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Reparatur am Handymainboard

Dieser kurze Beitrag ist keine Reparaturanleitung. Er zeigt nur, wie ich in diesem einen Fall ein IPhone Smartphone vor der Mülltonne bewahrt habe. Es handelt sich also um ein Apple IPhone, genauer gesagt um ein älteres IPhone 6. Die Fehlerbeschreibung war folgende: „Das IPhone findet kein Netz, egal mit welcher SIM-Karte“.

Über diesen Fehler findet man viele mögliche Ursachen und Meinungen im Netz, von schlecht kontaktierten BGA-ICs bis hin zu verstaubten und somit schlecht leitenden Kontaktflächen ist alles zu finden. Also, dachte ich, schau´ ich einfach einmal nach und demontierte das Gerät. Als das Mainboard dann frei lag konnte ich ein auf das Mainboard aufgestecktes Platinchen entdecken, das laut Netz die WLan Antenne sein sollte. Dieses Platinchen sollte mit vier Koaxialsteckern auf dem Mainboard befestigt sein.

 

neuer IPhone 6 Antennenprint mit vier Koaxialbuchsen

Jedoch war hier etwas eigenartig. Eine der vier Anschlussleitungen war verdreht und unter dem Mikroskop betrachtet, konnte man einen Riss in der Platine erkennen. Bei weiterer Betrachtung war auch zu erkennen, dass das Gegenstück des Koaxialsteckers vom Mainboard abgerissen war und Teile davon im Stecker der Antenne steckten. Also ein ziemlich eindeutiger Fall, dass hier etwas nicht mehr funktionieren kann. Und noch eindeutiger, dass hier schon jemand herumgebastelt hat und scheinbar mit einem Werkzeug auf die Antennenplatine gedrückt hat. Eine vom Mainboard abgerissene Buchse ist allerdings keine gute Ausgangssituation, denn wenn auch Stücke der Leiterbahnen abgerissen wurden, wird eine Reparatur nicht mehr vernünftig möglich. Also habe ich zuerst einmal vorsichtig die verbleibenden Antennenstecker gelöst und die Antenne entfernt.

Abgerissene Koaxialbuchse (rechts oben im Bild) links auf der Platine sind die Lötpads der Buchse zu erkennen

Im Bild ist im linken Bereich der Platine zu erkennen, wo die Koaxialbuchse befestigt war. Unter dem Mikroskop habe ich die restlichen Teile des Steckers entlötet und den Bereich gereinigt. Glücklicherweise waren keine Lötpads abgerissen oder fehlten. Eine neue Buchse konnte also eingebaut werden. Aber schon tauchte das nächste Problem auf. Woher sollte man die neuen Koaxialbuchsen bekommen? Meine schnellste Quelle für ein Ersatzteil war ein anderes defektes IPhone Mainboard das als Spender diente.

Koaxialbuchsen im Größenvergleich (Kantenlänge der Buchse ca. 1x1mm)

Die Teile waren schnell entlötet – das geht am besten mit einem fein dosierten Heißluft Lötkolben und etwas Flussmittel – und konnten auf wieder auf dem Mainboard platziert und festgelötet werden. Mit einem geeigneten Mikroskop lässt sich das problemlos realisieren.

Koaxialbuchsen in der Vergrößerung
Stereomikroskop
Mainboard am „Operationstisch“
die neuen Buchsen sind montiert

Der Sicherheit halber habe ich beide Buchsen im Bereich des Defektes ausgetauscht. Jetzt musste nur noch die gebrochene Antennenplatine erneuert werden und schon stand dem Zusammensetzen des Smartphones nichts mehr im Weg. Die Antennenplatine ist über das Netz auf diversen Versandseiten einfach und für wenige Euros zu finden.

Nach dem Zusammenbau und der Inbetriebnahme war schnell ein positiver Reparaturerfolg zu erkennen. Das Phone buchte sich in die Provider Zelle ein und funktionierte wieder. So wurde wieder ein Gerät vor der Mülltonne gerettet…

Universum SK992

Wieder ein Stück aus meiner Jugendzeit ist die Radio- Fernseher Kombination von Universum.  Das Modell nennt sich SK992 und wurde im Jahr 1968/69 hergestellt und vermutlich bis Mitte der 70iger Jahre verkauft. Diese zwei Modelle hat meine Lebensgefährtin aufgespürt und mir geschenkt, nachdem ich das Gerät in einem Museum in einer Vitrine gesehen und ihr gleich von meinen Erinnerungen mit diesem Modell erzählt habe. Die beiden Geräte waren teilweise defekt und sanierungs- bzw. reparaturbedürfig. Aber, so dachte ich mir, wenn zwei Geräte vorhanden sind, dann wird die Chance geeignete Ersatzteile aus einem der beiden als Spender zu entnehmen, doch ziemlich groß sein.

Kurz zu den technischen Daten des SK992:

  • er wurde in Deutschland im Auftrag der QUELLE GmbH (Universum) Fürth und Nürnberg hergestellt. Der Hersteller ist das japanische Unternehmen Asahi Radio Mfg. Co., Ltd., der das Gerät auch selbst unter der Bezeichnung Crown 7TV-4 verkaufte.
  • Herstellung / Verkauf von 1968 bis ca. 1975
  • abgesehen von der Bildröhre ist das Gerät volltransistorisiert und ist mit 33 Transistoren ausgestattet.
man beachte die Bezeichnung „Volltransistorisiert“ 🙂

 

  • Der TV-Empfänger wird mit einem Trommeltuner abgestimmt und kann analoge PAL Signale im VHF und UHF Band empfangen. VHF CCIR Band I + III Norm B
    UHF-Abstimmrad nach CCIR G(H), TV-Kanäle: VHF: Ch 2-12; UHF: Ch 21-68;
  • die SW – Bildröhre 190CB4 hat eine Diagonale von 18cm. Sie ist indirekt mit einer Heizspannung von 12V beheizt.
  • der Radioempfänger arbeitet nach dem Superheterodyn Prinzip. Per Umschalter kann zwischen TV und Radio hin- und hergeschaltet werden. MW 520 – 1605 kHz mit Ferritantenne
    UKW 88 – 108 MHz mit Teleskopstabantenne
  • ein dynamischer Oval Lautsprecher sorgt für die Tonausgabe und ist mit 1W belastbar
  • die Energieversorgung kann entweder über 220V Netzspannung oder über eine 12VDC Buchse durchgeführt werden. An die 12VDC Buchse kann ein separates Akkupack angeschlossen werden, das mit einer einfachen internen Ladeschaltung aufgeladen wird. (Umschaltung an der Geräterückseite zwischen Netz/Batt und Laden)
  • das Material des Gehäuses besteht aus thermoplastischem Kunststoff und hat die Abmessungen 240 x 200 x 210 mm bei ca. 4.8 kg
  • die Leistungsaufnahme beträgt 14 W bei Netzbetrieb und 10,5 W bei Batteriebetrieb

Nun zur Reparatur bzw. Restauration:

Seitenansicht des Innenlebens

Eines der beiden Geräte war vom optischen Zustand des Gehäuses noch sehr gut in Form. Jedoch technisch zeigte das Gerät keinerlei Funktion. An der Netz-AC Versorgung war bei 240V AC ein Strom von knapp einem Ampere zu messen. Das war eindeutig zu viel, denn das Gerät sollte eine Nennleistung von in etwa 14W bei Netzbetrieb haben. Es zeigte sich, dass der Verbraucher an der Primärseite des Netztransformators einen Kurzschluss hatte. Das bestätigte sich auch im Versuch, das Gerät über eine 12V DC Quelle zu versorgen. Das zweite Gerät funktionierte technisch teilweise (Radio und TV startete, aber die Bildgeometrie und Helligkeit war katastrophal. Auch das Gehäuse war in einem schlechten Zustand. Die Gehäuseteile waren stark verbeult und gerissen. Die innenliegenden Platinen waren teilweise auch an den Befestigungspunkten gebrochen. Dieses Gerät hatte mit ziemlicher Sicherheit schon einen Sturz überstehen müssen, oder es ist etwas darauf gefallen. So stand der Beschluss schnell fest -> das wird der Teilespender.

