Quick & Dirty: LED-Tester

Im Laufe der Zeit hat sich bei mir eine kleine Kiste mit wild durcheinander geworfenen LEDs angesammelt. Da die meisten modernen LEDs (Low-Current mal ausgeschlossen) ein klares Gehäuse haben, kann man also ohne weitere Hilfsmittel nicht so einfach sagen, welche Farbe man da gerade in der Hand hat. Als Abhilfe für das Chaos gibt es hier eine kurze Anleitung für einen LED-Tester. Gefüttert wird der mit einem 9V-Block und spuckt dann freundlicherweise einen Strom von 20mA aus. Damit kann man gefahrlos alle gängigen LEDs testen, und auch bei High Power-Typen glimmt die Diode dann in ihrer richtigen Farbe, so dass man auch die richtig zuordnen kann.

Kleiner Tipp: Ein Durchgangsprüfer (auch die in einem Multimeter) erzeugen für ihren Betrieb eine Prüfspannung im Bereich 1,5-4,5V, der Strom dahinter ist sehr begrenzt. Damit lassen sich LEDs im Normalfall auch gut zum Glimmen bringen, falls man also mal nichts anderes zur Hand hat ist das eine praktische Alternative. Wenn man sich allerdings gerne öfter mal mit LEDs beschäftigt, ist ein extra Tester schon ein lohnender Luxus.  🙂

Die Schaltung dazu stammt nicht von mir, sondern von einer tollen Website. Dort ist die Herleitung für die Widerstandswerte und allgemein die Funktion sehr schön erklärt. Als kleine Fingerübung habe ich den Schaltplan jedoch hier nochmal selber zusammen geschustert, erweitert um einen optionalen Schalter und eine Low-Current Betriebs-LED (D2) mit Vorwiderstand (R3):

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Zum Spaß habe ich die Schaltung dann auch gleich noch simuliert mit LTSpice. Es passiert wie zu erwarten nicht viel Aufregendes – der Ausgangsstrom bleibt auch bei 12 V am Eingang noch unter den angepeilten 20 mA.

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Für das Gehäuse gibt es so gut wie keine Vorschriften, praktisch ist jedoch eines mit Batteriefach. Ich habe zufällig noch dieses Gehäuse hier daheim liegen gehabt, da passt alles locker rein.  Auch eine Alternative.

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Achja – die schwarze 4mm-Buchse ist übrigens mit Edding angemalt, ich hatte nämlich nur zwei rote zur Hand. Damit hat das Projekt dann auch das Prädikat ‚Dirty‘ verdient.  🙂

LiPo-Tiefentladeschutz mit ATtiny85

Früher habe ich gerne Blei-Gel-Akkus benutzt, wenn es darum ging im Freien für ein bisschen Licht oder Musik zu sorgen. Die waren sehr gutmütig, selbst ein paar mal Tiefentladen hat die Kerlchen nicht merklich schockiert. Mittlerweile hat die Lithium-Technologie jedoch die Blei-Typen bei mir völlig verdrängt. Bessere Energiedichte, höheres Leistungsgewicht – einzig die unbestimmte Gefahr bei Überstrapazierung des Akkus sorgt für ein gewisses Gschmäckle bei der Benutzung.

Eine unkomplizierte Lösung stellen sogenannte Lipo-Saver dar. Diese kommen aus dem Modellbau und werden an den Balancer-Anschluss eines Akkupacks geklemmt. Ein unangenehmer Piezo-Summer weist einen dann auf Unterschreitung einer vordefinierten Akkuspannung hin. Das  klappt erstmal ganz gut, allerdings muss man dann natürlich auch immer in Hörweite bleiben um den Akku abzustecken. Will man mit dem Akku zum Beispiel eine Wildkamera im Garten speisen (ist mein aktuelles Vorhaben) ist die Lösung sehr ungeschickt.

