spurtikus.de Relaunch Mai 2017

spurtikus.de in neuem Gewand ab Mai 2017!

Anfang 2017 habe ich begonnen, die vorhandenen Inhalte von spurtikus.de auf ein WordPress-basiertes System zu migrieren.

Die alten Inhalte waren statisches HTML+CSS, die ich auf einem virtuellen Server betrieb. Ich habe auf dem virtuellen Server den Apache selbst betrieben und da auch einigen Aufwand gehabt, um Sicherheitslücken zeitnah zu schließen etc. Es handelte sich um einen 1&1 VServer L mit immerhin 2 GB RAM.

Die großen Freiheiten des virtuellen Servers habe ich eher nicht genutzt. Außerdem bestand der Wusch, neben dem rein statischen Inhalt auch z.B. eine Suche und andere einfache Sachen anzubieten. Daher beschloss ich, alle Inhalte auf eine gehostetes WordPress System umzuziehen.

Das Umziehen war nicht einfach, weil das HTML Import Plugin von WordPress meine Seiten nicht besonders gut importiert hat. Beispielsweise waren viele Bilder-Verlinkungen nach dem Import falsch oder ganz weg. Außerdem gab es Probleme mit unerwünschten Zeilenumbrüchen.

Nach der Migration, die ich offline auf einem eigenen WordPress durchgeführt habe, wurden dann die Daten mittels WordPress Export und Import auf das Zielsystem übertragen. Hilfreich war dann noch das Regexp Plugin von WordPress, um Feinheiten im Content zu tunen…

Möglicherweise gibt es immer noch fehlerhafte Links oder so, aber ich denke das meiste ist erledigt…

Capmeter – Kapazitätsmessgerät mit dem AVR

Kapazitätsmessgeräte („C-Meter“) kann man kaufen. Man kann sich aber auch eines mit einem Mikrocontroller selbst basteln.

Auf der Suche nach einem nachbaufähigem Projekt im Internet bin ich auf das Projekt von Lars Pontoppidan (http://pontoppidan.info/lars/index.php?proj=capmeter) gestoßen. Das Gerät ist mit einem AVR – Controller aufgebaut und misst Kapazitäten zwischen einigen Picofarad und einigen Tausend Microfarad. Ich beschloss nach diesem Bauvorschlag vorzugehen. Das Gerät baut allerdings auf dem ATmega8 auf und es ist kein Platinendesign mitveröffentlicht. Daher habe ich mir dort im wesentlichen nur das Grundprinzip geholt und ein ähnliches Gerät mit dem ATmega32 aufgebaut. Die Software habe ich komplett neu geschrieben.

Im folgenden zunächst Erläuterungen in deutsch, dahinter meinen englischer Text aus dem Source-Code, der auch detaillierter auf die Software eingeht.

Theorie zum Messverlauf

Die Zeit, die ein Kondensator braucht, um aufgeladen zu werden steht in einer Beziehung zur Kapazität des Kondensators. Während der Aufladung gibt es einen Bereich, indem die Ladespannung nach einer bekannten Funktion ansteigt. Aus der Steigung der Kurve kann man die Kapazität des Kondensators berechnen.

Die folgende Skizze stellt den Messvorgang genauer dar. Der Kondensator wird entladen, dann wird mit dem Laden begonnen. Die Y-Achse stellt die Spannung, die am Kondensator erreicht wurde, dar. Die X-Achse ist die Zeit.


Verlauf einer Messung. Entladung bis deutlich unter Schwellwert 1 (T1).
Dann Start der Ladung des Kondensators. Messung der Zeitpunkte „Threshold 1 erreicht“ und „Threshold 2 erreicht“.
Aus den beiden Zeitwerten kann dann die Kapazität berechnet werden.

Der Ladevorgang startet in der Nähe von 0V, bei einem festen Spannungswert „Threshold 1“. Die Ladung wird durchgeführt bis ein bestimmter weiterer Spannungswert „Threshold 2“ erreicht ist. Die Zeit, die zwischen dem Durchgang durch die beiden Thresholds vergeht, wird gemessen.

Die beiden Threshold-Spannungen werden durch einen Spannungsteiler aus der Betriebsspannung +5V gewonnen. Der Spannungsteiler stellt drei Spannungen bereit.


Der Spannungsteiler für die Referenzspannungen.

Die Schaltung des Messgeräts ist in untigem Bild dargestellt.

Der zu messende Kondensator Cx wird über die Widerstände 1M8 bzw. 1K8 geladen. Die erreichte Spannung am Kondensator wird über den analogen Eingang AIN0 des AVRs gemessen. Die LED leuchtet im Original während des Messvorgangs.