Die Fehler waren schnell gefunden. Der Netzgleichrichter hatte einen Kurzschluss und die Schaltung des Längsreglers arbeitete nicht. Grund dafür waren die Transistoren T30 und T31 (ein 2SB337 bzw. ein 2SB77)

Treibertransistor für den Zeilentransformator

Auch die Ansteuerung des Zeilentransformators arbeitete nicht, da auch der Treiber (2SB468) defekt war. Dank des Spenders waren diese Teile zum Großteil auch noch funktionstüchtig vorhanden und konnten eingebaut werden.

Spannungsregegelung

In weiterer Folge habe ich die Elektrolytkondensatoren im Bereich der Spannungsregelung und Stabilisierung erneuert. Auch die Elkos der Schalkreise der Bildröhrenansteuerung und -ablenkung wurden getauscht.

die 50 Jahre alten ELkos
die nagelneuen Elkos

Nach dem Reparieren und tauschen der defekten Komponenten wurde ein kleiner Probelauf gestartet und das Gerät einmal in Betrieb genommen. Im ersten Anlauf habe ich die 12V DC mit einem Labornetzgerät mit einstellbarer Strombegrenzung bereitgestellt. Sowohl im TV und Radiomodus gab es keine Kurzschlüsse mehr und es „rauchte“ auch nichts. Die Stromaufnahme im TV Modus lag bei 12V und bei mittlerer Helligkeit des Bildrohres bei ca. 600mA was nach Ohm einer Leistung von 7.2 Watt entspricht. Das ist weniger als die Werksangabe, aber auch einfach nachzuvollziehen, denn die Bildgröße und -geometrie stimmte auch noch nicht.

erster Probelauf

Der nächste Schritt war das Überprüfen und Einstellen der internen Spannungen. Die Bild Lage und Geometrie sollte danach folgen. Also habe zuerst den Spannungsregler auf seinen Nennwert eingestellt. Im Bild oben war die Betriebsspannung bei ca. 9.5V – daher auch das „kleine“ Bild am Schirm. Um die Schräglage des Schirmbildes zu korrigieren habe ich einfach die Ablenkeinheit am Röhrenhals gerade gedreht und wieder fixiert.

Bildröhre 190CB4
Bildröhre mit Ablenkeinheit

Bei dieser Gelegenheit konnte ich die Röhre auch ordentlich reinigen und sie optisch wieder in einen Neuzustand versetzen. Das habe ich übrigens auch während der Reparaturarbeiten mit allen Platinen, Rahmen und Gehäuseteilen gemacht. Jetzt fehlte noch die Justage der Bild Geometrien. Dafür habe ich in meinem Fundus noch einen alten PAL-Bildmustergenerator, der auch einen RF-Modulator eingebaut hat, mit dem vom VHF Band 1, Band 3 bis UHF durchgestimmt werden kann. Also ist das das ideale Gerät um einen alten Fernseher ohne externen Videoeingang zu prüfen. Hierbei werden auch gleich die Tuner des TV-Gerätes auf Funktion geprüft.

Bildmustergenerator

 

Eingestellte Bildgeometrie am Universum SK992

Nach einer finalen Reinigung der Bedienknöpfe kann das Gerät dann als „funktionstüchtig“ in der Vitrine die vielleicht nächsten 50 Jahre verbringen 😀

 

 

Diodenkennlinie mit Sourcemeter und Matlab aufnehmen

Dieses Mal gibt es hier keinen Bericht über die Restauration oder die Vorstellung eines alten Gerätes. Im Rahmen meiner beruflichen Tätigkeit muss ich immer wieder Messaufbauten realisieren und diese nach Möglichkeit automatisieren, um die Messzeiten zu minimieren. Auch die Datenauswertung und das Postprocessing möchte ich immer gerne automatisieren. Dafür gibt es sehr viele unterschiedliche Lösungsansätze. Der Grundansatz ist aber immer gleich. Ein, oder mehrere Messgeräte sind über eine Schnittstelle mit einem Rechner oder Controller verbunden. Auf dem Rechner oder Controller läuft eine Software, die das Messgerät steuert und die gemessenen Daten an den Rechner zurücksendet. Auf dem Rechner werden die Daten dann gespeichert, den Anforderungen entsprechend aufbereitet und ausgegeben.

Die Schnittstellen zwischen Rechner und Messtechnik können je nach Ausstattung des Messgerätes dabei RS232, GPIP, IEEE1394, USB oder LAN sein. Bei vielen Geräten wird der einfache SCPI-Befehlssatz im ASCII Code zum Befehle senden und empfangen über das entsprechende Protokoll der gewählten Schnittstelle verwendet. Die Software am Rechner oder Controller muss in der Lage sein die Hardware anzusprechen und schon kann eine Datenkommunikation hergestellt werden. Als Software oder Skriptsprache kann hier beispielsweise NI-LabVIEW, Matlab, C-Code, C++ Code, C#, Python, etc. verwendet werden. Und die Rechner- oder Controllerhardware kann ein Windows, Mac, oder LinuxPC sein, aber auch ein einfacher Arduino, RaspberryPi, oder ein programmierter Mikro-Controller, der eine der benötigten Schnittstelleninterfaces besitzt.

Bei meiner Arbeit wird das gerne mit Matworks Matlab gemacht (bzw. ich mache es gerne mit Matlab, weil ich Programme und Skripten lieber tippe als sie zu zeichnen 😀 ), einer skriptorientierten Software. Im konkreten Beispiel habe ich ein SOURCEMETER des Herstellers Keithley, das Keithley2400 über die RS232 Schnittstelle an einem WIN10 PC mit Matlab 2017b angesteuert. Das Sourcemeter hat die Aufgabe eine Diodenkennlinie aufzunehmen. Das Sourcemeter ist imstande einen Strom zu sourcen, also eine steuerbare Stromquelle zu sein und gleichzeitig den gesourcten Strom und die an den Klemmen anliegende Spannung zu messen. Umgekehrt wiederum kann es auch als steuerbare Spannungsquelle eingesetzt werden, die Spannung an den Klemmen und den Strom durch den DUT (Device Under Test) messen.  Und das geht in allen vier Quadranten, also Stromquelle oder -Senke, oder Spannungsquelle oder -Senke sein.

Genau das benötigte ich in diesem supereinfachen Beispiel um die Kennlinie eines PN-Überganges aufzunehmen und zwar vom Diffusionsbereich bis in den Durchlassbereich und natürlich auch wenn der PN-Übergang unter Photonenbeschuss steht 🙂

Die folgenden beiden Matlab-Skripten ermöglichen diese einfache Kennlinienaufnahme. Der Messaufbau selbst besteht lediglich aus einer, an die Klemmen des K2400 angeschlossenen Diode (in diesem Fall eine Photozelle). Dabei stellt das erste Skript eine gesteuerte Stromquelle dar und im zweiten Skript wird die Spannungsquelle durchgesteuert und jeweils die Daten aufgezeichnet und zum Schluss als Plot dargestellt.

