Elektronik-Projekte


ACHTUNG! ALLES LOOKENSKEEPERS!

Das computermachine ist nicht fuer gefingerpoken und mittengrabben.
Ist easy schnappen der springenwerk, blowenfusen und poppencorken
mit spitzensparken. Ist nicht fuer gewerken bei das dumpkopfen.
Das rubbernecken sichtseeren keepen das hands in das pockets
muss. Relaxen und watchen das blinkenlighs!


Eieruhr


Eieruhr: noch 15 Minuten

Eine Eieruhr, einstellbar von 1 bis 59 Minuten – also geeignet für kleine Wachteleier bis zum ausgewachsenen Straussenei. Die Uhr ist wirklich im Einsatz, allerdings nur für Hühnereier, Tee oder sonstige Bruzzel-Zeit-Aufgaben in der Küche.

Die Platine ist direkt auf einen Batteriehalter montiert. Energie bezieht die Uhr aus zwei Akkus, die ich bis jetzt noch nicht aufladen musste (8 Monate Betrieb). Vermutlich ist die Selbstentladung der Akkus höher als der Energieverbrauch der Uhr im Standby...

Handbuch (pdf, 17kb)


Uhr "Neptun"

mit 6 Nixie-Röhren


Uhr 'Neptun' (Detail)

Schon recht lange eine Baustelle: Meine Uhr "Neptun" mit 6 Nixie-Röhren. Elektronik und Software sind soweit fertig. Was noch fehlt, ist das Gehäuse.

Die Uhr bekommt ihre Zeit über ein DCF77-Modul. Falls kein Zeitsignal empfangen werden kann, läuft die Uhr auf Quarz.

Betrieben wird die Uhr an einem 9V Stecker-Schaltnetzteil. Die Hochspannung für die Röhren wird intern von einem eigenen Aufwärtswandler erzeugt.

Die Glaselemente des Gehäuses und die selbstgebauten Röhrenfassungen werden durch türkisfarbene LEDs beleuchtet.


eBook

Ein elektronisches Buch


eBook

Eigentlich nur der Anlass, einer Vakuum-Fluoreszenz-Anzeige, die für den Firmenmüll bestimmt war, wieder eine Daseinsberechtigung zu geben: Die Bibel als elektronisches Buch. Eher gedacht als Kunst- oder Designobjekt denn zum Stöbern.

Das Buch selbst ist auf rustikalen EPROMs gespeichert, durch deren Quarzfenster man Blick auf die Silizium-Chips hat. Wer will da noch neumodisches Zeugs wie SD-Karten!


Uhr "Lumigon"

im Baumann-Design


Uhr 'Lumigon' (Detail)

Meine erste Uhr, schon lange fertig (aber keine Bilder und so...)

Ungewöhnlich an dieser Uhr – abgekupfert von der Baumann-Uhr im Düsseldorfer Rheinturm – sind sowohl die Art der Anzeige als auch ihre Proportionen: Meine Version ist 8cm breit und 80cm hoch. Damit findet sie Platz in jeder Zimmerecke und ist damit vom dem ganzen Raum aus optimal zu sehen.


 Konzept · Schaltplan · Wecker


Uhr "Galois"


Uhr 'Galois' zeigt 12:34

Die erste und einzige meiner Uhren, von der es mehr als ein Exemplar gibt und die ein richtiges Handbuch (pdf, 420kB) hat. Auch diese Uhr gleicht ihre Zeit mit dem DCF77-Zeitsignal ab und läuft auf Quarz, wenn ein Zeitabgleich fehlschlägt.

Die Helligkeit der Anzeige wird der Umgebungshelligkeit nachgeführt, um in allen Beleuchtungssituationen eine sowohl gut ablesbare als auch blendfreie Anzeige zu realisieren. Die Helligkeitsmessung geschieht unauffällig, indem einige LEDs als Photodioden benutzt werden. Dies minimiert den zusätzlichen Schaltungsaufwand auf Null und misst dennoch die Helligkeit dort, wo es interessiert: an der Front.

Softwaretechnisch ist das Messen etwas knifflig, weil die Messung auch geschehen soll, während die als Photodioden auserkürten LEDs leuchten...


C-Meter


Ein Kapazitäts-Messgerät mit einem Messbereich von ca 5pF bis 12µF. Der Kondensator wird auf eine bekannte Spannung aufgeladen und danach über einen bekannten Widerstand entladen. Dabei wird die Zeit gemessen, bis die Spannung am Kondensator einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.

Zum Aufladen wird Port P+ auf HIGH gelegt und über den Widerstand R1, welcher der Strombegrenzung dient, der Kondensator C aufgeladen. Nach Beendigung des Ladevorganges wird P+ als hochohmiger Komparator-Eingang betrieben, und der Kondensator entlädt sich über den Widerstand R2. Weil der Eingang P+ hochohmig ist, stört der Widerstand R1 die Messung nicht. Die Spannung an Port P- ist wegen R3 = R4 gleich VCC/2. Schaltplan C-Meter (Prinzip) Für die Ladespannung am Kondensator gilt – hinreichend lange Ladezeit vorausgegetzt
U_0 = V_CC * R2 / (R2+R1)

Ausgehend von diesem Wert wird die fallende Spannung an P+ mit Hilfe des Komparators gegen die Spannung an Port P- verglichen.

Zum Zeitpunkt t= der Spannungsgleichheit gilt also
U(t) = V_CC/2 = U_0 * exp (-t/(R*C))
woraus sich die Kapazität ergibt zu
C = t/(R*ln(2))
Die Konstante im Nenner der rechten Seite ist schaltungsabhängig und wird fest ins Programm eingetragen.