Weiterer Ansatz: BMS-Module, ausgesprochen Battery-Management-System. Diese Elektronik schützt den Akku zum einen vor Überladung, zum anderen vor Überentladung. Ich war schon oft kurz davor mir so ein Modul zu bestellen – bis ich mir die Specs genauer anschaue, da liest man dann: Tiefentlade-Abschaltspannung 2,5 V. Ui, dann kann ich es ja eigentlich auch gleich sein lassen, das gleicht praktisch schon einer Tiefentladung. Interessanterweise kommt diese Elektronik anscheinend auch in den günstigeren Powerbanks zum Einsatz, besonders akkuschonend sind die also vermutlich nicht.

Also ist die wohl einfachste Lösung sowas selber zu machen, sollte keinen großen Aufwand darstellen; die Schaltung besteht nur aus einem Messteil und einem Schalter.

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Theoretisch würde sich hier zum Messen ein Komparator + eine Spannungsreferenz anbieten, da ich aber beides nicht daheim habe ist mir der Aufbau mit einem ATtiny lieber. Mit dem Vorteil eines größeren Funktionsumfangs und einer nachträglichen Einstellbarkeit. Als Schalter habe ich mich recht altmodisch für ein Bistabil-Relais entschieden – Vorteil gegenüber einem MOSFET: die Steuerspannung muss nicht aufrecht erhalten werden, der ATtiny kann zwischen den Messungen auch längere Zeit mal schlafen. Bei einem MOSFET würde sich hier die Gatekapazität mit der Zeit über den µC-Pin entladen und der arme Controller würde im Schlaf ersticken.

Die Schaltung soll primär mit meinen 3s-Akkupacks laufen, der ADC-Eingang vom µC mag jedoch maximal 5V sehen. Daher gibt es einen Spannungsteiler aus 3* 100 kOhm, an einem Widerstand lässt sich dann eine Spannung von max. 4,2 V ablesen, allerdings nun eben mit der Verfälschung durch Wertetoleranzen. Durch den Spannungsteiler ergibt sich ein Verlust von 40 µA, höher will ich die Widerstände jedoch trotzdem nicht wählen, da wir uns sonst schleichend in den Bereich eines belasteten Spannungsteilers begeben (der Leckstrom am ADC-Eingang ist im Datenblatt mit immerhin 1 µA angegeben).

Über einen Taster wird die Setz-Spule vom Relais bestromt und die Spannung am Ausgang bereitgestellt. Der µC muss in seiner grundsätzlichen Situation nun nichts anderes machen als die Spannung am analogen Pin einzulesen, mit einem Schwellwert zu vergleichen, und als Entscheidung entweder einfach seinen Ausgang ruhen lassen – oder über einen MOSFET (wahlweise auch ein normaler Transistor) über die Rücksetzspule das Relais in den AUS-Zustand schicken. Damit erstickt er sich dann selbst, da sein Spannungswandler ebenfalls über den Ausgang vom Relais mit Strom versorgt wird (für Interessierte ist der wenige Code dafür bald auf GitHub zu finden).

These Aren’t The Droids You’re Looking For…

Ein bisschen Star Wars-Geraffel darf ja eigentlich nicht fehlen. Als Inbegriff für die futuristische Technik aus der weit entfernten Galaxis steht für mich der kleine R2. R2-D2 ist wohl einer der sympathischsten Roboter-Ikonen die die Welt so kennt. Also mal überlegt, in welcher Form man den Droiden noch unterbringen könnte, als Handyhülle oder Keksdose ist er ja schon ganz nett, aber für beides habe ich eigentlich keine Verwendung, aaber…

Eine neue Schreibtischlampe wäre mir sehr gelegen. Dann könnte ich beim abendlichen Programmier-Vergnügen auf meine bisherige Energiesparlampe verzichten. Mit ihrem ultra-kaltweißen Licht ist sie zwar perfekt für die Konzentration beim Lernen – aber eine behagliche Stimmung kommt damit nicht auf. Das ist auch schon die Lösung. Beziehungsweise die Grundlage zur Lösung.

