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USBAVRLAB

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USBAVRLAB ist ein Projekt von Christian Ulrich. Er hat ein kleines Multitalent für das Elektroniklabor geschaffen. Es gibt verschiedene Firmwares, so dass das USBAVRLAB neben der Verwendung als AVR-Programmiergerät z.B. auch als Logicanalyzer und Protokolllogger eingesetzt werden kann. Die Hostsoftware läuft unter Windows und Linux.

Meine Version der Schaltung enthält folgende Änderungen im Vergleich zum Vorbild:

  • Die Ansteuerung der LEDs erfolgt über Inverter, so dass Duo-LEDs mit gemeinsamer Anode  ohne Softwareänderung verwendeten werden können. Ich verwende eine einzelne RGB-LED zum Anzeigen des Status.
  • Die 3V-Betriebsspannung wird von einem Spannungsregler erzeugt. Das ist genauer und kurzschlussfest.
  • Die USB-Betriebsspannung ist mit einer selbstrückstellenden Sicherung abgesichert.
  • Auch die Pins USIG1 und RXD sind mit Widerständen zur Strombegrenzung ausgestattet.
  • Zusätzlich zum 10poligen gibt es auch einen 6poligen Wannenstecker zur Programmierung von AVRs.
  • Der USB-Schirm ist wie in dem Dokument “Common USB Development Mistakes” empfohlen über 4.7nF und 1MΩ mit der Schaltungsmasse verbunden.
  • Das Layout enthält ausschließlich THT-Bauelemente.

Die Größe der Platine ist so gewählt, dass sie in das Gehäuse FR 80 42 100 ME passt. Die Frontplatte wurde mit der Tonertransfermethode bedruckt.

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USBAVRLAB Layout (0)
Vorlage für USBAVRLAB Frontplatte (0)

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Rezension “Hohe Schule der Elektronik”

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Cover des Buches "Hohe Schule der Elektronik"“Hohe Schule der Elektronik” ist die deutsche Übersetzung von “Arts of Electronics”, einem der Standardwerke der Elektronik. Geschrieben wurde es von Paul Horowitz und Winfried Hill. Die deutsche Ausgabe ist beim ELEKTOR-Verlag erschienen.

Dieses Buch führt sehr systematisch an die Elektronik heran. Es umfasst fast alle Bereiche der Elektronik und erklärt sie gut verständlich. Dabei wird vermieden, übermäßig mathematisch zu werden, allerdings wird die Mathematik auch nicht ganz ausgeklammmert. Nach jedem Kapitel gibt es einen Teil mit guten und schlechten Schaltungen, die zeigen, wie man es (nicht) machen sollte.

Allerdings hat dieses Buch auch einige Fehler, die sich bei der Übersetzung eingeschlichen haben. Ich habe deshalb begonnen eine Fehlerliste zu erstellt.

 

Band 1

Der erste Band beschäftigt sich mit den Grundlagen und der analogen Schaltungstechnik. Zu Beginn wird die Spannung und der Strom vorgestellt. Weiter gehts mit dem (komplexen) Ohmschen Gesetz, einfachen Transitorschaltungen und Schaltungen mit Operationsverstärkern. Durch paxisbezogene Beispiele und Tips der Autor zu Dimensionierung und häufig gemachten Fehlern ist ein recht einfacher und schneller Einstieg möglich. Im Anhang wird zusätzlich noch das Messen mit dem Oszilloskop und die Differentialrechnung erklärt.

Band 2

Der zweite Band beschäftigt sich mit Digitaltechnik. Im ersten Kapitel wird sehr gut der Unterschied zwischen analog und digital erklärt. Auch verschiedene Binärcodes werden kurz vorgestellt. Von diesen Grundlagen geht es über einfache Logikschaltungen zu Mikroprozessoren und -controllern. Selbst der 8086-Assemblerbefehlsatz wird erwähnt. Die verschieden Verfahren zur Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlung und dabei auftretende Fehler werden anschaulich dargestellt. Es werden auch Techniken der Elektronikkonstruktion erwähnt, mit denen ein schnelles und sicheres Entwerfen von Schaltungen möglich ist. Außerdem geht es um Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsschaltungen sowie Kleinleistungs- und Messtechnik.

