Kleines Bastelprojekt zur Sommerzeit

Solarmodul
Als Mini - Bastelprojekt zur Sommerzeit bezeichne ich folgende Bastelei. Ein kleines monokristallines Solarmodul mit der Bezeichnung "SM 6" von einem bekannten, großen Elektronikdistributor der mit "C" beginnt und mit "d" endet, spielt in dem Projekt die Hauptrolle. Das Modul hat eine Nennleistung von 6Wp bei einem maximalen Strom von 320mA. Die Nennspannung liegt bei 17,3V. Die Leerlaufspannung beträgt 20,8V. Die Siliziumzellen sind in einer EVA (Ethylen-Viny-Acetat) Kunststoffplatte eingebettet und UV-und feuchtigkeitsbeständig. Das ganze Modul ist ca. 25cm x 25 cm groß. Es ist also ideal geeignet, um die Energie zum Betreiben von USB-Geräten bereitzustellen. Hierbei habe ich zum Beispiel an WIFI-IP-Cams gedacht. Auch das Laden von Smartphones ode Tablets sollte damit möglich sein.
Um das nun auch durchführen zu können, muss aus der Nennspannung der Photovoltaikzelle die Betriebsspannung des USB-Standards (5V) erzeugt werden. Das könnte man jetzt ganz einfach mit einem 7805er Regler machen und die Differenz dabei in Wärme umwandeln. Doch das ist die, so ziemlich ineffizienteste Möglichkeit, die Energie des Panels in ein Handy zu bekommen.
Zum einen ist der Innenwiderstand des Panels von der Lichtintensität abhängig, was einen großen Einfluss auf den Wirkungsgrad bei nicht angepassten Lastwiderständen hat. Zum anderen ist ein Längsregler ein Energievernichter, da die Differenz zwischen Eingangsspannung und geregelter Ausgangsspannung bei Stromfluß in Verlustleistung, also Wärme umgewandelt wird. Hier ist man mit einem Schaltwandler (Buck-Converter) besser bedient.
In einem einfachen Laboraufbau kann das Verhalten des Panels untersucht werden. Dazu wird die Leerlaufspannung des Panels bei unterschiedlicher Beleuchtungsstärke gemessen. Anschliessend wird das Panel mit unterschiedlichen Widerstandswerten belastet und der Strom durch die Last, sowie die Spannung am Panel gemessen. Die Messwerte werden aufgezeichnet und der Ri (Innenwiderstand der Quelle) berechnet. Der nachfolgende Stromlaufplan zeigt den Messaufbau:
Messaufbau - Schaltung
Als Amperemeter dient ein Agilent- und als Voltmeter ein Keithley 2701 Tischmultimeter. Diese Messgeräte können beide über SCPI-Befehle gesteuert werden. Als Schnittstelle ist  jeweils ein LAN-Port vorhanden. Das macht es einfach, über einen PC und ein geeignetes Script, einen automatisierten Messablauf zu realisieren. Und da Matlab eine sehr bequeme Möglichkeit bietet, zu scripten, wird es auch gleich verwendet. Um in einem Labor messen zu können und in etwa die selben Umgebungsbedingungen zu haben, wird anstelle der Sonne eine Tischlampe mit Halogenglühbirne verwendet. Die Helligkeit der Lampe wird einfach durch die Versorgung mit einem Labornetzgerät von 0-13V eingestellt. Natürlich kann auch das Labornetzgerät per Matlab gesteuert werden.
Messaufbau mit Lampe als "Sonne"
Die Lampe ist in einem Abstand von 25cm mittig über dem Panel platziert. Um ein Gefühl zu bekommen, welche Beleuchtungsstärke mit der Lampe erreicht wird, wird mit einem Luxmeter eine Referenzmessung gemacht. Das heißt, die Lampe fährt die Leistungsrampe von 0-13V durch und das Luxmeter misst die Beleuchtungsstärke im Abstand von 25cm unter der Lampe. Das Ganze wird in 0.5V Schritten aufgelöst. Daraus ergibt sich eine Kurve, die so aussieht:
Spannung an der Lampe ergibt Beleuchtungsstärke
Jetzt kann die Messung beginnen. Als Lastwiderstand werden manuell Widerstände an das Panel geschaltet und Strom und Spannung bei jeder Helligkeitsstufe gemessen. Es sind elf Lastwiderstandswerte die von 4.7 Ohm bis 220 Ohm reichen nacheinander angeschlossen. Eine Leerlaufmessung wird dann natürlich ohne Lastwiderstand gemacht. Folgender Graph zeigt den errechneten Innenwiderstand bei zwei Lasten des Panels über den Helligkeitsverlauf der Lampe in Lux und im weiteren Graph über die Spannung an der Lampe(für die bessere Skalierung). Den Innenwiderstand einer Quelle errechnet man aus der Leerlaufspannung der Quelle abzüglich der Spannung unter Last, dividiert durch den Strom. Mit der Differenz der Leerlauf und Lastspannung erhält man also den Spannungsabfall am Innenwiderstand. Da im Lastfall auch der Strom bekannt ist, braucht man nur mehr das Ohm´sche Gesetz anzuwenden, um den Widerstandswert zu erhalten...
Innenwiderstand vs. Beleuchtungsstärke
Innenwiderstand vs. Spannung an der Lampe
Da jetzt einige Klarheiten über das Verhalten der PV-Zelle beseitigt wurden, kann ich noch kurz über den Aufbau des Spannungswandlers berichten. Wie schon zuvor angekündigt, ist ein Schaltwandler der effizientere Weg, die Energie an den Verbraucher anzupassen. Hier kommt ein LM2596S zum Einsatz. Der LM 2596 ist ein "Simple Switcher Power Converter, der mit 150kHz schaltet und ein Last mit 3A versorgen kann.) Hier eine Übersicht der Funktionen:
  • 3.3-V, 5-V, 12-V, and Adjustable Output Versions
  • Adjustable Version Output Voltage Range: 1.2-V to 37-V ± 4% Maximum
    Over Line and Load Conditions
  • Available in TO-220 and TO-263 Packages
  • 3-A Output Load Current
  • Input Voltage Range Up to 40 V
  • Excellent Line and Load Regulation Specifications
  • 150-kHz Fixed-Frequency Internal Oscillator
  • TTL Shutdown Capability
  • Low Power Standby Mode, IQ, Typically 80μA
  • Uses Readily Available Standard Inductors
  • Thermal Shutdown and Current-Limit Protection
(Quelle: Datenblatt des Herstellers TEXAS Instrument)
Mit diesem Schaltwandler und noch ein paar wenigen anderen Komponenten lässt sich schnell eine Schaltung zusammenzimmern und mit dem Layouttool "Eagle" in eine Platine verwandeln. Diese Schaltung ist aber so einfach aufgebaut, dass sie lediglich mit den Vorzügen des LM2596 möglichst effizent arbeitet, aber kein Powertracking durchführt. Das heisst, die Last, die die Schaltung für die Solarzelle darstellt wird nicht an den Innenwiderstand der Solarzelle angepasst.
Schaltbild des DC-DC Converters