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Der Dome der Lampe hat ja schon die perfekten Abmessungen; ein paar Streifen blaue Klebefolie sollten reichen, um ihm das typische Antlitz von R2-D2 zu verpassen.

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Als Leuchtmittel sollen selbstverständlich LEDs arbeiten. Aus einer älteren Bestellung habe ich noch 10x Nichia 1W LEDs und einen Ring aus blauen SMD-LEDs übrig. Irgendwie hab ich mir beim Bestellen keine Gedanken gemacht, wie ich die Nichias überhaupt verarbeiten soll – also hab ich die SMD-Knirpse kurzerhand auf die Kupferseite einer Lochrasterplatine gepflastert. Nicht die feine Art, funktioniert aber wie es soll.

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Bei der Bestromung gibt es wieder einen kleinen Kompromiss: die Lampe läuft mit 12V, die weißen LEDs mit ungefähr 3V. Ergo bietet es sich an, jeweils drei LEDs als Strang zu verschalten, über eine Konstantstromquelle dann an 12V. Obwohl LEDs zu den effizientesten Leuchtmitteln überhaupt gehören, entwickeln sie bei entsprechender Leistung doch eine gehörige Abwärme. Besonders bei so einer kleinen Bauform. Da die LEDs hier jedoch nicht an einem satten Kühlkörper betrieben werden, muss die Leistung entsprechend angepasst werden. Anstatt den maximalen 300mA sollen sie mit 100mA bestromt werden.

Da ich aber nur eine Konstantstromquelle mit 350mA Ausgang zur Hand habe, werden die drei LED-Stränge parallel an die einzelne KSQ gehängt. Theoretisch kann es jetzt durch Abweichungen in der Fertigung zu unterschiedlich hohen Strömen kommen – der Aspekt ist hier jedoch vernachlässigbar; zum einen ist die Fertigungsqualität bei Nichia sehr gut, und zum anderen bewegen wir uns in einem sicheren Strombereich, der praktisch unmöglich zu einer Zerstörung der LEDs führen kann – dafür müsste die Abweichung zwischen den LEDs wirklich abnormal groß sein.

Natürlich soll die Lampe nicht nur Vollgas kennen – eine Dimmbarkeit ist wünschenswert, das Zauberwort heißt Pulsweitenmodulation. Dafür braucht es einen µC, aufgrund der Überschaubarkeit des Projektes ist mir ein Arduino (Pro Mini) zu groß, es wird Zeit für den kleinen Bruder: den ATtiny85. Ein toller Controller im kompakten DIP-8-Gehäuse, durch die begrenzte Pin-Zahl aber natürlich nicht überall einsetzbar. Der ATtiny liest eine analoge Poti-Spannung ein und verwurstet sie zu zwei PWM-Signalen. Steht das Poti in der Mitte, sind alle LEDs aus. Dreht man zur einen Richtung wird Weiß heller, zur anderen strahlt die Lampe heller blau.

Für eine authentische Erscheinung darf aber eines nicht fehlen: die piepsige Sprachausgabe. Aus diesem Grund habe ich mir zusammen mit einem Visaton-Kleinlautsprecher noch ein Audio-Dekoder-Modul besorgt, ein WTV-020-SD. Das Modul wird über eine µSD-Karte gefüttert und mit 3,3V versorgt. Klingt angenehm? Naja, bei beidem ist das Modul mehr als nur anspruchsvoll. Zum Starten benötigt das Modul einen Strompeak von >100 mA. Bekommt es den nicht, bleibt es beleidigt ruhig. Bei den SD-Karten ist mir keine Logik aufgefallen, von drei 1GB-Karten sind zwei in Ordnung, mit der dritten mag das Modul einfach nicht arbeiten.

