Labortagebuch Mai 2023
Elektronik-Labor Notizen Projekte Labortagebuch
30.5.23: Spannungsabhängige Kondensatoren
Keramische Kondensatoren haben oft große Verluste und andere unschöne Eigenschaften, besonders wenn sie sehr klein sind und große Kapazitäten haben. Ich wollte mit einfachen Mitteln untersuchen, wie stark sich die Kapazität eines typischen 100nF-Kondensators ändert, wenn er mit einer Gleichspannung vorgespannt wird. Hier wird der Strom durch das Messobjekt über den Spannungsabfall an einem Widerstand von 1 k mit dem Oszilloskop gemessen. Um zusätzlich eine Gleichspannung anzulegen, wird ein zweiter Kondensator und ein hochohmiger Widerstand benötigt. Für die Messungen wurde ein Sinusgenerator mit 1 kHz und 12 Vss sowie ein Labornetzteil bis 60 V verwendet.
Ohne Gleichspannung werden fast 8 Vss gemessen.
Bei 20 V sinkt die Amplitude deutlich ab, d.h. die Kapazität wird fast halbiert.
Bei 60 V ist der Effekt noch stärker, jetzt hat der Kondensator nur noch ca. 25 nF.
Wenn man genau hinsieht, erkennt man auch nichtlineare Verzerrungen des Signals, die auf die Kapazitätsänderung zurückgehen. Bei einer Vorspannung von 8 V war der Effekt besonders deutlich. Die Kurve ist oben spitzer als unten. Sie reicht unten bis -3 V, aber oben bis +3,5 V. HiFi-Freunden läuft es kalt über den Rücken. Sie verwenden nur hochwertige Folienkondensatoren. Und tatsächlich zeigten Folienkondensatoren keinen dieser Schmutzeffekte.
Keramische Kondensatoren haben oft große Verluste und andere unschöne Eigenschaften, besonders wenn sie sehr klein sind und große Kapazitäten haben. Ich wollte mit einfachen Mitteln untersuchen, wie stark sich die Kapazität eines typischen 100nF-Kondensators ändert, wenn er mit einer Gleichspannung vorgespannt wird. Hier wird der Strom durch das Messobjekt über den Spannungsabfall an einem Widerstand von 1 k mit dem Oszilloskop gemessen. Um zusätzlich eine Gleichspannung anzulegen, wird ein zweiter Kondensator und ein hochohmiger Widerstand benötigt. Für die Messungen wurde ein Sinusgenerator mit 1 kHz und 12 Vss sowie ein Labornetzteil bis 60 V verwendet.
Ohne Gleichspannung werden fast 8 Vss gemessen.
Bei 20 V sinkt die Amplitude deutlich ab, d.h. die Kapazität wird fast halbiert.
Bei 60 V ist der Effekt noch stärker, jetzt hat der Kondensator nur noch ca. 25 nF.
Wenn man genau hinsieht, erkennt man auch nichtlineare Verzerrungen des Signals, die auf die Kapazitätsänderung zurückgehen. Bei einer Vorspannung von 8 V war der Effekt besonders deutlich. Die Kurve ist oben spitzer als unten. Sie reicht unten bis -3 V, aber oben bis +3,5 V. HiFi-Freunden läuft es kalt über den Rücken. Sie verwenden nur hochwertige Folienkondensatoren. Und tatsächlich zeigten Folienkondensatoren keinen dieser Schmutzeffekte.
24.5.23: Amazon Dash Button intern
Der Amazon Dash Button kam 2016 heraus und diente dazu, bestimmte Artikel mit einem Klick über das Internet bei Amazon zu bestellen. Ich hatte zwar selbst nie so etwas, habe jetzt aber zwei solche Teile in die Hand bekommen. Öffnen ist nicht vorgesehen, war aber mit etwas Gewalt möglich. Die kleine AAA-Alkalizelle hat mich überrascht. Und als ich nach ca. sieben Jahren den Knopf betätigte, gab es eine Reaktion mit einer farbeigen LED.
So viele Jahre sind vergangen, und die kleine Batterie ist immer noch intakt! Ein paar Messungen haben gezeigt, dass der Ruhestrom etwa 1 µA beträgt, das erklärt die Ausdauer. Auf der Platine ist ein Step-up-Wandler von 1,5 V auf 3,3 V. Nicht schlecht, den könnte man auch für andere Sachen verwenden. Wenn man auf den Knopf drückt, steigt die Stromaufnahme zunächst auf ca. 300 mA, und die LED leuchtet blau. Nach einigen Sekunden wird die LED rot, und der Strom sinkt auf 120 mA.