Messung der Beleuchtungsstärke

Messaufbau



Schaltbare Lastwiderstände



Layout am Computer


Folie zum Erstellen der Printplatte
Geätzte PCB
 


Bestückte PCB



Fertige Schaltung

Keysite Oszilloskop stirbt im Standby - Netzteilreparatur

Ein interessantes Problem ist bei der Messtechnik in den Labors meines Arbeitsplatzes aufgetreten. Mit "Messtechnik" bezeichne ich die Ausstattung eines Laborarbeitsplatzes, für die Grundlagenausbildung. Von den Laborarbeitsplätzen gibt es insgesamt neunzehn Einheiten, die mit je zwei Labornetzgeräten, zwei Tischmultimetern, einem Keysite Signalgenerator und einem Keysite (Agilent) Oszilloskop der Serie Infiniivision DSO-X 20xx ausgerüstet sind. Alle Geräte sind netzwerkfähig und sind über LAN mit dem zugehörigen Arbeitsplatzrechner verbunden. So kann mit Hilfe unterschiedlicher Software (Agilent VEE, Matlab, LabVIEW etc.) auf die Messgeräte zugegriffen werden. Die Geräte wurden vor ca. drei Jahren angeschafft und ersetzt die fast zwanzig Jahre alte Laborausstattung. 

Doch nun ist der Fall aufgetreten, dass bei einem Arbeitsplatz das DSO-X2012A Oszilloskop kein Lebenszeichen mehr von sich gab. Es kommt gelegentlich vor, dass bei Laborübungen oder beim freien Arbeiten in den Labors einmal ein Studierender den Not-Aus Schalter des Arbeitsplatzes betätigt und ihn so stromlos macht.  Doch das war nicht der Fall. Alle an dem Arbeitsplatz angeschlossenen Geräte funktionierten, mit Ausnahme des DSO. Auch am Ende des Kaltgerätesteckers war Spannung zu messen. Also konnte das Problem nur am Oszilloskop selber liegen. Die Rückwand ist schnell abgeschraubt, ein Schirmblech entfernt und das Netzteil liegt frei. Gleich bei der ersten optischen Begutachtung ist der große Siebelko mit nach oben gewölbter Kappe aufgefallen. Aber einmal schön der Reihe nach.

Netzteil des Infiniivision  
An den AC-Pins vom Netzeingang war die Netzspannung zu messen, jedoch an keinem der Ausgänge des Netzteils eine Gleichspannung. Egal ob der Powerschalter des Gerätes ein- oder ausgeschaltet war. Die Vermutung liegt nahe, dass das Netzteil defekt ist.