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Die Soundfiles im .WAV-Format habe ich mir aus den Installationsdateien eines Klassikers aus meiner Kindheit besorgt – Star Wars Jedi Knight II. Die mussten dann noch in ein proprietäres Dateiformat gezwängt werden, damit das Soundmodul sie versteht, danach klappt dann aber alles wie es soll.  🙂

Angesteuert wird das Modul durch einen Bewegunsmelder, der optisch das Auge von R2-D2 bildet. Das HIGH-Signal vom Bewegungsmelder muss dann erst noch über einen PNP-Transistor invertiert werden, da das Soundmodul ungeschickterweise bei einem LOW-Signal anfängt zu tüdeln (die Invertierung übernimmt nun doch noch der µC, spart ein Bauteil, hehe). Über einen Schalter lässt sich das Signal auch kappen, falls einem mal nach mehr Ruhe ist.

attiny2Hier das ganze noch als Schematic. Um bei der Kompaktheit die Übersichtlichkeit zu wahren, habe ich die Konstantstromquelle mit den weißen LEDs nicht mit eingezeichnet.

Quick & Dirty: Der Schuhschachtel-Verstärker

Diese Situation mag dem ein oder anderem Bastler sicher bekannt vorkommen: es muss in letzter Sekunde eine Schaltung/Gerät aufgebaut werden – und trotzdem muss das Ding unbedingt ordnungsgemäß funktionieren, für ausgiebige Tests bleibt nämlich keine Zeit mehr…  🙂

So auch wieder passiert auf dem diesjährigen ‚Anti Fruschd‘, einem kleinen Festival im Nachbardorf. Veranstaltet durch das Jugendzentrum Pfiff, zu deren Mitgliedern ich mich auch zähle. Für Interessierte gibt es hier ein kleiner Zusammenschnitt mit Eindrücken vom Festival. Die Aufnahmen wurden mit meiner EOS 600D (+ 50mm f1.8) und der SJ 4000 (auf dem Copter) gemacht.

Tja, wo drückte also der Schuh: Das Aufbauen von Bühne & Co. macht eindeutig mehr Spaß mit Musik. Dafür haben wir eigentlich auch mal einen Bollerwagen-Aufbau gebaut, mit 2x Visaton BG20 in ca. 140l Volumen (Bassreflex-Bauweise). Angetrieben werden die bisher von einem Tripath TA2024. Ein absolut bemerkenswerter Verstärker – eine digitale Endstufe ohne jeglichen Kühlkörper; auch bei Volllast wird der Chip lediglich handwarm, der Wirkungsgrad ist kaum zu toppen. Leider kann auch dieses Wunderwerk der Digitaltechnik nicht zaubern – versorgt wird der Verstärker von einem LiPo-Akku mit 12V Spannung; bei 8 Ohm kann der Verstärker daher nicht viel mehr als 10W an Leistung umsetzen.

Irgendwie muss also die Spannung erhöht werden, anders kann nicht mehr Leistung an den Lautsprecher abgegeben werden. Jedoch soll trotzdem weiterhin ein Akku reichen zur Versorgung – eine Reihenschaltung hätte praktische Nachteile. Ein bisschen Recherche haben dann zu einem Hochsetzsteller- bzw. Step-Up-Modul von Aliexpress geführt. Der verbaute Regler kann einen Wirkungsgrad von über 90% erreichen, das klingt doch gut. Beim Verstärker habe ich mich für den TPA3116 entschieden, der kommt nämlich mit den angepeilten 24V noch gut klar. Bei wenig Verzerrung kann der Chip dann immerhin 50W pro Lautsprecher ausspucken. Als kleines Schmankerl habe ich noch ein Vorverstärker-Modul auf Basis des LM1036 dazubestellt. Damit lassen sich dann auch Volume, Treble, Bass und Balance komfortabel einstellen.

