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Philips Radio Recorder 22AR090

Philips 22AR090

Ein riesiges Dankeschön muss ich an dieser Stelle ich an Herrn Matthias Haselberger aussprechen. Als ehemaliger Entwickler bei dem Elektronikkonzern Philips und jetzigem Kollegen an der FH Kärnten, hat mir Matthias es möglich gemacht, den Radio-Recorder Philips 22AR090 aus meiner Jugendzeit wieder zu bekommen, um ihn in die Sammlung aufnehmen zu können. Vielen Dank für diese Spende!

Der Radiorecorder Philips 22AR090 wurde 1981/1982 von Philips in Österreich entwickelt und hergestellt. Er war damals einer meiner ersten Recorder und hat mich mit den Hits der Zeit versorgt. Leider war, wie bei vielen technischen Geräten zu der Zeit, mein Interesse am Innenleben auch sehr groß, was aber oft aufgrund des fehlenden Wissens, den Tod des Gerätes zur Folge hatte. So kam es beispielsweise vor, dass ein im Gerät untergebrachter Schalter zur Spannungsumschaltung 110/220V, aus reiner Neugier während dem Betrieb umgeschaltet wurde. Das Resultat war ein Rauchzeichen aus dem Transformator und dem anschliessenden Schweigen des Radios…

Ein Bild aus 1982. Leider ist der AR090 rechts im Bild nicht gut zu erkennen

zu den technischen Daten des Philips 090:

Modellbezeichnung:     Radio-Recorder 22AR090 /50
Hersteller :                         Philips – Österreich
Herstellungsjahr:           1981/1982    
Kategorie:                           Rundfunkempfänger mit Kassettenrecorder
Halbleiter:                           BF324 BF495 BC548 BC549 TDA1011                                                  
                                                   TDA1220 TDA1059
Hauptprinzip:                    Superhet allgemein; ZF/IF 468/10700 kHz
Wellenbereiche:              Mittelwelle und UKW (FM)

Funktionen:                        UKW/Mittelwellenempfänger &  
                                                   Kassettenrecorder und -spieler
Energieversorgung:       Netzbetrieb:  127V, 220 V
                                                   Batteriebetrieb: 6 × 1,5 Volt
Lautsprecher :                  Dynamischer Lautsprecher Ø 11 cm Ausgangsleistung:          1 W
Material:                              Plastikgehäuse, Thermoplast
Abmessungen (BHT) :  320 x 175 x 70 mm / 12.6 x 6.9 x 2.8 inch
Nettogewicht:                  1.5 kg

Eine grosse, übersichtliche Skala zeigt die Frequenzen und Bänder für UKW und MW Bänder an.

Mit dem Mode-Umschalter wird zwischen Kassetten-, Radio und Microfonbetrieb gewählt. Der „Selektor“ wählt die Radiobänder aus.

Die Tasten für die Bedienung des Kassetten-Laufwerks befinden sich auf der linken oberen Seite. Die Lautstärke wird mit einem Schiebepotentiometer eingestellt. (das nach 35Jahren noch immer nicht „kratzt“)

Ein Blick ins Innere – das Bandlaufwerk. Tonkopf, Löschkopf und Andruckrolle sind in super Zustand. Es sind kaum Einschleifspuren zu sehen.

Die Platine ist mit diskreten, bedrahteten Bauteilen bestückt und wartungsfreundlich aufgebaut.

Hier ist die Übersicht aller Baugruppen dargestellt. Die Gehäuseteile werden mit Kreuzschrauben zusammengehalten. Der Lautsprecher ist mit einer Klemmfeder am Gehäuse befestigt und kann mit einem Hangriff samt dem Board und Laufwerk schnell ausgebaut werden.

Das Mainboard samt Laufwerk.

 Rechts unten im Bild ist der Netztransformator, gut abgesetzt von der Niedervoltseite, zu sehen. Das ist Gerät ist 35 Jahre alt und funktioniert wie am ersten Tag. Man beachte das Typenschild samt Herstellungsland 🙂

 

 