Der oben erläuterte Referenzspannungsteiler wird an die analogen Eingänge ADC1..3 angeschlossen.

In blau ist der Anschluss eines Quarzes und an die Versorgungsspannung dargestellt. Wenn man ein vorhandenes Experimentierboard wie das Pollin-Board einsetzt. braucht man diese Anschlüsse nicht beschalten.

Am Port C wurde das LCD-Display (hier SEIKO 2432) angeschlossen.


Beschaltung des ATmega32
Das folgende Bild zeigt den fliegenden Aufbau des Spannungsteilers und der Lade/Messschaltung.

Erster Experimentalaufbau

Im folgenden ist beispielhaft der zeitliche Verlauf des Messzyklus dargestellt. Die Entladung erfolgt in etwa 25ms bis auf den Schwellwert 880mV des Spannungsteilers (weiße Linie). Dann beginnt die Aufladung. Ist diese (nach hier ca. 75ms) beendet, beginnt nach kurzer Zeit der Messzyklus von vorn. Bei der gewählten Kapazität wird mit einer Frequenz von ~3,8Hz die Messung wiederholt. Mit anderen Kapazitäten ergeben sich andere Zeitwerte, das Prinzip bleibt aber gleich.

Der Experimentalaufbau wurde bald auf Lochrasterplatine wiederholt. Im folgenden Bild ist die analoge Beschaltung des AVRs sowie das LCD-Display dargestellt. Der AVR selbst sitzt auf einem Pollin-Board (im Bild nicht dargestellt).

Der gemessene Kondensator hat einen aufgedruckten Wert von 6800µF. (Dieser Kondensator weicht relativ stark nach oben von seinem Sollwert ab)

Für das Capmeter wurde eine kleine Platine entworfen. Der auf der Lochraster-Platine aufgebaute Teil sollte aber weiter verwendet werden. Daher habe ich einen Entwurf gemacht, der bezüglich der verwendeten Pins zum Pollin-Board kompatibel ist, so dass die Lochraster-Platine ohne Änderung an das neue Board angeschlossen werden kann.


Entwurf der Platine mit Eagle. Übrigens meine erste Platine mit Eagle überhaupt.

Beim Belichten der Platine habe ich nur eine Transparentfolie (statt der empfohlenen übereinanderliegenden zwei oder drei) verwendet. Die Platine hat daher viele kleine Löcher im Kupfer, war nach Prüfung mit dem Ohmmeter aber dennoch verwendbar.

Einbau in ein Gehäuse: Das LCD-Display wird ins Gehäuse eingeklebt. Die Platine mit dem AVR wird mit Abstandsbolzen befestigt und die Lochrasterplatine aufrecht stehend angebracht.


Zwischenstand während des Einbaus ins Gehäuse

Erster Test im Gehäuse noch ohne Frontplatte

Im folgenden Erläuterungen zur Software. Diese sind den Sourcedateien entnommen und in Englisch.

Capacitance Meter with AVR

Introduction

This code implements a capacitance meter using an AVR and some external parts. The idea and the hardware is based on the capmeter described at: http://pontoppidan.info/lars/index.php?proj=capmeter

The capmeter is able to measure from small capacitors of some picofarads up to large ones of at least >7000microfarads. My largest Capacitor is 6800 Microfarads (which measures itself as a 7200uF value), so I cannot test it for larger values than this. I assume that even values of lets say 50000uF can be measured.

Usage

Automatic calibration

Switch the device on. The device does a self calibration at startup (displaying this state as „Calibration“ at the LCD display). During self-calibration, nothing should be attached to the probes (otherwise all subsequent measurements will display wrong results). After calibration, the device enters the measurement loop.

Doing Measurements

After calibration finished, the device will just repeat measurements. If nothing is attached to the probes, the device will display „0pF“. If something is attached to the probes, it will display the state of the measurement and the last result measured. Measurement time increases with cap size, a large cap will need some seconds to be measured.

These are all things to be known for doing measurements.

Hardware

See config.h for pin assignments. This software uses 4 Pins.

  • Discharge Pin and Analog Comparator Pin (both functions on one pin)
  • Charge Pin for „high current“ charging (via 1K8 resistor)
  • Charge Pin for low current charging (via 1M8 resistor)
  • LED Pin. Led lights during measurement. Not very important, because the LCD shows the same info.

There is a resistor network that creates three reference voltages for the comparator. The resistor network creates the following voltages: 0,88, 1,77, 2,65V.

For charging there are two resistors and for discharging there is one resistor.