Bildunterschrift hinzufügen
Zunächst wurde das Netzteil ausgebaut und 
beginnend von der AC-Eingangsseite untersucht. Die Printsicherung im Bereich des Netzfilters ist gleich als erstes defektes Bauteil aufgefallen. Es handelt sich um eine träge 6.3A/250V Sicherung. Da eine ausgelöste Sicherung immer einen Grund hat, abzuschalten, wurde weitergesucht. Die Netzgleichrichter waren ok, jedoch hatte der 100uF / 420V Elektrolytkondensator, der als Gleichspannungsglättung der Primärseite eingesetzt ist, thermisch schon einiges abbekommen und war aufgebläht. 


originaler Elko 100uF /420V /105°C
Auch seine Kapazität war nicht mehr im Nominalbereich. Aber auch das war nicht direkt der Grund für das Auslösen der Sicherung. Der war dann schnell gefunden. Ein Mosfet der als Ansteuerung des Transformators dient, war niederohmig. Genauer gesagt er hatte einen Kurzschluss zwischen allen Anschlüssen.

Mosfet STP12NM50 
Das folgende Bild zeigt die Einbaupositionen der Bauteile. Diese wurden erneuert. Der Mosfet wurde durch einen Originaltyp ersetzt und der Netzelko gegen einen 100uF / 450V /105°C Typ getauscht. Der ist zwar von der Bauhöhe etwa fünf Millimeter höher, passt aber problemlos in das Netzteil.
Einbaulage des Kondensators und des Mosfet 
Auf der Rückseite der Netzteilplatine waren zwei SMD Widerstände im Bereich des Gate-Anschlusses des Mosfet defekt. Es handelt sich dabei um einen SMD Widerstand der Baugröße 0805 mit 5,11 Ohm und einen SMD Widerstand der Baugröße 1206 mit 2,0 kOhm. Das untenstehende Bild zeigt auch hier wieder die Einbaulage.
Einbaulage der defekten SMD Widerstände
Nachdem alle erwähnten Bauteile erneuert waren, wurde ein erster Funktionstest durchgeführt. Dieser war jedoch ernüchternd, denn das Netzteil arbeitete noch nicht. Die Sicherung blieb intakt und die primärseitige Gleichspannung stand stabil. Doch das Gate des Mosfet wurde nicht angesteuert - leider. Denn jetzt kam der aufwendige Teil der Reparatur. Auf der Netzteilplatine befindet sich, stehend eingebaut, eine weitere Platine, auf der mehrere Controller IC´s verbaut sind. Verfolgt man die Gate-Leitung vom Mosfet, so endet sie an einem Pin dieser Ansteuerungsplatine. Also muss diese raus.
Controllerboard ausgebaut
Dazu musste zuerst das Kühlblech entfernt werden. Dann wurde es etwas mühsam, denn das Controllerboard ist nicht über eine Stiftleiste oder Steckverbindung mit der Hauptplatine verbunden, sondern die Kontaktpins sind gelayoutet und ausgefräst. Das bedeutet, man muss die Auslötarbeiten sehr behutsam in Angriff nehmen, um die Leiterbahnen an den Enden der gefrästen Pins nicht zu beschädigen.











Mainboard ohne Controllerplatine 
UC3842B 
Als der Ausbau erfolgreich abgeschlossen war, konnte das Controllerboard begutachtet werden. Und siehe da, die vom Gate des Mosfet geroutete Leitung endet an Pin 6 eines kleinen IC´s. Dabei handelt es sich um einen UC3842B VD1R2G. Bei diesem IC war das Gehäuse gesprengt. Neben dem Controller IC, war auch ein SOT23 PNP-Transistor (PMBT 2907A) gestorben und an allen Pins niederohmig.





Einbaulage der defekten Komponenten
Nach dem Erneuern der defekten Komponenten, wurde das Netzteil wieder zusammengebaut und ein Funktionstest durchgeführt. Das Oszilloskop startete wieder und das Netzteil verrichtete seinen Dienst.
defekte Bauteile

Ergebnis nach erfolgter Reparatur 
Interessant wäre es jetzt herauszufinden, warum das Netzteil nach gerade einmal drei Jahren seinen Geist aufgibt. Zumal die Oszilloskope nicht im Dauerbetrieb laufen, sondern nur während der entsprechenden Lehrveranstaltungen eingeschaltet sind. Dabei ist folgendes aufgefallen: Das Oszilloskop ist permanent an die Stromversorgung angeschlossen. Der Power-Schalter des Oszilloskops schaltet aber nicht die AC-Versorgung aus, sondern nur im Sekundärbereich des Netzteils die Controlleransteuerung. Das bedeutet, das Netzteil arbeitet im ausgeschalteten Zustand quasi im Standby-Betrieb. Und dabei ist uns aufgefallen, dass bei allen ausgeschalteten Oszilloskopen im Standby eine Verlustleistung auftritt, die die Mosfets und vor allem den 100uF Elko stark erwärmt. Das würde den aufgebähten, ausgetrockneten Elko und den darauffolgenden Tod der Netzteile erklären.  Um das zu verifizieren wurde bei mehreren Geräten die seit Tagen nicht eingeschaltet waren, die Temperatur an den Komponenten gemessen.