Der Sony EV-S9000 und wenn es nach „Fisch“ riecht

Aus den Zeiten der analogen Videoaufzeichnung auf Magnetband stammt der SONY EV-S9000E Recorder. Es handelt sich dabei um einen „Pro-Consumer“ Recorder der etwa Anfang der 90iger Jahre auf den Markt kam. Er besitzt ein 8mm Videobandlaufwerk, das sowohl die Formate Video8, als auch HI8 (vergleichbar mit S-VHS) wiedergeben und aufzeichnen kann. Zu seinen Besonderheiten gehört wohl das elektrisch ausfahrbare Bedienpanel, auf dem sich unter anderem auch ein JogShuttle-Drehrad und eine integrierte Schnittsteuerung befindet. Mit dem Recorder war es möglich, über die Schnittstellen „LANC“ bzw. „Control S“ einen weiteren Recorder zu steuern und ihn als Zuspieler zu verwenden.  Die Besonderheit hierbei war, dass beide Videosignale (sowohl vom Player als auch vom Recorder) auf dem Monitor in Fenstern angezeigt wurde. So konnten alle Schnitte des Quellbandes per Timecode vordefiniert werden. Per Knopfdruck wurden alle Schnitte dann automatisch abgearbeitet. Die Maschinen arbeiteten und spulten die Bänder und man konnte zusehen, wie das Masterband entstand.

Mittlerweile arbeitet niemand mehr mit linearem Schnitt und zeichnet auf Analogbänder auf. Die Technik wurde von den Digitalbändern (D8, DVHS, DV, DVCam…) abgelöst. Auch die Bänder wurden mittlerweile abgelöst und durch Speicherkarten ersetzt. Der Fernsehstandard wurde bekanntlich ja neu definiert (HD, 4K UHD etc).

Aber: Es gibt noch Unmengen an alten Analogbändern in schlechter SD-Auflösung, die viele viele Jugenderinnerungen beinhalten. Und diese sollen ja auch in die Zukunft gerettet werden. Darum lohnt es sich, die alten Bandbaschinen am Leben zu halten, um die Erinnerungen digitalisieren und in die neuen Formate konvertieren zu können. (mp4…)

Genau eine solche Digitalisierung musste ich schnell mit einem alten Videoband durchführen. Doch falsch gedacht. Der EV-S9000 wollte nach dem Einstöpseln kein Lebenszeichen mehr von sich geben. Also: Deckel runter, Servicemanual herausgesucht und die Betriebsspannungen am Ausgang des Netzteils überprüft. Hier war schon das erste Problem zu finden. Es stimmte fast keine der Ausgangsspannungen mehr. Das Netzteil benötigte also ein Service. Wie immer bei alten Geräten werden zuserst die Elektrolytkondensatoren geprüft. Auch hier war wie erwartet, keine einzige Kapazität mehr dem Aufdruck entsprechend. Abweichungen bis zu -90% waren hier messbar. Daraufhin habe ich ausnahmslos alle Elkos erneuert. (den kleinen 56µF Elko habe ich mangels Verfügbarkeit im Lager gegen eine Parallelschaltung eines 47µF und eines 10µF ersetzt). Nach dem Reinigen der Platine und Wiedereinbau in den Metallkäfig folgte der erste Test. Und siehe da: Der Recorder startet wieder. Das Panel wurde ausgefahren aber ausser den Leds an den Tastern, keine Anzeige im Floureszenzdisplay. Ich erinnerte mich, dass das Display beim letzten Mal auch schon nicht funktionierte, ich aber zu faul war, mich darum zu kümmern. Nach längerem Betrieb des Recorders war auch der Geruch von faulem „Fisch“ wahrzunehmen, der langsam den Raum füllte. Das roch wieder nach Elkos, die ihr ganzes Inneres offenbarten. Also startete ich einen Riechangriff und versuchte die Quelle des Übels zu erriechen. Ich wurde schnell fündig und machte das Bediepanel als Verursacher aus. Ein kurzer Blick in den Schaltplan verriet mir, dass auf dem Panelboard ein Schaltwandler untergrabracht war, der sowohl die Heizspannung, als auch die hohe Spannung zwischen Anode und Kathode erzeugt. Also wurde die Platine ausgebaut um sie zu untersuchen.

Im Bild unten ist die VFD (VakuumFloureszenzDisplay)-Anzeige zu sehen und links oben die kleine Metallbox unter der sich die DC/DC Converterschaltung verbirgt.

Man kann schon erkennen, dass hier etwas nicht ganz in Ordnung sein kann. Der dunkle Fleck rechts neben der Box sollte nicht sein.  Die Schirmbox ist schnell entfernt und der Blick darunter wird frei:

Auf der Bauteilseite ist schnell zu erkennen, dass hier ein Elko undicht ist und der ausgelaufene Elektrolyt die Leiterbahnen beschädigt hat.

Auch auf der Lötseite sieht es nicht besser aus. Darum habe ich zuerst einmal alle Elkos entfernt, um dann mit der Reinigung und Restauration der verätzten Leiterbahnen zu beginnen.