Basic idea is to measure the time that is needed by the capacitor-in-measurement („CX“). to be loaded from one voltage level to a higher voltage level. The time is somewhat proportional/linear to the capacity.

Time measurement is done incrementing a timer start running if the load crosses the lower threshold (voltage level) and stop running if the higher threshold is crossed.

Because for small capacities the time for loading is very short, for these the low current charging is used. For high capacities the „high current“ charging is used. All measurement cycles are started assuming a small cap. The cap is loaded with low current. If a timeout is reached without having crossed the higher threshold, it is assumed that the cap is a large one. Then the cap is discharged and loaded with high current.

Theory of operation

The loading of a capacitor via a resistor is e.g. described here: http://en.wikipedia.org/wiki/RC_time_constant (German: RC-Glied, http://de.wikipedia.org/wiki/RC-Glied)

The time constant „tau“ can be calculated from

tau = R*C.

The voltage at the capacitor during loading is described by the formula:

        U(t) = Umax * (1 - e^(-t/tau))

This can be changed to

        t = -tau*ln(1-U(t)/Umax)

Using the voltages resulting from the resistor network, the following values for t can be calculated: (All these things are taken from http://pontoppidan.info/lars/index.php?proj=capmeter, all credits go to Lars Pontoppidan. I just repeated it to understand what he was doing.)

Ti=Threshold i
All Values "x" in the table should be used as "tau*x"


Ti  | t for 0..Ti | t for Ti-1..Ti | T for T0..Ti
----+---------------------------------------------
 0  |0.191891     |        -       |       -
 1  |0.43261      | 0,2401         | 0.2401
 2  |0.7461127    | 0.313502       | 0.554


Umax=5,04V (from a 7805 voltage regulator).

The timer creates a time value „tclocks“.

What we need is a formula capacitance = f(tclocks).

For the interested reader, to get that, please follow the next steps:

The time t actually spent in charging can be derived from tclocks using the xtal frequence of the AVR „F_CPU“:

 0. t=tclocks/F_CPU

For tau we know two things:

 1. tau*K = t , where K is 0,2401 or 0,554 from the table above
 2. tau=R*C

Using these three input formulas 0,1 and 2, we can proceed:

 C=tau/R (using 2.) = t/(K*R) (using 1.) = tclocks/(K*R*F_CPU) (using 0.)

For low current charging, R=1800 Ohms. For high current charges, R=1.800.000 Ohms. (You can measure and use the real values of your resistors with a good ohm-meter to get the best results).

So we have everything to calculate C from tclocks value.

Software

The software uses the UART lib for rs232 output and the LCD Lib for LCD access. These two libs are from Peter Fleury.

The software offers some basic functions to control the ports:

  • discharge()
  • charge()
  • led()

charge allows three different ways of charging:

  • charging via high pin (high current mode, via 1K8 resistor)
  • charging via low pin (low current mode, via 1M8 resistor)
  • supporting discharge using internal pullup resistors of AVR (not really a „charge“ mode)

There are several init_*() funtions for initializing different things

  • init_devices()
  • init_timer()
  • init_comparator()
  • init_vars()
  • init_uart()

There are two controlling functions

  • do_measure()
  • do_discharge()

These two functions start measuring/discharging. They do not wait until completion. Completion can be checked using state variables.

Finally there is main(), which does:

  • Initialisation
  • Calibration
  • Repeat measuring cycle
  • Print out on LCD and RS232

One measurement cycle includes the following steps:

  • Discharge cap below lower threshold
  • Charging using low current from LO to MID Threshold
  • If a result can be measured, it is print out and the cycle starts from beginning
  • If no result could be got (a timeout was reached), cap is discharged again
  • Charging using high current from MID to HI Threshold
  • If a result can be measured, it is print out and the cycle starts from beginning
  • Anyway, the cycle starts from beginning

The device does an automatic calibration at startup, i.e. starts after switching on device or after a reset. Precondition for a correct calibration: nothing is attached to the probes. A number (Default: 20) of measurements („samples“) are taken and the average value of these „measurements of nothing“ is calculated and stored. This stored value is then used for subtracting it from the value obtained from the later measurements.

In fact, calibration eliminates the capacity created by the board, the probe cables etc.

During the calibration, displays second line shows the text „Calibration…“.

Weiterführende Links

Zerlegung Motorsteuergerät eines Opel Astra G, Baujahr 2000

So sah das Motorsteuergerät (m)eines Opel Astra G, Baujahr 2000 aus. Kostenpunkt für ein Ersatzgerät: 800 Euro zuzüglich Mehrwertsteuer.


Das ausgebaute Gerät von der Seite.