Fazit

Dieses Buch deckt fast alle Bereich der Elektronik ab und kann sehr gut als umfangreicher Einstieg in die Elektronik verwendet werden. Insgesamt ist es für jeden (werdenen) Elektroniker eine gute Wahl.

Automatische Vervollständigung in Firefox

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Firefox kann Eingaben in Formularfeldern automatisch vervollständigen. Allerdings werden auch Eingaben mit Tippfehlern gespeichert. Das ist sehr störend. Unerwünschte Einträge aus dieser Autocomplete-Liste können folgendermaßen gelöscht werden:

  1. In einem Formularfeld die ersten paar Buchstaben des zu löschenden Eintrags eingeben, damit dieser erscheint:
  2. Den unerwünschten Eintrag mit dem Mauszeiger oder den Pfeiltasten auswählen:
  3. “Shift + Entf” drücken.
  4. Der fehlerhafte Eintrag ist gelöscht:

Fehler bei der Ansteuerung von LC-Displays

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Wer es selbst schon einmal probiert hat weiß, dass die Ansteuerung von LC-Displays manchmal schwierig sein kann. Deshalb liste ich hier mal die häufigsten Fehler auf.

  1. Das Timing

    Das Timing ist der wohl am häufigsten gemachte Fehler. Das in den Datenblättern angebene Timing sollte man tunlichst einhalten.

    • Es handelt sich um kein Original-Hitachi-Display? Dann sollte man versuchen, die Warteschleifen weiter zu vergrößern, da diese LCDs manchmal geringfügig andere Timings benötigen. (siehe Datenblatt!)
    • Der Widerstand zwischen Pin 24 und 25 des HD44780 ist größer als 91KOhm. Dieses Display ist besonders stromsparend, weil es langsamer getaktet ist. Man könnte entweder den Widerstand wechseln und wieder 91KOhm einsetzen (so verbraucht das Display wieder mehr Strom) oder man verlängert die Warteschleifen um den entsprechenden Faktor.

  2. Die Kabel

    Sie sind hier eigentlich nur aufgeführt, weil sie bei mir Probleme gemacht haben. Flachbandkabel brechen gerne mal. Dann entstehen merkwürdige Fehler wie unkontrollierte Wechsel von Groß- und Kleinschreibung oder das Display wird gar nicht erst intialisiert.

Fehler in “Hohe Schule der Elektronik”

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Cover des Buches "Hohe Schule der Elektronik"Die “Hohe Schule der Elektronik” enthält leider einige Fehler. Ich habe hier einmal angefangen, Fehler in diesem Buch aufzulisten und diese zu berichtigen. Diese Liste bezieht sich auf die 5. deutsche Auflage und erhebt natürlich keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit. Bitte helft mir diese Liste zu vervollständigen.

Geänderte Passagen sind kursiv gedruckt.

