Alle Beiträge von bihlo

SDR – Software Defined Radio

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

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

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

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

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

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

RTL2832U Blockschaltbild (Quelle: Herstellerdatenblatt)

 

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

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

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

Screenshot von GQRX

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

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

Screenshot von SDRsharp

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

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

Screenshot RF-Analyzer Android

Zusammenfassend noch einmal die Linksammlung:

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

 

Amiga und Gotek Floppy Emulator

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

PL2303 USB-UART

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

Fehlermeldung

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

FTDI232 Kabel an Gotek

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

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

 

 

Eine alte Freundin braucht Pflege – Amiga Kondensatortausch

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

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

SMD-Elektrolytkondensatoren des AMIGA1200 Mainboard Rev.2B

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

SMD-Elektrolytkondensatoren des AMIGA600 Mainboard Rev.1.5

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

 

Schweben mit Ultraschall – Der Tractor Beam

Schwebendes Kügelchen

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

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

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

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

Danach werden in einem Bad gleich mehrere Platinen in einem „Ruck“ geätzt.

Jetzt wird bestückt und gelötet.

Die fertige Platine mit aufgestecktem Arduino Nano

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

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

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

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

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

Grate entfernen und Feinarbeiten werden mit dem Dremel gemacht.

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

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

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

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

Der Erfolg zeigt sich, wenn ein Styroporkügelchen schwebend gehalten wird …

Ein kurzes Video, das den Aufbau und Test des Tractor-Beam Projektes zeigt, ist hier zu sehen:

 

 

 

 

 

 

 

Spielekonsole: Sega Game Gear reparieren

 

Der Game Gear von Sega ist eine Handheld-Konsole, die in Europa 1991 verkauft wurde. Er ist quasi die tragbare Version des Sega Master System. In seinem Inneren arbeitet eine Z80 CPU mit 3,58MHz. Der 8.1cm große LCD Farbbildschirm hat eine Auflösung von 160×144 Pixeln bei 32 gleichzeitig darstellbaren Farben. Die gesamte Farbpalette beträgt 4096 Farben. Im Gegensatz zum Gameboy Color hat der Game Gear einen größeren Bildschirm und vor allem gibt es hier eine Hintergrundbeleuchtung. Kein Vorteil ohne Nachteil: Die Beleuchtung wird mit Hilfe einer kleinen Leuchtstofflampe inklusive der Hochspannungsquelle erzeugt (Led´s waren damals noch nicht hell genug). Diese ist ein Stromfresser und saugt die 6 Stück AA-Batterien  in knapp 3 bis 4 Stunden aus. 

Game Gear im Größenvergleich mit einer Sony PSP

Als Zubehör gab es für den Game Gear eine Vielzahl an Geräten. Das bekannteste Add On war wohl der Fernsehtuner, der die kleine Konsole in einen vollwertigen Pocket-Fernseher verwandelte. Radio-Tuner, Uhr,  Master System Converter, Bildschirmlupe und sogar eine Uhr gehörten ebenso zum erhältlichen Zubehör.

Ein Überblick der über die technischen Daten:

  • CPU:  Z80 Zilog
  • CPUclock: 3,58MHz
  • RAM: 8kByte, Video RAM 16kByte
  • Bildschirm: 8,1cm LCD mit Backlight und 160×144 Pixel
  • Stromversorgung: 6xAA Batterien, 9V Stecknetzteil, Akkupack
  • Größe: 200x110x34mm bei ca 400g

Ein großes Problem nach 25Jahren, egal ob im Betrieb oder nur gelagert, ist das Altern der Bauteile. Ganz besonders betroffen sind hier die Elektolytkondensatoren in SMD Bauweise. Diese trocknen aus, oder werden undicht, sodaß der flüssige Elektrolyt aus dem Kondensator austritt und seine Kapazität verliert. Die ausgetretene Flüssigkeit lässt ausserdem auch die Leiterbahnen und Bauteilanschlüsse  korrodieren. Bei dem hier beschriebenen Modell ist genau das der Fall. Der Defekt äußert sich in einem kaum mehr erkennbaren Bild (kein Kontrast) und fehlender Audioausgabe. 