Das ausgebaute Gerät mit Blick von oben auf die Buchsen.


Das ausgebaute Gerät mit Blick auf die Buchsen.


Von der Unterseite wurde die aufgeklebte Abdeckung entfernt. Sicht auf die Platine. Die Bauteile schwimmen in einer durchsichtigen, gallertartigen Masse.


dito.


Die abgerissene Abdeckung.


Bessere Aufnahme von der Platine. Aus meiner Laiensicht ist da keine komplexe Elektronik drin. Der komplexeste Chip ist der in der Mitte und der kann nicht viele Beinchen haben 🙂


dito.

Ladeelektronik für Solarmodule (1x12V)

Basiert wesentlich auf http://dc7gb.darc.de/projekte/Solarlader.html . Das zugehörige Akkumodul für einen kleineren Bleiakku wurde unverändert nachgebaut.

Meine Änderungen an der Hardware:

  • Kein LCD
  • ATmega644 als Basis
  • Angepasstes Platinen-Layout

Die Software wurde auf Basis C selbst implementiert.

Lademodul Schaltung

 

RS232 Erweiterung für Lademodul

 

 


RS232 Erweiterung für Lademodul. Dient dem vorübergehenden Anschluss eines RS232-Geräts zum Debuggen

Nachtrag

In der Praxis von rund 18 Monaten Jahren Nutzung waren Nachbesserungen nötig.

Schwingungsneigung LM2936: In der Praxis stellte sich heraus, dass der Spannungsregler LM2936, wenn wie in der Originalschaltung verwendet, Neigung zum Selbstschwingen hat. Dann erzeugt er um die 5V Ausgangsspannung einen Sägezahn von 2,4V Amplitude. Dies führt zu Übertragungsfehlern im I2C Protokoll. Das Selbstschwingen ist nur beim Einschalten des Lademoduls und dann auch nur für die ersten 15..30 Sekunden vorhanden.
Abhilfe: Parallel zu C8 (1u) noch einen Elko 10u direkt an die Lötstellen des C8 anlöten. Dann ist die Schwingung nicht mehr mehr vorhanden.

Probleme mit USI TWI Hardware des ATtiny *61: Über einen Zeitraum von etwa einem Jahr habe ich an der Ansteuerung der USI Hardware des ATtiny immer wieder nachgebessert. Die Kommunikation lief nie ohne Probleme über einen längeren Zeitraum. Das USI Modul verhielt sich merkwürdig, so dass auch die TWI Hardwareimplementierung des ATmega aus dem Tritt kam. Z.B. wurde SDA durch USI aus unbekannten Gründen immer mal auf LOW gehalten, so dass der Master nicht mehr kommunizieren konnte. Schließlich habe ich einen selbtgeschriebene TWI Softwareimplementierung verwendet, mit der die Übertragung dann endlich stabil und dauerhaft ohne Aufsicht lief.

ATtiny 461 für TWI Software Implementierung zu klein: Ich musste auf einen ATtiny861 gehen, da die 4K Grenze überschritten wurde.

Weiterführendes

Ladeelektronik für Solarmodule (4x5V)

Die folgende Ladestation dient der Ladung von Geräten mit USB-Anschluss aus einer 12V Batterie. Konkret ist dies bei mir eine Batterie, die per Solarzelle geladen wird.

Designziele:

  • Geringe Verlustleistung in Reglung
  • Mehrere 5V Geräte anschließbar
  • Entnahmestrom ca. 4x500mA
  • Entnahmeanschlüsse 4x USB
  • Absicherung der angeschlossenen Geräte gegen Überspannung
  • Absicherung der Station gegen Kurzschluss

Theory of Operation

Kern des Moduls ist ein Schaltregler-IC. Der LM2576 ist schon lange am Markt, ist preisgünstig und hat im Vergleich zu einem Längsregler nur eine geringe Verlustleistung. Neue und teurere Typen sind effizienter als der LM2576, der Unterschied ist aber aus meiner Sicht hier nicht bedeutsam. Verwendet wurde die variable Version LM2576-ADJ, es geht vom Platinendesign aber auch der LM2576-5 Festspannungsregler. Die Platine hält sich an die Vorgaben des Datenblatts. Es sind zwei unabhängige ICs verbaut, die jeweils zwei USB-Buchsen bedienen. Das bedeutet, dass im Normalbetrieb jedes IC mit 1A belastet ist, ein geringer Wert für diesen Regler.

Der Ausgang ist mit einer Sicherung gegen Überlastung/Kurzschluss gesichert.
Eine Zenerdiode nach der Sicherung erzeugt bei deutlicher Überspannung einen Strom der die Sicherung zum Durchbrennen bringt. Damit sollten Geräte am Ausgang ein bisschen gegen IC-Defekte gesichert sein.

