Elektronik-Labor Notizen Projekte Labortagebuch
21.12.18:
Licherterketten-TimerNoch
eine Lichterkette, aber diesmal mit Timer. Nach dem Einschalten
leuchten die LEDs sechs Stunden lang. Dann sind sie 18 Stunden aus und
schalten sich nach insgesamt 24 Stunden wieder ein. Jeden Tag zur
gleichen Stunde, bis die Batterien leer sind.
Auf
der Platine gibt es ein schmales 8-beiniges IC. So ein Gehäuse sehe ich zum ersten Mal. Den Typ HR1789 konnte
ich im Netz nicht finden. Dazu
ein 32-kHz-Uhrenquarz und ein Widerstand. Der Quarz ist ohne weitere
Elemente an zwei Beinchen des ICs angeschlossen. Am Oszi sieht man die
32 kHz. Dann gibt es noch Vcc und Gnd, sowie einen Schaltausgang, der
aktiv nach GND schaltet. Der Widerstand mit 5,1 R liegt in Reihe zu den
LEDs. Ich messe einen Spannungsabfall von 35 mV. Also fließt ein Strom
von ca. 7 mA. Alkalibatterien mit 2000 mAh müssten damit knapp 50
Tage halten, dank Timer mit 25% Einschaltdauer.
20.12.18:
Radio-StromversorgungDieses
alte Radio ist mir zugeflogen. Es hat noch einen Drehko und ein
Rändelrad an der Seite, dazu aber eine digitale Frequenzanzeige. also
einen internen Frequenzzähler. Angenehm finde ich, dass man sehr
schnell ganze Bänder durchsuchen kann, ob irgendwo was los ist. Das ist
ja bei PLL-Radios manchmal sehr zeitraubend.
Das Radio hat ein
eingebautes Netzteil. Aber am Netz hört man ein lautes Brummen.
Alternativ kann man drei Babyzellen einsetzen, aber die sind garade
nicht da. Also habe ich eine Reparatur versucht.
Oft
ist der Siebelko im Netzteil das Problem. Auf Verdacht habe ich deshalb
einen zweiten Elko mit 1000 µF parallel geschaltet. Und zwar so, dass
ich die Platine nicht rausnehmen musste. Es passt gerade so. Aber beim
Test kam raus, dass der kleine Trafo selbst das Problem ist. Er brummt
laut vor sich hin. Nachbiegen der Blechlaschen hat etwas geholfen, aber
am Ende blieb ein Brummen. Auf der Rückseite steht noch 220 V. Könnte
sein, dass er sehr knapp gewickelt ist und bei 230 V schon in die
Sättigung geht.
Die
Stromversorgung ist jetzt anders gelöst: Hinten habe ich eine alte
Lithiumzelle aus einem defekten Labtop-Akku eingebaut. 3,7 V
reicht offenbar auch. Das Radio funktioniert sehr gut damit. Einmal im
Jahr nachladen dürfte reichen. Und hinten baumelt hetzt ein Massekabel
raus, damit ich auch externe Antennen mit Erdung anschließen kann.
18.12.18:
Der Spannungsregler HT7530Dieser
Spannungsregler von Holtek wurde im
UKW-Radiokalender 2018 und
UKW-Radiobausatz verwendet, um die Batteriespannung von 9 V auf 3 V für
das Radio-IC zu stabilisieren (vgl. auch 10.5.12:
Spannungsregler
HT7530-1).
In letzter Zeit habe ich zweimal einen besonderen Blick auf diesen
Regler geworfen. Einmal war die Fragestellung, was denn wohl
passiert, wenn man den Regler falsch herum einbaut. Zur
Sicherheit habe ich das Radio-Platine herausgenommen, dann den Regler
umgedreht eingebaut und dann die (frische) Batterie eingeschaltet. Ergebnis:
Finger verbrannt, Regler kaputt. Bei dieser Pinfolge heißt das: Vin
bleibt in der Mitte, aber Vout wird an GND gelegt. Wenn der Regler wie
versprochen 100 mA liefert, muss er 900 mW in Wärme umwandeln. Zu viel
für den Finger und das IC.
Die
zweite Fragestellung betraf den Leerlaufstrom ohne Belastung. Wenn man
eine Schaltung mit geringer Einschaltdauer permanent an einer Batterie
betreiben will, kann der Leerlaufstrom des Reglers entscheidend für die
Lebensdauer der Batterie sein. Der HT7530 zieht laut Datenblatt nur 2,5
µA. Eine Alkalibatterie mit 9 V/500 mAh würde sich theoretisch in 22
Jahren entladen, aber die natürliche Lebensdauer liegt bei 10 Jahren.
