Universelle I/O-Box

G3078 E www.elektor.de November 2007
(D) E 6,50 • CHF 12,50 • (A, B, L) E 7,15
electronics worldwide
USBDatensammler
Universelle I/O-Box
echnisch top
Tivolitoder
Technik-Flop?
Flashboard mit USB
Haussteuerung mit Router
Wettbewerb
erzeugen und Notebook gewinnen!
Strom
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#"!$ #"!$ #"!$ #"!$ What´s in a name?
Seit dem Oktoberheft heißt auch
die niederländische Elektor-Ausgabe Elektor und nicht mehr
– wie schon seit 1964 – Elektuur.
„What´s in a name?, könnte man
da mit Shakespeare fragen. Aber
auch: Wo kommt der Name her?
Von Elektuur ist es bekannt: Elektuur
hieß ursprünglich „Elektronica
Wereld“ (Deutsch: Elektronik-Welt).
Weil die amerikanische „Electronic
World“ daran Anstoß nahm, bekam
die Zeitschrift nach einer Leserbefragung den Titel „Elektuur“ - im
Niederländischen eine Wortkombination aus Elektronik und Lektüre
(„lektuur“).
Die Entstehung des Titels „Elektor“
ist leider nicht überliefert. Als Elektuur 1970 in Deutschland an den
Start ging, war der Titel jedenfalls
nicht „Elektüre“, sondern Elektor.
Seither gab es schon viele Deutungsversuche. Nahe liegt die Idee,
dass in Anlehnung an E-Lektüre der
E-Lektor Pate stand, was ja auch
einigermaßen passt.
Dass der Name „Elektor“ in Polen
öfter anderweitig verwendet wird
(z.B. durch das Hotel Elektor in
Krakau), liegt daran, dass „Elektor“
dort die Bezeichnung für einen
Kurfürsten ist. Auch im Englischen
bedeutet „Elector“ Kurfürst sowie
Wahlmann und ganz allgemein
Wähler.
Eine neue Wendung brachte vor
kurzem der Zufallsfund einer Webseite über ein leicht esoterisches
Sommerjugendlager namens
„Camp Elektor“ nebst „Elektor
Academy“ an einem etwas abgelegenen Waldsee in Pennsylvania.
Dort erfährt man, dass Elektor
im (Alt-)Griechischen „beaming
sun”, also „strahlende Sonne“
bedeutet. Dieser Pfad führte mich
mit Google schnell zu einer neuen
Entdeckung (Zitat*): „Elektron,
Elektrizität, Elektronik und andere
Wörter, die mit Elektr… beginnen,
stammen alle vom griechischen
Wort „Elektor“ ab“.
Wir haben es ja schon immer
gewusst: Elektronik fängt mit Elektor
an!
Ernst Krempelsauer
*Quellen:
www.energyquest.ca.gov/story/chapter02.html
www.ieee.org/web/aboutus/history_center/
early_history_electricity.html
www.laketeedyuskung.com/html/campset.html
Daten sammeln
über USB
analog, digital und
bidirektional
18
Messsysteme für den Anschluss an den PC
haben in Elektor schon lange einen festen
Platz. In der Vergangenheit waren Schaltungen
mit RS232-Schnittstelle aktuell; inzwischen ist der
USB-Port zu einer digitalen Universalschnittstelle
geworden. Mit unserer Controller-Schaltung können
digitale und analoge Steuersignale über den USB-Port
empfangen und ausgegeben werden. Es stehen acht
digitale Eingänge und acht digitale Ausgänge bereit. Ferner
sind acht analoge 10-bit-Eingänge für Spannungen im
Bereich 0...5 V und zwei analoge 10-bit-Ausgänge vorhanden.
Die Schaltung lässt sich leicht aufbauen und bei Bedarf auch in
ein größeres Mess- oder Steuersystem integrieren.
INHALT
38. Jahrgang
November 2007
Nr. 443
24 8051 goes USB
Flash-Controller lassen
sich bequem programmieren - sie eignen sich
daher für die schnelle
Software-Entwicklung
genauso wie für die
Ausbildung. Bisher
wurden die Programmdaten meist über die
serielle Schnittstelle geschickt, doch insbesondere Laptops haben oft
nur noch USB-Schnittstellen. Unser vielseitig einsetzbares Flash-Board ist die Lösung. Herzstück
ist der AT89C5131A, ein erweiterter 8051-Controller mit 80C52-Kern und
Fullspeed-USB. Sozusagen als Zugabe enthält der Baustein ein fertiges UpdateInterface, mit dem neue Firmware geladen werden kann. Darüber hinaus liefert
Atmel mit dem kostenlosen Programm FLIP gleich die passende Software. Man
muss also nur noch den passenden Code bereitstellen, schon kann es losgehen!
Praxis
9
Leserschaltung: E-Diktator
18 Datenakquisition über USB
24 USB-Flashboard
30 Telefon-Leitungsumschalter
36 Kopfhörerverstärker mit
Raumklangeffekt
46 Alternative Domotik-Zentrale
54 Rennbahn-Timer
62 Workshop
Technik
40 Perpetuum Calculum
30 Telefon-Leitungsumschalter
Immer mehr Provider stellen ihren Kunden zusätzlich zum Internet-Zugang
auch die Möglichkeit der Internet-Telefonie zur Verfügung. Zu den vorhandenen Telefonen kommt dann aber oft ein weiteres Gerät hinzu. Das
kostet Platz auf der Schreibtischfläche, und auch
der Komfort leidet, weil zwei Apparate bedient
werden müssen. Abhilfe schafft ein elektronischer Umschalter, der zwei Verbindungswege bedarfsabhängig
auf einen Apparat führt. Unsere
Schaltung arbeitet dabei ganz
ohne Mikrocontroller und funktioniert
sogar bei Stromausfall!
Elektor-Intel-„unplugged“-Rennen
42 Tivoli – I lov´ it
44 Laborgeflüster
50 Empfang mit G8JCFSDR
Software für den Elektor-SDR
58 Entwicklungstipps
66 E-blocks
Tachometer und Timer
70 Jedermann-CAD
Entwickeln mit KiCad
Info & Markt
8
46 Haus-Steuerung mit
dem Breitband-Router
In zwei Beiträgen aus dem Jahr
2006 haben wir aus einem
preiswerten Router der Marke
„Sweex“ einen einfachen Webserver gemacht. Diesmal wird
ein gebräuchlicher Drahtlos-Router zur zentralen Steuerung eines
Domotik-Systems umgebaut.
Verglichen mit dem PC hat der Einsatz eines Routers einige Vorteile. So
liegt zum Beispiel der Energiebedarf wesentlich niedriger.
Mailbox
11 News
74 Konkurrenz für
HD-DVD und Blu-ray
76 Review: LogicSim
Freier Logik-Simulator in Java
84 Vorschau
Infotainment
78 Hexadoku
79 Retronik:
ESC „Semafoon” Pager
ELEKTOR
ELECTRONICS WORLDWIDE
elektor international media
Eine multimediale und interaktive Plattform für jeden Elektroniker - das bietet Elektor International Media. Ob Anfänger oder
Fortgeschrittener, ob Student oder Professor, ob engagierter Profi oder leidenschaftlicher Hobbyist: Hier finden Sie wertvolle
Informationen, Inspiration für die eigenen Entwicklungen, Unterstützung bei der Ausbildung und nicht zuletzt eine gute
Portion Unterhaltung. Gedruckt und im Web. Analog und digital. In Theorie und Praxis.
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IMPRESSUM
38. Jahrgang, Nr. 443
November 2007
Erscheinungsweise: 11 x jährlich (inkl. Doppelheft Juli/August)
Elektor möchte Menschen anregen, sich die Elektronik zu Eigen zu machen – durch
die Präsentation von Projekten und das Aufzeigen von Entwicklungen in der Elektronik
und technischen Informatik.
Elektor erscheint auch in Englisch, Französisch, Niederländisch, Spanisch und
weiteren Sprachen. ELEKTOR ist in über 50 Ländern erhältlich.
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Verlag
Elektor-Verlag GmbH
Tel. 02 41/88 909-0
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Süsterfeldstraße 25, 52072 Aachen
Fax 02 41/88 909-77
Technische Fragen bitten wir per E-Mail an [email protected] zu richten.
Internationale Chefredaktion
Mat Heffels, Wisse Hettinga
Redaktion Elektor Deutschland
Ernst Krempelsauer (Chefredakteur, v.i.S.d.P.)
Jens Nickel
(E-Mail: [email protected])
Internationale Redaktion
Harry Baggen, Thijs Beckers, Jan Buiting, Guy Raedersdorf
Redaktionssekretariat
Hedwig Hennekens
Labor/Technische Redaktion
Antoine Authier (Ltg.), Ton Giesberts, Paul Goossens, Luc Lemmens, Jan Visser,
Christian Vossen
Grafische Gestaltung und Layout
Giel Dols, Mart Schroijen
elektor - 11/2007
FERNLEHRGANG
Elektor-Fernlehrgang
NE
U!
Einstieg in die Welt
der Mikrocontroller
EVENTS
Bestandteile des Fernlehrgangs:
Sind Sie Auszubildender, Schüler, Student oder nur einfach
interessiert an der Mikrocontroller-Technologie?
• 6 Lehrbriefe, die monatlich im Abo verschickt werden einschließlich Sammelordner
• 1 Mikrocontroller-Board, das sich aus
einem Grund-Board mit Real Time
Clock, alphanumerischem LC-Display, Watchdog und vieles mehr zusammensetzt. Für die ersten Schritte
gibt es noch eine kleine Digital/
Analog-Adapter-Platine, die an
das Grund-Board angesteckt wird.
Dann ist dieser Fernlehrgang für Sie das Portal in die
faszinierende Welt dieser zukunftsorientierten Technik!
In einer weiteren Ausbaustufe kann das
Grund-Board auf ein Zusatz-Board mit
Porterweiterungen, I²C-Buscontroller,
Temperatursensoren und mehr gesteckt
werden (das Zusatz-Board gehört nicht zur
Grundausstattung des Fernlehrganges)
oard
Grund-B
• 1 ganztätiger Abschluss-Workshop
mit Zertifikataushändigung.
Beginn: 5. November 2007 (ein späterer
Einstieg ist jederzeit möglich)
Dauer: 6 Monate
Das GESAMTE Fernlehrgangspaket kostet
Board
Zusatz-
nur F399,-
Weitere Infos unter www.elektor.de/tfh
Geschäftsführer/Herausgeber: Paul Snakkers
Marketing/Vertrieb (Leitung): Carlo van Nistelrooy
Kundenservice/Auftragsabwicklung (Leitung): Anouska van Ginkel
Anzeigen: ID Medienservice
Tel. 05 11/334 84-36 - Fax 05 11/334 84-81
E-Mail: [email protected]
Es gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 37 ab 01.01.2007
Vertriebsgesellschaft: IPS Pressevertrieb GmbH
Postfach 12 11, 53334 Meckenheim
11/2007 - elektor
Tel. 0 22 25/88 01-0 - Fax 0 22 25/88 01-199
E-Mail: [email protected]
Internet: www.ips-pressevertrieb.de
Vertrieb Österreich
Pressegroßvertrieb Salzburg/Anif
Tel. +43/62 46/37 21-0
-
Niederalm 300
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© 2007 elektor international media b.v.
Druck: Thieme Rotatie, Zwolle (NL)
ISSN 0932-5468
7
MAILBOX
BRIEFE
· E-MAILS · IDEEN
Boykott von B&O?
180 nH und niedriger ergaben „No value“
(Oszillator schwingt nicht).
Nachdem ich C7 und C6 gegen hochwertige
SMD-Kondensatoren ausgetauscht hatte,
funktionierte die Kalibrierung einwandfrei.
Der Messbereich startet jetzt auch etwas
unterhalb von 100 nH. C6 ist definitiv (wie
im Schaltplan angegeben) 4n7, da ja auch
100 nH mit 4n7 eine Resonanzfrequenz von
etwa 7,3 MHz ergibt. In der Stückliste steht
C6 fälschlich mit 4μ7.
Ich freue mich jeden Monat auf Elektor, und
das war auch beim Septemberheft 2007 so.
Es gefiel mir auch sehr gut, bis ich den Artikel
über die Audio-Verstärkermodule gesehen
habe. Kein Wort über die innovativen ICEPower-Blocks von B&O aus Dänemark! Ich
Die Anzeige bleibt jetzt sehr stabil. Das Gerät
lief über Nacht mit dem 220-nH-Kalibrierkondensator und zeigte auch am Morgen
noch genau 220 nH.
Norbert Kohns, DG1KPN
Auf dieser Seite die Rubrik „USB Products“
auswählen und auf der Folgeseite nach „USB
Product IDs“ suchen. Hier sind dann beide
Angebote (10 bzw. 100 PIDs) zu finden und
auch direkt zu bestellen. Ich denke, diese
Information kann für einige Leser interessant
(und kostensparend) sein.
Torsten Albrecht
Ersatz-LED-Treiberplatine
Der Ersatz der defekten LED-Treiberplatine
vom Septemberheft ist bei mir unbeschädigt angekommen. Die neue Platine wurde
gleich von mir mit zwei weißen LEDs und
einer anderweitig schon ausgewechselten
Microzelle versehen, und die LEDs leuchten
jetzt schon den zweiten Tag.
Vielen Dank nochmals für Ihre Mühe.
Ruprecht Hayna
Wie schon im letzten Heft berichtet, haben wir
in den Fällen, in denen die mit dem September-Heft gelieferte LED-Treiberplatine durch
Transportschäden nicht mehr funktionsfähig
war, eine neue Platine kostenlos zugesandt.
Wir möchten nochmals klarstellen, dass die
Induktivitäten vom Hersteller (Würth Elektronik) fehlerfrei geliefert wurden und dass auch
bei der Bestückung der Platinen durch ECS einwandfrei gearbeitet wurde. Die aufgetretenen
Beschädigungen sind ausschließlich auf zu
starke mechanische Beanspruchung (Druckund Schlagbelastung) bei der Distribution der
Zeitschrift zurückzuführen.
USB-PIDs noch günstiger
Im Artikel über USB/Seriell-ICs (Eektor
10/07, S. 62) findet sich der Hinweis, dass
man Blöcke von 10 Produkt ID‘s (PIDs mit
entsprechender Vendor ID VID) bei einem
Onlineshop in England für umgerechnet
etwa 45 € kaufen kann.
Ich habe mich vor einiger Zeit ebenfalls mit
dem Thema beschäftigt und diesen Shop
auch gefunden. Allerdings ging meine Suche noch etwas weiter und ich fand eine
Bezugsquelle, bei der man Blöcke von 10
PIDs für 24,99 € und Blöcke zu 100 PIDs für
112,46 € erwerben kann. Es handelt sich
um einen niederländischen Shop mit der
Adresse: www.voti.nl/shop/catalog.html.
8
bin verblüfft und ringe immer noch nach
Luft. ;-)
Wie ist es nur möglich, dass man bei einem
solchen Artikel die ICE-Power-Blocks einfach
„übersieht“?
Klavs Rommedahl (Dänemark)
Wir haben die ICE-Power-Blocks weder absichtlich noch unabsichtlich übersehen, aber
unseres Wissens werden diese Module, nur
an Gerätehersteller geliefert. Für den Artikel
wurden aber nur Module ausgewählt, die nicht
nur für Industriekunden erhältlich sind.
Falls noch jemand ein Qualitätsproblem bei
C6 und C7 haben sollte, ist Ihr Tipp sicher
sehr hilfreich. Der Stücklistenfehler ist zum
Glück „harmlos“, weil die Angabe im Schaltplan stimmt und ein Elko für C6 gar nicht auf
die Platine passt. Ein Blick auf das Foto der
Musterplatine (Bild 3 im Artikel) beseitigt jeden
Zweifel.
Kalibriertipp für den
Spulenchecker
Beim Kalibrieren des Spulencheckers aus
Elektor 06/07 mit den benötigten Spulen
22 μH und 220 nH bekam ich bei 220 nH
immer die Meldung „Out of range“. Bei 22 μH
ging es ohne Probleme. Die Werte der verwendeten Referenzspulen wurden mit einem LCR- Messgerät von HP auf 1 % genau
ausgemessen. Spulen mit einem Wert von
elektor - 11/2007
Audio-Test-CDs
Um auch ohne PC auf die Schnelle testen
zu können, suche ich eine Test-CD mit Terzband-Rauschen. Vor ein paar Jahren gab es
solche CDs noch (u.a. von Stax). Heutzutage
findet man nur noch Programme mit Testsignalen via PC-Soundkarte. Wer hat noch
eine Test-CD?
Joop Joosten
Es lässt sich doch noch etwas finden: Bei www.
rainfall.com/cdroms/pink_noise.htm und
www.rivesaudio.com/software/TestCD.html
kann man noch Test-CDs bestellen.
Updates und Ergänzungen
Software Defined Radio,
Elektor Mai 2007, S. 18
Für den Elektor-SDR-Empfänger gibt es neben den bereits im Artikel angegebenen
Programmen jetzt eine weitere interessante Software: SoDiRa ist ein Software-Radio
von Bernd Reiser, das neben AM und FM
auch DRM dekodiert. Außerdem liest das
Programm DCF77-Signale und AMSS-Kennnungen und hat zusätzlich einen wirksamen AM-Sendersuchlauf. Bisher wurden von
Leser-Schaltung
E-Diktator
Von Alexander Pozhitkov
Von diesem E-Diktator haben auch die besorgtesten Demokraten nichts zu befürchten.
Er ist ein Sprachspeicher auf der Basis eines
Mikrocontrollers, der über eine sehr intuitive
Benutzer-Schnittstelle verfügt.
Der E-Diktator ist wirklich sehr einfach zu
bedienen. Nach dem Einschalten kann er
direkt gespeicherte Nachrichten wiedergeben oder neue Nachrichten aufzeichnen.
Alle Sprachnachrichten werden in nichtflüchtigem Speicher abgelegt.
Zum Aufzeichnen neuer Nachrichten wird
der E-Diktator mit K1 die serielle Schnittstelle eines PCs angeschlossen. Mit Hilfe eines
Terminal-Programms (z.B. HyperTerminal)
und den Einstellungen 19200, 8, N, 1 kann
man direkt loslegen. Dazu braucht man
keine speziellen Kommandos. Einfach Text
eingeben. Jedes übertragene Zeichen wird
als Echo vom E-Diktator zurückgegeben.
Man gibt also die zu speichernde Nachricht
ein oder überträgt gleich eine Text-Datei
(via „Send Text File“ vom Transfer-Menü in
HyperTerminal) an den E-Diktator.
11/2007 - elektor
dem Programm der Elektor-DRM-Empfänger (3/04) und der DRT1 unterstützt. In der
Version 1.03 wurde das Programm auch für
den Elektor-SDR (05/07) angepasst.
Radio-Fans finden nun alles in Einem: Abstimmung über den USB, AM und einen
DRM-Decoder. Speziell für den ElektorEmpfänger werden die Schaltflächen „att“
(Abschwächer) und „ant“ (Antenneneingang)
aktiv.
Download von SoDiRa:
www.dsp4swls.de/sodira/sodira.html
Einfache USB-Experimentierplatine,
ELEKTOR Juli/August 2007, S. 54
Der Schaltplan enthält einen Zeichenfehler: Kondensator C6 (100 n) muss an Pin 18
(VUSB) von IC1 (PIC18F4550) angeschlossen
sein und nicht, wie irrtümlich gezeichnet, an
Pin 26 dieses ICs.
Positionierung mit
Fotodioden-Arrays,
Elektor Juli/August 2007, S. 11
In die Typenbezeichnung der TI-Sensoren
in der Tabelle hat sich ein Buchstabendreher eingeschlichen. Richtig ist TSLxxx (z.B.
TSL1301) und nicht TLSxxx.
Textabschnitte werden durch ein CarriageReturn-Zeichen (CR) abgeschlossen. Der Textumfang wird lediglich durch den Speicher
des EEPROMs IC1 auf 4 KB begrenzt.
Nachdem die Nachrichten im E-Diktator
abgelegt sind, kann man mit den Tasten
„Nächste“, „Wiederholen“ und „Letzte“
bequem durch die einzelnen Meldungen
navigieren.
Der Sprach-Prozessor und das EEPROM sind
per SPI-Interface über die Pins RC3, RC4 und
RC5 an den Mikrocontroller angebunden. Die
einzelnen ICs werden mit Hilfe der Ausgänge RC0 und RC2 selektiert. Die Wiedergabe
des Audiosignals erfolgt über einen direkt
an den Sprachprozessor angeschlossenen
kleinen 8-Ω Lautsprecher.
Der Sprach-Prozessor IC3 ist von Winbond
und wird in vier Versionen hergestellt: Männliche oder weibliche Stimme in englischer
oder chinesischer Sprache.
Über SPI werden sowohl Daten als auch Steuer- und Status-Informationen übertragen. An
anderen Pins kann der aktuelle Status des
Prozessors abgelesen werden, von denen
E-Diktator nur den Anschluss mit der Bezeichnung „Ready“ (RDY) verwendet.
Die Widerstände R7...R12 dienen als Span-
Spulen-Checker,
Induktivitätsmessgerät 0,1 μH bis
100 mH, Elektor Juni 2007, S. 50
C6 hat den im Schaltplan angegebenen Wert
von 4,7 nF.
Durch ein Versehen wurde in der Stückliste
ein Wert von 4,7 μF angegeben.
MailBox
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Wünsche oder Fragen unserer Leser.
Die Redaktion trifft die Auswahl und
behält sich Kürzungen vor. Bitte geben
Sie immer an, auf welchen Artikel und
welche Ausgabe (Monat/Jahr) sich Ihr
Schreiben oder Mail bezieht.
Sie erreichen uns per E-Mail
[email protected],
per Fax (02 41/88 909-77)
oder unter der Anschrift:
Redaktion Elektor
Süsterfeldstr. 25
52072 Aachen
nungsteiler, um die 5-V-Logik mit dem 3,3V-Pegel der Eingänge des Sprach-Prozessors
kompatibel zu machen. Der Open-DrainAusgang des Sprach-Prozessors (MISO) hat
keine Probleme mit 5 V und erlaubt daher die
direkte Verbindung mit dem Mikrocontroller.
RDY ist ein Open-Drain-Feedback-Anschluss,
der Low wird, wenn der interne Puffer des
Sprach-Prozessors voll ist. Leider ist RDY
nicht für 5-V-Logik geeignet, weshalb der
Transistor T1 eine Pegelanpassung vornehmen muss.
Die Software wurde in Assembler mit Hilfe der IDE von Microchip geschrieben. Das
Programm betreibt den PIC eventgesteuert. Direkt nach dem Start wird eine EventSchleife angesprungen, die so lange läuft,
bis sie durch das Eintreffen von Daten im
UART-Puffer oder durch einen Tastendruck
unterbrochen wird.
Nachrichten aufzeichnen
Wenn Daten im UART-Puffer ankommen,
dann schaltet das Programm automatisch
in den Aufzeichnungs-Modus um. In diesem Modus wird jedes im UART-Puffer angekommene Zeichen als Echo wieder an
den PC zurück geschickt und gleichzeitig
9
· E-MAILS · IDEEN
via SPI im EEPROM gespeichert. Das EEPROM kann aufgrund seiner Organisation
nur maximal 64 Bytes in Folge empfangen.
Wenn eine Seite zu 64 Byte voll ist, benötigt das EEPROM etwa 5 ms, um diese Daten
zu speichern. Während das EEPROM seine
Schreibarbeiten erledigt, schiebt der PC allerdings unter Umständen unbekümmert
weitere Daten nach.
Diese Daten werden dann im RAM des Mikrocontrollers so lange zwischengelagert,
bis das EEPROM wieder bereit ist neue Daten
aufzunehmen. Die zwischengespeicherten
Daten werden dann an das EEPROM übertragen. Anschließend kehrt der Mikrocontroller
wieder zu seinem Standardverfahren zurück,
in dem er die Daten Byte für Byte vom UART
abholt und zum EEPROM weiterschiebt. Der
Aufzeichnungsmodus wird beendet, wenn
eine Zeitüberschreitung (timeout) auftritt.
Nachrichten wiedergeben
Jeder Tastendruck wird als Event registriert.
Bei einem solchen Event wird die Schleife
verlassen und in den Modus zur Sprachausgabe gesprungen. Der Mikrocontroller
erhält einen Pointer zur aktuellen Nachricht.
Bei Betätigung des Tasters „Wiederholung“
holt sich der Controller den Text ab dieser
Adresse aus dem EEPROM.
+5V
C7
RA4/T0CKI
RD4
RA5/AN4
RD3
21
IC4
RD2
20
19
RC1
RD0
RC2
PIC16F877A
33
34
35
36
37
39
40
7
6
R9
15
6k8
17
18
TX/RC6
RB3/PGM
RX/RC7
16
6k8
R7
24
RC5
RB2
RB6/PGC
RE1/WR/AN6
RB7/PGD
RE2/CS/AN7
OSC1
12
13
14
14
6k8
SPK+
VFS
SCLK
VDX
MOSI
SPK-
WTS701BM
RST
26
8
9
10
52
BC109B
RDY
ATTCAP
AUX IN
AUX OUT
15p
R10
R12
8.0MHz
C2
R5
9
VSSA
XT0
10 7
XT1
X2
VSSA
8
2
10k
R8
10k
15p
VSSA
C15
31
C6
C5
VOR
ZURÜCK
WIEDERHOLEN
SS
T1
10k
S3
33k
13
25
MISO
26
10k
S2
CS
46
LS1
4
5
42
25
100n
S1
100n
INT
VCLK
OSC2
X1
100n
R2
48
IC3
R11
23
RE0/RD/AN5
C13
16
RC4
RB5
12
C11
33k
10k
3
15
RB1
R18
10k
10k
10k
R17
6
RB4
38
R16
11
4
5
RC3
INT/RB0
100n
5
25AA256
4
RC0
RD1
R6
C10
VCCA
RD5
SI
SO
6
27
40
54
36
44
C14
100n
R4
C12
C8
C9
10p
10p
R3
10k
22
RA3/AN3
SCK
CS
R13
7
10k
27
RA2/AN2
RD6
HLD
VSSD
28
RD7
2
IC1
VCCD
3
WP
VCCD
2
RA0/AN0
RA1/AN1
29
+3V
R1
3
1
30
Die Software zu dieser Leserschaltung kann
kostenlos von unserer Webseite www.elektor.de herunter geladen werden. Dazu in der
oberen Menüleiste zuerst „Zeitschrift“ auswählen, dann „November 2007 selektieren
und in der Inhaltsliste zu diesem Heft auf
„Mailbox“ klicken.
8
32
MCLR/THV
(060352-I)
+5V
100n
1
Beim Betätigen von „Nächste“ oder „Zurück“ wird entsprechend durch das EEPROM
gescrollt, um zur passenden Nachricht zu springen. Mit der richtigen EEPROM-Adresse wird
dann wie zuvor beschrieben fortgefahren.
Da sich EEPROM und Sprach-Prozessor den
SPI-Bus teilen, muss der PIC den Text zunächst in seinem internen RAM zwischenspeichern und dann Stück für Stück zum
Sprach-Prozessor übertragen. Während der
Sprach-Prozessor den aktuellen Text inter-
+5V
11
pretiert und ausgibt, kann der Mikrocontroller schon das nächste Stück der Nachricht
vom EEPROM holen und zwischenspeichern.
Diese Vorgehensweise wird bis zum Ende
der Nachricht beibehalten.
Dann springt die Software wieder in ihre
Eventschleife zurück.
VSSD
BRIEFE
33k
MAILBOX
4M7
+5V
24,576MHz
2
C1+
IC2
1
PC
C1–
6
14
2
7
7
13
3
8
T1OUT
T1IN
T2OUT
T2IN
R1IN
R1OUT
R2IN
R2OUT
8
C2+
4
9
1
3
11
15
C2–
VC3
6
IC5
NTE956
+3V
+5V
10
R15
12
9
4
C1
MAX232
5
+5V
C4
10M
150 7
V+
16
K1
5
10M
R14
220 7
10M
060352 - 11
SUB D9
10M
10
elektor - 11/2007
MESSEN & AUTOMATISIEREN
Logging-Multimeter
Von Fluke kommen zwei neue
Multimeter, mit denen Daten
protokolliert werden können.
Das Logging-Multimeter Fluke
287 für Elektronikanwendungen
dokumentiert die Leistung elektrischer Systeme und bietet eine
Trenddarstellung. Das LoggingMultimeter Fluke 289 für den Industrieeinsatz enthält wichtige
Zusatzfunktionen wie Tiefpassfilter und einen Niederohm-Messbereich. Das Messgerät ist zur
Fehlersuche in der Elektronik, bei
der Prozessautomation, bei der Energieverteilung und an elektromechanischen Anlagen geeignet. Beide Multimeter können Messwerte
unbeaufsichtigt und im mobilen Einsatz aufzeichnen. Die Protokolldaten lassen sich mit und ohne PC auswerten.
Wandler bringt serielle Geräte ins Netzwerk
NienTech hat einen Schnittstellenwandler entwickelt, der Geräte mit
RS232/422/485-Interface in ein TCP/IP-Netzwerk integriert. „LANMaxi/RS232/422/485“ ermöglicht es, Geräte über das Netzwerk oder
Internet aus der Ferne zu administrieren, zu überwachen, zu kontrollieren und dergleichen mehr. Mit Hilfe der beiliegenden Software
lassen sich bis zu 256 virtuelle COM-Ports pro PC einrichten, so dass
vorhandene PC-Software weitergenutzt werden kann.
Die Konfiguration des Wandlers kann auf mehrere Arten erfolgen,
beispielsweise seriell (RS232), per Webbrowser (HTTP), per Telnet,
per virtuellem COM-Port oder mit einer speziellen KonfigurationsSoftware. Zum Lieferumfang gehören Treiber für Windows 98, ME,
LabVIEW 8.5
Mit LabVIEW 8.5 hat National Instruments die neueste Version seiner grafischen Designplattform für Mess-, Prüf-, Steuer- und Regelanwendungen veröffentlicht. Aufbauend auf der fast 10-jährigen
Geschichte der Multithreading-Technolgie vereinfacht die Software
jetzt die Entwicklung von Multicore- sowie FPGA-basierten Anwendungen. Gleichzeitig wird LabVIEW auch immer weiter für Embedded- und industrielle Anwendungen erschlossen. Dies ist zum einen
dem neuen Statechart Design Module für die Modellierung und Implementierung des Verhaltens ereignisbasierter Systeme und zum
INFO & MARKT
Die beiden Messgeräte bieten eine Echteffektivwertmessung von
Spannung und Strom mit sehr hoher Genauigkeit und einem Anzeigeumfang von 50.000 Digits. Die Multimeter verfügen über einen
Kapazitätsmessbereich von 50 mF und können bis zu 10 A (bzw.
20 A für die Dauer von 30 Sekunden) messen.
Das Multimeter Fluke 287 bietet eine Bandbreite von 100 kHz bei
Wechselspannungs- und -strommessungen und eine Grundgenauigkeit von 0,025 % bei Gleichspannung. Eine Funktion zur Temperaturmessung über Thermoelement Typ K ist enthalten.
Das Multimeter Fluke 289 verfügt über einen 50-Ohm-Widerstandsbereich mit einer Auflösung von 1 mOhm und einem Messstrom von
10 mA. Dies ist besonders hilfreich bei Messungen und Vergleichen
von Motorwicklungswiderständen oder Kontaktwiderständen. Ein
Tiefpassfilter stellt eine präzise Spannungs- und Frequenzmessung
an Antriebssteuerungen mit regelbarer Drehzahl und anderen elektrischen Geräten sicher, bei denen Oberwellen die Grundfrequenz
überlagern.
www.fluke.de
2000, XP und
Vista, Konfigurationssoftware,
Schraubklemmen für die seriellen Anschlüsse
sowie ein RS232Anschlusskabel.
www.nientech.de
anderen neuen I/O-Bibliotheken und Analysefunktionen für industrielle Überwachungs-, Steuer- und Regelaufgaben zu verdanken.
Mit der parallelen Datenflussprogrammierung von LabVIEW können
Anwendungen leicht an Multicore- und FPGA-basierte Architekturen
für Datenstreaming, Steuerung, Regelung, Analyse und Signalverarbeitung angepasst werden. Aufbauend auf den MultithreadingFähigkeiten früherer Versionen skaliert LabVIEW 8.5 Anwendungen
basierend auf der Anzahl der verfügbaren Cores und bietet verbesserte Treiber und Bibliotheken. Damit wird der Durchsatz von RF-,
digitalen Hochgeschwindigkeits-I/O- und Mixed-Signal-Testanwendungen optimiert.
Darüber hinaus bietet LabVIEW 8.5 mit der Umgebung LabVIEW
Real-Time symmetrisches Multiprocessing (SMP). Damit können Designer von Embedded- und industriellen Systemen Tasks auf mehrere Cores verteilen, ohne dass dies auf Kosten des Determinismus
geht. Mit der neuesten Version von LabVIEW lassen sich Programmcodeabschnitte manuell spezifischen Prozessor-Cores zuweisen, um
Echtzeitsysteme genau abzustimmen oder zeitkritische Codeabschnitte auf einem dedizierten Core auszuführen.
Die Parallelität der Software macht LabVIEW auch zur idealen Plattform für die Entwicklung von FPGA-Anwendungen. LabVIEW 8.5
vereinfacht die Programmierung von FPGAs mit dem verbesserten
FPGA Project Wizard noch weiter. Dieser Assistent automatisiert die
I/O-Konfiguration, die IP-Entwicklung und die gesamte Erstellung
von gängigen I/O-, Counter/Timer- und Encoder-Anwendungen.
www.ni.com/labview/d/
11/2007 - elektor
11
INFO & MARKT
CHIPS & CONTROLLER
Flashdrive für Mikrocontroller
Von Fred Dart (FTDI)
und SPI umzuschalten ist. Eine
zweifarbige Leuchtdiode ist für
die Power- und Statusanzeige
zuständig.
Obwohl USB-Flashdrives schon
seit einigen Jahren verfügbar
sind, waren sie bisher auf Plattformen mit ausreichender ReNur ein PIC-Mikrocontroller und
chenleistung (wie PCs und 32einige zusätzliche Komponenbit-Controller) beschränkt. Ein
ten sind nötig, um das VDRIVE2USB-Host-Controller-Baustein
Modul in einen Flash-basierten
von FTDI ermöglicht es jetzt,
Datenlogger zu verwandeln.
USB-Flashlaufwerke über MiBild 2 zeigt die Schaltung einer
krocontroller anzusprechen.
einfachen Anwendung. Das ACDer „Vinculum VNC1L“ genannte
Eingangssignal ist an den 10-bitBaustein verfügt über ein USBADC des PICs angeschlossen.
Host-Interface und unterstützt
Der PIC nimmt eine vordefinierte
die bekanntesten USB-GeräteNummer von Samples auf und
klassen wie Massenspeicher,
schreibt die entsprechenden
Drucker und HIDs (zu denen u. a.
ASCII-Werte in eine CSV(comma
Tastaturen, Mäuse und Joysticks
separated value)-Datei auf dem
Bild 1. Das VDRIVE2-Modul im kompakten Gehäuse.
gehören). Zum Ansteuern von
USB-Flashlaufwerk (welches an
USB-Flashdrives greift der Baudas VDRIVE2-Modul angeschlosstein mit einfachen Befehlen auf die FAT-Dateistruktur zu. Der Chip
sen ist). Die DOS-ähnlichen ASCII-Befehle des „Vinculum“ vereinfabesitzt einen 8-bit-Kern mit 32-bit-Coprozessor, einen Dual-DMAchen das Handling von Dateien.
Controller, 64 kByte eingebauten Flash-Programmspeicher und
4 kByte internen Daten-SRAM. Er verfügt über zwei Slow/Full-SpeedEin erweiterter ASCII-Befehlssatz steht für die Test- und EntwickHost/Slave-USB-Ports, UART, SPI und parallele FIFO-Schnittstellen.
lungsphase mittels Terminal zur Verfügung, während eine verkürzAuch zwei PS2-Keyboard- und Maus-Ports sowie bis zu 28 GPIO-Pins
te Hexadezimalversion für die Zusammenarbeit mit einem Mikrosind enthalten. Derzeit beherrscht der Controller Slow/Full-Speedcontroller entwickelt wurde. Derzeit umfasst der Befehlssatz fünf
USB 2.0 mit bis zu 12 MBytes/s und kann an jegliche USB 2.0 sowie
Kategorien: „Directory“, „File“, „Power Management“, „Debug“ und
auch an ältere USB-1.1-Peripherie gekoppelt werden. Für USB-Flash„Sonstige“. In der Tabelle sind einige Beispiele aufgeführt.
drive-Anwendungen ist dies mehr als ausreichend; darüber hinaus
(070030-I)
wurde das IC hinsichtlich Größe,
Kosten und Leistungsaufnahme
für den Embedded-Bereich optimiert. Die Leistungsaufnahme liegt bei 25 mA während
des Betriebs; 2 mA sind es im
Standby-Modus.
Der „Vinculum“ stattet nun auch
solche Geräte, die nicht über die
notwendigen Hardware-Ressourcen verfügen, mit einer USBHost-Funktion aus. Viele Verbraucher- und Industrieprodukte, wie
beispielsweise Haushalts- und
Messgeräte, lassen sich jetzt mit
USB-Peripheriegeräten verbinden. Für Produktentwickler hat
der Hersteller das VDRIVE2-Modul herausgebracht. Das Modul
(Bild 1) besteht aus einem Vinculum IC, einem USB-A-Anschluss
und einigen zusätzlichen Komponenten – alles „verpackt“ in
einem kompakten Gehäuse. Erforderlich sind nur vier Signalleitungen, die 5-V-Betriebsspannung und ein Masseanschluss.
Die so genannte „Vinculum Disk
Interface Firmware Spezifikation (DIFS)“ macht es möglich,
dass die I/O-Schnittstelle über
einen Jumper zwischen UART
12
Bild 2. So einfach ist es, das VDRIVE2-Modul an einen PIC anzuschließen.
Beispiele aus dem Befehlssatz
Erweiterter ASCII-Befehl für den
Terminal-Modus
Hexadezimal-Befehl für den
Mikroprozessor-Modus
Funktion
DIR<cr>
$01,$0D
Listet das aktuelle Verzeichnis
MKD<cr>
$07,$20,<name>,$0D
Neues Verzeichnis
CD<sp><name><cr>
$02,$20,<name>,$0D
Wechseln zum neuen Verzeichnis <name>
Kategorie “Directory” (Beispiele)
Kategorie “File” (Beispiele)
RDF<sp><size in hex (4 bytes)><cr>
$0B,$20,size in hex(4 bytes),$0D Liest Datenpakete der Anzahl <size in hex> aus der geöffneten Datei
OPW<sp><name><cr>
$09,$20,<name>,$0D
Öffnet eine Datei für das Beschreiben mit dem Befehl WRF
Kategorie “Power management” (Beispiele)
SUD<cr>
$15,$0D
Diskette in Sleep-Modus versetzen
WKD<cr>
$16.$0D
Diskette reaktivieren
elektor - 11/2007
Entwicklungstool für Funk-Applikationen
PSoC-Starterkit im USB-Stick-Format
Texas Instruments hat ein neues Entwicklungstool für stromsparende
Funk-Applikationen wie Sensor- und Messeinrichtungen, Sicherheitssysteme und mehr vorgestellt, das einen Ultra-Low-Power-MSP430Mikrocontroller und Low-Power-Wireless Funkbausteine miteinander kombiniert. Das neue eZ430-RF2500-Entwicklungstool wird im
handlichen USB-Stick-Format angeboten und bietet bei einem Preis
von nur 49 Dollar zwei Mikrocontroller-basierte RF-Target-Boards sowie einen passenden Emulator zum Debuggen bz w.
Programmieren.
Das USB-StickInterface wird
an einem USBPort ohne zusätzliche Treibersoftware angeschlossen und ist direkt
mit einem aufgestecktem eZ430-RF2500T-MCU-RF-Target-Board verbunden. Zum eZ430-RF2500-Kit gehören neben zwei Target Boards
auch ein Batteriepack, mit dem ein Target-Board als Standalone-System betrieben werden kann. Die wichtigsten Pins des Controllers
auf den RF-Targets sind in einem 0,1-Zoll-Rastermaß in Form von
Lötpunkten nach außen geführt und erlauben den einfachen Anschluss externer Komponenten oder die Einbindung in bestehende
Systeme. Zu den Features gehören außerdem zwei programmierbare LEDs zur Statusanzeige und ein Taster.