 Matlab Code stromgetrieben:

% IV Logger PN Kennlinie
% 2.05.2019 ingmarsretro
% der supereasysimple-code
% drive current and measure voltage
% with sourcemter über RS232 

 serialObject = serial('COM4','BaudRate',19200, 'DataBits',8);   

    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    % Sourcemeter 2400 setup                             %
    % serial config: 8N1, 19200, termchar CR+LF          %
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%  
    fopen(serialObject)
    s.InputBufferSize = 6000;
    fprintf(serialObject,'*RST');
    
    mincurr = -15E-3;  % maximaler negativer strom (load an der Zelle) 
    maxcurr = 10E-4;   % maximaler positiver strom 
    step = 1E-5;       % schrittweite
    

    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    % Messgeraet einstellen  %
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    % SOURCING ->  CURRENT
    %
    %fprintf(serialObject,':INIT:CONT OFF;:ABOR');
    fprintf(serialObject,':FORM:DATA ASCII');
    fprintf(serialObject,':SOUR:FUNC CURR');
    fprintf(serialObject,':SOUR:CURR:MODE FIX');
    fprintf(serialObject,':SOUR:CURR:RANG 10E-2'); % -> 000.000mA
    fprintf(serialObject,':SOUR:CURR:LEV 0.0'); % -> Starteinstellung 0 A
    
    % MEASUREMENT -> Spannung 
    fprintf(serialObject,':SENS:FUNC "VOLT:DC"');
    fprintf(serialObject,':SENS:VOLT:PROT 8');     % -> compliance 8V
    fprintf(serialObject,':SENS:VOLT:RANG 10E-1'); % -> 0.00000 V
    fprintf(serialObject,':TRIG:COUN 1');
    
    %fprintf(serialObject,':CONF:VOLT:DC');
    
    fprintf(serialObject,':OUTP ON');

        %% Messen und Daten abholen
    count = 1; 
    v(1)=0; i(1)=0;  %init der arrays 
   
       for curr = mincurr:step:maxcurr
           
          strom=num2str(curr);
          command = strcat(':SOUR:CURR:LEV ',{' '},strom);
          fprintf(serialObject,char(command));
         

          fprintf(serialObject,':READ?');
          data=fscanf(serialObject);  % gesamten buffer des device einlesen
          c = strsplit(data,',');          % gelesenen string nach ',' in zellen zerlegen
          i(count) = str2num(cell2mat(c(2)));                 % stromzelle 
          v(count) = str2num(cell2mat(c(1)));                 % spannungszelle
        

        count = count +1;
       end
   
    
    figure(1);
    plot(v,i);
    grid on; hold on;
    xlabel('voltage [V]'); ylabel('current [A]')
    title('IV - Kennlinie ');
    
    %% instrument in local mode schalten
    fprintf(serialObject,':OUTP OFF');
    fprintf(serialObject,'SYSTEM:LOCAL');
    fclose(serialObject);

 

Matlab Code spannungsgetrieben:

% IV Logger PN Kennlinie
% 3.05.2019 ingmarsretro
% der supereasysimple-code
% drive current and measure voltage
% wit sourcemter über RS232 

 serialObject = serial('COM4','BaudRate',19200, 'DataBits',8);   

    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    % Sourcemeter 2400 setup                             %
    % serial config: 8N1, 19200, termchar CR+LF          %
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%  
    fopen(serialObject)
    s.InputBufferSize = 6000;
    fprintf(serialObject,'*RST');
    
    minvolt = -1;      % maximale negative spannung  
    maxvolt = 0.5;       % maximale positive spannung
    
    %mincurr = -20E-3;  % maximaler negativer strom (load an der Zelle) 
    %maxcurr = 10E-4;   % maximaler positiver strom 
    
    step = 1E-2;       % schrittweite
    
    % 
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    % Messgeraet einstellen  %
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    % SOURCING ->  VOLTAGE
    %
    %fprintf(serialObject,':INIT:CONT OFF;:ABOR');
    fprintf(serialObject,':FORM:DATA ASCII');
    fprintf(serialObject,':SOUR:FUNC VOLT');
    fprintf(serialObject,':SOUR:VOLT:MODE FIX');
    fprintf(serialObject,':SOUR:VOLT:RANG 10E-0');    % -> 00.0000 V
    fprintf(serialObject,':SOUR:VOLT:LEV 0.0');       % -> Starteinstellung 0 V
    
    % MEASUREMENT -> CURRENT 
    fprintf(serialObject,':SENS:FUNC "CURR:DC"');
    fprintf(serialObject,':SENS:CURR:PROT 40E-3');     % -> compliance 10.0000 mA
    fprintf(serialObject,':SENS:CURR:RANG 10E-2');     % -> 0.00000 mA  (muss kleiner als complience sein)
    fprintf(serialObject,':TRIG:COUN 1');
    
    %fprintf(serialObject,':CONF:VOLT:DC');
    
    fprintf(serialObject,':OUTP ON');


        %% Messen und Daten abholen
    count = 1; 
    v(1)=0; i(1)=0;  %init der arrays 
   
       for volt = minvolt:step:maxvolt
           
          spannung=num2str(volt);
          command = strcat(':SOUR:VOLT:LEV ',{' '},spannung);
          fprintf(serialObject,char(command));
           


          fprintf(serialObject,':READ?');
          data=fscanf(serialObject);  % gesamten buffer des device einlesen
          c = strsplit(data,',');          % gelesenen string nach ',' in zellen zerlegen
          i(count) = str2num(cell2mat(c(2)));                 % stromzelle 
          v(count) = str2num(cell2mat(c(1)));                 % spannungszelle
        
        

        count = count +1;
       end
   
    
    figure(1);
    plot(v,i);
    grid on; hold on;
    xlabel('voltage [V]'); ylabel('current [A]')
    title('IV - Kennlinie ');
    
    %% instrument in local mode schalten
    fprintf(serialObject,':OUTP OFF');
    fprintf(serialObject,'SYSTEM:LOCAL');
    fclose(serialObject);

 

Das Ergebnis der beiden Skripten ist der folgende Kennlinienverlauf:

8-Bit Generation: Der ZX81 oder Timex Sinclair 1000

Sinclair Timex 1000

Ein neues Exemplar aus der 8 – Bit Computer Ära hat Einzug in meine kleine Sammlung gehalten. Ein Timex Sinclair 1000 – ein 8Bit Heimcomputer der 80er Jahre auf Basis des Sinclair ZX81. An dieser Stelle möchte ich mich bei Herrn Roland Pufitsch recht herzlich bedanken. Er hat mir den Timex 1000 als Spende zur Verfügung gestellt – Vielen Dank.

Der Timex Sinclair 1000 oder auch TS1000 ist das Ergebnis eines Joint Ventures des Herstellers Sinclair Research Ltd. und der Amerikanischen Timex Corporation. Das Gerät basiert auf dem Sinclair ZX81 und ist auch vollkommen kompatibel zum Z81 und gilt als die nordamerikanische Version des ZX81. Auch die technischen Daten unterscheiden sich kaum. Lediglich der Speicher wurde mit 2kB doppelt so groß ausgeführt wie beim ZX81.

Veröffentlicht und verkauft wurde der TS1000 im Juli 1982 zu einem Preis von unter 100$. Er galt damals als der günstigste Heimcomputer. 1983 wurde die Produktion dieses Modells dann wiedereingestellt. Die technischen Daten gleichen denen des ZX81.

Mainboard des TS1000

CPU:                         Zilog Z80 mit 3.25 MHz Taktfrequenz
Speicher:                2kB, erweiterbar auf max. 64kB
Anschlüsse:           Audio In, Audio Out für den Datenrecorder
Memoryslot für die Speichererweiterung
RF-Modulator Ausgang (Kanal VHF 2  oder 3)
Auflösung:              22 x 32 Zeichen
Ton:                             nicht vorhanden
Betriebssystem:  BASIC Interpreter im ROM

Auf dem Mainboard sind gerade einmal vier ICs verbaut, ein HF-Modulator und die Peripherie für die Spannungsstabilisierung und -versorgung, sowie die IO – Anschlüsse für den Datenrecorder und die Federleisten für die Folientastatur. Die verbauten IC´s sind folgende:

CPU:  der Zylog Z80 Prozessor (in vielen Modellen ein NEC Z80 mit der Bezeichnung D780C-1 im 40Pin Plastik DIP – Gehäuse

ULA: ein Custom IC mit der Bezeichnung ULA 2C21 0E. Dieser Chip ist die ULA des ZX81 und Timex1000 (Uncommited Logic Array). Dieser IC generiert den 6,5 MHz Takt von dem eine 3.25 MHz Clock für den Prozessor geteilt wird. Er managet die Audi IN und Audio OUT Datensignale zum Datenrecorder. Er generiert den Synchrontakt für die Videoausgabe. Er handelt die Tastaturmatrix und steuert den ROM und RAM Zugriff. Dieser Customchip ist heute in einer FPGA, oder CPLD Nachbildung erhältlich, bzw. wird der VHDL Code dafür in entsprechenden Foren veröffentlicht und kann selber synthetisiert werden.