Die angesprochenen Bauteile habe ich eigentlich schon vor Monaten bestellt und dann aber schlicht keine Zeit gefunden sie ihrer Verwendung zuzuführen. So lief es dann auf den Vorabend vom Festival raus. Zunächst wurde ein Funktionstest der Hardware durchgeführt. Mein größtes Bedenken war dabei das Zusammenspiel zwischen Verstärker und Hochsetzsteller; glücklicherweise gab es kein Rauschen oder Brummen, die Schaltfrequenz liegt wohl deutlich oberhalb des relevanten Frequenzbereiches vom Audioverstärker. Prima, dann kann ja alles ordentlich verkabelt werden.

Nach einer Weile Abisolieren und Crimpen war auch die Verkabelung abgeschlossen, allerdings kann dieses fragile Konstrukt so in der freien Wildbahn nicht lange überleben – es muss ein Gehäuse her. In der Größe habe ich jedoch leider keine Kunststoffgehäuse, und für ein Holzgehäuse ist die Zeit zu knapp. Ein bisschen weiter grübeln hat mich dann zum Schuhkarton gebracht; davon stehen genug rum, und die Bearbeitung ist auch entspannt. Von der Form her hätte ein Birkenstock-Karton gut gepasst, aber naja… optisch hat der Adidas-Karton irgendwie doch mehr zugesagt. Da würden die Slawen wohl auch zustimmen

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Das Schweigen der Schrittmotoren

Einer numerisch-gesteuerten Maschine bei der Arbeit zuzusehen ist einfach was Großartiges. Bisher konnte ich diese Wunder der Technik jedoch nur über Firmenbesuche und natürlich YouTube zu Gesicht bekommen. Da die Verfügbarkeit von Schrittmotoren und Treibern durch die rasche Entwicklung von Hobby-3D-Druckern in den letzten Jahren mittlerweile enorm groß ist, habe ich mich entschlossen mir diesen kleinen Traum einer eigenen CNC-Maschine nun doch einmal zu erfüllen.

Da stellt sich zunächst die Frage: was soll es denn werden? Fräse, Drucker oder Cutter? Nun gut, die erforderlichen Führungen, Spindeln und Motoren für eine vernünftige Fräse sprengen mein Studi-Budget dann doch um ein Vielfaches. Mit 3D-Druckern habe ich mich schon etwas auseinandergesetzt, da warte ich lieber noch ein bisschen technischen Fortschritt ab. Von einem Cutter verspreche ich mir das beste Preis/Leistungs-Verhältnis.

In unserer Werkstatt steht schon länger ein kompakter Kreuztisch von Wolfcraft – die längste Zeit unbenutzt. Zunächst erschien mir das als gute Grundlage für das Projekt, im Nachhinein war das Retrofitting aber wahrscheinlich aufwendiger als ein Neubau aus moderneren Alu-Profilen. Aber was soll’s. 🙂

Also den Tisch mal teilzerlegt: der Schlitten sitzt auf Schwalbenschwanzführungen und wird von Trapezspindeln angetrieben – nicht unbedingt umwerfend, aber auch nichts verkehrtes. Das sollte für NEMA17-Motoren machbar sein. Also eBay durchforscht und ein günstiges 5er Set bestellt, die Restlichen sind Reserve für zukünftige Basteleien. Als Treiber dienen Pololu A4988, wie auch die Motoren sind diese sehr gängig in der 3D-Drucker-Szene. Als Gehirn soll ein Arduino Uno dienen, mit dem Protoneer-Shield finden die Treiber dann bequem Platz darauf. Mittels GRBL auf dem Arduino lässt sich dann G-Code von einem PC oder Raspberry an die Maschine schicken, dank USB-Verbindung muss ich mir dafür dann keinen steinalten Rechner mit Parallelport suchen.

Der mechanische Umbau ist sehr geradlinig: durch Glück haben die Spindelwellen am Tisch einen Durchmesser von 8 mm – perfekt passend zu den Wellenkupplungen die ich mir als Flansch besorgt habe, um die 5 mm Welle vom Schrittmotor an die Maschine zu bekommen. In unserer Werkstatt habe ich dann noch ein passendes Aluprofil gefunden, damit soll der Schrittmotor mechanisch an der Maschine befestigt werden. Die restliche Arbeit besteht damit nur noch aus Sägen, Bohren, Feilen, Feilen & Feilen.

