Elektronik-Labor Notizen Projekte Labortagebuch
29.4.21:
PICAXE programmieren
Kürzlich habe ich meinen ersten PIC-Controller getestet und
jetzt auch den ersten PICAXE, einen 08M2. Um das Programmierinterface wollte
ich mich selber kümmern. Erste Versuche mit einem FTDI-Board schlugen fehl,
weil ich eine falsche Polarität der Signale hatte. Dann habe ich erst richtig
verstanden, dass für einen PICAXE alle Eingänge im Ruhezustand low sein sollen,
während die meisten USB-Seriell-Wandler den Ruhezustand High liefern, wie er
von den meisten Mikrocontrollern erwartet wird. Das liegt auch daran, dass
PICAXE zu einer Zeit entwickelt wurde, als noch jeder PC eine RS232 hatte.
Die Lösung war dann ganz einfach. Mein aktueller PC mit Win10 hat noch eine
echte RS232, weil ich bei der Bestellung darauf geachtet habe. Also bin ich
auch einen Schritt zurückgegangen und habe das alte ELEXS-Board verwendet. Nun
reichen direkte Verbindungen mit ein paar Widerständen am Controller. TXD geht
an S-IN, RXD an S-OUT, GND an Minus, und zusätzlich erwartet die Software, dass
RTS auf CTS gelegt wird. Fertig ist das Programmierinterface. Mit einem FT232 geht
es auch, aber man muss die Pegel mit MPROG umdrehen. Genauer wird das hier beschrieben: Erste Schritte mit PICAXE Siehe auch: Das Nano-Axe-Board
23.4.21:
Sperrspannung einer LED
In einem Online-Elektronik-Kurs der Jugendgruppe des VDI und des
Ortsverbals L05 der Essener Funkamateure gab es einen Versuch zur
Sperrwirkung von Dioden. Zwei LEDs wurden in Reihe mit einem Widerstand
betrieben. Wenn man eine der beiden LEDs umpolt, bleiben beide aus. So
der Plan. Aber bei der blauen LED zeigte sich, dass die zweite LED
immer noch etwas leuchtet. Das hatte ich nicht erwartet. Jede LED hat
zwar eine Durchbruchspannung, aber die liegt meist sehr viel höher.
Bei einer weißen LED hatte ich mal eine Durchbruchspannung von 80 V
festgestellt, und dabei sogar eine Lichtabgabe in Sperrrichtung
(20.1.20:
Erster Durchbruch einer LED).
Aber bei dieser blauen LED war der Durchbruch deutlich eher
aufgetreten, irgendwo unter 9 V. Nachträglich habe ich das mit dem
Komponententester des Oszilloskops untersucht: Die typische Kennlinie
einer Zener-Diode. Genauere Messungen zeigten dann, dass die
Durchbruchspannung bei 7,5 V liegt. Allerdings gilt das nur für
genau diesen Typ, bei anderen blauen LEDs kann es wieder ganz
anders aussehen.
19.4.21:
DC-Wandler für Röhrenversuche
Harry hat mir zwei DC-DC-Wandler für hohe Spannungen geschickt. Sie sollten für Röhrenprojekte wie z.B. den
0V2-Empfänger
eingesetzt werden. Die Platinen stammen aus China und sind erstaunlich
preiswert. Die erste Platine liefert eine Ausgangsleistung von 40 W und
Spannungen von 45 V bis 390 V und Ströme bis zu 200 mA. Für einen
ersten Test habe ich den Ausgang mit 10 kOhm belastet. Dabei zeigte
sich ein Problem: Bei geringer Last geht der Wandler in einen
intermittierenden Betrieb über. Er schaltet sich in schneller Folge
immer wieder ein, sodass am Ausgang Sägezähne mit einer Amplitude bis
über 10 V entstehen.
In einem zweiten Test habe ich die Reste einer defekten LED-Lampe
angeschlossen. Mit dem Spindeltrimmer konnte ich die Spannung
vorsichtig erhöhen, bis die LED-Filamente leuchteten. Im Foto war die
Spannung 140 V bei 12 V am Eingang. Mit mehr Spannung konnte die Lampe
aber auch mit deutlich mehr als den angegebenen 7 W betrieben werden.
Der zweite Wandler ist ein 100-W-Typ mit einer Ausgangsspannung
zwischen 60 V und 97 V. Die beiden Kühlkörper tragen einen
Schalttransistor und eine Leistungsdiode. Auch dieser Wandler arbeitet
bei kleiner Leistung intermittierend, aber die Schwankungen der
Ausgangsspannung sind geringer. Für eine Praxistest wurde eine
Halogenlampe mit 60 W anschlossen, die dann mit reduzierter Leistung
von z.B. 15 W arbeitet.
Beide Wandler haben noch ein anderes Problem: Kräftige Funkstörungen.