ROM: der Chip mit der Bezeichnung ZCM38818 ist der ROM Baustein der den Basic Interpreter beherbergt. Alternativ kann hier auch ein 2364 8kbit Prom verwendet werden.

RAM:  als Ram ist hier entweder ein 2kB DRam Chip oder ein 1kB DRam verbaut (Mostek MK4801/MK4118)

Bei dem hier vorliegenden Modell stand nun eine erste Inspektion an. Dabei ist mir gleich eine DB9 Male – Buchse aufgefallen, die nachträglich eingebaut wurde. Nach dem Öffnen des Gehäuses ist mir schnell aufgefallen, dass das Flex Kabel der 5poligen Tastaturfolie vollständig abgebrochen ist. Und genau diese fünf Pins der Federleiste, in die das Flex Kabel gesteckt ist, sind mit der DB9 Buchse verbunden. Es hat hier anscheinend eine externe Reparaturlösung für das defekte Keyboard gegeben. Die DB9 Buchse könnte aber auch eine Nachrüst-Joystick Lösung gewesen sein, denn auch eine +5V Leitung war zur Buchse geführt. In diesem Fall egal. Ich wollte das Gerät in einen annähernd originalen Zustand versetzen. Dazu musste erst einmal die 9polige Sub-D Buchse heraus.

Nachträglich eingebaute SUB-D Buchse
Abgebrochenes Flexkabel zur Folientastatur

Die Buchse war schnell ausgebaut und die Drähte entfernt. Jetzt ging es daran, das Flex Kabel zu retten. Die einfachste Möglichkeit wäre natürlich, eine neue Folientastatur zu erwerben, und diese dann einzubauen. Aber hier ist das Kabel knapp ober dem Stecker gebrochen und ich dachte mir, es wäre einen Versuch wert, einfach mit der verbleibenden Länge des Flex Kabels auszukommen. Dazu habe ich das Kabel am gebrochenen Ende einfach wieder gerade geschnitten, mit ein wenig Captan-Tape verstärkt und wieder in die Federklemmleiste eingesteckt. Die auf den Kunststoffträger aufgebrachten Leiterbahnen sind sehr dünn und empfindlich. Man sollte hier auch nicht versuchen zu Löten und die Leitungen mit einer Lötverbindung zusammenzufügen.

Das abgebrochene Stück Flexleitung neben der Zuleitung zur Folientastatur
der zugeschnittene verbleibende Rest

Nachdem die Tastatur nun wieder funktionieren sollte, wurden auf dem Mainboard die obligatorischen Arbeiten, wie Elkotausch und Prüfen der Spannungsversorgung durchgeführt. Eine kleine Änderung, die sich funktionell vom Originalzustand unterscheidet, ist der Umbau des Antennenausgangs auf einen Videoausgang. Hierzu wird der HF-Modulator lahmgelegt. Das bedeutet, die +5V Versorgung zum Modulator wird getrennt, die Leitung zum Signalpin der HF-OUT Buchse getrennt und ebenso die vom Mainboard kommende VBS-Leitung (also das Videosignal). Die nun offene Videoleitung wird über einen 100µF Elko zur ehemaligen HF-Out Buchse geführt und ist somit DC-mäßig entkoppelt.

RF-Modulator ohne Deckel
Trennen der Leitungen
Einbau des Koppelkondensators

Danach folgte eine erste Inbetriebnahme. Das Videosignal wurde an einen Multinormen-Monitor angeschlossen und das vorher überprüfte 9V Netzteil an die Buchse für die Spannungsversorgung.

erster Funktionstest

Das Ergebnis war äußerst positiv. Das Einschaltbild erschien sauber auf dem Bildschirm. Die Tastatur funktionierte ebenfalls einwandfrei. Jetzt bleibt nur noch, die Bohrlöcher und Öffnungen der SUB-D Buchse sauber zu verschließen und dann kann das Gerät wieder zusammengebaut und in die Vitrine gestellt werden…

 

 

Keysite Oszilloskop stirbt im Standby – Netzteilreparatur

Ein interessantes Problem ist bei der Messtechnik in den Labors meines Arbeitsplatzes aufgetreten. Mit „Messtechnik“ bezeichne ich die Ausstattung eines Laborarbeitsplatzes, für die Grundlagenausbildung. Von den Laborarbeitsplätzen gibt es insgesamt neunzehn Einheiten, die mit je zwei Labornetzgeräten, zwei Tischmultimetern, einem Keysite Signalgenerator und einem Keysite (Agilent) Oszilloskop der Serie Infiniivision DSO-X 20xx ausgerüstet sind. Alle Geräte sind netzwerkfähig und sind über LAN mit dem zugehörigen Arbeitsplatzrechner verbunden. So kann mit Hilfe unterschiedlicher Software (Agilent VEE, Matlab, LabVIEW etc.) auf die Messgeräte zugegriffen werden. Die Geräte wurden vor ca. drei Jahren angeschafft und ersetzt die fast zwanzig Jahre alte Laborausstattung. 

Doch nun ist der Fall aufgetreten, dass bei einem Arbeitsplatz das DSO-X2012A Oszilloskop kein Lebenszeichen mehr von sich gab. Es kommt gelegentlich vor, dass bei Laborübungen oder beim freien Arbeiten in den Labors einmal ein Studierender den Not-Aus Schalter des Arbeitsplatzes betätigt und ihn so stromlos macht.  Doch das war nicht der Fall. Alle an dem Arbeitsplatz angeschlossenen Geräte funktionierten, mit Ausnahme des DSO. Auch am Ende des Kaltgerätesteckers war Spannung zu messen. Also konnte das Problem nur am Oszilloskop selber liegen. Die Rückwand ist schnell abgeschraubt, ein Schirmblech entfernt und das Netzteil liegt frei. Gleich bei der ersten optischen Begutachtung ist der große Siebelko mit nach oben gewölbter Kappe aufgefallen. Aber einmal schön der Reihe nach.

Netzteil des Infiniivision

An den AC Pins vom Netzeingang war die Netzspannung zu messen, jedoch an keinem der Ausgänge des Netzteils eine Gleichspannung. Egal ob der Powerschalter des Gerätes ein- oder ausgeschaltet war. Die Vermutung liegt nahe, dass das Netzteil defekt ist.

Eingangssicherung

Zunächst wurde das Netzteil ausgebaut und beginnend von der AC-Eingangsseite untersucht. Die Printsicherung im Bereich des Netzfilters ist gleich als erstes defektes Bauteil aufgefallen. Es handelt sich um eine träge 6.3A/250V Sicherung. Da eine ausgelöste Sicherung immer einen Grund hat, abzuschalten, wurde weitergesucht. Die Netzgleichrichter waren ok, jedoch hatte der 100uF / 420V Elektrolytkondensator, der als Gleichspannungsglättung der Primärseite eingesetzt ist, thermisch schon einiges abbekommen und war aufgebläht.

originaler Elko 100uF /420V /105°C

Auch seine Kapazität war nicht mehr im Nominalbereich. Aber auch das war nicht direkt der Grund für das Auslösen der Sicherung. Der war dann schnell gefunden. Ein Mosfet der als Ansteuerung des Transformators dient, war niederohmig. Genauer gesagt er hatte einen Kurzschluss zwischen allen Anschlüssen.

Mosfet STP12NM50

Das folgende Bild zeigt die Einbaupositionen der Bauteile. Diese wurden erneuert. Der Mosfet wurde durch einen Originaltyp ersetzt und der Netzelko gegen einen 100uF / 450V /105°C Typ getauscht. Der ist zwar von der Bauhöhe etwa fünf Millimeter höher, passt aber problemlos in das Netzteil.

Einbaulage des Kondensators und des Mosfet

Auf der Rückseite der Netzteilplatine waren zwei SMD Widerstände im Bereich des Gate-Anschlusses des Mosfet defekt. Es handelt sich dabei um einen SMD Widerstand der Baugröße 0805 mit 5,11 Ohm und einen SMD Widerstand der Baugröße 1206 mit 2,0 kOhm. Das untenstehende Bild zeigt auch hier wieder die Einbaulage.