Von Cypress kommt ein
PSoC(Programmable System-on-Chip™)-Starter-Kit
im USB-Stick-Format. Zusammen mit dem grafischen
Embedded-System-Designtool PSoC Express™ lässt sich
mit Berührungs-, Temperatur,
Umgebungslicht- und Näherungssensoren arbeiten,
ohne dass C oder Assemblercode geschrieben oder debugged werden muss. Darüber hinaus können Entwickler mit einer Vielzahl weiterer
Designs, die im Internet verfügbar sind, experimentieren
oder auch eigene Designs erstellen.
Das PSoC FirstTouch Starter Kit besteht aus zwei kleinen Platinen
- einer Hauptplatine, die per USB an einen Host-Computer angeschlossen wird, und einer abnehmbaren Multifunktions-Erweiterungskarte. Letztere beherbergt die Ein und Ausgänge für die zahlreichen vom Kit unterstützten Applikationen. Das PSoC FirstTouch
Starter Kit ist ab sofort im Online-Shop des Herstellers und bei den
Distributions-Partnern für 29,95 Dollar zu haben.
www.ti.com/ez430-rf
www.cypress.com/go/firsttouch
Anzeige
32-bit-Socket-Computer mit 2-GB-Flash-Disk
Mit
der
„SCB9520“-Serie bietet Synertronixx eine
neue Baureihe
von S ocketComputern
im DIL-64-Format an, welche etwa die
halbe Größe
einer Scheckkarte besitzen
und mit einer 2-GB-Flash-Disk ausgestattet sind. Basierend auf
einem mit 520 MHz getakteten 32-bit-PXA270-XScale-Controller verfügen die Einplatinen-Computer über bis zu 32 MB NORFlash und 128 MB Low-Power-SDRAM. Die Boards werden mit
vorinstalliertem Bootloader u-boot, Realtime Linux 2.6.20, Telnet-,
SCP-, FTP- und HTTP-Servern sowie den TCP/IP-Sicherheitsstacks
ssh und ssl ausgeliefert, so dass einer sofortigen Inbetriebnahme nichts entgegensteht. Dank der geringen Leistungsaufnahme
(1,2 W typisch) sind die Computer zudem für Green- und Eco-Designs interessant.
Als Schnittstellen stehen ein 10/100-Mbit-Fast-Ethernet-LAN
mit On-Board-Übertragern, zwei UARTs, I2C, jeweils ein USBHost- und Devicecontroller (Low- und High-Speed) sowie ein
universelles 16-bit-Businterface zur Verfügung. Für den schnellen Einstieg bietet der Hersteller ein Rapid-Development-Kit an,
bestehend aus dem Socket-Computer SCB9520, einem Evaluierungsboard, einer GNU-Cross-Entwicklungsumgebung, Linux
2.6.20, einem IEEE802.11b/g WLAN-Adapter und Treibersupport
für Flash, USB, I2C, UARTs, Ethernet und WLAN.
www.synertronixx.de
11/2007 - elektor
Oculus Optikgeräte GmbH in Wetzlar ist seit über
110 Jahren Entwickler und Hersteller augenärztlicher Geräte,
die weltweit im Einsatz sind. Mit der Tätigkeit als
Ingenieur (m/w) in der Entwicklungsabteilung
für augenärztliche Diagnosegeräte
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13
INFO & MARKT
SICHERHEITSSYSTEME
Extra Sicherheit
für externe Speicherlösungen
Von Mark Schultz
(leitender Applikations-Ingenieur bei Cypress)
Da transportable Speichermedien
wie Festplatten und USB-Sticks
„alte“ Datenträger wie CD und DVD
zunehmend ersetzen und so große
Datenmengen unterwegs sind, wird
der Punkt Sicherheit vertraulicher
Daten im Falle eines Diebstahls
immer wichtiger.
Biometrische Sicherheitslösungen werden zunehmend praktikabel, da Sie den Anwender nicht mit neuen Passwörtern und komplizierten Einlog-Prozeduren nerven. Gebräuchliche biometrische
Verfahren stützen sich auf Fingerabdrücke, die Muster von Retina
und Iris, Unterschriften-Analyse, Hand-Geometrie und neuerdings
das Venenmuster von Hand und/oder Fingern. Als Beispiel sind die
mittlerweile marktreifen Systeme zur Erkennung von Fingerabdrücken sehr einfach in der Handhabung und ausreichend sicher.
Identifikation und Sicherheit
Heutzutage gibt es Passwörter noch und nöcher. Diese Passwörter
erfordern aber, dass sie irgendwo abgelegt, also gespeichert werden
müssen, was teilweise einem „Trick 17“ mit eingebauter Selbstüberlistung gleichkommt. Dongles sind eine teuere Alternative, die fast
noch leichter verloren gehen oder geklaut werden können, wie das
Trägermedium der Daten selbst. Biometrische Verfahren kann man
nicht verlieren oder vergessen und sind durch Massenproduktion
der Hardware mittlerweile relativ preiswert geworden.
Die Sicherheit der Daten selbst wird in der Regel durch Verschlüsselung und gelegentlicher Manipulation an den Laufwerks-Eigenschaften
hergestellt. Die Verschlüsselung kann in Software oder Hardware ausgeführt werden. Extra Hardware bedeutet höhere Kosten und im Falle
von Flash-Speicher erhöhter Platzbedarf. Software-Verschlüsselung ist in
der Regel bei großen Datenmengen langsam und zäh. Manipulationen
am Laufwerk verhindern das unerlaubte Mounten und generieren so Sicherheit. Eines dieser als „Locking“ bezeichneten Mechanismen ist „ATA
Security“ – ein Feature, das alle modernen Festplatten bieten. Mit Hilfe
eines 32 Byte langen Passworts wird das Laufwerk in einen„Secure“-Modus versetzt. Nach erneutem Hochfahren des Laufwerks bleibt es ohne
die erneute Übermittlung des Passworts stumm und liefert keine Daten
mehr. Da nur der Mikrocontroller im Gehäuse dieses Passwort kennt,
kommt ein Dieb auch mit dem Ausbau und dem Betrieb des Laufwerks
an einem anderen Controller nicht weiter.
spezialisierten Coprozessor an Bord. Auch die Art der eingesetzten
USB-Verbindung zum PC kann mit „Printer“, „Storage Class“ und „Human Interface Device Class“ variieren. Die Alternativen haben Vorund Nachteile, kommen jedoch alle mit vorhandenen Windows-Treibern aus und erfordern so keine extra Installation.
Innerhalb der Hardware findet man Interfaces wie SPI oder einen
parallelen Bus mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und von
der Bildverarbeitung abhängigen Eigenschaften. Sensoren mit Coprozessor erfordern lediglich einige hundert kbit/s. Muss der PC
rechnen, können schon Übertragungsraten bis 6,5 Mbit/s notwendig werden. Den hier eingesetzten Sensor gibt es sowohl mit SPI als
auch mit parallelem Bus.
Technik
Eine typische portable Speicherlösung basiert auf einer NotebookFestplatte im 2,5”-Format oder kleiner. Hinzu kommen ein Gehäu-
Sensor Ctrl/Stat
Fingerprint
Sensor
Port C
EZ-USB
FX2-LP
Port B
ATA Low Byte
Port D
ATA High Byte
Port A
ATA Ctrl/Stat
IDE
Interface
Sensortypen
Manche Sensoren für Fingerabdrücke benötigen PC-gestützte Bildverarbeitung und andere Fabrikate haben für diesen Zweck einen
14
Bild 1. Blockschaltbild des EZ-USB FX2-LP mit Fingerabdrucksensor.
elektor - 11/2007
se mit USB/ATA-Konverter und gegebenenfalls ein extra Netzteil.
Hier noch einen Fingerabdruck-Sensor unterzubringen ist keine allzu schwere Übung. Im Folgenden wird gezeigt, wie ein USB/ATAKonverter auf der Basis des Cypress Chips EZ-USB FX2-LP um einen
Sensor vom Typ Authentec AES2510 (ein Sensor mit einer ScannerZeile zum „Drüberziehen“ eines Fingers erweitert wird. Der Sensor
AES2510 hat keinen Coprozessor, was die schon erwähnte hohe Datenrate von 6,5-Mbit/s erfordert, damit die Bilddaten beim Drüberstreichen des Fingers über die Scannerzeile ausreichend schnell zum
PC gelangen können. Dies ist kein wirkliches Problem, da der Datentransport via FX2-LP locker mit den wesentlich höheren Datenraten
der Festplatte fertig wird. Da die CPU des PCs die Bildverarbeitung
übernimmt, kommt es im Zuge der Datenübermittlung zum mehrfachen schnellen Umschalten des USB-Controllers zwischen dem
Transport von Festplatten- und Scanner-Daten. Um dies zu ermöglichen, wird das Interface des FX2-LP leicht modifiziert. Die Blockschaltung in Bild 1 zeigt die grundlegende Anordnung der Lösung.
Implementierung
Die Cypress-Lösung mit EZ-USB FX2-LP von Bild 1 enthält eine „USB
2.0 Serial Interface Engine“, einen erweiterten 8051 Mikrocontroller
und ein „General Purpose Interface“ (GPIF). Das GPIF ist eine „statemachine“ deren Interface Daten mit bis zu 96 Mbit/s transportieren
kann und für diverse Zwecke konfigurierbar ist (ATA, NAND, Utopia,
EPP und Compact-Flash). Da es sich beim GPIF um eine RAM-basierte
State-Machine handelt, können diverse Steuer-Datensätze kopiert
werden, was sein Interface via Firmware rekonfigurierbar macht. Da
das GPIF direkt mit den FX2-LP-FIFOs verbunden ist, muss durch die
Firmware keine Datenmanipulation vorgenommen werden.
Das GPIF erlaubt hier die Modi PIO-Read und -Write sowie UDMARead und -Write bei der ATA-Schnittstelle. Hinzu kommen nun noch
die Kommandos für den Fingerabdruck-Sensor. Die Firmware für die
Festplatten-Funktionen ist vom Mass-Storage-Referenz-Design des
CY4611 abgeleitet. Die Routinen für den Sensor stammen aus der
Code-Bibliothek seines Herstellers.
Aufgrund der Controller-Hardware ist die AES2510-Variante mit paralleler Schnittstelle am besten geeignet. Seine I/O-Ausstattung enthält einen Daten-Bus mit 8 bit Breite plus sechs Steuerleitungen: RD,
WR, CS, A0, INT und PWR_CTRL. Das niederwertige Byte am ATA-Daten-Bus teilen sich ATA-Gerät und Sensor. Kollisionen werden dann
mit geeigneten Chip-Select-Leitungen verhindert. Zur Steuerung des
Sensors und für seine Status-Informationen sind mit dem Port C des
FX2-LP noch Leitungen verfügbar.
Die Kommunikation zwischen Sensor und PC-Software wird über
das so genannte „SCSI Pass Thru Interface“ (ein Protokoll für Massen-
Biometrie-Anwendung
Öffentlicher
Speicherbereich
speicher von Windows) abgewickelt. Damit wird den Sensor-Daten
die USB-Schnittstelle des vorhandenen Massenspeichers zugänglich
und man benötigt keinen extra Device-Driver.
Bei einem Pass-Thru-Befehl übernimmt der Teil der Firmware die
Regie, der für den Sensor zuständig ist. Hierzu wird dann als ersten Schritt das GPIF mit neuen Steuerdaten versorgt und so die
bisher gültigen Daten für die ATA-Schnittstelle mit denen für den
Sensor ersetzt. Anschließend erledigt die Firmware die nötigen
Lese- und Schreiboperationen bezüglich des Sensors und wenn
der Pass-Thru-Zyklus abgeschlossen ist, werden die Steuerdaten für
die ATA-Schnittstelle wieder auf ihren alten Platz im RAM des GPIF
abgelegt.
Die Oberfläche
Ein typisches gesichertes Laufwerk enthält drei Partitionen mit einer Aufteilung wie in Bild 2 dargestellt. Eine Partition enthält das
Biometrie-Programm. Diese Partition emuliert normalerweise eine
CD-ROM, da:
1. der Auto-Run-Modus damit bei Windows besser als mit einer normalen Festplatten-Partition funktioniert und
2. eine CD-ROM schreibgeschützt ist und somit das Biometrie-Programm nicht versehentlich gelöscht werden kann.
Eine der beiden verbleibenden Partitionen ist ungesichert. Hier können Daten ohne jede biometrische Sicherung geschrieben und gelesen werden. Nur die letzte Partition ist der geschützte Bereich der
Festplatte. An diese Daten kommt man nur durch Authentifizierung
mittels Fingerabdruck heran. Bei Anschluss einer solchen gesicherten Festplatte an einen PC wird
automatisch das Biometrie-ProAnzeige
gramm aus der emulierten CDROM-Partition gestartet. Das
Programm verarbeitet die vom
Sensor übertragenen Bildinformationen sowohl für die erstmalige Absicherung als auch für
die spätere Authentifizierung
via Pass-Thru-Modus. Die Verifikation eines Benutzers läuft
über einen Vergleich des gerade
vom Sensor eingelesenen mit
einem zuvor abgelegten Fingerabdruck. Bei Übereinstimmung
wird die geschützte Partition via
ATA-Security freigeschaltet und
gemountet. Der Anwender kann
diese Partition so lange verwenden, bis die Festplatte entweder
wieder vom PC getrennt oder
ausgeschaltet wird.
Die Zusatzkosten der biometrischen Sicherung sind mit unter
€ 6,00 recht niedrig. Lösungen
für Flash-Speicher befinden sich
gerade in der Entwicklung.
(070422-I)
Geschützter
Speicherbereich
Weitere Informationen
Cypress EZ-USB FX2-LP:
Bild 2. Die drei Partitionen eines gesicherten Laufwerks.
11/2007 - elektor
www.cypress.com
15
INFO & MARKT
SEMINARE
Praxisseminar
des Elektor-Verlags und der National Instruments Electronics Workbench Group
electronics worldwide
In Zusammenarbeit mit der National Instruments Electronics Workbench Group organisiert Elektor am 29. November 2007 ein Praxisseminar für seine Leser. Das Seminar konzentriert sich auf Multisim
10 für Design, Simulation und Messung elektronischer Schaltungen.
Die Teilnehmer haben reichlich Gelegenheit, diese Techniken am PC
selbst auszuprobieren.
Elektronik-Entwicklung Computer Aided Design (CAD) und die Simulation elektronischer Schaltungen ist heute ein unverzichtbarer
Teil der Schaltungsentwicklung. So werden potenzielle Designfehler
früh erkannt, lange bevor ein realer Prototyp erstellt wird. Bei diesem Seminar werden Ihnen Spezialisten der National Instruments
Electronics Workbench Group zeigen, wie Simulation und virtuelle
Instrumente Sie beim Designprozess unterstützen und Entwicklungszeit einsparen können. Auf dem Programm stehen auch die
Erstellung von neuen Bauteilen inklusive SPICE-Modellen sowie anAnzeige
spruchsvolle Analysemethoden wie etwa die Monte-Carlo-Analyse.
Erläutert wird dies anhand der Software Multisim 10.
Im Rahmen des Seminars erleben die Teilnehmer auch, wie Messungen an Schaltkreisen durchgeführt werden. Die so gewonnenen
Daten werden anschließend mit den entsprechenden Simulationswerten verglichen und, wenn nötig, in den nächsten Simulationszyklus mit eingebunden.
Am Seminarort stehen Computer bereit, so dass die Teilnehmer das
Gelernte sofort in die Tat umsetzen können.
Themen
Folgende Themen werden behandelt:
Einführung in die SPICE-Simulation mit Multisim für die
Schaltplanentwicklung
Erstellung interaktiver Simulationen mit NI LabVIEW und virtuellen Instrumenten
Verwendung realer Stimulusdaten in Simulationen
Verschiedene Analysearten (AC, DC, Monte Carlo etc.)
Verifizierung des Prototypendesigns durch die Eingabe von Simulationsergebnissen in reale Schaltungen
Verwendung von Ultiboard für das Leiterplattenlayout
Verwendung der NI Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite (ELVIS) für die Entwicklung eines Schaltplans und
dessen Anbindung an einen PC
Anmeldung
Wenn Sie an diesem Seminar teilnehmen möchten, können Sie
sich über das Formular auf der Elektor-Website (www.elektor.de/
ni-praxisseminar) anmelden.
Die Teilnehmerzahl ist auf 24 Personen begrenzt.
Sollten sich mehr als 24 Personen zum Seminar anmelden, behält
sich Elektor die Auswahl der Teilnehmer vor.
Für Elektor-Leser, die beruflich mit Design und Entwicklung elektronischer Schaltungen zu tun haben, ist die Teilnahme kostenfrei.
Das Seminar findet am 29. November in Stuttgart statt. Eine Anfahrtsbeschreibung für die Anreise mit dem Auto oder mit öffentlichen Verkehrsmitteln wird den Teilnehmern rechtzeitig vor der Veranstaltung zugestellt.
(070492-I)
Agenda
8.30 – 9.00
9.30
12.30
13.15 – 15.15
15.30
16
Empfang und Registrierung
Beginn des Vormittagsprogramms
Mittagessen
Nachmittagsprogramm
Informelle Diskussion mit Spezialisten von NI
elektor - 11/2007
Die Leser der Zeitschrift Elektronik haben in
den letzten Jahren jede neue EAGLE-Version
zum
Produkt des Jahres
elekTermine
gewählt.
NOVEMBER 2007
6. - 8.
Stuttgart
Vision
Internationale Fachmesse für industrielle Bildverarbeitung und ID-Technologien. Komponenten (zum Beispiel
Kameras) sind ebenso zu sehen wie
Komplettlösungen.
www.vision-messe.de
6. - 8.
München
Microchip Masters
Laut Microchip eine Mischung aus
Seminaren (33 in 5 Schwierigkeitsgraden) und „informellen Abendveranstaltungen“. Für Kunden, Distributoren,
Designer u.a.
http://techtrain.microchip.com/
eumasters
6. + 8. + 13. + 15.
Leipzig / Hannover / Seligenstadt /
Reutlingen
Spoerle ARM Roadshow
Im 32-bit-Segment ist die ARMTechnologie zu einer Art Industriestandard geworden. Vier Experten
referieren auf dieser kostenlosen
Ein-Tages-Veranstaltung.
www.spoerle.de/cda/
newsevents/0,5028,3691,00.html
7. - 8.
Aus gutem Grund
die Nummer eins.
8.
Workshop MikrocontrollerApplikation/Eingebettete Systeme
Die in Branchenkreisen sehr bekannte FH Mittweida veranstaltet
diesen Workshop für Entwickler und
Anwender von Mikrocontrollern und
Embedded-Systemen.
www.htwm.de/tagungen
13. + 14. +15.
Hamburg / Düsseldorf / Berlin
LabViewTage
Präsentiert wird die neueste Version der
grafischen Entwicklungsumgebung LabVIEW. Schwerpunkt sind die interaktiven
Assistenten für Einsteiger.
http://sine.ni.com/apps/utf8/nievn.
ni?action=display_upcoming&site=NIE&
country=DE&node=163200
11/2007 - elektor
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Sie steht zum Download im Internet bereit.
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bekommen Sie zusätzlich das Handbuch und die Lizenz für
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für Platinen im Europaformat mit bis zu vier Signallayern. In der
Professional-Version gibt es solche Einschränkungen nicht.
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RFID, Biometrie und Smartcards stehen
im Mittelpunkt der Veranstaltung (Ausstellung und Konferenz). Neben der
Technik geht’s auch um wirtschaftliche
und soziale Aspekte.
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27.
Frankfurt am Main
RoHS-Anwendertag
Auf der vom ZVEI veranstalteten Tagung
wird es um die Stoffe in Elektronik-Produkten und Praxis-Erfahrungen mit der
Verordnung gehen.
www.zvei.org/index.php?id=882
27. - 28.
Düsseldorf
Innovative Beleuchtung mit LED
VDI-Tagung mit Ausstellung. Themen:
Architektur, Allgemeinbeleuchtung,
Außenbeleuchtung, netzunabhängige
Beleuchtungssysteme und mehr.
www.wissensforum.de/index.
php?id=188
27. - 29.
Nürnberg
SPS/IPC/Drives
Internationale Messe und Kongress zum
Thema elektrische Automatisierung mit
den Bereichen Motoren, Sensoren, Steuerung, Interfaces, Software und weitere.
www.mesago.de
29.
Stuttgart
Elektor/NI-Praxisseminar
Auf dem von Elektor veranstalteten
Seminar zeigen Experten von National
Instruments, wie Simulation und virtuelle Instrumente den Entwickler beim
Designprozess unterstützen können
(siehe Seite 16).
www.elektor.de/NI-Praxisseminar
17
PRAXIS
DATENAKQUISITION
Datenakquisition üb
Von José Luis Rupérez Fombellida
Die ControllerSchaltung für die
Datenakquisition über den USBPort stellt acht digitale Eingänge und acht digitale Ausgänge
bereit. Ferner sind acht analoge 10-bit-Eingänge für Spannungen
im Bereich 0...5 V und zwei analoge 10-bit-Ausgänge vorhanden.
Der verwendete Controller ist der USB-fähige PIC18F4550, er wird in C
programmiert. Die Stromversorgung übernimmt der USB-Host.
Messsysteme für den Anschluss an den
PC haben in ELEKTOR schon lange einen festen Platz. In der Vergangenheit
waren Schaltungen mit RS232- oder
Druckerschnittstelle sowie Steckkarten
für den ISA-Bus aktuell. Inzwischen ist
der USB-Port zu einer digitalen Universalschnittstelle geworden. Mit der hier
vorgestellten Controller-Schaltung können digitale und analoge Steuersignale
über über den USB-Port empfangen
und ausgegeben werden. Die Schaltung lässt sich leicht aufbauen und bei
Bedarf auch in ein größeres Mess- oder
Steuersystem integrieren.
USB überall
Zweifellos sind RS232, ISA und auch
die Centronics-Druckerschnittstelle
nicht mehr Stand der Technik, wenn es
um den Anschluss digitaler oder analoger Messsysteme an den PC geht. Das
aktuelle Zauberwort heißt USB, denn
die hohe Übertragungsgeschwindigkeit und der bequeme Anschluss bei
laufendem PC sind wesentliche Vorteile. Wenn allerdings Treibersoftware
18
selbst geschrieben werden muss, zeigt
der USB-Standard seine Komplexität.
Es kostet meistens einige Anstrengungen, bis das PC-Betriebssystem ein
gültiges USB-Device erkennt.
In diesem Beitrag beschreiben wir, wie
der PC über den USB-Port mit der übrigen Welt verbunden werden kann, wir
gehen kurz auf die Arbeitsweise der
USB-Schnittstelle von Mikrocontrollern
ein, und wir realisieren ein kostengünstiges System, mit dem der USB-Port zum
mehrkanaligen digitalen und analogen
Eingang und Ausgang des PCs wird.
Vertreter dieser ControllerKlasse ist der PIC 18F4550
aus der PIC-Familie von
Microchip. Für diesen Controller spricht unter anderem, dass eine umfangreiche
Softwaresammlung frei verfügbar ist. Eine weitere willkommene Eigenschaft für Anwender, die nicht zu den SMDFreunden gehören, ist seine
Bauform im DIP40-Gehäuse.
PIC 18F4550 mit USB
Die Schaltung für die Datenakquisition mit dem PIC4550 ist
in Bild 1 zu sehen. Außer dem
Controller (IC1) und den externen Komponenten des Taktoszillators (X1, R5, C5, C6) sind
vier Kontaktleisten (K1, K3, K4,
K5), drei Status-LEDs (D1...D3)
und die USB-Buchse K2 vorhanden. An den Anschlüssen liegen folgende Signale (zugehörige Controller-Anschlüsse in
Klammern):
Mikrocontroller mit USB-Schnittstelle können den Anschluss eines externen Systems an den USB-Port des Host
stark vereinfachen. Diese Controller
sind meistens sowohl hardware- als
auch softwaremäßig auf diesen Einsatzzweck zugeschnitten. Was hinter
den Kulissen im Controller geschieht,
muss man nicht unbedingt wissen, um
ein externes System mit Erfolg über
USB mit einem PC zu verbinden. Ein
Hardware
elektor - 11/2007
er USB
Analog, digital und
bidirektional!
+5V
+5V
10K
R1
10n
K2
R3
27R
K4
23
RC4
24
RC5
25
RC6
26
RC7
R4
27R
VSS
12
LED1
LED0
D1
18
PIC18F4550
R7
D2
RB0
RB1
RB2
RB3
RB4
RB5
RB6
RB7
R5
1M
C5
20MHz
2
3
4
5
7
8
9
10
AN0
AN1
AN2
AN3
AN4
AN5
AN6
AN7
AN0
AN2
AN4
AN6
33
34
35
36
37
38
39
40
RB0
RB1
RB2
RB3
RB4
RB5
RB6
RB7
RB0
RB2
RB4
RB6
K5
1
3
5
7
9
2
4
6
8
10
AN1
AN3
AN5
AN7
2
4
6
8
10
RB1
RB3
RB5
RB7
+5V
K3
1
3
5
7
9
+5V
+5V
R8
X1
1k
1k
R6
VUSB
32
IC1
15
RC0
CCP2 16
RC1
CCP1 17
RC2
5
6
1
2
3
4
+5V
2 CCP2
4
6
8
10
AN0/RA0
AN1/RA1
AN2/RA2
AN3/RA3
AN4/RA5
AN5/RE0
AN6/RE1
AN7/RE2
6
1k
C4
CCP1 1
3
5
7
9
RD0
RD1
RD2
RD3
RD4
RD5
RD6
RD7
RA4
VSS
+5V
*
19
20
21
22
27
28
29
30
OSC2
RD0
RD1
RD2
RD3
RD4
RD5
RD6
RD7
MCLR
31
L1
RD1
RD3
RD5
RD7
470n
14
+5V
1
2
4
6
8
10
1
3
5
7
9
C2
OSC1
RD0
RD2
RD4
RD6
C1
100n
VDD
K1
100n
VDD
C3
13
S1
11
R2
470R
C6
* siehe Text
D3
22p
22p
070148 - 11
Bild 1. Zentrales Bauelement ist der Mikrocontroller PIC18F4550 von Microchip.
K1 = Digitaler 8-bit-Ausgang, TTLkompatibel (RD0...RD7).
K2 = USB-Buchse für die Verbindung
mit dem Host-PC (RC4 und RC5).
K3 = Digitaler 8-bit-Eingang, TTLkompatibel (RB0...RB7).
K4 = Zwei analoge Ausgänge, Spannungsbereich 0...5 V (RC1 und RC2).
K5 = Acht analoge Eingänge, Spannungsbereich 0...5 V (AN0/RA0...
AN7/RA7).
An den Leitungen RB0...RB7 liegen
Controller-interne Pullup-Widerstände, dies sind die digitalen Eingangsleitungen. Die Auflösung der analogen
Ausgangssignale beträgt 10 bit. Diese Signale sind pulsbreitenmoduliert
(PWM), die Frequenz beträgt 2,9 kHz.
Bei Bedarf können diese Signale durch
einfache RC-Glieder gesiebt werden.
Die Ausgangsgleichspannung U0 nach
der Siebung ergibt sich aus U0 = 5 · D,
wobei D der im Bereich 0...1 variierende Duty-Cycle des PWM-Signals ist.
Auch die analogen Eingangssignale
werden mit 10 bit aufgelöst.
Die Frequenz des externen Quarzes
X1 ist 20 MHz, der Controller generiert
11/2007 - elektor
jedoch intern mit Hilfe einer PLL ein
Taktsignal mit der Frequenz 48 MHz.
Diese Frequenz ist die vierfache Frequenz der USB-Busfrequenz von
12 MHz (USB full speed = 12 Mbit/s).
Die LEDs D1 und D2 signalisieren den
USB-Status, während D3 das Vorhandensein der Betriebsspannung bei
Verbindung mit dem Host anzeigt. Induktivität L1 wirkt zusammen mit C4
überlagerten Störsignalen entgegen.
Mit Taster S1, verbunden über R2 mit
Eingang MCLR des Controllers, kann
ein Controller-Reset herbeigeführt
werden
PIC-Firmware
Hinter unkomplizierter ControllerHardware verbirgt sich häufig eine
komplexe Software. Die Firmware für
dieses Projekt wurde mit Hilfe von
zwei Tools geschrieben, die Microchip
frei zur Verfügung stellt: IDE MPLAB
V7.5 und C18 Student Edition V3.02.
Auf der Website von Microchip [1]
sind Anleitungen für die Installation
und Anwendung beider Programme
zu finden. Der Quellcode der vom
Autor geschriebenen Firmware ist
nicht mit dem Vorschlag von Microchip identisch. Die gesamte ProjektSoftware kann als ZIP-Datei (07014811.zip) kostenlos von der Elektor-Website [2] heruntergeladen werden. Die
ZIP-Datei enthält unter anderem die
drei Ordner „driver“, „firmware“ und
„PC“. Der Inhalt ist vor allem für Leser gedacht, die sich mit dem Themenkomplex C, PICs und USB auseinander
setzen möchten. Ein Auszug aus dem
C-Quellcode ist in Bild 2 wiedergegeben. Daraus geht auch die notwendige
Fuse-Konfiguration des PIC hervor. Sie
ist relevant, wenn man den PIC nicht
programmiert erwirbt, sondern selbst
programmiert.
Der Firmware-Ordner enthält den vollständigen Quellcode sowie das Ergebnis des Compilierens in der Datei
„TAD_v1.hex“. Diese Datei muss in den
PIC18F4550 geladen werden.
Die USB-Konnektivität wird durch die
in den PIC18F4550 geladene Firmware
hergestellt. Die Firmware verwendet
dazu die folgenden Funktionsblöcke:
19
PRAXIS
DATENAKQUISITION
Bild 2. Der C-Quellcode enthält wichtige Informationen zur Fuse-Konfiguration des PIC-Mikrocontrollers, die häufig für Konfusion sorgt.
„Bus power mode“, „Custom class“,
„Full-speed“ (12 Mbit/s) und „Interrupt transfer“.
Aufbau
Die Schaltung wird auf einer kompakten, doppelseitig bestückten Platine (Bild 3) aufgebaut. An den Schmalseiten der Platine ist noch etwas Platz,
um die Platine mit Schrauben zu befestigen. Auch wenn der Aufbau keine
besondere Herausforderung darstellt,
sind vielleicht doch einige Hinweise
hilfreich:
Die Aussparungen in den Wannen
der Stiftleisten verhindern die Verpolung der zugehörigen Flachkabelstecker. Bei der Montage der Stiftleisten
ist die Position der Aussparungen zu
Test-Zubehör
Vom Autor wurden vier einfache ergänzende Schaltungen entworfen, mit denen die Datenakquisitionsschaltung getestet werden kann:
Die LED-Platine macht das digitale Ausgangssignal über acht LEDs sichtbar, die Taster- und
Schalterplatine erzeugt über vier Taster und vier Schalter ein digitales 8-bit-Eingangssignal,
die LED-Voltmeter-Platine steuert die Helligkeit von zwei LEDs abhängig von den beiden
analogen Ausgangssignalen, und auf der
Potentiometer-Platine befinden sich acht
Potis, mit denen die analogen Eingänge
getestet werden können. Die Testschaltungen können ohne Mühe auch auf
Lötpunktraster-Platinen aufgebaut
werden.
Zu Testzwecken wurde ein Programm in
C++ CLR geschrieben, der Quellcode
wurde mit dem freien Compiler Visual
C++ 2005 Express compiliert. Das Programm basiert auf Beispielen von Microchip. Nebenstehend ist ein Screendump
des Testprogramms wiedergegeben. Das
Programm und die Dateien zu den Testplatinen sind in dem zum Projekt gehörenden Download-Paket enthalten.
20
beachten. SMD-Bauelemente sind auf
beiden Platinenseiten zu bestücken.
Dabei ist auf die korrekte Platzierung
und insbesondere bei den SMD-LEDs
auf die richtige Polung zu achten. Für
den (programmierten!) Controller ist
eine qualitativ hochwertige Fassung
(DIP40) zu verwenden. Beim Einsetzen in die Fassung ist unbedingt auf
korrekte Lage zu achten. Pin 1 des
Controllers befindet sich in der Nähe
des Resetschalters S1. Induktivität L1
ist eine Drossel, bestehend aus einem
kleinen Drei- oder Vierloch-Ferritkern,
durch den lackisolierter Kupferdraht
passenden Durchmessers hindurchgeführt wird. Ein Ferritringkern ähnlicher
Größe, um den drei Windungen lackierten Kupferdrahts gewickelt werden, erfüllt den gleichen Zweck. Der resultierende Induktivitätswert der Drossel ist
unkritisch. Möglichen Beschädigungen
des PC-USB-Ports wird vorgebeugt,
wenn man sich vergewissert, dass
USB-Buchse K2 frei von Kurzschlüssen
und Fehlverbindungen ist.
Anschließen
Nachdem die Platine (mit dem korrekt
programmierten!) Mikrocontroller aufgebaut ist, steht dem Anschließen an
den PC nichts mehr im Weg. Die Schaltung wird über ein Standard-USB-Kabel mit dem USB-Port des laufenden
PC verbunden. LED D3 signalisiert das
Anliegen der Betriebsspannung +5 V,
und LED D1 oder D2 blinkt, während
die andere LED dunkel bleibt. Das PCBetriebssystem (Windows) erkennt ein
neues USB-Device und meldet, dass
ein Treiber erforderlich ist. Jetzt muss
der Speicherort und Name des angeforderten Treibers eingegeben werden, er
lautet ...\driver\mchpusb.inf. Wenn der
Treiber ordnungsgemäß installiert ist,
blinken die USB-Status-LEDs D1 und
D2 wechselweise. Die USB-Datenakquisitionsschaltung ist einsatzfähig.
VID/PID
Jedes USB-Device trägt eine weltweit einmalige, aus zwei Zahlen bestehende Kennung, so dass eine eindeutige Identifikation möglich ist. Die
erste Zahl ist die Vendor ID (VID), sie
identifiziert den Hersteller. Die zweite Zahl heißt Product ID (PID), dies
ist die Produktnummer. Die VID der
hier beschriebenen USB-Datenakquisitionsschaltung ist identisch mit der
VID von Microchip, als PID dient die
PID einer mit dem PIC18F4550 aufgebauten Demo-Platine von Microchip.
elektor - 11/2007
K3
K1
K5
S1
R2
C3
R1
X1
D3
D1
D2 R7
R6
C6
IC1 K4
C5
C1 R5
C2
R3
R4
Wenn die Datenakquisitionsschaltung
in kommerzielle Produkte eingebunden wird, müssen VID und PID geändert werden. Eine eigene VID und PID
erhält man, wenn man sich mit dem
USB Implementers Forum [3] oder mit
Microchip [1] in Verbindung setzt. Die
neue VID/PID muss in den Quellcode
der Firmware übernommen werden,
anschließend ist eine neue Compilierung des Quellcode notwendig. In den
Controller wird die so erzeugte neue
Hex-Datei geladen. Die PC-Software
muss in gleicher Weise angepasst werden, denn VID und PID müssen in der
Firmware und der PC-Software übereinstimmen. Modifiziert werden muss
dann auch der Treiber „mchpusb.inf“.
R8
K2
L1
Die Stiftleisten K1, K3, K4 und K5 führen nicht nur die Signale, sondern auch
die Betriebsspannung (+5 V), so dass
angeschlossene Schaltungen von hier
mit Strom versorgt werden können. Es
ist unbedingt darauf zu achten, dass
die +5-V-Leitungen nicht kurzgeschlossen werden und dass der entnommene Strom insgesamt 100 mA
nicht übersteigt. Beim Verbinden mit
anderen Schaltungen ist zu berücksichtigen, dass die +5-V- und die Masse-
C4
Vorsichtsmaßregeln
Bild 3. Das Platinenlayout ist als PDF-Dokument auf der Elektor-Website frei verfügbar. Bei Verwendung der Dateien ist aber zu
beachten, dass es sich um eine doppelseitige und durchkontaktierte Platine handelt.
Leitungen unmittelbar zum PC führen.
Es ist keine galvanische Trennung vorhanden! Wenn der Strombedarf angeschlossener Schaltungen höher liegt,
müssen sie durch ein separates Netz-
teil mit Strom versorgt werden. In diesem Fall wird nur die Signal - und die
Masse-Leitung der USB-Karte mit der
Anwendung verbunden.
Die Spannungen an den digitalen
Stückliste
Widerstände:
(alle SMD Bauform 0805)
R1 = 10 k
R2 = 470 7
R3,R4 = 33 7
R5 = 1 M
R6,R7,R8 = 1 k
Kondensatoren:
(alle SMD Bauform 0805)
C1,C3 = 100 n
C2 = 470 n
C4 = 10 n
C5,C6 = 22 p
Halbleiter:
IC1 = PIC18F4550 I/P
programmiert: 070148-41 (Elektor-Shop)
D1,D2,D3 = LED, SMD Bauform 1206
Außerdem:
K1,K3,K4,K5 = 10-polige
Wannen-Stiftleiste
K2 = USB-Buchse Typ B für
Platinenmontage
X1 = Quarz 20 MHz
L1 = VK200 oder kleiner Ferritkern (siehe
Text)
S1 = Taster für Platinenmontage, Raster
6 mm
Präzisionsfassung für IC1 (DIP 40)
Platine: 070148-1 (Elektor-Shop)
Projekt-Software: 070148-11 (GratisDownload von www.elektor.de)
11/2007 - elektor
21
PRAXIS
DATENAKQUISITION
Projektdateien und Tools
Die gesamte Projekt-Software der PC-Applikation befindet sich im
Ordner PC\TAD_V1_win\, der Name ist TAD_V1_win.vcproj. Das
compilierte Programm ist im Ordner PC\TAD_V1_win\Release untergebracht, der Name lautet TAD_V1_win.exe. Das Programm läuft
nur, wenn die von Microchip bereit gestellte DLL-Datei mpusbapi.dll
im gleichen Ordner steht. Das ausführbare Programm (.exe) benötigt
das .NET-Framework. Es wird dringend empfohlen, das Betriebssystem
(Windows) auf dem neuesten Update-Stand zu halten.
Eingängen (K3) müssen im Bereich
0...+5 V liegen, anderenfalls wird der
Controller beschädigt. Die digitalen
Ausgänge (K1) können einzeln bis zu
25 mA abgeben oder aufnehmen. Für
die Spannungen an den analogen Eingängen (K5) gilt das Gleiche wie für
die digitalen Eingänge. Die analogen
Ausgänge (K4) können einzeln bis zu
25 mA abgeben oder aufnehmen, abhängig vom logischen Zustand des
PWM-Signals. Besonders wichtig ist,
dass die Summe aller Ausgangsströme
maximal 200 mA betragen darf.
Anwendungen
Die USB-Datenakquisitionsschaltung
bietet viele Anwendungsmöglichkeiten. Der Autor hat folgende Applikationen entwickelt:
- Triac-Platine mit acht Ausgängen
zur Steuerung von Netzstrom-Verbrauchern. Für die galvanische Trennung
Wenn das Projekt an eigene Wünsche oder Erfordernisse angepasst
werden soll, muss der Visual compiler Microsoft C++ 2005 Express
zusammen mit dem Service Pack 1 (SP1) installiert werden. Danach
wird die Microsoft Platform SDK for Microsoft Visual C++ 2005 Express installiert. Damit können Win32-Applikationen entwickelt werden, in diesem Fall muss der Zugriff auf die DLL-Datei mpusbapi.dll
möglich sein. Alle genannten Entwicklungstools können frei von der
Microsoft-Website herunter geladen werden. Dort sind auch Installationsanleitungen sowie Beispiele zu finden.
sorgen Optokoppler.
- Widerstand/Spannung-Wandler (liefert eine zum Widerstand am Eingang
proportionale Spannung).
- Voltmeter mit LED-Balkenanzeige.
- Drehzahlsteuerung für GleichstromMotoren. Über die analogen Ausgänge können Drehzahl und Drehrichtung
gesteuert werden.
- Treiberschaltung für Schrittmotoren.
Über die digitalen Ausgänge ist Mikrostepping möglich.
- Abstandssensor-Schaltung (steuert
die analogen Eingänge).
- Relais-Platine (gesteuert über die digitalen Ausgänge).
Weitere Applikationen sind natürlich
willkommen!
Der Autor
José Luis Rupérez Fombellida ist seit 1984
Dozent im Fachbereich Telekommunikation an einem Technischen Ausbildungszentrum in Madrid (Spanien). Als engagierter
Elektronik-Experte entwarf er die Datenakquisitionsschaltung, um seinen Studenten Hilfestellung beim Steuern kleiner
Roboter über den PC-USB-Port zu geben.
Die steuernden PC-Programme sind in C
geschrieben.