Ein Mittelwellenradio in 30 cm Abstand empfängt so starke
Breitbandstörungen, dass ein normaler Betrieb unmöglich ist. Wenn man
ein Röhrenradio bauen will, wird eine Entstörung extrem schwierig. Man
müsste den Wandler in ein abgeschirmtes Gehäuse setzen und zusätzliche
LC-Entstörfilter einsetzen. Außerdem müsste man die Ausgangsspannung
zusätzlich glätten, am besten mit einem Spannungsregler. Beide Wandler
sind auch deshalb so kritisch, weil sie für ein Radio überdimensioniert
sind. Dagegen dürften beide ideal für die Anwendung in kräftigen
Teslageneratoren mit Leistungsröhren sein. Alle EMV-Regeln und ähnliche
Empfindlichkeiten sind dann ohnehin außer Kraft gesetzt.
13.4.21:
Einen Quarz ziehen
Die Frage stand im Raum: Wie stark kann man die Frequenz an einem
ATmega-Controller nach unten ziehen. Zum Test habe ich das ESM32 von
Modul-Bus verwendet. Um den Quarzoszillator des ATmega32 nicht durch
die Messung zu beeinflussen, wurde der Elektor-SDR als gut kalibrierter
Kurzwellenempfänger verwendet, um das Signal abzuhören. Die Platine hat
einen Quarz mit 11,0592 MHz mit zwei Kondensatoren von 22 pF. Im
Grundzustand wurde eine Frequenz von 11060 kHz gemessen, also 800 Hz zu
viel. Dann habe ich zusätzliche kleine Kondensatoren von je 12 pF
zwischen die Anschlüsse des Quarzes gelegt, um die Frequenz nach unten
zu ziehen. Das funktionierte gut bis zu einer Kapazität von insgesamt
36 pF. Die Frequenz sank auf 11058,5 kHz. Bei noch größerer Kapazität
wurde der Oszillator gestoppt. Fazit: Die Frequenz konnte um insgesamt
1,5 kHz gezogen werden, allerdings nur um 700 Hz oder 63 ppm unter die
Nennfrequenz.
Eine Schaltungsvariante von Lutz, DL4OBG
Der Oszillator stammt aus einem ziemlich alten
AM-CB-Funkgerät CBH-1000 von Grundig. In etwa gleiche Änderungen wurden
von Grundig übernommen, damit das Konzept für das nachfolgende
AM/FM-Funkgerät CBH-2000 weiter verwendet werden konnte. Interessant
ist, dass man normale Quarze viel besser ziehen kann und sogar eine FM
bzw. PM erzeugen kann, wenn man den Quarz "weich" macht. Und zwar
geschieht das, in dem man vor der Kapazität nach Masse hinter dem Quarz
noch eine Induktivität einfügt. Überschlagsmäßig (ich habe es nicht
näher recherchiert) sind das L und das C vom Quarz gegen Masse dann in
Serienresonanz und der Ziehbereich vergrößert sich enorm. Der Quarz hat
hier eine Sollfrequenz von 10,695 MHz. Wie gesagt, es reicht dann, wie
in dem Bild, sogar zu einer Frequenzmodulation im Schmalbandbereich,
wenn man eine Kapazitätsdiode als C verwendet und dem Kreis eine NF
("vom Limiter") von ein paar wenigen Volt anbietet, überlagert von
einer Festspannung Ub/2 die entweder separat zugeführt wird oder
bereits aus der Modulationsstufe stammt. Mit einer Grenzfrequenz der NF
von ca. 3 kHz und die Modulationsspannung richtig begrenzt eingestellt,
kann man gut im FM-Schmalbandbetrieb modulieren (10-25kHz
Kanalbandbreite)
Zu beachten ist, dass im Bild die Kondensatoren 100 p und 82 p nebst
parallelem Trimmer deutlich auf die angegebenen Werte verkleinert
wurden, da sie größer gewählt ja den Einfluss der Varicap als
frequenzbestimmendes C verringern. (Zieht man eine Linie über alle
Massepunkte ergibt sich ja die hochfrequente Reihenschaltung viel
deutlicher.) Statt der Kapazitätsdiode einen variablen Kondensator
verwendet, sollte sich der Ziehbereich also deutlich vergrößern. Wenn
man es denn braucht! :o)
9.4.21:
OTP-Controller von Holtek
Ende des Jahres soll wieder der Spielekalender von Franzis erscheinen.
Er wurde schon etwas überarbeitet, und alle Weichen waren gestellt, da
kam eine schlechte Nachricht: Der bisher verwendete Flash-Controller
HT46F47 ist nicht mehr lieferbar! Als Ersatz steht noch der der nur
einmal programmierbare (OTP) Controller HT46R74 zur Verfügung. Aber
Achtung, im nächsten Jahr ist es auch damit vielleicht schon vorbei. Um
zu retten was zu retten ist, habe ich mir ganz schnell einige Muster
des OTP-Chips besorgt, gleich acht Stück, denn jeder Fehlversuch
schrottet einen.