Einbaulage der defekten SMD Widerstände

Nachdem alle erwähnten Bauteile erneuert waren, wurde ein erster Funktionstest durchgeführt. Dieser war jedoch ernüchternd, denn das Netzteil arbeitete noch nicht. Die Sicherung blieb intakt und die primärseitige Gleichspannung stand stabil. Doch das Gate des Mosfet wurde nicht angesteuert – leider. Denn jetzt kam der aufwendige Teil der Reparatur. Auf der Netzteilplatine befindet sich, stehend eingebaut, eine weitere Platine, auf der mehrere Controller IC´s verbaut sind. Verfolgt man die Gate-Leitung vom Mosfet, so endet sie an einem Pin dieser Ansteuerungsplatine. Also muss diese raus.

Controllerboard ausgebaut

Dazu musste zuerst das Kühlblech entfernt werden. Dann wurde es etwas mühsam, denn das Controllerboard ist nicht über eine Stiftleiste oder Steckverbindung mit der Hauptplatine verbunden, sondern die Kontaktpins sind gelayoutet und ausgefräst. Das bedeutet, man muss die Auslötarbeiten sehr behutsam in Angriff nehmen, um die Leiterbahnen an den Enden der gefrästen Pins nicht zu beschädigen.

Mainboard ohne Controllerplatine

 

UC3842B

Als der Ausbau erfolgreich abgeschlossen war, konnte das Controllerboard begutachtet werden. Und siehe da, die vom Gate des Mosfet geroutete Leitung endet an Pin 6 eines kleinen IC´s. Dabei handelt es sich um einen UC3842B VD1R2G. Bei diesem IC war das Gehäuse gesprengt. Neben dem Controller IC, war auch ein SOT23 PNP-Transistor (PMBT 2907A) gestorben und an allen Pins niederohmig.

Einbaulage der defekten Komponenten

Nach dem Erneuern der defekten Komponenten, wurde das Netzteil wieder zusammengebaut und ein Funktionstest durchgeführt. Das Oszilloskop startete wieder und das Netzteil verrichtete seinen Dienst.

defekte Bauteile
Ergebnis nach erfolgter Reparatur

Interessant wäre es jetzt herauszufinden, warum das Netzteil nach gerade einmal drei Jahren seinen Geist aufgibt. Zumal die Oszilloskope nicht im Dauerbetrieb laufen, sondern nur während der entsprechenden Lehrveranstaltungen eingeschaltet sind. Dabei ist folgendes aufgefallen: Das Oszilloskop ist permanent an die Stromversorgung angeschlossen. Der Power-Schalter des Oszilloskops schaltet aber nicht die AC-Versorgung aus, sondern nur im Sekundärbereich des Netzteils die Controlleransteuerung. Das bedeutet, das Netzteil arbeitet im ausgeschalteten Zustand quasi im Standby-Betrieb. Und dabei ist uns aufgefallen, dass bei allen ausgeschalteten Oszilloskopen im Standby eine Verlustleistung auftritt, die die Mosfets und vor allem den 100uF Elko stark erwärmt. Das würde den aufgebähten, ausgetrockneten Elko und den darauffolgenden Tod der Netzteile erklären.  Um das zu verifizieren wurde bei mehreren Geräten die seit Tagen nicht eingeschaltet waren, die Temperatur an den Komponenten gemessen.

 
Thermofühler an der Elkooberfläche

Hier konnte folgendes festgestellt werden. Sowohl an der Oberfläche des Kondensators als auch am Kühlblech der Mosfets waren im ausgeschalteten Zustand Temperaturen von 56°C bis knapp 60°C zu messen.  Sollte das so sein ??

Temperaturmessung am Elektrolytkondensator

 

Hier noch die benötigten Bauteile:

  • Widerstand 5R11 0,1W 0,1% Farnell Nr.: 1872688
  • Widerstand 2k0 0.66W Farnell Nr.: 721-9844
  • PNP Transistor SOT23, SMD Stempel 2F Type PMBT2907A, 215 Farnell Nr.: 1626500
  • PWM Controller IC, UC3842B VD1R2G / 500kHz Farnell Nr.:2845218
  • Kondensator 100uF / 105°C / 450V
  • Printsicherung T6.3A 250V

Jun2019: Bestellnummern aktualisiert

 

 

 

Der multimediale Auftritt des „Elektronischen Würfel“

Bausatz“Elektronischer Würfel“

Im Rahmen meiner beruflichen Tätigkeit bin ich immer wieder bei In-House- Veranstaltungen mit dabei und zusammen mit meinen Kollegen versuchen wir, in Hands-on Workshops, den Besuchern Elektronik näher zu bringen.  „Die Besucher“ sind meist Jugendliche aus Schulen, die sich auf der Suche nach ihrem beruflichen Werdegang und ihren zukünftigen Möglichkeiten, informieren wollen. Dazu bieten wir aus dem Elektronik-Bereich beispielsweise Lötübungen an, in denen die Jugendlichen einen kleinen Bausatz zusammenbauen und in Betrieb nehmen dürfen. Einer dieser Bausätze ist der Elektronische Würfel.

In dem Beitrag werde ich jetzt nicht über den Würfel selbst berichten, sondern über dessen multimediale Aufbereitung. Genauer gesagt, soll ein kleiner Einblick hinter die Kulissen entstehen, wie mit geringstem Hardwareaufwand ein kurzes Aufbauvideo des Bausatzes erstellt wurde.

Das Set sieht wie folgt aus: Auf dem Arbeitstisch wird ein weißer Papierhintergrund angebracht, der wie bei Photoshootings die Wand und den Boden bedeckt. Der Übergang von Wand zu Boden ist in einem großzügigen Bogen ausgelegt. Man kann sich das wie eine Quarter-Pipe vorstellen.  Das zu filmende Objekt wird dann im vorderen Bereich auf dem weißen Boden platziert. Vom Objekt zur Rückwand sollte ausreichend Platz sein, sodass es beim Ausleuchten dann keine Probleme mit Schatten auf der Rückwand gibt. In diesem Fall ist es einfach, da der Bausatz nicht sehr groß ist.

Anordnung des Hintergrundes

Die Ausleuchtung, der mitunter wichtigste Teil, für eine Bildaufnahme war hier etwas Bastelei. Normalerweise verwendet man zum Ausleuchten Videoleuchten mit einstellbarer Farbtemperatur bzw. Dauerlichtsoftboxen.  Für diese Aufnahmen hatte ich aber nur eine Kamerakopfleuchte und die „normale“ Arbeitsplatzbeleuchtung zur Verfügung. Aber mit einer Diffusorplatte für das Kopflicht (das zumindest in der Farbtemperatur einstellbar ist) war schon mal für ausreichend Frontallicht gesorgt. Für die Ausleuchtung des Hintergrundes habe ich einfach auf die Arbeitsplatzleuchte ein dünnes Blatt weißes Papier geklebt, das ebenfalls als Diffusor dient. Die Arbeitsplatzleuchte ist glücklicherweise mit einer Leuchtstofflampe, mit fast Tageslichtfarbtemperatur als Leuchtmittel ausgestattet. So konnte ich das einstellbare Kopflicht gut an die Farbtemperatur der Hintergrundbeleuchtung anpassen.

Detailaufnahme für Stop-Motion Sequenz

Jetzt fehlt nur mehr die Kamera. Hier verwende ich meine alte Panasonic HDC-TM700 Videokamera, die im AVCHD Codec auf SD-Karte aufzeichnet. Als Stativ kommt ein kleines Manfrotto Videostativ zum Einsatz, das für die statischen Aufnahmen vollkommen ausreichend ist. Nach der Komplettierung des Aufbaus konnte mit den Bestückungsarbeiten der Platine begonnen werden. Hierzu habe ich ein einfaches Skript erstellt, das im Wesentlichen den chronologischen und logischen Aufbau der Schaltung beinhaltet. Ein paar Szenen in Stop-Motion Technik sollen wiederholte Tätigkeiten beschleunigt und aufgelockert darstellen. Das sind zum Beispiel die Leuchtdioden. Hier wird gezeigt, wie ein Stück eingelötet wird und die restlichen tauchen dann im Stoptrick Stil auf.  Nach dem fertig aufgebauten Würfel und den abgedrehten Szenen beginnen jetzt die Schneidearbeiten.