Wenn man den Bildschirm in einem ganz flachen Winkel betrachtet, dann ist das „SEGA“ Logo gerade noch zu erkennen. Blick man direkt von oben auf das Display so sieht man gar nichts. Also wird hier eine Überarbeitung der Boards hinsichtlich der Elkos notwendig. Das Gerät wird von sechs Schrauben mit Kreuzschlitz und einer Spezialschraube zusammengehalten.

Die Spezialschraube lässt sich zum Beispiel sehr leicht mit einer starken Pinzette lösen. Im Netz findet man auch noch viele andere kuriose Lösungen, um ohne Originalwerkzeug an das Innenleben heranzukommen.

Die Konsole ist geöffnet. Die Verbindungsleitungen vom Powerboard und vom Audioboard sind mit Steckern versehen und können abgesteckt werden. 

Ein erster näherer Blick (hier das Audioboard) bestätigt den Verdacht. Zwischen den beiden Kondensatoren sind schon verkrustete Bauteile zu erkennen. 

Der wahre Schaden offenbart sich, wenn die Kondensatoren entfernt sind. Verkrustungen und Korrosionen. Also zunächst alle  Kondensatoren entfernen und dann kann mit der Reinigung begonnen werden.

Mit Alkohol, einer Bürste oder auch Fluxremover, lässt sich der Schrund entfernen. Korrodierte Lötpads habe ich mit einem Glaspinsel bearbeitet. Ist dann alles sauber, so kann mit dem Neubestücken  begonnen werden.

Ich habe hier SMD-Tantalkondensatoren verwendet. Es gibt mittlerweile auch Keramikkondensatoren in sehr kleiner SMD Bauweise mit hohen Kapazitäten (47uF, 22uF, usw. ) und Spannungsfestigkeiten mit bis zu 10 – 16V. Das Audioboard ist jetzt neu bestückt und ein schneller Test zeigte auch vollen Erfolg. Weiter geht´s mit dem Mainboard. Auch hier tausche ich alle Elektrolytkondensatoren.

Das sind ein paar der alten „Leichen“. Auch wenn man optisch nichts erkennt und auch noch nicht gemessen hat, dann kann man schon beim Löten einen defekten Kondensator erkennen. Sobald das Pad, oder der Anschlussdraht des Elkos erhitzt wird, beginnt es nach Fisch zu stinken 🙂 . Wenn der Elko „fischelt“ dann ist er undicht …

Jetzt sind alle Kondensatoren ersetzt und die Platine gereinigt. Der Funktionstest kann nun  erfolgen.

Sofort nach dem Einschalten ist zu erkennen, dass wieder ein helles, konstrastreiches Bild erscheint. Die Audioausgabe ist wieder laut und klar. So kann der Game Gear jetzt wieder für die nächsten Jahre ins Archiv …

 

 

Retrocomputer: Floppyadapter für Amiga die Zweite

Im Blogeintrag „Eine alte Freundin braucht Pflege – Amiga Floppyumbau“ habe ich gezeigt, wie man ein defektes Amiga – Diskettenlaufwerk gegen ein umgebautes PC-Laufwerk tauschen kann. Hierzu war nicht nur eine kleine Modifikation im Laufwerk selbst notwendig, sondern es musste auch ein Steckeradapter vom 34poligen Floppyanschluss zum 26poligen Controller (eines externen Amigafloppy-Gehäuses) gebaut werden. Diesen habe ich quick und dirty auf einer Lochrasterplatine aufgebaut – nicht schön, aber funktionell. Aber ein Layout war flott gezeichnet und mittlerweile hatte ich die Gelegenheit, die kleine Platine im Rahmen eines anderen Projektes zu fertigen.

