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Richtiger Umgang mit U.FL Buchsen

Die bekannten Tücken der Technik verhalten sich meist Invers zur Bauteilgröße. Besonders gilt dies für mechanisch beanspruchte Bauteile wie SMD Steckverbindungen wie die U.FL Stecker / Buchse. Wenn dumm läuft brechen diese einfach von der Platine ab und nehmen gleich noch die Leiterbahn mit. Hier findet ihr ein paar Tipps um euch das Leben zu erleichtern.

Die SMD Steckverbinder für WLAN haben einige Anforderungen:

  • Niedrige Profilhöhe
  • Minimaler Platzbedarf
  • Wenig Gewicht
  • Muss Frequenzen bis 6 GHz übertragen und von Störungen abschirmen
  • Muss Automatisch bestückbar sein
  • und noch einige andere …

    Leider geht das mit ein paar Nachteilen einher:
  • Schwer zu verbinden
  • Nur für 30 Steckzyklen ausgelegt
  • Kaum Kontaktfläche zum PCB
  • Oft lange Kabel und hohe Belastungen

Wer es genauer wissen möchte kann gerne das Datenblatt zur U.FL Serie durch schmökern. 

Verbinden

Wenn Ihr die Möglichkeit habt verlegt das Kabel so, dass möglichst wenig Spannung auf Stecker und Buchse wirken können. Fixiert es am Gehäuse oder zieht es durch ein unbenutztes Befestigungsloch der Platine.

Setzt die Buchse möglichst genau auf den Stecker und versucht einen senkrechten Druck darauf auszuüben. Dabei kann es Hilfreich sein ein Plattes Werkzeug wie z.B. eine Torx Schraubendreher zu verwenden um die Kraft dosiert aufbringen zu können

Ablösen

Nach Möglichkeit sollte die Verbindung nicht all zu oft gelöst werden, da dies laut Datenblatt unter optimalen Bedingungen 30 mal funktionieren soll. In den meisten Fällen hat man die Buchse und wenn man Pech hat auch die Leiterbahn, bereits früher abgelöst.

Wenn ihr die Verbindung lösen wollt müsst Ihr darauf achten, dass die Kraft auch wieder möglichst senkrecht nach oben wirkt. Wie bereits erwähnt ist die Kontaktfläche zwischen PCB und Stecker nur sehr klein und hält Scherkräfte nicht besonders gut aus.

Prinzipiell kann man zum Abziehen jedes Greifwerkzeug nehmen mit dem man unter den Rand der Buchse fassen kann, wie z.B. einen kleinen Seitenschneider. Für mich hat sich die Verwendung einer angewinkelten Pinzette bewährt mit der man links und rechts des Kabels unter die Buchse geht und diese unter leichtem rütteln nach ober zieht. Nach Möglichkeit sollte man hier nicht gegen die Platine oder den Schild der WLAN / Bluetooth Chips hebeln, da so meist die Kraftverteilung sehr ungleichmäßig auf eine Seite wirkt.

Ich hoffe diese Informationen erleichtern euch das Leben mit den Anschlüssen.

Raspberry Pi ZERO W Antennen Upgrade

Der Kleinste Vertreter der Raspberry Pi Serie ist der Zero. Mit dem Zero W gibt es auch eine Variante mit WLAN und Bluetooth. Durch seine Größe und Preis ist er prädestiniert um in die eigenen Projekte eingebaut zu werden.  Hier zeigen wir wie man dem Zero noch eine Antennen Upgrade verpasst.

Wie man sieht ist beim Zero die Lötstelle für die Buchse direkt vorgesehen und das freikratzen entfällt.

Da nicht viel Platz um die Lötstelle ist sollte man die Pads vorsichtig vorab verzinnen, da sonst schnell ungewollte Lötbrücken entstehen.

Nun die Buchse vorsichtig auf allen Seiten anlöten. Hier auf die Ausrichtung der Buchse achten. Die von oben sichtbare Fahne muss von der USB Buchse weg zeigen. 

