YouTube, und interessante Favoriten aus dem Bereich Technik

Dieses Mal berichte ich nicht über ein Projekt oder eine "Altgeräte-Vorstellung", sondern möchte einige interessante Nutzer bzw. deren Beiträge aus dem Portal YouTube vorstellen. Es sind dies Beiträge aus dem Bereich Computer, Technik und Wissenschaft, die ich persönlich sehr gerne ansehe.

Als allererstes ist hier die Legende der modernen Computergeschichte zu erwähnen, die mich schon seit Jugendzeiten in den Bann gezogen hat. Der ComputerClub aus WDR Zeiten mit Wolfgang Rudolph und Wolfgang Back. Die beiden Moderatoren haben ab Anfang der 80iger bis 2003 beim Westdeutschen Rundfunk die Sendung Computerclub moderiert. In den Themen beschäftigen sich die beiden Herren allgemein mit Computern und Peripherie, neuen Entwicklungen im Bereich Elektronik und stellen hier alle möglichen Dinge vor.  Auf YouTube sind  viele Sendungsmitschnitte unter anderem vom user janbras archiviert.

Am 22. Februar 2003 wurde die letzte Sendung beim WDR ausgestrahlt.

Doch die beiden Protagonisten haben den Computerclub nicht aufgegeben und ihn am 24.Juli 2007 über einen deutschen Privatsender (NRW-TV) wieder auferstehen lassen.

Der Privatsender NRW-TV musste jedoch 2016 seinen Betrieb einstellen und so wurde die Sendung Nr.186 als letzte in den Studios des NRW aufgezeichnet.

Doch Wolfgang Rudolph hat es geschafft durch Spendenaufrufe, ein eigenes Studio auf die Beine zu stellen und produziert den CC2 nun in eigener Regie aus seinem privaten Studio.

Im Hintergrund hat sich auch einiges geändert, das die Zuschauer und Freaks ein wenig verwirrte. Parallel zu den Sendungen existierte die Seite cczwei.de die von beiden Herren befüllt wurde. Nach dem 13.12.2016 tauchte plötzlich eine neue Seite auf. Die neue Domain cc2.tv wurde erstellt. Die betreibt nun Herr Rudolph alleine. Die domain cczwei.de wird weiterhin von Herrn Back betrieben. Ihm zur Seite steht Herr Heinz Schmitz der nun mit Herrn Back YouTube Sendungen produziert. Anscheinend gab es zwischen den Herren ausreichend Gründe, sich von der langjährigen Gemeinschaftsarbeit zu trennen. Eine offizielle Erklärung dazu gab es nie.

Vom Australischen Kontinent aus bloggt Dave Jones, ebenfalls ein eingefleischter Techniker. Auf seinem YouTube Kanal EEVblog, Stellt er ebenso elektronische Geräte vor, erklärt deren Aufbau und Funktionsweise. Eine besondere Rubrik in seinem Kanal sind die sogenannten Mailbags. Hier bekommt Dave Pakete von Leuten aus der Community zugesandt die er vor laufender Kamera öffnet und deren Inhalt vorstellt. Das können alte Computer und Platinen, oder auch neue Entwicklungen und Prototypen von Startup´s sein, die hier präsentiert werden.

Ein etwas anderer Kanal ist der eines Engländers. Er nennt sich Photonicinduction und zeigt Experimente mit hohen Leistungen. Alle möglichen Geräte, wie Staubsauger, Heizlampen, Waschmaschinen, Lautsprecher, etc. werden bis an die Grenze ihrer maximalen Leistungsdaten betrieben - und noch weit darüber hinaus. Das Ende des Gerätes durch Zerstörung ist hierbei das Ziel.

Aus dem Bereich Computer berichten die Jungs von VirtualDimension. Sie nennen Ihren Kanal VD Hurrican und produzieren die Formate: Virtuelle Welten, Back in Time, Retroplay und Vor Ort. Als Beispiel hier ein Link zum Unboxing eines Amiga500 und dessen Geschichte. Anlässlich ihres 1000ten Abonenten auf YouTube haben sie ein 1000-Abonenten-Special mit einer Studiotour veröffentlicht.