Nahaufnahme auf die LEDs

Heutzutage einfach und üblich im digitalen NLE – Schnitt (Nonlinear Editing), wird das Videomaterial vom Speichermedium der Kamera in ein Schnittprogramm auf die Arbeitsfestplatte (oder heute eher SSD) des Schnittrechners importiert. Die hier gängigen Programme sind Adobe Premiere und Davinci Resolve von Blackmagicdesign. Es gibt auch noch viele andere Schnittprogramme die für den schnellen, unkomplizierten Schnitt für Heim und Hobby geeignet sind, aber bei aufwendigeren Schnittarangements und Bildmanipulationen unbrauchbar sind. Dazu zählen Apple Imovie, der Moviemaker von Windows und leider auch Finalcut.

Videonachbearbeitung mit Resolve

Für den Schnitt dieses Videos habe ich mir einmal die freie Testversion von Davinci-Resolve angesehen. Und ich muss sagen, ich bin begeistert, wenn man nicht komplexe Titel und Effect-Templates benötigt, dann kann man in der Testversion schon ziemlich komplexe Projekte realisieren. Nach etwa 16 bis 2o Stunden war das ca.  fünf Minuten lange Filmchen fertig geschnitten. Jetzt fehlte noch eine Introsequenz, die mein Kollege als Computeranimation in Blender modelliert und animiert hat. Nach dem Rendern und Einbauen in das Würfelfilmchen, fehlte jetzt nur mehr der Ton. Hier wurde kein Originalton der Videoaufnahmen verwendet, sondern nur nachvertont. Beginnend mit Geräuschen zur Intro Animation und zu einigen Bewegungen im Film während des Lötens, wurde als weitere Tonspur (bzw. Spuren) die Hintergrundmusik und die Beats taktsynchron zu einigen Sequenzen (zum Bsp. die Stopmotions) angepasst. Um den Film zu komplettieren, fehlt noch die Stimme aus dem Off – also der Filmkommentar. Da meine Stimme und Sprechweise als Kommentarstimme für einen Film absolut ungeeignet ist und schrecklich klingt, haben wir unter den Kollegen einige Sprechproben durchgeführt. Und wir wurden auch fündig. Danke Fritz. Mit einem digitalen portablen Audiorecorder (früher wurde das mit dem Uher Reporter gemacht) mit geeignetem Mikrophon in einem geeigneten, echofreien, ruhigen Raum hat es geklappt, die ca. zwei Seiten Text einzusprechen. Mit dem freien Audiosoftware-Tool Audacity wurde das Audiomaterial nachbearbeitet und dann in das finale Projekt übernommen und alles eingepegelt. Endlich konnte das Projekt gerendert und als finale Datei gespeichert werden.

 

 

Philips und der „König der Experimentierkästen“

Da ich aus gesundheitlichen Problemen zurzeit kaum mobil bin und nahezuden ganzen Tag nur herumliege, habe ich auch jeden Tag einwenig Zeit, hier wieder ein paar Zeilen zu tippen und wieder ein bisschen gesammeltes Material für den Blog aufzubereiten. Schon längere Zeit habe ich vor über das folgende Objekt zu bloggen:

Bildröhreneinheit aus EE2007

Elektronische Schwingungen sichtbar machen, ihren Fortlauf beobachten und daraus Schlüsse ziehen – das sind Arbeitsabläufe, die jedem fortgeschrittenen „Jung-Elektroniker“ neue, interessante Perspektiven eröffnen. Die dafür nötigen Geräte lassen sich mit der reichhaltigen Ausstattung dieses Kastens selbstständig zusammenbauen.: über 150 elektronische Einzelteile, wie z.b. Oszillografenrohr, 29 Transistoren und Dioden, 79 Widerstände, 10 Potentiometer, 37 Kondensatoren usw. Ein besonderer Vorteil dieser Ausstattung: die Bildröhreneinheit wurde in ein durchsichtiges Gehäuse eingeschweißt, so dass ihre Schaltung genau zu erkennen ist. Das Anleitungsbuch gibt allgemeinverständliche Arbeitshilfen und macht auf einfache Weise mit der Oszillografen-, Digital- und Radartechnik vertraut. Mit diesem Kasten kann sich jeder „Jung-Elektroniker“ einen Wunschtraum erfüllen: den Bau eines Oszillographen – sowie 100 elektronische Geräte und Schaltungen.

EE2007 Version aus dem Jahr 1974

Dies ist der originale Covertext des Philips Elektronikbaukasten EE2007 aus dem Jahr 1974. Er war der Nachfolger des EE1007. Im Jahr 1983 gab es eine neue Auflage des EE2007. Erkennbar ist das am farbigen Aufdruck der Schachtel. Die 74er Version war in roter Farbe bedruckt und die 83er Version in schwarzer Farbe. Aber eines hatten beide Versionen gemeinsam: Sie waren zur damaligen Zeit ein nicht erfüllbarer Wunschtraum. Die Preise beliefen sich auf ca. 2100 bis 3000 Schillinge. Ein absolut nicht erfüllbarer Jugendtraum. Doch so in etwa 40 Jahre später lies sich der Traum, die Bildröhreneinheit zu besitzen und die Sammlung zu ergänzen, erfüllen. Diese Baukästen sind jetzt nur mehr sehr selten und je nach Zustand zu Preisen von 300 bis 700 Euro im Netz zu finden. Als geduldiger Beobachter der diversen Flohmarkt- und Gebrauchtwarenplattformen hatte ich nach langer Zeit das Glück relativ günstig einen 2007er zu ergattern.

Doch was konnte man damit nun anfangen? Der EE2007 ist eine Ergänzung zu den Kästen EE2003, EE2000, EE2000GK, EE3003. Der EE2008 ist zur vollständigen Realisierung der in der Anleitung enthaltenen Beispielschaltungen ebenfalls notwendig.
(Information aus der website: https://norbert.old.no/kits/ee2000/ee2007.html)

Die umfangreichen Beispiele aus dem Handbuch sind hier angeführt:

Oszillografische Untersuchungen an Dioden und Transistorschaltungen
Die Zeitablenkung, Oszillograf mit umschaltbarer Zeitablenkung, Wechselspannungsformen, Diode als Gleichrichter, Zweiwegegleichrichtung, Brücken- oder Graetzgleichrichtung, Wirkungsweise von Siebschaltungen, Transistor als Verstärker, Verstärker und Gegenkopplung, Verstärker in Kollektorschaltung, Phasenumkehrstufe

Der Transistor als Schwingungserzeuger
Allgemeines über Oszillatoren, R-C-Oszillator, Rechteckgenerator, Sägezahngenerator

Digitaltechnik
Einführung in die Digitaltechnik, Transistor als Schalter, Astabiler Multivibrator, Monostabiler Multivibrator, Bistabiler Multivibrator, Schmitt-Trigger, UND Schaltung, ODER Schaltung, NICHT (NOT) Schaltung, NAND Schaltung, NOR-Schaltung, UND und ODER Schaltung in der Impulstechnik, Digitales Knobeln, Zähler bis 4, Dreiklang mit Pause, Elektronischer Kuckuck, Ein-Aus-Schalter, Tast-Ein-Aus-Schalter, Metronom

Verschiedene Anwendungsgebiete der Oszillografentechnik
Kreisablenkung, Einzelteilprüfgerät, Diodenkennlinienschreiber, Transistorkennlinienschreiber, Kapazitäts- und Widerstandsmessbrücke, Sprachanalysator, Künstlicher Horizont, Radarprinzip

Fernsehtechnik
Bildabtastung, Erzeugung eines elektronischen Rasters, Das Fernsehsignal, Die drahtlose Bildübertragung, Blockschaltbild des Fernsehbild- und Tonempfängers

