Calliope mini Fischertechnik Interface

Fischertechnik, das Spielzeug aus Kindertagen, bietet mit seinen mannigfaltigen Möglichkeiten eine tolle Spielwiese für die Vielfalt des Callipe mini. Moderne Schaltungsdesigns verwenden allerdings eine 3,3V Umgebung. Diese passt nicht immer mit Spannungsniveaus anderer Systeme zusammen. Fischertechnik verwendet in der Altwelt eine Spannung von 6,8V und in der Neuwelt eine Spannung von 9V. Da die Feature Leiste unmittelbar auf die Pinne des Prozessors führt, wäre die direkte Anschaltung das Ende des Prozessors. Daher habe ich ein Interface gebaut, das eine sichere Anschaltung ermöglicht.

a) Schutzbeschaltung Eingänge

Über die Nutzung einer 3,3V Zehnerdiode ist sichergestellt, dass an den Eingängen keine höheren Spannungen anliegen. Bei Spannungen oberhalb der Z-Spannung bricht die Diode durch und leitet die Spannung gegen Masse ab. Der Widerstand dient der Strombegrenzung. Die Beschaltung für vier Kanäle ist als Beispiel zu sehen undkann letztlich auf alle digitalen Eingänge angewandt werden.

b) Treiberschaltung Ausgänge

Der 8-Bit Bustreiber 74HCT245 bringt die 3,3V Welt auf das Niveau der Betriebsspannung des Bausteins (siehe hierzu auch Datenblatt 74HCT245 z.B. alldatasheet). Hinter den Bustreiber habe ich logic-level FET geschaltet (Bezug z.B. über ebay). Diese haben den Vorteil direkt angesteuert werden zu können und bieten (da FET) bei winziger Baugröße und minimalster Verlustleistung ein enormes Schaltvermögen. Die verwendete Type unterstützt bei 40V bis zu 4,5A (Datenblatt siehe ebenfalls z.B. alldatasheet). Wird einer der Ausgänge angesteuert, schaltet der FET gegen die positive Betriebsspannung durch. Gleiches funktioniert auch mit Reed-Relais oder bipolaren Transistoren. Letztere benötigen allerdings einen Vorwiderstand und haben einen höheren Spannungsverlust (Uce).

c) Spannungsversorgung

Die Spannungsversorgung ist eher unspektakulär. Es sind zwei Spannungsregler verbaut, um sowohl die Betriebsspannung des Calliope (3,3V) als auch eine kompatible Spannung zur anzusteuernden Modellwelt herzustellen.

Über den Trimmer im Fußpunkt des Reglers U1 lässt sich die Ausgangsspannung einstellen.

d) Anhänge

Bei den pdf-Dateien zu diesem Projekt findet sich ein Layout für die Module. Fischertechnik bietet kleine graue Dosen an, in denen ursprünglich mal Riegelstifte verpackt waren. Die Abmessungen passen für Aufkleber, die auf diese Dosen passen.