USB Camera an Raspberry PI mit OSD

In diesem Projekt stelle ich eine Anwendung des Raspberry PI im Bereich Bilderfassung vor. Es gibt zu diesem Thema etliche Foren und Beiträge im Internet, doch eine direkt geeignete Lösung war nicht zu finden. Darum poste ich hier meine Lösung.

Als Aufgabenstellung  soll eine Platinenbohrmaschine der Firma Lemmen von der optischen Version (Bohrlochzentrierung per Lupe) in eine opto-elektronische Version (Bohrlochzentrierung auf Bildschimmonitor) kostengünstig umgebaut werden.

Lemmon "Variodrill" Bild:Herstellerwebsite

Die Bohrmaschine soll dahingehend modifiziert werden, dass die zur Sichtkontrolle verwendete Lupe mit sechsfacher Vergrößerung durch eine Kamera ersetzt wird. Das Kamerabild soll auf einem LCD Computermonitor dargestellt werden. Eine geeignete Kamera war schnell gefunden. Hier gibt es günstige Mikroskopkameras, die eine variable Vergrößerung bis 200fach erreichen. Eine solche Kamera ist beispielsweise die DigiMicro Scale von "dnt". Allerdings ist das eine USB-Kamera, die einen PC und eine geeignete Software benötigt, um ein Bild anzuzeigen. Und ein PC ist wiederum nicht unbedingt eine kostengünstige Lösung. Weiters käme auch eine CVBS Kamera (also eine analoge Videocamera) in Frage, die einfach an einen geeigneten Bildschim (oder PC-Monitor mit Upscaler/Converter) geschaltet werden müsste. Aber das ist nicht zeitgemäß ... Weiters soll das Bild ja nicht nur das Bohrloch vergrößern, sondern auch noch die Vorzüge eines Zielvisieres, also eines Fadenkreuzes oder Kreisabsehens implementieren. Dafür bräuchte man im analogen Bereich wieder einen OSD- (OnScreenDisplay) Generator oder zumindest einen Edding, der das Kreuz gemalt auf dem Bildschirm darstellt :)

USB Microskopkamera

Also die Varianten PC oder analoges Kamerasystem fallen durch. Aber es gibt ja noch den Raspberry PI, den kleinen Einplatinencomputer mit einem integrierten USB-Host und wunderbaren Grafikfähigkeiten.  Das Projekt wird also mit einem Raspberry PI 3 realisiert.

 

Als Betriebssystem kommt das Raspian-Jessi zur Anwendung. Das Image kann hier heruntergeladen werden. Nach dem Entpacken der ZIP Datei und dem Beschreiben der MicroSD Karte mit dem Win32DiskImager, kann der Rasbperry gebootet werden. Jetzt gibt es zwei Möglichkeiten an den Raspberry eine Camera anzuschliessen:
-mittels Flachbandkabel an den Cameraport (hier kann nur die PI-Camera angeschlossen werden)
-oder über den USB-Port jede USB2.0 Camera.
Voraussetzung hierbei ist, dass die Cam auch erkannt wird.
Hier kann mit >lsusb in der Linuxkonsole nachgesehen werden, ob die angeschlossene Cam auch in der Deviceliste erscheint. Als einfaches Tool, um am Desktop das Camerabild zu sehen, kann guvcview verwendet werden. Das würde jetzt auch schon genügen, wenn man nur das Bild sehen will. Unser Ziel ist jedoch, in das Camerabild ein Overlay mit Fadenkreuz einzublenden.

 

Das lässt sich in Python mit der PI-camera und der picamera Library wunderbar lösen. Die Library besitzt dafür eine integrierte Overlayfunktion. Es geht aber auch mit der USB-Kamera. Hierfür müssen ein paar Module installiert werden. In der Linuxkonsole sind folgende Zeilen einzugeben:

 

zuerst einmal die üblichen Aktualisierungen:

 

>sudo apt-get update  
>sudo apt-get upgrade

dann installieren wir numpy
>sudo apt-get install python-numpy

und danach das Bildverarbeitungstool schlechthin: OpenCV >sudo apt-get install install python-opencv