Schaltplan

Platinendesign

 

Bestückung

 

Einführende und weiterführende Informationsquellen zum Thema“Elektronik“

Hier meine ganz persönliche Auswahl zu Informationsquellen zum Thema Elektronik.  Es geht mir nicht um „möglichst viele Links“ sondern um wirklich fundamentale und herausragende Informationsquellen.

Bücher

The Art of Electronics. Paul Horowitz, Winfield Hill. Cambridge University Press, 2015.
Dies ist das Standardwerk zum Thema Elektronik im englischsprachigen Bereich. Wenn man nur ein Buch zum Thema Elektronik kaufen will, dann dieses. Aktuell ist die dritte Auflage, aber ein gebrauchtes der 2. Auflage (bis 2014 aktuell) ist kaum weniger wertvoll.
Von diesem Buch existiert meines Wissens auch eine kostenlose PDF-Version der 2. Auflage, bei dem nur Kapitel 1 fehlt.
Zum Buch gibt es auch ein Student Manual mit vielen Aufgaben zu den einzelnen Kapiteln, ideal zum Selbststudium.

Operationsverstärker: Lehr- und Arbeitsbuch zu angewandten Grundschaltungen. Joachim Federau. Springer Verlag 2013.
Ein hervorragendes Buch zum Thema Operationsverstärker, didaktisch kaum zu übertreffen. Wegen der klaren Darstellung ohne Formelbalast auch wunderbar fürs Selbststudium. Voll mit Beispielen die man leicht an eigene Projekte anpassen kann. Enthält pro Kapitel auch Aufgaben mit Lösungen.
Auch hier gilt: die sechste Auflage (!) ist aktuell aber mit der 5. oder 4. wird man sicher auch glücklich.

Das InterNetzteil- und Konverter-Handbuch (auch „Das neue InterNetzteil- und Konverter-Handbuch“). Jörg Rehmann 2003 (Online-Version: 2009).
Dieses Buch bringt sehr gut strukturiert Theorie und viele praktische Beispiele zu Schaltnetzteilen und DC-to-DC-Konvertern aller Art. Das Buch ist nicht bei Amazon erhältlich, kann aber bei Trifolium direkt erworben werden (http://www.trifolium.de/fachbuecher.html). Schließlich gibt es eine Online-Version des Buchs: http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Vorwort/Vorwort.html(Video-)Blogs

eevblog (http://www.eevblog.com/) von Dave Jones. Legendärer Videoblog aus Australien („not Austria“). In über 700 Videobeiträgen (Frühjahr 2015) beackert Dave Jones seit einigen Jahren alle Themen um Elektronik herum. Es gibt manchmal mehrere Beiträge pro Woche. Es wird alles besprochen: Oszilloskope, Multimeter, Elektroautos, Retrocomputing, Solar Roadways, Teardowns von fast allem was man mit Strom betreiben kann, Solar power, Konzepte und Grundlagen, eigene und fremde Projekte und vieles mehr. Bob’s your uncle!

mikeselectricstuff (https://www.youtube.com/user/mikeselectricstuff). Mike Harrison ist für mich neben Dave Jones das zweite Schwergewicht zum Thema Videoblog. Er zerlegt teilweise extrem ausgefallene Geräte, die in der Anschaffung (auch gebraucht und defekt) zum Teil sicher noch horrende Summen gekostet haben müssen. Zu nennen sind hier: Röntgenstraßen vom Flughafen-Checkin, Herzschrittmacher, Fibrilatoren, Kameras aller Art, nautische Signalbojen und vieles mehr. Während Dave Jones quasi alles zerlegt, was er in die Finger bekommt, ist Mikes Schwerpunkt eher ausgefallener elektronischer Kram :-). Neben dem Videoblog findet man Unmengen weiterer Informationen von Mike Harrison unter http://www.electricstuff.co.uk/.

… That’s all she wrote.

Umbau des Labornetzgeräts PS-302 auf Digitalanzeigen

Das Labornetzgerät PS-302 war jahrelang bei Conrad im Angebot. Es bietet 0-30V bei 0-2A. Das Gerät ist kurzschlußfest und äusserst robust gebaut. Das Netzteil ist ein Längsregler mit dickem Trafo und damit geringer Restwelligkeit (kein Schaltnetzteil). Leider hat es nur ein analoges Anzeigeinstrument. Dieses zeigt entweder Spannung oder Strom ab, man kann nie beides gleichzeitig sehen. LCD Panelmeter sind für unter 10 Euro im Handel erhältlich. Ich habe daher meine beiden Labornetzteile auf Digitalanzeige umgebaut. Jedes Gerät bekam eine Anzeige für Strom und eine für Spannung.