(070148-I)gd
Weblinks
[1] www.microchip.com
[2] www.elektor.de
[3] www.usb.org
Schritt für Schritt
De PC-Software für dieses Projekt ist einfach zu installieren, zu verwenden und anzupassen, wenn man in folgenden Schritten vorgeht:
1. Installieren Sie Visual C++ 2005 Express:
http://msdn2.microsoft.com/en-us/express/aa975050.aspx)
2. Installieren Sie Visual C++ 2005 Express SP1:
http://msdn2.microsoft.com/en-us/express/aa975050.aspx
3. Installieren Sie PSDK: Microsoft Platform SDK for Microsoft
Visual C++ 2005 Express:
http://msdn2.microsoft.com/en-us/express/aa975050.aspx
4. Updaten Sie Windows mit Windows Update.
5. Bringen Sie Visual C++ dazu, PSDK zu verwenden. Laut
Microsoft geht das so:
5.1 Updaten Sie die Visual C++ Verzeichnisse in der Projects
& Solutions-Section in der Options-Dialogbox. Fügen Sie die
Pfade zu den richtigen Sub-Sections hinzu.
Executable-Dateien: E C:\Program Files\Microsoft Platform SDK for
Windows Server 2003 R2\Bin;
Er ist noch ein weiterer Schritt erforderlich, um das Win32-Template in
Visual C++ Express verwenden zu können.Dazu muss man die Datei
„corewin_express.vsprops“ (zu finden unter: C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8\VC\VCProjectDefaults) editieren. Ändern Sie den
String:
AdditionalDependencies=“kernel32.lib“
in:
AdditionalDependencies=“kernel32.lib user32.lib gdi32.lib winspool.
lib comdlg32.lib advapi32.lib shell32.lib ole32.lib oleaut32.lib uuid.
lib“.
5.3. Machen Sie eine Win32-Applikation, um die Pfade zu
testen.
In Visual C++ Express ist der Win32 Windows Application type im
Win32 Application Wizard deaktiviert. Um diesen Typ wieder zu aktivieren, muss die Datei AppSettings.htm aus dem Ordner “%ProgramFiles%\Microsoft Visual Studio 8\VC\VCWizards\AppWiz\Generic\Application\html\1033\” geändert werden.
In einem Text-Editor werden vor die Zeilen 441...444 jeweils zwei
Schrägstriche (double slash) gesetzt, so wie hier angegeben:
// WIN_APP.disabled = true;
Include-Dateien: C:\Program Files\Microsoft Platform SDK for Windows Server 2003 R2\Include;
// WIN_APP_LABEL.disabled = true;
Library-Dateien: C:\Program Files\Microsoft Platform SDK for Windows
Server 2003 R2\Lib.
// DLL_APP_LABEL.disabled = true.
5.2. Updaten Sie die Datei corewin_express.vsprops.
22
// DLL_APP.disabled = true;
Dann die Datei speichern, Verzeichnis schließen und Visual C++ Express starten.
elektor - 11/2007
3. Dezember 2007
Anmeldung und weitere
Informationen auf unserer Website:
Technology for Innovators
TM
11/2007 - elektor
23
PRAXIS
MIKROCONTROLLER
8051 goes USB
Das Rundum-Sorglos-FlashVon Alexander Kniel
Flash-Controller lassen sich bequem programmieren - sie eignen sich daher für die schnelle
Anwendungs-Entwicklung genauso wie für die Ausbildung. Bisher wurden die Programmdaten
meist über die serielle Schnittstelle geschickt, doch insbesondere Laptops haben oft nur noch USBSchnittstellen. Unser vielseitig einsetzbares Flash-Board ist die Lösung. Herzstück ist der AT89C5131A,
ein erweiterter 8051-Controller mit 80C52-Kern und Fullspeed-USB. Sozusagen als Zugabe enthält der
Baustein ein fertiges Update-Interface, mit dem neue Firmware geladen werden kann. Darüber hinaus
liefert Atmel mit dem kostenlosen Programm FLIP gleich die passende Software.
Das vielen Elektor-Lesern bekannte
„Flashboard“ (Ausgabe 12/2001) hat
schon vielen Einsteigern die Welt der
Mikrocontroller nahe gebracht. Kein
Wunder, sind doch mit Flash-Speicher ausgerüstete Controller wie der
damals verwendete AT89C8252 bequem zu programmieren. Das Überspielen der Daten vom EntwicklungsPC zum Controller erfolgt beim Elektor-Flashboard, das wie etliche andere
verwandte Platinen gerne in der Ausbildung eingesetzt wird, über die serielle Schnittstelle. Leider ist die gute
alte „RS232“ immer seltener zu finden. Insbesondere Laptops haben
meist nur noch USB-Schnittstellen,
aber keinen Printerport und keine serielle Schnittstelle mehr. Will ein Lehrer seine Schüler mit Übungsplatinen
ausstatten, die diese auch zu Hause
mit dem Laptop programmieren können, muss eine andere Lösung her.
Der Autor - Elektronik-Lehrer an einer Berufsschule und Technikerschule in Heilbronn - entwickelte aus den
genannten Gründen ein Flashboard,
das auf einen modernen Controller mit
USB-Schnittstelle setzt. Seine Wahl fiel
auf einen AT89C5131AM von Atmel,
der einen 80C52-Kern besitzt und daher wie der AT89C8252 zu den 8051ern
gehört. Der Baustein enthält nicht nur
eine Fullspeed-USB-Schnittstelle, er
24
wurde vielmehr geradezu für den Einsatz in USB-Geräten wie Druckern,
Kameras usw. entwickelt. Sozusagen
als Zugabe ist der Controller noch mit
einem fertigen Update-Interface ausgestattet, über das neue Firmware geladen werden kann. Genau dies bot
dem Autor, der ein Faible für Hardware
und allerlei Programmiersprachen besitzt, die Chance zum Bau eines extrem
einfachen USB-Flashboards. Atmel liefert nämlich mit dem kostenlosen Programm FLIP gleich die passende Software. Man muss also nur noch den
Code als Hex-File bereitstellen, dann
kann es losgehen.
Flash-Board-Nachfolger
Das von Alexander Kniel entwickelte
Board wurde in einer ersten Version
bereits mehrfach von Schülern aufgebaut und an Laptops betrieben. Im
Elektor-Labor wurde die Platine noch
etwas modifiziert; unter anderem hat
Elektor-Entwickler Chris Vossen noch
eine LCD-Schnittstelle integriert. Das
Board tritt damit in die Fußstapfen
des Elektor-Flashboards aus 2001 und
eignet sich für die ersten Schritte in
der Mikrocontroller-Programmierung,
aber auch für ausgewachsene Anwendungen in Gerätesteuerungen,
Robotern und vielem mehr.
Herzstück des Ganzen ist der erwähnte AT89C5131AM, ein erweiterter 8051er. Dessen Kern ist ein
80C52X2 mit 6 Clocks pro Befehlstakt.
Neben 32 KB Flash verfügt der Baustein über ein erweitertes RAM mit
1024 Bytes, zusätzliches EEPROM
und viele weitere nützliche Peripherie.
Hilfreich ist, dass der Controller in der
M-Version noch an 5 V laufen darf und
dass eine Version im benutzerfreundlichen PLCC52-Gehäuse erhältlich
ist. Doch das Wichtigste ist wohl das
USB-1.1- und 2.0-Full-Speed-Modul
(für Experten: mit Endpoint 0 für Control Transfers sowie sechs weiteren
Endpoints mit bis zu 512 Byte FIFOSpeicher). Wer sich mit der Entwicklung von USB-Software beschäftigen
möchte, hat hier alles, was man sich
wünschen kann – allerdings ist dabei
doch einiges an Fachwissen vonnöten. Alle anderen dürfen den Controller dagegen als normalen 8051er betrachten, der über USB programmiert
werden kann.
Der Schaltplan (Bild 1) zeigt eine
zweifache Spannungsversorgung,
wahlweise über den USB oder (bei
geschlossenem JP4) über den NetzBild 1. Der Schaltplan des Boards.
elektor - 11/2007
-Paket
+5V
+5V
JP3
1u
16V
22p
1N4001
1
IC2
7805
C12
1000u
16V
BAT46
3
C13
C14
100u
16V
100n
+5V
JP4
D11
6V2
1
C15
C16
100n
100n
9
P0.7
P0.6
D8
P1
C5
100n
+5V
10k
K8
1
3
5
7
9
2
4
6
8
10
P3.0
P3.2
P3.4
P3.6
+5V
1
P3.1
P3.3
P3.5
P3.7
C6
C7
100n
100n
S3
R12
D7
+5V
R9
10k
S2
D12
D6
P0.5
D5
P0.4
P0.3
8
7
6
5
4
3
2
P0.2
P0.1
P0.0
D4
S4
S5
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
8
7
6
5
1
2
3
4
S6
1k5
D10
2
3
1
2
13 P2.2
11 P2.0
9
7
5
3
1
P3.2
P3.3
P3.0
P3.1
22p
D9
K9
D3
K7
P2.3 14
P2.1 12
10
8
P2.4 6
P2.7 4
2
C11
24MHz
D2
2
10u
16V
X1
D1
3
C10
P0.7
P0.5
P0.3
P0.1
4
C9
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
2
4
6
8
10
5
C8
20
29
30
31
32
33
35
39
1
3
5
7
9
6
R10
1k
S1
P2.0
P2.1
P2.2
P2.3
P2.4
P2.5
P2.6
P2.7
P0.6
P0.4
P0.2
P0.0
1k5
K3
7
25
JP2
1
2
3
9
10
11
14
15
+5V
8
4k7
R11
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
9
UCAP
+5V
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
VSS
P1.0
P1.2
P1.4
P1.6
AT89C5131
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
RESET
PSEN
UCAP
52
45
44
42
40
38
37
36
41
2
4
6
8
10
IC1
X2
1
3
5
7
9
P2.0
P2.1
P2.2
P2.3
P2.4
P2.5
P2.6
P2.7
13
P1.1
P1.3
P1.5
P1.7
47
48
49
50
51
4
5
6
43
28
18
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
K6
+5V
P4.1
P4.0
ALE
X1
2n2
8
7
27
AVSS
10n
2
4
6
EA
NC
NC
19
C3
4k7
4k7
1
3
5
100R
C4
26
46
34
R7
K4
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
PLLF
12
+5V
R1
VDD
VREF
DD+
21
R5
100n
AVDD
24
22
23
R3
27R
R6
100n
17
R2
27R
C2
16
R4
1k5
1
2
3
4
6
5
K2
JP1
C1
070125 - 11
11/2007 - elektor
25
MIKROCONTROLLER
10 2
9 1
R9
C10
R4
R3
D11
C3
+
R2
D9
R10
R12
D10
+
C12
ON
D12
JP4
10
9
C13
1 2 3
C14
K9
C8
S5
C15
IC1
JP3
JP2
R5
IC2
K8
070125-1
(C) Elektor
+
C9
C4
2
1
C2
S1
R11
X1
C1
+
R1
JP1
C11
Vier vollständige 8-bit-Ports
C6
P1
R6
R7
S3
C5
6
5
S6
K4
2
1
K3
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
C7
K6
S4
14
13
10 2
9 1
K7
entweder direkt auf der Platine sitzen oder in eine Frontplatte eingebaut werden.
2
1
PRAXIS
S2
1 2 3 4
K2
Bild 2. Die Bestückung der Platine dürfte keine Schwierigkeiten bereiten.
teilanschluss K9 und den Spannungsregler IC2. Die Anschlüsse D+ und
D- am Controller sind die USB-Datenleitungen. Um den internen USBBootloader zu aktivieren, muss über
JP2 ein LOW-Signal an /PSEN gelegt
werden (Jumper in Richtung Platinenrand). Durch Druck auf den Resettaster S1 startet der Bootloader
mit dem Datenempfang an der USB-
Schnittstelle. Um den USB zu aktivieren, muss JP3 geschlossen werden (Jumper in Richtung IC2). Damit liegt der Pullup-Widerstand R4
an D+ und signalisiert dem PC ein
Fullspeed-USB-Gerät.
Wer es mit dem Umschalten zwischen Run-Modus und Download bequemer haben möchte, kann an JP2
und JP3 Umschalter anschließen, die
Stückliste
Widerstände:
R1 = 1,5k x 8 Widerstandsnetzwerk
R2,R3 = 27 Ohm
R4,R12 = 1k5
R5 = 100 Ohm
R6,R7,R11 = 4k7
R9 = 10k x 8 Widerstandsnetzwerk
R10 = 1 k
P1 = 10 k Poti
Kondensatoren:
C10,C11=22 p
C3 = 2n2
C4 = 10 n
C1,C2,C5..C7,C14..C16 = 100 n
C8 = 10 μ / 16 V
C9 = 1 μ / 16 V
C12 = 1000 μ / 16 V
C13 = 100 μ / 25 V
Halbleiter:
D1..D8,D12 = LED rot, Low-current
D9 = BAT46
26
D10 = 1N4001
D11 = Zenerdiode 6V2
IC1 = AT89C5131AM
IC2 = 7805
X1 = 12 MHz Quarz
Außerdem:
JP1,JP4 = 2-polige Stiftleiste
JP2,JP3 = 3-polige Stiftleiste
K2 = USB-A-Buchse
K3,K6,K8 = Wannen-Steckerleiste 2 x 5
Pins
K4 = Stiftleiste 2 x 3 Pins
K7 = Wannen-Steckerleiste 2 x 7 Pins
K9 = Netzgerätebuchse für Printmontage
S1,S3...S6 = Miniatur-Taster
PLCC-Sockel
Platine (im Elektor-Shop erhältlich unter der
Nummer 070125-1).
Im Elektor-Shop ist auch ein Bauteilsatz
erhältlich (070125-71).
Siehe Shop-Anzeige hinten im Heft oder
unter www.elektor.de.
Der Controller verfügt über vier vollständige 8-bit-Ports, die jeweils an
Anschlüssen verfügbar bzw. spezieller Peripherie zugeordnet sind. Port
P0 ist an K3 zugänglich und führt außerdem an acht LEDs, die mit Vorwiderständen gegen Vdd (+5V) geschaltet werden können. Port P1 ist frei verwendbar und über K6 zugänglich. Der
Port P2 liegt am LCD-Anschluss K7.
Ein LCD wird hier im 4-bit-Modus betrieben. Das erforderliche Kontrastpoti
P1 ist ebenfalls schon vorhanden. Port
P3 schließlich ist speziell für Eingaben vorgesehen und kann auch über
K8 extern genutzt werden. Zum Test
eigener Programme ist das Board am
Port P3 mit Pullup-Widerständen und
vier Tastern (P3.0…P3.3) sowie vier
DIP-Schaltern (P3.4…P3.7) ausgerüstet. Üblicherweise benötigen Schalter
eine Entprellung, die man meist per
Software realisieren kann. Die Anschlüsse P3.2 und P3.3 besitzen jedoch eine zusätzliche Hardware-Entprellung in Form von Kondensatoren
(C6 und C7), da diese auf die Interrupt-Eingänge des Controllers führen.
Nicht vergessen werden soll der Port
P4 mit zwei Anschlüssen P4.0 und
P4.1, die den I2C-Bus bilden und an
K4 zugänglich sind.
Die Platine des USB-Flash-Boards
(Bild 2) ist im Elektor-Shop unter der
Nummer 070125-1 erhältlich. Wahlweise kann auch gleich ein kompletter
Bauteilsatz mit allen Bauteilen bestellt
werden (070125-71). Der Aufbau der
Platine bereitet keine Schwierigkeiten.
Achten Sie im Bereich der USB-Buchse
unbedingt darauf, dass keine Masseschlüsse zwischen D+, D- und 5V des
Rechners entstehen! Da die 5-V-Betriebsspannung, D- und D+ des USB
nicht besonders geschützt sind, lohnt
sich eine Kontrolle mit dem Ohmmeter
- vorher sollten Sie allerdings den Controller aus dem Sockel nehmen! Unter
dem IC-Sockel ist Platz für einen zusätzlichen Keramikkondensator mit
100 nF. Dieser sollte zuerst bestückt
werden. Damit hat man eine optimale
Entkopplung der Betriebsspannung.
Inbetriebnahme
Für den ersten Test sollte man ein
Netzteil (8-12 V DC) verwenden. Bei
elektor - 11/2007
gesetztem Jumper JP4 ist die Stromversorgung eingeschaltet. Nun sollte die LED D1 leuchten. Falls schon
ein LCD angeschlossen ist, muss es
in der oberen Zeile dunklere Pixel zeigen. Eventuell ist das Kontrast-Poti zu
verstellen, bis sich beide Zeilen deutlich unterscheiden. Erst nach der Initialisierung durch ein Programm wird
auch die obere Zeile hell. Wer ein Oszilloskop sein Eigen nennt, kann auch
das 12-MHz-Signal am Quarz überprüfen. Damit ist klar, dass der Controller
arbeitet.
Bild 3. Die kostenlose Programmer-Software FLIP listet auf, was bei der Inbetriebnahme des Boards zu tun ist.
Für den ersten echten Softwaretest
muss ein Programm geladen werden.
Dazu dient das Programm FLIP (FLexible In-System Programmer), das man
von der Atmel-Homepage (www.atmel.com) kostenlos downloaden kann.
Mit dem Suchbegriff „Flip“ findet man
die Version FLIP 2.4.6 für Windows (4
MB, revision 2.4.6, updated 05/06).
Das Archiv flip-2_4_6.zip muss in ein
eigenes Verzeichnis entpackt werden,
um dann das darin enthaltene Setup.
exe auszuführen.
Folgen Sie nun den Anweisungen
und akzeptieren Sie die Lizenzbedingungen und den vorgeschlagenen
Installationspfad. Sie erhalten dann
eine kleine Anweisungsliste, was als
Nächstes zu tun ist (Bild 3). Das Programm selbst ist unter C:\Programme\
Atmel\FLIP 2.4.6\ zu finden.
Bild 4. Der Controller wird von Windows als neues Gerät erkannt.
Schließen Sie nun den USB-Stecker
an. Setzen Sie Jumper JP2 in Stellung
USB (Platinenrand). Drücken Sie sicherheitshalber außerdem den ResetTaster S1 und schließen Sie JP3. Damit
startet die USB-Download-Firmware
und wartet darauf, Kontakt mit dem
PC aufzunehmen. Das Programm meldet die Vendor-ID 03EB und die Produkt-ID 2FFD, womit Windows den
passenden Treiber zuordnen kann.
Windows erkennt ein neues Gerät und
fragt nach dem passenden Treiber.
Wählen Sie den Treiber aus dem Verzeichnis C:\Programme\Atmel\FLIP
2.4.6\usb (siehe Bild 4). Sobald er installiert ist, können Sie das neue Gerät
im Gerätemanager finden. Es gibt sich
als „Jungo AT89C5130/AT89C5131“
zu erkennen.
Falls es nicht geklappt hat, beginnt
die Suche nach dem Problem. Mögliche Fehlerquellen liegen in falsch
gesteckten Jumpern. Wenn Sie z.B.
mit JP3 den USB-Anschluss aktivieren (Pullup an D+), die interne Firm-
11/2007 - elektor
Bild 5. Nach einem Klick auf die RUN-Schaltfläche lädt FLIP das Programm in den Flash-Speicher des Controllers.
27
PRAXIS
MIKROCONTROLLER
Bild 6. Das Hauptmenü des Compilers BASCOM.
ware aber nicht gestartet haben (JP2
steht noch in Richtung RUN, oder es
ist kein Reset nach dem Umschalten
erfolgt), meldet Windows ein neues
Gerät, das aber fehlerhaft ist. Umgekehrt könnten Sie auch die UpdateFirmware korrekt starten, aber JP3
falsch setzen. Dann erkennt Windows
nicht, dass ein Gerät angeschlossen
wurde; entsprechend wird kein Kontakt hergestellt.
Nach kurzer Einarbeitung stellen die
Einstellungen jedoch kein Problem
mehr dar, und Sie stellen den Kontakt
zum PC genau dann her, wenn Sie ihn
brauchen.
Programm-Upload
Hardware-Test in Bascom-51
P0 = &B11111110
Wait 1
Lowerline
Lcd „ Bit 2 exp
P0 = &B11111101
Wait 1
Lowerline
Lcd „ Bit 2 exp
P0 = &B11111011
Wait 1
Lowerline
Lcd „ Bit 2 exp
P0 = &B11110111
Wait 1
Lowerline
Lcd „ Bit 2 exp
P0 = &B11101111
Wait 1
Lowerline
Lcd „ Bit 2 exp
P0 = &B11011111
Wait 1
Lowerline
Lcd „ Bit 2 exp
P0 = &B10111111
Wait 1
Lowerline
‚Simple test for inputs,
‚oututs and LCD
‚**********************
Dim X As Byte
P1 = 0
Cls
Lcd „
8051-Test
Wait 1
Lowerline
Lcd „
Elektor
Wait 3
„
„
For X = 1 To 13
Shiftlcd Right
Waitms 200
Next
Cls
Lcd „ Test Port 0
Lowerline
Lcd „ Bit 2 exp 0
28
„
„
Starten Sie nun FLIP. Mit Device/Select bzw. F2 oder dem IC-Symbol muss
der richtige Chip AT89C5131 gewählt
werden. Mit Settings/Communication/
USB bzw. dem Kabel-Symbol oder F3
wählen Sie die USB-Schnittstelle und
öffnen diese. Und schließlich müssen Sie noch mit File/Load HEX-File
oder F4 ein passendes Hex-File laden. Wählen Sie das Programm 5131_
TEST_ELEKTOR.HEX, das Sie zusammen mit dem BASCOM-AVR-Quelltext
auf der Elektor-Homepage finden. Ein
Klick auf die RUN-Schaltfläche (siehe
1
2
„
Programmierung mit Bascom
Wenn es um die ersten Schritte in der
Programmierung des Systems geht,
ist der Basic-Compiler BASCOM-51
das richtige Werkzeug (ebenso lässt
sich der Controller natürlich auch in
Lcd „ Bit 2 exp 7
P0 = &B01111111
Wait 1
Lowerline
Lcd „ All Bits
P0 = &B00000000
Wait 1
„
„
„
3
„
4
„
5
„
6
Bild 5) lädt dieses Programm schließlich in den Flash-Speicher. Um es zur
Ausführung zu bringen, müssen Sie
danach JP2 umschalten und Reset
drücken. Achtung: Bei neuen Controllern ist das Feld „BLJB“ automatisch
gesetzt. Beim ersten Programmdownload müssen Sie den Haken entfernen,
da sonst das Programm nach dem
Download nicht ausgeführt wird.
Wenn Sie nach dem Test ein neues
Hex-File laden wollen, muss zuerst
der USB-Stecker gezogen und neu
angeschlossen werden, natürlich mit
den richtigen Jumperstellungen und
nach Reset. Danach muss in FLIP die
Verbindung erneut geöffnet werden.
Alternativ kann man auch den USBStecker angeschlossen lassen und nur
JP3 öffnen, womit das Gerät ebenfalls
vom USB getrennt ist, aber noch weiter mit Spannung versorgt wird. Für
einen neuen Programm-Upload muss
dann zuerst wieder JP2 umgeschaltet
werden. Dann drückt man Reset und
schließt zwei Sekunden später JP3.
Damit ist das USB-Gerät initialisiert.
In FLIP muss nun erneut die Schnittstelle geöffnet werden, dann kann die
Übertragung starten.
Cls
Lcd „ Test Port 3
Lowerline
Lcd „=> Port 0 (LED)
Wait 3
„
Status:
P0 = P3
X = P0
Cls
Lcd „
Inputs
„
Lowerline
Lcd „Port 3 =
„ ; X ; „
Waitms 60
Goto Status
„
„
„
End
elektor - 11/2007
C oder Assembler programmieren).
Eine freie Demo-Version dieser Software kann auf der Seite des Herstellers MCS-Electronics (www.mcselec.
com) geladen werden. Die freie Version erzeugt Code bis 4 KB, was für
viele Anwendungen ausreicht.
Bild 6 zeigt das Hauptmenü des Compilers. Damit das Board korrekt angesteuert wird, muss unter „Options“
die Zuordnung der LCD-Pins am Port
P2 eingerichtet werden (Bild 7).
Bascom erlaubt die Einstellung unterschiedlicher Register-Files für die
einzelnen 8051-Derivate. Zwar gibt
es keine Einstellung speziell für den
AT89C5131, aber der Controller ist
weitgehend kompatibel zum 8052.
Daher sollte man mit dem Registerfile
8052.DAT arbeiten.
Das Listing zeigt das Testprogramm
im Quelltext. Es ist leicht lesbar
und erklärt sich weitgehend selbst.
Nach einem LCD-Intro folgt eine
Lauflicht-
Bild 7. Unter „Options“ muss die Zuordnung der LCD-Pins am Port P2 eingerichtet werden.
Schleife zum Test aller LEDs am Port
P0. Danach werden in einer EndlosSchleife die Eingänge am Port gelesen
und ihre Zustän-
de sowohl an den Ausgang P0 kopiert als
auch am LCD angezeigt. Sie können also
das Mäuseklavier S2
und die Taster S3 bis
S6 betätigen, um die
Zuordnung zu den Portpins zu testen. Damit wird
jeweils die zugehörige LED
am Ausgang aufleuchten.
So dient das Programm
zugleich als fast vollständiger Test der gesamten Hardware.
Ein paar Ideen
Zum Schluss
noch ein
paar Ideen
für weitergehende Entwicklungen: Der Controller besitzt ein internes
EEPROM, ähnlich wie es auch
im 89S8252 und im 89S8253 anzutreffen ist. Allerdings sind hier andere
Steuerregister (SFR) zuständig. Man
kommt daher bei der Ansteuerung der
11/2007 - elektor
zusätzlichen Hardware nicht an einem
sorgfältigen Studium des Datenblatts
vorbei.
Der AT89C5131 besitzt wie der 8052
auch noch eine
serielle Schnittstelle, die man in
Bascom mit Befehlen wie Print
und Input ansteuern kann. Da das
USB-Flashboard allerdings kein serielles Interface enthält, muss dann
zusätzlich ein Leitungstreiber (z.B.
MAX232) angeschlossen werden.
Dann steht typischen Interface-Anwendungen nichts mehr im Wege, d.h.
man kann den Controller z.B. als PCMessgerät, Zähler oder Motorcontroller einsetzen.
Und der AT89C5131 kann natürlich
noch viel mehr, nämlich ein komplettes USB-Gerät realisieren. Wie
das geht, verraten einige Application
Notes mit zugehörigen Quelltexten
auf der Atmel-Homepage. Das Archiv
c5131-usb-kbd-stand-alone-1_0_2.zip
demonstriert den Bau einer USB-Tastatur. Mit dem USB-Controller und
dem umfangreichen Softwarearchiv
hat man im Prinzip alles, was zur Entwicklung eigener USB-Anwendungen
nötig ist.
(070999)
29
PRAXIS
TELEFONTECHNIK
Telefon-Leitungsum
Zwei Verbindungswege –
ein Apparat
Von Nicolas Boullis
Immer mehr Internet-Provider stellen
ihren Kunden zusätzlich zum InternetZugang einen Sprachverbindungsweg
(Voice over IP) zur Verfügung.
Zu den vorhandenen Telefonen des
herkömmlichen (Festnetz-)
Anschlusses kommt mindestens ein weiteres
Telefon hinzu. Das kostet Platz auf der schon immer zu
kleinen Schreibtischfläche, und der Telefonierkomfort leidet,
weil zwei Apparate bedient werden müssen. Abhilfe schafft ein
elektronischer Umschalter, der zwei Verbindungswege bedarfsabhängig
auf einen Apparat schaltet.
Dieser selbsttätige Telefon-Umschalter beseitigt die Umständlichkeiten,
die zwei Telefonapparate mit sich
bringen. Die Schaltung arbeitet ohne
(!) einen Mikrocontroller, der erst noch
programmiert werden müsste, und sie
versagt auch bei Stromausfall nicht ihren Dienst.
Vorüberlegungen
Viele Telefon-Zusatzgeräte wie Anrufbeantworter und Fax-Umschalter
benötigen für ihren Betrieb eine externe Stromversorgung, meistens in
Form eines Steckernetzteils. Falls der
Strom einmal ausfallen sollte, sind
diese Geräte außer Betrieb. Wegen
der manchmal lebenswichtigen Funktion des Telefons haben wir hier eine
vom Stromnetz unabhängige Lösung
gewählt. Den minimalen Strom, den
die Schaltung aufnimmt, liefert ein
30
NiMH-Akku oder eine 9-V-Batterie.
Dadurch ist sicher gestellt, dass der
Telefon-Leitungsumschalter auch bei
Stromausfällen betriebsfähig ist, zum
Beispiel wenn der Arzt, die Polizei oder
die Feuerwehr herbeigerufen werden
müssen. Schaltungstechnische Voraussetzung ist dabei, dass die Stromaufnahme wirklich minimal ist. Außerdem
muss, beziehungsweise soll der Telefon-Leitungsumschalter folgende Vorgaben erfüllen:
– So lange eine Verbindung aktiv durchgeschaltet ist, darf sie unter keinen
Umständen unterbrochen werden.
– Der Benutzer muss die Möglichkeit
haben, unter den verfügbaren Verbindungswegen gezielt auszuwählen.
Möglicherweise gilt nur für einen Verbindungsweg ein spezieller Tarif, oder
eine Sonderrufnummer ist nur über
einen bestimmten Verbindungsweg
erreichbar.
– Bei Anrufen von außen wird der Verbindungsweg durchgeschaltet, über
den der Ruf ankommt.
– Für abgehende Verbindungen hat
Verbindungsweg 1 Priorität, sofern er
verfügbar ist. Die Verfügbarkeit von
VoIP-Verbindungen über das Internet
ist nicht immer gewährleistet.
– Wenn Verbindungsweg 1 nicht verfügbar ist oder nicht existiert, wird
Verbindungsweg 2 benutzt.
– Da bei Telefonleitungen nicht unbedingt feststeht, welche Ader in der
Vermittlungsstelle geerdet ist, muss
im Telefon-Leitungsumschalter eine
galvanische Trennung vorgenommen
werden.
– Bei ankommenden Rufen muss für
den Benutzer erkennbar sein, über
welchen Verbindungsweg der Ruf
eingeht.
– Ein letztes, aber nicht unwichtiges
Ziel, das wir uns gestellt haben: Die
elektor - 11/2007
schalter
Telefonleitung
Schaltung soll möglichst aus leicht
montierbaren Standard-Bauelementen
bestehen, und auf Bauelemente, die
erst noch programmiert werden müssen, soll verzichtet
werden.
stallation neuer Vermittlungstechnik
unter Umständen sogar vertauscht
werden. Wenn die Vermittlungsstelle
einen Ruf aufschaltet, wird der Gleichspannung eine Wechselspannung von
etwa 50...75 VSS überlagert. Die überlagerte Wechselspannung ist ungefähr
sinusförmig, sie hat die Frequenz 25 Hz
oder 50 Hz. Die Rufspannung wird abgeschaltet, sobald der Telefonhörer
vom Apparat genommen wird und
Gleichstrom fließt. Die Gleichspannung
am Apparat sinkt dann infolge des Leitungs-Schleifenwiderstands auf etwa
10 V.
Die Standards der Telefonnetze sind (historisch bedingt) nicht einheitlich, sie
können sich von Land zu Land und auch
regional unterscheiden. Auch die Standards der VoIP-Verbindungswege, die
von den Internet-Providern bereit gestellt werden, können unterschiedliche
Eigenschaften haben. Im Allgemeinen
gelten jedoch folgende Richtwerte:
Im Ruhezustand liegen an einer (analogen) Telefonleitung etwa 50...60 V
Gleichspannung, es fließt kein Strom.
Die Polarität der Gleichspannung ist
nicht fest gelegt, sie kann bei der In-
JP1
VCC
C1
R4
R1
6u8 25V
IC1A
1
1
T3
2
BC547
R16
R19
100k
D5
3
2
1k
IC3
TLP620
100n
VCC
4
2
47k
2
1
2
1k
5
1
C13
1k
5
6
IC2B
&
4
13
VCC
1M
C9
IC1D
9
1
8
1
IC2D
&
1
SET
D2
T6
BAT85
BC547
R22
C5
1k
IC1 = HCC40106BF
IC2 = 4093
D8
VCC
K2
IC7
TLP620
BC547
R27
14
14
IC1
IC2
7
C14
C15
100n
100n
IC1E
11
1
10
1M
R12
4M7
VCC
7
T7
3
470n
JP6
T2
R26
1k
BC557
R10
100k
RJ-11
11
12
4
R9
100k
6
5
4
3
2
1
2
Line 1
VCC
10n
13
12
VCC
K4
R24
470k
3
33k
VCC
BC547
D7
IC6
TLP620
100n
JP5
RESET
BAT85
1N4148
T5
6
4
R8
C4
1
100n
T1
R25
1k
R20
R21
6u8 25V
R11
10k
R7
33k
2
C3
JP4
10
D1
IC1F
R13
&
BC557
VCC
RJ-11
IC2C
R17
VCC
IC1C
IC5
TLP620
220u
4
C8
10u 25V
4
R6
R23
470k
3
8
9
D6
3
C11
BC547
&
10n
100k
1
47k
S
1
16
R
4
1
2
S1
T4
IC2A
D3
R14
100R
15
13
9
11
6
5
4
3
2
1
6
Tel.
1
VCC
SET
RESET
220u
8
K3
3
IC4
TLP620
3
JP3
R5
100R
C10
IC1B
VCC
C12
1N4148
VCC
C7
10u
25V
VCC
D4
R18
10k
R15
JP2
RE1
DS2E-ML2-DC5V
S2
4
R2
C2
RJ-11
1
R3
10k
VCC
VCC
C6
1M
100n
6
5
4
3
2
1
33k
Line 2
33k
K1
060288 - 11
Bild 1. Abgesehen vom Relais besteht die Schaltung aus Standard-Bauelementen.
11/2007 - elektor
31
PRAXIS
TELEFONTECHNIK
S1
R1 R2
S2
C2
R16
IC3
K1
C6
JP2
R3
D2
D1 C10
JP1
RE1
IC4
C8
C14
D3
R23
R6
C4
R7
R14
IC6
R11
R13
IC7
T7
C3
R9
R10
JP5
C12
R25
T1
R12
R27
R26
R8
JP6
C15
IC2
C9
C5
K4
Schaltung
T4
R17
D4
IC1
C11
JP3
D5
D6
K2
IC5
JP4
R18
C7
T3
R15
R5
K3
R20
R19
R4
R24
C1
wählte Relais-Typ arbeitet noch bei
der Spannung 5 V zuverlässig, so dass
der Betrieb auch bei niedrigem Ladezustand des 9-V-Akkus gewährleistet
ist.
C13
T6
T2
T5
R22
D8
D7
R21
Bild 2. Die doppelseitige Platine ist so gestaltet, dass alle Bauelemente bequem Platz haben.
Stückliste
Widerstände:
R1,R2,R7,R8 = 33 k
R3,R11,R18 = 10 k
R4,R13,R27 = 1 M
R5,R6= 100 7
R9,R10 = 100 k
R12 = 4M7
R14,15 = 47 k
R16,R17,R21,R22,R25,R26 = 1 k
R19,R20 = 100 k
R23,R24 = 470 k
Kondensatoren:
C1...C4 = 100 n (MKT, Raster 7,5 mm)
C5 = 470 n (MKT, Raster 7,5 mm)
C6,C9 = 6M8/100 V
C7,C8 = 10 M/100 V
C10,C11 = 220 M/10 V bipolar
C12,C13 = 10 n (Sibatit, Raster 5 mm)
C14,C15 = 100 n (Sibatit, Raster 5 mm)
Bistabile Relais
Nach alter Manier werden Telefonleitungen mit Relais geschaltet, wegen
der galvanischen Trennung im Ruhezustand haben diese Relais mindestens
zwei Umschaltkontakte. Einfache Relais sind für den Telefon-Leitungsumschalter weniger geeignet, denn hier
muss durch die Wicklung permanent
Strom fließen, so lange das Relais in
aktivem Zustand ist. Diese Eigenschaft
wirkt sich ungünstig auf die Energiebilanz aus. Die Lösung des Problems ist
das bistabile Relais, das seinen eingenommenen Zustand auch ohne Ener-
32
Halbleiter:
D1,D2 = BAT85
D3,D4 = 1N4148
D6,D7 = LED 3 mm grün, Low-current*
D5,D8 = LED 3 mm rot, Low-current*
T1,T2 = BC557
T3...T7 = BC547
IC1 = 40106BF
IC2 = 4093
IC3...IC7 = TLP620 Optokoppler (Toshiba)
Außerdem:
K1,K3,K4 = Buchse RJ11 6/4 für Telefonleitung (Hirose TM5RE1-64)
K2 = Anschluss für Stromquelle (9-V-Batterie
oder NiMH-Akku)
S1,S2 = Drucktaster
RE1 = Bistabiles Relais, zwei Umschaltkontakte, 5 V (Panasonic DS2E-ML2-DC5V
oder Omron G6AK-234P-ST-US…)
Platine 060288 (siehe www.elektor.de)
*Siehe Text!
giezufuhr beibehält.
Bistabile Relais gibt es in Ausführungen mit einer oder zwei Wicklungen.
Typen mit nur einer Wicklung müssen
über eine Brückenschaltung gesteuert werden, die aus vier Transistoren
und vier Dioden besteht. Die steuernde
Schaltung für Ausführungen mit zwei
Wicklungen kommt mit zwei Transistoren und zwei Dioden aus, und außerdem vereinfacht sich hier die Steuerung der Transistoren. Aus den vorstehenden Gründen fiel die Wahl auf ein
bistabiles Relais mit zwei Wicklungen
und zwei Umschaltkontakten. Der ge-
Die Schaltung in Bild 1 lässt sich in
vier Funktionsgruppen unterteilen,
sie sollen der Reihe nach betrachtet
werden.
Zustandserkennung
Drei Zustände müssen von der Schaltung erkannt werden: Die Verfügbarkeit von Verbindungsweg 1, das Ankommen eines Rufsignals sowie der
Betriebszustand des Telefon-Leitungsumschalters. Laufende Verbindungen
über Verbindungsweg 1, angeschlossen an K4, werden mit Optokoppler IC5
erkannt. Der Leitungsschleifenstrom
20...40 mA fließt durch die antiparallel
geschalteten LEDs des Optokopplers.
Der zugehörige Fototransistor leitet, so
dass am Eingang des nachgeschalteten Schmitt-Triggers logisch 0 liegt und
sein Ausgang logisch 1 ist. Widerstand
R6 bewirkt, dass die Optokoppler-LED
erst bei Strömen über ca. 10 mA aufleuchtet. Der bipolare Kondensator C11
überbrückt den Optokoppler-Eingang
für ankommende Rufspannungen. Die
RC-Kombination R15/C8 stellt sicher,
dass kurze Leitungsunterbrechungen
(bis ca. 0,5 s) unwirksam bleiben. Derartige Leitungsunterbrechungen treten beim (heute nur noch selten angewendeten) Impulswahlverfahren sowie
beim Drücken des R-Tasters am Telefon
auf.
Kriterium für das Rufsignal ist die hohe
Wechselspannung (ca. 50...75 V) mit
der Frequenz 25 Hz oder 50 Hz. Das
Rufsignal durchläuft ein für diese Frequenzen dimensioniertes Bandfilter,
bestehend aus C3, C4, R7 und R8, bevor es über R11 zum Eingang von Optokoppler IC6 gelangt. Bei anliegendem Rufsignal schaltet der Fototransistor des Optokopplers durch, so dass
am Ausgang des nachgeschalteten Inverters logisch 1 liegt. Die RC-Kombination R13/C9 sorgt dafür, dass dieses
Signal auch in den Rufpausen unverändert bleibt.
Das Prüfen der Verfügbarkeit von Verbindungsweg 1 geschieht durch Prüfen der an Leitung 1 liegenden Spannung. Bei vorhandenem Verbindungsweg muss die Spannung zwischen
ungefähr 10 V (abgenommener Hörer)
und 60 V (Ruhezustand) liegen. Eintreffende Rufsignale wirken sich störend aus, sie werden durch C5 und R9
elektor - 11/2007
abgeschwächt. Widerstand R10 bewirkt, dass der Strom durch die Optokoppler-LEDs einen Wert zwischen
40 μA und 250 μA annimmt. Höhere
Werte sind nicht zulässig, sie können
in der Vermittlungsstelle zu Fehlfunktionen führen. Der niedrige LED-Strom
reicht nicht aus, um den zugehörigen
Fototransistor voll in den Leitzustand
zu steuern. Deshalb ist Transistor T7
nachgeschaltet, er stellt sicher, dass
bei Verfügbarkeit von Leitungsweg 1
logisch 1 am Ausgang des zugehörigen Schmitt-Trigger-Inverters liegt. Ein
kleines Problem stellt der unter 100 nA
liegende Leckstrom des Fototransistors
dar. Der von T7 verstärkte Leckstrom
könnte ein falsches Signal am InverterAusgang zur Folge haben. Das wird mit
Widerstand R12 verhindert, er bewirkt,
dass T7 Ströme unter ca. 120 nA nicht
verstärkt.
