimalisatie van low power management essentieel. Uitdagend hierbij is dat het meten van energieverbruik over een grootte bandbreedte moet plaatsvinden, van nano ampères tot milli ampères. Daarnaast is inzicht in de samenhang van procestriggers en verandering in stroomverbruik de sleutel tot optimalisatie. Met als uiteindelijke doel het bijdragen aan een product welke langdurig op een batterij, accu of zonne-energie kan functioneren en communiceren. 

Een tijdje geleden zag ik op het Adafruit youtube kanaal de Nordic Semiconductor Power Profiler Kit en tijdens het recente EdgeImpulse evenement in Amsterdam was Nordic Semiconductor aanwezig. Inmiddels heb ik een Power Profiler Kit II ter beschikking. Deze Power Profiler Kit II heeft als extra feature dat er ook een 8 poorts low-end logic analyzer ingebouwd is. Het meten van stroomverbruik - met de mogelijkheid door de tijd heen te scrollen - en de samenhang tussen verbruik en gemeten activiteit op de logic analyzer pinnen geeft inzicht in verbanden. Het optimaliseren van de programmacode voor low-power management wordt hiermee efficiënt en effectief. 

Tevens biedt de Power Profiler Kit 2 de mogelijkheid om te functioneren als stroombron, waarbij de maximale output tot 1.000 mA gefaciliteerd kan worden. Voor het meten van power power consumptie is ook het gedrag bij een dalende batterij/accu-spanning van groot belang. De profiler kit biedt hiervoor de mogelijkheid om een energiebron te simuleren met een instelbare spanning van 0,8 - 5 volt. Samples kunnen gemaakt worden met een sample-rate van 100ksps - resulterend in een gedetailleerd inzicht in stroomverbruik in tijd. Gemeten data kan voor offline analyse worden geëxporteerd. De front-end tool van de Nordic Semiconductor Power Profiler Kit II is erg gebruiksvriendelijk, intuïtief en kan eenvoudig geinstalleerd worden vanuit de nRF software-suite. 

Deze tool geeft me inzicht tijdens het ontwikkelen van mijn low power prototypes. Hij is handzaam, neemt weinig plaats in beslag, wordt gevoed vanuit een USB aansluiting en geeft realtime inzicht - vooral handig voor power debugging van embedded ESP, Arduino, Raspberry, nRF en STM Blue Pill applicaties. Bovendien is het bijzonder handig dat de ingebouwde stroombron simulator een nauwkeurige inschatting van de de battery-lifetime mogelijk maakt. Samenvattend - Deze Power Profiler Kit II is een welkome aanvulling met nieuwe inzichten in mijn meetapparatuur.

NordicSemiconductorPowerProfilerKit2 (11)
NordicSemiconductorPowerProfilerKit2 (11)
NordicSemiconductorPowerProfilerKit2 (4)
NordicSemiconductorPowerProfilerKit2 (4)
NordicSemiconductorPowerProfilerKit2 (10)
NordicSemiconductorPowerProfilerKit2 (10)
NordicSemiconductorPowerProfilerKit2 (6)
NordicSemiconductorPowerProfilerKit2 (6)
NordicSemiconductorPowerProfilerKit2 (2)
NordicSemiconductorPowerProfilerKit2 (2)
NordicSemiconductorPowerProfilerKit2 (7)
NordicSemiconductorPowerProfilerKit2 (7)

Succesvolle reparatie Audi TT audio booster-versterker - 20 jaar corrosie zorgt voor defect relais

10 augustus 2022

Afgelopen week kreeg ik de vraag om te kijken wat er defect zou kunnen zijn aan de booster-versterker van een 20 jaar oude Audi TT. Dit zijn altijd interessante uitdagingen. Standaard zijn er een aantal componenten die de tand des tijds lastiger weten te doorstaan. Dit zijn met name condensatoren en bewegende onderdelen zoals potentiometers. 

In dit geval was de opgebouwd rondom 2 Philips TDA versterker IC's welke op het eerste oog op deze print geen enkele uitwendige beschadigingen lijken te hebben. Vervolgens ben ik nauwkeurig alle condensatoren door gaan meten. Deze condensatoren kunnen na verloop van jaren issues krijgen. Dit geldt met name voor aluminium electrolytic capacitors, welke vervaardigd zijn in Taiwan tussen 1999 en 2007. Interne corrosie on deze condensatoren leidt vaak tot gasontwikkeling wat zich uit in geplofte condensatoren. Maar na zorgvuldige inspectie blijkt dit op deze print niet het geval. Wel blijkt bij het doormeten van het relais dat het NC (normally closed) contact geen stroom doorlaat. En dit is meteen verdacht. 