Jetzt kann ein Pythonscript erstellt werden, das die USB-Camera initialisiert, und in einer Endlosschleife die Bilder an ein Desktopfenster übergibt. Mit den Bildbearbeitungsfunktionen in opencv lässt sich auch das Erstellen eines Fadenkreuzes realisieren. Auch das Fixieren des Ausgabefensters am Desktopbildschirm ist möglich. Siehe folgendes Script:

 #usb camera mit osd für platinenbohrsystem  
 #version 1.0 03/2017 by bihlo  
 import numpy as np  
 import cv2  
 cam = cv2.VideoCapture(0)  
 cam.open(0)  
 cam.set(3,800)  
 cam.set(4,600)  
 while(True):  
   # bei jedem schleifendurchlauf wird ein frame genereriert  
   # frame von der camera holen  
   ret, frame = cam.read()  
   # fadenkreuz mit der funktion line zeichnen mit 2 pixeln linienbreite  
   cv2.line(frame,(0,300),(800,300),(255,0,0),2)  
   cv2.line(frame,(400,0),(400,600),(255,0,0),2)  
   # zwei kreise zeichnen  
   cv2.circle(frame,(400,300), 50, (255,0,0), 2)  
   cv2.circle(frame,(400,300), 100, (255,0,0), 2)  
   #text ins bild einblenden  
   font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX  
   cv2.putText(frame,'Platinenbohrsystem V1.0',(10,50), font, 1,(255,255,255),2)  
   # ausgabe des frames in fenster/ beenden mit taste "q"  
   cv2.nameWindow('Platinenbohranlage CAM')  
   cv2.moveWindow('Platinenbohranlage CAM',0,0)  
   cv2.imshow('Platinenbohranlage CAM',frame)  
   if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):  
     break  
 # nach beendigung das device freigeben und das fenster schlissen  
 cap.release()  
 cv2.destroyAllWindows()  

Nach Starten des Scripts sollte am Bildschirm das Camerabild und das Fadenkreuz zu sehen sein:

Will man, dass das Pythonscript (in meinem Fall habe ich es "camtest9.py" genannt) nach dem Hochfahren und Laden des Desktops automatisch gestartet wird, so kann man am einfachsten im LXSession Configurationsfenster einen Eintrag hinzufügen. Dazu ist im Desktopmenu unter >Einstellungen >Default applications for LXSession anzuklicken.

Im LXSession Menue ist dann unter "Autostart" der folgende Eintrag hinzuzufügen:

@python /(pfad zum pythonscript)/camtest9.py

Jetzt muß nur mehr neu gestartet werden und das Script sollte nach dem Start direkt ausgeführt werden. Die folgenden Bilder zeigen den umgebauten Variodrill...

SDR - Software Defined Radio

Wer schon immer einmal auf kostengünstigste Weise eine Spektralanalyse im Frequenzband bis knapp 1GHz durchführen will, oder einfach sehen möchte, welche Trägersignale vorhanden sind, der kann sich des SDR (SoftwareDefinedRadio) bedienen. Die günstigste Variante einen entsprechenden Empfänger zu bekommen, ist es, einen DVB-T Stick auf Basis des Realtek Chip RTL2832 zu erstehen. Diese Sticks sind im Internet für wenige Euros zu erstehen.

Die technischen Facts des Sticks und die darin verwendeten IC´s:

Zum einen kommt hier der RTL2832U von Realtek zum Einsatz. Das ist ein quadratischer 6mm Chip (QFN-Package) mit zwölf Pins pro Seite. Er wird mit einer Spannung von 3.3V versorgt und mit einem Takt von 28.8 MHz betrieben. Der IC ist ein DVB-T COFDM Demodulator. (Coded Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). Das "U" in der Bezeichnung definiert das Interface des Chip, das ein USB 2.0 Interface ist. Hier wird im Datenblatt angegeben, den RTL2832U unbedingt über ein USB-Verlängerungskabel anzuschliessen, um die Empfindlichkeit des Empfängers nicht durch die Störaussendungen des Computers zu beeinträchtigen. Weiters besitzt der RTL2832U auch acht GPIO Ports sowie einen Infrarot remote control Port.