Signalisierung
Die Schmitt-Trigger der Zustandserkennung steuern über diverse Transistoren die vier LEDs D5 und D6 sowie D7 und D8. Eine rote LED leuchtet
auf, wenn auf der zugehörigen Leitung
ein Ruf eingeht, während eine grüne
LED den Belegtzustand der Leitung
signalisiert.
Logik für Leitungswahl
Von Hand ist der Verbindungsweg mit
den Drucktastern S1 und S2 wählbar,
hierzu gehören die Widerstände R18,
R19 und R20, die Dioden D3 und D4
sowie Inverter IC1f und NAND-Gatter IC2b. Taster S1 wählt Verbindungsweg 1 aus, während mit S2 der an K1
angeschlossene Verbindungsweg 2
durchgeschaltet wird. Weil eine Prioritätsfolge nicht auf der Liste der geforderten Eigenschaften steht, wurde die
einfachste Lösung gewählt. Bei Auswahl von Hand hat Verbindungsweg 2
stets Vorrang vor Verbindungsweg 1.
Das gilt auch für ankommende Rufsignale. Kommen Rufsignale gleichzeitig auf den beiden Leitungen an, hat
Leitung 2 Vorrang. Falls eine Leitung
nicht existiert, kann über diesen Weg
kein Rufsignal ankommen. In diesem
Fall ist die Wahl des Verbindungswegs
unabhängig von Leitung 1, nur die Signalisierung ist betroffen.
Am Ausgang von Gatter IC2b liegt
logisch 1, wenn Verbindungsweg 1
durchgeschaltet werden muss, logisch 0 bedeutet, dass Verbindungsweg 2 durchzuschalten ist.
Relais-Steuerung
Damit der passende Verbindungsweg
durchgeschaltet wird, müssen die Kontakte des bipolaren Relais mit einem
Impuls in die zugehörige Stellung ge-
11/2007 - elektor
Bild 3. Fertig aufgebaute Platine des Telefon-Leitungsumschalters.
steuert werden. Gatter IC2a invertiert
das Auswahlsignal, und die RC-Glieder
C12/R23 und C13/R24 verzögern das
invertierte und nicht invertierte Signal.
Die nachfolgenden NAND-Gatter IC2c
und IC2d verknüpfen das verzögerte
und nicht verzögerte Signal, so dass
an ihren Ausgängen negativ gerichtete Impulse erscheinen. Die impulsförmigen Ausgangssignale werden von
T1 und T2 verstärkt und den RelaisWicklungen zugeführt. C12/R23 und
C13/R24 sind so dimensioniert, dass
die Impulslänge ca. 5 ms beträgt. Diese Impulslänge genügt, um die RelaisKontakte umzuschalten. Die Funktionen der in der Schaltung dargestellten
Jumper JP1...JP6 werden im nächsten
Abschnitt erklärt.
Aufbau
Die doppelseitige Platine, wiedergegeben in Bild 2, erleichtert den Schaltungsaufbau beträchtlich. Abgesehen
vom bipolaren Relais werden nur gängige Standard-Bauelemente verwendet. Bei der Platinen-Bestückung muss
unbedingt auf korrekte Position gepolter Bauelemente (insbesondere C6...
C9) geachtet werden. Dagegen sind
C10 und C11 bipolar, ihre Einbaulage
ist beliebig.
Auf der Platine befinden sich drei
RJ11-Buchsen (K1, K3 und K4) für den
Anschluss des Telefonapparats und
der beiden Leitungen. Die Relais-Montage ist nur in einer bestimmten Ein-
bauposition möglich, die Montage der
Taster S1 und S2 ist unproblematisch.
Die LEDs D5...D8 müssen natürlich korrekt gepolt angeschlossen werden. Zu
den LED-Katoden gehören die PunktSymbole auf der Platine. Bei den „Jumpern“ JP1...JP6 handelt es sich um
Platinen-Lötpunkte, abhängig von der
Aderbelegung der RJ11-Stecker müssen bestimmte Punkte durch LötzinnBrücken kurz geschlossen werden. Auf
diese Weise lässt sich die Anschlussbelegung leicht an die unterschiedlichen Telefon-Anschlussstandards der
europäischen Länder anpassen.
Nachdem die Schaltung aufgebaut
ist und einer sorgfältigen Sichtkontrolle unterzogen wurde, wird der 9V-Akku (oder die 9-V-Batterie) an K2
angeschlossen.
Inbetriebnahme
Beim Anlegen der Betriebsspannung
ist der Schaltzustand des bipolaren
Relais unbekannt. Deshalb muss das
Relais zuerst in den Schaltzustand versetzt werden, der dem LeitungswahlSignal am Ausgang von IC2b (logisch 0
oder 1) entspricht. Die Kondensatoren
C12 und C13 sind unmittelbar nach Anlegen der Betriebsspannung noch nicht
geladen, so dass zunächst an beiden
Ausgängen (IC2c und IC2d) logisch 1
liegt. Nach ungefähr 5 ms nehmen die
verzögerten Signale unterschiedliche
Zustände an. Dadurch erhält das bipolare Relais den Schaltimpuls, der dem
33
PRAXIS
TELEFONTECHNIK
ZweifarbenLEDs für D5/
D6 und D7/D8
Anstelle der rot-grünen LED-Paare sind
auch Zweifarben-LEDs mit drei Anschlüssen verwendbar. Die Zweifarben-LEDs
müssen korrekt gepolt werden, anderenfalls sind die Farben Rot und Grün
vertauscht. Da die Leuchtintensität von
Zweifarben-LEDs bei gleichem Strom abhängig von der Farbe unterschiedlich ist,
sollen die Strombegrenzungswiderstände für Rot und Grün nicht gleiche Werte
haben. Der Wert 2,2 k7 (anstelle des
ursprünglichen Werts 1 k7) ist ein guter
Richtwert. Der passende Wert für die andere Farbe wird am einfachsten experi-
aktuellen Zustand des LeitungswahlSignals am Ausgang von IC2b zugeordnet ist.
Stromaufnahme
Im Ruhezustand wird bei vorhandenem Verbindungsweg 1 die meiste
Energie von Widerstand R27 umgesetzt. Er belastet die Spannungsquelle (Akku) jedoch mit höchstens 10 μA,
ein 200-mAh-Akku würde rechnerisch
mehr als zwei Jahre Dienst tun, bevor
er nachgeladen werden muss. Wenn
Verbindungsweg 1 nicht vorhanden
ist, beträgt die Stromaufnahme maximal nur 1 μA. In aktivem Zustand geht
der größte Teil der Stromaufnahme auf
das Konto der LEDs. Durch eine rote
LED fließen bei Eingehen eines Rufs
etwa 7 mA, durch eine grüne LED fließen während des Belegtzustands einer
Leitung ungefähr 6 mA. Der genannte
Akku übersteht ohne Nachladen ca.
30 Stunden Kommunikation oder ca.
28 Stunden Rufsignal.
(060288)gd
mentell bestimmt.
SELBSTBAU-WEGWEISER
• Bauteile: Bauteile und Bauteilzusammenstellungen sind im Fachhandel erhältlich. Im Anzeigenteil von Elektor
findet man regelmäßig Anbieter, die zu Elektor-Projekten Materialsätze oder Bauteilesätze zusammenstellen und
auch Spezialbauteile liefern können. Ein alphabetisches Inserentenverzeichnis ist in jeder Elektor-Ausgabe am
Heftende (vorletzte Seite) zu finden.
Die Serviceseite(n) in der Heftmitte bieten eine Übersicht über Platinen und Software. Wegen der Bestimmungen der
Postzeitungsordnung dürfen Bezugsinformationen zu aktuellen Projekten erst im nächstfolgenden Heft veröffentlicht
werden, aus dem gleichen Grund sind die Serviceseite(n) nicht in allen Ausgaben enthalten. Das bedeutet aber nicht,
daß Platinen, Software und Bauteile ebenfalls erst verspätet oder nicht lieferbar sind.
• Ohm und Farad: In den Stücklisten werden große und kleine Widerstände und Kondensatoren mit folgenden
Angaben für Faktoren versehen:
p
n
μ
m
= Pico
= Nano
= Micro
= Milli
= 10-12
= 10-9
= 10-6
= 10-3
= ein Billionstel
= ein Milliardstel
= ein Millionstel
= ein Tausendstel
k = Kilo
M = Mega
G = Giga
= 103
= 106
= 109
Nur für
den Privatgebrauch
Der Telefon-Leitungsumschalter besitzt
keine allgemeine Zulassung für den Anschluss an öffentliche Kommunikationsnetze. Er darf nur mit Zustimmung des
Netzbetreibers an dessen Netz angeschlossen werden.
Kontrollieren Sie nochmals kritisch alle Lötstellen, einerseits auf gute Verbindungen (silbrig glänzend sollen sie sein,
nicht matt und grau), andererseits auf überschüssiges Lötzinn und eventuell Lötzinnspritzer, die Leiterbahnschlüsse
verursachen können.
Angegebene Gleichspannunsmeßwerte (siehe Schaltplan und eventuelle Texthinweise) sollen mit einem hochohmigen
(digitalen) Multimeter überprüft werden. Toleranzen bis zu 10 % sind normalerweise noch zulässig, größere Abweichungen deuten auf Fehler hin. Alle Korrekturen und relevanten Hinweise werden als “Nachlese” veröffentlicht.
Tips, Tricks und ergänzende Informationen, die sich aus Leserkontakten ergeben, sind auch in “Readers’Corner”
zu finden.
• Farbcode: Der Wert von Widerständen wird durch Farbringe wie folgt angegeben:
= Tausend
= Million
= Milliarde
Die Einheiten (1 für Ohm bei Widerständen, F für Farad bei Kondensatoren) werden nur dann angegeben, wenn
keine Faktorenangabe erfolgt (1 bei Widerständen kleiner 1 k1 und größer 99 m1, z.B. 999 1 oder 0,1 1).
Ansonsten steht die Angabe des Faktors an der Stelle des Kommas bei der Wertangabe.
Beispiele:
3k9 (= 3,9 k1 = 3900 1)
4+7 (= 4,7 +F = 0,0000047 F)
Wenn nicht anders angegeben, werden immer Widerstände mit max. 5 % Toleranz und min. 1/3 W Belastbarkeit
und Kondensatoren mit min. 50 V Spannungsfestigkeit verwendet.
• Bauhinweise: Beim Bestücken von Platinen beginnt man am besten immer mit den kleinsten passiven Bauteilen.
Daher zuerst die Drahtbrücken, Widerstände und kleine Kondensatoren bestücken, danach IC-Fassungen, Relais,
Elkos und Steckverbinder. Empfindliche Halbleiter kommen zuletzt an die Reihe.
• Löten: Geeignet ist ein Lötkolben mit 15 bis 30 Watt mit feiner Spitze. Nur Elektronik-Lötzinn (60/40) mit
Flußmittelkern verwenden. Anschlußdrähte der Bauteile durch die richtigen Platinenbohrungen stecken, etwas
umbiegen und abkneifen. Die beiden zu verlötenden Stellen erhitzen, und Lötzinn hinzufügen. 1 bis 2 Sekunden
warten, bis das Zinn gut fließt und Lötkolbenspitze wegnehmen. Halbleiter, ICs und kleine Platinenlötaugen nicht
zu stark erhitzen! Lötzinn kann wieder entfernt werden, indem man Lötsauglitze mit der heißen Lötkolbenspitze
auf die Stelle mit dem zu entfernenden Lötzinn drückt.
• Fehlersuche: Funktioniert die Schaltung nicht? Als erstes kontrolliert man die Bestückung im Vergleich mit
Bestückungsplan, Schaltplan und Stückliste. Besonders auf die Bestückung der Drahtbrücken achten, die nur im
Bestückungsplan angegeben sind. Sind alle Bauteile an der richtigen Stelle und auch richtig herum eingesetzt?
Beachten Sie diesen Punkt besonders bei IC-Fassungen, Dioden, Elkos und Transistoren. Stimmt die Belegung von
Anschlußpunkten auf der Platine, wie Anschlüsse für Betriebsspannung und Schalter etc.?
34
Weblinks
www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/
en/Opto/TLP620_TLP620-4_en_datasheet_
020925.pdf
Farbe
schwarz
braun
rot
orange
gelb
grün
blau
violett
grau
weiß
gold
silber
ohne
1. Ring
Ziffer
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
2. Ring
Ziffer
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
3. Ring
Nullen
0
00
000
0000
00000
000000
x0,1
x0,01
-
4. Ring
Toleranz
(1 %
(2 %
(0,5 %
(5 %
(10 %
(20 %
Beispiele:
braun-rot-braun-gold: 120 1/5 %
gelb-violett-orange-gold: 47 k1/5 %
• Eigene Entwicklungen: Eigene Schaltungsentwickungen und Entwicklungsideen können Sie uns jederzeit
zusenden. Fürs erste genügt der (lesbare) Schaltplan mit ein paar begleitenden Worten zum Kennenlernen. Wenn
Ihre Einsendung für Elektor interessant ist, senden wir Ihnen ein Honorarangebot. Für die weitere Ausarbeitung
sind dann natürlich Unterlagen auf Diskette (Schaltung, Platine, Text) sehr willkommen.
elektor - 11/2007
Termine für Elektor
Nr. 12 / 2007
Anzeigenschluss:
Ð
23.10.2007
Erscheinungs termin:
Ð
17.11.2007
Anzeigen:
Verlagsbüro ID
Telefon: (0511) 33 48 436
E-Mail: [email protected]
Internet: www.id-medienservice.de
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www.elektor.de
11/2007 - elektor
35
PRAXIS
AUDIO
Kopfhörerverstärker
Raumklangeffekt
Besserer Klang für iPod & Co.
Von Raymond Champlin
In Zeiten von iPod, Handy und MP3-Player ist der Klang der Musik nicht selten auf das Niveau von PCLautsprechern begrenzt. Mit der hier vorgestellten Schaltung wird gezeigt, wie sich das Klangvolumen
eines Stereo-Kopfhörers steigern lässt. Neben einer Höhen- und Bassanhebung trägt ein zusätzlicher
Raumklangeffekt dazu bei.
1.8V to 3.6V
LEFT
CHANNEL
AUDIO IN
C3
1 F
CIN
1 F
die für eine Höhen- und Bassanhebung
und einen Raumklangeffekt sorgt.
RF
10k
RIN
10k
MAX4409
2
9
12
10
PVDD
SVDD
SHDN
INL
SVDD
OUTL 8
HEADPHONE
JACK
3 C1P
UVLO/
SHUTDOWN
CONTROL
SVSS
CLICK-AND-POP
SUPPRESSION
CHARGE
PUMP
C1
1 F
COM 1
R2
10k
SVDD
5 C1N
OUTR 11
MAX4409
PVSS
6
SVSS
PGND
SGND
INR
7
4
14
13
C2
1 F
RIGHT
CHANNEL
AUDIO IN
R1
10k
CIN
1 F
SVSS
RF
10k
RIN
10k
070393 - 12
*PIN NUMBERS ARE FOR THE TSSOP PACKAGE.
Bild 1. Blockschaltbild des MAX4409 mit typischer externer Beschaltung.
Die Empfindlichkeit des menschlichen
Ohrs ist im Sprachfrequenzbereich
stärker ausgeprägt als oberhalb und
unterhalb dieses Bereiches. Dies gilt
besonders bei niedriger Lautstärke. In
Audioverstärkern wird hierfür eine Anpassung mittels einer gehörrichtigen
Lautstärkeeinstellung am Lautstärke-
36
regler vorgenommen. Es werden bei
kleiner Lautstärke die Höhen und Bässe angehoben, um dem Hörer einen „linearen“ Klangeindruck zu vermitteln.
Der hier vorgestellte Kopfhörerverstärker kombiniert ein mit sehr guten Daten ausgestattetes Verstärker-IC mit
einer diskreten Transistor-Vorstufe,
Als „Leistungsverstärker“ für Kopfhörer wird ein MAX4409 eingesetzt, der
eine Reihe von bemerkenswerten Eigenschaften aufweist. Das IC ist für
eine einzige Betriebsspannung im Bereich von 1,8 V bis 3,6 V ausgelegt.
Wie das Blockschaltbild (Bild 1) zeigt,
erzeugt eine interne Ladungspumpe
eine negative Betriebsspannung PVSS,
so dass sich der Aussteuerbereich für
das Audiosignal verdoppelt. Der Kondensator C1 der Ladungspumpe wird
mit über 300 kHz geschaltet.
Die Stereo-Endstufe besteht aus zwei
Klasse-AB-Verstärkern, die dank der
mittels der Ladungspumpe erzeugten
symmetrischen Betriebsspannung ohne
Elko am Ausgang auskommen und eine
Ausgangsleistung von 2 x 80 mW an
16 7 liefern. Selbstverständlich ist auch
bei 32-7-Kopfhörern mehr als genügend
Leistung vorhanden. Die Empfindlichkeit von Kopfhörern wird nach IEC
60268-7 bei einer Leistung von 1 mW
angegeben. Typische 32-7-Kopfhörer
liefern bei 1 mW bereits einen SchallBild 2. In der Schaltung des Kopfhörerverstärkers
wurde der MAX4409 mit einer Transistorvorstufe
zur Klangverbesserung ergänzt.
elektor - 11/2007
mit
VCC
R13
1k5
2k7
R8
* Optional, siehe Text
C6
*
R12
470p
R10
*
100k
C1
C5
R6
*
100k
C4
R3
1k5
VCC
10k
470n
T1
R5
33k
R9
BC847C
33k
BC847C
470n
R4
1k
337
R45
4M7
R7
5607
R1
C43
C41
470n
C3
R11
C7
4M7
10k
L
*
C2
T2
10k
R2
R43
330k
22n
07
2
R41
9
PVDD
12
1k
R122
10
470n
3
SVDD
SHDN
INL
OUTL
8
K1
IC1
C1P
C44
VCC
1M
R50
*
C26
OUTR
11
6
C42
R30
4M7
SVSS
PVSS
PGND
4
COM
SGND
14
R47
1
10k
R46
C45
*
C24
T3
R25
T4
R29
470n
R44
BC847C
33k
470n
C23
5607
470n
R24
1M
10k
100k
1k5
337
C25
R26
R23
R21
INR
33k
BC847C
R27
R31
1k
C22
1k
R
*
*
R42
7
330k
22n
07
R22
R32
100k
470p
C21
MAX4409
EUD
C1NP
R33
10k
C50
extern
1000M 16V
R14
2k7
1k5
R28
07
07
R222
5
13
10k
VCC
+3V
070393 - 11
11/2007 - elektor
37
AUDIO
IC1
R46
R47
C44
R43
C43
C45
T2
T4
R33
R30
C41
C42
R42
T1
C5
R1
C1
C2
R10 R13
R50
R2
R9
R21
R122
R3
C21
P7
R12
R11
C25 R29
R31
C26
R32
C22
P6
R23
C4
C3
P5
C6
Stückliste
R22
R4
P3
P4
R222
C23
C7
R7
R5
R25
R14
C24
R8
R6
P1
P2
R24
R27
R28
R26
P71 P61 P51 P41 P31 P21 P11
T3
PRAXIS
R41
R45 R44
(c) Elektor
070393-1
Bild 3. Die SMD-bestückte Platine ist doppelseitig, aber nicht
durchkontaktiert.
druckpegel von 96 bis 100 dB – und
der MAX4409 liefert an 32 7 immerhin
65 mW! Der Klirrfaktor liegt selbst bei
fast maximaler Ausgangsleistung unter 0,01 %. Typische Werte (gemessen
bei 1 kHz) sind 0,002 % bei 50 mW an
32 7 und 0,005 % bei 60 mW an 16 7.
Er liegt somit um Zehnerpotenzen unter
dem Klirrfaktor der Kopfhörer selbst, der
schon bei 1 mW einen Wert 0,2 % (oder
noch mehr) erreichen kann.
Zu den weiteren Annehmlichkeiten
des MAX4409 zählt die „Click-andpop-suppression“, die Störgeräusche
beim Ein- und Ausschalten sowie bei
Betriebsspannungsänderungen wirksam unterdrückt. Zu erwähnen ist auch
die gute Unterdrückung von Störsignalen auf der Versorgungsspannung und
die hohe Gleichtaktunterdrückung von
96 dB. Die Ruhestromaufnahme beträgt
lediglich 5 mA.
Vorstufe
Bild 2 zeigt die Schaltung des StereoKopfhörerverstärkers inklusive Vorstufe. Der Eingang wird durch Widerstand
R1(R21) mit 33 Ohm abgeschlossen, so
dass der Kopfhörerausgang der typischen Signalquelle (MP3-Spieler etc.)
mit der nominellen Kopfhörerimpedanz
abgeschlossen wird. Wirklich nötig ist
das aber nicht, da es hier nicht auf
eine Leistungsanpassung ankommt.
Der Widerstandwert könnte genauso
gut um den Faktor 10 höher sein. Im
folgenden RC-Netzwerk wird die Bassund Höhenanhebung realisiert. Mit Hilfe der Komponenten R3 (R23), C3 (C23)
und R4 (R24) wird die Amplitude des
Signals mit zunehmender Frequenz abgesenkt, was eine Anhebung der tiefen
Töne unter 1 kHz bedeutet. Diese Ab-
38
Widerstände (alle SMD 1206):
R1,R21 = 33 7
R2,R22 = siehe Text
R3,R23 = 15 k
R4, R24 = 560
R5,R25,R43,R44 = 33 k
R6,R12,R26,R32 = 100 k
R7,R11,R27,R31 = 1 k
R8,R28 = 1k5
R9,R29,R41,R42,R45..R47 = 10 k
R10,R30 = 330 k
R13,R33 = 2k7
R14,R50,R122,R222 = 0 7
Kondensatoren (SMD 1206, wenn nicht
anders angegeben):
C1,C21 = 22 n
C2,C22 = siehe Text
senkung wird für hohe Töne über 1 kHz
durch einen RC-Pfad parallel zum Widerstand R3 (R23) wieder aufgehoben
(über R122, C1 beziehungsweise R222,
C21). Optional ist parallel zu diesem
Pfad ein weiterer RC-Pfad mit R2, C2
(R22, C22) vorgesehen, um in Kombination mit entsprechenden Werten für
R122, C1 (R222, C21) einen geänderten
Verlauf der Höhenanhebung oberhalb
der 1-kHz- Marke zu realisieren.
Mit C4 (C24) wird die folgende Transistor-Verstärkerstufe gleichspannungsmäßig entkoppelt. Der Wert des Kondensators wurde groß gewählt, um
auch den Tiefbassbereich ungeschmälert zu übertragen. Die Verstärkung in
dieser Verstärkerstufe mit T1 (T3) ist
gering. Für die Erzielung eines Raumklangeffekts sind die Emitter der Transistoren in den beiden Stereokanälen
über R14 und C7 miteinander verbunden. Dadurch wird bei hohen Frequenzen vom linken Kanalsignal ein Teil des
rechten Kanalsignals subtrahiert und
ebenso vom rechten Kanalsignal ein
Teil des linken Kanalsignals. Der Wert
von C7 bestimmt die untere Grenzfrequenz, ab der dieser Effekt einsetzt.
Ohne diese Frequenzabhängigkeit
wäre nur noch ein Stereo-Differenzsignal zu hören. Das hätte zur Folge,
dass ein Signal mit gleicher Phasenlage im linken und rechten Kanal ausgelöscht würde und ein Mono-Signal
(Sänger) nur noch stark abgeschwächt
zu hören wäre. Durch den Wert von R14
lässt sich der Raumklangeffekt variieren. Je größer der Wert, desto geringer
der Effekt. Wenn man auf den Effekt
verzichten möchte, lässt man den Widerstand einfach weg.
Es folgt eine zweite Transistor-Verstärkerstufe mit T2 (T4), die von der
C3..C5,C7,C23..C25 = 470 n
C6,C26 = 470 p
C41..C43 = 4μ7 (SMD 1812)
C44,C45 = 1 μ (SMD 1210)
C50 = 1000 μ/16 V radial (normaler
Becherelko)
Halbleiter:
T1…T4 = BC847 (SOT-23))
IC1 = MAX4409EUD+ (14-Pin-TSSOP,
Maxim)
Außerdem:
3,5-mm-Stereo-Klinkenbuchse für Platinenmontage mit Rändelmutter
Platine 070393-1 (erhältlich via PCBShop
bei www.elektor.de)
Gehäuse (z.B. Conrad Artikel-Nr.: 523127)
vorherigen Stufe über C5 (C25) gleichspannungsmäßig entkoppelt ist. Der
Verstärkungsfaktor der zweiten Transistorstufe ist über das Verhältnis der
Widerstände R9/R10 (R29/R30) festgelegt. Optional besteht die Möglichkeit,
parallel zu R10 (R30) eine RC-Kombination C6/R12 (C26/R32) zu legen, um
die Verstärkung für hohe Frequenzen
zu reduzieren, so dass HF-Störsignale
unterdrückt werden.
Auf die Vorstufe folgt die IC-Endstufe,
die ebenfalls über Kondensatoren (C41,
C42) gleichspannungsfrei angekoppelt
ist. Das Verhältnis R43/R41 (R44/R42)
bestimmt den Verstärkungsfaktor der
Endstufe. Der Kopfhörer kann direkt
über eine 3,5-mm-Stereo-Klinkenbuchse an die Verstärkerausgänge angeschlossen werden.
C50 ist ein 1000-μF-Elko (radial), der
sich wegen seiner großen Abmessungen nicht auf der Platine befindet,
wohl aber in der Stückliste zu finden
ist. Dieser Elko soll die Betriebsspannung an den Platinenanschlüssen puffern, um bei Bassimpulsen kurzfristig
Strom zu liefern, so dass keine Verzerrungen in Folge von Spannungseinbrüchen auftreten.
Der 0-7-Widerstand R50 dient lediglich als Brücke über eine Leiterbahn
der Platine.
Platine
Die Schaltung wurde auf einer kleinen
doppelseitigen, aber nicht durchkontaktierten Platine (Bild 3) mit den Abmessungen 25 mm x 50 mm aufgebaut.
Es werden überwiegend SMD-Kondensatoren und SMD-Widerstände der
Bauform 1206 verwendet. Die Kondensatoren C44 und C45 haben die Bau-
elektor - 11/2007
form 1210 und die Elkos C41,C42 und
C43 die Bauform 1812. Die Transistoren
haben ein SOT-23-Gehäuse, das IC ist
ein 14-Pin-TSSOP.
Die erste Verstärkerstufe mit den
Klangfiltern ist auf der Platinenunterseite. Die Verbindungen zwischen der
Platinenober- und Unterseite befinden sich an der Stirnseite der Platine.
Hier sind einige Durchkontaktierungen
„von Hand“ durch kleine Drahtstückchen oder mittels der Anschlussleitungen vorzunehmen, die dann auf beiden
Platinenseiten verlötet werden. Durch
eine solche Verbindung wird auch das
Signal der ersten Verstärkerstufe auf
die Platinenoberseite geführt, auf der
die Bauteile für die zweite Verstärkerstufe und die Endstufe bestückt werden. Es empfiehlt sich, die Bestückung
auf der Platinenoberseite mit IC1 zu
beginnen. Die Stereo-Klinkenbuchse
mit Rändelmutter auf der Platine wird
gleichzeitig zum Befestigen in einem
Gehäuse genutzt.
Die Anschlussleitungen für Spannung
und NF-Signal werden möglichst von
der Unterseite zugeführt, um sie später besser im Gehäuse verlegen zu
können.
Gehäuse
Der Verstärker wurde in ein SoftlineGehäuse (129 mm x 40 mm x 24 mm)
mit Batteriefach eingebaut. An der
Kopfseite sind zwei Bohrungen vorzusehen. Eine mit 6 mm Durchmesser für
die Kopfhörerbuchse und eine mit 3,5
mm Durchmesser für die Zuleitung. Die
Position für die Bohrung der Kopfhörerbuchse ist so zu wählen, dass die Platine dann problemlos in das Gehäuse
passt. Ein seitlicher Schlitz für einen
kleinen Ein/Aus-Schalter muss an geeigneter Stelle ins Gehäuse gefeilt oder
gefräst werden. Damit die Platine gut
ins Gehäuse passt, ist auch eine Ecke
der Platine (an der Buchsenseite) etwas abzufeilen. Im unteren Teil des
Kunststoffgehäuses werden überflüssige Stege entfernt, um einen Batteriehalter für zwei AA-Zellen mit doppelseitigem Klebeband fixieren zu können.
Der Batteriehalter wird mittels Batterieclip angeschlossen. Die rote Plusleitung wird über den Schalter zum Plusanschluss und die schwarze Leitung
direkt an den Minus-Anschluss der
Platine geführt.
Es empfiehlt sich, als NF-Zuleitung
eine Leitung mit rechtwinkelig angespritztem 3,5-mm-Stereo-KlinkenStecker zu verwenden, um die mechanische Belastung an der Buchse
des angeschlossenen Abspielgeräts
zu reduzieren. Die Leitung kann man
nach Bedarf kürzen. Sie wird durch
die Bohrung an der Kopfseite des Gehäuses geführt und mit einem Knoten
oder einer (Heiß-)Kleber-Fixierung als
Zugentlastung versehen. Die NF-Zuleitung wird an die Platinenanschlüsse
für Masse und linken und rechten Eingang (Rin, Lin) angelötet. Den externen
1000-μF-Elko lötet man mit ca. 5 cm
langen Drähten an die Versorgungsspannungsanschlüsse der Platine und
befestigt ihn an einem freien Platz im
Gehäuse mit Heißkleber. Schließlich
wird noch die Kopfhörerbuchse durch
die Gehäusebohrung gesteckt und mit
der Rändelmutter befestigt.
Ergebnis
Durch Verwendung von Transistorstufen in Verbindung mit dem MaximEndstufen-IC ist der Verstärker auch
bei schon fast ganz entladenen Mignon-Zellen mit 0,9 V pro Zelle noch
verwendbar. So lassen sich damit noch
Batterien aufbrauchen, die für andere
Geräte schon zu schwach sind. Dies
ist insbesondere bei Batterien interessant, die zuvor für „Stromfresser“ wie
zum Beispiel Digitalkameras oder (ältere) GPS-Empfänger eingesetzt wurden. Am Ende des Batterielebens im
Kopfhörerverstärker sind auch keine
schlimmen Verzerrungen zu ertragen,
da das Maxim-IC bei endgültig nicht
mehr ausreichender Betriebsspannung
dank integrierter Unterspannungserkennung das Tonsignal rechtzeitig
stummschaltet.
Bei einem kleinen Feldversuch mit
verschiedenen Test-Hörern wurde der
Klang dieses mobil einsetzbaren Verstärkers durchweg als gut und angenehm bewertet, und einige Probanden
wollten den Kopfhörerverstärker am
liebsten gleich behalten…
(070393e)
Bild 4. Einbau der Platine mit Batteriehalter in ein Gehäuse.
11/2007 - elektor
39
TECHNIK
WETTBEWERB
Perpetuum Calculum
Elektor-Intel-„unplugged“-Rennen
Von Wisse Hettinga und Antoine Authier
Wie kann ein Notebook mindestens eine
halbe Stunde weiterlaufen, wenn weder
der Netzstecker in der Dose noch
der Akku im Gerät steckt? Einfache
Frage - schwierige Antwort...
Immerhin fand Intel diese Frage so amüsant, dass mehrere
Universitäten um die Ausarbeitung funktionierender Lösungen an Hand eines typischen „Intel-inside“-Notebooks gebeten wurden. Tatsächlich nahm unter anderem die Universität Delft die Herausforderung an - und nun heißt es auf die
Resultate warten. Wir von Elektor lieben solche anspruchsvollen Aufagbenstellungen ebenfalls. Und wir können uns
vorstellen, dass unsere Leser nach entsprechenden Informationen gerne eigene potentielle Lösungen mental rotieren
lassen. Also kontaktierten wir Intel und wollten wissen, ob
sich da etwas machen ließe im Sinne eines Wettbewerbs
für unsere Leser. Doch leider, leider war Intel nicht davon
zu überzeugen, für diesen Zweck einige tausend der IntelNotebooks zum Ausprobieren zur Verfügung stellen. Eine
andere Lösung musste her...
Zunächst haben wir in unserem Labor ein Exemplar des Intel-Notebooks an eine Anzahl Messgeräte angeschlossen.
Die Messungen ergaben Profile des Stromverbrauchs über
jeweils eine halbe Stunde bei verschiedenen Belastungen.
Mit diesen Daten müsste es den interessierten Experten unter unseren Lesern doch möglich sein, die sportliche Herausforderung anzunehmen:
Ausgangspunkt ist ein Notebook mit einem Intel-Prozessor
und den angegebenen Spezifikationen. Wer es schafft, dieses Notebook eine halbe Stunde ohne Strom aus dem Netz
oder dem Akku zu betreiben, der kann so ein Notebook
oder einen von fünf WLAN-Routern der Firma Netgear gewinnen. Seien Sie kreativ, schrauben Sie einen Dynamo
an Ihren Hometrainer, bekleben Sie Ihren Hut mit Solarzellen, nutzen Sie die Schwerkraft, dunkle Materie oder
schwarze Magie - uns ist alles Recht. Entscheidend ist,
dass es sich um eine funktionierende Lösung handelt.
Google Text & Tabellen - auch hier können Sie kreativ sein.
Es muss nur deutlich werden, dass es sich um eine funktionierende Lösung handelt. Also mit entsprechender Visualisierung, zum Beispiel durch das laufende Notebook selbst,
durch Messgeräte oder durch eine brenende Glühlampe
entsprechender Leistung. Wir sind sicher: Wenn Sie die
Aufgabe lösen können, sollte die Darstellung das kleinere
Problem sein. Wir lassen uns gerne überraschen. Schicken
Sie uns einfach den URL oder das Dokument Ihrer Lösung.
Unter den wirklich funktionierenden Lösungen wählen wir
die originellsten aus und bestimmen die Gewinner.
Die Bedingungen
- Jeder mit einer guten Idee kann mitmachen.
- Analysieren Sie das Verbrauchsprofil des Notebooks.
- Erfinden und realisieren Sie eine funktionierende Lösung.
- Veröffentlichen Sie Ihre Lösung und senden Sie uns den
Link (mit dem wir Ihr Dokument/Webseite/Video finden
können) oder das Dokument an:
[email protected]
Betreff: Intel-Wettbewerb
- Einsendeschluss ist der 31.12.2007
Einsendungen
Die Einsendung Ihrer fertigen Lösung könnte unter Umständen zu logistischen und sonstigen Problemen führen. Also
schicken Sie uns bitte nicht Ihren umgebauten Home-Trainer nebst angeschraubtem Laptop, denn wir können für die
Daten darauf nicht garantieren ;-). Veröffentlichen Sie
Ihre Lösung! Mit Powerpoint oder HTML, auf einer Webseite
oder mit einem Video auf Youtube, vielleicht einfach über
40
elektor - 11/2007
Power
(W)
Strom
(mA)
Audio
Power
3D GPU
Mode
Display
CPU Takt
Elektor-Intel-Laptop Verbrauchsprofil
Spannung
(V)
off
off
avg
full
off
off
off
avg
–
keine
normales Arbeiten
Abspielen einer DVD
Abspielen einer DVD
3D Benchmark
Arbeit im Netz + 3D Benchmark
CPU voll ausgelastet
CPU voll ausgelastet+Abspielen MP3
–
940
1460
1660
1740
2460
2530
2320
2530
–
19,00
18,97
18,95
18,94
18,86
18,84
18,88
18,88
–
17,86
27,70
31,46
32,96
46,40
47,67
43,80
47,77
–
keine
normales Arbeiten
Abspielen einer DVD
Abspielen einer DVD
3D Benchmark
Arbeit im Netz + 3D Benchmark
CPU voll ausgelastet
CPU voll ausgelastet+Abspielen MP3
CPU voll ausgelastet + 3D Benchmark
+ Arbeit im Netz
1165
1623
1860
1997
2690
2770
2550
2790
18,98
18,96
18,93
18,92
18,84
18,82
18,85
18,86
22,11
30,77
35,21
37,78
50,68
52,13
48,07
52,62
3300
18,79
62,01
Belastung
Hintergrundbeleuchtung Minimum
1
2
3
4
5
6
7
8
9
on
on
on
on
on
on
on
on
–
1 GHz
1 GHz
1 GHz
1 GHz
2 GHz
2 GHz
2 GHz
2 GHz
–
off
off
off
off
on
on
off
off
–
Hintergrundbeleuchtung Maximum
1
2
3
4
5
6
7
8
on
on
on
on
on
on
on
on
1 GHz
1 GHz
1 GHz
1 GHz
2 GHz
2 GHz
2 GHz
2 GHz
off
off
off
off
on
on
off
off
off
off
avg
full
off
off
off
avg
9
on
2 GHz
on
full
Power (W)
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
2 GHz Mittel= 45 W
1 GHz Mittel = 30 W
20,00
10,00
0,00
1
2
3
full backlight
4
5
Mode
6
Spezifikationen:
Es geht um ein Notebook mit folgenden Daten:
- CPU: Intel Core 2 Duo T7200 @2GHz, 4 MB L2-Cache
- Chipsatz: Intel 945GM Express
- RAM: 1 x 1 GB Kingston DDR2 PC2-5300 SO-DIMM
- Festplatte: Western Digital WD1600BEVS (2,5” SATA),
160 GB, 8 MB Cache, 5400 RPM
- Optisches Laufwerk: LITEON SSM-8535S, 8-fach DVD-R,
+R, Dual-Layer-Brenner
- Grafik: nVidia GeForce Go 7600
- Display: 15,4” WXGA TFT-Display
- Video: S-Video und VGA-Port für externen Monitor
- Backlight: Controller von Asus
- Netzwerk: Realtek 8169 Gigabit Ethernet-Controller
- Wireless: Bluetooth 2.0, kein WLAN
- Audio: Realtek ALC883 + Intel H.D.A.-Support
- Erweiterungs-Slots: 1 x PCMCIA, 1 x ExpressCard
- Interfaces: 3 x USB 2.0, 1 x FireWire, 1 x RJ45 Ethernet,
7
min backlight
8
9
1 x IrDA, 1 x SD-Card, 1 x Mikrofon, 1 x Kopfhörer
- Keyboard: Laptop-Tastatur
- Touchpad: PS2 Synaptic-Touchpad
- Extras: Fingerabdruck-Scanner, integrierte USB-2.0-Webcam, 2 Lautsprecher
- Externes Netzteil: 19 V/4,7 A DC
- Akku: 11,1 V/4,8 Ah
Das Verbrauchsprofil:
Betriebssystem bei den Messungen: Linux mit Kernel 2.6.20
und einer angepassten Ubuntu-Multimedia-Distribution.
Zu gewinnen
Als ersten Preis gibt es das in den Spezifikationen beschriebene Notebook und als weitere Preise fünf Router Rangemax Next Wireless N router WNR834B von Netgear im Wert von je ` 109,95.
(070717)
11/2007 - elektor
41
TECHNIK
REVERSED ENGINEERING
Tivoli – I lov’ it
High-tech in edlem Look?
Von Thijs Beckers
Design ist gefragt, auch in der Welt der
Elektronik. Das belegen die Verkaufszahlen
edler Stücke wie Apple iPod, Nintendo Wii,
Motorola Razor und anderer Designer-Ware.
Henry Kloss und Tom DeVesto, die Designer
des „Tivoli Audio“, schwammen auch auf
jener Welle, als sie dieses vielleicht etwas
antik anmutende Modell entwarfen. Trotz
seines Preises findet es reißenden Absatz.
42
Das Desktop-Radio „Tivoli Audio Model One“ ist der
letzte große Wurf, der Tom DeVesto zusammen mit dem
2002 verstorbenen Henry Kloss gelang. Der kantige
Rundfunk-Kleinempfänger ist ein absoluter Verkaufsschlager, trotz des ansehnlichen Verkaufspreises von rund
170 `. Hält dieses Gerät auch technisch das, was sein
elegantes hölzernes Gewand verspricht?
massivem Holz besteht. Die kleine Schummelei finden wir
nicht tragisch, verglichen mit echtem Holz ist MDF das geeignetere Material für den Bau von Lautsprechergehäusen.