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Nachdem alles seinen Platz gefunden hat, die Kabel verlegt wurden, der Arduino bespielt ist und auf meinem Rechner der Universal-G-Code-Sender läuft, ist es nun Zeit für einen ersten Funktionstest. Über das eben erwähnte Programm lässt sich jede Achse individuell ansteuern – so lässt sich auch schnell prüfen, ob ein Motor in die falsche Richtung läuft, das muss dann nämlich in der Konfiguration von GRBL angepasst werden.

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Nun gut, die X-Achse also mal ein paar Schritte befehligt… und der Schlitten fährt zügig in den Endanschlag! Ohje, die Schrittweite muss noch angepasst werden, ansonsten passt es aber. Das gleiche Spiel für die Y-Achse… und es tun sich ein paar Schrittchen, der Motor scheint gequält zu summen. Hmm, die Welle von der Maschine ist minimal versetzt zum Motor, anscheinend verkantet das ganze dadurch zu stark und der Motor verliert Schritte. Das muss mit der Feile noch nachgebessert werden. Insgesamt ist der erste Test aber schon mal zufriedenstellend.

Tja, und womit soll der Cutter dann letztendlich schneiden? Natürlich mit einem Laser! Dazu gibt es dann in einem anderen Beitrag mehr…

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Wochenendprojekt: 240W-Stroboskop

Tja, wenn die Software nicht wäre… Eigentlich lief alles nach Plan, in später Samstagnacht war das Projekt hardwaremäßig sehr gut abgeschlossen, aber dann musste ja der µC beweisen, dass er die Macht über den gelungenen Abschluss eines elektronischen Projektes hat. Aber alles von Anfang:

Für kleinere Festlichkeiten wollten ein paar Kumpels und ich ein Stroboskop haben. Das sollte zeitgemäß mit LEDs betrieben und auch selbstgebaut werden, damit man auch noch die Möglichkeit hat mit der Ansteuerung etwas zu spielen. Natürlich braucht ein ordentliches Strobo entsprechend viel (Licht-)Saft – daher kamen beefige 10W-LEDs zum Einsatz. Diese Chip-On-Board-Typen haben nämlich die sehr angenehme Eigenschaft, dass ihre Betriebsspannung bei 12V liegt und nicht wie üblicherweise bei 3,2V. Das funktioniert durch eine interne Beschaltung von 3 Dioden in Reihe und jeweils 3 Dioden parallel – in Summe also 9 Dioden pro LED.

Das spart den größten Teil der Kosten – nämlich die Konstantstromquellen, die die Spannung tiefsetzen und gleichzeitig den Strom begrenzen. Für maximale Lebensdauer der LEDs sollten im Allgemeinen jedoch lieber Konstantstromquellen verwendet werden.

Natürlich muss der Strom aber weiterhin begrenzt werden, sonst würden die LEDs innerhalb von Sekunden den Hitzetod sterben. Oder sie müssten enorm gekühlt werden, auch keine wünschenswerte Alternative. Abhilfe schaffen also eine Hand voll MOSFETs und ein getaktetes Signal. Die Steuerung dafür übernimmt ein Arduino Pro Mini.

Über einen Poti und einen Taster wird das Licht gesteuert. Der Taster schaltet nach GND durch, am Arduino-Pin ist der interne Pull-up-Widerstand aktiviert. Damit kann auf weitere externe Bauteile verzichtet werden. Beim Drücken des Tasters wird ein Interrupt ausgelöst, in der Service Routine wird dann ein Betriebsmodi-Zähler inkrementiert. So kann zwischen den Programmen (Strobo, Larsonscanner, evtl. noch Automatik) weiter geschaltet werden. Mit dem Poti lässt sich die Geschwindigkeit der Programme regeln.

