Labortagebuch August 2021
Elektronik-Labor Notizen Projekte Labortagebuch
30.8.21: Wassergekühlte Elektronik
Ein defekter Durchlauferhitzer mit 21 KW wurde zerlegt. Mich hat die Elektronik interessiert. Wie steuert man 21 kW am Drehstromnetz? Gefunden habe ich sieben Triacs BTA28 im TO220-Gehäuse, von denen dann jeder 17 A bei 400 V schalten können muss. Vergleichbare Datenblätter habe ich nur zum BTA24 gefunden. Er schafft 25 A bei 600 V.
Bei Volllast schätze ich die Verluste in den Triacs auf über 100 W. Die Wärme muss irgendwie abgeführt werden. Und die Lösung finde ich genial: Der kalte Wasserzulauf kühlt die Triacs. Damit wird die Verlustwärme zugleich nutzbringend eingesetzt und heizt das kalte Wasser etwas vor. Zuerst habe ich mich gewundert, dass scheinbar alle TRIACs leitend am Wasserrohr liegen. Aber tatsächlich hat das Gehäuse TO220AB eine Isolierung aller Anschlüsse vom Kühlblech.
Auch sonst hat die Steuereinheit einiges zu bieten. Wann bekommt man schon mal einen Trafo für 400 V! Und es gibt sieben Triac-Optokoppler BRT22H8, die immer im Nulldurchgang schalten und bis zu 300 mA schaffen. Jeder Optokoppler steuert seinen eigenen Leistungs-Triac. Die Platine lege ich erst mal zur Seite. Man kann damit sieben unabhängige Netz-Verbraucher schalten.
Ein defekter Durchlauferhitzer mit 21 KW wurde zerlegt. Mich hat die Elektronik interessiert. Wie steuert man 21 kW am Drehstromnetz? Gefunden habe ich sieben Triacs BTA28 im TO220-Gehäuse, von denen dann jeder 17 A bei 400 V schalten können muss. Vergleichbare Datenblätter habe ich nur zum BTA24 gefunden. Er schafft 25 A bei 600 V.
Bei Volllast schätze ich die Verluste in den Triacs auf über 100 W. Die Wärme muss irgendwie abgeführt werden. Und die Lösung finde ich genial: Der kalte Wasserzulauf kühlt die Triacs. Damit wird die Verlustwärme zugleich nutzbringend eingesetzt und heizt das kalte Wasser etwas vor. Zuerst habe ich mich gewundert, dass scheinbar alle TRIACs leitend am Wasserrohr liegen. Aber tatsächlich hat das Gehäuse TO220AB eine Isolierung aller Anschlüsse vom Kühlblech.
Auch sonst hat die Steuereinheit einiges zu bieten. Wann bekommt man schon mal einen Trafo für 400 V! Und es gibt sieben Triac-Optokoppler BRT22H8, die immer im Nulldurchgang schalten und bis zu 300 mA schaffen. Jeder Optokoppler steuert seinen eigenen Leistungs-Triac. Die Platine lege ich erst mal zur Seite. Man kann damit sieben unabhängige Netz-Verbraucher schalten.
18.8.21: Elektroinstallation und Elektronik
Große Baustelle in einem alten Haus, der Elektriker musste ein paar neue
Leitungen legen. Das gab es schon drei Leitungen, aber es war überhaupt nicht
klar, wo sie anfangen und enden. Ich habe mich an der Suche beteiligt und dazu
meinen Elektrosmog-Detektor eingesetzt. Über das E-Feld konnte ich erkennen,
welches Kabel Spannung hat und wo Kabel unter dem Putz verlaufen. So wurde am
Ende eine Verteilerdose an unerwarteter Stelle gefunden. Glück gehabt, so
musste nicht übermäßig viel aufgeklopft werden.