Auf der Rückfront stehen unten rechts in kleinen Lettern,
leicht übersehbar, die Worte „Made in China“. Die Herkunft aus dem fernen Land soll uns nicht irritieren, wir widmen uns vorurteilslos dem Innenleben.
Made in China
Viel Inhalt
Das von uns bei einem Webshop bestellte Exemplar entspricht optisch absolut dem auf der Website eingestellten
Foto. Mit den drei runden Drehknöpfen auf der Frontseite lassen sich alle Funktionen bequem bedienen. Funktionalität wird hier ganz groß geschrieben! Bei genauem
Hinsehen fällt auf, dass einiges, was oben nach Natur
aussieht, unten aus Kunststoff besteht. Das perfekt furnierte
MDF-Gehäuse und die auf der Rückseite akkurat angeordneten Buchsen wiegen dies wieder auf. Auch bei genauem
Hinsehen macht das Gehäuse den Eindruck, als ob es aus
„Da ist ja wirklich eine Menge drin“, ist unsere erste Reaktion. Das eingebaute Bassreflex-System fällt zuerst ins Auge,
und der Lautsprecher in dem kleinen Gerät überrascht uns.
Er ist einem OEM-Typ von Fostex verblüffend ähnlich, doch
hier ist keine Herstellerangabe zu finden. Der Lautsprecher,
5 W an 4,5 7, ist mit einem großzügig dimensionierten
Magneten und einem breiten Wulst an der Aufhängung
ausgestattet, der einen weiten Hub des Konus zulässt.
Die Empfänger-Elektronik ist auf drei Platinen untergebracht. Auf der ersten, relativ großen Platine befindet
elektor - 11/2007
sich der Tuner, auf der zweiten Platine der Audio-Verstärker sowie die Stromversorgung, und die dritte, kleinere Platine beherbergt die Bedienelemente für Lautstärke
und Senderwahl. Auffallend ist, dass zur Elektronik viele
diskrete Bauelemente gehören. Für den Empfang ist ein
integrierter Baustein zuständig, es ist der TEA5711T von
Philips. Diesen hochwertigen AM/FM-Tuner-Baustein kann
man in kleinen Rundfunkempfängern häufiger antreffen.
Der Drehkondensator für die Senderwahl ist abgeschirmt,
er ist über ein Planetengetriebe mit der Achse des großen
Drehknopfs auf der Frontseite mechanisch gekoppelt.
hoch. Die Übertragungscharakteristik lässt ahnen, welche
Aufgabe sie haben: Signale mit hohen Frequenzen im
Bereich 10 kHz werden um fast 12 dB verstärkt, und bei
100 Hz werden die Signale um ungefähr 5 dB angehoben. Dadurch hebt sich der Klang des Tivoli wohltutend
von durchschnittlichen Desktop-Radios ab.
Das Tivoli wird über einen 11-VA-Trafo aus dem Netz mit
Energie versorgt. Daneben ist auch der Betrieb an 12 V
Gleichspannung möglich, zum Beispiel in einem Caravan.
Hier sorgt ein Verpolungsschutz dafür, dass die Elektronik
bei falschem Anschließen keinen Schaden nimmt.
Gummibänder
Wertschätzung
Die eingebauten Antennen überraschen durch ihre enorme Leistungsstärke. Sogar im Untergeschoss unseres Verlagsgebäudes ist der Empfang von AM- und FM-Stationen
in hoher Qualität möglich. Die AM-Antenne ist eine mit
Gummibändern an vier Haken aufgehängte Rahmenantenne. Wir sind uns nicht sicher, wie lange die Gummibänder halten, doch wahrscheinlich bleibt die Rahmenantenne an ihrem Platz, solange das Gehäuse geschlossen
ist. Die FM-Antenne (blauer Draht) ist an zwei weiteren
Haken befestigt. In Empfängern der Billigpreisklasse dürften solche aufwändigen Antennen nicht zu finden sein.
An das Tivoli sind auch externe Antennen für AM und FM
anschließbar, falls die internen Antennen wegen schlechter Empfangsbedingungen nicht ausreichen.
Die Endverstärkung des Audio-Signals übernimmt ein
TDA7266 von Signetics-Thomson. Dieser zweifache
Brücken-Verstärker leistet 2 x 7 W, auch der KopfhörerAnschluss liegt an seinen Ausgängen. Die Anzahl der
Opamps auf der Endverstärkerplatine ist erstaunlich
Die „Liebe zum Detail“ ist beim Tivoli-Radio durchgängig.
Die funktionale äußere Gestaltung und die hochwertige
Verarbeitung setzen sich bei der Qualität der Bauelemente und bei den Empfangseigenschaften fort. Das abgeschirmte Lautstärke-Potentiometer und die präzise akustische Abdichtung des Bassreflex-Systems sprechen die
gleiche Sprache. Die Verbindungen der Platinen laufen
über solide Steckverbinder, nicht über kostensparende
Lötverbindungen.
Vorhanden ist alles, was ein grundehrliches Designer-Radio ausmacht. Auf verzierendes Beiwerk wie futuristische
Displays, bunt blinkende LEDs und blanke Chromleisten
wurde verzichtet. Trotzdem kann das Design des Tivoli
nicht minimalistisch genannt werden. Ob der am Design
orientierte Verkaufspreis gerechtfertigt ist, muss der Käufer
entscheiden. In unserem Labor steht jetzt ein Kleinempfänger, der uns von seinen äußeren und inneren Werten
überzeugt hat.
(070564)gd
+ 30
+ 25
+ 20
+ 15
+ 10
d
B
r
A
+5
+0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
20
50
100
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
Hz
11/2007 - elektor
43
TECHNIK
LABORGEFLÜSTER
Neue Bauformen, neue Werkzeuge
Löten mit der Heißluft-Lötstation
von Luc Lemmens
Die ersten SMD-Generationen ließen sich mit etwas Übung und Sorgfalt
noch mit dem Lötkolben „bewältigen“. Bei neueren IC-Bauformen sind
die Anschlüsse aber sehr schmal und liegen extrem eng nebeneinander
- oder sie sind nur noch als Kontaktpunkte auf der Unterseite des ICs
zu finden.
Um Platinen mit solchen Bauelementen zu bestücken, wurden neue
Verfahren entwickelt. Unser „SMD-Lötofen“ vom Januar 2006 (wir werden schon bald eine neue Version vorstellen) ist ein selbst gefertigtes
Werkzeug zum „Backen“ bestückter Platinen in einem Arbeitsgang.
Dagegen können mit ihm einzelne Bauelemente weder montiert noch
demontiert werden. Für diesen Zweck bietet sich ein anderes Werkzeug an: Die Heißluft-Lötstation, auch „Rework station“ genannt. Heißluft-Lötstationen sind nicht wesentlich teurer als professionelle Lötstationen. Die Preislisten beginnen bei etwa 150 `.
Der Name lässt bereits vermuten, dass hier heiße Luft produziert wird,
um Lötverbindungen herzustellen oder (bei der Demontage) zu trennen.
Die englische Bezeichnung „Rework station“ deutet darauf hin, dass
sich damit defekte SMD-Platinen reparieren lassen. Darüber hinaus ist
die Heißluft-Lötstation auch zum Bestücken von Labormustern und Prototypen geeignet.
Die wichtigsten Parameter konventioneller Lötkolben sind die äußere
Form der Lötspitze sowie die Lötspitzen-Temperatur. Bei Heißluft-Lötstationen haben die Öffnung der Düse („nozzle“), die Luftstrom-Temperatur
und die Luftstrom-Intensität eine ähnlich wichtige Bedeutung. Der Umgang mit der Luftstrom-Intensität als dritte Größe erfordert einige Übung
und Erfahrung.
Die Düsen moderner Heißluft-Lötstationen können recht unterschiedliche
Formen und Eigenschaften haben. Verfügbar sind Düsen, mit denen
Vielkontakt-ICs in einem Arbeitsgang gelötet werden können. Mit anderen Ausführungen lassen sich einzelne Lötverbindungen oder nur eng
benachbarte Lötverbindungen gleichzeitig herstellen. Die Auswahl der
Düse hängt weitgehend von den spezifischen Erfordernissen der Lötarbeit ab. Meist kommt man aber mit einer geringen Anzahl aus. Die Le-
44
benserwartung von Heißluft-Düsen übertrifft die von Lötkolben-Spitzen
um ein Vielfaches, so dass ein Ersatz sehr selten notwendig wird.
Die Auswahl der für die anstehende Arbeit richtigen Düse ist meist
schnell getan. Die Einstellungen für die Luftstrom-Temperatur und Luftstrom-Geschwindigkeit gestalten sich etwas schwieriger. Sie hängen
nicht nur von der Art der Lötarbeit ab, sondern sind auch bei den einzelnen Modellen unterschiedlich. Der aufheizende Luftstrom muss sich
unbedingt auf die Lötstellen konzentrieren, die zu löten oder zu entlöten
sind. Die Luftstrom-Intensität darf nicht so hoch eingestellt werden, dass
unmontierte Bauelemente von der Platine geblasen werden. Anfängern
ist zu empfehlen, ihre Fertigkeiten zuerst an Ausschussplatinen und
weniger wertvollen Bauelementen zu erproben und zu vervollkommnen. Bis sich ein sicheres Gefühl für das Arbeiten mit der Heißluft-Lötstation einstellt, kann es eine Weile dauern.
Anders als beim konventionellen Löten wird als Lötmittel nicht Lötdraht
(„Lötzinn“) verwendet, sondern Lötpaste. In der industriellen Fertigung
sorgen so genannte Dispenser für die exakt portionierte Verteilung der
Lötpaste auf die Lötinseln. Industrietaugliche Dispenser haben ihren Preis,
und der ist für die Belange kleinerer Entwicklungslabors und Servicebetriebe unangemessen hoch. Wenn es um Einzelstücke oder Kleinserien
geht, kann man die Paste auch mit Hilfe eines spitzen Gegenstands, zum
Beispiel mit einer aufgebogenen Büroklammer aufbringen. Natürlich ist
diese Methode nur praktikabel, solange es nicht um die Produktion von
größeren Stückzahlen geht. Bei Einzelstücken oder Kleinserien können
die Lötinseln vorbereitend mit dem konventionellen Lötkolben und herkömmlichen Lötzinn vorverzinnt werden. Allerdings entstehen dadurch
Unebenheiten, die das Verteilen der Lötpaste erschweren.
Noch ein weiterer praxiserprobter Tipp: Sinnvoll ergänzt wird eine
Heißluft-Lötstation durch einen so genannten „Preheater“, eine Art
Warmhalteplatte für Platinen. Sie wärmt die zu montierenden Platinen
vor, so dass der Heißluft-Löter nur noch relativ wenig Wärme an die
Lötstelle abgeben muss, um das in die Lötpaste eingebettete Lötmittel
aufzuschmelzen.
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11/2007 - elektor
45
PRAXIS
DOMOTIK
Alternative Domotik-
Haussteuerung mit dem BreitbandVon Arthur Vogels
Drahtlos-Router lassen sich für diverse Aufgaben zweckentfremden, zum Beispiel zum Steuern von
Domotik-Systemen. Dieser Beitrag beschreibt, wie ein Router von Asus relativ einfach zu einer HausSteuerzentrale „umfunktioniert“ werden kann.
In zwei Beiträgen aus dem Jahr 2006
(Februar 2006, S. 62 und März 2006,
S. 52) haben wir gezeigt, dass in
einem handelsüblichen BreitbandRouter ungeahnte Möglichkeiten ste-
cken. Ein preiswerter Router der Marke
„Sweex“ wurde dabei um einen USBPort erweitert; aus dem erweiterten
Router haben wir dann einen einfachen
Webserver gemacht. Diesmal wird ein
gebräuchlicher Drahtlos-Router als
zentrale Steuereinheit eines DomotikSystems eingesetzt.
Bei unserem Selbstbau-Domotik-System war als Steuereinheit ursprüng-
Bild 1. Auf der Router-Platine befindet sich eine Kontaktleiste für zwei serielle Schnittstellen.
46
elektor - 11/2007
-Zentrale
-Router
lich ein PC vorgesehen. Verglichen mit
dem PC hat der Einsatz eines Routers
einige Vorteile, zum Beispiel liegt der
Energiebedarf wesentlich niedriger. In
Kombination mit anderen Domotik-Systemen ist möglicherweise eine abweichende Vorgehensweise notwendig.
Die Idee und das Grundprinzip bleiben
jedoch gleich.
Um die Idee in die Tat umzusetzen,
müssen wir folgendes tun: Auswählen eines geeigneten Drahtlos-Routers, Modifizieren des Routers, so dass
er mit fremder Firmware läuft, Hinzufügen einer USB- oder RS232-Schnittstelle, Schreiben der Domotik-Software,
Anschließen und Konfigurieren der
entstandenen Domotik-Steuerzentrale.
Diese Schritte werden der Reihe nach
beschrieben.
Auswahl des Routers
Bei der Wahl des Routers müssen bestimmte Kriterien beachtet werden,
denn nicht jeder Router-Typ eignet sich
für den hier vorgesehenen Zweck. Die
erste Eigenschaft, die der Router mitbringen muss, betrifft das Betriebssystem. Ein Router ist nichts anderes
als ein kleiner Computer ohne Tastatur, Maus und Bildschirm. Damit selbst
geschriebene Software auf dem Router läuft, muss das Betriebssystem bekannt und zugänglich sein. Viele Router-Typen arbeiten mit Betriebssystemen, die von den Herstellern für die
eigenen Produkte im eigenen Haus
entwickelt wurden. Diese Betriebssysteme sind nicht freigegeben, so dass
solche Router-Typen für unseren Zweck
nicht geeignet sind. In letzter Zeit kommen zunehmend Router auf den Markt,
die ein Linux-Derivat als Betriebssys-
11/2007 - elektor
tem verwenden. Hier ist der Quellcode
frei zugänglich, was eine Fülle an Möglichkeiten eröffnet.
Die zweite Eigenschaft, die der Router mitbringen muss, ist das Vorhandensein oder die Nachrüstbarkeit einer
USB- oder RS232-Schnittstelle. Es hat
sich gezeigt, dass die meisten RouterModelle diese Bedingung erfüllen. Bei
einigen Modellen ist nach Öffnen des
Gehäuses etwas Lötarbeit notwendig, doch für Elektor-Leser dürfte dies
kaum ein Hindernis sein.
Ferner muss der Router genügend Speicherplatz bereitstellen und mit einem
möglichst leistungsstarken Controller
arbeiten. Es lässt sich nicht ausschließen, dass wir weitere Projekte realisieren möchten, nachdem wir auf den Geschmack gekommen sind. Wie wäre es,
einen Router zum Web-Server, FTP-Server oder MP3-Server umzubauen? Eine
Übersicht über Router-Modelle und ihre
Eigenschaften ist auf [1] zu finden.
Wir haben uns für den Router W1500g
Premium von Asus entschieden. Er
kostet zwar rund 80 Euro, doch dieser
Router arbeitet mit einem 266-MHzController, bietet 32 MB Arbeitsspeicher und ist mit zwei USB-2.0-Ports
auf der Gehäuserückseite ausgestattet. Für dieses Router-Modell existiert
eine große Fan-Gemeinde [2]; diese ist
die richtige Anlaufstelle, falls Fragen
oder Probleme auftauchen.
Router-Modifikation
Im Lieferzustand ist der Router von
außen nur über das Web-Interface zugänglich. Über diesen Zugang können
zum Beispiel Netzwerkeinstellungen
vorgenommen werden. In diesem Zustand ist der Router für unseren Zweck
natürlich noch nicht brauchbar. Der
Router muss so angepasst werden,
dass er sich wie eine Konsole mit
einem Linux-Prompt ähnlich dem bekannten DOS-Prompt verhält. Nur dann
kann er von außen eingegebene Kommandos ausführen. Eine naheliegende
Lösung würde ein Telnet-Programm
darstellen, doch in der Router-Firmware ist kein Telnet-Zugang implementiert. Um diese Funktionalität hinzuzufügen, laden wir den Firmware-Quellcode von der Asus-Website herunter.
In den Quellcode binden wir ein Telnet-Modul ein, anschließend wird der
erweiterte Quellcode mit dem ebenfalls von Asus herunterladbaren Compiler compiliert.
Wer nicht Linux-Enthusiast ist, für den
gibt es einen noch einfacheren und bequemeren Weg. Unter der Bezeichnung
„Olegs firmware“ ist eine angepasste Version der Firmware für den Router Asus W1500g Premium verfügbar.
Diese Version kann aus dem Internet
von [3] heruntergeladen werden. Dabei ist darauf zu achten, dass tatsächlich die Firmware für das Asus-Modell
W1500g Premium heruntergeladen
wird. Es existieren verschiedene OlegFirmware-Versionen für diverse RouterModelle von Asus, die nicht gegeneinander austauschbar sind.
Der nächste Schritt ist das Flashen der
modifizierten Firmware. Bevor wir diesen Schritt durchführen, vergewissern
wir uns, dass der Router im OriginalZustand ordnungsgemäß funktioniert.
Mit fremder Firmware erlischt die Hersteller-Garantie, für ein bereits defekt
geliefertes Gerät leistet der Hersteller
später keinen Ersatz. Das Flashen ist
eine völlig unkomplizierte Prozedur.
Wir öffnen das Web-Interface des Rou-
47
PRAXIS
DOMOTIK
ters in einem Web-Browser. Rechts in
der Navigationsleiste für den Firmware-Upgrade wählen wir die OlegFirmware aus. Der Flash-Vorgang dauert nur ungefähr eine Minute. Sollte ein
Fehler auftreten, kann der ursprüngliche Router-Zustand mit einem Recovery-Tool wiederhergestellt werden.
Das Recovery-Tool befindet sich auf der
zum Router gehörenden CD.
Nach erfolgreichem Flashen der neuen Firmware können wir eine Verbin-
+3V3
1M
16V
2
V+
16
C1+
U1
TX DATA
11
10
RX DATA
12
9
C1–
T1IN
T1OUT
T2IN
T2OUT
R1OUT
R1IN
R2OUT
R2IN
C2+
1
3
1M
16V
14
7
13
8
4
8
1M
4
9
MAX3232
15
192.168.1.1 ist die IP-Adresse des Routers. Diese Standardeinstellung sollte kurz überprüft werden. Wenn die
Adresse stimmt, werden wir nach
einem Benutzernamen und einem Passwort gefragt. Die Standards lauten hier
„admin“ und „admin“, nach ihrer Eingabe sind wir in das Betriebssystem
des Routers eingeloggt!
Zur Oleg-Firmware gibt es verschiedene Alternativen, unter anderem unter dem Namen „OpenWRT“ [4]. Die
Funktionalität stimmt
mit Oleg weitgehend
ü b e re i n , O p e n W RT
wurde jedoch nicht
speziell für Asus-Router geschrieben. Deshalb passt OpenWRT
auch zu dem Router von
J3
Sweex, den wir bereits
1
erwähnt haben, oder
6
auch zu dem verbrei2
teten Modell WRT-54G
7
PC
3
von Linksys.
C2–
5
16V
RS232-Anschluss
5
Nachdem wir den Zugang zum Router-Betriebssystem über Tel16V
net hergestellt haben,
070376 - 11
müssen wir den Router noch so einrichten,
dass er mit dem DomoBild 2. Diese Mini-Schaltung mit dem MAX3232 verhilft dem Router zu einer
tik-System kommunizienormgerechten RS232-Schnittstelle.
ren kann. Das ist zum
Beispiel (wie beim Domotik-System des Autors) über eine RS232Schnittstelle möglich.
Der Asus-Router ist mit
zwei USB-Ports ausgestattet, die auf der
Gehäuserückseite zugänglich sind. Für das
Implementieren einer
RS232-Schnittstelle gibt
es zwei Möglichkeiten.
Da im Router bereits
ein UART integriert ist,
lässt sich durch eine
Bild 3. Zugang zum Router-Betriebssystem über Telnet.
kleine Hardware-Erweiterung eine RS232Schnittstelle implementieren. Die zweite Möglichkeit besteht
dung zum Router über Telnet aufbaudarin, ein USB/RS232-Konverterkabel
en. Das kann zum Beispiel mit „PuTzu verwenden.
TY“ geschehen, der Telnet-Client von
Windows ist jedoch in gleicher Weise
UART und MAX3232
geeignet. Er lässt sich mit dem einNach Öffnen des Router-Gehäuses
fachen Kommando „telnet“ starten.
wird die Platine sichtbar. Wie das Foto
Nach Erscheinen des Telnet-Prompts
(Bild 1) zeigt, befindet sich auf der Plageben wir ein:
tine eine Kontaktleiste, oder es sind
o 192.168.1.1 <enter>
gebohrte Lötpunkte zum Einsetzen eiDas „ o ” bedeutet „ open”, und
V-
1M
48
6
RS232 DB9
ner Kontaktleiste vorhanden. Über die
Pinbelegung gibt der Platinenaufdruck
Auskunft. An der Kontaktleiste liegen
die Tx- und Rx-Leitungen der seriellen
Ports 0 und 1 sowie Masse und die Betriebsspannung 3,3 V an. Für den Anschluss des Domotik-Systems wählen
wir Port 1, denn Port 0 ist permanent
mit der Kommando-Konsole belegt. Ältere Versionen der Oleg-Firmware kamen mit Port 1 wegen eines IRQ-Konflikts nicht zurecht, dieses Problem ist
jedoch seit der Firmware-Version 7b
beseitigt.
Der Spannungspegel der UART-Signale
beträgt 3,3 V. Damit daraus normgerechte RS232-Signale werden, wird ein
Pegelwandler mit einem MAX3232 hinzugefügt (Bild 2). Wichtig ist hier, dass
der MAX3232, nicht der MAX232 zum
Einsatz kommt. Der MAX232 ist für die
Betriebsspannung 5 V bestimmt, der
Router stellt nur 3,3 V zur Verfügung.
Die Pegelwandler-Schaltung bauen wir
auf einer kleinen Lötpunktraster-Platine auf und bringen sie im Router-Gehäuse unter. Die nach außen führenden Anschlüsse können mit einer auf
der Gehäuserückwand einzubauenden
3,5-mm-Klinkenbuchse verbunden werden, für eine D-Sub-Stiftleiste reicht
der Platz nicht aus. Den Übergang von
Klinke nach D-Sub stellen wir über ein
externes Adapterkabel her.
Die serielle Router-Schnittstelle können wir testen, wenn wir sie mit dem
COM-Port eines PC verbinden und die
COM-Parameter auf 115200 Baud, 8n1
einstellen.
Auf der Linux-Ebene der Router-Firmware ist nun ein serieller Port mit dem
Namen „/dev/tts/1“ für den Anschluss
des Domotik-Systems verfügbar.
USB-Konverterkabel
Da der Asus-Router schon mit zwei
USB-Ports ausgestattet ist, muss bei
Verwendung eines USB/RS232-Konverterkabels nicht gelötet werden. Allerdings ist darauf zu achten, dass für
das Kabel ein Treiber zur Verfügung
steht. Wir haben das Kabel ATEN
UC-232A gewählt, das mit dem Chip
PL2303 von Profilic arbeitet und etwa
15 ` kostet. In der Oleg-Firmware ist
der Treiber für diesen Chip bereits
enthalten. Nach Anschließen des Konverterkabels an den Router passiert
noch nichts, denn der Treiber ist noch
nicht eingebunden. Das geschieht
erst durch folgende Eingabe auf der
Linux-Kommando-Ebene:
insmod usbserial
insmod pl2303
Das insmod-Kommando fügt zum lau-
elektor - 11/2007
Zum Autor
Arthur Vogels verfasste diesen Beitrag im Rahmen seines Studiums der Informatik an der Fontys Hochschule in Eindhoven (Niederlande). Die
zum Studium gehörende praktische Arbeit absolvierte er bei der Technical Software Engineering of LogicaCMG (ebenfalls Eindhoven). Dieses
Unternehmen arbeitet landesweit mit Studierenden der Hochschulen und Universitäten an innovativen Projekten zusammen. Auf der Website
www.workingtomorrow.nl findet man weitere Informationen.
fenden Betriebssystem ein neues Modul hinzu. Usbserial ist ein generischer
Treiber, und pl2303 ist der Treiber für
den Chip PL2303. Nach Einbinden des
Treibers hat der USB-Port mit angeschlossenem Konverterkabel den Namen „/dev/usb/tts/0“. Damit die Treiber nach jedem Neustart des Routers
aktiv sind, müssen die Kommandos in
eine Startdatei (ähnlich der „Autoexec.
bat“ in DOS) aufgenommen werden.
Bei der Oleg-Firmware hat die Datei
„/usr/local/sbin/post-boot“ diese Funktion. Wir müssen diese Datei zuerst
generieren und dann die Kommandos
hineinsetzen:
mkdir -p /usr/local/sbin/
echo „insmod usbserial“ >>
/usr/local/sbin/post-boot
echo
„insmod
pl2303“
>>
/usr/local/sbin/post-boot
chmod +x /usr/local/sbin/post-boot
Die Datei laden wir wie folgt in den
Flash-Speicher:
flashfs save && flashfs commit &&
flashfs enable
Damit ist die Implementierung der
RS232-Schnittstelle vollendet.
Domotik-Hardware
Die Hardware des Domotik-Systems
verwendet ein Schnittstellenmodul,
das auf einer Seite über RS232 mit der
Steuerzentrale (ursprünglich PC, jetzt
der umgebaute Router) kommuniziert,
auf der anderen Seite ist ein aus I/OModulen bestehendes Netzwerk angeschlossen. Die I/O-Module stellen die
Verbindungen zu den Sensoren, Aktuatoren und Motoren her.
Die Stromversorgung der gesamten
Hardware kann ein Netzteil übernehmen, das aus einem ausgedienten PC
ausgebaut wurde. Der Router arbeitet mit 5 V, die Domotik-Hardware
braucht meistens 5 V und 12 V, so
dass ein PC-Netzteil passt und der
Netzadapter des Routers entfällt.
Ein PC-AT-Netzteil hat gegenüber
einem ATX-Netzteil den Vorteil,
dass ein herkömmlicher Netzschalter vorhanden ist, der die Stromversorgung galvanisch vom Netz
trennt.
11/2007 - elektor
Domotik-Software
Da der Router nicht mit einem Standard-PC-Prozessor arbeitet, sondern
eine andere Plattform (MIPSEL) benutzt, kann er PC-Software nicht unmittelbar ausführen. Der ProgrammQuellcode muss vorher für die Router-Plattform cross-compiliert werden.
Zu diesem Zweck bietet die Website
von Asus ein Tool-Paket für Linux-PCs
zum Download an [5]. Voraussetzung
ist hier, dass ein Linux-System vorhanden ist, zum Beispiel „Ubuntu“ [6], eine
sehr anwenderfreundliche Linux-Distribution. Die Software wurde in C++
mit KDevelop als Entwicklungsumgebung geschrieben. Alles ist kostenlos
und als Open-source verfügbar!
Da die Software für die individuell entwickelten Hardware-Komponenten geschrieben wurde, soll sie hier nicht näher betrachtet werden. Angebracht ist
jedoch ein Blick auf das Web-Interface
des Routers, über diese Schnittstelle
wird das System bedient. Wie in seinem Original-Zustand ist der Router mit einem hausinternen Netzwerk verbunden. Naheliegend ist
hier, dass der Anwender Zugang
zum Domotik-System über eine
auf dem Router laufende WebSeite erhält. Realisieren lässt sich
dies zum Beispiel durch eine PHPSeite, die auf die Textdateien der
Datenbank-Ebene zugreift. Was
dann noch fehlt, ist ein PHP-fähiger Webserver,
der auf dem
Router läuft. Er kann an Hand einer
hervorragenden Beschreibung implementiert werden, die im Internet unter
[7] steht. Zuerst wird das IPKG-Package installiert, danach ist der THTTPDWebserver an der Reihe. Es ist zweckmäßig, zuerst im Web-Interface des
Routers einen festen DNS-Server einzustellen. Der Router kann dann den
Server mit den Package-Listen finden.
Auf diese Weise lassen sich mögliche
Probleme beim Download der IPKG-Package-Informationen umgehen.
Mit dem Web-Interface schließt sich
der Kreis. Entstanden ist ein Router,
der ein Domotik-System steuert und
die Bedienfunktionen auf einer vom lokalen Netzwerk zugänglichen Benutzeroberfläche bereitstellt.
(070376)gd
Weblinks
[1] http://wiki.openwrt.org/
TableOfHardware
[2] www.wl500g.info
[3] http://oleg.wl500g.info/#latest
[4] http://openwrt.org/
[5] http://dlsvr01.asus.com/pub/
ASUS/wireless/WL-300g/
toolschain323_tar.rar
[6] www.ubuntu.com
[7] www.macsat.com/macsat/content/
category/3/13/29/
49
PRAXIS
SDR-SOFTWARE
Empfang mit G8JCF
Von Peter Carnegie, G8JCF
G8JCFSDR ist eine Software-Implementierung eines konventionellen Radios mittels digitaler
Signalverarbeitung (DSP). Die Software in Verbindung mit einem einfachen Konverter wie dem SDR aus
Elektor Mai 2007 ergibt einen extrem preiswerten, unglaublich flexiblen und vielseitigen Empfänger.
Der Elektor-SDR
1
Da das eigentliche Radio aus purer
Software besteht, sind spezielle Features, die in Hardware gegossen teuer
oder überhaupt gar unmöglich wären,
kein wirkliches Problem.
Es braucht nur Programmierkenntnisse
und kostet im schlimmsten Fall etwas
CPU-Belastung und/oder Speicherverbrauch. Komplexe, fein abstimmbare Filter sind zum Beispiel leicht
realisierbar.
50
Dieser Beitrag dreht sich hauptsächlich um die Software G8JCFSDR in
Kombination mit der USB-kompatiblen
SDR-Hardware der Mai-Ausgabe 2007
von Elektor. Die meisten Informationen
dieses Artikels sind allerdings auch für
andere Down-Konverter nützlich.
Generelle Aspekte des G8JCFSDR-Programms wie die Bedienungselemente
(Regler, Frequenzwähler, Stationstasten etc.) sind auch im „G8JCFSDR
Build 205+ Quick Start Guide“ beschrieben, das der Autor speziell für
Elektor verfasst hat und das kostenlos
sowohl von seiner Homepage [1] als
auch von www.elektor.com herunter
geladen werden kann.
Sowohl bezüglich des Preis/LeistungsVerhältnisses als auch von der Ausstattung ist der Elektor-SDR nach Ansicht
des Autors einfach Spitzenklasse. In
den 40 Jahren, die er sich mit Radios
beschäftigt, ist ihm damit zum absolut ersten Mal ein Radio mit kalibrierter
Feldstärkeanzeige untergekommen!
Grund-Konfiguration
Die fertige G8JCFSDR-Software kann
von [1] herunter geladen und dann auf
dem eigenen PC installiert werden.
Die Software bleibt aber unter dem
Copyright des Autors. Bei Betrieb unter Windows Vista benötigt man eine
Schlüssel-Datei von DirectX 8. Die Datei „DX8VB.DLL“ im Verzeichnis „c:\
elektor - 11/2007
SDR...
Prima Software für das Software
Defined Radio von Elektor
windows\system32“ ist standardmäßig
nicht in VISTA enthalten und muss manuell installiert werden. Am einfachsten erledigt man dies, in dem
man nach „vista dx8vb.dll
download“ googelt
und die Datei
herun-
ter
lädt.
Anschließend
muss die DLL
noch via „regsvr32 c:\windows\
system32\DX8VB.
DLL“ registriert werden. Gegebenenfalls sind
weitere Vista-Feinheiten
auf der Webseite des Autors
aufgeführt.
Über Start-Menü -> G8JCF ->
G8JCFSDR kann das Programm gestartet werden. Beim ersten Start wird
sich die Software mit Standard-Werten
initialisieren. Um die Anzeige des Software-Radios zu maximieren, wählt man
den Modus „Full“ bei Display (Bild 1).
Es sollte sich dann ein Bildschirm wie
in Bild 2 zeigen.
Die wichtigste vorzunehmende Änderung ist vermutlich die Umschaltung
des Spektrum-Analysers vom linearen
in den logarithmischen Anzeigemodus.
Hierzu sollte kein Häkchen bei „Lin“ zu
sehen sein. Auch der Eintrag „Fast“
sollte - wie in Bild 3 gezeigt - nicht aktiviert sein.
Als nächstes sollte unter „Scope“
(Bild 4, rechts in Bild 2) mit Aktivierung
von „Freq“ und „Show Filtr“ der Spektrum-Analyser eingeschaltet sein.
Als nächstes sollte der Eintrag „On“
wie in Bild 5 aktiviert sein.
Zum Schluss wird unter „Power“ wie in
11/2007 - elektor
2
Bild 6 auf „Close“ umgeschaltet. Dies
fährt die Software G8JCFSDR herunter
und sichert gleichzeitig die vorgenommenen Einstellungen.
S i c h e rh e i t s h a l b e r s t a r t e t m a n
G8JCFSDR noch einmal neu und überprüft, ob auch wirklich alle Einstellungen korrekt übernommen wurden.
3
4
Konfiguration für den Elektor-SDR
Nachdem die Grundeinstellungen vorgenommen wurden, wird die Software
an die Elektor-SDR-Hardware angepasst. Hierzu klickt man unten auf den
„Config“-Knopf (Bild 7), was das Konfigurationsfenster wie in Bild 8 zum Vorschein bringt.
Hier wird „Elektor 2007-05 IQ SDR“ mit
der Drop-Down-Liste bei „SDRModel“
ausgewählt. Außerdem sollte man sich
vergewissern, dass lediglich die beiden
Häkchen bei „Keyboard Support“ und
„Auto-Track Presets“ gesetzt sind.
Nun kommt die Sound-Karte an die
Reihe. Ein Klick auf den Reiter „Soundcard“ führt zu Bild 9. Bei mehreren
vorhandenen Soundkarten können die
gewünschten für Ein- und Ausgang
gewählt werden. Selbstverständlich
5
6
7
51
PRAXIS
8
9
SDR-SOFTWARE
sollte an die gewählte Soundkarte der
Elektor-SDR angeschlossen sein, sonst
gibt es keinen Empfang. ;-)
Man sollte überprüfen, dass Line-In bei
den Playback-Einstellungen der SoundKarte auf „Mute“ steht und das Line-In
bei den Aufnahmeeinstellungen ausgewählt ist.
Nun geht es an die VFO-Parameter:
Hier sollten die Einstellungen von
Bild 10 übernommen werden.
Als nächster Schritt kommt die Konfiguration des Chips CY27EE16 anhand
von Bild 11: Wichtig ist zunächst die
Auswahl von „FTDI FT2322“. Der Regler für „CY27EE16 Xtal Capacitance“
sollte in Mittelstellung stehen. „DDS
Auto Refresh“ bleibt vorerst ohne Häkchen. Der Wert von „DDS Clock“ ist für
den Elektor-SDR ohne Belang.
Die restlichen Einstellungen können
später zur Einstellung von Farben, die
Konfiguration von „DREAM.EXE“ etc.
verwendet werden. Im Augenblick interessiert dies jedoch nicht weiter.
Ein Klick auf „Apply“ und dann auf
„OK“ beendet die Einstellerei. Jetzt
muss natürlich G8JCFSDR wieder geschlossen und neu gestartet werden,
damit die vorgenommenen Einstellungen auf Dauer erhalten bleiben.
10
Kalibrieren & Korrekturen
Die Themen Image Rejection, Kalibration, Phasenkorrektur, Amplitudenkorrektur, Frequenz-Kalibrierung und SMeter-Kalibrierung werden im „Quick
Start Guide“ detailliert erläutert.
DRM
Wenn man DRM-Sendungen verfolgen
möchte, dann muss G8JCFSDR für die
Verwendung der Software „DREAM.
EXE“ vorbereitet werden. Im Konfigurationsfenster wird hierzu der Reiter
„DREAM“ geklickt (siehe Bild 12).
11
Via „Browse“ wird nach dem Speicherort des Programms „DREAM.EXE“ gefahndet. Anschließend werden die nötigen Einstellungen vorgenommen. Die
Einstellungen von Bild 12 sind schon
ganz gut, aber es gibt keinen Grund,
hier nicht zu optimieren. Die möglichen
Optionen listet Tabelle 1 auf.
Wenn man Dream.exe startet, dann
kann man auswählen, wie sich das
Programm auf dem Bildschirm zeigen
soll. Bei „Default“ wird das Programm
so dargestellt, wie es das letzte Mal
52
elektor - 11/2007
Anzeige
' "&$/0)
&,)5,)'
12
Die graue Fläche wird von G8JCFSDR automatisch angezeigt, wenn Dream.exe mit „-C 3“ für den IQ-Modus läuft.
Die zweite Box ermöglicht die Übergabe von Parametern
als Optionen an Dream.exe. „%CURFREQ%“ ist ein spezielles Argument, das von G8JCFSDR automatisch mit der
Arbeitsfrequenz in kHz ersetzt wird.
Auch hier ist nach getanen Änderungen ein Klick erst auf
„Apply“ und dann auf „OK“ notwendig.
CQ von G8JCFSDR im Forum
Wer den Elektor-SDR sein Eigen nennt, ist herzlich eingeladen, zu dem Thema „Software Defined Radio“ im Elektor-Forum beizutragen. 73! [2]
(070565-I)
Hinweis: Einen Gratis-Download mit Bedienungshinweisen (in Deutsch) zum Programm G8JCFSDR finden Sie bei
www.elektor.de. Zuerst „Zeitschrift“ auswählen, dann „November 2007“ selektieren und in der Inhaltsliste auf „Empfang mit G8JCFSDR“ klicken.
Web Link
[1] www.g8jcf.dyndns.org
[2] www.hobby-funk.net/resourcen/codes.html
((($"#
beendet wurde. Bei „Min“ startet es minimiert in der Taskbar. Bei „Hide“ bleibt das Programm unsichtbar. Die gebräuchlichste Einstellung dürfte „Min“ sein.
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% $% ! #! # #(#!#
#!%(#%
# & "#) % (& #$ %*#$ +%##*% #%# $ &%!%$% %#"#%%! )# Tabelle 1.
Run DREAM.EXE on DRM
Wenn DRM-Demodulation bei G8JCFSDR
ausgewählt ist, wird automatisch DREAM.EXE
gestartet
Mute SDR AF on DRM Mode Selected
Wenn DRM-Demodulation ausgewählt ist, wird der
Audio-Ausgang von G8JCFSDR stumm geschaltet
Close Soundcard on DRM Mode
Wenn DRM-Demodulation ausgewählt ist, wird die
Sound-Karte so freigegeben, dass sie von
DREAM.EXE verwendet werden kann. Nur für
Windows 98 – nicht für Windows XP/Vista
verwenden
Close Dream on Mode Change
Wenn eine andere Demodulationsart als DRM ausgewählt ist, wird das Dream-Programm beendet
– üblicherweise ist dies deaktiviert
Close Dream On SDR Exit
Wenn beim Beenden von G8JCFSDR das Programm Dream noch läuft, wird es ebenfalls
beendet.
11/2007 - elektor
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2532>%&:' @ %21
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9 -112.5138/1563
;C9 -112.5138/47
...(9*+7&*+),%&+*'%
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# %(%&%( ("("""(%""
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"%% " !!$#%'"('& "
*%""# # &#* "(%(!
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)#!""+!'+(%-%)'$%&#"""'
PRAXIS
HOBBY & FREIZEIT
Rennbahn-Timer
Eine Modell-Autorennbahn kann ein fesselndes Spiel- und Übungsfeld sein, nicht nur für
jugendliche Rennwagen-Fahrer. Wenn bei einem Kopf-an-Kopf-Rennen die Abstände in Höhe
der Ziellinie nur Millimeter betragen, ist der Sieger mit dem Auge nicht immer eindeutig
auszumachen. Damit die Gemüter bei Meinungsverschiedenheiten
nicht hoch schlagen, haben wir einen Timer konstruiert, der
mögliche Zweifel ausräumt.
Von Nico van Rooijen
Im Auto-Rennsport entscheidet die
Zeit über Sieg oder Niederlage, denn
Sieger ist der, der als Erster im Ziel ist.
Oft sind die Abstände der Wagen bei
Erreichen der Ziellinie so gedehnt, dass
der Sieger unanfechtbar fest steht. Dagegen muss bei Kopf-an-Kopf-Rennen
meistens eine Zielkamera entscheiden,
welcher Fahrer Anspruch auf die Sieger-Trophäe hat. Die Installation einer
echten Zielkamera an einer Modell-Autorennbahn wäre sicher etwas zu hoch
gegriffen, denn schließlich geht es nur
um ein Spiel. Wesentlich weniger Investitionen bei ähnlicher Präzision erfordert der Rennbahn-Timer, den wir
hier vorstellen.