Verschiedene Schaltungen
Spannungsstabilisator, Gleichspannungswandler, Treppenspannungsgenerator, Stufentongenerator, Leuchtfeuer, Metallsuchgerät, Universalverstärker, Universalverstärker als Sinusgenerator, Universalverstärker als Nadelimpulsgenerator, Universalverstärker als Blinklicht, Universalverstärker als Zeitschalter, Universalverstärker als Plattenspielerverstärker, Universalverstärker als Diodenempfänger, Universalverstärker als MW-Reflex-Empfänger

Die Bildröhreneinheit im Detail. Ansicht von oben
Die Bildröhreneinheit im Detail. Seitenansicht
Sockelbeschaltung

Die Bildröhreneinheit besteht aus einem transparenten Kunststoffgehäuse in dem eine, zur damaligen Zeit sehr gängige Oszilloskopröhre  eingebaut wurde. Die DG7-32 ist eine mit 6.3Volt  300mA indirekt geheizte Bildröhre mit 172mm Länge und einem Bilddurchmesser von 69mm. Der Sockel ist ein B12A. Die Einheit ist identisch zu den Modellen 3AMP1A bzw CV2431 (Quelle: radiomuseum.org)

Die Schaltung der Bildröhreneinheit kann ich hier jedoch nicht veröffentlichen. Mit ein wenig Netzrecherche lässt sie sich jedoch schnell finden.

Trimmpotentiometer

In der EE2007 Box befinden sich neben der Röhreneinheit noch zahlreiche weitere Bauteile wie die klassischen Halteklammern und Federn, Widerstände, Keramikkondensatoren, Trimmpotentiometer, eine Siliziumdiode und Transistoren usw. Die Energieversorgung von 6V beziehen die aufgebauten Schaltungen aus mehreren Monozellen für die es einen eigenen Halter gibt.

der „Blaue Transistor“ (ein BC158)

Vielleicht ergibt sich auch irgendwann einmal die Zeit, mit dem Experimentierkasten, oder auch anderen Kästen der Serie einige Beispielschaltungen aufzubauen und darüber einen  Film oder sogar eine Serie zu erstellen und die beispielsweise über youtube zu veröffentlichen.  Dafür wäre aber noch etliches an Recherche- und Vorbereitungsarbeiten notwendig, die ohne Unterstützung aber kaum zu bewältigen ist.

 

 

 

 

Vor Gameboy und co – die LCD Spiele #2

LCD-Game „Submarine Game“

Ein Trend der 80er waren die mobilen Videospiele. In einem älteren Blogbeitrag habe ich schon eines dieser alten LCD-Games oder im Volksmund auch „Trico-Tronic“ genannt, vorgestellt. Es was das Spiel „Sea Ranger“. Da ich im Netz immer wieder auf der Suche nach alten Schnäppchen bin wurde ich auch wieder einmal fündig und habe ein LCD-Spiel gefunden, das mein Bruder einst besaß. Und da es doch einige Erinnerungen weckt, musste ich es haben. Es war für wenige Euros zu erwerben und bis auf ein bisschen Schmutz in einem sehr guten Zustand.

 
 
Es ist das Spiel „Submarine Game“. Das Spiel ist mit „Altic“ bzw. auch mit „Conic“ gebranded und nennt sich „Submarine Game“ oder mit etwas anderem Bildschirmlayout auch „Monster Game“. Der Hersteller oder auch die Geräteserie nennt sich „CG-2000“.
CG-2000
CONIC

Das Gerät wurde Anfang der 80iger Jahre verkauft und zu dieser Zeit war es auch im Besitz meines Bruders. Im Netz findet man es auch noch von den Herstellern Yoko und Intrec.

Leistungsaufnahme des TricoTronic

Betrieben wird das Spiel mit zwei 1.5V Knopfzellen der Bauform LR/SR 44. Auf der Rückseite ist sogar die Leistungsaufnahme von 0.0003 Watt angegeben 🙂

Das Spiel wird über die Taste „Aim“ und „Fire“ gesteuert. Ziel ist es, mit einer von drei wählbaren Torpedoabschußstationen U-Boote zu treffen und zu versenken. Mit „Aim“ wird zwischen den drei Torpedorampen umgeschaltet und „Fire“ feuert sie ab. Die U-Boote variieren ihre Geschwindigkeit, kommen von links und rechts ins Bild und ändern auch ihre Tiefe. Sie werfen ebenso Bomben ab, die die Torpedorampe zerstören.

Tasten zur Steuerung
 
Der Ton zum Spiel kommt wieder aus einem Piezolautsprecher, der die Piepstöne wiedergeben konnte. Hier ein kurzes Video:
https://www.youtube.com/watch?v=3hKmHShug5U

Tomy Racing Cockpit

Tomy Racing Cockpit

Vermutlich aus dem Jahr 1983/84 stammt das Turbo Racing Cockpit des Spielzeugherstellers TOMY. Das Turbo Racing Cockpit ist eine Art Autosimulator mit einem Bildschirm, auf dem die Strecke animiert dargestellt wird. Das Racing Cockpit ist der Form eines Porsche nachempfunden. Es hat ein Lenkrad, mit dem ein kleines, hinter der Matscheibe befindliches Autosymbol hin und her bewegt wird. Im Cockpit gibt es als Bedienelemente einen Ganghebel mit dem die Geschwindigkeit in vier Stufen eingestellt wird, einen Zündschlüssel der den Simulator einschaltet und einen kleinen Drucktaster, der einen mechanischen Streckenzähler zurücksetzt.

Anzeigen im Cockpit

Als Anzeigen sind im Cockpit ein „digitaler Tacho“, ein „Drehzahlmesser“ und eine Tankfüllstandanzeige verbaut. Ich habe die Beschreibung der Instrumente absichtlich in Hochkommas gesetzt, da das Wort „Digital“ hier bedeutet, dass die Anzeigen rein mechanisch realisiert sind. Die Geschwindigkeitsanzeige ist beispielsweise eine, in Form einer Sieben-Segment-Anzeige gelochte Kunststofffläche, hinter der passend eine farbige Platte verschoben wird. Das Verschieben wird über einen Hebelmechanismus durch den Gangwahlhebel realisiert. So wird in jeder Geschwindigkeitsstufe eine passende Segmentanordnung hinter die Lochmaske bewegt. Die Drehzahldarstellung wird eben so realisiert.

Das Autosymbol (die Spielfigur des Simulators)

Auch die Lenkbewegungen des Lenkrades werden über ein mechanisches Gestänge auf das kleine Autosymbol übertragen. Dieses kleine Auto ist die Spielfigur hinter der Mattscheibe und soll auf der Straße gehalten werden und nicht mit Hindernissen kollidieren. Straße? Hindernisse? – Ja die gibt es auch. Die Fahrbahn wird aber nicht, wie man es heute von Computer- und Konsolenspielen oder Arcade Automaten gewohnt ist, elektronisch generiert, sondern rein mechanisch durch eine Licht Projektion auf die Mattscheibe. Realisiert hat man das mit einer Trommel auf der, auf einer transparenten Folie die Straße gezeichnet ist. Die Trommel wird mit einem Elektromotor angetrieben. Um das Bild der Folie auf den Bildschirm zu bringen, ist innen in der Trommel, auf ihrer Achse eine kleine Glühlampe moniert. Das Licht dieses Glühlämpchens genügt, um die Folie zu durchleuchten und ihren Inhalt auf die Mattscheibe zu projizieren.

Trommel mit der Bildinformation

Betätigt man jetzt den Zündschlüssel am Simulator, dann wird alles eingeschaltet. Das Lämpchen leuchtet und man sieht die Straße am Bildschirm. Ein Summen des kleinen Elektromotors ist auch zu hören. Wird der Ganghebel aus der Leerlaufposition auf einen Gang geschaltet, so beginnt sich die Projektionswalze zu drehen und es sieht am Bildschirm aus, als ob das kleine Auto die Straße entlangfährt.

