Archiv der Kategorie: Elektronikbastler

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.

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.

 

 

Retrocomputer in eigener Sache

Amiga500+ Mainboard

Hallo liebe Leser des Blogs,

ich bin in letzter Zeit eifrig am Restaurieren und wieder Instandsetzen alter 8-Bit Homecomputer von Commodore und Co. Leider habe immer öfter Probleme, Ersatzteile zu finden. Meist sind sie vereinzelt über ebay-Verkäufer zu beziehen, jedoch dann zu horrenden Preisen, und auch ohne Funktionsgarantien. Darum habe ich mir gedacht, einmal hier einen Aufruf zu starten. Vielleicht hat der eine oder andere Leser noch einen alten 8Bit’er oder Teile davon im Keller, den er nicht mehr benötigt und kann ihn spenden oder günstig abgeben… Falls mir hier jemand helfen kann – bitte in den Kommentaren benachrichtigen.

 

Zurzeit bin ich auf der Suche nach folgenden Teilen:

  • MOS CPU 7501R1 oder 8501R1 (CPU von C116,C16,Plus4 Commodore Rechnern)
  • Denise(Superdenise) Grafikchip 8372R3 (Commodore Amiga 500+)
  • Commodore VIC20
  • Sinclair ZX-Spektrum
  • Sincalir ZX81
8501 MOS CPU

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

 

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:

 

 

 

 

 

 

 

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.

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 🙂