Na het relais uit de printplaat gesoldeerd te hebben blijkt dat twee van de pootjes (op de onderstaande foto links) van het relais door corrosie volledig opgelost zijn. Het relais is van een gangbare pin-layout en is als spare part (op de foto rechts) goed verkrijgbaar. Na het insolderen van het nieuwe relais en het terug monteren van deze booster-versterker, kunnen luidsprekers achter in de auto weer op vol volume en kan de Audi TT lekker zonder dak en ondersteund met frisse muziek de weg op. 

SuccesvolleAudiTTaudioFix (2)
SuccesvolleAudiTTaudioFix (2)
SuccesvolleAudiTTaudioFix (4)
SuccesvolleAudiTTaudioFix (4)
SuccesvolleAudiTTaudioFix (1)
SuccesvolleAudiTTaudioFix (1)
SuccesvolleAudiTTaudioFix (7)
SuccesvolleAudiTTaudioFix (7)
SuccesvolleAudiTTaudioFix (8)
SuccesvolleAudiTTaudioFix (8)
SuccesvolleAudiTTaudioFix (3)
SuccesvolleAudiTTaudioFix (3)

Eerste ervaring met Raspberry Pico Wireless, klein formaat, low power en nog geen €7 per stuk

4 augustus 2022

Vandaag ontving ik de eerste exemplaren van de nieuwste Raspberry Pico W (wireless 2.4 GHz). Daarmee ben ik direct aan de slag gegaan. Dit Pico W boardje kost nog geen € 7 ex. btw. Heeft een 2MB flash geheugen aan board, net als nagenoeg alle mogelijkheden van de GPIO poorten zoals de normale Pico en voorzien van een wireless WiFi - gebaseerd op de Infineon CYW43439.

Het Pico W board is voorzien van zogenaamde castellated holes, waarmee de ground connecties makkelijk te onderscheiden zijn van de GPIO poorten. Solderen van aansluitpinnen of toepassing als SMD component is beide mogelijk. Alhoewel de Infineon chip ook Bluetooth 5.2 in zich heeft, wordt op dit moment door de firmware alleen WiFi ondersteund. Met Mircopython via de Thonny editor blijkt het eenvoudig mogelijk om met de 'network library' een netwerkscanprogramma uit te programmeren. En met nog geen 100 regels code is er zo een webserver opgezet waarmee de interne LED via een webpage bestuurd kan worden voor <aan> - <uit> - <toggle>. Wetende dat er nog 22 andere IO poorten zijn en dat low power management ondersteund wordt, is deze Pico W een mooi platform voor wireless IoT projecten.

Om er zeker van te zijn dat ik er voldoende mee kan experimenteren heb ik meteen een aantal exemplaren besteld. Handig voor data communicatie is dat zowel de SPI als I2C poorten dubbel uitgevoerd zijn en dat er een drievoudige ADC poort op zit. De voeding is erg tolerant 1.8 - 5.5 volt waarmee directe power vanuit een enkele lithium accu zonder aanpassingen mogelijk is. Naast de standaard Arduino's, Wemos en ESP32's is dit een welkome aanvulling. Hopelijk komt er binnenkort ook Tasmota ondersteuning, waarmee het een krachtige, cost-efficiënte oplossing voor in domotica is.

RaspberryPicoWireless (6)
RaspberryPicoWireless (6)
RaspberryPicoWireless (3)
RaspberryPicoWireless (3)
RaspberryPicoWireless (5)
RaspberryPicoWireless (5)
RaspberryPicoWireless (7)
RaspberryPicoWireless (7)
RaspberryPicoWireless (1)
RaspberryPicoWireless (1)
RaspberryPicoWireless (4)
RaspberryPicoWireless (4)

DoBot Magician onderzoek naar defect - oplossing moederboard-swap

2 augustus 2022

Afgelopen week werd ik door SPARK Makers Zone gevraagd te onderzoeken waarom de DoBot Magician defect is en wat er eventueel voor nodig is om deze weer werkend te krijgen. Deze DoBot heeft meerdere jaren zonder problemen gefunctioneerd, echter van het ene op het andere moment is de werking compleet gestopt.

Allereerst heb ik geprobeerd via DoBotStudio connectie te krijgen met de robot arm, maar er kon geen USB connectie tot stand gebracht worden. Vervolgens heb ik zowel via Putty als de Arduino IDE een connectie tot stand geprobeerd te brengen. Beide niet succesvol. Daarna de manual en de online instructie zorgvuldig doorgenomen om toegang te krijgen tot het moederboard. En na het het opendraaien van de robotarm was deze direct toegankelijk. Zo op het eerste oog geen verkoolde componenten of andere 'magic smoke' signalen. 