„Schalltrommel“ für das Geräusch beim Verlassen der Straße

Eine „Mechanik box“ mit reichlich Zahnrädern ermöglicht es zu erkennen, ob das Auto sich auch auf der Straße befindet oder nicht. Verlässt das Auto die Straße so wird ein eine Metallfeder in Bewegung gesetzt, die auf eine kleine „Schalltrommel“ schlägt und somit ein Knattergeräusch erzeugt. Gleichzeitig wird der Streckenzähler, der bei korrekter Straßenfahrt hochzählt, angehalten. Die ganze „Fahrsimulation“ läuft solange, bis die Tankfüllstandanzeige (ebenfalls mit einem mechanischen Schieber realisiert) „leer“ anzeigt. Dann Stoppt die Walze und die Fahrt ist beendet. Die bis dahin erreichte Streckenzahl ist somit der Highscore.

Das versteckt sich unter der „Mechanikbox“

Ein solcher Tomy Fahrsimulator – genauer gesagt – Teile davon, kamen bei einer Kelleraufräumaktion meines Elternhauses wieder mal zum Vorschein. Da fehlten allerdings schon so viele Teile, dass eine Reparatur nicht möglich war. Aber er könnte noch als Teilespender herhalten – so dachte ich mir. Also durchforstete ich wieder die Internetflohmärkte. Einige dieser Racing-Cockpits wurden dort angeboten, aber die Preise schreckten mich auch. So um die einhundert Euro wollten die Verkäufer dafür haben. Aber schlussendlich fand ich ein Exemplar, das zwar leicht defekt, aber vollständig und auch bezahlbar war. Einige Tage später hatte ich das Teil dann in Händen und eine Instandsetzung konnte beginnen. Zuerst wurden beide Racing Cockpits komplett zerlegt und gereinigt.

Bereit zur Reinigung 🙂

aus Zwei mach Eins

Danach begann der Zusammenbau. Dabei stellte sich heraus, dass der kleine Elektromotor in der -ich nenne sie mal – Getriebebox defekt war und die Mechanik dadurch nicht angetrieben wurde. Auch die Freilauffeder des Lenkradanschlages und einige Risse im Gehäuse sind mir als Defekte aufgefallen. Aber glücklicher Weise waren alle diese Teile im Spender noch gut und so konnte ich den Simulator wieder vollständig aufbauen.

die Innenansicht des Racing Cockpit

Als ich dann endlich alles wieder aufgebaut hatte ging es an den ersten Funktionstest. „Endlich“ deshalb, weil der Zusammenbau der Getriebebox doch ein bisschen Geschick erfordert, alle Wellen und Zahnrädchen wieder in die richtige Position zu bekommen und den Gehäusedeckel aufzusetzen, ohne dass wieder eine aus ihrer Führung herausrutscht. Aber es war dann irgenwann geschafft und als auch die bestellten vier Stück D-Batterien eintrafen konnte der Test beginnen…

Das Racing Cockpit arbeitet übrigens mit 3V Spannungsversorgung. Aufgrund der vier notwendigen Batterien könnte man meinen, dass hier 6V (4×1,5V) benötigt werden. Dem ist aber nicht so, da hier je zwei Batterien parallelgeschaltet sind. Das erklärt auch den hohen Batteriebedarf des Simulators, denn die Batterien (Zellen) sind immer recht schnell verbraucht. Ganz logisch, denn auch wenn das Racing Cockpit ausgeschaltet ist, fließen Ausgleichsströme zwischen den parallel geschalteten Zellen, vor allem wenn nicht alle die gleiche Kapazität haben. Und die Entladen die Zellen dann schon bevor man losfährt….

Der Fahrsimulator war übrigens auch von einem anderen  Hersteller erhältlich.  Die Firma  Dickie führte einen Simulator unter dem Namen „Car Cockpit“.  Meiner Meinung nach ist das definitv ein Kult-Spielzeug .

Homematic CCU – Tuning

Die CCUs der Homematic kommunizieren mit ihren drahtlos angebundenen Sensoren und Aktoren über das 868MHz ISM Band. Hier ist die Sendeleistung und die Senderate klar definiert. So kommt es durchaus häufiger vor, dass bei vielen Geräten, die unterschiedlich weit von der Zentrale entfernt sind, auch Kommunikationsfehler auftreten. Einige diese Fehler sind dabei auf die Feldstärke an der CCU- Antenne zurückzuführen. Die Wellenlänge in Luft beträgt bei 868MHz in etwa 0,345m. Die Antenne in der CCU und in den Aktoren ist auf Lambda/4 ausgelegt. Das sind ca. 8,6cm, die als Unipol im Gehäuse liegen. Diese Antenne ist einfach und funktionell. Allerdings kann der Antennengewinn und somit die Reichweite der Homematic durch einbauen einer anderen Antenne einfach gesteigert werden.

CCU2 mit externe 868MHz Antenne

Es gibt zu diesem Thema im Netz schon einige Lösungen und Umbauten. Hier beschreibe ich meinen Umbau auf eine externe Antenne. Die Antenne soll extern befestigt werden. Eine SMA-Buchse ermöglicht das Anschließen unterschiedlicher Antennen. In diesem Beispiel habe ich mich für eine 868 MHz Helix Antenne mit Knickgelenk entschieden. Die SMA Buchse ist eine fertig konfektionierte MH113 50Ohm Buchse mit 1,13mm Koaxialleitung und MHF1 Stecker.

SMA Buchse mit Koaxkabel

Der MHF1 Stecker wird nicht benötigt und kann von der Koaxialleitung „abgeschnitten“ werden. Bei diesem, nun offenen, Kabelende muss der Innenleiter und Schirm zum Anlöten vorbereitet werden.

Offenes Ende des Koaxialkabels

Jetzt ist die CCU2 an der Reihe. Der Deckel ist schnell entfernt und die Platine freigelegt. Unten links im Bild ist das RF-Modul der Homematic mit dem Antennendraht zu erkennen. Zuerst wird die originale Antenne entfernt und ein wenig vom Lötstoplack der Masseplane entfernt. An dieser Stelle wird dann der Schirm des Koaxialkabels festgelötet.

Geöffnete CCU2

Das vorbereitete Stückchen Koaxialkabel mit dem SMA Stecker wird nun am RF-Modul angelötet. Hierbei kommt der Innenleiter an das RF-Pad mit dem vorher die Antenne verbunden war und das Schirmgeflecht an die freigekratzte Masseplane.

RF Modul mit entfernter Antenne

Koaxkabel am RF – Modul festgelötet

Die elektrische Verbindung ist somit hergestellt. Eine kleine Unstimmigkeit gibt es hier allerdings noch, bzw. habe ich mich hier noch nicht schlau gemacht: Die originale Antenne war ein einfacher Draht. Das würde bedeuten, es gibt eine Impedanz Anpassung am Ende des RF-Modul LNAs und des High-Z Drahtes. Die Koaxialleitung mit dem SMA Stecker hat allerding ebenfalls eine charakteristische Impedanz von 50 Ohm. Das würde bedeuten, es gäbe (oder gibt) hier eine Fehlanpassung. Das wiederum würde wieder Reflexionen an der Leitung und somit wiederum Leistungseinbußen hervorrufen. Im Gesamtsystem wird aber trotz vermutlicher Fehlanpassung eine Reichweitensteigerung erreicht. (Die wiederum könnte man aber mit einer korrekten Netzanpassung nochmals steigern… dazu müsste man sich das RF-Modul genauer ansehen) 

Montageloch im CCU2 – Deckel

Jetzt muss nur noch ein geeignetes Loch für den SMA – Stecker in den Gehäusedeckel gebohrt werden. Dann kann man den SMA Stecker festschrauben. Nach dem Zusammenbau der CCU ist nun nur mehr die Antenne aufzuschrauben und der Umbau ist erledigt.

868 MHZ Helixantenne mit 50Ohm SMA Stecker

Einen Funktionstest, bzw. einen Nachweis der Steigerung der Empfangs- Sendeleistung kann man überprüfen, indem man die RSSI-Pegel der angelernten Sensoren und Aktoren vor und nach dem Umbau vergleicht. Hier hilft „devconfig“, ein kleines Tool in der Homematic Software, das mittels SSH freigeschaltet werden kann:

 
echo CP_DEVCONFIG=1 >> /etc/config/tweaks