Die Platine ist klein und handlich, ohne viel Drahtwerk 🙂

Ausser Buchsenleisten sind hier keine weiteren Bauteile notwendig.

So ist sie schnell bestückt und kann gleich ihren Dienst antreten.

Hier der Vergleich: Die „redneck“ Variante links und rechts im Bild die Kompakte Version.

Passt wunderbar auf das Laufwerk und funktioniert.

 

 

 

 

Raspberry Pi – mechanische Beanspruchung extrem

Der Raspberry Pi ist als universell einsetzbarer Einplatinencomputer in vielen Hobby- und Heimanwendungen zu finden. Ob als Webserver, TV- oder Radio-Streamingserver, Spielekonsolenemulator oder Steuerungen im Bereich Robotik und Automation, der Raspberry PI kann diese Aufgaben erfüllen. Auch als mobiler Datenlogger lässt er sich aufgrund der kompakten Bauform und geringen Stromaufnahme ideal nutzen. In einem früheren Blogbeitrag habe ich ein Beispiel mit Wetterdatensensoren, angeschlossen an einen batterieversorgten Raspberry Pi, aufgebaut. Der „Logger“ zeichnete die Daten der Sensoren auf einer Speicherkarte auf. So ein Logging-System lässt sich auch wunderbar in ferngesteuerte  Fahr- oder Flugmodelle einbauen. 

Was jedoch passiert wenn so ein Flug- oder Fahrmodell von seiner Momentangeschwindigkeit in einem sehr kurzen Moment auf Geschwindigkeit Null verzögert wird, kann man sich vorstellen. Wie jedoch das Logging-System darin dann aussieht, vielleicht nicht. Aber ich kann hier mit Bildmaterial helfen.

Hier war einst die CPU

Die USB-Buchsen sind noch vorhanden. Der LAN-Anschluß fehlt.

Die Zweiteilung des Raspberry Boards haben die ihn überholenden, schwereren Komponenten (Batterien), die hinter ihm angeordnet waren verursacht. 

Selbst der Mini-USB Stick verformte sich so stark, dass der Speicherchip in zwei Teile zerbrach. Ein Auslesen der Daten war somit auch nicht mehr möglich.

Eine alte Freundin braucht Pflege – Amiga Floppyumbau

Der Amiga, der Nachfolger der legendären C64er Computer von Commodore, der Ende der 80iger in Form des A500 und später des A1200 bzw. A4000 mein Begleiter wurde, ist jetzt, auch trotz sorgfältiger Pflege und Archivierung nicht vor den Alterserscheinungen verschont geblieben. Die ersten SMD bestückten Mainboards haben mit ausgelaufenen Elektrolytkondensatoren zu kämpfen. Die Gummiriemen der Antriebseinheiten der Diskettenlaufwerke haben ihre Elastizität verloren und natürlich sind auch Vergilbungserscheinungen der Kunststoffgehäuse aufgetreten. All das muß behandelt und repariert werden. In diesem Beitrag werde ich die externen Diskettenlaufwerke, die es für diese Gerätetypen gab, ein wenig unter die Lupe nehmen.

Es handelt sich hier um ein originales Roctec RF-332C Diskettenlaufwerk (Floppydrive 🙂 ), das ein Problem mit dem Antriebsriemen hat. Hier ist kein Capstan Motor verbaut, der die Disk direkt dreht, sondern ein DC-Motor, der über einen Riemenantrieb seine Kraft an die Magnetscheibe weitergibt. Und dieser Riemen ist nach 30 Jahren leider kaputt, nicht mehr elastisch und kann auch keine Kraft mehr übertragen. Den Riemen zu tauschen ist natürlich kein Problem, man bekommt bei diversen Onlineplattformen natürlich neue Riemen. Aber die Preise sind unverschämt! 6 bis 8 Euro plus Versand für ein „Gummiringerl“ ist Wucher. Mit diesem Problem bin ich aber nicht alleine. So ist im Netz viel darüber zu finden. Beispielsweise lassen sich alte PC-3,5″ Laufwerke auf den Amigastandard umbauen. Also habe ich ein altes PC-Drive (danke Mario) von Mitsumi der Type D359T6 hergenommen und Dank der Anleitung der Webseite http://honi.hucki.net/ umgebaut.