Seite: Fehler: korrigierte Version:
58 Der Grund liegt darin, dass Kondensatoren meist klobiger[...] Der Grund liegt darin, dass Spulen meist klobiger[...]
71 [...] muß sein Input im Bereich von +-15V bleiben[...] [...]muß sein Input im Bereich von +-15mV bleiben[...]
72 [...] wobei bei Punkt A ungefähr -0,6A beibehalten werden. [...]wobei bei Punkt A ungefähr -0,6V beibehalten werden.
89 [..]; nur ist die Ansteuerung leichter. [...] die Ansteuerung ist leichter.
90 [...] für Silikontransistoren klein ist, häufig 6 Volt. [...] für Siliziumtransistoren klein ist, häufig 6 Volt.
91 [...] für Ladeströme von 0 bis 100mA. [...] für Lastströme von 0 bis 100mA.
91 RC schützt den Transistor [...] RC schützt den Transistor [...]
95 [...] der erste Teil der exponentielle Ladekurve eines RC. [...] der erste Teil der exponentielle Ladekurve eines RC-Gliedes.
97 Die letzte Spannung [...] Die letzte Schaltung [...]
99 [...] das Verhaltung der Spannungsquelle [...] [...] das Verhaltung der Stromquelle [...]
99 Die Spannungsquelle Q1 [...] Die Stromquelle Q1 [...]
103 IC = hFEIB Ic = hFEIB
110 [...] wobei zwei Transistoren auf einem einzigen Silikonstück aufgebracht sind [...] wobei zwei Transistoren auf einem einzigen Siliziumstück aufgebracht sind
121 [...] das Eingangssignal mit dem Teiler zu laden [...] [...] das Eingangssignal mit dem Teiler zu belasten [...]
123 [...] Reaktion auf ein Normalmodesignal [...] [...] Reaktion auf ein Gegentaktsignal [...]
164 [...] somit ergeben sich höhere kapazitive Ströme bei gleicher Kapazität. [...] somit stören kapazitive Ströme relativ zum Eingangsstrom bei FETs stärker.
167 [...] , die direkt an die Stromversorgung liefern können. [...] , die auf Höhe der Spannungsversorgung liegen können.
172 [...], so daß sich keine Verstärkung in der Geschwindkeit ergibt. [...], so dass sich kein Geschwindigkeitsgewinn ergibt.
181 [...] verhindert ein Aufladen des Kondensators[...] [...] verhindert ein Entladen des Kondensators[...]
188 [...](dabei ist jedoch eine hohe Eingangsimpendanz zu beachten, besonders bei Bauteilen für hohe Stromstärken)[...] [...](dabei ist jede eine hohe Ausgangsimpendanz zu beachten [...]
194 RDS(ein) max. [W] RDS(ein) max. [Ω]
196 [...] wobei allerdings die Ansteuerung von Up12 unter 20 Volt liegen müßte. [...] wobei allerdings die Ansteuerung von VP12 unter 20 Volt liegen müßte.
215 [...] nie mit mehr als 150 Volt Vollausschlag angesteuert wird. [...] nie mit mehr als 150% des Vollausschlags angesteuert wird.
217 Es gibt handelsübliche Leistungsendstufen mit Operationsverstärkern [...] Es gibt handelsübliche Leistungsendstufen (=Buffer) für Operationsverstärkern [...]
236 Typ: LFnnn ???
242 [...] nicht besonders elegant ist, esie doch ihren Zweck. [...] nicht besonders elegant ist, erfüllt sie doch ihren Zweck.
246 Ein Operationsverstärker wie der 411 mit einem Vorspannungsstrom von 80nA ist ungeeignet; gewöhnlich ist ein Operationsverstärker mit einem FET im Eingang, wie der 411, notwendig [...] Ein Operationsverstärker wie der 741 mit einem Vorspannungsstrom von 80nA [...]
252 [...] durch den maximalen Ausgangsstrom von 20mV [...] [...] durch den maximalen Ausgangsstrom von 20mA [...]
257 Uaus = 1/(RC)*Integral (Uein)dt + konstant Uaus = - 1/(RC)*Integral (Uein)dt + konstant(das ist auch im englischen Original falsch!)
275 [Zaus] W [Zaus] Ω
308 [...] wobei Tn das Tschebyscheff-Polynom n-ter Ordnung [...] [...] wobei Cndas Tschebyscheff-Polynom n-ter Ordnung [...](alternativ: das Cn in der Formel darüber in Tn ändern)
360 [...] widersteht sogar Spannungsstößen von 80 Ampere [...] widersteht sogar Stromstößen von 80 Ampere
424 [...] und nimmt bei Ladeströmen von über einigen Milliampere beträchtlich ab. [...] und nimmt bei Lastströmen von über einigen Milliampere beträchtlich ab.
425 Abbildung 6.59: Ladestrom [mA] Abbildung 6.59: Laststrom [mA]

Der zweite Band enthält anscheinend weniger Fehler.