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Für genügend große Helligkeit haben wir uns für 24 Stück der 10W-Bomber entschieden. Diese werden in 3er-Grüppchen von je einem MOSFET versorgt. Laut den chinesischen Angaben soll eine einzelne LED ca. 1000 Lumen auf 10 W bringen. Das wäre fast zu schön um wahr zu sein, ich denke 700 Lumen ist realisitischer. Das wären dann in Summe so 17000 Lumen. Nicht schlecht.

Das stellt uns dann auch vor das letzte Hardware-Problem: die LEDs wollen beim Stroboskop allesamt zusammen blitzen, dabei fällt dann ein Strom von 24 Ampere an. Mit den normalen Steckernetzteilen kommt man da nicht sehr weit, es sollte aber trotzdem eine günstige Lösung geben… und die gibt es auch und heißt: Servernetzteile. Im Internet findet man massig ausgediente Servernetzteile für einen sehr fairen Preis. Diese kompakten Biester können bei sehr konstanter Spannung einen enormen Strom ausspucken. So habe ich mich dann für ein Modell von HP entschieden, bei 12 V kann dies einen Strom von 41 A liefern. Da diese Netzteile auch für die Sendeanlagen von CB-Funkern sehr interessant sind, kommen aus jenen Kreisen sehr gute Anleitungen für das Modifizieren der Netzteile, so dass diese auch ohne angestecktes Motherboard anlaufen:

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Wie bereits angesprochen war das Sägen, Kleben, Löten und Testen der Hardware planmäßig Samstags abgeschlossen – eigentlich wie auch die kompakte Software. Die habe ich unterwegs schon mal im Editor verfasst, dummerweise halt ohne Testmöglichkeit. Da sie aber recht überschaubar war, war ich mir sicher das müsste auch so klappen… Pustekuchen!  🙂

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Der µC wollte sich partout nicht so verhalten wie er eigentlich sollte… die Eingabe durch den Taster wurde ignoriert. Ein Schutztimer, der die LEDs nach einer gewissen Zeit abschalten sollte um eine thermische Überlastung zu verhindern, funktionierte auch nicht. Leider gibt es beim Arduino keine einfache Möglichkeit des Debuggens, und in der späten Stunde war der Fehler nur schwer durch bloßes Grübeln zu entdecken. Sonntags war das Wetter zu schön zum Basteln, so lag das Projekt dann halbfertig erst mal nur rum.

Mithilfe des Debuggers des kleinen Mannes (Serial.print()) stellte sich der Fehler wie erwartet als Kleinigkeit heraus: Um ein bisschen Rechenzeit zu sparen, habe ich beim Strobo-Programm auf die Arduino-eigenen DigitalWrite() verzichtet und stattdessen die MOSFETs direkt über eine Portmanipulation geschalten. Leider habe ich dabei auch den internen Pull-up vom Interrupt-Pin deaktiviert. So hing der arme µC dann dauerhaft in der Interrupt Service Routine fest, das erklärt auch warum der Schutztimer nicht mehr hochlief wie er soll. Ende gut, alles gut!

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Hier zu sehen der Betrieb als Larson-Scanner mit variierender Geschwindigkeit.

 

Strahlende Strümpfe!

Dieses Projekt ist schon ein paar Jahre älter, trotzdem wollte ich es nicht unerwähnt lassen, da man hier gut sieht mit welch einfachen Mitteln man einen Geiger-Müller-Zähler aufbauen kann. Der hier vorgestellte Aufbau ist mit einem Dosimeter nicht zu vergleichen, reicht aber doch aus um eine Strahlungsquelle zuverlässig zu detektieren.