 

 

Die folgende Anleitung für den Umbau stammt von honi.hucki.net:

Bild von honi.hucki.net

Das D359T6 ist anscheinend eine kostengünstige Version des D359T5. So ist die Drive Select-Einstellung eingespart worden. Das Laufwerk ist standardmäßig auf DS1 voreingestellt. Drive Select kann aber dennoch geändert werden.

– Einstellung Drive Select durch Kreuzen von PIN 10 mit PIN 12 am FDD-Kabel
– Alternative: Leiterbahnen bei PIN 10 und PIN 12 durchtrennen und kreuzen mittels Lötbrücken auf der Platine
– Lötbrücke bei DCH entfernen (/DC an PIN34)
– Lötbrücke bei RDY verbinden (/RY an PIN34)
– Verbinden des DCH-Lötpad mit PIN2 (/ DC an PIN2) (Amiga)

 

Also habe ich den einfachen Umbau entsprechend der Anleitung durchgeführt. Jetzt besteht noch das Problem der unterschiedlichen Pinouts des originalen Roctec Laufwerks mit 26Pins und den PC-Diskettenlaufwerken mit 34 Pin – Interface und eigener Spannungsversorgungsbuchse. Auch am Controller des externen Gehäuses ist ein 26Pin Flachbandkabel verbaut. Dieses ist auch nicht gesteckt, sondern mit einem Einschneidverbinder direkt am Board angelötet. Also musste zuerst eine vernünftige Steckverbindung geschaffen werden.

Im Bild ist der umgebaute Steckverbinder zu sehen. Um bei Bedarf auch das originale Laufwerk wieder verwenden zu können, habe ich auf das 26polige Flachbandkabel anstelle der Lötverbindung einen Einschneid-Buchsenleiste gepresst. Jetzt ist noch die Adaption von der 26poligen auf die 34polige Verbindung notwendig. Auf hier findet man im Netz die Pinouts der unterschiedlichen Laufwerke. Also schnell ein Schematic gezeichnet (es soll ja vielleicht später einmal ein schönes Adapterplatinchen werden…), und dann mit Lochraster einen Testaufbau zusammengelötet.

Nach diesem Schaltplan habe ich nun begonnen, den Adapter auf einer Lochrasterplatine aufzubauen.

Eine 34polige Buchsenleiste steckt im Laufwerk. Darauf habe ich die Platine gelötet.

Danach habe ich ein Stück 26poliges Flachbandkabel auf einer Seite mit einer ebenfalls 26poligen Buchsenleiste bestückt (Die Seite zum Controller). Das andere Ende wird entsprechend des Schaltplanes auf den richtigen Pins auf der Laufwerkseite angelötet. Die Verbindungsleitung für die 5V Spannungsversorgung des Laufwerks stammt von einem alten PC-Netzteil.

So sieht der fertige Adapter aus. Die gelbe +12V Leitung des Versorgungssteckers muß noch mit Pin23 des SUB-D23 Floppysteckers an der Controllerplatine verbunden werden.

Ein Layout für diesen Adapter könnte in etwa so aussehen…

 