Der mit dem RTL2832U meist verwendete Tuner-Chip ist der R820T von Rafael Micro. Der Tuner hat einen Frequenzbereich von 42-1002MHz, die Noise figure liegt bei 3.5dB @ RFin. Die Stromaufnahme liegt bei kleiner 178mA bei 3.3V. Der Eingang darf mit einer Leistung von maximal +10dBm beaufschlagt werden. 

Ein anderer Tunerchip, der auch oft in den DVB-T Sticks zum Einsatz kommt ist der E4000 von Elonics. Er hat im Vergleich zum R820T einen Frequenzbereich von 64MHz bis 1.7GHz.

Der RTL2832U besitzt einen 8Bit ADC und einen DSP. Er beherrscht Digitale Down Conversation (DDC) von IF zum Basisband via I/Q Mixern, digitales Low-pass Filtering, I/Q resampling und sendet die 8Bit I/Q Daten über den USB Port. Ein weiteres Feature des RTL2832U ist  die FFT (FastFourierTransformation), sowie der COFDM Demodulator, der per Software gesteuert werden kann und in den SDR-Applikationen zu Einsatz kommt.

TRL2832U Blockschaltbild (Quelle: Herstellerdatenblatt)

Die Software um den DVB-T Sticks SDR-Radio zu entlocken:

Hier gibt es mittlerweile eine riesige Community und ebenso für fast alle Systeme Lösungen um SDR zu betreiben. Eine Ausnahme ist hier  Apple mit seinen iPhones und iPads.

Für den Mac ist hier die Applikation GQRX die erste Wahl. Unter dem folgenden Link: http://gqrx.dk/download ist auch eine Version für den RaspberryPI2 und 3 und für Ubuntu Linux zu finden.

Screenshot von GQRX

Die Software ermöglicht die Darstellung des Frequenzbandes in einstellbarer Bandbreite. Es zeigt die Träger auf der y-Achse in dBuV an. Ebenso kann ein Averaging eingestellt werden. Per einstellbarem Wasserfalldiagramm können auch nur kurzzeitig auftretende Trägersignale sichtbar gemacht werden. Etliche Parameter, wie Sampletrate, FFT-Size, Demodulation, etc. sind konfigurierbar.

Natürlich sind auch für Windows-Systeme geeignete Tools verfügbar: Hier beispielsweise die freie Software SDR# (SDR sharp) von Airspy. Sie bietet dieselben Features wie die GQRX Version für den MAC.

Screenshot von SDRsharp (SDR#)

Wem jetzt auch noch die portable Version fehlt, der kann sein Tablet oder Smartphone mit Android Betriebssystem als "mobiles Messsystem" aufbauen. Hierzu wird lediglich eine Treibersoftware und das Analyzertool benötigt. Im APP-Store muß hierzu folgendes heruntergeladen werden:

RTL-sdr-driver von Martin Marinov (es ist kein root für das Android Betriebssystem notwendig)
RF-Analyzer oder SDR-TOUCH

Screenshot RF-Analyzer Android

Zusammenfassend noch einmal die Linksammlung:

MAC, Linux und Raspberry:  GQRXWindows: SDRsharp
Android: RF-Analyzer, RTL-SDR-Driver

Amiga und Gotek Floppy Emulator

Als interessanten Ersatz für die alten internen und externen Diskettenlaufwerke (Floppydrives) gibt es mittlerweile Emulatoren, mit denen es möglich ist, auf USB-Medien gespeicherte Disk-Images als 3,5 Zoll Diskette zu emulieren. Dabei können viele Images auf einem USB-Stick gespeichert und per Tasten am Emulator ausgewählt werden. Der Emulator wird rechnerseitig über das 34polige FDD Interface angeschlossen. Auf dem Emulator läuft ein ARM Core Microcontroller von ST. Diese Drive-Emulatoren, in diesem Fall der Gotek Floppy Emulator, sind für IBM-PCs geeignet und können direkt anstelle des originalen Laufwerks angeschlossen werden. In meinem Fall soll der Emulator aber ein Diskettenlaufwerk eines Amiga ersetzen. Dazu ist es notwendig, die Firmware des Gotek neu zu flashen. Wie das gemacht wird, ist in vielen Anleitungen online beschrieben. (z. Bsp. ist es auf Mingos Commodore Page sehr ausführlich erklärt). Ich habe habe mir also einen USB-UART-TTL Adapter (mit PL2303MDL-Chip) bestellt, die Software von ST (in verschiedenen Versionen) heruntergeladen und versucht die Firmware zu flashen.