Eingetrocknete und ausgelaufene Elkos

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Elektronische Geräte, die nicht ständig benutzt werden und unbenutzt in der Ecke stehen, funktionieren unter Umständen auf einmal nicht mehr, wenn man sie benutzen will.
Außer an korridierten Kontakten kann das an eingetrockneten oder ausgelaufenen Elkos liegen.

Wenn man die Elkos erwärmt (z.B. mit einem Fön), kann man sie oft wieder zur Zusammenarbeit bewegen. Trotzdem muss man sie natürlich austauschen, aber zur Lokalisation des Fehler kann das Erwärmen recht hilfreich sein.

Ausgelaufene Elkos fühlen sich “glipschig” an und riechen ziemlich merkwürdig. Der Geruch verstärkt sich meist wenn man an ihnen herumlötet. Manchmal kann man auf der Platine auch Rückstände des ausgelaufenen Elektrolyts sehen. Auch diese Elkos müssen ausgetauscht werden.

Besonders häufig tritt dieser Fehler in Schaltnetzteilen auf.
Häufig passiert es, dass ein Videorecorder, der ja immer am Netz hängt, nach dem kurzzeitigen Ziehen des Netzsteckers nicht mehr anläuft. Tauscht man die Elkos, läuft er wieder einwandfrei.

EPS, LaTeX und PSfrag

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Wer längere Texte wie z.B. Diplomarbeiten mit LaTeX schreibt, möchte auch hochwertige Abbildungen in das Dokument einfügen. Mit dem “normalen” latex müssen die Grafiken dazu im EPS-Format vorliegen. Mit pdflatex dagegen werden Rastergrafikformate wie JPEG oder PNG benötigt. Hier ist es nicht (direkt) möglich EPS-Dateien einzubinden.
Dieser Artikel beschäftigt sich mit der ersten Methode, der Einbindung von EPS-Grafiken mit Hilfe von “latex”, denn diese Vorgehensweise hat einen Vorteil. Es ist möglich die Beschriftungen der Grafiken in der jeweiligen LaTeX-Schriftart darstellen zu können und dabei auch den Mathematik-Modus von LaTeX zu nutzen. So kann das Schriftbild innerhalb des Dokuments vereinheitlicht sowie Formeln und Formelzeichen LaTeX-typisch sehr hochwertig dargestellt werden.

Voraussetzungen

Die Ersetzung der Schriftart wird von  LaTeX-Paket PSfrag vorgenommen. Wenn es noch nicht in der verwendeten TeX-Distribution enthalten ist, muss es zunächst installiert werden. Ebenfalls benötigt wird das Paket graphic oder graphix.

Hier ein Minimalbeispiel für die Verwendung von PSfrag:

  1. \begin{figure}
  2. %Text omega_f durch entsoprechendes Symbol ersetzen
  3. \psfrag{omega_f}{$\omega _f$}
  4. \includegraphics{grafik}
  5. \end{figure}

Leider funktioniert das nicht mit jeder beliebigen EPS-Datei. Der zu ersetzende Text muss im Klartext in der Datei stehen. Das kann man überprüfen, indem man die EPS-Datei in einem Texteditor öffnet und nach der zu ersetzenden Zeichenfolge sucht.

 

Warum sind nicht alle EPS-Grafiken kompatibel?

Wenn der Text im Klartext angegeben wird, ist auch die Schriftart, in der der Text dargestellt werden soll, im EPS angegeben. Wenn nun die Grafik auf einem System geöffnet wird, das nicht über diese Schriftart verfügt, wird eine andere Schrift zur Anzeige verwendet. Das Ergebnis sieht dann u.U. deutlich anders aus. Diese Art von EPS-Dateien ist also nicht portabel. Wird die Schrift dagegen in einen Pfad umgewandelt und als Vektorgrafik in die EPS-Datei eingebettet, muss die Schriftart auf dem System nicht vorhanden sein; das Ergebnis sieht immer gleich aus. Diese Lösung ist also portabel, aber leider nicht kompatibel mit PSfrag. Welche Methode der Entwickler der verwendeten Software implementiert hat, lässt sich meist nur durch eigene Experimente herausfinden.