Thermofühler an der Elkooberfläche
Hier konnte folgendes festgestellt werden. Sowohl an der Oberfläche des Kondensators als auch am Kühlblech der Mosfets waren im ausgeschalteten Zustand Temperaturen von 56°C bis knapp 60°C zu messen.  Sollte das so sein ??
Temperaturmessung am Elektrolytkondensator 

Hier noch die benötigten Bauteile:
  • Widerstand 5R11 0,1W 0,1% Farnell Nr.: 614-4257
  • Widerstand 2k0 0.66W Farnell Nr.: 721-9844
  • PNP Transistor SOT23, SMD Stempel 2F Type PMBT2907A, 215 Farnell Nr.: 1626500
  • PWM Controller IC, UC3842B VD1R2G / 500kHz Farnell Nr.: 2835218
  • Kondensator 100uF / 105°C / 450V
  • Printsicherung T6.3A 250V


Der multimediale Auftritt des "Elektronischen Würfel"

Im Rahmen meiner beruflichen Tätigkeit bin ich immer wieder bei In-House- Veranstaltungen mit dabei und zusammen mit meinen Kollegen versuchen wir, in Hands-on Workshops, den Besuchern Elektronik näher zu bringen.  "Die Besucher" sind meist Jugendliche aus Schulen, die sich auf der Suche nach ihrem beruflichen Werdegang und ihren zukünftigen Möglichkeiten, informieren wollen. Dazu bieten wir aus dem Elektronik-Bereich beispielsweise Lötübungen an, in denen die Jugendlichen einen kleinen Bausatz zusammenbauen und in Betrieb nehmen dürfen. Einer dieser Bausätze ist der Elektronische Würfel.

In dem Beitrag werde ich jetzt nicht über den Würfel selbst berichten, sondern über dessen multimediale Aufbereitung. Genauer gesagt, soll ein kleiner Einblick hinter die Kulissen entstehen, wie mit geringstem Hardwareaufwand ein kurzes Aufbauvideo des Bausatzes erstellt wurde.

Das Set sieht wie folgt aus: Auf dem Arbeitstisch wird ein weißer Papierhintergrund angebracht, der wie bei Photoshootings die Wand und den Boden bedeckt. Der Übergang von Wand zu Boden ist in einem großzügigen Bogen ausgelegt. Man kann sich das wie eine Quarter-Pipe vorstellen.  Das zu filmende Objekt wird dann im vorderen Bereich auf dem weißen Boden platziert. Vom Objekt zur Rückwand sollte ausreichend Platz sein, sodass es beim Ausleuchten dann keine Probleme mit Schatten auf der Rückwand gibt. In diesem Fall ist es einfach, da der Bausatz nicht sehr groß ist.

Die Ausleuchtung, der mitunter wichtigste Teil, für eine Bildaufnahme war hier etwas Bastelei. Normalerweise verwendet man zum Ausleuchten Videoleuchten mit einstellbarer Farbtemperatur bzw. Dauerlichtsoftboxen.  Für diese Aufnahmen hatte ich aber nur eine Kamerakopfleuchte und die "normale" Arbeitsplatzbeleuchtung zur Verfügung. Aber mit einer Diffusorplatte für das Kopflicht (das zumindest in der Farbtemperatur einstellbar ist) war schon mal für ausreichend Frontallicht gesorgt. Für die Ausleuchtung des Hintergrundes habe ich einfach auf die Arbeitsplatzleuchte ein dünnes Blatt weißes Papier geklebt, das ebenfalls als Diffusor dient. Die Arbeitsplatzleuchte ist glücklicherweise mit einer Leuchtstofflampe, mit fast Tageslichtfarbtemperatur als Leuchtmittel ausgestattet. So konnte ich das einstellbare Kopflicht gut an die Farbtemperatur der Hintergrundbeleuchtung anpassen.

Detailaufnahme für Stop-Motion Sequenz
Jetzt fehlt nur mehr die Kamera. Hier verwende ich meine alte Panasonic HDC-TM700 Videokamera, die im AVCHD Codec auf SD-Karte aufzeichnet. Als Stativ kommt ein kleines Manfrotto Videostativ zum Einsatz, das für die statischen Aufnahmen vollkommen ausreichend ist. Nach der Komplettierung des Aufbaus konnte mit den Bestückungsarbeiten der Platine begonnen werden. Hierzu habe ich ein einfaches Skript erstellt, das im Wesentlichen den chronologischen und logischen Aufbau der Schaltung beinhaltet. Ein paar Szenen in Stop-Motion Technik sollen wiederholte Tätigkeiten beschleunigt und aufgelockert darstellen. Das sind zum Beispiel die Leuchtdioden. Hier wird gezeigt, wie ein Stück eingelötet wird und die restlichen tauchen dann im Stoptrick Stil auf.  Nach dem fertig aufgebauten Würfel und den abgedrehten Szenen beginnen jetzt die Schneidearbeiten.
Nahaufnahme auf die LEDs