Die digitalen Panelmeter benötigen normalerweise eine eigene, galvanisch getrennte Versorgungspannung, bei mir 9V. Daher habe ich noch ein Mini-Netzteil mit 2x9V gebaut und die Panelmeter werden damit betrieben.

Eines der beiden Geräte nach Öffnung und Entfernung des analogen Instruments. Die Blende kann mit sanfter Gewalt entfernt werden, sie ist angeklebt. Der mittig angebrachte Schalter schaltet das Anzeigeinstrument zwischen Strom und Spoannung um und wird überflüssig.

 

Das übrigbleibende analoge Panelmeter

Ich habe zwei Geräte, die äußerlich sehr ähnlich sind, innen aber ziemlich unterschiedlich. Trotzdem konnte ich beide Geräte weitgehend identisch bearbeiten.

Das Gerät (das ältere Baujahr) von innen. Das neuere Gerät hat hinter dem Anzeigeinstrument noch eine weitere Platine und einen noch dickeren Trafo.

Aussägen eine Ausschnitts, in den beide digitale Panelmeter hineinpassen. Schutz des Geräts vor Sägespänen durch einwickeln in Zeitungspapier o.ä. Der Ausschnitt kann auch mit einem Knabber gemacht und dann sauber nachgefeilt werden (habe ich so gemacht).

Der fertige Ausschnitt.

Das kleine zusätzliche Netzteil kann an dem Befestigungswinkel, an dem das analoge Panelmeter befestigt war, angebracht werden. Diesen dazu passend abwinkeln.

So hängt das Mini-Netzgerät (ich halte den Trafo zwischen meinen Fingern!) am Befestigungswinkel.

Befestigter Winkel

Und hier das Netzteil am Befestigungswinkel.

Die Panelmeter brauchen ca. 60mA Strom bei 9V (sie haben Hintergrundbeleuchtung). Als Trafo ist ein Typ 2x9V bei 100mA vollkommen ausreichend. Die Regelung der 9V kann z.B. durch einen 78L09 oder einen TA78L009 erfolgen.

Meine Panelmeter sind 3,5-stellig, haben Hintergrundanzeige und können 200,0 mV darstellen. Nachmessen an den alten Anzeigeinstrumenten ergab, dass dort a) 100mV-Instrumente mit 250Ohm Innenwiderstand 200mV-Instrumente mit 450Ohm Innenwiderstand im Einsatz waren. Die passende Anzeige an den neuen Instrumenten erhält man durch Spannungsteiler. Da man das genau einstellen muss, sind Timmer zu verwenden.

Schaltbild a) Netzteil für die Panelmeter und b) Anschluß der Panelmeter.

Der Spannungsregler TA78L009, der 9V bei 150mA bereitstellen kann. Es kann genauso gut der besser erhältliche 78L09 verwendet werden, der 100mA bereitstellt.

Erster Funktionstest, mit losen Anzeigeinstrumenten. Angezeigt werden 5,0 Volt. Das Strommessgerät ist noch nicht in Betrieb.

Erster Test mit Spannung (4,7V) und Strom (1,01Ampere).

Und so sieht’s von innen aus. Sichtbar das kleine Zusatznetzteil (auf dem Kopf stehend montiert)

Die Panelmeter von ihrer Rückseite

Die Panelmeter werden mit einer Heissklebepistole genau fixiert

Danach werden die Panelmeter mittels der Trimmer so eingestellt, dass sie korrekte Spannungs- und Stromwerte anzeigen.

Und so sieht’s fertig aus.

Für etwa 2×8 Euro und etwa 2 Stunden Arbeit erhält man wesentlich aufgewertete Geräte.

Metall-Bandsäge APEX

Nach Jahrzenten Herummühens mit Metallbügelsägen, Winkelschleifern und anderen versuchen habe ich mir eine Bandsäge zum Schneiden von Metall gekauft. Diese ist ein Billigprodukt aus China und wird in dieser und ähnlicher Form von verschiedenen Firmen verkauft. Erstanden über ebay bei einem deutschen Händler Ende 2013.

Der Handelsname meiner Säge ist APEX, ob dies auf irgendeine realexistierende Firma hinweist, weiß ich nicht.

Ich kann’s nicht erwarten und mache direkt nach dem Auspacken gleich mal einen Schnitt durch eine 20mm dicke Stahlstange. Eine Quälerei mit der Handsäge. Der Schnitt mit der APEX dauert rund 2 Minuten. Die Säge bleibt dabei schön leise.