Übersicht über den EPS-Export verschiedener Programme

DIA
Kompatibler Export möglich. Zur Konvertierung von DIA nach EPS auf der Konsole

  1. dia -e out.eps -t eps-builtin in.dia

 

MATLAB
Der eingebaut EPS-Export ist inkompatibel. Mit LaPrint kann aber eine kompatible EPS-Datei zusammen mit einer TeX-Datei, die die benötigten PSfrag-Ersetzungen bereits enthält, erzeugt werden.

MAPLE
In MAPLE 11 ist der EPS-Export inkompatibel. Ein Workaround ist mir nicht bekannt. Frühere MAPLE-Versionen sollen u.U. kompatibel sein.

OpenOffice Draw
EPS-Export inkompatibel. Der auf OpenOffice.info beschriebene Weg funktioniert in den Versionen 2 und 3 nicht mehr.

Fli4l-Router

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Durch Zufall bin ich auf das Fli4l-Projektgestoßen, das einen Disketten-Router bereitstellt und modular erweiterbar ist. Nun muss ein alter PC für Routing andere Aufgaben herhalten.

Mein Aufbau:
Der 8-Port-Switch, der auf dem Foto zu erkennen ist, wird zusammen mit dem Router ein- und ausgeschaltet. Er ist an die schaltbare Buchse des Netzteils angeschlossen. Der blaue Accesspoint oben links wird mit einem extra Schalter geschaltet.
Hardware:

  • passiv gekühlter Pentium 120@90Mhz mit zugehörigem Board
  • 96 MB RAM
  • 100 MB Zip-Laufwerk als Massenspeicher
  • 2X CD-ROM
  • Super Sound 32, eine Noname-Soundkarte mit OPTi 82C925 Chipsatz
  • Fritzcard ISA
  • SuperIO-Karte für 2. Parallelport
  • 3Com Netzwerkkarte PCI
  • LC-Display mit 20 Spalten und 4 Zeilen (Displaytech 204a)

Features meiner Fli4l-Installation:

  • ISDN-Router
  • Druckserver
  • Faxserver
  • Anrufbeantworter

Sonstiges:

  • Steuerung über Tasten an der Gehäusefront (cpanel)
  • Statusinformationen über das LC-Display
  • Fernwartung über SSH

Gehäuse:

Am einfachsten ist es natürlich ein altes PC-Gehäuse zu nehmen. Das passt alles: Größe, Befestigungsbohrungen, etc. Allerdings ist so ein mausgraues Etwas nicht gerade ein Blickfang. Da meine HiFi-Anlage, die in der Nähe des Routers steht, silbern ist, bin ich auf die Idee gekommen das Gehäuse auch silbern anzusprühen. Um auch Diskettenlaufwerk und CD-ROM-Laufwerk besprühen zu können, habe ich die Frontblenden abgebaut, was erstauntlich einfach ging. Der Effekt ist erstaunlich: Das Gehäuse sieht jetzt richtig schmuck aus, silberne CD-ROM- und Diskettenlaufwerke hat nicht jeder. Das Gehäuse besitzt ein zweistelliges LED-Display auf dem normalerweise die Taktfrequenz angezeigt wird. Ich benutze es um den Onlinestatus anzuzeigen. Die Jumper wurden so gesetzt, dass im Ruhezustand “OF” angezeigt und wenn man den “Turbo-Schalter” überbrückt, “On”. Das nötige Signal liefert cpanel über die serielle Schnittstelle.