An einer anderen Stelle konnte man alle drei Kabel sehen, die aber dann wieder in der Wand
verschwanden. Aber welches von drei Kabeln endet wo? Dazu hatte ich einen
anderen Trick bereit: Ich steche eine Stecknadel tief in das Kabel und treffe
auf irgendeine der Adern. Dann mit Krokokabeln bis zum feien Ende
verlängert, und da wird auf Durchgang gemessen. "Den muss ich mir
merken!", meinte der Elektriker. Die angestochene Stelle gehörte zu einem
Kabel, das nicht mehr gebraucht wurde. So war die Zuordnung klar. Am Ende konnten
zwei vorhandene Kabel anders eingesetzt werden.
9.8.21: Debuggen mit CW
Ein Software-Projekt mit dem Nuvoton 8051-kompatiblen N76E003 brauchte dringend eine Ausgabe für die Fehlersuche. Die serielle Schnittstelle konnte ich nicht verwenden, weil schon alle Timer und alle Ports im Einsatz waren. Aber es gab eine Tonausgabe, die für den guten alten Morsecode verwendet werden konnte. In cwb übergibt man eine Zahl, mit cw() ruft man dann die Ausgabe auf. Ursprünglich hatte ich nur eine Byte-Ausgabe geplant (daher das b in cwb), aber dann wurde es eine Ausgabe bis 999. Die akustische Ausgabe verwendet Ziffern im abgekürzten Morsecode. Die Ziffern von 1 bis 5 bestehen aus einem bis fünf Punkten, die Ziffern von 6 bis 0 aus einem bis fünf Strichen. Am Ende konnte das Programm damit korrigiert werden, indem der Inhalt einer Variablen in unterschiedlichen Situationen abgehört wurde. Dank an Samuel Morse!
Ein Software-Projekt mit dem Nuvoton 8051-kompatiblen N76E003 brauchte dringend eine Ausgabe für die Fehlersuche. Die serielle Schnittstelle konnte ich nicht verwenden, weil schon alle Timer und alle Ports im Einsatz waren. Aber es gab eine Tonausgabe, die für den guten alten Morsecode verwendet werden konnte. In cwb übergibt man eine Zahl, mit cw() ruft man dann die Ausgabe auf. Ursprünglich hatte ich nur eine Byte-Ausgabe geplant (daher das b in cwb), aber dann wurde es eine Ausgabe bis 999. Die akustische Ausgabe verwendet Ziffern im abgekürzten Morsecode. Die Ziffern von 1 bis 5 bestehen aus einem bis fünf Punkten, die Ziffern von 6 bis 0 aus einem bis fünf Strichen. Am Ende konnte das Programm damit korrigiert werden, indem der Inhalt einer Variablen in unterschiedlichen Situationen abgehört wurde. Dank an Samuel Morse!
unsigned int cwb;
void delay(void)
{
int i,j;
for(i=0;i<0xA0;i++)
for(j=0;j<0xff;j++);
}
void cw (void)
{
unsigned int d,n,i;
for(n=0; n<3; n++){
d = cwb/100; //linkes Digit
cwb = cwb % 100;
cwb = cwb * 10; //eine Stelle nach links
if (d==0) d=10;
if (d<6){
for(i=0;i<d;i++){ //Punkte
P04=1;
delay();
P04=0;
delay();
}
}
if (d>5){
d=d-5;
for(i=0;i<d;i++){ //Striche
P04=1;
delay(); delay(); delay();
P04=0;
delay();
}
}
delay(); delay();
}
}
// cwb =u2; cw();
4.8.21: Elektronenstrahl-Rückkopplung
Drei Transistoren können eine Spannungsverstärkung bis 120 dB erreichen. Das hat auch eine Simulation mit LTSpice gezeigt. Für die Simulation musste die Eingangsspannung auf 1 µV heruntergedrückt werden, um den Verstärker nicht zu übersteuern. Beim realen Aufbau hat sich die Stabilität als schwierig erwiesen. Erfolg brachte ein kompakter und mechanisch stabiler Aufbau auf einem GND-Blech.
Was die Simulation nicht zeigte, war am realen Aufbau zu sehen: Die Verstärkung ist so groß, dass das Eigenrauschen des ersten Transistors bis auf 1 V verstärkt wird. In der Nähe elektrischer Leitungen erscheinen ein deutliches Brummen oder auch andere Signale. Deshalb wurde diese Schaltung auch im HF-Schnüffler Tapir von Elektor verwendet.