Met het moederboard onder de vingers en de Fluke bij de hand was het vrijwel direct duidelijk dat er een probleem is met de stroomvoorziening over de interne powerrails. De fuze is duidelijk niet defect, maar de DoBot trekt zoveel stroom dat er sprake is van een interne kortsluiting. De snelste en meest kost efficiënte weg naar een oplossing is een nieuw moederboard (moederboard-swap) en een heldere instructie welke voeding hoort bij deze machine. Met de universele powerplug ligt een vergissing namelijk altijd op de loer.

DoBotFix (6)
DoBotFix (6)
DoBotFix (5)
DoBotFix (5)
DoBotFix (4)
DoBotFix (4)
DoBotFix (3)
DoBotFix (3)
DoBotFix (1)
DoBotFix (1)
DoBotFix (2)
DoBotFix (2)

(Foto's: Milan Kip)

Snel, efficiënt en multi-divers: Prototype development met de Nordic nRF9160dk & Thingy:91

1 augustus 2022

Voor het ontwikkeling van prototypes ben ik altijd op zoek naar nieuwe mogelijkheden. Recent kreeg ik - na kennis gemaakt te hebben op het EdgeImpulse event in Amsterdam - een sample van het Nordic nRF9160/Thiny:91 platform ter beschikking, voorzien van LTE sim cards. Het opzetten van een werkend model voor het meten van beweging, temperatuur, luchtvochtigheid, luchtkwaliteit en GNSS/GPS positie met RGB neopixelfeedback is binnen 10 minuten in elkaar gezet.

De Nordic Semiconductor ontwikkelkit bestaat uit een development board, een LiPo battery powered capture device en een complete development stack voorzien van uitgebreide documentatie. De oranje gekleurde Thiny:91 module (6x6x2cm) is voorzien van een colorsensor, lichtsensor, accelerometer, NFC tag, buzzer en N-MOS transistors voor het aansturen van bijvoorbeeld motors en actuators. Voor echte low-power applicaties met connectivity is er ook nog een bluetooth implementatie en zijn er speciale power saving functies geïmplementeerd op het LTE-M/NB-IoT modem. Een krachtige, kleine handzame module met veel opties. 

Binnenkort verwacht ik ook een Nordic Power Profiler ter beschikking te hebben. Dit is handig voor het achterhalen van de energieconsumptie en het optimaliseren van verschillende routines waarmee sensoren uitgelezen worden. Kortom, deze Nordic developent kit is een welkome aanvulling in mijn arsenaal voor het ontwikkelen van electro mechanische IoT prototypes. 

NordicnRF9160Thingy91 (6)
NordicnRF9160Thingy91 (6)
NordicnRF9160Thingy91 (2)
NordicnRF9160Thingy91 (2)
NordicnRF9160Thingy91 (3)
NordicnRF9160Thingy91 (3)
NordicnRF9160Thingy91 (1)
NordicnRF9160Thingy91 (1)
NordicnRF9160Thingy91 (5)
NordicnRF9160Thingy91 (5)
NordicnRF9160Thingy91 (10)
NordicnRF9160Thingy91 (10)

GPS Datalogger geprogrammeerd in CircuitPython met Adafruit QT-PY ESP32 S2 en PA1010

26 juli 2022

Eindelijk is het weer zover - na een maand verhuizingsperikelen ben ik gestart met het maken van een prototype voor kleine GPS logger. Deze locatie-logger is bestemd voor draadloze weergave van de locatie van een object in een open storage locatie.

Voor de opzet van dit prototype ben ik modulair te werk gegaan. Gebruik makend van het Adafruit QT PY ESP32 platform heb ik gekozen voor een lichte, krachtige, low power GPS module. In de scanmodus en gedurende beweging gebruikt deze slechts 30mA en de low-power en stand-by mode kan eenvoudig getriggerd worden via de WAKE pin. 

De CircuitPython libraries ondersteunen deze GPS sensor op eenvoudige wijze, alhoewel de SCL en SDA settings wel specifiek op dit board moeten worden afgestemd. Vervolgens kan de output van de GPS sensor ontvangen worden via I2C. De STEMMA QT / QWICC connectors zijn hierbij heel handig omdat er in de rapid prototyping fase geen tijd wordt verloren aan 'slechte verbindingen'. 

GPSLogger (6)
GPSLogger (6)
GPSLogger (2)
GPSLogger (2)
GPSLogger (4)
GPSLogger (4)
GPSLogger (1)
GPSLogger (1)
GPSLogger (3)
GPSLogger (3)
GPSLogger (5)
GPSLogger (5)

 

Overige nieuwsberichten


Klik hier voor projecten uit Q2 2022 en Q1 2022 

Klik hier voor projecten uit 2021 

Klik hier voor projecten uit 2020