Heutzutage einfach und üblich im digitalen NLE - Schnitt (Nonlinear Editing), wird das Videomaterial vom Speichermedium der Kamera in ein Schnittprogramm auf die Arbeitsfestplatte (oder heute eher SSD) des Schnittrechners importiert. Die hier gängigen Programme sind Adobe Premiere und Davinci Resolve von Blackmagicdesign. Es gibt auch noch viele andere Schnittprogramme die für den schnellen, unkomplizierten Schnitt für Heim und Hobby geeignet sind, aber bei aufwendigeren Schnittarangements und Bildmanipulationen unbrauchbar sind. Dazu zählen Apple Imovie, der Moviemaker von Windows und leider auch Finalcut.

Videonachbearbeitung mit Resolve
Für den Schnitt dieses Videos habe ich mir einmal die freie Testversion von Davinci-Resolve angesehen. Und ich muss sagen, ich bin begeistert, wenn man nicht komplexe Titel und Effect-Templates benötigt, dann kann man in der Testversion schon ziemlich komplexe Projekte realisieren. Nach etwa 16 bis 2o Stunden war das ca.  fünf Minuten lange Filmchen fertig geschnitten. Jetzt fehlte noch eine Introsequenz, die mein Kollege als Computeranimation in Blender modelliert und animiert hat. Nach dem Rendern und Einbauen in das Würfelfilmchen, fehlte jetzt nur mehr der Ton. Hier wurde kein Originalton der Videoaufnahmen verwendet, sondern nur nachvertont. Beginnend mit Geräuschen zur Intro Animation und zu einigen Bewegungen im Film während des Lötens, wurde als weitere Tonspur (bzw. Spuren) die Hintergrundmusik und die Beats taktsynchron zu einigen Sequenzen (zum Bsp. die Stopmotions) angepasst. Um den Film zu komplettieren, fehlt noch die Stimme aus dem Off - also der Filmkommentar. Da meine Stimme und Sprechweise als Kommentarstimme für einen Film absolut ungeeignet ist und schrecklich klingt, haben wir unter den Kollegen einige Sprechproben durchgeführt. Und wir wurden auch fündig. Danke Fritz. Mit einem digitalen portablen Audiorecorder (früher wurde das mit dem Uher Reporter gemacht) mit geeignetem Mikrophon in einem geeigneten, echofreien, ruhigen Raum hat es geklappt, die ca. zwei Seiten Text einzusprechen. Mit dem freien Audiosoftware-Tool Audacity wurde das Audiomaterial nachbearbeitet und dann in das finale Projekt übernommen und alles eingepegelt. Endlich konnte das Projekt gerendert und als finale Datei gespeichert werden.

Philips und der "König der Experimentierkästen"


Da ich aus gesundheitlichen Problemen zurzeit kaum mobil bin und nahezuden ganzen Tag nur herumliege, habe ich auch jeden Tag einwenig Zeit, hier wieder ein paar Zeilen zu tippen und wieder ein bisschen gesammeltes Material für den Blog aufzubereiten. Schon längere Zeit habe ich vor über das folgende Objekt zu bloggen:

Bildröhreneinheit aus EE2007
 Elektronische Schwingungen sichtbar machen, ihren Fortlauf beobachten und daraus Schlüsse ziehen - das sind Arbeitsabläufe, die jedem fortgeschrittenen "Jung-Elektroniker" neue, interessante Perspektiven eröffnen. Die dafür nötigen Geräte lassen sich mit der reichhaltigen Ausstattung dieses Kastens selbstständig zusammenbauen.: über 150 elektronische Einzelteile, wie z.b. Oszillografenrohr, 29 Transistoren und Dioden, 79 Widerstände, 10 Potentiometer, 37 Kondensatoren usw. Ein besonderer Vorteil dieser Ausstattung: die Bildröhreneinheit wurde in ein durchsichtiges Gehäuse eingeschweißt, so dass ihre Schaltung genau zu erkennen ist. Das Anleitungsbuch gibt allgemeinverständliche Arbeitshilfen und macht auf einfache Weise mit der Oszillografen-, Digital- und Radartechnik vertraut. Mit diesem Kasten kann sich jeder "Jung-Elektroniker" einen Wunschtraum erfüllen: den Bau eines Oszillographen - sowie 100 elektronische Geräte und Schaltungen.