 

Nach dem Schnitt.

 

Schnittfläche aus der Nähe. Eine ganz minimale Welligkeit ist in der Oberfläche, vielleicht durch Schwingungen des Sägebandes.

 

Zum Vergleich: ein Schnitt mit der Handsäge. Tiefe Riefen und Unregelmäßigkeiten.


Nochmal mein Handschnitt. Hüstel hüstel.

 

Zum Vergleich: Ein Schnitt mit den Mitteln des Lieferanten, vermutlich eine Metall-Kreissäge. Eher unsauberer als der Schnitt mit der APEX 🙂

Vergrößerung des Sägetisches

Die Führung des Sägeblatts ist eine kleine schwarze Metallplatte. Diese habe ich ausgetauscht durch eine etwas größere Aluminiumplatte, so dass man die Platte wie einen kleinen Tisch nutzen kann und kleinere Teile direkt auf der Platte sägen kann.


Die Führung, mit einer Schraube fixiert

 

 


Führung von unten gesehen. Blick auf die zwei führenden Kugellager.

 


Der ganze Block dient der Führung

 


… alte Platte entfernt …

 


Hier schon mit der vergrößerten Platte

Bastelecke: Wägezellen

Wägezellen sind Kraftsensoren, mit denen z.B. elektrische Waagen aufgebaut werden.

Mit dem Typ „Doppelbiegebalkenfederkörper“ habe ich experimentiert.

Wägezellen eines Typs werden für unterschiedliche Nennlasten (z.B. 5, 10, 50, 90 KG) gefertigt.

Einsatzgebiete sind Messsysteme wie Dosierwaagen, Plattformwaagen, Abfüllwaagen.

Meine Wägezellen

Modell 1015

Hersteller unbekannt. Dieses Zellenmodell ist eines der ersten industriell gefertigten Modelle überhaupt. Laut http://www.soemer.de/waegezellen/waegezelle-1015.html sind bisher mehr als 10 Millionen dieser Zellen gefertigt worden. Nennlasten im Bereich von 3-90 KG werden angeboten. Mein Modell hat eine Nennlast von 5 KG.


Wägezelle von außen

 


Links Befestigungsbohrungen für eine Wiegeplattform

 


Im Innern: Hier ist der Dehnungsmeßstreifen zusammen mit den drei Präzisionswiderständen angebracht, alles in roter Paste geschützt

 

 

 

 


Und von ganz nah. Widerstand Vermutlich 200 Ohm 1%.

 

Anschlüsse, ungetestet, aus Vergleich mit anderen Zellen abgeleitet:

Blau +SENSE
Grün +V IN
Rot +Signal OUT
Schwarz -V IN
Gelb -SENSE
Weiß -Signal OUT
Masse

Modell TEDEA Huntleigh 1040

Das Modell 1041 ist ein ebenfalls sehr verbreitetes Modell, erhältlich für Nennlasten 5-100KG. Mein Modell hat eine Nennlast von 5 KG.

 

 

 

Messprinzip

To be done. Wheatstonsche Brücke, x mv/V, R, Spannung.

Messverstärker Penko FMD-2PC

Penko ist u.a. der Produzent zahlreicher Messverstärker. Mein älteres Modell „FMD-2PC“ ist von der Bedienung her ganz ähnlich zum Modell „FMD-g“, zu
dem man das Handbuch im Internet findet.

Der FMD-2PC bietet einen Eingang speziell für Wiegezellen, RS232 Schnittstelle, analoge Ausgänge und Schaltausgänge. Mittels Display
und Eingabetasten kann er eingestellt und bedient werden, dies ist ebenso auch via RS232 möglich.

Die analogen Ausgänge können eine Spannung proportional zum aufliegenden Gewicht abgeben. Sie werden vom intern vorhandenen digitalen
Gewichtswert via DAC versorgt.

Die Schaltausgänge können zwei bestimmte Gewichtswerte zugeordnet werden. (z.B. Minimal- und Maximalgewicht).

Über die Eingabetaster kann das Gerät eingestellt werden.

Auf dem Ausgabedisplay kann der momentane Messwert sowie während der Einstellung, der Einstellungsdialog dargestellt werden.

Via RS232 kann mittels eines einfachen Protokolls das Gerät ebenfalls bedient werden.


PMD-2PC Frontseite. 5 stellige LED-Anzeige, 8 LEDs zum Anzeigen von Zuständen, 4 Taster zur Dateneingabe/Steuerung.