Nach dem Wiedereinbau der Elkos werden beidseitig wieder die Schirmbleche befestigt. Auch alle weiteren, auf dem Board befindlichen Elektrolytkondensatoren, werden geprüft und ggf. erneuert. Das folgende Bild zeigt die Ausbeute an defekten Teilen:

Jetzt kann das Panel wieder zusammengebaut und einem Funktionstest unterzogen werden.

Bingo! Gleich nach dem Einschalten wird das Timecodedisplay und die Audiopegelanzeige wieder sichtbar. Die VFD-Anzeige lebt wieder.

 

YouTube, und interessante Favoriten aus dem Bereich Technik

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

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

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

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

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

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

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

 

Aus dem Bereich Computer berichten die Jungs von VirtualDimension. Sie nennen Ihren Kanal VD Hurrican und produzieren die Formate: Virtuelle Welten, Back in Time, Retroplay und Vor Ort.  Die Beiträge sind absolut professionell gestaltet und behandeln hauptsächlich das Thema Homecomputer. Mit viel Hintergrundinformation werden hier die alten 8 und 16 Bit’er vorgestellt. Gameplays sowie Messeberichte und Beitrage von Community-veranstaltungen gehören ebenfalls zu ihrem Repoertoire. Als Beispiel hier ein Link zum Unboxing eines Amiga500 und dessen Geschichte. Anlässlich ihres 1000ten Abonnenten auf YouTube haben sie ein 1000-Abonnenten-Special mit einer Studiotour veröffentlicht.

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

 

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

 

 

USB Camera an Raspberry PI mit OSD

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

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

Lemmon „Variodrill“ Bild: Herstellerwebsite

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

USB Microskopkamera

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

 

Als Betriebssystem kommt das Raspian-Jessi zur Anwendung. Das Image kann hier heruntergeladen werden. Nach dem Entpacken der ZIP Datei und dem Beschreiben der MicroSD Karte mit dem Win32DiskImager, kann der Rasbperry gebootet werden. Jetzt gibt es zwei Möglichkeiten an den Raspberry eine Camera anzuschliessen: 

 

-mittels Flachbandkabel an den Cameraport (hier kann nur die PI-Camera angeschlossen werden)

 

-oder über den USB-Port jede USB2.0 Camera.

 

Voraussetung hierbei ist, dass die Cam auch erkannt wird. Hier kann mit >lsusb in der Linuxconsole nachgesehen werden, ob die angeschlossene Cam auch in der Deviceliste erscheint. Als einfaches Tool, um am Desktop das Camerabild zu sehen, kann guvcview verwendet werden. Das würde jetzt auch schon genügen, wenn man nur das Bild sehen will. Unser Ziel ist jedoch, in das Camerabild ein Overlay mit Fadenkreuz einzublenden.

 

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

 

zuerst einmal die üblichen Aktualisierungen:

 

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

dann installieren wir numpy >sudo apt-get install python-numpy und danach das Bildverarbeitungstool schlechthin: OpenCV >sudo apt-get install install python-opencv

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

 

 

 

</p>
<p style="text-align: justify;">#usb camera mit osd für platinenbohrsystem
#version 1.0 03/2017 by bihlo


import numpy as np
import cv2


cam = cv2.VideoCapture(0)
cam.open(0)

cam.set(3,800)
cam.set(4,600)

while(True):

# bei jedem schleifendurchlauf wird ein frame genereriert

# frame von der camera holen
ret, frame = cam.read()

# fadenkreuz mit der funktion line zeichnen mit 2 pixeln linienbreite
cv2.line(frame,(0,300),(800,300),(255,0,0),2)
cv2.line(frame,(400,0),(400,600),(255,0,0),2)

# zwei kreise zeichnen
cv2.circle(frame,(400,300), 50, (255,0,0), 2)
cv2.circle(frame,(400,300), 100, (255,0,0), 2)

#text ins bild einblenden
font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX
cv2.putText(frame,'Platinenbohrsystem V1.0',(10,50), font, 1,(255,255,255),2)

# ausgabe des frames in fenster/ beenden mit taste "q"
cv2.nameWindow('Platinenbohranlage CAM')
cv2.moveWindow('Platinenbohranlage CAM',0,0)
cv2.imshow('Platinenbohranlage CAM',frame)
if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
break

# nach beendigung das device freigeben und das fenster schlissen
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()</p>
<p style="text-align: justify;">

 

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

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

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

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

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

SDR – Software Defined Radio

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

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

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

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

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

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

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

 

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:

 

 

 

 

 

 

 

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.

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.

 

X-Mas 2016

Frohe Weihnachten an die Besucher des Blogs!