Der Compiler von Holtek unterstürzt auch den R-Typ. Allerdings musste
ich erst rausbekommen, dass er da unter HT46E47/HT46F47 läuft. Damit
ließ sich mein vorhandener Quelltext übersetzen, nur eine Kleinigkeit
musste geändert werden. Das Ausgabe-File heißt jetzt .OTP im Gegensatz
zu .MTP bei den Flash-Typen. Dann gab es noch Probleme mit den Fuses,
die bei beiden Typen leicht unterschiedlich benannt sind. Zuerst hatte
ich fälschlich den Quarzoszillator und den Watchdog eingestellt. Ein
Chip geschrottet, taugt nur noch als Quarztester. Und so ging es weiter,
bis ich alle Fehler durch hatte. Der vierte Chip hat dann korrekt
funktioniert. Allerdings gibt es einen Unterschied in der Verwendung
des internen RC-Oszillators.
Beim alten Chip musste ich einen Widerstand mit 47 k vom OSC-Pin
nach VCC anschließen, um einen Takt von ca. 4,5 MHz zu bekommen. Beim
OTP-Chip muss der Widerstand dagegen nach GND geführt werden. Und ich
brauche nun 68 k, um ca. 5 MHz zu bekommen. Der zusätzliche Kondensator
am gleichen Pin beeinflusst die Frequenz nicht, sondern er dient nur
zur Entkopplung.
Dann mussten noch alle Zeichnungen angepasst werden. Alle Spiele
noch einmal getestet, es funktioniert. Übrigens, wer den Aufbau genau
betrachtet, mag sich über den 100k-Widersatnd wundern, der effektiv
zwischen VCC und GND liegt. Er führt zu dem AD-Pin, der über einen
Spannungsteiler das Programm auswählt. Jetzt ist die Spannung null,
nimmt man die Brücke raus ist sie gleich VCC. Mit Widerständen statt
der Brücke erreicht man die anderen Programme. In früheren Versionen,
wurde der Pin auch mal mit einem Draht an VCC angeschlossen. Wenn man
dann die GND-Brücke vergisst, gibt es eine Rauchwolke. Und weil es zu
oft geraucht hat, bleibt diesmal der 100k-Widerstand immer an derselben
Stelle. Auf dass sich niemand mehr die Finger verbrenne.
6.4.21:
Dehnungsmessstreifen
Gerade ist mir eine defekte Personenwaage zugelaufen. Sie wurde mit
einer 3V-Li-Batterie betrieben, die aber immer viel zu schnell leer
war. Mit dem Labornetzteil konnte ich die Waage noch testen. Der
Verbrauch war tatsächlich zu groß, aber sie funktionierte noch.
Interessent war der Aufbau mit vier Standfüßen. Jeden der vier konnte
ich mit den Fingern nach innen drücken und dabei bis zu 10 kg in die
Anzeige bringen. Offensichtlich hatte die Waage vier Kraftsensoren,
deren Ergebnisse addiert wurden. Die Sensoren haben mich interessiert.
Also wurde alles aufgeschraubt und einer davon ausgebaut. Es handelt
sich um einen Dehnungsmessstreifen auf einer Biegeplatte aus Stahl.
Eine kleinere aufgenietete Platte nimmt die Kraft an einem Punkt auf.
Der Standfuß enthält eine Plastikfeder, die den Auflagepunkt in der
Mitte hält, aber eine vertikale Bewegung erlaubt. An der Biegeplatte
kann man im Bereich den zentralen Biegebalkens zwei kleine Kerben
erkennen, mit denen der Sensor vermutlich kalibriert wurde. Der
Dehnungsmessstreifen selbst hat zweimal 1 kOhm und bildet einen
Spannungsteiler. Bei einer mechanischen Belastung wird einer der
Widerstände etwas kleiner, der andere etwas größer, sodass die
Teilspannung sich geringfügig aus der Mitte entfernt. Zur Auswertung
braucht man einen guten Messverstärker, weil die Nutzsignale sich im
Mikrovoltbereich bewegen.
1.4.21:
Eine Fassung für den Gassensor
Zufällig
entdeckt: Die üblicher Gassensoren wie der
MQ135 passen in die siebenpoligen
Röhrenfassungen, genau wie die EL95 oder die EF95/6J1. Solche Sensoren gibt es
ja schon lange, sie wurden schon früh in Tiefgaragen eingesetzt, um vor Benzindämpfen
zu warnen. Zu der Zeit waren auch Röhren noch gebräuchlich. Da hat sich wohl
jemand gedacht, dann nehmen wir doch einfach den weit verbreiteten
Röhrensockel. Sehr praktisch. (Und kein Aprilscherz!)