Nachgemessen, mein DVM mit einer Auflösung von 1 µA zeigt tatsächlich 2
µA.
Fazit: Der Regler ist extrem sparsam, reagiert aber sauer auf Überlastung.
17.12.18
Rote LED-KetteAlle
Jahre wieder kommen neue LED-Lichter in die Läden. Eine rote
Lichterkette hatte dieses Batteriekästchen mit zwei Li-Zellen,
die offenbar in Reihe liegen. 6 V ohne Vorwiderstand an roten
LEDs? Das würde eine totale Überlastung bedeuten, blendend helles
Licht für kurze Zeit und schnelle Erschöpfung der Batterien. Extrem
umweltfeindlich, das kann ich nicht zulassen! Also habe ich die
Lichterkette abgelötet und erstmal am Netzteil durchgemessen. 2 V wären
in Ordnung, dann fließen insgesamt 50 mA durch die parallel
geschalteten roten LEDs. Bei 6 V fließen mehr als 500 mA, so hoch hatte
ich die Strombegrenzung eingestellt. Der Hersteller hatte sich also auf
den Innenwiderstand der Batterien verlassen.
Jetzt
hat die LED-Kette eine andere Batterie bekommen. Es ist ein NiMh-Akku
mit 2,4 V, der wegen Altersschwäche aus einem Telefon genommen worden
war. Für die LEDs ist er gerade richtig und kann jederzeit wieder
nachgeladen werden.
Und
das ursprüngliche Batteriefach mit Schalter wurde für edlere Aufgaben
vorbereitet. Neues Anschlusskabel rot/schwarz mit Steckern, passend zu
Steckplatinen, damit kann man schön experimentieren. Ein sinnvoller
Einsatz liegt bei Anwendungen, die weniger als 10 mA brauchen. Davon
gibt es viele im Elektronik-Labor.
11.12.18:
Gate-Durchbruch bei JFETsEin
schneller Test für JFETs geht so: Man misst der Strom durch oder den
Widerstand zwischen Source und Drain und fasst nur das Gate an. Damit
legt man eine zufällig eingestreute Wechselspannung an das Gate. Nach
dem Loslassen ist je nach Moment und Phase der FET gerade gesperrt und
bleibt es auch relativ lange. Das habe ich schon oft so gemacht, und es
hat niemals geschadet. Aber trotzdem bleibt die Frage: Darf man das
überhaupt, oder riskiert man damit die Zerstörung durch Überspannung?
Zum Test habe ich das Gate eines J310 über 47 MOhm direkt an die
Steckdose gelegt.
Ergebnis:
Die Wechselspannung von ursprünglich 230 V wird sauber begrenzt wie an
einer Z-Diode. Genauer gesagt: Weil ich die 10-MOhm-Messpitze des
Oszilloskops mit dran hatte, wäre die Wechselspannung ohne den
Transistor ca. 40 V, die Spitzenspannung ca. 48 V. Aber der
JFET begrenzt auf ca. 40 V. Dann habe ich den Versuch mit einer
Gleichspannung von 60 V und mit einem Vorwiderstand von nur 1 MOhm
wiederholt und mit einem Digitalvoltmeter eine Durchbruchspannung von
44,2 V gemessen. Zum Vergleich: Zwischen B und E habe ich für einen
NPN-Transistor BC547 8,5 V gemessen und für einen PNP-Transistor BC557
11,6 V.
Fazit: Die Gate-Diodenstrecke eines JFET verhält sich
ähnlich wie die B-E-Diode eines bipolaren Transistors. Der erste
Durchbruch bei ca. 40 V schützt den JFET vor Überspannung. Anfassen
erlaubt!
10.12.18:
Speicherkondensatoren mit 5,5 VModerne
Doppelschicht-Speicherkondensatoren werden immer kleiner. Bei den Typen
für 5,5 V ist mir eine Einschnürung aufgefallen. Außerdem sollte so ein
Kondensator ja maximal 2,7 V vertragen. Da kam mir der Verdacht, dass
da tatsächlich zwei Kondensatoren in Reihe liegen. In der Bastelkiste
lag noch einer mit 1 F/5,5V. Der musste seine Hülle fallen lassen.
Tatsächlich,
es sind zwei Zellen in Reihe. Ein Blech verbindet beide. Das konnte
leicht entfernt werden. Aus einem Kondensator mit 1 F werden zwei mit
je 2 F, allerdings nur für eine maximale Spannung von 2,7 V.
.
6.12.18:
LED-Spot 12 V, 3,5 WDiese
Lampen von Philips sind eigentlich sehr zuverlässig. Aber einige sind
doch ausgefallen. Sie werden dann sehr heiß und beginnen manchmal zu
blinken. Einige defekte Lampen habe ich in die Hände bekommen und bin
natürlich neugierig geworden.