Diktaphon Olympus Pearlcorder L200


Der Olympus Pearlcorder L200 ist ein analoges Diktiergerät mit Microcassette als Aufzeichnungsmedium. Das Modell stammt aus dem Jahr 1983 und wurde von der japanischen Firma Olympus hergestellt. Das ansprechende Design und die Vielzahl an technischen Raffinessen bescherten dem Modell einen derartigen Erfolg, sodass es heute, über 30 Jahre später, bei vielen Besitzern noch immer im Einsatz ist. Der kleine Recorder  kann das Band mit zwei Geschwindigkeiten betreiben, 1.2 und 2.4 cm/s. Das ermöglicht Aufzeichnungszeiten von 120 min bei 1.2cm/s mit einer MC60 Microcassette. Das Laufwerk besitzt eine Auto-Stop-Funktion, es kann im Play Modus vor- und rückgespult werden. Eine CUE-Mark Taste zeichnet einen Markierungston auf das Band auf, sodass diese Positionen am Band beim Spulen der Kassette automatisch angefahren werden können. Die Aufzeichnung kann per „voice-activation“ erfolgen (VCVA). Das bedeutet, das Gerät befindet sich im Pause Modus und wird durch  Überschreiten eines einstellbaren Schallpegels gestartet. Ein kleines Bandzählwerk ist ebenfalls an Board. Die Energieversorgung kommt aus zwei „AAA“ Batterien. Es gibt aber auch eine Netzteilbuchse für den Anschluß externer Energiequellen.  

 

Technische Daten:

  • Tonband: Microcassette
  • Tonspur: 2 Spuren, 1 Kanal monophonisch
  • Antriebssystem: Capstan
  • Bandgeschwindigkeit: 2,4cm/s, 1.2cm/s
  • Schnellwiedergabe: In der F.PLAY Betriebsart läuft das Band etwa 30% schneller als normal
  • Programmwahl: Mittels CUE MARK Signal
  • Sprachaktivierung: Kontinuierlich einstellbar mittels VOLUME-Regler in VCVA-Aufnahmebetriebsart
  • Lautsprecher: 28mm dynamisch
  • Stromversorgung: Speisespannung 3V Gleichstrom (2.2 bis 3.5V)
  • Batterien: 2×1,5V „AAA“
  • Netzadapter: 3V Gleichstom
  • Praktisch Max Ausgangsleistung: 220mW (2.4cm/s)
  • Ohrhörerbuchse 2,5mm 2kOhm
  • Frequenzbereich: 400-6000Hz (2.4cm/s)
  • Abmessungen: 107.4×51.4×13.9 mm
  • Gewicht: 125g mit Batterien

Die Mikrokassette (auch MC) ist eine kleine Version der Compact Kassette ( auch bekannt aus Audiokassette). Sie wurde von Olympus entwickelt und erstmals 1969 vorgestellt. Durch die langsameren Bandgeschwindigkeit von  1,2 und 2.4 cm/s gegenüber 4,75 cm/s bei normalen Audiokassetten ergeben sich schlechtere Klangeigenschaften. Die obere Frequenzgrenze liegt bei  Microcassetten bei ca. 6-7kHz. Daher Werdern sie hauptsächlich zur Aufnahme von Sprache verwendet. Anrufbeantworter und Diktiergeräte sind die typischen Anwendungen. Bei Kassetten der Größe MC60 beträgt die Kapazität 30 Minuten pro Seite bei 2,4 cm/s.  Die Größen MC15, MC30 und MC90 waren ebenso erhältlich.

 

 

 

 

Ansicht des Pearlcorders bei entferntem Gehäusedeckel.

Alle elektronischen Komponenten sind auf einer sehr dünnen, schon fast flexiblen Printplatte untergebracht. Ein Service oder eine Reparatur erfordert hier schon ein wenig Geschick um nichts zu beschädigen. Nach den vielen Jahren ist ein Service allerdings schon fast unumgänglich, da zumindest die Antriebsriemen spröde und brüchig sind, da die Weichmacher des Kunststoffs das Weite gesucht haben. Auch Staub und Verunreinigungen an der Antriebseinheit, Tonwelle etc. sollten entfernt werden.

Nahaufnahme des Tonkopfes und der Andruckrolle.

Die Oberseite des Pearlcorders beherbergt den Lautstärkeregler, Pausetaste, Mikrofon- und Ohrhöreranschluß, die CUE-MARK Taste und den Betriebsmodusschalter. Rechts oben ist das eingebaute Mikrofon zu erkennen.