Durch Einsatz eines Mikrocontrollers
kommt die Schaltung mit relativ wenigen Bauelementen aus. Der Mikrocontroller gewährleistet eine hohe Messgenauigkeit, mit ihm können Zeitmessungen unabhängig von einem größeren
System durchgeführt werden. Dieses
Konzept garantiert eine Genauigkeit
von 1/1000-s, während bei PC-basierten Zeit-Messsystemen die Genauigkeit im Bereich von tausendstel Sekunden kaum kalkulierbar variiert. Das
54
liegt hauptsächlich daran, dass dort diverse interne Timer-Prozesse (SystemTimer, USB-Timer, Interrupts usw.) mit
unterschiedlichen Prioritäten zusammen wirken.
Hardware
Die Schaltung des Rennbahn-Timers
ist in Bild 1 wiedergegeben. Die Infrarot-LEDs D3 und D4 (Licht-Sender)
befinden sich über der Fahrbahn, die
Infrarot-Fotodioden D5 und D6 (LichtEmpfänger) sind genau unter ihnen in
die Fahrbahn eingelassen (vgl. Bild 5).
Wenn ein Modellauto über die Fotodiode in seiner Bahn hinweg fährt, wird
der Lichteinfall unterbrochen. Die
Spannung an der Fotodiode ändert
sich, so dass der zugehörige Opamp
(IC3a,-b) umschaltet. Die Opamps arbeiten als Komparatoren; sie vergleichen die Spannungen an den Fotodioden mit der von R3 und R6 herabgeteilten Spannung.
Der Mikrocontroller, ein AT89C2051,
arbeitet mit der Taktfrequenz 12 MHz.
Damit ist er genügend schnell, um
Runden-Zeiten auf 1/1000 Sekunde ge-
nau messen zu können. Die Firmware
des Mikrocontrollers gibt die Messergebnisse über die serielle ControllerSchnittstelle im ASCII-Format aus. Von
einem Pegelwandler MAX232 werden
die Signalpegel an den RS232-Standard
angepasst, so dass die Infos direkt an
den RS232-Port eines PC weiter gegeben werden können. Die LEDs D1 und
D2 leuchten auf, sobald ein durchfahrendes Modellauto erkannt wird.
Aufbau
Das Layout der Platine, die für den Autorennbahn-Timer entworfen wurde,
zeigt Bild 2. Der Schaltungsaufbau ist
unkritisch, Besonderheiten sind beim
Schaltungsaufbau nicht zu beachten.
Die unter IC1 verlaufende Drahtbrücke
darf natürlich nicht vergessen werden.
Den (programmierten) Controller setzt
man zweckmäßigerweise in eine Fassung ein. Die Sub-D-Buchse wird direkt
auf die Platine gelötet (Achtung: es
muss eine Buchse sein). Die Montage
der Infrarot-LEDs und Infrarot-Fotodioden über bzw. in der Fahrbahn hängt
von den Eigenschaften und Möglich-
elektor - 11/2007
Für schnelle Piloten
+5V
+5V
C7
R4
1k
R5
R3
1k
R2
22k
22k
18 7
R1
2k2
R7
100n
20
IC3 = TLC272
D2
D1
11
IC3.B
A
7
9
6
8
B
D3
P3.7
7
6
D5
3
3
IC3.A
1
2
P3.5
P1.5
P3.4
P1.4
P3.3
P1.3
P3.1
18
P1.6
IC1
P3.2
19
P1.7
5
K1
AT89C2051
P3.0
17
16
15
14
P1.2
13
P1.1
12
P1.0
2
D6
R6
RST
X1
22k
D4
1
10
X2
5
4
X1
C1
10M
D3, D4 = TSUS5202
D5, D6 = BPW41
C9
K2
1
6
2
C3
10M
25V
1
3
14
7
13
3
8
8
4
9
5
7
C4
4
5
12MHz
18p
16
IC2
+5V
C1–
T1OUT
T1IN
R1IN
R1OUT
R2IN
R2OUT
T2OUT
T2IN
11
+5V
12
9
10
C5
C6
10M
25V
100n
8
C8
IC3
C2+
MAX232
10M
25V
18p
+5V
V+
C1+
C10
25V
2
C2–
SUB D9
V6
4
100n
15
C2
10M
25V
040395 - 11
Bild 1. Der Einsatz eines Mikrocontrollers macht die Zeit-Messungen unabhängig von einem PC.
C9,C10 = 22 p
Stückliste
Halbleiter:
D1,D2 = LED 3 mm, Low current
D3,D4 = IR-LED, z.B. TSUS5202
D5,D6 = IR PIN-Fotodiode, z.B. BPW41 IC1
= AT89C2051-24PI (programmiert: EPS
040395-41)
IC2 = MAX232
IC3 = TLC272
Widerstände:
R1,R2,R6 = 22 k
R3 = 2k2
R4,R5 = 1 k
R7 = 18 7
Kondensatoren:
C1...C5 = 10 M/25 V stehend
C6...C8,C11 = 100 n
C6
C1
C7
Die Software (11 MB) kann kostenlos von
der Elektor-Website (www.elektor.de)
herunter geladen werden.
040395-1
C3
IC1
IC2
+
1-593040
D1
R5
R4
C8
K1
T
C2 D2
IC3
C9
A B
+
C4
R1
R3
R6
C10 X1
R2
C5
0
K2
Außerdem:
K1 = 4-polige Stiftleiste
K2 = 9-polige Sub-D-Buchse (female), abgewinkelt für Platinenmontage
X1 = Quarz 12 MHz
Platine 040395-1 (siehe “ThePCBShop”
unter www.elektor.de)
040395-1
Bild 2. Platine für den Rennbahn-Timer. Bei der Bestückung die Drahtbrücke unter IC1 nicht vergessen!
11/2007 - elektor
55
PRAXIS
HOBBY & FREIZEIT
Bild 3. Im auswertenden PC-Programm können diverse Einstellungen vorgenommen
werden.
keiten des Bahn-Typs ab. Hier muss
man selbst entscheiden, welche Konstruktion die beste ist. Anzumerken ist
noch, dass sich R7 nicht auf der Platine
befindet. Dieser Widerstand wird unmittelbar mit den in Reihe liegenden
Infrarot-LEDs D3 und D4 verbunden.
Für die Stromversorgung genügt ein
einfaches Netzteil, das die stabilisierte
Spannung +5-V liefert. Die Stromaufnahme der Schaltung ohne InfrarotLEDs beträgt nur etwa 20 mA. Durch
die Infrarot-LEDs fließen etwas mehr
als 100 mA, die dazu addiert werden
müssen.
Die Verbindung mit dem PC wird über
ein normales RS232-Kabel hergestellt (Kontakte 1:1
verbun-
Bild 4. Das PC-Programm zählt die Runden und protokolliert die gefahrenen Zeiten.
den), ein so genanntes NullmodemKabel ist nicht verwendbar.
Software
Die Software dieses Projekts besteht
aus der Firmware des Mikrocontrollers und dem PC-Programm, das die
Runden anzeigt und die Messdaten
protokolliert. Der Mikrocontroller kann
programmiert bestellt werden, für das
Programmieren in Eigenregie stehen
die Firmware und der kommentierte
Quellcode
auf der
Elektor-Website zum Download bereit.
Das PC-Programm gehört natürlich
ebenfalls dazu.
Das PC-Programm bietet, wie Bild 3
zeigt, viele Einstellmöglichkeiten. Man
kann sowohl für die Runden (Tracks)
als auch für die Piloten Namen vergeben, die Wagen-Typen und die Farben
auf der Anzeigetafel sind ebenfalls
festlegbar. Unten links in der Eingabemaske wird eingetragen, aus wie vielen Runden das Rennen besteht. Nach
Anklicken des Button “Race!” (rechts
unten) erscheint eine großformatige
Anzeige mit den aktuellen Informationen zum laufenden Rennen (Bild 4).
Nach jedem Rennen werden die Endergebnisse zusammen mit dem Namen
des Siegers bekannt gegeben. Alle Daten können zur Dokumentation oder für
eine spätere Auswertung gespeichert
werden.
(040395)gd
Bild 5. Hier ist die zum rechten Wagen gehörende Fotodiode
zwischen der Stromschiene und dem rechten Teil der Ziellinie
in die Fahrbahn eingelassen.
56
elektor - 11/2007
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57
TECHNIK
ENTWICKLUNGSTIPP
Batterie-Booster
Von Ralf Schmiedel
mit n = 4…10 Akku-Zellen
1
Platine
Auslöser für diese Entwicklung
war die Fernsteuerung eines
Mini-Hubschraubers (Silverlit),
die sechs Mignon-Zellen (AA)
benötigt und auch als Ladestation für den LiPo-Akku des Mikrocopters dient. Verwendet man
wegen des hohen Batterieverbrauchs statt der Alkalibatterien
NiMH-Akkus, funktioniert das
nicht lange, da die Spannung
offenbar nicht ausreicht, so
bald die Spannung der frisch
geladenen Akkus von etwa
1,4 V auf die Nennspannung
von 1,2 V absinkt. Man müsste
also einen Spannungswandler haben, der so wenig Platz
einnimmt, dass man ihn anstelle
einer AA-Zelle ins Batteriefach
einsetzen kann. Abgesehen
von der Baugröße sollte es kein
Problem bei der Entwicklung
eines solchen Boosters geben,
denn die Spannung hochpumpen kann schließlich jeder
Boost-Konverter…
Aber allzu einfach wollte es sich
der Autor denn doch nicht machen: Die Schaltung sollte auch
unabhängig von der Anzahl der
Batteriezellen n jeweils aus n-1
Akkuzellen (eine Zellenposition
wird ja vom Konverter belegt)
die Nennspannung der n Batteriezellen erzeugen.
Die nach diesen Vorgaben entwickelte Schaltung erlaubt den
Ersatz von vier bis zehn Batteriezellen durch drei bis neun
Akkuzellen. Mit spannungsfesteren 35-V-Elkos lässt sich der Einsatzbereich auch auf den Ersatz
von bis zu 20 Batteriezellen
erweitern.
Im Prinzip eignen sich fast
alle gängigen Boost-Converter-ICs, und auch die Leistung
ist mit dem breiten IC-Angebot
skalierbar. Mit einem LT1170
sind zum Beispiel bis zu 2 A
möglich. Die hier angegebene
Schaltung mit dem LT1172 liefert bis zu 500 mA.
Bild 1 zeigt die Verwendung
der auf einer kleinen (Lochraster-)Platine aufgebauten Schaltung am Beispiel eines Batteriefachs für vier Zellen. Der
Batterie-Booster (im folgenden
Battbooster genannt) wird im-
58
Oder: UBoost = 2,4 V +
(UIN - 3,6 V) * 0,3 V / 1,2 V
1.2V
1.2V
1.2V
Batteriefach
070458 - 11
Bild 1. Die Schaltung ersetzt eine Batteriezelle und erhöht die Spannung der drei Akkuzellen so
weit, dass am Ausgang des Batteriehalters die volle Spannung von vier Alkalizellen (4 x 1,5 V =
6 V) anliegt.
mer in dasjenige Batteriefach
eingelegt, das am weitesten
„zum Plusanschluss hin“ liegt. Er
ersetzt also im Schaltplan (siehe
Bild 2) die jeweils „oberste“
Zelle. Die anderen Batteriefächer werden dann mit NiMHAkkuzellen bestückt. Der Battbooster erzeugt eine Spannung
UBoost , welche zur Eingangsspannung UIN hinzugefügt wird.
Zusammen ergibt sich dann die
Ausgangsspannung UOUT .
Tabelle 1 gibt Aufschluss über
die Spannungsverhältnisse bei
den unterschiedlichen Zellenzahlen. Die maximale Zellen-
zahl wird wesentlich durch die
Spannungsfestigkeit der verwendeten Elkos bestimmt. Der
LT1172 selbst arbeitet bis maximal 36 V. Allerdings brauchen
Elkos für höhere Spannungen
auch mehr Platz. Bei Ausgangsspannungen bis 13,5 V
(8 Akkuzellen, die 9 Alkalizellen ersetzen) kann man auch
16-V-Elkos verwenden, um Platz
zu sparen.
Für die Dimensionierung von
UBoost gilt:
UBoost = 2,4 V + 0,3 V * (n - 3)
2
UBOOST
Batterie
Booster
UIN
n-1 Akkus
ersetzen
n Batterien
UOUT
070458 - 12
Bild 2. Blockschaltbild des Batterie-Boosters.
Die Ausgangsspannung ergibt
sich aus UOUT = UIN + UBoost
Der Autor hat die Schaltung
mit Spice und SwitcherCad III
(Freeware von LT) simuliert
und die LTSpice-Datei und die
ASC-Datei von SwitcherCad III
zum Download auf der ElektorWebsite zur Verfügung gestellt,
so dass interessierte Leser die
Schaltung ebenfalls simulieren
und gegebenenfalls anpassen
können. Im Spice-Modell gibt es
im Gegensatz zum Schaltplan
in Bild 3 auch eine Induktivität
L3, die lediglich der Simulation
der Leitungsinduktivität der Masseleitung dient. Eventuell kann
man auch das Kabel durch eine
Ferritperle führen.
Der LT1172 arbeitet in der
Schaltung als Boostkonverter. Im
Gegensatz zum typischen Boostkonverter, der die komplette
Ausgangsspannung UOUT über
einen Spannungsteiler auf den
Feedbackeingang rückkoppelt
(und ausregelt), wird hier nur
die Spannung UBoost (siehe Bild
2) geregelt. Diese Regelung
erfolgt über T1. Der Transistor
arbeitet in Verbindung mit R1
als Stromquelle, deren Strom
sich aus der Spannungsdifferenz (UBoost - 0,7 V)/R1 ergibt.
Solange die Spannung am Emitter von T1 unter der Durchbruchspannung der Z-Diode D3 liegt,
fließt dieser Strom komplett über
R2 nach Masse. Der entstehende Spannungsabfall wird mit
der internen 1,24-V-Referenz
des LT1172 verglichen. Bei R2
= 1,24 k7 fließt also ein Strom
von 1 mA über R1, T1 und R2,
wenn die Schaltung im Gleichgewicht ist. Bei 1 mA fällt an
R2 eine Spannung von 1,69 V
ab, zusammen mit den 0,7 V
UBE des Transistors sind das
die 2,4 V UBoost , die bei einer
Zellenzahl von 4 Batterien bzw.
3 Akkus benötigt werden (siehe
Tabelle). Bis hierhin entspricht
die Schaltung im Wesentlichen
einem Negativ-nach-PositivBoostkonverter, wie er im Datenblatt des LT1172 gezeigt wird.
Für jede weitere Zelle muss
UBoost um zusätzliche 0,3 V
elektor - 11/2007
angehoben werden. Das bewirken D3 und R4. Sobald die
Spannung am Emitter von T1
über 4,3 V steigt (Summe aus
UIN und UBE), wird D3 leitend
und ein Teil des Stroms durch
R1 wird über diesen Pfad abgeleitet. An R4 liegt dabei immer
genau der Teil von UIN an, der
die 3,6 V von drei Akkuzellen
übersteigt. Auf diese Weise
kann man durch die richtige
Dimensionierung von R4 genau
soviel Strom ableiten, dass je
1,2 V zusätzlicher Eingangsspannung UBoost um 0,3 V oder
25 % (1,5 V / 1,2 V * 100)
steigt.
UBoost ist UR1 + 0,7 V. Um UBoost
um 0,3 V zu erhöhen, müssen
diese 0,3 V also an R1 zusätzlich abfallen.
Tabelle
Zellenzahl
(Batterien)
n
Anzahl
Akkus
n-1
Batteriespannung
UBatt = UOUT
AkkuSpannung
UIN
Boost-Spannung
UBoost = UOUT - UIN
4
3
6V
3,6 V
2,4 V
5
4
7,5 V
4,8 V
2,7 V
6
5
9V
6V
3,0 V
7
6
10,5 V
7,2 V
3,3 V
8
7
12 V
8,4 V
3,6 V
9
8
13,5 V
9,6 V
3,9 V
(10)
9
15 V
10,8 V
4,2 V
max. 20*
* siehe Text
3
L1
MBRS140
L2
47
n * 0,3V / 1,69 k =
n * 1,2 V / R4
C2
100
V IN
SW
C1
C5
1k69
D1
Es gilt also:
10
R1
T1
IC1
C7
C6
100
25V
100
25V
FB
LT1172
BC557
VC
R3
R4 = 1,2 V / 0,3 V * 1,69 = 6,8 k
R2
R4
6k2
470n
1k24
100
25V
2k2
n kürzt sich heraus, es ergibt
sich:
D3
C3
100n
In der Theorie gilt also:
4V7
500mW
070458 - 13
R4 = 6,8 k, UZ = 4,3 V
In der Simulation wurde UZ
mit 4,3 V und R4 mit 6,2 k
eingesetzt, da dann bei hohen
Spannungen die Ausgangsspannung etwas besser passt.
(in SwCad gibt es leider keine
4,3-V-Z-Diode).
Bild 3. Der Schaltplan steht auf www.elektor.de auch als Datei zur Simulation zur Verfügung.
Wie eingangs schon erwähnt,
ist das Schaltungsprinzip auf
andere Boostkonverter-ICs übertragbar. So kann man sich zum
Beispiel auch einen Typ heraussuchen, der schon mit einer
einzigen Zelle arbeitet oder der
höhere Ströme liefern kann.
Durch einen Schalter in der
Masseleitung lässt sich der Battbooster ausschalten.
(070458e)
www.elektor.de
11/2007 - elektor
59
TECHNIK
ENTWICKLUNGSTIPP
Grüner USB-Schalter
K1
D+
GND
680 7
2
3
4
IC1
1
USB-B
D+
GND
CNY17-1
1
2
4
R2
2
RE1
1N4148
10k
D–
K4
5
D1
K2
+5V
6
3
T1
4
R4
33k
USB-A
BC548
C1
C2
100n
250V
X2
100n
250V
X2
R3
R5
100 7
D–
K3
V+
R1
1
100 7
+5V
RE1 = FINDER 30.22.7.012
K5
F1
6A3
V+
TR1
230V
12V
50mA
B1
C3
100M
25V
K6
B40C800
060306 - 11
Von
Wolfram Winfera
Dass der Standby-Strom elektronischer Geräte nicht unwesendlich zum Klimawandel beiträgt,
wissen ELEKTOR-Leser nicht erst
seit dem Klimabericht der UN,
sondern schon seit vielen Jahren. Allein in Deutschland könnte
man die schlimmsten Braunkohle-Dreckschleudern auf einen
Schlag stilllegen, würden die
Menschen auf den Standby-Betrieb von TV, PC & Co verzichten. Der unnötige Standby-Stromverbrauch verursacht hierzulande
so viel CO2 wie etwa 4,6 Millionen Autos!
Dass die Bequemlichkeit beim
Stromsparen nicht leiden muss,
beweist vorliegende kleine Schaltung, die speziell für NotebookUser entwickelt wurde. Sie deaktiviert automatisch alle Peripheriegeräte wie Monitor, Drucker und
USB-Hub beim Abschalten des
Notebooks. Dazu braucht man
lediglich einem Optokoppler, der
ein kräftiges doppelpoliges Netzspannungs-Relais (12 V Spulen-
60
spannung) ansteuert, und ein
Mini-Netzteil zur Versorgung des
Optokopplers. Legt der Computer beim Hochfahren Spannung
an den USB-Anschluss, wird das
Relais erregt und die Netzspannung an die Klemmen K3 und
K4 durchgeschaltet. Der USB-Anschluss des Notebooks kann übrigens weiterhin als solcher benutzt
werden, es ist aber zu berücksichtigen, dass der Optokoppler dem
USB einige Milliampere entnimmt,
die dann für ein „Hochstromgerät“ an diesem USB-Anschluss
unter Umständen fehlen. Da aber
meist mehrere USB-Anschlüsse
zur Verfügung stehen, verzichtet
man besser auf diesen einen (und
spart damit auch K2, den durchgeschleiften USB).
Die Schaltung bringt man zweckmäßigerweise in einem Steckergehäuse mit Netzspannungsbuchse unter. An das Steckergehäuse schließt man eine große
Steckdosenleiste an, über die die
externe Gerätschaft mit Strom
versorgt wird. Mit ein wenig Geschick (und ausreichend Platz in
der Steckdosenleiste) kann man
die Schaltung in der Leiste selbst
unterbringen. Die Steckdosenleiste ist durch F1 mit 6,3 A träge
abgesichert.
Neben dem Optokoppler und
dem Relais findet man in der
Schaltung die übliche Freilaufdiode D1 und die Relais-Treiberstufe
mit T1 samt Basis-Spannungsteiler
R2/R4. Die beiden Dämpfungsglieder C1/R3 und C2/R5 tragen dem Mangel der Schaltung
Rechnung, dass die Netzspannung nicht im Nulldurchgang
geschaltet wird und ein hoher
Strom den Relaiskontakten durch
Abreißfunken schaden könnte.
Für C1 und C2 müssen die
angegebenen X2-Typen verwendet werden. Das Netzteil
besteht nur aus einem winzigen
Netztrafo (12 V, 50 mA), einer
Gleichrichterbrücke und dem
Glättungselko C3.
Auch das Netzteil des Notebooks selbst kann über diesen Schalter betrieben werden,
wenn der Akku im Notebook
eingesetzt ist und das Hochfahren ohne Netzstrom ermöglicht.
Der USB-Schalter selbst „zieht“
auch im ausgeschalteten Zustand ein wenig Strom, trotzdem
ist dieser Rest-Standby-Verbrauch
vernachlässigbar gegenüber
den genannten Geräten an der
Steckdosenleiste.
In der Schaltung haben wir es mit
Netzspannung zu tun. Da ist nicht
nur ein berührsicherer Einbau
erforderlich, sondern auch die
Einhaltung der vorgeschriebenen
Abstände zwischen Niederspannung und Netzspannung. Die
wichtigsten Bestimmungen sind
in der Sicherheitsseite in ELEKTOR
enthalten, die mehrmals pro Jahr
erscheint.
Für „normale“ PCs ist die Schaltung weniger geeignet, weil bei
diesen (im Gegensatz zu Notebooks) häufig auch im heruntergefahrenen Zustand noch 5-VSpannung an den USB-Ports
anliegt. Die Spannung an den
USB-Schnittstellen wird bei diesen PCs nur dann abgeschaltet,
wenn man den Schalter am Netzteil auf der Rückseite des PCs betätigt (so vorhanden).
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elektor - 11/2007
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PRAXIS
WORKSHOP
Faszinierende Bilder
Von Jeroen Domburg
Die Visualisierungseffekte von Winamp, dem Windows Media Player und Ähnlichem kennen wir alle.
Hypnotisierende, meist farbige Effekte, die auf Musik reagieren. Nachteil: Sie funktionieren alle nur
auf dem Computer. Das werden wir ändern! Aus einem kräftigen ARM-IC und einem alten HandyDisplay machen wir eine Stand-Alone-Version, die mit dem passenden Plugin auch noch als RealtimeSpektrumanalysator dienen kann.
Jedermann kennt sie, die tanzenden
Bilder, die Plugins in Audioprogrammen auf dem Computerbildschirm generieren. Sie entnehmen die Audiodaten aus dem im Augenblick ablaufenden Audioprogramm (meistens ein
MP3-Player), analysieren diese beispielsweise mittels einer Fast-FourierTransformation (FFT) und verarbeiten
das Ergebnis mit Partikel-Systemen
und allerlei anderen Algorithmen, die
nur eines zum Ziel haben: Die Erzeugung eines möglichst hypnotisierenden
Bildes. Um auch unabhängig vom PC
solche Bilder betrachten zu können,
haben wir eine Stand-Alone Audio-Visualisierungs-Unit entwickelt.
Erfordernisse
Zum Aufbau einer Audio-Visualisierungs-Unit benötigen wir Folgendes:
eine Audioquelle, ein Bauelement, das
Real-Time-Analyse-Algorithmen ausführt und ein Display. Als tragbare
Audioquelle bietet sich ein Mikrofon
an. Ein kleines Farbdisplay, z.B. von
einem Nokia 3510i-Handy, ist ebenfalls eine ziemlich kostengünstige Lösung, denn diese Handy-Displays können oft billig erworben oder aus alten
Handys ausgeschlachtet werden (stellen Sie sicher, dass es ein 3510i ist; das
Nokia 3510 ohne i besitzt nämlich ein
Schwarz-Weiß-Display).
Was noch fehlt, ist die Audioanalyse.
Meistens wird dafür ein DSP (Digital
Signal Prozessor) verwendet. Dieser ist
speziell auf das schnelle Verarbeiten
von Signalen zugeschnitten. Nachteil
ist der recht hohe Preis dieser Chips
und dass sie schwierig zu beschaffen sind. Eine gute Alternative ist die
LPC2100-ARM-Prozessorfamilie von
Philips. Besonders der LPC2103 ist
für dieses Projekt interessant: Es ist
ein 32-Bit-IC, das mit einer maximalen Taktfrequenz von 70 MHz arbeitet.
Ein A/D-Wandler und ein SPI-Interface
sind bereits enthalten, und gerade
diese können wir in diesem Projekt gut
gebrauchen. Der 32-KB-Flash-Speicher
ist über den seriellen Port zu programmieren; ein spezielles Programmiergerät ist nicht erforderlich.
Der Chip hat nur einen Nachteil: Er ist
nur in einem TQFP-48-Gehäuse lieferbar, was bedeutet, dass die Beinchen
einen Abstand von etwa einem halben Millimeter voneinander haben. Damit sich dieser kleine Chip verwenden
lässt, ist eine Printplatte erforderlich,
auf welcher der Chip montiert werden kann. Zum einen gibt es spezielle Adapterplatinen für TQFP-48-ICs.
Alle Pins besitzen dann einen Standard-DIL-Lochabstand. Diese Platinen sind jedoch recht teuer, besonders im Vergleich zum Display, das wir
Verfahren:
Sie vorsichtig mit dem Bügeleisen über das Papier.
Es ist Sinn der Sache, dass sich der Toner wegen der
Wärme vom Fotopapier löst und am Kupfer haftet.
Der Toner befindet sich nun auf dem Kupfer; die
nicht abgedeckte Schicht kann weggeätzt werden.
Obwohl mit einem speziellen Ätzbehälter schneller
Ergebnisse zu erzielen sind, ist für diese kleinen
Platinen auch ein Plastikgefäß geeignet. Gießen Sie
Das Erstellen
und Löten
der Platine
Obwohl es auf den ersten Blick nicht so scheinen
mag, ist das Anfertigen dieser Platine weder sehr
problematisch noch teuer.
Erforderlich:
- Fotopapier, z.B. HP High Gloss
- Ein Schwarz-Weiß-Laserprinter
- Eine leere Platine, also nur mit
Kupferbeschichtung
- Ätzmittel, z.B. Natriumpersulfat
- Eine Kunststoffdose, in welche die Platine
hineinpasst
- Ein Bügeleisen, so heiß wie möglich eingestellt
62
Nehmen Sie das Fotopapier und drucken Sie den
Entwurf spiegelbildlich aus. Berühren Sie die Platine nicht auf der Kupferschicht (festhalten an den
Seiten). Fettflecke sind fatal für ein gutes Resultat.
Legen Sie nun das Fotopapier mit der bedruckten
Seite auf die Platine (die Kupferschicht) und bügeln
elektor - 11/2007
Audio-Analyse auf
einen Handy-Display
verwenden.
Die zweite Option ist der Eigenentwurf
und das Ätzen einer entsprechenden
Platine. Wie im Kasten beschrieben ist,
muss das weder teuer noch schwierig
sein. Mit dem Gratisprogramm „PCB“
haben wir eine Platine entworfen, die
als PDF-, Gerber- und Postscript-File
downzuloaden ist [1][2]. Die Platine ist
doppelseitig kaschiert; eine Seite wird
jedoch überflüssig, wenn man Drahtbrücken verwendet.
besser für die Stabilität sein kann.
Der Mikrofonverstärker ist eine einfache
Ein-Transistor-Lösung. HiFi-Liebhabern wird wohl die
Verzerrung und die Temperaturabhängigkeit dieser einfachen kleinen Schaltung zuwider sein, aber wir verwenden das Signal ja lediglich für visuelle
Zwecke.
Hardware...
Da wir mit dem Mikrocontroller bereits über den größten Teil der Hardware verfügen, kann der Rest sehr
kompakt ausfallen. Wir benötigen lediglich einen Mikrofonverstärker, eine
Reset-Schaltung, einen Quarz und
zwei Versorgungsspannungen (siehe Bild 1). Der LPC2103 arbeitet mit
zwei Versorgungsspannungen: 3,3 V
für die Ein- und Ausgänge und 1,8 V
für den ARM-Kern. Für die erste Spannung wurde eine Standard-Lösung gewählt, nämlich ein LM1117MP-3V3. Für
die 1,8-V-Versorgung haben wir zwei
Dioden mit der 3,3-V-Stromversorgung
in Serie geschaltet. Damit erhalten wir
1,9 V, was eigentlich etwas zu hoch ist.
Das ist aber kein Problem. Im Datenblatt des Mikroprozessors wird angegeben, dass eine Spannung von etwas
mehr als 1,8 V in einigen Fällen sogar
Das Elektretmikrofon benötigt ebenfalls eine Versorgungsspannung. Diese wird über R6 geliefert. C7 filtert
diese Spannung wieder heraus und liefert die vom Mikrofon aufgefangenen
Signale an T2. Mit dem Netzwerk aus
R7/R8 wird der Verstärkungsfaktor eingestellt. R7 dient sowohl zur Einstellung des Transistors als auch zur Rückkopplung, während R8 den Strom zum
Transistor begrenzt. C8 liefert das verstärkte Signal weiter an einen Pin des
Mikrocontrollers, der mit einem internen A/D-Wandler verbunden ist.
D1 und D2 sind weiße LEDs, die als
Hintergrundbeleuchtung für das LCD
dienen. Via T1 kann der Mikrocontroller diese LEDs auf Wunsch dimmen
oder ausschalten. Die LEDs müssen
übrigens so montiert werden, dass
sie in Richtung der Unterseite des
LCDs scheinen. In den Schirm des Nokia 3510 müssen zwei Löcher gebohrt
etwas warmes Wasser hinein (60 Grad) und fügen
Sie das Ätzmittel entsprechend der Beschreibung auf
der Verpackung hinzu. Ziehen Sie alte Kleidungsstücke an: Ätzmittel erzeugt hässliche Bleichflecken,
die Sie nie mehr entfernen können. Das Ätzen im gut
belüfteten Raum ist auch keine schlechte Idee.
Färbt sich das Ätzmittel blau, ist das ein Zeichen
dafür, dass es wirkt: Das ist nämlich die Farbe des
aufgelösten Kupfers. Es ist hilfreich, die Flüssigkeit
kontinuierlich in Bewegung zu halten; vermeiden Sie
dabei Spritzer. Eine starke Taschenlampe unter dem
Behälter kann anzeigen, ob die Platine fertiggeätzt
ist. Falls es noch Verbindungsbrücken zwischen den
Leiterbahnen gibt, die dort nicht hingehören, ist der
Ätzvorgang noch nicht abgeschlossen.
Spülen Sie die Platine nach dem Ätzen mit Wasser.
11/2007 - elektor
werden, durch welche die LEDs
hindurchstrahlen können.
X1 erzeugt das Taktsignal für den
Mikrocontroller. Da der Quarz selbst
„nur“ eine 20-MHz-Version ist, wird
dieses Signal mit einem internen PLL
durch den Controller auf beeindruckende 60 MHz gebracht.
R5 und C9 bilden ein R/C-Netzwerk,
das den Reset-Eingang des Prozessors
kurzzeitig auf Null setzt, wenn die Versorgungsspannung angelegt wird. Das
LCD ist mit dem SPI-Anschluss des
Controllers verbunden und benötigt
neben der 3,3-V-Versorgungsspannung
nicht mehr als einen externen Kondensator (C10), um zu funktionieren.
Schließlich sind noch einige Pins nach
außen ausgeführt. Mit diesen Pins
lässt sich der Controller über den seriellen Port eines Computers programmieren. Beachte: Diese Pins arbeiten
mit 3,3 V. Es muss also z.B. mit einem
MAX3232 eine Pegelanpassung erfolgen. Ein ordinäres Handy-Datenkabel
kann aber auch ausreichend sein.
Der Toner kann mit einem groben Schwamm und
evtl. einem Lösungsmittel (thinner) entfernt werden, sodass die schöne Kupferschicht wieder zum
Vorschein kommt. Wenn Sie nicht sicher sind, dass
alle Kupferbrücken verschwunden sind, sollten Sie
eine Messung mit einem Multimeter vornehmen und
die noch vorhandenen Brücken mit einem scharfen
Messer entfernen.
63
PRAXIS
WORKSHOP
... und Software
Jetzt erfolgt das Verlöten des 48-poligen ICs, das
all unsere Berechnungen ausführen muss. Auch wenn
dies zuerst aufwendig zu sein scheint, ist dies mit
einigen Tricks und etwas Erfahrung schneller ausgeführt als das Verlöten eines großen DIP-ICs.
Legen Sie das IC an die richtige Stelle und löten
Sie es an zwei Ecken fest. Stellen Sie sicher,
64
IC2
LM1117MP-3V3
+3V3
2x
1N4148
D3
220 7
220 7
D1
BT1
D4
R2
R1
C1
C2
C3
C4
100n
100n
100n
100n
+3V3
D2
R5
T1
10k
10k
VDD(1V8)
9V
VBAT
VDD(3V3)
white
VDDA
R4
white
R3
P0.9
10k
P0.14
PROG
P0.0
BC850
TXD
P0.1
RXD
RST
RST
IC1
C9
470n
LPC2103
+3V3
R8
P0.8
10k
P0.7
C8
P0.6
X1
T2
C7
X2
VSSA
P0.4
VSS
470k
22M
VSS
P0.22
R7
+3V3
VSS
R6
4k7
1
2
3
4
5
6
C10
7
X1
8
Die Hardware ist nur die halbe Miete.
Mindestens ebensoviel Arbeit wurde in
die Firmware gesteckt. Die aufwendige
Verarbeitung des Signals erfolgt ja dort.
Im Gegensatz zu manch anderen Mikrocontrollern wird der ARM seit Jahr
und Tag vom Open-Source-C-Compiler
GCC unterstützt. Wegen der orthogonalen Architektur des ARM werden mit
diesem Compiler auch schnelle Programme erzeugt. Des Weiteren sind
die verwendeten Algorithmen etwas
zu komplex, um sie innerhalb einer
angemessenen Zeit in Assembler zu
implementieren. Daher wird fast alle
Firmware in C geschrieben. Auf diese Weise lassen sich dem Code auf
einfache Weise Visualisierungs-Ideen
hinzufügen.
Der Code ist relativ modular aufgebaut
und besteht aus drei Submodulen: Dem
Audio-Input und -Verarbeitungsroutinen, den Effektgeneratoren und dem
Displayteil.
Die Audio-Input-Routinen lesen den
A/D-Wandler periodisch aus und legen
die Ergebnisse in einem Pufferspeicher
ab. Simple Effekte können diesen Puffer direkt nutzen. Für einen Oszilloskop-Effekt reicht dies bereits aus. Für
die fortgeschrittenen Effekte benötigt
man jedoch eine Fast-Fourier-Transformation, um die verschiedenen Frequenzkomponenten der Musik zu analysieren. Auch hier zeigen sich die Vorteile der Programmiersprache C. Statt
selbst zu programmieren, kann man
sich eine schnelle „public-domain integer-based” FFT-Implementierung im
Internet suchen, die ohne großen Auf-
220n
MIC1
BC850
100n
C5
15p
20MHz
C6
LCD1
LC DISPLAY
15p
075084 - 11
Bild 1. Wegen der umfangreichen Ausstattung des LPC2103 ist nur wenig externe Hardware erforderlich.
wand eingesetzt werden kann.
Die Effekte selbst sind größtenteils bereits aus der „Demo-Szene“ bekannt:
„Demo-contests” waren Wettkämpfe,
bei denen Gruppen von Programmierern gegeneinander antraten, um mit
möglichst kleinen Programmen möglichst schöne Effekte zu kreieren. Obwohl die Demo-Szene auf modernere
Hardware umgestiegen ist (mit den
heutigen 3-D-Karten kann man tolle Effekte erzeugen), ist eine Anzahl der älteren Effekte immer noch sehr hübsch
anzusehen, gut dokumentiert und in
unserer beschränkten Hardware prima
zu implementieren. Ein Plasma-Effekt
oder ein „roto-zoomer” (ein Code, der
ein Bild schnell rotieren und einzoomen
lassen kann) sind daher auch schnell
implementiert.
dass das IC exakt über seinen Lötpunkten liegt;
dies ist sehr wichtig für die folgenden Schritte.
Tun Sie jetzt so, als ob Sie ein IC mit vier großen Beinchen haben: Setzen Sie an jede Seite des
ICs einen guten Tropfen Zinn. Entfernen Sie nun
von jeder Seite mittels Lötlitze das überflüssige Lötzinn. Der Zwischenraum zwischen den ICBeinchen und den Lötpunkten ist so gering, dass
die Litze das Zinn dort nicht wegsaugen kann, so
dass die Beinchen selbst verlötet bleiben. Sollten
Sie den Verdacht haben, dass eine Zinnbrücke
zwischen zwei Beinchen übrig geblieben ist, so
überprüfen Sie dies mittels eines Multimeters
und entfernen Sie das Zinn wiederum mit Litze
bzw. einem scharfen Messer, falls es immer noch
vorhanden ist.
elektor - 11/2007
Bildkompression
Leider können wir die schönen „Graphics” nicht direkt auf dem Display darstellen – trotz des üppig erscheinenden 8k-RAM Speichers des
LPC2103 führt kein Weg an einigen
Tricks vorbei. Zur Erläuterung: Die Auflösung des Nokia-LCD beträgt 98 x 67
Pixel. Die Pixel sind in rote, grüne
und blaue Subpixel unterteilt, die jeweils 16 „Graustufen“ darstellen können. Insgesamt kommen wir dann auf
12 bit pro Pixel. Dafür würden wir
9,6 kB Speicherplatz benötigen; da wir
aber nur über 8k verfügen, müssen wir
einen Trick anwenden, um die RAMNutzung zu reduzieren.
Ein häufig verwendeter Trick ist der
Einsatz einer Nachschlagetabelle. Wir
belegen lediglich ein Byte pro Pixel,
wodurch sich 256 Pixelwerte ergeben.
Um doch die vollen 12 Bit an Farben
nutzen zu können, erzeugen wir eine
Tabelle, in der angegeben ist, welcher
12-bit-Farbcode dem jeweiligen Pixelwert entspricht. Dies hat noch einige
andere Vorteile. Durch Anpassung der
Tabelle können wir einem Effekt eine
komplett andere Farbtönung geben.
Nun erfordert das LCD-Bild nur noch
einen Speicherplatz von 6,9 kB. Auch
dies ist noch relativ viel. Darüber hinaus verwenden auch Routinen wie die
FFT-Routine viel Speicherplatz, außerdem wird das RAM zum kurzfristigen
Zwischenspeichern von Displayinhalten genutzt.
Trotz dieser Tricks arbeiten die Displayroutinen ziemlich zielgerichtet.
Zu jedem berechneten Pixelwert wird
die Farbe ermittelt und an das LCD
Die Nokia 3510i-Displays werden meist ohne Zusatz
geliefert; häufig sind sie mit einer Kappe versehen.
Die Kappe benötigen wir ebenso wenig wie das Tastenfeld und das Lautsprecherteil. Entfernen Sie es
mit einer Zange oder Säge. Die Platine ist auf der
Rückseite des Displays anzuordnen; die Kontakte des
Displays müssen mit den entsprechenden Kontakten auf der Platine verbunden werden. Biegen Sie
11/2007 - elektor
gesendet. Die Datenübertragung zum
LCD erfolgt mittels SPI, welches der
LPC2103 hardwaremäßig unterstützt.
Auf diese Weise lassen sich genügend
Bilder pro Sekunde übertragen, um
die Animation fließend erscheinen zu
lassen.
Programmierung
Zur Generierung des Maschinencodes,
der zur Programmierung des Mikrocontrollers erforderlich ist, können
lich, der Controller kann auf der Platine
programmiert werden. Wie schon erwähnt benötigen wir dann nur einen
RS232-nach-3,3-V-TTL-Umsetzer.
Außer einem GSM-Datenkabel bzw.
dem MAX3232 können wir hierfür
auch einen USB-nach-seriell-Konverterchip verwenden, z.B. den FT232.