Einige funktionierten noch recht
gut und konnten am Netzteil getestet werden. Bei 12 V Gleichspannung
floss ein Strom von 300 mA. Macht 3,6 W und passt gut zur
Leistungsangabe. Wenn ich die Spannung reduziere, steigt der Strom. Es
ist also ein geregelter Schaltregler eingebaut. Soweit alles prima und
mit schönem Licht. Aber nach einiger Zeit stieg der Strom bei gleicher
Helligkeit deutlich an. Den Strom hatte ich auf 1500 mA begrenzt. Die
Lampe wurde dabei extrem heiß. 18 W reicht ja auch schon für einen
Lötkolben.
Die
geöffnete Lampe zeigt eine Alu-Platine, die wärmeleitend auf eine
Keramikplatte geschraubt wurde. Alles wird dann über ein
Metall-Spritzguss-Gehäuse gekühlt. Die Wärmeableitung ist
optimal. Aber irgendwie kann es doch thermisch weglaufen. Es
könnte am Spannungswandler liegen oder an den LEDs.
Zum Test
habe ich unterschiedliche Widerstände statt der beiden LEDs
angeschlossen. Bei 6,8 Ohm wird weniger Leistung aufgenommen als bei 10
Ohm. Offensichtlich wird auf Konstantstrom geregelt. An den LEDs liegt
jeweils ca. 3,5 V, der Strom ist ca. 0,5 A. Meine Vermutung ist nun:
Wenn eine der beiden LEDs unzuverlässig und hochohmiger wird,
versucht der Wandler den Konstantstrom beizubehalten. Damit wird mehr
Leistung verbraten, und alles wird heiß.
Kann
man da noch irgendwas retten? Freundlicherweise gibt es auf der
LED-Platine einen Testpunkt in der Mitte der beiden LEDs. Da habe ich
ein Drähtchen angelötet, das eine der beiden LEDs kurzschließt. Wie
erwartet reduziere ich damit die Leistungsaufnahme um 50%. Mal sehen,
ob die Sache langzeitig stabil bleibt. Wenn nicht, kann ich immer noch
versuchen, die andere LED kurzzuschließen. Was aber auch noch bei den
Tests herauskam: Der Spannungswandler nimmt auch gerne eine kleinere
Spannung von 6 V oder sogar ab 4 V. Wenn das mal nicht irgendwann als
Fahrrad-Scheinwerfer endet…
4.12.18:
Micky Maus GruselstimmeDaniel
Düsentrieb hat wieder was erfunden: Die Gruselstimme. Da konnte ich
nicht widerstehen. Was er da wohl wieder gebaut hat? Man muss zwei
AAA-Zellen einlegen und dann geht es los. Da gibt es eine
Aufnahmetaste. Man spricht ins Mikrofon und lässt dann wieder los. Dann
drückt man auf die Wiedergabetaste und spielt damit die Aufnahme ab.
Ich finde es zwar nicht sehr gruselig, aber die Stimme ist deutlich
tiefer, und das mit einer erstaunlichen Qualität. Wohlgemerkt, tiefer,
aber nicht langsamer. Das erinnert mich an meine Versuche zur
Stimmhöhenänderung. Am Ende lief es darauf hinaus, dass einzelne Samplewerte mehrfach ausgegeben werden.
Zum
Test habe ich einen Tongenerator und ein Oszilloskop angeschlossen.
Dabei wurde deutlich, dass die Aufnahme mit 10 kHz gesampled wird. In
der Nähe von 10 kHz treten Aliasing-Effekte auf. Aber ein Ton von 1000
Hz wird effektiv mit ca. 700 Hz wieder ausgegeben. Das würde bedeuten,
dass 30% der Samplewerte zweifach ausgegeben werden oder irgendwie
gemittelt aus Nachbarwerten.
Auf
der Platine befindet sich ein SMD-IC namens TR16F064B. Im Netz war
problemlos das Datenblatt zu finden. Das Teil ist ein "64K Embedded
Flash Hi‐Performance 16‐bit Multimedia Processor", ein vollständiger
Prozessor mit beeindruckenden Möglichkeiten. Wenn ich die Abtastrate
mit 10 kHz korrekt bestimmt habe, müssten ca. 6,5 s reinpassen.
Tatsächlich dauert eine Aufnahme bis zu fünf Sekunden. Am Ausgang
findet man eine Art Klasse-D-Verstärker, also zwei PWM-ähnliche
Signale. Ich musste sie erst etwas glätten, um die Ausgabe am Oszi zu
erkennen.