Auch das Umlegen der Antennenleitung ist hier einfach durch ein 0-Ohm Widerstand zu realisieren. diesen einfach um 45° einlöten . 

Ist man soweit gekommen bleibt nur noch das Anstrecken eines unserer Antennen Kits 😉 und dem Einbau steht nichts mehr im Wege.

WLAN / Bluetooth Upgrade für den RPI 4

Über den Raspberry Pi 4 liest man Unterschiedlichstes von Mehr Rechenleistung bis hin zu fehlende Treiber. Zumindest die Möglichkeit eine externe Antenne anzuschließen hat sich im Vergleich zum Modell 3 wenig geändert. Deshalb hier die Anleitung für den Antennenumbau des RPi 4. 

Wie beim RPi 3 gibt es bei der Version 4 einen Testtunkt aber keine Kontaktflächen um die SMD Buchse anzulöten.

Deshalb muss man zunächst die Flächen links und rechts vom Lötstoplack befreien um die Buchse sicher anlöten zu können.

Wenn die Kontaktfläche groß genug ist kann man mit dem Verzinnen der Fläche beginnen um das Löten zu vereinfachen.

Durch die verzinnten Flächen ist ein voll flächiger Kontakt gewährleistet und verhindert, dass man die Buchse beim abstecken der Antenne mit abreißt. 

Beim Verlöten auf die Ausrichtung der Buchse achten. Die von oben sichtbare Lasche muss zum Rand der Platine zeigen.

Nun müssen noch eine Verbindung zur Buchse hergestellt werden, indem man die beiden Lötpunkte oberhalb der Buchse mit einer Brücke versieht.

Um Interferenzen zwischen der Plainenantenne und der externen Antenne zu vermeiden sollte man auch hier wieder die Verbindung zur Platinenantenne mit einem Schnitt kappen.

Ist man soweit gekommen bleibt nur noch das Anstrecken eines unserer Antennen Kits 😉 und dem Einbau steht nichts mehr im Wege.

QNAP NAS zu einem Virtualisierungserver Upgraden

Da man heute die Service Orientierte Architektur (SOA), Virtualisierung, Docker und Co. ein Thema ist (und ich den Überblick verliere was auf welchem Raspi läuft .. 😀 ) habe ich die Chance genutzt und das Thecus NAS für das es keine Updates mehr gibt durch ein potenteres zu ersetzen welches auch Virtualisierung unterstützt.

Die Wahl fiel auf ein QNAP TVS- 871U-RP weil es viel Platz für Festplatten und integrierter Virtualisierungsoberfläche warb und nicht zu letzt im Angebot war.  Nach ersten Startschwierigkeiten (Einschicken weil die Flash Disk mit dem Betriebssystem defekt war) konnte es los gehen. 

Die Oberfläche zum Managen von virtuellen Maschinen auf KVM Basis und LXC so wie Docker Conatainern ist wirklich komfortabel. Und so war nach dem Aufsetzen eines VM mit Windows 7  und Ubuntu so wie einem Docker mit GitLab das Gerät mit seinem i3-4150 3.5 GHz Prozessor und 4GB RAM an Limit.

Nach etwas Recherche im Netz habe ich mehrere Quellen gefunden die erfolgreich das Mainboard mit einem i7-4790S bestückt haben.
Also habe ich gleich einen i7 und 16GB RAM geordert und weil die mitgelieferten AVC Lüfter zwar bis gefühlt Windstärke 12 erzeugen, dass aber bei einem Lärmpegel eines startenden Jets, bin ich nach langer Suche auf leise 70mm Lüfter gestoßen die in Gehäuse passen.  Die Super Silent Fan 7 von AAB Cooling scheinen die einzigen leisen 70mm Lüfter auf dem Markt zu sein. 
Leider sind sie nicht PWM geregelt aber immerhin liefern sie 29 m³/h und das bei 17.5db(A).

Der i3-4150 Prozessor (54W TDP) hatte einen passiven Kühler.  Obwohl der i7-4790S (65W TDP) nur 9 Watt mehr verbraucht stieg die Betriebstemperatur deutlich über 50°C an. 