U1 und L1 bilden den Spannungswandler auf 3,3 V. Ist da nicht rechts vom Plus-Anschluss ein MEMS-Mikrofon? Abgründe tun sich auf! Wurde man da etwa belauscht? Oder wollte Amazon etwa irgendwann ein Update aufspielen, damit man auch mündlich bestellen kann? Nein, im Netz habe ich mehr gefunden, das Mikrofon wird nur zu Initialisierung verwendet, um per Ultraschall Daten von einem Smartphone zu bekommen, wie der Dash-Botton sich im WiFi anmelden soll: https://www.cnet.com/home/smart-home/appliance-science-how-the-amazon-dash-button-works/ Das bedeutet aber zugleich, dass dieses Mikrofon Ultraschall hören kann. Ich müsste also mal versuchen, ob es auch Fledermäuse hört.
Auf der Unterseite findet man einen Mikrocontroller ATSAMG55J19 und dazu alles, was für die WiFi-Verbindung benötigt wird, außerdem noch zwei Quarze und eine sehr kleine Dreifarben-LED. Ein riesiger Aufwand, nur für ein paar billige Taschentücher oder anderen Kram. Die Dash-Buttons hat man damals praktisch umsonst bekommen. Und schon nach kurzer Zeit war bekannt, wie man sie für ganz andere Zwecke verwenden kann. Amazon hat das System schon 2019 eingestellt, die Dash-Bottons können aber immer noch anderweitig eingesetzt werden.
Der Amazon Dash Button kam 2016 heraus und diente dazu, bestimmte Artikel mit einem Klick über das Internet bei Amazon zu bestellen. Ich hatte zwar selbst nie so etwas, habe jetzt aber zwei solche Teile in die Hand bekommen. Öffnen ist nicht vorgesehen, war aber mit etwas Gewalt möglich. Die kleine AAA-Alkalizelle hat mich überrascht. Und als ich nach ca. sieben Jahren den Knopf betätigte, gab es eine Reaktion mit einer farbeigen LED.
So viele Jahre sind vergangen, und die kleine Batterie ist immer noch intakt! Ein paar Messungen haben gezeigt, dass der Ruhestrom etwa 1 µA beträgt, das erklärt die Ausdauer. Auf der Platine ist ein Step-up-Wandler von 1,5 V auf 3,3 V. Nicht schlecht, den könnte man auch für andere Sachen verwenden. Wenn man auf den Knopf drückt, steigt die Stromaufnahme zunächst auf ca. 300 mA, und die LED leuchtet blau. Nach einigen Sekunden wird die LED rot, und der Strom sinkt auf 120 mA.
U1 und L1 bilden den Spannungswandler auf 3,3 V. Ist da nicht rechts vom Plus-Anschluss ein MEMS-Mikrofon? Abgründe tun sich auf! Wurde man da etwa belauscht? Oder wollte Amazon etwa irgendwann ein Update aufspielen, damit man auch mündlich bestellen kann? Nein, im Netz habe ich mehr gefunden, das Mikrofon wird nur zu Initialisierung verwendet, um per Ultraschall Daten von einem Smartphone zu bekommen, wie der Dash-Botton sich im WiFi anmelden soll: https://www.cnet.com/home/smart-home/appliance-science-how-the-amazon-dash-button-works/ Das bedeutet aber zugleich, dass dieses Mikrofon Ultraschall hören kann. Ich müsste also mal versuchen, ob es auch Fledermäuse hört.
Auf der Unterseite findet man einen Mikrocontroller ATSAMG55J19 und dazu alles, was für die WiFi-Verbindung benötigt wird, außerdem noch zwei Quarze und eine sehr kleine Dreifarben-LED. Ein riesiger Aufwand, nur für ein paar billige Taschentücher oder anderen Kram. Die Dash-Buttons hat man damals praktisch umsonst bekommen. Und schon nach kurzer Zeit war bekannt, wie man sie für ganz andere Zwecke verwenden kann. Amazon hat das System schon 2019 eingestellt, die Dash-Bottons können aber immer noch anderweitig eingesetzt werden.