Die Schaltung wird gesteuert von einem mit 8 MHz getakteten AT90S2313, im Prinzip-Schaltplan rechts als Komparator angedeutet. Die Zeitmessung erfolgt über den Analog-Komparator des µ-Controllers, dessen Ausgang mit dem Eingang der Capture-Compare-Einheit von Timer1 verbunden wird. Dadurch ist eine genaue Zeitmessung mit einer Auflösung von 125 ns möglich. Mit einem Entladewiderstand von 1MΩ ergibt sich eine Auflösung von 18 Einheiten pro pF.

Anzeigeeinheit ist eine Vakuum-Fluoreszenz-Anzeige (die gleiche, die auch auf das eBook aufgesteckt werden kann). Diese wird während der eigentlichen Messung ausgeschaltet, damit sie die Messung nicht durch die von ihr verursachen Störungen verfälscht.

Um den Messbereich auf die Größe von über 6 Dekaden zu bekommen, können drei unterschiedliche Entladewiderstände zugeschaltet werden: 1MΩ, 47kΩ oder 1.5kΩ. Das Zuschalten geschieht über Reed-Relais. Tritt bei der Zeitmessung ein Überlauf auf, dann wird automatisch ein kleinerer Widerstand gewählt und nach Wiederaufladung des Kondensators ein neuer Messvorgang gestartet.

Feldeffekt-Transistoren sind wegen ihrer parasitären Kapazitäten ungeeignet als Schalter. Bipolare Transiatoren sind wegen des Spannungsabfalls auf ihrer Kollektor-Emitter-Strecke ebenfalls nicht dafür geeignet.


Teil-Projekte

kleinere, abgeschlossene Projekte,
die Bestandteil komplexerer Gesamtprojekte sind



Hochspannungs-Netzteil

für Nixie-Röhren


180V-Netzteil

Ein Netzteil, um die Röhren meiner Nixie-Uhr mit einer Hochspannung von 140V bis 180V zu versorgen. Die Spannung kann extern eingestellt werden. Das Netzteil arbeitet an einer 9V-Niederspannungs-Versorgung.

Das Hochspannungsnetzteil ist zwar Bestandteil der "Neptun", aber trotzdem ein eigenständiges Projekt.


PWM-Spannungssteller

für Ohm'sche Last


PWM-Steller

Für die Heizung der Kathode einer D7-16 wird eine Spannung von 6.3 Volt benötigt. Die verwendete Spannungsquelle ist nicht geregelt, liefert also eine Spannung, die über 6.3 Volt liegen kann. Die Röhren soll jedoch weder unter- noch überheizt werden, damit sie keinen Schaden nimmt und sie möglichst lange lebt.

Der PWM-Effektivspannungssteller ist in die Röhrenfassung integriert und erledigt die Aufgabe mit minimaler Verlustleistung. Zudem ermöglicht er ein langsames Anheizen der Röhre.


Sonstiges

...alles mögliche eben...



Messerhalter

im Fledermaus-Design


Messerhalter Messerhalter mit superstarken Magneten im Fledermaus-Design. Die Messer hängen an der Spitze und baumeln. Platzsparend und praktisch.

Alu-Schiene ablängen, Bohrungen für spätere Montage vorsehen. In die Schiene die Magnete kleben. Ich habe flache Magnete verwendet, deren Pole an den grossen Aussenflächen sind. Durch Stapeln der Magnete kann man die Magnetkraft dem Gewicht des Messers anpassen. Für die Messer am Halter steigt die Magnetkraft von rechts (3 Magnete) nach links (5 Magnete).

Eine anfangs angedachte Markierung, wo innerhalb der Schiene die Magnete sind, wird nicht gebraucht. Beim Aufhängen findet das Messer von selbst seinen Platz.

Warnung! Superstarke Magnete sind kein Spielzeug für Kinder. Die Magnete haften mit grosser Kraft aneinander. Fliegen sie unkontrolliert aufeinander zu, gibt es schnell Quetschungen, oder die spröden Magnete zersplittern.


Komplexe Zahlen


Komplexe Zahlen: Wer immer schon mal wissen wollte, was das ist und wozu die alles Komplexe Zahlen (pdf) gut sind, findet bestimmt Gefallen an folgendem Dokument – ursprünglich ein Brief an einen Freund. Mit Erklärungen, Veranschaulichungen, Skizzen, Grafiken und Bildern.

Von Algebraischen Gleichungen bis Funktionen- und Chaostheorie, von Impedanz in elektrischen Schaltkreisen bis zur Statistischen Mechanik, von Relativitätstheorie bis zur Quantentheorie: überall sind komplexe Zahlen zu finden; und wenn man einen guten Tutor hat, auch im Mathematikunterricht der gymnasialen Oberstufe...

Komplexe Zahlen (pdf, 22 Seiten, 780kB)


Von Punkt zu Punkt


Wie findet man eine möglichst ansprechende Linie, die die Punkte eines Punkt-zu-Punkt-Bildes verbindet? Von Punkt zu Punkt (pdf) Dazu wird ein Verfahren dargestellt, das die Anzahl der nicht-verschwindenden Koeffizienten der diskreten Fourier-Transformierten minimiert, ohne die approximierende Eigenschaft allzu sehr zu verschlechtern. Die Fourier-Transformierte wird erstellt für eine Interpolation der Punkte durch zyklische, kubische Splines.

Zudem gibt es ein kleines C-Projekt (zip, 192kB), mit dem solche Kurven berechnet werden können.

Von Punkt zu Punkt (pdf, 7 Seiten, 135kB)
Internet-Version des Artikels