Seitlich sind die Bedientasten für das Bandlaufwerk angeordnet. 

Die Anzahl der Erweitungsmöglichkeiten sind auf dieser Zeichnung dargestellt.

 

Ultraschall aus der Medizintechnik

 

Sehr günstig und als defektes Bastlergerät habe ich diesmal dieses schmucke Teil erworben. Es handelt sich um einen Esaote Sim7000 Challenge Ultraschallscanner, der in der Medizintechnik eingesetzt wurde. Das Gerät stammt aus dem Jahr 1998, hat in etwa die Größe eines alten PC-Gehäuses mit einer integrierten Tastatur und einem Trackball und wiegt knappe zehn Kilogramm. Ein eingebauter 10 Zoll Monochrommonitor ermöglicht das Arbeiten ohne weitere externe Geräte. Mitgeliefert wurde auch eine, als defekt markierte Ultraschallsonde der Type 5075 AA-C. Also ran an den „Speck“ und sehen, ob man das nicht reparieren kann. Ein kurzer Funktionstest zeigt, dass die Sonde zwar prinzipiell arbeitet, aber ein absolut verwischtes Bild produziert. Diejenigen, die das Prinzip des Filmprojektors noch kennen, können sich das in etwa wie einen Film vorstellen, der ohne Verschluss an der Projektionslinse vorbeigezogen wird…

 

Zum Prinzip der bildgebenden Ultraschallmessung:

(Quelle: Internet und Publikationen aus Fachzeitschriften)
Das menschliche Ohr kann Töne mit Frequenzen von ca. 20 Hz bis 20 kHz hören. Schallwellen, die jenseits der Wahrnehmungsfähigkeit des menschlichen Gehörs liegen und einen Frequenzbereich von 20 kHz bis mehrere hundert MHz umfassen, bezeichnet man als Ultraschall).

Die Intensität von Schallwellen wird in Watt pro cm² gemessen und ist ein Maß für den Energieinhalt der Wellen. Bei der Absorption im Gewebe werden Schallwellen in Wärme umgewandelt und können dementsprechend eine Temperaturerhöhung bewirken. In enger Beziehung zur Energie der Ultraschallwellen steht der Schalldruck. Die Schallwelle erzeugt periodisch einen Unterdruck und einen Überdruck. Sehr hoher Unterdruck kann im Gewebe Gasblasen erzeugen (Kavitation) und nachfolgend zu Gewebeschäden führen. Daher gibt es Grenzwerte für den Schalldruck, der in der Einheit Pa (Pascal) gemessen wird. Die Schalldrücke im Gewebe bei diagnostischen Verfahren liegen üblicherweise unter 0,5 MPa.
Die Eindringtiefe von Ultraschallwellen in das Gewebe ist bei niedrigen Frequenzen höher und nimmt mit höheren Frequenzen ab. Bei therapeutischen Anwendungen, bei denen es vor allem auf die thermische und mechanische Wirkung ankommt, werden Frequenzen zwischen 20 KHz und 800 KHz bevorzugt, in der Diagnostik zwischen 1 und 40 MHz.

Die bildgebende Ultraschalldiagnostik nutzt die Eigenschaft der Schallreflexion. Diese variiert in Intensität und Phase in Abhängigkeit der Dichte der Medien. Laufzeit, Amplitude und Phase der reflektierten Welle zur ausgesendeten Welle bilden die Grundlage zur elektronischen Erfassung und Darstellung des Schallbildes. Um das Schallbild auch zweidimensional darstellen zu können, muß die Schallwelle in einer Ebene zusätzlich noch mit ausreichender Geschwindigkeit gelenkt werden. Dies geschieht bei einem mechanischen Schallkopf mit Hilfe eines elektrischen Antriebes. Modernere Schallköpfe haben eine Reihe an Schallgebern nebeneinander angeordnet (Array), die je nach Anzahl eine entsprechend hohe Zeilenauflösung darstellen können. Die Eindringtiefe der Schallwellen ist, wie oben erwähnt, von der Frequenz der Welle abhängig. Grundsätzlich gilt: je höher die Frequenz, desto weniger tief dringt die Welle ins Gewebe ein. Oder anders ausgerückt: je länger die Welle (Wellenlänge) desto tiefer. (bekanntlich gilt ja: λ = c/f  wobei c die Schallausbreitungsgeschwindigkeit des Mediums ist. Als Vergleich: c(Luft)=343m/s und c(Wasser)=1484m/s)