Dieser Chip arbeitet bereits mit den
richtigen Spannungen. Der Chip wird
mit TxD, RxD und Masse der Platine
verbunden.
Der Prozessor muss sich natürlich im
Programmiermodus befinden. Wenn
der Prozessor bisher noch nicht programmiert worden ist, erfolgt dies
automatisch. In allen anderen Fällen
muss es manuell geschehen. Das geht
folgendermaßen: Verbinden Sie die Reset- und die Prog-Leitungen mit Masse. Lassen Sie zunächst den Reset und
dann die Prog-Leitung los. Jetzt befindet sich der Controller im Programmiermodus und die Firmware lässt sich in
den Speicher programmieren.
(075084)
wir den Open-Source-GCC-Compiler
verwenden. Der Quellcode selbst ist
ebenfalls Open-Source und fällt unter
die GPL-Lizenz, Version 3. Dadurch
können Sie die Software auch selbst
anpassen. Der Code ist von [1] und [2]
herunterzuladen.
Um den Code anzupassen, empfiehlt
es sich für Windows, das Paket Winarm zu verwenden [3]. Will man lediglich den zur Verfügung gestellten
Code in den Controller programmieren, reicht das flash-tool aus [4]. Dafür ist kein Programmiergerät erforder-
Weblinks
die Kontakte des Displays hoch oder verwenden Sie
Stückchen dünnen Drahts, um das hinzubekommen.
Jetzt können wir auch noch die restlichen Bauelemente anbringen.
Als Alternative für das Bügeleisen kann auch ein Fixierer aus einem Laserprinter verwendet werden.
Für die SMD-Bauelemente ist eine Pinzette sehr
empfehlenswert. Verwenden Sie einen Sekundenkleber, um sie zu fixieren.
[1] www.elektor.de
[2] http://sprite.student.utwente.nl/
~jeroen/projects/wavedisp
[3] www.siwawi.arubi.uni-kl.de/avr_projects/
arm_projects/#winarm
[4] www.standardics.philips.com/support/
techdocs/microcontrollers/zip/
flash.isp.utility.lpc2000.zip
[5] http://storm.ca/~rheslip/pcbfuser.htm
[6] http://sprite.student.utwente.nl/
~jeroen/projects/fuser
Dieser hat eine bessere Druckverteilung und eine
konstantere Temperatur, wodurch der Toner besser
auf die Kupferschicht übertragen wird.
Für eine umfangreiche Beschreibung
siehe [5] und [6].
65
PRAXIS
E-BLOCKS
Tachometer
Von Jean-Paul Brodier
sind in Serie geschaltet und leuchten
permanent.
sen Eingängen liegen zwei IR-empfindliche Fototransistoren als Detektoren, wobei man nicht auf einen speziellen Typ festgelegt ist. Einfache
IR-LEDs sind daher als Lichtquelle
ideal. Die Ausgabe der Messungen erfolgt über ein drei- oder vierstelliges
7-Segment-LED-Display.
Die Detektoren werden mit PORT A
des Mikrocontrollers verbunden. Dies
geschieht entweder via J2 des Multiprogrammers oder aber über entsprechende Anschlusse auf einer extra Platine des Timers. Die beiden IR-LEDs
Unser Timer erfasst die Zeit zwischen
zwei Ereignissen: dem Unterbrechen
von zwei Lichtschranken. Und wenn
man die Entfernung zwischen diesen
beiden optischen Schranken kennt,
dann ist es für den Timer kein Problem,
mit den Regeln von Adam Riese die
Geschwindigkeit zu ermitteln.
Hardware
Die Hardware besteht wie üblich aus
einem PIC16F88-Mikrocontroller in
der kleinen 18-Pin-Version. An des-
Stromversorgung
Zum Ausprobieren versorgt man das
Multiprogrammer-Board und die Display-Platine mit einem Netzteil. Die
beiden IR-LEDs hängt man an den
5-V-Ausgang des Multiprogrammers.
Für die eigentliche Platine tut es dann
später ein beliebiges kleines Netzteil
mit 9 bis 12 V Gleichspannung. Man
kann die Schaltung notfalls auch mit
+5V
R10
T3
14
22k
R11
22k
3307
R9
RA0/AN0
2
3
RA3/AN3
RA1/AN1
RA4/T0CK
RA2/AN2
T2
17
T1
1
IC1
D2
RB0/INT
RB1/RX
RB2/TX
2x
BP103
D3
K1
RB3/CCP1
T5
RB4/PGM
4
RA5/MCLR
RB5
RB6/T1CK
RB7/T1O
OSC2
6
R1
7
R2
8
R3
9
R4
10 R5
11 R6
12 R7
13 R8
1507
1507
1507
1507
1507
1507
1507
1507
16
8
7 a CA
6
b
4
c
2
d
1
e
9
f
10
g
5
dp
OSC1
15
BC547
BC547
LD1
PIC16F88
T4
33p
C3
8
7 a CA
6
b
4
c
2
d
1
e
9
f
10
g
5
dp
SA52-11EWA
5
3
CA
SA52-11EWA
LD3
8
7 a CA
6
b
4
c
2
d
1
e
9
f
10
g
5
dp
3
CA
SA52-11EWA
IC2
+9V...+12V
4MHz
LD2
3
CA
X1
C4
BC547
18
D1
1N4001
7805
+5V
C1
C2
100μ
100n
33p
075085 - 11
Bild 1. Die simple Schaltung des Projekts. Segmente und Anoden der Displays sind mit den Ausgängen von PORT B und A in gleicher Weise wie beim LED-Display-Board aus der E-blocks-Reihe verbunden.
66
elektor - 11/2007
und Timer
Geschwindigkeit = Entfernung / Zeit
Schon öfter haben wir in dieser Serie die Vorzüge der Software Flowcode beleuchtet. Nun darf
schon einmal der Lötkolben vorgeheizt werden, da jetzt ein konkretes Projekt an der Reihe ist: ein
Tachometer/Timer. Die passenden Flowcode-Dateien gibt es wie immer auf der Elektor-Website.
den 12 V eines Autos via Zigarettenanzünder versorgen. Auf der Platine
wird die Versorgungsspannung sowieso mit einem Spannungsregler auf 5 V
reduziert.
Multiplex-Display
Eine Stelle der Anzeige wird durch Ansteuerung der sieben LED-Segmente
realisiert. Schon für drei Stellen hätte man es dann aber mit unhandlichen 21 Steuerleitungen (plus Masse)
zu tun. Da der kleine Controller aber
überhaupt nicht so viele Ausgänge
hat, muss eine elegantere Lösung her.
Hierzu werden alle Segmentleitungen
parallelgeschaltet und die drei einzelnen Displays reihum schnell nacheinander über ihre gemeinsamen Anoden
eingeschaltet. Leuchten dann jeweils
die richtigen Segmente und geschieht
dieses Multiplexing genannte Verfahren schnell genug, dann entsteht durch
die Trägheit des menschlichen Auges
der Eindruck eines kontinuierlichen
Leuchtens. Für drei Stellen benötigt
man so aber nur 7 + 3 = 10 Steuer-
leitungen. Das ist mit dem vorgesehenen Mikrocontroller dann auch leicht
zu realisieren. Die Segmente werden
durch die Leitungen von Port B und die
jeweiligen Anoden der Displays durch
Port A gesteuert.
Genug Strom für die Anoden erhält
man von über als Emitterfolger geschalteten NPN-Transistoren. Das Eblocks-Board enthält schon Schutzwiderstände in den Basisleitungen
der Transistoren und zusätzliche Pulldown-Widerstände, damit auch bei offenen Eingängen definierte Zustände
Bild 2. Schaltung des vierstelligen LED-Display-Boards aus der E-blocks-Reihe (Quelle: Matrix Multimedia).
11/2007 - elektor
67
PRAXIS
E-BLOCKS
Fotoelektrische Barriere
Listing 1.
Die „Multiplexing“-Interrupt-Routine
/*Enter C code after these comments */
FCV_RANG = FCV_RANG + 1;
FCV_RANG = FCV_RANG % 3;
^
switch(FCV_RANG)
{
case 0 : FCV_NUMBER = FCV_ONES; FCV_ANODES = 1; break;
case 1 : FCV_NUMBER = FCV_TWELVES; FCV_ANODES = 2; break;
case 2 : FCV_NUMBER = FCV_HUNDREDS; FCV_ANODES = 4; break;
}
switch(FCV_ NUMBER)
{
case 0 : FCV_SEGMENTS = 0x3F;
case 1 : FCV_SEGMENTS = 0x06;
case 2 : FCV_SEGMENTS = 0x5B;
case 3 : FCV_SEGMENTS = 0x4F;
case 4 : FCV_SEGMENTS = 0x66;
case 5 : FCV_SEGMENTS = 0x6D;
case 6 : FCV_SEGMENTS = 0x7C;
case 7 : FCV_SEGMENTS = 0x07;
case 8 : FCV_SEGMENTS = 0x7F;
case 9 : FCV_SEGMENTS = 0x67;
}
FCV_SEGMENTS = ~FCV_SEGMENTS;
/*
/*
/*
/*
/*
/*
/*
/*
/*
/*
0111111
0000110
1011011
1001111
1100110
1101101
1111100
0000111
1111111
1100111
*/
*/
*/
*/
*/
*/
*/
*/
*/
*/
break;
break;
break;
break;
break;
break;
break;
break;
break;
break;
herrschen. In der endgültigen Variante
mit eigener Platine können alle diese
Widerstände problemlos entfallen.
In diesem Projekt reicht eine dreistellige Anzeige (Bild 1) aus. Für Experimente und Tests mit dem 7-Segment-LED-Board (EB-008-00-1) aus
der E-blocks-Reihe werden wie in
Bild 2 gezeigt nur drei der vier Stellen
beschaltet.
klariert. Es werden nur globale Variablen deklariert, auf die deshalb in allen
anderen Programmteilen zugegriffen
werden kann. Das ist zwar kein idealer
Programmierstil, für so ein kleines Projekt aber verzeihlich. Die Variablen für
Zeit und Geschwindigkeit werden zunächst gelöscht und die drei Displays
zeigen „888“, was gleichzeitig als Display-Test fungiert.
Wie schon in anderen Projekten zuvor wird das Umschalten der Displays
bzw. das Multiplexing durch eine Interrupt-Routine erledigt. Der Interrupt
wird durch einen Überlauf von TIMER0
getriggert. Die Routine liest zunächst
die darzustellende Ziffer ein, schaut
die zugehörige Kombination an Segmenten in einer Tabelle nach und steuert damit die Leitungen von PORT B.
Zum Schluss wird noch via PORT A die
richtige Anode aktiviert. Die drei darzustellenden Ziffern werden von den
Berechnungsalgorithmen in den drei
Variablen ONES, TWELVES und HUNDREDS abgelegt.
Die sich hinter dem Label „Multiplexing’ verbergende Interrupt-Routine
enthält mit dem Makro „Multiplex“
(siehe Listing 1) ein Stück Code, das
in C geschrieben ist.
Die binären Werte für die Display-Segmente a…g beginnen von rechts. Um
ein Segment leuchten zu lassen, muss
der Anschluss (Segmentanschlüsse
sind Kathoden) auf „low“ gezogen
werden. Hierzu manipuliert man die
Variable SEGMENT mit dem Tilde-Operator (~). Flowcode kann mit binären
Zahlen umgehen, nur der C-Compiler
streikt hier, weshalb mit hexadezimaler
Darstellung vorlieb genommen wird.
Der Dezimalpunkt ist zwar angeschlossen, wird in diesem Projekt aber ignoriert. Das MSB (most significant bit) ist
immer null.
Variablendeklaration
Die Variablen werden bei der Initialisierung am Beginn des Programms de-
68
Jede konventionelle Lichtschranke
braucht einen Sender und einen Empfänger. Das hier eingesetzte Licht ist
infrarot, was schlicht daran liegt, dass
gängige Fototransistoren in diesem Bereich am empfindlichsten sind. Prinzipiell aber könnte man auch mit sichtbarem Licht operieren. Die notwendige Verdrahtung entnimmt man der
Schaltung von Bild 1. Für eine sinnvolle Lichtführung und Abschirmung
von Streulicht werden Sender und
Empfänger in kleine 2 bis 3 cm lange Röhrchen geklebt. Man kann kleine Messing- oder Kunststoffröhrchen
verwenden oder einfach wie abgebildet ein Stück Papier um einen 5-mmBohrer wickeln und verleimen. Wenn
möglich nimmt man hierzu schwarzes
Papier oder dünnen Karton. Für je zwei
Sender und Empfänger benötigt man
vier Röhrchen. Jeweils ein Paar (Sender
und Empfänger) sollten dann möglichst
präzise aufeinander ausgerichtet sein.
Da nur geringe Ströme fließen, reichen
recht dünne Anschlusslitzen aus.
Das Unterbrechen einer Lichtschranke
wird durch einen Pegelwechsel an den
PORT-A-Eingängen detektiert. Wenn
ein Fototransistor seine LED nicht mehr
sieht, wird der zugehörige Eingang des
Controllers „high“. Auf so ein Ereignis
der ersten Lichtschranke (Pin 2, RA3)
wird in der Eingangsschleife der Software gewartet. Die Schleife wird dann
nach dem Unterbrechen der zweiten
Lichtschranke (Pin 3, RA4) wieder
verlassen.
Zeitnahme
Zeiten werden über einen Schleifenzähler gemessen. Nach Unterbrechung
des ersten Lichtstrahls wird der Zähler
TIME auf Null gesetzt und bei jedem
Schleifendurchlauf inkrementiert. Das
Unterbrechen des zweiten Lichtstrahls
stoppt die Schleife.
Während dieser Zeitspanne würde die
Routine für TIMER0 den Zählprozess
stören, weshalb während der Zeitnahme das Multiplexen durch Deaktivierung des Interrupts und der DisplayAnoden unterbrochen wird. Solange
bleibt die Anzeige also ausgeschaltet.
Zeitanzeige
Nach der Zählschleife befindet sich die
„genommene“ Zeit in der Variablen
TIME. Wenn Pin 4 (RA5) von PORT A
„high“ ist, wird deren Wert auf den
drei LED-Displays angezeigt.
elektor - 11/2007
Die Funktion von RA5 (MCLR) wird
durch die Konfiguration via „Puce“,
„ConBildr“ bzw. „PICmicro Configuration (expert)“ festgelegt.
Jeder Schleifendurchlauf entspricht
39 μs. Die benötigte Zeit ergibt sich
also aus der Schleifenzahl multipliziert
mit der Schleifenzeit. Während des normalen Betriebs ist Pin RA5 „low“.
Weg / Zeit
Als zurückgelegter Weg gilt die Distanz der beiden Lichtschranken. Bei
unseren Tests betrug dieser Abstand
24 cm. Man könnte nun die Geschwindigkeit in cm/s angeben, doch ist diese Einheit eher ungebräuchlich. Von
daher wird die Geschwindigkeit in
die üblichen km/h umgerechnet: Abstand / Zeit in Sekunden × 3.600.
Bild 3. Optische Abschirmung der Fototransistoren: Ein Papierstreifen wird um einen 5-mm-Bohrer gewickelt und mit etwas Kleber
fixiert.
Skalierung
Wenn man das Projekt zur Messung
der Geschwindigkeiten bei einer Autorennbahn mit Modellen einsetzt, kommen keine wirklich imposanten Werte dabei heraus. Von daher empfiehlt
sich die Multiplikation mit einem Faktor, der dem Maßstab der Modellautos
entspricht: Bei 1:32 sollte man also einen Faktor von 32 verwenden. Die nun
angezeigt Werte sind dann immerhin
dreistellig!
Anzeige
Die erforderlichen Berechnungen folgen direkt auf die Zeitschleife. Die resultierende hexadezimale Zahl wird in
drei dezimale Zahlen für die Variablen
ONES, TWELVES und HUNDREDS umgewandelt und dann von der InterruptRoutine zur Anzeige gebracht.
Die pro Stelle darstellbaren Ziffern von
0...9 werden durch eine Kombination der LED-Segmente a...g realisiert,
die in einer Liste - der so genannten
Zeichentabelle - im Speicher gehalten werden. Um die Ziffer n anzuzeigen, wird das Byte n aus der Tabelle
kopiert und auf den Ausgang PORT B
übertragen.
der Strecke ändert. Solange auf dieser
kurzen Strecke also kein Überholmanöver stattfindet, wird das zweite Fahrzeug schlicht ignoriert. Falls aber das
zweite Auto die erste Lichtschranke
passiert, wenn das erste die zweite
Lichtschranke gerade verlassen hat,
wird die Anzeige für das erste Auto
nur kurz aufblinken und kaum richtig
abgelesen werden können.
Beim Start unseres Tachos/Timers befindet sich die Variable TEMPS in einem zufälligen Zustand, sodass ihr
Wert auch Null sein könnte. Damit
aber keine Division durch Null passiert, wird wie schon erwähnt die Anzeige „888“ ausgegeben. Erst nach der
ersten richtigen Messung werden reale
Geschwindigkeitswerte angezeigt.
(075085-I)
Logikprobleme?
Da die Lichtschranken bei einer Modellrennbahn gleich beide Spuren abdecken, kann es vorkommen, dass sich
zwei Autos zugleich in der Messstrecke befinden. Theoretisch gibt das
kein Problem, solange sich die Reihenfolge der Modelle nicht innerhalb
11/2007 - elektor
Bild 4. Einer der fertig montierten Fototransistoren (mindestens ein Anschlussdraht muss isoliert sein), der mit Hilfe von Heißkleber
fixiert wurde.
69
TECHNIK
CAD
Jedermann-CAD
Entwickeln mit KiCad
Von Rémy Halvick
Mit der November-Ausgabe 2006
präsentierten wir allen ELEKTOR-Lesern eine
kostenlose DVD, die eine große Sammlung
an CAD-Software enthielt. Darunter
befand sich auch das besonders vielseitige
Programm KiCad. Es handelt sich dabei um
ein unter GPL stehendes Software-Paket,
das für Linux, Windows und sogar Mac OS X
verfügbar ist. Und das sogar auf Deutsch!
Die Zeiten, in denen ein Elektroniker – ob Profi oder
Amateur – eine Schaltung mit Bleistift (und Radiergummi)
entwirft, sind eigentlich Geschichte. Aufgrund der hohen
Preise der ersten CAD-Pakete wie Orcad oder Protel wurden diese zu Anfang zwar hauptsächlich im professionellen Sektor eingesetzt. Doch mit dem Fortschritt und der
Zeit sanken die Preise nicht nur für Hardware, sondern
auch für Software.
Heutzutage ist man durch leistungsfähige Software zum
kleinen Preis verwöhnt. Für manche Produkte werden
sogar kostenlose Trial-Versionen angeboten, deren Beschränkungen nicht so gravierend sind, als dass sie
nicht doch für den Hobby-Gebrauch ausreichen würden.
Manchmal aber lassen Zeit- oder Funktionsbeschränkungen wirklich nur ein reines Ausprobieren zu.
Ganz anders KiCad. Diese Software wurde von Professor Jean-Pierre Charras von der Joseph-Fourier-Universität in Grenoble entwickelt. Sein Motiv war nach eigener Aussage der Unterricht in der Programmierung mit
C++. Die ersten Vorabversionen stammten von 1992 und
liefen noch unter DOS. Aktuelle Versionen können von
den Webseiten der Uni herunter geladen werden (siehe
Weblinks).
Neben Windows (98, 2000 und XP) werden eine ganze Reihe weiterer Betriebssysteme unterstützt: So gibt es
Mandriva- und CentOS-Distributionen. In der Debian-Distribution ist KiCad (dank der Arbeit einiger Fans dieser
Software) sogar schon komplett enthalten. Weitere begeisterte Anwender haben den KiCad-Source-Code auf zahlreiche andere Plattformen wie Solaris und FreeBSD portiert. Bei Apples OS X gibt es (noch) Probleme. Obwohl
70
man KiCad auch hierfür kompilieren kann, gibt es einen
Bug der grafischen Bibliothek „Open Source wxWidgets“,
auf die der Code von KiCad aufsetzt. Drücken wir den
OS-X-Usern die Daumen, dass dieser Bug bald gefixt ist.
Das grafische User-Interface (GUI) von KiCad ist in den
folgenden Sprachen verfügbar: Französisch (ursprüngliche Sprache), Englisch, Deutsch, Spanisch, Portugiesisch, Italienisch, Slowenisch und Ungarisch.
Die Bedienungsanleitungen liegen bereits in vier wichtigen Sprachen vor; im Moment wird an den Übersetzungen in deutsche, ungarische, polnische, koreanische
und russische Versionen gearbeitet. Tutorials gibt es zur
Zeit nur in Französisch, Englisch und Portugiesisch/Brasilianisch. Wie üblich in der Open-Source-Szene wurde die
ganze Arbeit von Freiwilligen erledigt und kostenlos zur
Verfügung gestellt.
Auch wenn es sich bei KiCad nicht um ein so komplexes
Software-Paket handelt wie bei Orcad oder Altium, verfügt diese Software doch über bemerkenswerte Qualitäten, wie die abgedruckten Bildschirmfotos beweisen.
Die grafische Oberfläche ist durchdacht und intuitiv. Die
Einarbeitung ist dank Drei-Tasten-Maus-Bedienung relativ
einfach und die Shortcuts zur Bedienung via Tastatur sind
logisch und einprägsam. Die Ausgabe kann in verschiedenen gebräuchlichen Formaten erfolgen: Neben normalem Druck kann man Postscript-, Gerber-, Drill- und Pickand-Place-Dateien erzeugen.
Das KiCad-Software-Paket besteht aus folgenden
Modulen:
• KiCAD: Projekt-Manager, mit dem man die anderen
Programme starten kann.
• EeSchema: Einfaches oder hierarchisches Zeichnen
von Schaltplänen.
elektor - 11/2007
• CVPCB: Für die Platzierung der Bauteile aus der Schaltung in virtueller Form auf der Platine.
• PCBNEW: Entwurf des eigentlichen Platinen-Layouts.
• Gerbview: Anzeigen von erzeugten Gerber-Dateien.
Installation
Wie schon erwähnt findet man KiCad auf der DVD, die
der Novemberausgabe 2006 von ELEKTOR beigelegt
war. Neuere Versionen kann man von den am Schluss
des Artikels aufgeführten Webseiten downloaden. Zum
Zeitpunkt der Artikelentstehung stammte die neueste Version vom 25. Mai 2007. Die Archive im „.tgz“- bzw.
„.zip“-Format sind um die 75 MB groß. Vor der Installation sollte man das Archiv entpacken und einen Link zur
ausführbaren Datei im Verzeichnis X:\kicad\winexe oder
/usr/local/kicad/linux erstellen. Das war schon alles. Bei
Windows XP reicht gar ein Doppelklick auf den entpackten Installer.
Bild 1.
KiCad ist ein an Projekten
orientiertes CAD-Paket für
Schaltpläne und Platinen.
KiCad
Mit dem KiCad-Projekt-Manager (Bild 1) kann man ein
neues Projekt starten oder ein bestehendes Projekt auswählen. In solchen Projekten sind dann Schaltpläne und
Platinen enthalten. An dieser Stelle kann auch die gewünschte Sprache für die Programm-Oberfläche und die
integrierte Hilfe ausgewählt werden.
EeSchema
Mit EeSchema (Bild 2) kann man sowohl einen einfachen Schaltplan zeichnen als auch komplexere Schaltpläne in einer Art Baumstruktur hierarchisch anlegen. Das
Bildschirmfoto gibt einen Eindruck von der Einfachheit
der Oberfläche, die dennoch die nötige Funktionalität
aufweist.
Die Menüzeile hat drei Sektionen: Datei, Extras und Hilfe. Neben den üblichen Öffnen/Sichern/Drucken-Einträgen (wobei das gebräuchliche Öffnen hier als Laden und
das Sichern als Speichern firmiert) kann man unter dem
Eintrag Plotten auch Postscript-, HPGL- und SVG-Dateien
ausgeben.
Im Extras-Menü lassen sich die gewünschten Bibliotheken
auswählen (in ihnen sind die Daten und Spezifikationen
der verfügbaren Bauteile enthalten) und eine Anzahl
weiterer Einstellungen wie Farbe, Schriftart, Display- und
Raster-Auflösung, Ausrichtung und die Schrittweite für
Positionierungen einstellen. Man kann all diese Optionen
zwar beliebig verstellen, doch in den meisten Fällen sind
die Voreinstellungen passend. Das Hilfe-Menü ist konventionell aufgebaut.
Drei Piktogramm-Reihen erlauben den Zugriff auf die
gebräuchlichsten Werkzeuge. Mit den Optionen auf der
linken Seite kann man die Darstellung verändern: Display-Raster, Maßeinheit der Auflösung (Millimeter oder
Zoll), Cursor-Form, Ausrichtung der Linien (in Schritten
von 45° oder frei). Mit dem Piktogramm (A) lassen sich
die verborgenen Hilfslinien der Bauteile sichtbar machen.
(Anmerkung: Aufgrund der kleinen Abmessungen der
Piktogramme werden diese in Bild 8 vergrößert dargestellt und im Text darauf mit Referenz-Buchstaben Bezug
genommen. Beim Piktogramm H handelt es sich um ein
doppeltes Piktogramm.)
Die obere Reihe enthält verschiedene Werkzeuge, nämlich Datei-Werkzeuge (Öffnen, Sichern), ein Tool zum Ändern der Seiteneinstellungen (B) (A4 bis A0 und A bis E
11/2007 - elektor
Bild 2.
EeSchema, die
Zeichenabteilung für
Schaltpläne.
Bild 3.
Wenn das benötigte
Spezial-Bauteil nicht in
einer Bibliothek aus dem
Internet enthalten ist, dann
kann man dieses Bauteil
mit Libedit selbst anlegen.
Bild 4.
CVPCB: Zuordnung von
Gehäusen zu Bauteilen.
71
TECHNIK
CAD
plus ein durch den Anwender definiertes Format) und die
verschiedenen Bestandteile eines Schaltplans. Die neueste
Version von KiCad bzw. EeSchema hat endlich auch
eine Undo/Redo-Funktion. Zwei weitere Piktogramme
betreffen die Libedit bzw. den Umgang mit Bibliotheken
(Bild 3). Man kann hier auch eigene Spezial-Symbole
kreieren, die man in einer speziellen Schaltung benötigt. Nach den Standard-Werkzeugen (Ausschneiden,
Kopieren und Einsetzen) sowie Drucken kommen die
Piktogramme für CVPCB und PCBnew. Die vier folgenden Werkzeuge haben mit der Anzeige zu tun. + und
– zoomen entsprechend, dann gibt es eine Funktion zum
Neuzeichnen und eine Autozoom-Funktion, wodurch die
Darstellung an die Fenstergröße angepasst wird. Diese
Funktionen sind zusätzlich über die Funktionstasten F1 bis
F4 zugänglich. Wenn eine Schaltung groß und unübersichtlich wird, kann man bestimmte Bauteile via Suchfunktion (C) finden.
Mit dem Piktogramm (D) kann man eine Netzliste in verschiedenen Formaten erzeugen. Mit Hilfe eines selbst
gestrickten Plug-Ins kann man sogar sein eigenes Ausgabeformat realisieren. Bevor man dann Ausgabedateien erzeugt, sollten die Bauteile alle nummeriert sein, was man
auch mittels (E) automatisch erledigen kann.
Das vorletzte Werkzeug (F) in der oberen Reihe ist der so
genannte Design Rules Check (DRC). Sein Prinzip ist wie
folgt: Alle Bauteil-Anschlüsse werden schon beim Zeichnen als Eingang, Ausgang, Open-Kollektor-Ausgang,
3-State-Ausgang etc. spezifiziert. Die DRC-Funktion testet
nun, ob keine Ausgänge mit einer Leitung der Versorgungsspannung verbunden und keine offenen Eingänge
vorhanden sind und Ähnliches. Die durchzuführenden
Tests kann man selbst definieren und passende Meldungen wie Fehler, Warnung oder ‚kein Fehler’ ausgeben
lassen. Mit diesen Tests reduzieren sich Platinenfehler und
vergessene Leitungen deutlich.
Das letzte Piktogramm ruft eine Liste mit Bauteilen auf, die
man in eine Excel-Tabelle importieren kann. Es handelt
sich also um die Generierung einer Stückliste, die einem
bei der Bauteil-Beschaffung hilft.
Die rechte Piktogramm-Spalte enthält diverse Zeichenwerkzeuge. Hier kann man Bauteile, Leitungen oder
ganze Bus-Pfade sowie Label, Kommentare und andere
Verschönerungen hinzufügen, welche die Lesbarkeit der
Schaltung verbessern.
Die übrigen Befehle und Werkzeuge sind dann via Kontext-Menü über die rechte Maustaste zugänglich. Eine der
Stärken von KiCad ist eben genau die Aufgeräumtheit
und Ordnung der Oberfläche. Man hat aktuell nicht alles
Mögliche, sondern nur die momentan notwendigen Werkzeuge zur Verfügung. Das ist gleichzeitig auch der große
Unterschied zu den Schwergewichten unter den CAD-Paketen, die zum Teil eine langwierige Einarbeitung erfordern und bei lediglich gelegentlicher Nutzung den Anwender überfordern. Kontext-Menüs vereinfachen Vieles.
Klickt man beispielsweise mit der rechten Maustaste auf
ein Bauteil, dann ergeben sich folgende Möglichkeiten:
Verschieben, Ausrichten, Bearbeiten, Kopieren oder Ersetzen eines Bauteils. Hinzu kommen Zoom-Funktionen sowie
die Optionen zu Neuberechnung und Skalierung.
Per Maus-Drag kann man auch einen Bereich eines Fensters markieren und die so erfassten Bauteile intuitiv selektieren. Die Statuszeile unten am Fenster informiert über
den Zoom-Faktor sowie absolute und relative Koordinaten
des Cursors. Außerdem gibt sie die gewählte Einheit an
(Zoll oder Millimeter).
72
CVPCB
Mit CVPCB, das aus EeSchema oder KiCad heraus
zugänglich ist, kann jedes Bauteil bzw. Element der
Netzliste mit einem Gehäuse verknüpft werden (Bild 4).
Neben den mitgelieferten Standard-Bibliotheken (für „normale“ Bauteile und SMDs) kann man auch weitere aus
dem Internet herunter laden. Wenn man KiCad intensiv
nutzt, dann kann es Sinn machen, automatische Koppelungen zwischen Bauelementen und Gehäusen zu erstellen und so den ganzen Vorgang soweit wie möglich zu
automatisieren.
PCBNew
Zu PCBNew springt man aus dem KiCad-Projekt-Manager
oder direkt via Piktogramm (G) (Bild 5). Diese LayoutSoftware für Platinen ist stark an EeSchema angelehnt und
trotz großem Leistungsumfang genau so einfach strukturiert und schnell zu erlernen. Es sind 16 Kupferlagen
und zwölf technische Ebenen (Lithografie, Lötstopplack
etc.) möglich. Die Genauigkeit der Positionierung liegt
bei 1/10.000 Zoll. Funktionen wie DRC und ein sehr
leistungsfähiger Autorouter – allerdings nur für einseitige
Platinen – sind ebenfalls vorhanden. Insgesamt also die
richtige Mischung für die gelegentliche Nutzung durch
Hobby-Elektroniker. Hinzu kommt noch die eindrucksvolle
3D-Ansicht der Platinenoberfläche zur visuellen Kontrolle
(siehe Bild 6).
Wie schon erwähnt sind ähnliche Kontext-Menüs wie bei
EeSchema vorhanden. Man muss sich also nicht komplett
umgewöhnen. Hinzu kommen zwei Modi: Platzieren (H
links) und Leiterbahnen legen (H rechts). Die Kontext-Menüs sind selbstverständlich auch abhängig vom gerade
aktiven Modus.
Via Datei-Menü und den Voreinstellungen legt man fest,
ob die Platinen-Daten als PostScript-, HPGL-, Gerber-274Xoder Excellon-Datei ausgegeben werden sollen und welcher Drucker als Standard ausgewählt ist. Im Menü Formatierungen werden die Standard-Werte der Leiterbahnbreite, der Abmessungen von Lötaugen und der Textgröße
festgelegt. Unter Sonstiges gibt es noch ein paar spezielle
Hilfsmittel für das Layouten von Platinen.
Drei Postprozessoren generieren Dateien mit Koordinaten,
Bauelementen und Bohrungen, mit Hilfe derer Auftragsfertiger die Platine herstellen können. Das 3D- und das HilfeMenü erklären sich selbst.
Die Piktogramme am linken Rand des Fensters haben vor
allem die optimale Darstellung zum Ziel: Raster, Koordinaten in der Status-Zeile, Einheiten, Cursor-Form, Ein- und
Ausblenden von Linien und Bauteilen und die Darstellung
von Lötaugen und Leiterbahnen sowie die Anzeige in hohem Kontrast, was für Platinen mit mehreren Lagen und
vielen Leiterbahnen sehr hilfreich ist.
Die obere Piktogramm-Reihe entspricht weitgehend der
von EeSchema. Außerdem kann man hier den BauteileEditor aufrufen für den Fall, dass man ein spezielles Bauteil erstellen muss, das in keiner der verfügbaren Bibliotheken enthalten ist. Die Arbeitsweise entspricht weitgehend dem Bauteile-Editor von LibEdit.
(D) ist der eigentliche Startpunkt einer neuen Platine: das
Einlesen der Netzliste. Alle so importierten Bauteile liegen
dann auf einem Haufen. Nun wählt man den PlatzierungsModus (I), um die Bauteile etwas auseinander zu legen,
indem man sie Stück für Stück packt und sortiert an einer
anderen Stelle ablegt. Man kann auch ganze BauteilGruppen selektieren und verschieben. Wenn man die
elektor - 11/2007
Abmessungen der Platine festgelegt hat (mit der PlatinenKontur eine geschlossene Linie erstellen) kann man auch
mal einen Versuch wagen und die Bauteile automatisch
platzieren lassen. Dabei wird auf kurze Leiterbahnen hin
optimiert. Vor allem die mögliche Interaktivität ist beim
halbautomatischen Platzieren sehr nützlich.
Das Piktogramm (J) steht für den Leiterbahn- bzw. RoutingModus. Wenn man mit einseitigen Platinen arbeitet (auf
der einen Seite die Kupferfläche mit den Leiterbahnen
plus SMDs und auf der Bestückungsseite nur die NichtSMD-Bauteile ohne zusätzliche Leiterbahnen), dann kann
die Auto-Routing-Funktion die Arbeit sehr vereinfachen.
Für die Optimierung von Hand lassen sich auto-geroutete
Leiterbahnen natürlich auch verändern, verlegen und löschen sowie neue Leiterbahnen hinzufügen. Nach einem
Verschieben von Bauteilen kann man selbstverständlich
auch einen neuen Lauf des Auto-Routers starten. Für die
Luftlinien (Ratsnest) ist (K) zuständig (siehe Bild 7). Wenn
Drahtbrücken notwendig sein sollten, werden diese auf
der Bestückungsseite platziert (in Bild 6 sind diese rot
gezeichnet).
Wenn die Platine fertig geroutet ist, dann kann man noch
Markierungen zur Zentrierung, Abmessungen spezieller
Bauteile und etliche andere grafische Symbole wie Logos,
Versionen, Copyright-Hinweise und Ähnliches anbringen.
Zum Schluss sollte natürlich noch der DRC gefahren werden, um eventuelle vergessene Anschlüsse und RoutingFehler wie Kurzschlüsse zu finden. Eine Überprüfung
durch den Anwender ersetzen die Automatiken allerdings
nicht vollständig. Jetzt muss man die Platine nur noch
ausdrucken oder plotten. Nachdem man den richtigen
Skalierungsfaktor ermittelt hat, um einen 1:1-Ausdruck zu
realisieren, kann man die Kupferfläche auf Transparentfolie ausgeben, um selbst eine Platine zu ätzen. Lässt man
die Platine fertigen, kann man sich die Ausdrucke sparen
und dem Hersteller einfach die dafür nötigen Dateien
übermitteln.
Bild 5.
Mit PCBNew wird die
Platine entworfen.
Bild 6.
Die 3D-Darstellung des in
ELEKTOR veröffentlichten
Kapazitätsmessgeräts.
Fazit
KiCad ist eine echte Bereicherung für das anspruchsvolle
Hobby-Labor. Das Design anspruchsvoller Schaltungen
mit entsprechend komplexen Platinen wird durch KiCad
sehr erleichtert und im Falle von Problemen steht einem
bestimmt jemand aus dem Anwender-Forum (siehe Weblinks) zur Seite. Man muss nicht einmal Platinen designen:
Selbst als reines Zeichen-Werkzeug für Schaltpläne erweist sich so eine Software als nützlich. Gegenüber einer
Freihand-Skizze auf Papier fallen einem aufgrund der
größeren Systematik und Ordentlichkeit einer CAD-Zeichnung Schaltungsfehler eher auf - alleine das rechtfertigt
den Aufwand.
(060373-I)
Weblinks
Bild 7.
Luftlinien als weiße Linien
dargestellt.
KiCAD-Webseiten:
www.gipsa-lab.inpg.fr/realise_au_lis/kicad/index.html
http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/kicad/index.html
User-Group:
http://groups.yahoo.com/group/kicad-users
Bibliotheken, Anleitungen:
www.kicadlib.org
KiCadWiki:
http://kicad.bokeoa.com/wiki/index.php/Main_Page
Hilfsprogramme:
www.rohrbacher.net/kicad/quicklib.php
11/2007 - elektor
Bild 8.
Die wichtigsten
Piktogramme
(Originalgröße 16 x 16
Pixel).
73
INFO & MARKT
HDTV
Konkurrenz für BluEin Test des
ersten HD-VMD-Spielers
Von Guy Raedersdorf
Mit etwas Glück bekamen wir ein Exemplar des ersten High-Definition-Players in die Hand,
den der englische Hersteller NME auf den Markt bringt. Das brandneue Gerät trägt noch das
Label: „DEMONSTRATION UNIT - NOT FOR SALE“. Wir berichten hier über unsere Eindrücke
von dieser Marktneuheit.
74
Der Preis dieses so genannten „HD-VMD“-Spielers liegt mit
ab rund 200 Euro deutlich unter denen vergleichbarer Produkte der Konkurrenz. Namentlich sind das Player für die
Blu-ray-Disk (zum Beispiel von Sony) sowie die HD-DVDPlayer (zum Beispiel von Toshiba), für die man zwischen
500 und 1500 Euro berappen muss. Zu den Verfechtern
der HD-DVD gehört übrigens auch Microsoft mit seiner allseits bekannten Xbox.
schichten untergebracht werden können. Einseitige Disks
haben dank dieser Multilayer-Technik Kapazitäten bis
20 GB (vier Layer zu 5 GB). Nach Angaben des Herstellers NME sind mit dem Prozess sogar Kapazitäten von 24,
30, 40 und sogar 48 GB realisierbar (maximal acht Layer
zu 6 GB). Die Kapazität solcher HD-VMD-Disks entspricht
ungefähr drei Stunden Kinofilm im High-Definition-Format.
Anzumerken ist, dass andere HD-Formate ebenfalls die Multilayer-Technik anwenden.
Technik
Erster Test
Der Player des englischen Herstellers NME (New Medium
Enterprises) nimmt für sich in Anspruch, in der Auflösung
der Konkurrenz nicht nachzustehen. Außer mit dem hauseigenen Format, der HD-VMD (Versatile Multilayer Disk),
kann das Gerät auch mit anderen verbreiteten Formaten
wie DVD, EVD, VCD und CD einschließlich zugehöriger -R
und -RW-Versionen umgehen. Unser Testgerät war mit herkömmlichen Video-Ausgängen wie Composite-Video und
S-Video ausgestattet, darüber hinaus war auch ein Component-Video-Ausgang für die Wiedergabe im HD-Format
vorhanden. Die Geräte, die demnächst auf den Markt kommen, werden auch über einen HDMI-Ausgang verfügen.
5.1-Surroundsound ist an analogen Ausgängen abzugreifen. Digitale Audio-Signale liegen sowohl an einem optischen als auch an einem koaxialen Ausgang an.
Im Gegensatz zu den Konkurrenzformaten werden die Datenträger beim HD-VMD-System mit einem roten Laser abgetastet. Das von NME entwickelte System stützt sich auf das
bereits etablierte DVD-Format. Dadurch kann das HD-VMDLaufwerk ältere Disk-Formate (CD und DVD) unkomplizierter
lesen. Für die Industrie hat das den Vorteil, dass sich die
Produktion von HD-VMD-Spielern und HD-VMD-Disks nicht
grundlegend von der konventionellen DVD-Herstellung unterscheidet. Es liegt klar auf der Hand, dass sich dieses Konzept günstig auf die Produktionskosten auswirkt. In diesem
Zusammenhang erscheint uns noch bemerkenswert, dass
zukünftig alle DVD-Spieler von Asus auch HD-VMD-Disks
abspielen können.