Jetzt sind es doch schon zwei Jahre, in denen ich den  „Technik- und Retroblog“ mit Beiträgen füttere. Wer hätte das gedacht…

Es haben sich mittlerweile auch schon ein paar Leser hier her verirrt und angefragt, ob ich das eine odere andere Gerät hier vorstellen könne. Wenn es mir möglich ist, werde ich natürlich versuchen es zu realisieren. Die Rubrik mit den Computern der 80er ist leider immer noch leer. Hier fehlt mir noch der „Faden“, wie ich das ganze aufbereiten soll – es schwebt mir auch zu jedem Gerät ein kleines Video vor, in dem die Geräte im lebendigen Zustand gezeigt werden sollen. Wenn dazu jemand Ideen hat, … gerne.

Ein großes Dankeschön möchte ich meinem Kollegen Mario Wehr aussprechen, der mir die WordPress – Umgebung zur Verfügung stellt und so excellent serviciert!

In diesem Sinn:

Frohe Weihnachten und schöne Feiertage!

 

 

3.2″ TFT Display an Raspberry PI

dsc_2944Der Raspberry Pi in seiner Anwendungsvielfalt wurde bisher immer als kleiner Server, oder Datenlogger, oder auch als TV-Frontend betrieben. Dabei wurde er über seinen HDMI-Ausgang an einen TV oder Monitor angeschlossen. Im Server- bzw. im Dataloggerbetrieb war kein externer Monitor notwendig. Sämtliche Einstellungen sind über die Konsole über das Netzwerk durchführbar. Will man den Raspberry aber einmal als – beispielsweise – mobiles, Akku betriebenes Gerät aufbauen, so gibt es eine Vielzahl an Anzeigenelementen und Displays. Von einfachen LC-Displays, die mehrzeilig Zeichen darstellen können, über monochrome Dot-Displays bis hin zu TFT-Farbdisplays in unterschiedlichen Größen ist hier alles erhältlich.

Ich stelle hier das 3,2 Zoll TFT 65k Farbdisplay von „joy-it.net“ vor. Das Display ist mit einem Touchscreen ausgestattet und wird über eine 26-polige Buchsenleiste direkt auf die GPIO-Pinheaderleiste des Raspberry gesteckt. Weitere Verbindungen sind nicht notwendig. Das Display hat die selben Abmessungen wie das Raspberry Pi Board und bildet so ein kompaktes, handliches PI-Paket…

dsc_2946Ist das Display aufgesteckt, und auf der SD-Karte ein Raspbian-Image mit graphischer Oberfläche installiert, dann kann es losgehen. Zur Einrichtung des Displays sind noch ein paar Schritte durchzuführen. Nach dem Einschalten wird erst einmal nur die Hintergrundbeleuchtung des Displays hell. Mehr passiert vorerst nicht. Darum verbindet man den Raspberry vorher noch einmal mit einem Monitor über HDMI oder über das Netzwerk mit einem Terminal. Hat man nun Zugriff so wird folgende Datei bearbeitet:

sudo nano /boot/config.txt

Hier sind die folgenden Zeilen am Ende einzufügen:

dtparam=spi=on
dtoverlay=waveshare32b:rotate=270

Dann die Datei speichern und den Editor wieder schließen. Jetzt die cmdline.txt bearbeiten:
sudo nano /boot/cmdline.txt

An das Ende der Zeile ist folgendes anzufügen:

fbcon=map:10

Und die Datei wieder speichern. Jetzt wird eine neue Datei erstellt:
sudo nano /usr/share/X11/xorg.conf.d/99-calibration.conf

Hier die folgenden Zeilen eintippen und die Datei wieder speichern:

Section „InputClass“
Identifier „calibration“
MatchProduct „ADS7846 Touchscreen“
Option „Calibration“ „160 3723 3896 181“ Option „SwapAxes“ „1“
EndSection

Jetzt ist noch die 99-fbturbo.conf zu editieren:

sudo nano /usr/share/X11/xorg.conf.d/99-fbturbo.conf

Hier ist in der Zeile:
Option „fbdev“ „/dev/fb0“  das fb0 in fb1 zu ändern. Das soll dann so aussehen:
Option „fbdev“ „/dev/fb1“  Und wieder speichern.

Jetzt in den tmp Ordner wechseln (cd /tmp) und folgende Datei herunterladen:
wget http://www.joy-it.net/anleitungen/rpi/tft32b/waveshare32b-overlay.dtb
und nach
sudo cp waveshare32b-overlay.dtb /boot/overlays/waveshare32b.dtbo
kopieren.

Das war´s dann schon. Mit sudo reboot und angestecktem Display dann neu starten.

dsc_2948Wenn alles geklappt hat, so sollte das Display jetzt arbeiten und der Touchscreen funktionieren.