 


Teil der Rückseite des PMD-2PC. Unten Leiste zum Anschluss der Wägezelle, oben Steuerausgänge, links RS232 Buchse. Buchse unten rechts ist zum Anschluss an 230V vorgesehen.

Kalibrierung

Kalibrierung bedeutet einstellen des Messverstärkers auf die verwendete Wägezelle. Man kann bis zu 4 Kalibrierpunkte festlegen.
Konkret legt man ein Gewicht auf die Zelle, z.B. 100g und stellt dann ein, welchen Wert der Verstärker dann anzeigen soll (also
100). Durch das Kalibrieren werden kleine Nichtlinearitäten der Wägezelle korrigiert. Der Messverstärker macht dies, indem er auf den
gelieferten Wert der Wägezelle eine Approximationsfunktion anwendet.

Versuchsaufbau

Die Wägezelle wurde in einen Schraubstock eingespannt, eine kleine Aluplatte als Plattform für zu messende Objekte angeschraubt und die Zelle mit ihren 6 Anschlüssen zuzüglich Schirmung mit dem Messverstärker verbunden.

Nach einer Kalibrierung konnten erfolgreich diverse Gewichte zwischen 1 Gramm und 1 Kilogramm gemessen werden.


Kein Gewicht

 


100 Gramm

 


200 Gramm

 


1000 Gramm

 


50 Gramm

 


20 Gramm

Einbau der Wägezelle in ein Gehäuse

Nach der dritten chinesischen Küchenwaage, die bei uns das zeitliche gesegnet hat wollte ich so eine Schrottflunder nicht mehr haben. Warum also nicht die Wägezelle einfach in ein Gehäuse einbauen, schon ist die Waage da!


Gehäuse aus HDF Platte 10mmm gesägt und geklebt

 


Oben kommt die Zelle hin, unten der Meßverstärker

 


Und so siehts fertig aus.

 

GPIB COMMPACK Reparatur für den Logik Analysator Tektronix 1241

Für meinen Logik Analysator Tektronix 1241 habe ich mir über ebay aus Israel das GPIB-Interface gekauft. Nach einiger Zeit stellte sich aber leider heraus, dass das Interface eine Macke hat. Manchmal werden Zeichen nicht korrekt übertragen, es kommt nur Schrott an. Empfangen wird scheinbar korrekt. Beispielsweise sollte das Kommando „id?“ in etwa folgenden String zurückliefern: „ID TEK/1241,V…“. Im Fehlerfall kam aber:

 > id?
command: id?
Query. Will check for answer.
{IEaUEKoqsuqmWyqoqmSYS{WqoqmCOMM{WqoqmACQ{q{q{s{s{

Hier sind einige Zeichen korrekt und andere nicht. Eine Analyse zeigte, dass auf dem Datenbus die Bits 0 und 7 (D1 und D6 von GPIB) immer als 0 gelesen wurden. Da auf dem Bus inverse Logik anliegt und alle gelesenen Bits vor der Weiterverarbeitung invertiert werden müssen, werden die Nullen zu Einsen, d.h. Bit 7 und Bit 0 ist immer Eins. Aus einem Space 0x20 wird so 0x61 und aus ‚A‘ wird ‚B‘ etc.

Da ich wenig Sinn sah, das Teil nach Israel zurückzusenden, stand als nächstes das Öffnen des Commpacks an.

Dort werkelt der TMS9914, ein GPIB Controller. Ausgabeseitig sind ein 75160/161 verbaut, zwei GPIB-Bus-Transceiver. Ich habe an den Eingängen des 75160AN gemessen. Dort liegen für alle Leitungen noch gleiche Pegel von etwa 3,2 Volt an. Die Abbildung unten zeigt zwei Signale auf dem Bus (D2 oben, D1 unten), dabei D1 mit nur 1,2 Volt Amplitude.

Der 75160 ist also defekt. Für einen Austausch ist das Entlöten erforderlich, dass man mit einem heißen Lötkolben (ich habe 380 Grad genommen) und Entlötpumpe vorsichtig machen kann. Die Lötstellen immer mindestens 5 Sekunden (ich habe bis 10 gezählt) erhitzen, so dass das Zinn schön flüssig ist.

Nach dem Entlöten kann das IC vorsichtig mit kleinen Schraubenziehern ausgehebelt werden. Keinesfalls Gewalt anwenden, es muss LEICHT gehen!

Danach habe ich eine Fassung eingelötet.

Schließlich habe ich, da ich das Ersatz-IC noch nicht habe, das alte IC wieder eingesetzt. Funktionsprobe zeigt, dass es genauso gut (bzw. schlecht) wie vorher funktioniert.

Ersatz-IC ist bestellt.