EE2007 Version aus dem Jahr 1974  
Dies ist der originale Covertext des Philips Elektronikbaukasten EE2007 aus dem Jahr 1974. Er war der Nachfolger des EE1007. Im Jahr 1983 gab es eine neue Auflage des EE2007. Erkennbar ist das am farbigen Aufdruck der Schachtel. Die 74er Version war in roter Farbe bedruckt und die 83er Version in schwarzer Farbe. Aber eines hatten beide Versionen gemeinsam: Sie waren zur damaligen Zeit ein nicht erfüllbarer Wunschtraum. Die Preise beliefen sich auf ca. 2100 bis 3000 Schillinge. Ein absolut nicht erfüllbarer Jugendtraum. Doch so in etwa 40 Jahre später lies sich der Traum, die Bildröhreneinheit zu besitzen und die Sammlung zu ergänzen, erfüllen. Diese Baukästen sind jetzt nur mehr sehr selten und je nach Zustand zu Preisen von 300 bis 700 Euro im Netz zu finden. Als geduldiger Beobachter der diversen Flohmarkt- und Gebrauchtwarenplattformen hatte ich nach langer Zeit das Glück relativ günstig einen 2007er zu ergattern.
Doch was konnte man damit nun anfangen? Der EE2007 ist eine Ergänzung zu den Kästen EE2003, EE2000, EE2000GK, EE3003. Der EE2008 ist zur vollständigen Realisierung der in der Anleitung enthaltenen Beispielschaltungen ebenfalls notwendig.
(Information aus der website: http://norbert.old.no/kits/ee2000/ee2007.html)

Die umfangreichen Beispiele aus dem Handbuch sind hier angeführt:

Oszillografische Untersuchungen an Dioden und Transistorschaltungen
Die Zeitablenkung, Oszillograf mit umschaltbarer Zeitablenkung, Wechselspannungsformen, Diode als Gleichrichter, Zweiwegegleichrichtung, Brücken- oder Graetzgleichrichtung, Wirkungsweise von Siebschaltungen, Transistor als Verstärker, Verstärker und Gegenkopplung, Verstärker in Kollektorschaltung, Phasenumkehrstufe

Der Transistor als SchwingungserzeugerAllgemeines über Oszillatoren, R-C-Oszillator, Rechteckgenerator, Sägezahngenerator

DigitaltechnikEinführung in die Digitaltechnik, Transistor als Schalter, Astabiler Multivibrator, Monostabiler Multivibrator, Bistabiler Multivibrator, Schmitt-Trigger, UND Schaltung, ODER Schaltung, NICHT (NOT) Schaltung, NAND Schaltung, NOR-Schaltung, UND und ODER Schaltung in der Impulstechnik, Digitales Knobeln, Zähler bis 4, Dreiklang mit Pause, Elektronischer Kuckuck, Ein-Aus-Schalter, Tast-Ein-Aus-Schalter, Metronom

Verschiedene Anwendungsgebiete der OszillografentechnikKreisablenkung, Einzelteilprüfgerät, Diodenkennlinienschreiber, Transistorkennlinienschreiber, Kapazitäts- und Widerstandsmessbrücke, Sprachanalysator, Künstlicher Horizont, Radarprinzip

FernsehtechnikBildabtastung, Erzeugung eines elektronischen Rasters, Das Fernsehsignal, Die drahtlose Bildübertragung, Blockschaltbild des Fernsehbild- und Tonempfängers

Verschiedene SchaltungenSpannungsstabilisator, Gleichspannungswandler, Treppenspannungsgenerator, Stufentongenerator, Leuchtfeuer, Metallsuchgerät, Universalverstärker, Universalverstärker als Sinusgenerator, Universalverstärker als Nadelimpulsgenerator, Universalverstärker als Blinklicht, Universalverstärker als Zeitschalter, Universalverstärker als Plattenspielerverstärker, Universalverstärker als Diodenempfänger, Universalverstärker als MW-Reflex-Empfänger
Die Bildröhreneinheit im Detail. Ansicht von oben

Die Bildröhreneinheit im Detail. Seitenansicht

Sockelbeschaltung

Die Bildröhreneinheit besteht aus einem transparenten Kunststoffgehäuse in dem eine, zur damaligen Zeit sehr gängige Oszilloskopröhre  eingebaut wurde. Die DG7-32 ist eine mit 6.3Volt  300mA indirekt geheizte Bildröhre mit 172mm Länge und einem Bilddurchmesser von 69mm. Der Sockel ist ein B12A. Die Einheit ist identisch zu den Modellen 3AMP1A bzw CV2431 (Quelle: radiomuseum.org)

Die Schaltung der Bildröhreneinheit werde ich hier nicht veröffentlichen. Mit ein wenig Netzrecherche lässt sie sich jedoch schnell finden.

Trimmpotentiometer
In der EE2007 Box befinden sich neben der Röhreneinheit noch zahlreiche weitere Bauteile wie die klassischen Halteklammern und Federn, Widerstände, Keramikkondensatoren, Trimmpotentiometer, eine Siliziumdiode und Transistoren usw. Die Energieversorgung von 6V beziehen die aufgebauten Schaltungen aus mehreren Monozellen für die es einen eigenen Halter gibt.



der "Blaue Transistor" (ein BC158)
Vielleicht ergibt sich auch irgendwann einmal die Zeit, mit dem Experimentierkasten, oder auch anderen Kästen der Serie einige Beispielschaltungen aufzubauen und darüber einen  Film oder sogar eine Serie zu erstellen und die beispielsweise über youtube zu veröffentlichen.  Dafür wäre aber noch etliches an Recherche- und Vorbereitungsarbeiten notwendig, die ohne Unterstützung aber kaum zu bewältigen ist.