PL2303 USB-UART

Die Verbindungen zwischen USB-UART Controller und dem Gotek Emulator sind schnell hergestellt. Die Funktion und korrekte Installation des UART Controller habe ich mithilfe von hterm (einem Terminalprogramm) im Loopback getestet (einfach TX zu RX verbinden). Aber das Flashloader Programm von ST bringt immer die Fehlermeldung: "Unrecognized device... Please, reset your device then try again"

Fehlermeldung

Schön brav, wie auch in Mingos Anleitung beschrieben, habe ich den Reset auf dem Emulator durchgeführt und erneut versucht, die Verbindung herzustellen. Aber keine Änderung. Egal in welcher Reihenfolge ich den Reset und den Verbindungsaufbau versuche, es kommt keine Datenaustausch zustande. Leider habe ich kein Oszi zuhause um die Pegel und Timings des RS232 Signals  zu überprüfen - aber es kann ja fast nur daran liegen. Glücklicherweise befindet sich in meinem Fundus aber noch ein FTDI232 USB Kabel (von den Arduino Experimenten). Also warum nicht mit dem versuchen?

FTDI232 Kabel an Gotek

Gedacht - gemacht. Die Pinbelegung des FTDI Kabels ist im Netz dokumentiert. Und siehe da, die Verbinung zwischen PC und Gotek wird sofort aufgebaut. Jetzt kann die Protection des IC aufgehoben und die Firmware für die Amigaemulation geflasht werden.

FTDI232 RX,TX,+5V und GND mit Gotek verbunden

Eine alte Freundin braucht Pflege – Amiga Kondensatortausch

Im Zuge der Begutachtung und Reinigung meiner alten Commodore Amiga Computer,  A600 und A1200 liegt es natürlich nahe, sich auch um den Zustand der gealterten Kondensatoren zu kümmern. Wie in anderen Blogeinträgen schon erwähnt, sind hier insbesondere die kleinen SMD-Elkos betroffen. Sie werden undicht, der Elektrolyt läuft aus und verunreinigt umliegende Bereiche auf der Platine. Das kann soweit gehen, dass hier Übergangswiderstände oder auch Kontaktfehler durch korrodierte Bauteilanschlüsse entstehen. Der andere Fall ist das Austrocknen des Elkos. In beiden Fällen verliert der Kondensator seine Kapazität und verändert seinen ESR (Equivalent Series Resistance). Hier bietet es sich an, diese Elkos gegen Tantal- oder sogar gegen Keramikkondensatoren zu wechseln. Die gibt es mittlerweile ja schon mit großen Kapazitäten bei kleiner Bauform (z.Bsp. SMD 1210 ... ) und auch den geeigneten Spannungsfestigkeiten. Im Foto oben ist der Vergleich SMD-Elko zu den Keramikkondensatoren dargestellt. Ein weiterer Vorteil der "Kerkos" - man braucht nicht auf die Polarität zu achten. Wie die erneuerten Kondensatoren am Mainboard aussehen, ist im folgenden Bild eines A1200 zu sehen:

Die bedrahteten Elkos bleiben in ihrer Form erhalten und werden wieder durch bedrahtete Radialkondensatoren ersetzt. Nachfolgend habe ich die getauschten SMD-Kondensatoren für einen A1200 und einen A600 Amiga aufgelistet. Die Bestellnummern beziehen auf den Lieferanten Farnell (Stand 01/2017).