Die Herausforderung ist einen flachen CPU Kühler zu finden der in 2 HE passt.  be quiet! bietet hier den Shadow Rock LP. Flach, leise, perfekt(fast). Was wir nicht bedacht hatten ist der Abstand zwischen Mainboard und Gehäuseboden. So war der der Silent Wing 2 Lüfter 3 mm zu hoch um den Deckel wieder zu schließen und 1 cm zu hoch um einen guten Luftstrom du gewährleisten. 

Beim Test ohne Lüfter wurde die CPU im Leerlauf wieder über 50°C warm. Also waren wir nicht weiter als zuvor.

Die Lösung liegt wie immer nicht weit. Kurzerhand haben wir den Lüfter einer Nvidia 1080 TI, die zuvor auf Wasserkühlung umgebaut wurde, auf den Shadow Rock LP geschraubt.  Und wir hatten eine Leerlauftemperatur von ~40°C bei erträglicher Lautstärke. 

ESP32 mit PoE für unter 10€

Der ESP32 ist ein Multitalent WLAN, Bluetooth und auch Ethernet, wenn er nun aber schon ein Kabel für die Verbindung braucht wieso dann nicht auch gleich den Strom darüber übertragen?

Am 11.11. war ich mal wieder etwas shoppen und bin dabei über PoE Module für Netzwerkkameras gestolpert, welche für 2€ angeboten wurden. Diese sind zwar für 12V Verbraucher konzipiert das ist aber nichts was sich nicht mit einem Step-down Wandler in den Griff bekommen lassen würde. Nach dem dann alles da war um einen ESP32 mit den Netzwerk zu verbinden:

  • ESP32 Dev Board Board (ca 4€)
  • Waveshare LAN8720 Modul (ca 2€)
  • PoE Platine (PDA-1.4) (ca 2€)
  • Step-down Modul

Habe ich mir die verbauten Komponenten auf dem PoE Modul etwas genauer angeschaut und festgestellt, dass die Ausgangsspannung über einen MP2494 Buck Konverter erzeugt wird. Dem Datenblatt war zu entnehmen, dass dieser ein breiten Spannungsbereich abdecken kann und dieser nur von einem Spannungsteiler und der gewählten Spule abhängt.

Auszug aus dem Datenblatt

Der Widerstand R2 war schnell identifiziert und durch einen mit 57.1 kOhm ersetzt.

Spannungteiler R1 301 kOhm (rechts) und R2 21,5kOhm (links)

Und siehe da es liegen 5V am Ausgang an.

Nun musste nur noch das PoE Modul zwischen das Ethernetkabel und das LAN8720 Modul. Dankenswerter weise hat der Verkäufer gleich passende Anschlusskabel für die Anschlüsse des PoE Moduls beigelegt.

Die RJ45 Buchse des Waveshare Boards hat die Überträgerspulen bereits integriert und muss durch eine einfache ohne Überträger ersetzt werden, da diese auf dem PoE Board ist ( H1102NL – unten links im Bild). 

Die Belegung der Pins ist auf der Unterseite des Boards aufgedruckt. L1 und L2 sind die Status LEDs an der Buchse. Das Waveshare Board schält diese gegen Masse, so dass ich die Anoden der LEDs mit einem Vorwiderstand an den Pin +12 (jetzt natürlich +5) verbunden habe. 

Mit ein bisschen Fummelei waren alle Kabel dran und es konnte zum Test übergegangen werden. Dafür habe ich einfach das modifizierte Waveshare Board an ein Testboard gesteckt, dass ich bereits da hatte. Die Verdrahtung zwischen dem ESP32 und dem LAN8720 findet ihr im Blog von Frank Sautter. Achtung es gibt verschiedene Ausführungen des ESP32 Boards. Deshalb immer die Pinbelegung prüfen.

„Hallo Welt“ und auch die IP Adresse wurde per DHCP bezogen. Je nach dem welcher Strom von der Schaltung benötigt wird empfiehlt es sich noch größere Speicherkondensatoren zu verwenden oder einfach noch einen in die Versorgungsleitung zu hängen.