Ultraschallmedien
(Quelle: Fachzeitschriften)
Um stärkere Schallreflexionen an der Grenzfläche zwischen Schallkopf und Haut – bedingt durch dazwischen eingelagerte Luft – zu vermeiden, werden Ultraschallmedien verwendet. Sie stellen den optimalen Kontakt zwischen Schallkopf und Haut her. Ultraschallmedien dürfen ebenfalls keine Luftbläschen enthalten, um den möglichst lückenlosen Schallübergang zu gewährleisten. Flüssigkeiten wie Wasser und Alkohole wären prinzipiell zwar geeignet; aufgrund ihrer Flüchtigkeit und niedrigen Viskosität sind sie aber sehr unpraktisch. Daher wurden spezielle Gele entwickelt.
Gele sind nichts anders als Flüssigkeiten, die mittels eines Verdickungsmittels bequem auf der Haut verteilbar sind. Man unterscheidet zwischen Hydrogelen und Lipogelen (Oleogele). Lipogele bestehen aus Ölen pflanzlicher, synthetischer oder mineralischer (Erdöl) Herkunft. Sie sind weniger geeignet, da sie fetten und nach der Behandlung nur mühsam zu entfernen sind. Hauptkomponente der Hydrogele ist – wie der Name schon andeutet – Wasser. Daher kann man Hydrogele nach Gebrauch praktisch ohne Rückstand einfach abwischen.

 

Von dem theoretischen Exkurs nun zur technischen Beschaffenheit und der Fehlersuche:

Zuerst habe ich mich ein wenig über die Ultraschallsonde schlau gemacht. Hierbei handelt es sich um eine mechanische Sektorsonde, die bei 3.5 und 5.0MHz arbeitet. Der Kristall ist hier auf einem, in einer Achse beweglichen Kopf (man kann sich eine Wippe vorstellen) montiert, die über einen kleinen Aktuator mittels Bowdenzug angetrieben wird. Die folgenden Bilder zeigen die Ultraschallsonde in den unterschiedlichen Demontagezuständen.

Die hintere Verschlusskappe ist mit zwei Schrauben befestigt. Diese sind hinter der Silikonvergussmasse versteckt. Entfernt man die Schrauben, so ist die Kabelzugentlastung auch gelöst und man kann die Steckverbindung abziehen.

Jetzt kann man vier kleine Madenschrauben lösen, die das Abschrauben des Deckels ermöglichen. Um zu den Madenschrauben zu gelangen, muß die Silikonummantelung der Sonde nach vorne abgerollt werden.

Ist das Kabel abgezogen, so kommt darunter eine Platine zum Vorschein. Diese ist wiederum mit zwei Schrauben befestigt. Löst man die Schrauben, so kann auch die Platine abgezogen werden.

Die Anschlussleitung sollte auf Beschädigungen bzw. Verunreinigungen geprüft und gereinigt werden.

Hier ist eine klebrige Masse (ich vermute das Öl bzw. Gel aus dem Inneren des Sondenkopfes) anhaftend. Diese Verunreinigung lässt sich nach Abstecken des Kabels dann einfach mit Alkohol oder Platinenreiniger entfernen und reinigen.