NME erhielt ein Patent auf einen „NME 2P“ genannten Produktionsprozess, mit dem auf DVDs mehr als zwei Träger-
Der HD-VMD-Spieler, den uns NME zur Verfügung stellte,
präsentiert sich in modernem, zeitnahem Gewand. Das
Gerät mit seiner weißen Ober- und Unterseite und seinen schwarzen Vorder- und Seitenfronten erinnert spontan
an den Stil der i-Pods. Die Bedienelemente sind oben an
der Vorderkante angeordnet, darunter befindet sich die
flache DVD-Schublade zusammen mit dem Display. Für einen ersten Test haben wir den HD-VMD-Spieler an ein HDReady-TV-Gerät (KDL 40V2000 von Sony) angeschlossen,
und zwar über den Component-Video-Ausgang.
Bildquelle waren drei Demo-Disks, die NME dem HD-VMDSpieler beigelegt hatte. Schon die ersten auf dem Schirm
erscheinenden HD-Bilder konnten uns überzeugen. Die Bildqualität war exzellent, sie stand der Qualität anderer getesteter HD-Spieler in nichts nach. Vermutlich wird die endgültige Version dieses HD-VMD-Players mit dem dann vorhandenen HDMI-Ausgang noch höhere Qualität bieten. Nach
Angaben von NME soll der Marktstart des Geräts in Europa
in diesem Herbst stattfinden und der Preis für das günstigste
Gerät 179 Euro betragen, überprüfen konnten wir das vor
unserem Redaktionsschluss allerdings nicht mehr.
Die HD-VMD-Disk wird in einer neuartigen Hülle auf den
Markt gebracht, die an mehreren Punkten verschweißt ist.
Bevor die Disk der Hülle entnommen werden kann, müssen
die Versiegelungspunkte gebrochen werden. Dadurch erhält
der Käufer die Gewähr, dass er ein fabrikneues Disk-Exemplar in Händen hält.
Wie schon erwähnt, lagen dem von uns getesteten Gerät
drei HD-VMD-Disks bei. Eine Disk enthielt diverse Demonstrationen, unter ihnen prächtige Landschaftsaufnahmen sowie
elektor - 11/2007
-ray und HD-DVD
eine eindrucksvolle Szene aus einem chinesischen Spielfilm.
Auf der zweiten Disk fanden wir einen technisch hochqualitativen Kinderfilm vor, und die dritte Disk erfreute uns mit einem
amerikanischen Musical in gleich guter Qualität.
Der HD-VMD-Spieler hat eine Upscale-Funktion, die zur
Steigerung der Auflösung von Standard-DVDs dienen soll.
Die Upscale-Funktion konnte uns leider nicht voll überzeugen. Ein vergleichsweise preisgünstiger Sony-DVD-Spieler
vom Typ DVP-NS76H lieferte deutlich bessere Bildqualität
ohne sichtbare Artefakte. Hier hat NME also noch einiges
nachzubessern.
den konkurrierenden Systemen HD-VMD, Blu-ray-Disk und
HD-DVD fällt nicht leicht. Hinzu kommt, dass die Anzahl der
auf HD-Disks erhältlichen Titel bisher gering ist.
Ob sich die HD-VMD, die Blu-ray-Disk und die HD-DVD nun
einen erbitterten Konkurrenzkampf liefern werden, ist noch
längst nicht sicher. Die Frage ist, ob auch der Konsument
bereit ist, von der Standard-DVD dauerhaft auf ein HD-Format umzusteigen.
(070245)gd
Weblink: www.nmeinc.com
Innenansichten
Natürlich konnten wir nicht der Versuchung widerstehen, einen Blick hinter die Kulissen zu werfen.
Das Erste, das uns im Inneren ins Auge fiel, war die
ungewöhnliche Kombination der Platinen. Während
die Hauptplatine rechts im Gehäuse (siehe Foto) in
zeitgemäßer SMD-Technik ausgeführt ist, muten die
Stromversorgung und die Kopfhörer-Schaltung (rechts
unten) reichlich konventionell an. Die Stromversorgung ist ungewohnt einfach konstruiert. Auffallend
ist auch eine größere Induktivität zwischen dem Laufwerk (in der Mitte) und der Hauptplatine.
Natürlich darf nicht vergessen werden, dass es
sich bei unserem Gerät um ein Exemplar aus einer Vorserie handelte. Die endgültige, demnächst
auf dem Markt erhältliche Version kann von dem
Vorserien-Modell mehr oder weniger deutlich
abweichen.
Fazit
Der Markterfolg dieses
Produkts und des neuen
HD-VMD-Formats dürfte
stark von der Anzahl der
Titel abhängen, die auf
HD-VMDs erhältlich sein
werden. Selbstverständlich haben auch die Gerätepreise und die Preise
der HD-VMD-Disks wesentlichen Einfluss auf die
Marktakzeptanz.
Zurzeit ist bei potentiellen
Käufern von HD-Produkten
ein eher abwartendes Verhalten zu beobachten. Die
Entscheidung zwischen
11/2007 - elektor
75
INFO
& MARKT
TEST
LogicSim
Ein freier Logik-Simulator in Java
Von Jack Powers
und Ausprobieren bei der Übersetzung eines Designs in
reale Elektronik nötig.
LogicSim wurde unter der „GNU Public License“ veröffentlicht, weshalb der Java-Source-Code kostenlos herunter
geladen und modifiziert werden darf. Die entsprechende
ZIP-Datei gibt es auf der Webseite des Autors; www.tetzl.
de. Das folgende bezieht sich auf die Version 2.3.2 vom
13.6.2007, die mit einigen Neuerungen aufwartet.
Entpackt kommt ein Verzeichnis zum Vorschein, das die
Applikation „LogicSim.jar“, einige Beispiel-Schaltungen
und die Dokumentation in Form von HTML-Dateien beinhaltet. Das mit zwei Seiten recht kurze Manual gibt es in
englischer, französischer, italienischer und deutscher Sprache. LogicSim selbst kann unter „Settings“ (voreingestellt ist
englisch) ebenfalls auf eine der vier Sprachen eingestellt
werden. Hinzu kommt für das Symbol-Format die Auswahl
zwischen „IEC“ oder „US“.
Bild 1.
Auf der Zeichenfläche
befinden sich alle
Varianten von StandardFlipflops zusammen mit
den nötigen Schaltern
und LEDs. Die Simulation
zeigt deren Arbeit unter
den durch die Schalter
eingestellten Bedingungen.
Ein Klick auf einen Schalter
ändert den von ihm
gelieferten Pegel.
Look & Feel
Die von Andreas Tetz in Java geschriebene Software LogicSim unterstützt den Entwurf und das Debugging von Logikschaltungen, in dem sich Bauteile aus einer Bibliothek platzieren und miteinander verbinden lassen. Mit dabei sind logische Standard-Funktionen wie AND, OR, NOT und Flipflops.
Die Bibliothek kann man natürlich selbst erweitern. Die Software läuft dank Java auf praktisch jeder Art von Computer
und ist immerhin in vier Sprachen lokalisiert.
LogicSim dient gleichzeitig dem Lernen und dem Einsatz als
nützliches Werkzeug für reale Schaltungen. Der Umgang
damit macht aufgrund der Einfachheit richtig Spaß und bietet praktisch immer ein sofortiges Feedback, ohne dass irgendwo Rauchwölkchen aufsteigen. Man sieht sehr leicht,
was die simulierte Schaltung eigentlich macht.
Aber denken Sie nicht, dass Ihr Lötkolben ab sofort nichts
mehr zu tun bekäme, nachdem Sie in die Welt der Simulation eingestiegen sind. Simulatoren simulieren mit idealisierten Bauteilen und auf der Basis sturer Regeln. Die nichtsimulierte, real existierende Welt bietet mit Störpegeln, Verzögerungszeiten, krummen Kennlinien und schlechten Lötstellen
etwas andere Bedingungen. Hinzu kommt, dass es für die
simulierte Elektronik nicht zwingend pinkompatible 1:1-Entsprechungen in der Form käuflicher Bauteile geben muss.
Von daher ist in der Regel schon noch etwas Hirnschmalz
Nach einem Doppelklick auf LogicSim erscheint ein paar
Sekunden später das Fenster von Bild 1. Beim allerersten
Start ist dieses Fenster selbstverständlich noch leer.
Zum Aufbau einer Schaltung wählt man die passenden Bauelemente aus der linken Werkzeugpalette und platziert sie
nach Wunsch. Jetzt muss man noch in der oberen Werkzeugzeile das Linienwerkzeug auswählen und die notwendigen Verbindungen zwischen den Anschlüssen der Bauteile
herstellen. Dabei muss man immer zuerst einen Ausgang
anklicken, um dann die Linie bis zu einem Eingang zu ziehen. Abknickende Linienverläufe gehen einfach durch einen
weiteren Klick an die Stelle, an der die Richtung geändert
werden soll. Je nach Klick auf das Werkzeug mit „+“ oder
„-“ wird ein Knickpunkt hinzugefügt oder entfernt. Die Zeichenebene ist mit einem Raster versehen, auf dem Bauteile
und Linien automatisch einrasten. Unter Einstellungen kann
das Raster auch deaktiviert werden.
Ausgänge von Bauteilen können entweder über mehrere
einzelne Linien zu verschiedenen Bauteil-Eingängen geführt
werden oder aber man zapft existierende Linienzüge an
(durch Drücken der Shift-Taste während des Klickens). Die
„Esc“-Taste löscht rückwärts einzelne Knickpunkte einer ausgewählten Linie.
Die Färbung der Schaltfläche „Simulieren“ zeigt an, ob gerade eine Simulation läuft oder nicht. Obwohl man auch
während der Simulation editieren kann, empfiehlt es sich,
während des Editierens auf die Simulation zu verzichten.
Wenn die Schaltung dann fertig ist, startet ein Klick auf „Simulieren“ die Simulation und die Schaltfläche wird grau.
Einige Bauteile verfügen über Eigenschaften, die über einen Rechtsklick zugänglich sind. Beim Schalter beispielsweise kann man hier zwischen „Umschalt-Knopf“ oder „Klick-
Jack Powers, nach 22 Jahren bei IBM und einigen Abenteuern mit diversen Startup-Firmen endlich pensioniert, verfasst Beiträge für diverse Computerzeitschriften und ist Co-Autor
von „Megabit Data Communications“ (Prentice-Hall, 1990).
76
elektor - 11/2007
Bild 2.
Beim Anlegen eines Takts
(indem man den Schalter
vier Mal ein und aus
schaltet) liegen alle vier
möglichen Kombinationen
von Pegeln an den
beiden Eingängen des zu
untersuchenden Moduls an.
Die gerade eine logische
1 führenden Leitungen
werden bei der Simulation
rot gezeichnet.
Knopf“ (gemeint ist wohl Schalter oder Taster) wählen. Zumindest eine Aktion ist mit einem Rechtsklick auf ein Bauteil
immer möglich: das Löschen. Der Schalter zeigt während der
Simulation (genau wie die LED) den aktuellen logischen Pegel durch „0“ oder „1“ an. Bei Elementen wie dem Takt, der
Einschalt- oder Ausschaltverzögerung sowie dem Monoflop
lässt sich die Zeit in ms einstellen. Bei der Binäreingabe und
beim LCD lassen sich Presets in Hex-Zahlen einstellen. Beim
Textfeld kann entsprechend Text eingegeben werden.
Eingänge
Alle Gatter wie AND, NAND, OR, NOR, XOR und Äquivalenz können mit zwei bis 5 Eingängen versehen werden.
Die einzelnen Eingänge können nachträglich noch verändert werden: Mit dem entsprechenden Werkzeug kann man
einen Eingang invertieren oder sogar einen festen Pegel (0
oder 1) zuweisen, was für Tests eine große Hilfe ist. Geänderte Eingänge kann man ohne Probleme in einen gewöhnlichen Eingang verwandeln.
Unter Windows hingegen wurden bestimmte Linien beim
Drucken ignoriert. Um solche Unvollkommenheiten zu umgehen, bietet sich das Erstellen von Screenshots an, denn
die kann man immer problemlos ausdrucken.
Ausprobieren!
Das Wenigste, was man von LogicSim behaupten kann ist,
dass die Software funktioniert. Das ist bei Freeware zu dieBild 3.
Dieses Schieberegister
mit Rückkoppelung
wird ebenfalls von
einem „Takt“-Schalter
angesteuert. Pro Taktschritt
sind zwei Tastendrücke
erforderlich. Die erzeugten
Werte sind 0 (nur bei
der ersten Simulation
nach dem Laden der
Schaltung) gefolgt von 4,
2, 5, 6, 7, 3, 1. Diese Folge
wiederholt sich beginnend
mit 4 ohne Ende. Wenn
das AND-Gatter mit
seinen drei invertierten
Eingängen jemals dreimal
„0“ erkennen würde,
dann würde über das
OR-Gatter am Schluss
die Rückkoppelung
unterbrochen.
Selbstbau von Modulen
Um unübersichtliche Schaltpläne mit zu vielen Elementen und einem Verdrahtungsknäuel
zu vermeiden, kann eine Schaltung zu einem
Modul zusammengefasst werden und in einer
anderen Schaltung als ein Symbol eingebaut
werden. Erstellt man gut durchdachte Funktionsmodule, kann man damit leicht auch recht
komplexe Schaltungen entwerfen. Außerdem
lassen sich diese Module immer wieder verwenden und man muss so das Rad nicht
immer wieder neu erfinden. Die Schaltung
in Bild 2 zeigt einen Tester, der die Funktion eines unbekannten Moduls untersuchen
kann. Alle möglichen Zustände sind durch
LEDs signalisiert.
Bild 3 zeigt einen Zyklus der Simulation einer Schaltung, wie sie schon eher in der Praxis vorkommt. Es handelt sich um einen Generator für sich wiederholende Binärsequenzen, der rund um ein Schieberegister (mit
Rückkopplung) aufgebaut ist. Die Schaltung
enthält einen Dekoder für einen verbotenen Zustand (000),
der in diesem Fall den Weiterlauf des Generators stoppt.
Solche trickreichen Anordnungen findet man gelegentlich in
realen Schaltungen. Mit Hilfe von LogicSim sind die dann
schnell „nachgebaut“ und analysiert.
Bild 4 schließlich demonstriert, wie man Eingabe- und Anzeigelemente in Schaltungen sinnvoll einsetzt.
Überraschungen
Die Kürze der Anleitung war nicht die einzige Überraschung
beim Ausprobieren. Als Amerikaner konnte ich mir auf das
Bauteil mit dem Namen „Monoflop“ zunächst keinen Reim
machen. Aber – learning by doing – schloss ich einfach
einmal einen Taster an den Eingang und eine LED an den
Ausgang an und „Aha!“, das also wars. Bei jedem 0-1-Übergang gab es einen 1-Impuls am Ausgang. In den USA spricht
man hier eher von „single shot“ oder „one-shot“.
Manchmal ist das Erstellen von Schaltungen nicht ganz so
einfach, da Java doch hie und da mit Darstellungsproblemen herumzickt. Zum Beispiel klappt auf einem Mac das
Drucken ganz gut, außer, dass es nur im Hochformat funktioniert. Da ich meine Schaltung aber in typischer Manier
„breiter als hoch“ ausgerichtet hatte, war das ein Problem.
Da wurde einfach etwas abgeschnitten...
11/2007 - elektor
sem Thema durchaus keine Selbstverständlichkeit. Und eine
besondere Eigenschaft ist, dass LogicSim einfach zu bedienen ist. Eigentlich braucht man gar kein Handbuch. Einfach
herunterladen und nach etwas Ausprobieren geht die Arbeit
damit wirklich sehr leicht von der Hand.
(070463-I)
Web-Links
www.tetzl.de
www.kpsec.freeuk.com/gates.htm
www.ibiblio.org/obp/electricCircuits/Digital/DIGI_3.html
Bild 4.
Mit diesen Eingabe- und
Anzeige-Elementen kann
man digitale Schaltungen
besser debuggen. Die Texte
wurden mit dem „Text
Label“ hinzugefügt.
77
INFOTAINMENT
RÄTSEL
Hexadoku
Sudoku für
Elektroniker
Wenn die Tage wieder kürzer werden und man naturgemäß mehr Zeit in der guten Stube verbringt, mag der
Gedanke an ein schönes Rätsel noch näher liegen als im Sommer. Dieser inneren Stimme sollten Sie sich
nicht verweigern! Unser Hexadoku ist jetzt genau das Richtige; und wer darüber hinaus die richtige Lösung
einschickt, kann ein E-blocks Starter Kit Professional und drei Elektor-Gutscheine gewinnen.
Die Regeln dieses Rätsels sind ganz einfach zu verstehen: Bei
einem Hexadoku werden die Hexadezimalzahlen 0 bis F verwendet, was für Elektroniker und Programmierer ja durchaus
passend ist. Füllen Sie das Diagramm mit seinen 16 x 16 Kästchen so aus, dass alle Hexadezimalzahlen von 0 bis F (also 0
bis 9 und A bis F) in jeder Reihe, jeder Spalte und in jedem Fach
mit 4 x 4 Kästchen (markiert durch die dickeren schwarzen Linien) genau einmal vorkommen. Einige Zahlen sind bereits eingetragen, was die Ausgangssituation des Rätsels bestimmt.
Wer das Rätsel löst - sprich die Zahlen in den grauen Kästchen
herausfindet - kann wie jeden Monat einen Hauptpreis oder einen von drei Trostpreisen gewinnen!
MITMACHEN UND GEWINNEN!
EINSENDEN
Unter allen Einsendern mit der richtigen Lösung
verlosen wir ein
Schicken Sie die Lösung (die Zahlen in den grauen Kästchen)
per E-Mail, Fax oder Post an:
E-blocks Starter
Kit Professional
Elektor - Redaktion
Süsterfeldstr. 25 - 52072 Aachen
Fax: 0241 / 88 909-77 - E-Mail: [email protected]
im Wert von
Als Betreff bitte nur die Ziffern der Lösung angeben!
365,75 E
Einsendeschluss ist der 1. Dezember 2007!
und drei
DIE GEWINNER DES SEPTEMBER-HEXADOKUS STEHEN FEST!
ELEKTORGutscheine
im Wert von je 50 E.
Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. Mitarbeiter der in der
Unternehmensgruppe Segment B.V. zusammengeschlossenen Verlage und deren Angehörige sind von der Teilnahme ausgeschlossen.
78
Die richtige Lösung (siehe unten) ist: FCEB7.
Das E-blocks Starter Kit Professional geht an:
Gerti Barmentloo aus Erlangen.
Einen Elektor-Gutschein über je 50 ` haben gewonnen:
Manfred Baden, Hartmut Wynen und Jutta Zeisberger.
Herzlichen Glückwunsch!
elektor - 11/2007
RETRONIK
INFOTAINMENT
ESC „Semafoon” Pager von Philips
(1962)
Jan Buiting
Im Jahre 1963, nach zwei Jahren administrativer Vorarbeiten mit unzähligen
Fernschreiben, Zwischenberichten und
umfangreichen Beratungen, führte die
niederländische Staatspost (PTT) ganz
offiziell den landesweiten Funkrufdienst
(Pager-Service) mit der schönen Bezeichnung „Semafoon“ ein. Die Philips Telecommunications Industry (PTI) war der
Vertragspartner für die Bereitstellung
portabler Pager-Geräte. Diese Art der
Nachrichtenübermittlung war zu diesem
Zeitpunkt für die unglaubliche Zahl von
10.000 Teilnehmern konzipiert. Das System war simpel: Um einem Teilnehmer
eine Nachricht zu übermitteln, konnte
jeder einfach die nationale SemafoonRufnummer, gefolgt von einer Teilnehmer-Nummer und einem MessageCode wählen. Diese Nummernfolge
wurde dann durch Sequenzen aus vier
Tönen (aus 20 verschiedenen Tonhöhen)
auf einen Träger von 86 MHz aufmoduliert und auf die Reise geschickt. Die
Modulationsart war Schmalband-FM mit
ca. 50 kHz Bandbreite. Gerade einmal
drei Sender reichten für die komplette
Funkabdeckung der Niederlande aus!
Der höchste Sender war IJsselstein mit
einer imponierenden Antennenhöhe
von 375 m und einer Sendeleistung
von 10 kW.
Ursprünglich wollte die PTT die Bezeichnung „Simofoon“ verwenden, was wiederum Siemens nicht passte. Kurzerhand wurde das störende „i“ in „e“ geändert, und „Semafoon“ aus der Taufe
gehoben. PTI aber ignorierte dieses Geplänkel und nannte seine Pager schlicht
„type ESC“ (was sich wohl auf „Escort“
bezog), während die Techniker von PTI
einfach vom „8MO520“ zu sprechen
pflegten…
Es wurde schwer für den ESC-Pager getrommelt, denn als portables volltransistorisiertes Teil war es ein technischer
Meilenstein. In der Praxis bedeutete
dieser Fortschritt das Mitschleppen von
4,5 kg gemieteter Elektronik, woran
das Batteriegewicht von 10 (in Worten:
zehn) 1,5-V-Baby-Zellen einen Anteil
hatte. Für die Festinstallation oder den
Betrieb im Auto gab es spezielle Racks
als Zubehör.
Der Code der übermittelten Nachrichten
bestand aus einer der Zahlen aus dem
Bereich von 1...6. Aber nichts da mit
Digitalanzeige. Nicht einmal für sechs
Lämpchen hat es gereicht: Der verein-
barte Code musste aus drei Lämpchen
mit den Bezeichnungen „1“, „2“ und
„4“ selbst „errechnet“ werden! Das sah
etwa so aus:
1+4 = 5 = Patient Nr. 5 kritisch,
2+4 = 6 = Sofort zurückkommen;
2 allein = 2 = Bitte zwei Brötchen
mitbringen.
Man musste also die Bedeutung der
sechs Codes mit den jeweils „Eingeweihten“ absprechen. Ohne einen Spickzettel
ging das natürlich nicht, und deshalb
gab es auf der Frontplatte des Pagers
auch eine Federklammer zur Zettelbefestigung. Die Philips-Entwickler hatten
also mitgedacht!
Jede Meldung wurde zweimal gesendet. 20 Sekunden nach der ersten Meldung kam eine Wiederholung, um verpasste Nachrichten durch Funkschatten
bei Kraftfahrzeugen zu vermeiden. Die
modulierte Tonfolge ließ sich auch mit
jedem etwas nach unten getrimmten
UKW-Radio auf 86 MHz abhören. Es
soll geschulte Ohren gegeben haben,
die aus dem Tonsignal den Code direkt
heraushören konnten – und manchmal
waren das die Nachrichten an Konkurrenten in der gleichen Branche ;-)
Als besondere Seltenheit besitze ich den
originalen Schaltplan des 8MO520 und
darüber hinaus die extrem detaillierte
Stückliste von 1962. Und mein Pager
hat die Teilnehmer-Nummer „0000“,
denn es handelt sich um das originale Vorführgerät von Philips, das im
Mai 1963 bei der Produkteinführung
für Demonstrationen vor der versammelten Presse verwendet wurde. Dieses
Gerät war nicht ganz komplett und
funktionierte nicht wirklich. Die Produkt-Demonstration war nämlich getürkt. Es wurde über versteckte Schalter
und Kabel von einem Philips-Mitarbeiter
direkt „angesteuert“. Der Präsentationstisch hatte eine verdächtig große Tischdecke, deren Ränder bis zum Boden
reichten. Wenn ein Pressevertreter mit
dem im Raum anwesenden Telefon den
Pager anwählte, dann wurden schnell
die entsprechenden Schalter umgelegt.
Telefon und Semafoon-Sender funktionierten aber. Die Tonsignale konnten mit
einem UKW-Radio mitgehört werden.
Das Semafoon-System arbeitete ohne
große Änderungen, bis es zehn Jahre später durch ein neues System mit
kleineren Geräten abgelöst wurde. In
Spitzenzeiten waren über 375.000 Teilnehmer registriert.
(075097-I)
Retronik ist eine monatliche Rubrik, die antiker Elektronik und legendärer ELEKTOR-Schaltungen ihre Referenz erweist.
Beiträge, Vorschläge und Anfragen schicken Sie bitte an: [email protected]
11/2007 - elektor
79
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Zahl der Anwendungen in der Robotik,
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application notes, Protokolle (field bus,
TCP/IP, usw.) für Netzwerkverbindungen
mit den Normen IEEE 802.3 und natürlich 802.11 finden Sie auch praktische
Tools, um sofort arbeiten zu können. Außerdem umfasst die CD-ROM alle Elektor-Artikel zum Thema Ethernet (inkl.
Mini Web-Server) mit Platinenlayout und
Software.
Die neue Elektor-CD 2006 enthält alle
Elektor-Beiträge des Jahrgangs 2006.
Sie verfügt über eine sehr übersichtlich
gestaltete HTML-Benutzeroberfläche,
die archivumfassende Inhaltsübersichten
und Recherchen ermöglicht.
ISBN 978-90-5381-207-5 • F 26,50 • CHF 45,10
Satellitennavigation per GPS ist beliebt.
So beliebt, dass der allseits bekannte europäische Marktführer TomTom sogar
den Börsengang wagen konnte. Eine Positionsbestimmung per GPS ist aber auch
in Alarmanlagen von Luxuskarossen und
anderer teurer Fahrzeuge integriert. Da
dies eine ziemlich kostspielige Angelegenheit ist, haben wir uns an einen eigenen und preiswerten Entwurf gemacht:
den ElekTrack.
Fertig bestückte Platine mit GPS/GSMAntenne, Kabel und Gehäuse
Art.-Nr. 040161-91• a 399,00 • CHF 678,30
NEU!
ISBN 978-90-5381-214-3 • F 27,50 • CHF 46,80
Topseller!
Elektor-DVD 1990-1999
Diese DVD-ROM enthält alle Elektor-Ausgaben der Jahrgänge 1990 bis 1999 in
digitaler Form (komplett und in gleicher
Ansicht wie die Printausgabe) im druckfähigen PDF-Format – mit allen Themen
im Original-Layout. Ideal zum Archivieren, Lesen, Ausdrucken und Durchsuchen. Ein Muss für jeden Elektor-Leser!
Zusätzlich finden Sie gratis auf dieser
DVD die komplette CD-ROM-Reihe
„The Elektor Datasheet Collection 1 bis 5“
(im Wert von über F 90,-) mit originalen und vollständigen Datenblättern
zu Halbleitern, Speicherchips, Mikrocontrollern u. a.
ISBN 978-3-89576-179-9 • F 89,00 • CHF 151,30
VierkanalLogik-Analysator
(Elektor September 2007)
Zur Kontrolle digitaler Signale ist im Elektronik-Labor ein Logik-Analysator unabdingbar, zumal immer mehr Schaltungen
von einem Mikrocontroller gesteuert werden. Wir bieten hier ein solches Messgerät mit Batteriebetrieb an, das einfach
aufzubauen ist und dennoch die meisten
in der Praxis vorkommenden digitalen
Signale messen und speichern kann.
Bausatz mit allen Bauteilen inkl. Platine,
Gehäuse und graphischem LC-Display
(64 x 128 Pixel)
Art.-Nr. 060092-71 • a 112,50 • CHF 191,30
USB-Flashboard
(Elektor November 2007)
Flash-Controller lassen sich bequem
programmieren – sie eignen sich daher
für die schnelle Anwendungs-Entwicklung genauso wie für die Ausbildung.
Bisher wurden die Programmdaten
meist über die serielle Schnittstelle geschickt, doch insbesondere Laptops
haben oft nur noch USB-Schnittstellen.
Dieses vielseitig einsetzbare Flashboard ist die Lösung. Herzstück ist der
AT89C5131A, ein erweiterter 8051Controller mit 80C52-Kern und Fullspeed-USB.
Bausatz mit allen Bauteilen inkl. Platine
Bausätze & Module
Alle Elektor-Artikel der “90er-Jahre” auf DVD
NEU!
Art.-Nr. 070125-71 • Preis beim Verlag erfragen!
Preisänderungen und Irrtümer vorbehalten!
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elektor - 11/2007
September 2007 (Nr. 441)
Vierkanal-Logik-Analysator
060092-1 .........Platine .........................................................siehe www.thePCBshop.com
060092-81 .......Software-CD .....................................................................................7,50
060092-41 .......Progr. Controller PIC18F4580-I/P...................................................18,95
060092-71 ......... Bausatz mit allen Bauteilen inkl. Platine, Gehäuse u. graph. LCD ..........112,50
Tilt-Gamepad
070233-81 .......Software-CD .....................................................................................7,50
070233-41 .......Progr. Controller ATMega8-16PI.......................................................8,95
070233-91 .......Platine teilbestückt mit Sensor........................................................27,50
Juli/August 2007 (Nr. 439/440)
Stereo-Hör-Sensor
060040-41 .......Progr. Controller PIC16F88 .............................................................14,50
Propeller Prototyping Board für Boe-Bot
070275-1 .........Platine ............................................................................................15,95
Serieller Anschluss für Propeller
070276-1 .........Platine .........................................................siehe www.thePCBshop.com
Roboter-Navi
070350-41 .......Progr. Controller ATmega32 ...........................................................23,95
MotorBox
070129-1 .........Platine .........................................................siehe www.thePCBshop.com
070129-41 .......Progr. Controller PIC16F628-04/P ..................................................21,50
Akku-Doppel (Akku-Umschalter)
070343-1 .........Platine ..............................................................................................7,50
Lithium-Lader
070273-1 .........Platine ..............................................................................................9,95
Einfache USB-Experimentierplatine
060342-41 .......Progr. Controller PIC18F4550 .........................................................21,95
11/2007 - elektor
NEU!
1
Photovoltaik-Anlagen
2
High-End-Röhrenverstärker
3
Computer Vision
Bücher
Oktober 2007 (Nr. 442)
Mugen – Hybrid-Audioverstärker
070069-1 .........Platine Verstärker ...........................................................................29,95
070069-2 .........Platine Stromversorgung................................................................27,95
ElekTrack
040161-91 .......Fertig bestückte Platine, GPS/GSM-Antenne, Kabel
und Gehäuse.................................................................................399,00
Low-cost-Heizungsregelung
060325-1 .........Platine ............................................................................................13,95
060325-41 .......Progr. Controller ATmega32-16PU .................................................22,95
USBprog
060224-1 .........Platine .........................................................siehe www.thePCBshop.com
060224-71 .......Bausatz mit SMD-bestückter Platine und allen Bauteilen...............32,00
060224-81 .......Software-CD .....................................................................................7,50
Bestseller
4
Visual Basic für Elektroniksteuerungen u. Entwicklung
5
Supraleiter im Experiment
Bausätze & Module CD- & DVD-ROMs
Lieferprogramm
a
November 2007 (Nr. 443)
Datenakquisition über USB
070148-1 .........Platine ............................................................................................13,75
070148-41 .......Progr. PIC18F4550 DIP40 ...............................................................22,50
070148-81 .......Software-CD .....................................................................................7,50
USB-Flashboard
070125-1 .........Platine ............................................................................................25,95
070125-71 .......Bausatz mit allen Bauteilen inkl. Platine .................. siehe www.elektor.de
070125-81 .......Software-CD .....................................................................................7,50
Telefon-Umschalter
060288-1 .........Platine .........................................................siehe www.thePCBshop.com
Kopfhörerverstärker mit Raumklangeffekt
070393-1 .........Platine .........................................................siehe www.thePCBshop.com
Rennbahn-Timer
040395-1 .........Platine .........................................................siehe www.thePCBshop.com
040395-41 .......Progr. AT89C2051-24PI ..................................................................10,50
1
Elektor-CD 2006
2
Ethernet-Toolbox
3
Elektor-DVD 1990-1999
4
Elex-DVD
5
ECD 3
1
Kompakter OBD-2-Analyser (Bausatz)
2
Vierkanal-Logik-Analysator
3
Software Defined Radio
4
Kompakter OBD-2-Analyser (Modul)
5
ElekTrack
ISBN 978-3-89576-191-1 ............... H 19,90 • CHF 33,90
NEU!
ISBN 978-3-89576-182-9 ............... H 54,00 • CHF 91,80
ISBN 978-3-89576-165-2 ............... H 42,80 • CHF 72,80
ISBN 978-3-89576-178-2 .............H 59,00 • CHF 100,30
ISBN 978-3-89576-180-5 ............... H 19,90 • CHF 33,90
ISBN 978-90-5381-207-5 ...............H 26,50 • CHF 45,10
ISBN 978-90-5381-214-3 ............... H 27,50 • CHF 46,80
ISBN 978-3-89576-179-9 ............. H 89,00 • CHF 151,30
ISBN 978-3-89576-164-5 ............... H 23,00 • CHF 39,10
ISBN 978-90-5381-159-7 ............... H 24,50 • CHF 41,70
Art.-Nr. 070038-71 ........................ H 79,95 • CHF 136,00
Art.-Nr. 060092-71 ...................... H 112,50 • CHF 191,30
Art.-Nr. 070039-91 ...................... H105,00 • CHF 178,50
NEU!
Art.-Nr. 070038-91 ........................ H 89,00 • CHF 151,30
NEU!
Art.-Nr. 040161-91 ...................... H399,00 • CHF 678,30
Bestellen Sie jetzt einfach und bequem
online unter www.elektor.de/shop
oder mit der portofreien Bestellkarte
am Heftende!
Elektor-Verlag GmbH
Süsterfeldstraße 25, 52072 Aachen
Tel. +49 (0)241 88 909-0
Fax +49 (0)241 88 909-77
E-Mail: [email protected]
83
INFO & MARKT
VORSCHAU
Extra: Die i-TRIXX-Schaltungssammlung
So langsam wird eine Tradition daraus: In der Dezemberausgabe gibt es wieder die i-TRIXX-Kollektion als ExtraSchaltungssammlung in der Mitte des Heftes. Das kostenlose E-Mail-Magazin i-TRIXX bietet jede Woche Computer- und ElektronikNews, Tipps und Tricks, Produktneuheiten, Trendinfos, interessante Links und vieles mehr. Jede i-TRIXX-Ausgabe enthält auch ein
Mini-Projekt für Elektroniker und alle, die es noch werden wollen. Mit der i-TRIXX-Kollektion erhalten Sie das Beste aus einem
Erscheinungsjahr i-TRIXX – zum Lesen, Sammeln und auch zum Verschenken.
Elektronik-Baukästen
Bei vielen gestandenen Elektronikern begann das Interesse an ihrem Fach
mit einem Baukasten von Philips oder Kosmos. Von Philips gibt es schon
lange keine Kästen mehr, aber dafür nach wie vor von Kosmos und
anderen Anbietern. Im Dezember-Heft informieren wir Sie – rechtzeitig
für den Kauf von Weihnachtsgeschenken - über das aktuelle Angebot an Elektronik-Bau- und
Experimentierkästen und über unsere praktischen Erfahrungen mit ausgewählten Exemplaren. Die Übersicht umfasst
Baukästen aus den verschiedenen Kategorien vom Anfänger-Kasten bis zum Mikrocontroller-Experimentiersystem.
SMD-Reflow-Ofen
In Elektor 1/06 wurde bereits die Adaption eines kleinen Pizzaofens für das Reflow-Löten SMD-bestückter Platinen
beschrieben. Der damals vorgestellte erste Entwurf einer Temperaturregelung fand so viel Resonanz, dass wir
uns jetzt zu einer Weiterentwicklung entschlossen haben. Dabei konnten viele nützliche Erfahrungsberichte und
Vorschläge unserer Leser berücksichtigt werden, so dass die neue Regelung auch semiprofessionellen Ansprüchen
genügt. Die Schaltung verwendet einen AT89S8253-Mikrocontroller und ist mit einem sehr hellen grafischen LCDisplay zur Anzeige der Einstellungen, der Messwerte und des tatsächlichen Temperaturverlaufs ausgestattet.
Hinweis: Der für 11/07 angekündigte Mini-Webserver mit
AVR-Controller und SD/MMC-Speicherkarte musste verschoben
werden und ist ebenfalls für das nächste Heft geplant.
Änderungen vorbehalten!
ELEKTOR Dezember 2007 erscheint am 21. November 2007.
ELEKTOR gibt es im Bahnhofsbuchhandel, Elektronik-Fachhandel,
an ausgewählten Kiosken und garantiert beim Presse-Fachhändler.
Ein Verzeichnis finden Sie unter: http://www.blauerglobus.de
Sie können ELEKTOR auch direkt bei www.elektor.de bestellen.
Die Elektor-Website - Service & News!
Die neu gestaltete Elektor-Website
mit neuen und verbesserten Funktionen
und noch mehr Nutzwert:
Übersichtliches und einheitliches Design
Einfache und schnelle Suchfunktion
Individuelle Voreinstellungen
Elektor-Credits (Guthaben-Punkte)
Illustrierte News-Seiten
RSS-Feed für Forum und News
Neuer FAQ-Teil
Willkommen auf der
neuen Elektor-Homepage!
84
elektor - 11/2007
Ja,
ich möchte Elektor im Jahresabonnement
(11 Hefte / inkl. Doppelheft Juli/August) pünktlich und zuverlässig frei Haus beziehen*.
Im Vergleich zum Einzelheftkauf am Kiosk spare ich beim Standard-Abonnement e 8,85
(bei der PLUS-Variante sogar bis zu e 29,-).
Als Dankeschön erhalte ich den attraktiven 1 GB MP3-Player (sofort nach Zahlung der
Abonnementsrechnung) gratis zugeschickt.
Bitte wählen Sie Ihr Jahresabonnement aus:
Jahresabonnement-Standard für nur g 67,75
Rechnung
Bankeinzug
Jahresabonnement-PLUS (inkl. Jahrgangs-CD-ROM 2007**) für nur g 77,70
Zahlungsweise
Bank
Konto
BLZ
G3078 E ^^^LSLR[VYKL6R[VILY(D) E‹*/-‹()3E
*Das Abonnement verlängert
sich automatisch um 12 Monate,
wenn nicht spätestens zwei
Monate vor Ablauf schriftlich
gekündigt wird.
**Diese CD-ROM wird
Ihnen sofort nach Erscheinen
(Februar 2008) zugeschickt.
ich möchte Elektor kennenlernen!
Datum, Unterschrift
Ja,
Bankeinzug
*"
*Dieses Angebot gilt nur,
wenn Sie während
der letzten 12 Monate
noch nicht Abonnent waren.
($"#$#
$#( &*# $$ $
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""#$"(&#
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"
Ich erhalte die nächsten 3 Ausgaben für nur g 12,50
pünktlich und zuverlässig frei Haus*.
Rechnung
Wenn Sie innerhalb von 1 Woche nach Erhalt der dritten
Ausgabe nichts von mir hören, möchte ich Elektor im
Jahresabonnement für nur g 67,75 weiter beziehen.
Zahlungsweise
Bank
Konto
BLZ
Datum, Unterschrift
11/07
11/07
Elektor-Bestellkarte
11/2007
NEU
Anzahl
GESAMTBETRAG
g
g 5,00
Gesamtpreis
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Preis
e 399,00
siehe www.elektor.de
NEU
Ich bestelle folgende Elektor-Produkte:
Bezeichnung
ElekTrack
USB-Flashboard
e 54,00
e 24,50
High-End-Röhrenverstärker
e 19,90
NEU
Photovoltaik-Anlagen
e 112,50
ECD 4
Vierkanal-Logik-Analysator
NEU
Unterschrift:
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Elektor-Gesamtkatalog 2008
Datum:
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Innerhalb
INSERENTENVERZEICHNIS NOVEMBER 2007
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Beta-Layout . . . . . . . . . . . www.pcb-pool.com. . . . . . . . . . . . 16
Cadsoft Computer . . . . . . www.cadsoft.de . . . . . . . . . . . . . . 17
Decision-Computer . . . . . www.decision-computer.de. . . . . . 35
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EMIS . . . . . . . . . . . . . . . . www.emisgmbh.de . . . . . . . . . . . . 35
Eurocircuits . . . . . . . . . . . www.eurocircuits.com . . . . . . . . . 35
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Haase Computertechnik. . www.team-haase.de. . . . . . . . . . . 35
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Oculus Optikgeräte . . . . . www.oculus.de . . . . . . . . . . . . . . . 13
HM Funktechnik. . . . . . . . www.hmradio.de . . . . . . . . . . . . . 35
Kleinanzeigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Reichelt . . . . . . . . . . . . . . www.reichelt.de . . . . . . . . . . 2, 3, 88
Simple Solutions . . . . . . . www.simple-solutions.de . . . . . . . 15
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