Geräuschdämmung:

Um einen möglichst leisen Router zu verwirklichen, habe ich versucht möglichst gut zu dämmen. In den Gehäusedeckel habe ich Korkplatten geklebt, das Gehäuse stehen auf kleinen Korkscheiben. Das soll die entstehenden Vibrationen dämpfen. Der Netzteillüfter läuft auf ca. 7 statt auf 12 Volt, was ihn ebenfalls deutlich leiser macht. Die Festplatte, die nach langer Betriebszeit ausgefallen ist, habe ich durch ein 100MB-Zip-Laufwerk ersetzt. Der Router bootet zunächst von Diskette und lädt dann die OPT-Pakete von der ZIP-Disc nach. Wenn längere Zeit nicht auf die ZIP-Diskette zugegriffen wird, schaltet sich der Motor ab, sodass der Router dann praktisch lautlos arbeitet.

aktuelle Situation:

Mittlerweile ist der FLi4l-Router nicht mehr im Einsatz, obwohl er mir lange Zeit gute Dienste geleistet hat. Als hier endlich DSL verfügbar war, wurde er durch einen Speedport W701 ersetzt. Mit Speedport2Fritz wurde er mit einer aktuellen Firmware von AVM versehen. Damit kann er die wichtigsten Aufgaben des Fli4l-Routers übernehmen. Neben dem Routing kann er als Anrufbeantworter dienen und Faxe senden und empfangen. Nur als File- und Druckserver kann der Kleine nicht dienen. Dafür ist er aber durch seinen Flashspeicher völlig lautlos und deutlich stromsparender als ein ausgewachsener PC.

 

Empfänger für (Win)LIRC in SubD

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Mein selbstgebauter Empfänger für das LIRC-Projekt passt in ein SUB-D-Gehäuse.
Mit LIRC lässt sich der PC per Infrarot-Fernbedienung steuern. Den stabilen und platzsparenden Aufbau im Sub-D-Gehäuse habe ich schon dreimal verwendet. Der Empfänger des Routers war mein erster Aufbau und ist daher etwas größer und noch ohne Gehäuse.

Hier der Schaltplan.

 

 

 

MRON – Ein autonomer Roboter

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MRON ist ein kleiner selbstgebauter, autonomer Roboter.

‘Gehirn’ bzw. Controller:
Gesteuert wird der MRON von einem kleinen ATMEL-Mikrocontroller. Begonnen habe ich mit einem 2313. Da die 2Kb Speicherplatz für größere Programme doch etwas klein sind, bin ich auf den Mega8 mit 8Kb Flash umgestiegen. Auf einigen älteren Bilder ist noch der kleinere Controller zu sehen. Das Programm schreibe ich in C.

Sensoren:
Im Moment ist MRON mit zwei Infrarot-Sensoren und zwei Tastern ausgestattet. Den Ultraschallsensor habe ich inzwischen entfernt, da er zu unzuverlässig arbeitete. Die neue Platine, die auf einigen Bildern zu erkenne ist, erweitert MRONs Funktionen. Damit kann er Licht finden, Baken suchen und einer Linie folgen. Diagnosedaten können via Infrarot an den PC versendet werden. Weiterhin plane ich ihn mit einer Gameboy-Cam auszustatten.

Antrieb und Chassis:
Angetreiben wird MRON von zwei “gehackten” Modellbauservos. “Gehackt” bedeutet, dass die Servos so umgebaut wurden, dass sie sich um 360° drehen können. Auf den Servos habe ich die mitgelieferten Servoscheiben festgeschraubt. An diese wurden dann zwei Fischertechnik-Räder geklebt. Als drittes Rad, das Spornrad, wurde eine Möbellrolle aus dem Baumarkt verbaut. Damit diese Einzelteile auch verbunden sind, habe ich natürlich auch ein Chassis gebaut. Das besteht aus einer großen Aluplattte, das an drei Seiten rechtwinklig um gebogen ist. Zum Teil sind die Verbindungen der einzelnen Chassisteile genietet. Das geht einfach, schnell und hält bombenfest.