Vor Gameboy und co - die LCD Spiele #2

Ein Trend der 80er waren die mobilen Videospiele. In einem älteren Blogbeitrag habe ich schon eines dieser alten LCD-Games oder im Volksmund auch "Trico-Tronic" genannt, vorgestellt. Es was das Spiel "Sea Ranger". Da ich im Netz immer wieder auf der Suche nach alten Schnäppchen bin wurde ich auch wieder einmal fündig und habe ein LCD-Spiel gefunden, das mein Bruder einst besaß. Und da es doch einige Erinnerungen weckt, musste ich es haben. Es war für wenige Euros zu erwerben und bis auf ein bisschen Schmutz in einem sehr guten Zustand.
LCD-Game "Submarine Game"

Es ist das Spiel "Submarine Game". Das Spiel ist mit "Altic" bzw. auch mit "Conic" gebranded und nennt sich "Submarine Game" oder mit etwas anderem Bildschirmlayout auch "Monster Game". Der Hersteller oder auch die Geräteserie nennt sich "CG-2000".
CG-2000


Conic - Einer der Hersteller

Das Gerät wurde Anfang der 80iger Jahre verkauft und zu dieser Zeit war es auch im Besitz meines Bruders. Im Netz findet man es auch noch von den Herstellern Yoko und Intrec.
Betrieben wird das Spiel mit zwei 1.5V Knopfzellen der Bauform LR/SR 44. Auf der Rückseite ist sogar die Leistungsaufnahme von 0.0003 Watt angegeben :)
Leistungsaufnahme des Tricotronic
Das Spiel wird über die Taste "Aim" und "Fire" gesteuert. Ziel ist es, mit einer von drei wählbaren Torpedoabschußstationen U-Boote zu treffen und zu versenken. Mit "Aim" wird zwischen den drei Torpedorampen umgeschaltet und "Fire" feuert sie ab. Die U-Boote variieren ihre Geschwindigkeit, kommen von links und rechts ins Bild und ändern auch ihre Tiefe. Sie werfen ebenso Bomben ab, die die Torpedorampe zerstören.
Tasten zur Steuerung

Der Ton zum Spiel kommt wieder aus einem Piezolautsprecher, der die Piepstöne wiedergeben konnte. Hier ein kurzes Video über das Spiel:

Tomy Racing Cockpit

Tomy Racing Cockpit
Vermutlich aus dem Jahr 1983/84 stammt das Turbo Racing Cockpit des Spielzeugherstellers TOMY. Das Turbo Racing Cockpit ist eine Art Autosimulator mit einem Bildschirm, auf dem die Strecke animiert dargestellt wird. Das Racing Cockpit ist der Form eines Porsche nachempfunden. Es hat ein Lenkrad, mit dem ein kleines, hinter der Matscheibe befindliches Autosymbol hin und her bewegt wird. Im Cockpit gibt es als Bedienelemente einen Ganghebel mit dem die Geschwindigkeit in vier Stufen eingestellt wird, einen Zündschlüssel der den Simulator einschaltet und einen kleinen Drucktaster, der einen mechanischen Streckenzähler zurücksetzt.
Anzeigen im Cockpit

Als Anzeigen sind im Cockpit ein "digitaler Tacho", ein "Drehzahlmesser" und eine Tankfüllstandanzeige verbaut. Ich habe die Beschreibung der Instrumente absichtlich in Hochkommas gesetzt, da das Wort "Digital" hier bedeutet, dass die Anzeigen rein mechanisch realisiert sind. Die Geschwindigkeitsanzeige ist beispielsweise eine, in Form einer Sieben-Segment-Anzeige gelochte Kunststofffläche, hinter der passend eine farbige Platte verschoben wird. Das Verschieben wird über einen Hebelmechanismus durch den Gangwahlhebel realisiert. So wird in jeder Geschwindigkeitsstufe eine passende Segmentanordnung hinter die Lochmaske bewegt. Die Drehzahldarstellung wird eben so realisiert.