Ein Geigerzähler gehörte neben einem Metallsucher zu den absoluten Must-Haves meiner Jugend. Das geheimnisvolle Knacken des Lautsprechers aufgrund von unsichtbarer Strahlung ist einfach faszinierend. Zu meinem Glück war das Angebot von alten Zählrohren aus russischer Produktion zu Zeiten vor dem Fukushima-Unglück einfach hervorragend. So habe ich mir dann ungefähr zu meinem 16. Geburtstag ein Päckchen aus der Ukraine zukommen lassen, der Inhalt: ein schönes SBM-20 Zählrohr.

Doof ist nur, dass diese Zählrohre eine Gemeinsamkeit haben: sie brauchen eine Spannung im Bereich von 400-600 V um zu funktionieren. Also erst mal das Internet bemüht, vermutlich in einem Forum ist mir dann eine komfortable Lösung gekommen: Die Hochspannungskaskade aus elektrischen Fliegenklatschen. So ein unnötiges Ding lag hier sogar noch irgendwo rum, also gleich mal zerlegt. Damals konnte ich mit der eigentlichen Schaltung noch nicht viel anfangen, heute ist mir der Aufbau aus Sperrwandler und nachgeschaltetem Villard-Verdoppler schon etwas geläufiger.

Normalerweise läuft die Fliegenklatsche mit 3 V und erzeugt dann um die 1200-1500 V sekundär. Mit einer 1,2 V-Zelle liegen am Ausgang rund 500 V an, also genau richtig für das Zählrohr. Über einen 1 MΩ-Widerstand ist das Zählrohr mit einer Darlington-Stufe verbunden; diese treibt den Lautsprecher und die beiden roten LEDs an. Für die Bedienung gibt es einen Schalter und einen Taster an dem Gerät. Mit dem Schalter lässt sich der Ausgang der Kaskade kurzschließen – für Reparaturen oder die Lagerung. Der Taster hingegen versorgt den Sperrwandler mit Strom. Er muss nur kurz gedrückt werden, die Ausgangskapazität kann die Hochspannung für einige Minuten zwischenspeichern.

Als kleines Gimmick sitzen auf der Oberseite noch 7 LEDs. Im Betrieb bewegen sich diese dann wie Elektronen um einen Atomkern. Die Schaltung dafür habe ich mir bei einem Pollin-Bausatz abgeschaut und auf Lochraster nachgebaut. Die beiden aufblitzenden LEDs oben sind eine optische Ergänzung zum Lautsprecher:

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Im Leerlauf knackt und blitzt der Detektor im Schnitt so um die 10-20 Mal/Minute. Das kommt von der gewöhnlichen Hintergrundstrahlung und wird daher auch als Nullrate bezeichnet. Als Testobjekt dient mir ein Glühstrumpf, ebenfalls von Pollin. Je nach Alter haben diese Glühstrümpfe einen mehr- oder weniger hohen Anteil an Thorium, mit dem Zerfallsprodukt Radon. Also gespannt den Geigerzähler der alten Socke nähergebracht, und siehe da… es knackt ganz ordentlich! So ein starkes Ergebnis hätte ich nicht mal erwartet, das wäre m. M. nach fast schon einen Warnhinweis beim Verkauf wert.

Ansonsten gestaltet sich die Suche nach weiteren Strahlungsquellen im Haushalt (glücklicherweise!) als schwierig. Die Leuchtziffern von alten Uhren und Messgeräten erzeugen keinen Ausschlag. Soweit ich weiß handelt es sich dabei aber auch gerne um Tritium, ein AlphaStrahler. Diese Strahlung wird schon vom Glasdeckel aufgehalten, spätestens die Vollmetall-Hülle des SBM-20 kann sie nicht mehr durchdringen. Dafür bräuchte es dann schon ein Glimmer-Fenster oder dergleichen.

Fazit: Eine spaßige Bastelei die weder viel Geld noch Zeit kostet. Inzwischen gibt es auch wieder eine Auswahl von preiswerten Zählrohren am Markt, nach der Fukushima-Katastrophe war das Angebot praktisch leergefegt. Als Beispiel hier eine DDR Röhre.