Ist die Platine nun abgezogen, so kommen dahinter die Anschlußstifte zum Vorschein. In der Mitte befindet sich ein Gummipfropfen der den „Öl?-„gefüllten Bereich der Sonde freilegt. Ein Spannring am Gehäuserand hält die Antriebseinheit in Position. Darunter befindet sich ein Dichtring sowie ein O-Ring.

Nun kann das Öl?  (falls jemand weiss, welches Material das wirklich ist – ich würde mich freuen, es zu erfahren) – entfernt werden. Ich habe es vorsichtig mit 2ml Spritzen herausgezogen um es aufzuheben und wieder einfüllen zu können.

Das Zeug ist extrem klebrig und zähflüssig. Ich vermute, dass das auch das eigentliche Problem ist. Die Viskosiät der Flüssigkeit. Die ist wahrscheinlich aufgrund des Alters zähflüssig geworden und der Schwingkopf kann sich nicht mehr mit seiner Sollgeschwindigkeit bewegen.

Jetzt kann begonnen werden, die Membrane zu lösen. Eigentlich ist die Membrane mit einer, mit Innengewinde versehenen Aluminiumhülse angeschraubt und sollte sich lösen lassen. (Im Bild ist die Membrane das graue Kunststoffhütchen und die Aluminiumhülse im Bereich des Daumens zu sehen.) Leider ist es mir nicht gelungen, diese Verschraubung zu lösen. So musste ich die Membrane quasi aus dem Gewinde heraushebeln. Das wiederum ist mir ganz gut gelungen. Zumindest ist die Membrane nicht gerissen und hat Ihre Dichtheit bewahrt.

Das Innenleben kommt zum Vorschein. In der Spitze der Membrane ist deutlich ein verdickter Klumpen von dem zähflüssigen Medium zu erkennen.

Hier ist der Kristall montiert auf seiner Wippe zu sehen, ebenso der Bowdenzugantrieb und in der ganz rechten Bildhälfte noch das Gehäuse des Aktuators. Diese komplette Einheit lässt sich übrigens auch wieder mit zwei Miniaturmadenschrauben lösen.

Das ist das gesamte Innenleben des Schallkopfes. Jetzt können alle Leitungen überprüft werden, ob hier irgendwelche mechanischen Beschädigungen vorliegen.

In diesem Fall war keinerlei Beschädigung zu erkennen. Alle Coaxialleitungen zum Kristall sind in Ordnung. Alle Anschlusspins sind ebenso ok. Der Aktuator funktioniert. Der Bowdenzug ist ebenso ok. Also kann es nur mehr das „Öl?“ sein. Also habe ich die Einheit wieder zusammengebaut.

Nach dem Zusammenbau habe ich auch wieder das alte Öl eingefüllt. Das erweist sich als recht mühsam, zumal es lange dauert, die Luftblasen los zu werden. Es geht jedoch wesentlich schneller, wenn man dieses Öl erwärmt (ich habe das mit einem Fön bewerkstelligt). Und genau das hat mich auf eine Idee gebracht, den Schallkopf nach dem Zusammenbau zu erwärmen und das Verhalten nochmals zu testen. Wenn das Öl wirklich merklich dünnflüssiger wird, dann sollte auch die Beweglichkeit der Wippe leichter werden. Gesagt, getan. Zuerst wollte ich jedoch testen, ob der Schallkopf meine Zerlegeprozedur generell überlebt hat. Und ja – er hat. Das Schallbild sieht jetzt schon um einiges besser aus als zuvor. Also habe ich den Versuch mit dem Heißluftfön gestartet. Vorsichtshalber habe ich die obere Temperaturgrenze auf 45° C eingestellt. Und siehe da, das Schallbild wird zunehmend besser. Es ist jetzt ein deutliches Bild zu erkennen. Es wackelt und zittert nur noch ein wenig in der x-Achse – die Ursache ist also doch das Öl. Wenn hier jemand Erfahrung damit hat, oder eine Quelle, wo man die passenden Öle und auch Ersatzteile bekommen kann – ich bin für jede Information dankbar 🙂