Bei der Untersuchung mit den Oszi habe ich ganz zufällig diesen Effekt entdeckt: Wenn ich den Eingang nahe an die Kathodenstrahlröhre halte, kommt es zu einer Rückkopplung mit deutlichen Eigenschwingungen. Offensichtlich wird das elektrische Feld des Elektronenstrahls empfangen. Um den Effekt räumlich einzugrenzen, habe ich ein Stück Koaxkabel angelötet. Man kann nun durch Annäherung die Stelle bestimmen, an der das Eigenrauschen durch die Schwingungen mit ca. 10 kHz überlagert wird.
Drei Transistoren können eine Spannungsverstärkung bis 120 dB erreichen. Das hat auch eine Simulation mit LTSpice gezeigt. Für die Simulation musste die Eingangsspannung auf 1 µV heruntergedrückt werden, um den Verstärker nicht zu übersteuern. Beim realen Aufbau hat sich die Stabilität als schwierig erwiesen. Erfolg brachte ein kompakter und mechanisch stabiler Aufbau auf einem GND-Blech.
Was die Simulation nicht zeigte, war am realen Aufbau zu sehen: Die Verstärkung ist so groß, dass das Eigenrauschen des ersten Transistors bis auf 1 V verstärkt wird. In der Nähe elektrischer Leitungen erscheinen ein deutliches Brummen oder auch andere Signale. Deshalb wurde diese Schaltung auch im HF-Schnüffler Tapir von Elektor verwendet.
Bei der Untersuchung mit den Oszi habe ich ganz zufällig diesen Effekt entdeckt: Wenn ich den Eingang nahe an die Kathodenstrahlröhre halte, kommt es zu einer Rückkopplung mit deutlichen Eigenschwingungen. Offensichtlich wird das elektrische Feld des Elektronenstrahls empfangen. Um den Effekt räumlich einzugrenzen, habe ich ein Stück Koaxkabel angelötet. Man kann nun durch Annäherung die Stelle bestimmen, an der das Eigenrauschen durch die Schwingungen mit ca. 10 kHz überlagert wird.
2.8.21: LED-Lampe gedimmt
Eine LED-Deckenleuchte mit ca. 9 W war für den Einsatzort viel zu hell, sodass eine Stromregelung nötig wurde. Intern gibt es ein geschlossenes Netzteil mit 24 V. Irgendeine Art von Vorwiderstand, am besten als Power-Poti wurde gesucht. Ich habe mich für einen vorhandenen Power-FET entschieden, weil er leistungslos gesteuert werden kann. Es reicht ein hochohmiges Poti mit 2,2 MOhm, das selbst nicht warm wird. Das Poti ist als Spannungsteiler zwischen Source und Drain geschaltet, mit dem Schleifer am Gate. Man kann nun zwischen ganz aus und fast voller Helligkeit einstellen. Ganz aufgedreht gehen allerdings immer noch je nach FET etwa 2 V bis 3 V verloren. In diesem Fall war das aber immer noch zu hell, sodass der Einstellbereich gut passte.
Eine LED-Deckenleuchte mit ca. 9 W war für den Einsatzort viel zu hell, sodass eine Stromregelung nötig wurde. Intern gibt es ein geschlossenes Netzteil mit 24 V. Irgendeine Art von Vorwiderstand, am besten als Power-Poti wurde gesucht. Ich habe mich für einen vorhandenen Power-FET entschieden, weil er leistungslos gesteuert werden kann. Es reicht ein hochohmiges Poti mit 2,2 MOhm, das selbst nicht warm wird. Das Poti ist als Spannungsteiler zwischen Source und Drain geschaltet, mit dem Schleifer am Gate. Man kann nun zwischen ganz aus und fast voller Helligkeit einstellen. Ganz aufgedreht gehen allerdings immer noch je nach FET etwa 2 V bis 3 V verloren. In diesem Fall war das aber immer noch zu hell, sodass der Einstellbereich gut passte.