Das Autosymbol (die Spielfigur des Simulators)
Auch die Lenkbewegungen des Lenkrades werden über ein mechanisches Gestänge auf das kleine Autosymbol übertragen. Dieses kleine Auto ist die Spielfigur hinter der Mattscheibe und soll auf der Straße gehalten werden und nicht mit Hindernissen kollidieren. Straße? Hindernisse? - Ja die gibt es auch. Die Fahrbahn wird aber nicht, wie man es heute von Computer- und Konsolenspielen oder Arcade Automaten gewohnt ist, elektronisch generiert, sondern rein mechanisch durch eine Licht Projektion auf die Mattscheibe. Realisiert hat man das mit einer Trommel auf der, auf einer transparenten Folie die Straße gezeichnet ist. Die Trommel wird mit einem Elektromotor angetrieben. Um das Bild der Folie auf den Bildschirm zu bringen, ist innen in der Trommel, auf ihrer Achse eine kleine Glühlampe moniert. Das Licht dieses Glühlämpchens genügt, um die Folie zu durchleuchten und ihren Inhalt auf die Mattscheibe zu projizieren.
Trommel mit der Bildinformation

Betätigt man jetzt den Zündschlüssel am Simulator, dann wird alles eingeschaltet. Das Lämpchen leuchtet und man sieht die Straße am Bildschirm. Ein Summen des kleinen Elektromotors ist auch zu hören. Wird der Ganghebel aus der Leerlaufposition auf einen Gang geschaltet, so beginnt sich die Projektionswalze zu drehen und es sieht am Bildschirm aus, als ob das kleine Auto die Straße entlangfährt.

"Schalltrommel" für das Geräusch beim Verlassen der Straße
Eine "Mechanik box" mit reichlich Zahnrädern ermöglicht es zu erkennen, ob das Auto sich auch auf der Straße befindet oder nicht. Verlässt das Auto die Straße so wird ein eine Metallfeder in Bewegung gesetzt, die auf eine kleine "Schalltrommel" schlägt und somit ein Knattergeräusch erzeugt. Gleichzeitig wird der Streckenzähler, der bei korrekter Straßenfahrt hochzählt, angehalten. Die ganze "Fahrsimulation" läuft solange, bis die Tankfüllstandanzeige (ebenfalls mit einem mechanischen Schieber realisiert) "leer" anzeigt. Dann Stoppt die Walze und die Fahrt ist beendet. Die bis dahin erreichte Streckenzahl ist somit der Highscore.


Das versteckt sich unter der "Mechanikbox"
 Ein solcher Tomy Fahrsimulator - genauer gesagt - Teile davon, kamen bei einer Kelleraufräumaktion meines Elternhauses wieder mal zum Vorschein. Da fehlten allerdings schon so viele Teile, dass eine Reparatur nicht möglich war. Aber er könnte noch als Teilespender herhalten - so dachte ich mir. Also durchforstete ich wieder die Internetflohmärkte. Einige dieser Racing-Cockpits wurden dort angeboten, aber die Preise schreckten mich auch. So um die einhundert Euro wollten die Verkäufer dafür haben. Aber schlussendlich fand ich ein Exemplar, das zwar leicht defekt, aber vollständig und auch bezahlbar war. Einige Tage später hatte ich das Teil dann in Händen und eine Instandsetzung konnte beginnen. Zuerst wurden beide Racing Cockpits komplett zerlegt und gereinigt.
Bereit zur Reinigung :)

aus Zwei mach Eins
Danach begann der Zusammenbau. Dabei stellte sich heraus, dass der kleine Elektromotor in der -ich nenne sie mal - Getriebebox defekt war und die Mechanik dadurch nicht angetrieben wurde. Auch die Freilauffeder des Lenkradanschlages und einige Risse im Gehäuse sind mir als Defekte aufgefallen. Aber glücklicher Weise waren alle diese Teile im Spender noch gut und so konnte ich den Simulator wieder vollständig aufbauen.
die Innenansicht des Racing Cockpit
Als ich dann endlich alles wieder aufgebaut hatte ging es an den ersten Funktionstest. "Endlich" deshalb, weil der Zusammenbau der Getriebebox doch ein bisschen Geschick erfordert, alle Wellen und Zahnrädchen wieder in die richtige Position zu bekommen und den Gehäusedeckel aufzusetzen, ohne dass wieder eine aus ihrer Führung herausrutscht. Aber es war dann irgenwann geschafft und als auch die bestellten vier Stück D-Batterien eintrafen konnte der Test beginnen...

Das Racing Cockpit arbeitet übrigens mit 3V Spannungsversorgung. Aufgrund der vier notwendigen Batterien könnte man meinen, dass hier 6V (4x1,5V) benötigt werden. Dem ist aber nicht so, da hier je zwei Batterien parallelgeschaltet sind. Das erklärt auch den hohen Batteriebedarf des Simulators, denn die Batterien (Zellen) sind immer recht schnell verbraucht. Ganz logisch, denn auch wenn das Racing Cockpit ausgeschaltet ist, fließen Ausgleichsströme zwischen den parallel geschalteten Zellen, vor allem wenn nicht alle die gleiche Kapazität haben. Und die Entladen die Zellen dann schon bevor man losfährt....


Der Fahrsimulator war übrigens auch von einem anderen  Hersteller erhältlich.  Die Firma  Dickie führte einen Simulator unter dem Namen "Car Cockpit".  Meiner Meinung nach ist das definitv ein Kult-Spielzeug .