Schweben mit Ultraschall – Der Tractor Beam

27. Januar 2017 ingmarsretro Schreibe einen Kommentar

Ein cooles Projekt hat Asier Marzo 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 ein wenig optimiert und in den Schaltplan-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 Polyvinylalkohol 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 dieselbe 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 Transducer Arrays 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:

Retro - Konsolen

Spielekonsole: Sega Game Gear reparieren

24. Januar 2017 ingmarsretro 16 Kommentare

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 (Leds 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
CPU clock: 3,58MHz
RAM: 8kByte, Video RAM 16kByte
Bildschirm: 8,1cm LCD mit Backlight und 160×144 Pixel
Stromversorgung: 6xAA Batterien, 9V Stecknetzteil, Akku Pack
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 Elektrolytkondensatoren 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 Flux Entferner, 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 Tantal Kondensatoren 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, kontrastreiches Bild erscheint. Die Audioausgabe ist wieder laut und klar. So kann der Game Gear jetzt wieder für die nächsten Jahre ins Archiv …

Retro - Computer

Retrocomputer: Floppy Adapter für Amiga die Zweite

19. Januar 2017 ingmarsretro 2 Kommentare

Im Blogeintrag „Eine alte Freundin braucht Pflege – Amiga Floppy Umbau“ 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 Floppy Anschluss zum 26poligen Controller (eines externen Amiga Floppy-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.

Allgemeines & Neues

Raspberry Pi – mechanische Beanspruchung extrem

14. Januar 2017 ingmarsretro Schreibe einen Kommentar

Der Raspberry Pi ist als universell einsetzbarer Einplatinencomputer in vielen Hobby- und Heimanwendungen zu finden. Ob als Webserver, TV- oder Radio- Streaming Server, 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.

Retro - Computer

Eine alte Freundin braucht Pflege – Amiga Floppyumbau

10. Januar 2017 ingmarsretro Schreibe einen Kommentar

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 (Floppy Drive 🙂 ), 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 Amiga Standard 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:

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 Einschneide Verbinder 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 Einschneide 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 einen Schaltplan gezeichnet (es soll ja vielleicht später einmal ein schönes Adapter Platin’chen 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 Versorgungs Steckers muss noch mit Pin23 des SUB-D23 Floppysteckers an der Controllerplatine verbunden werden.

Ein Layout für diesen Adapter könnte in etwa so aussehen…

Retro - Technik

Diktaphon Olympus Pearlcorder L200

1. Januar 2017 ingmarsretro Schreibe einen Kommentar

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 Gleichstrom
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 langsamere 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 werden 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, Ton Welle etc. sollten entfernt werden.

Nahaufnahme des Tonkopfes und der Andruckrolle.

Die Oberseite des Pearlcorders beherbergt den Lautstärkeregler, Pause Taste, Mikrofon- und Ohrhörer Anschluß, die CUE-MARK Taste und den Betriebsmodus Schalter. Rechts oben ist das eingebaute Mikrofon zu erkennen.