SMD-Elektrolytkondensatoren des AMIGA1200 Mainboard Rev.2B

Kapazität	Spannungsfestigkeit	Stückzahl	Positionsnummern	Bestellnummer
10µF	25V	2	C214, C306	1828859
22µF	25V	5	C324, C334, C303, C304, C459	1828821
47µF	16V	2	C821, C822	1838761
100µF	10V	4	C235, C236, C239, C409	2442786

SMD-Elektrolytkondensatoren des AMIGA600 Mainboard Rev.1.5

Kapazität	Spannungsfestigkeit	Stückzahl	Positionsnummern	Bestellnummer
10µF	25V	4	C214, C460, C306, C613	1828859
22µF	25V	4	C303, C304, C334, C324, C459	1828821
47µF	16V	2	C821, C822	1838761
100µF	10V	4	C235, C236, C239, C409	2442786

Schweben mit Ultraschall - Der Tractor Beam

Schwebendes Kügelchen

Ein cooles Projekt hat Asier Marzo auf  instructables.com vorgestellt. Es handelt sich dabei um eine Anordnung von Ultraschalltransducern, deren Schallwellen so ausgerichtet sind, dass sich Schallkeulen ausbilden, in denen ein leichter Körper (zum Beispiel ein Styroporkügelchen) schwebend gehalten werden kann. Da das Projekt auf http://www.instructables.com/id/Acoustic-Tractor-Beam/ sehr ausführlich beschrieben ist und wir (Mario, Bernd und ich) smarte Jungs sind :) haben wir und gedacht, wir bauen das nach.

Die Elektronik  besteht aus einem H-Brückenmodul, einem Arduino Nano sowie einem China DC/DC - Converter.  Das Zusammenschrauben der Module funktioniert prinzipiell ganz gut, aber als Elektroniker macht man natürlich eine eigene Platine, auf der alles nötige drauf ist. Also habe schnell ein geeignetes Layout erstellt und per nasschemischer Fertigung hergestellt. Es mag zwar immer Leute geben, die Platinen gerne in einen Fräsbohrplotter einspannen und die Maschine per spanendem Verfahren Material abtragen lassen, aber wenn es schnell gehen und auch schön werden soll, dann wird natürlich geätzt. So sind auch dünnste Leiterbahnen problemlos möglich. Und der ganze Prozess (egal wie groß die Platine ist) dauert gerade einmal 30 Minuten.

Also wie üblich die Schaltung auf Basis Asier Marzos Projektangaben gezeichnet und einwenig optimiert und in den Schematic-Editor eingegeben, ein Layout geroutet und die Belichtungsfolien erstellt.

Die unterschiedlichen Bohrlöcher für die THT Bauteile macht auch hier die Maschine.

Danach werden in einem Bad gleich mehrere Platinen in einem "Ruck" geätzt.

Jetzt wird bestückt und gelötet.

Die fertige Platine mit aufgestecktem Arduino Nano.

Der Träger für die Ultraschalltransducer wird im 3D-Drucker aus ABS gedruckt. Das Stereolithographie-File kann auf der "instructables" Website heruntergeladen werden.

Wir haben hier unterschiedliche Druckverfahren getestet. Mit Polyvinylalcohol als Support-Material und auch ohne Support...

Das Supportmaterial kann nach dem Druck im warmen Wasser herausgelöst werden. Das dauert in diesem Fall aber einige Stunden.

Nach dem Lösen des Supportmaterials sieht der Ultraschallträger dann so aus.

Mario und Bernd konstruieren zwischenzeitlich eine Halterung für Platine und Akku, auf die der Schallkopf schlussendlich aufgeschraubt werden soll.

Grate entfernen und Feinarbeiten werden mit dem Dremel gemacht.

Jetzt werden alle Ultraschallgeber (Transducer) auf Polarität und Gleichphasigkeit geprüft und bei Abweichungen entsprechend sortiert. Da in der Halbschale insgesamt vier Arrays aus Transducern verschaltet und getrennt angesteuert werden, ist es besonders wichtig, dass alle Transducer innerhalb eines Arrays die selbe Phasenlage erzeugen.

Jetzt kann ich alle Schallgeber in die Halbschale einbauen und entsprechend verdrahten.

Das fertige Werk wird nun an die Platine angeschlossen und der Arduino Mikrocontroller mit Programmcode versehen.

Nach dem Einschalten und den ersten Messungen, ob alle Spannungen vorhanden sind und die Transducerarrays phasengleich angesteuert werden, kann über einem Wasserbad die Ausbildung der Schallkeulen überprüft werden.

Der Erfolg zeigt sich, wenn ein Styroporkügelchen schwebend gehalten wird ...
Ein kurzes Video, das den Aufbau und Test desTractor-Beam Projektes zeigt, ist hier zu sehen: