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RetroPie und IngmarsRetro Arcade

1. April 2016 ingmarsretro Schreibe einen Kommentar

Ein schon lange in meinem Kopf herumirrender Gedanke war, einmal einen Videospielautomaten zu bauen. Diese Teile haben mich als Kind magisch angezogen, wenn es mit den Eltern in den Sommerurlaub an die Adria ging. Dort gab es und gibt es auch heute noch die Spielhallen. Die Faszination hat aber seit Erscheinen der Heimkonsolen und der Möglichkeit, vor dem heimischen TV-Gerät zu zocken, stark nachgelassen, und die Automaten wurden rar. Auch die einfache Pixelwelt, der 8Bit und 16Bit Spiele ist schon lange verschwunden. Dabei, so finde ich zumindest, haben die alten, einfachen 8Bit Pixelspiele mehr Reiz, als die modernen High-End-Games mit fotorealistischer 3D-Rendergrafik. Vielleicht ist auch aus dem Grund der „Retroboom“ der letzten Zeit entstanden. Nun ja – mein erster Kontakt zu den Videospielautomaten war eben als Kind im Urlaub und dann erstmals am heimischen TV, Ende der siebziger Jahre an einer geliehenen Atari 2600 Konsole. In den letzten Jahren, auch Dank des Internets, habe ich immer wieder mal die Zeit gefunden in Foren und auf Websites zu schmökern und so die Faszination aufrecht zu erhalten. Auch die Vielzahl an Emulatoren (Mame, Vice, etc.) die ganz leicht und schnell auf jedem PC eingerichtet werden können, lässt schnell die alten Gefühle wieder aufkommen.

Nun ja, dieses Jahr habe ich mich überwunden und das Projekt endlich begonnen. Dank Internet und elektronischer Bucht ist es jetzt auch einfach, die benötigten Materialen zu bekommen. Die Basis des Videospielautomaten „Arcade – Station“ soll ein Raspberry Pie sein. Den kleinen Einplatinenrechner gibt es mittlerweile schon in der 3. Generation und der hat auch mächtig Leistung um die alten Homecomputer und Spielekonsolen wie Commodore C64, Amiga, Atari, Nintendo 64 etc. in der Emulation zum Laufen zu bekommen. Als Softwarebasis nutze ich das Projekt retropie , das mittlerweile als DAS Projekt für die Umsetzung von Retrospielekonsolen und -computern bezeichnet wird. RetroPie wird als Image für alle Raspberry Pi Modelle angeboten und ständig weiterentwickelt. Es ist einfach einzurichten und man hat schnell wieder das „feeling“ der guten alten 8 Bit Zeit 🙂

Folgende Dinge benötige ich für den Bau der Retro-Arcade Maschine:

Rasperry Pi als Zentrale Recheneinheit
Ein Interface, das die Microschalter der Joysticks und Tasten in ein USB-HID umsetzt (hier kommt mein Arduino HID Projekt zum Einsatz) es gibt aber auch etliche Controller (XinMo und GPIO Controller etc.)
Tasten und Joysticks für die Bedienkonsole
Ein Gehäuse passend im Stil einer Arcademaschine . (Hier habe ich einen Tischler beauftragt, beschichtete MDF-Platten zu s chneiden und mit der Oberfräse die Kanten zu bearbeiten)
Eine Bemalung des Gehäuses (in meinem Fall schwarzer Mattlack und ein auf Klebefolie gedrucktes Design.)
Montageteile, Schrauben, Kabel, Netzteile, USB-Kabel…
Einen alten LCD Monitor (4:3) mit DVI-Eingang
Adapterkabel für den Anschluss des Monitors an den Raspberry
Lautsprecher und einen Audioverstärker
Eine Hintergrundbeleuchtung für den Ledkasten
Zeit und Geduld, Werkzeug und ein bisschen Geschick

Die folgenden Bilder sollen den Auf- und Zusammenbau der Arcadestation ein wenig dokumentieren:

Die Gehäuseteile sind geliefert und werden erstmal auf Passgenauigkeit und Vollständigkeit überprüft.

Alles passt zusammen.

Das sind die Dekor-Klebefolien

Die Joysticks …

… und die Tasten

Im Garten werden die Teile zum Lackieren vorbereitet. Ja, jetzt vor Beginn der Blütezeit klappt das mit dem Outdoorlackieren noch ganz gut.

Schon bald sind die Teile mit einer matten, schwarzen Lackschicht überzogen.

Mit Klarlack wird dann nochmals übergesprüht.

Jetzt ist der Cutter dran, die Dekorfolien müssen zugeschnitten werden.

auch alle Löcher für Tasten und Joysticks

und natürlich sollen auch die Kanten schön aussehen

nach dem Bekleben mit den Folien wird wieder probiert. Passt perfekt…

Nachdem jetzt alle Teile vorbereitet sind, kann der Zusammenbau beginnen

Tasten einbauen und Microschalter/-taster bestücken

Joystickmodul einbauen und verschrauben

Ansicht von oben (sieht ja schon mal nicht schlecht aus)

Jetzt kann mit der Verkabelung begonnen werden. Es empfiehlt sich, alle Drähte zu beschriften 😉

Nach dem Verkabeln der Tasten wird wieder provisorisch zusammengesteckt und ein erster rein informeller Funktionstest gemacht.

und schon kann mit der Monitorhalterung begonnen werden. Ich habe einen 19″ Monitor mit vier M4 x 20 Schrauben am Brett befestigt. Zwischen Brett und Rückseite des Monitors sind noch 4mm Abstandhalter unterlegt, um die Löcher im Blechkasten des Bildschirmes nicht durch das Bett abzudecken.

So ist der Bildschirm mit dem Brett verschraubt.

Die Monitorhalterung samt Monitor wird jetzt in Position gebracht, die weiteren Montagelöcher gebohrt und dann mit einer Seitenwange verschraubt. Auch das bestückte Bedienpanel sowie das Lautsprecherpanel und die restlichen Gehäuseteile werden mit der Seitenwange verleimt.

Das soll dann so aussehen. Passt alles, dann kann die andere Seitenwange vorbereitet werden. Ist alles gebohrt, wird wieder geleimt und das Gehäuse bekommt seine zweite Seite.

Das Seitenteil liegt perfekt in der Nut. Mit Winkeln wird jetzt alles zusätzlich noch verschraubt.

Jetzt kann der Kasten erst einmal ruhen und der Leim aushärten.

In der Zwischenzeit kann ich eine Montageplatte anfertigen, die den Raspberry und den Controller für die Joysticks tragen soll. Die Platte besteht aus einer 2mm dicken Aluminiumplatte an der ich 20mm lange Sechskant-Abstandhalter schraube. Festgemacht werden die mit M3x10 Senkkopfschrauben.

So sieht die fertige Trägerplatte aus

Sie wird jetzt am Boden des Arcade-Gehäuses angeschraubt

Und hier sind die Platinen auch schon befestigt

Im nächsten Schritt wird die Bildschirmfrontverkleidung, eine 2mm Plexiglasplatte vorbereitet.

Die Ränder der Plexiplatte werde ich von der Rückseite schwarz lackieren. Praktischerweise kann ich die Schutzfolie auch gleich zum Maskieren für die Lackierung verwenden. Mit dem Cutter wird die nicht benötigte Schutzfolie ausgeschnitten und entfernt. Jetzt kann lackiert werden.

Nach dem Lackieren und Entfernen der Schutzfolie habe ich die Ränder mit 9x3mm Unterlegeband (Dichtband) beklebt, das dann auf dem Monitor aufliegen soll und gleichzeitig vor Kratzern in der Plexiplatte und Staub zwischen den Scheiben schützen soll.

Für die seitliche Auflage der Plexischeibe habe ich links und rechts je eine Alukante ans Gehäuse geschraubt.

auch auf die Aluleisten kommt das Dichtband. Jetzt kann die Plexiplatte eingesetzt werden.

Auch innen ist es jetzt ein wenig mehr aufgeräumter. Alle Buttons sind am Controller angeschlossen. Die Innereien eines PC-Speakersets dienen als Audioversorgungseinheit. Ein Led-Streifen soll den „Lichtkasten“ später beleuchten.

Wie der ganze „Automat“ dann im fertigen Zustand aussieht ist im folgenden Video zu sehen:

Arduino, Elektronikbastler

HYT939 und NTC an Matlab über Arduino

21. März 2016 ingmarsretro Schreibe einen Kommentar

In den letzten Blogeinträgen habe ich mit dem Arduino einen NTC-Widerstand über einen Spannungsteiler an den Analogeingang des Arduino-UNO angeschlossen und ihn als eigenständiges Programmchen am Arduino als Temperatursensor laufen lassen. Die aktuellen Messwerte wurden auf einem LC-Display angezeigt. Dann habe ich die selbe Hardware über die Matlab Software und das „Arduino for Matlab“-Package betrieben und mittels Matlabcode direkt den Temperaturverlauf geloggt. Im vorhergehenden Blog war dann ein kombinierter Temperatur und Luftfeuchtigkeitssensor (Type HYT939) an der Reihe, der über den I²C Bus am Arduino seine Daten lieferte und wieder am LCD ausgegeben hat.

In diesem Bericht kommt nun wieder Matlab ins Spiel. Hier habe ich versucht, beide Sensoren, den NTC am Analogeingang und den HYT am I²C Bus, gleichzeitig auszulesen. Das sollte über einen mehrere Minuten andauernden Zeitraum passieren, wobei die Messwerte gleich mitgeloggt werden, um sie danach in einem Vergleichsdiagramm zu plotten. Der Hardwareaufbau ist wieder ganz einfach. Der NTC ist in Serie mit einem 2k2 Widerstand geschaltet. Die Enden des Spannungsteilers gehen an die +5V Versorgung und GND und der Teilerpunkt wird an den A0 – Eingang des Arduino Uno angeschlossen. Der HYT bekommt ebenfalls seine 5V vom Arduino selbst und an A4 und A5 ist der I²C anzuschließen (genaue Pinbelegung s. vorgehenden Bericht). Jetzt fehlt noch das Matlab-Script. Es ist hier einzusehen:

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Beispielscript um mit ArduinoUno einen Temperaturverlauf aufzuzeichnen
% Sensoren an A0 (Spannungsteiler mit NTC) und HYT939 an I2C
% 03/2016 by I.Bihlo
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
a = arduino('com4','Uno','libraries','I2C')
analogpin=0; %Anschlusspin analog des UNO
analog=0; %Variable für den Analogwert festlegen
nn=600; %anzahl der messpunkte
addr='0x28'; %addresse für digitalsensor
bus=i2cdev(a, addr) %i2c object erzeugen
%ein paar konstanten für die weiteren berechnungen
r=2200; %Spannungsteilerwiderstand
rt=0; %das wird der errechnete widerstand des NTC
urt=0; %das wird der errechnete Spannungsabfall am NTC
% konstanten für berechnung der Temperatur aus NTC Widerstand
% B25=3977K
a1=3.354016E-03;
b1=3.2569850E-04;
c1=2.61013E-06;
d1=6.38309e-08;
rref=2200;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Lesen des I2C Bus
% Lesen eines Temperaturabhängigen Widerstandes am Analog Eingang A0
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
for x=1:nn
%%%% Analog 
analog(x)=readVoltage(a, analogpin); %Liest den AnalogIn von A0 und gibt in Volt aus
urt(x)=5-analog(x); %spannungsabfall am NTC 
rt(x)=(r/analog(x))*urt(x); %widerstand des NTC
pause(0.5);
%%%%Digital
data = read(bus, 4); %4 byte von i2c auslsesen
pause(0.5);
%Rohdaten aus Puffer lesen und zusammenbauen
humrawh=dec2bin(data(1),8); %byte 1 auf 8bit festlegen in binär wandeln
humrawl=dec2bin(data(2),8); %byte 2 auf 8bit festlegen in binär wandeln
humrawall=strcat(humrawh,humrawl); % beide bins concentenaten
humraw=bin2dec(humrawall); % die ganze kette wieder in dec wandeln
%tempraw=uint16(data(3))*256+uint16(data(4));
temprawh=dec2bin(data(4),8);
temprawl=dec2bin(data(3),8);
temprawall=strcat(temprawl,temprawh);
temprawall=temprawall(1:14); %% die letzten beiden bits abschneiden
tempraw=bin2dec(temprawall);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Humidity berechnen lt. Datenblatt
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
hum(x)=double(100/(16384-1))*double(humraw);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Temperatur berechnen lt. Datenblatt
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
temp(x)=double(165/(16384-1))*double(tempraw)-40.0;
%berechung der analogtemperatur
rvsrref(x)=rt(x)/rref; 
tempa(x)=1/(a1+(b1*log(rvsrref(x)))+(c1*(log(rvsrref(x)^2)))+(d1*(log(rvsrref(x)^3))));
tempc(x)=tempa(x)-273.15 %Kelin in Celsius umrechnen
pause(1);
end
clear a;
time=1:nn;
%plotten der daten
figure(1);
subplot(2,1,1);
plot(time,tempc,'m');
grid on; hold on;
%plot(time,analog,'b');
%plot(time,rt/1000,'r');
%plot(time,urt,'g'); 
plot(time,temp,'g');
legend('Temperatur NTC[°C]','Temperatur HYT939 [°C]');
%legend('Analogspannung des ADC','Widerstand des NTC in kOhm','Spannung am NTC','Temperatur [°C]');
subplot(2,1,2);
plot(time,hum,'m');
grid on; hold on;
legend('Rel Luftfeuchtigkeit HYT939 [%RH]');
%ende

Nachdem der Code nun nach einigen Anpassungen läuft, habe ich beide Sensoren (wie am Titelbild zu sehen) nebeneinander angeordnet und vor Beginn der Messung mit Kältespray (Kälte75 von KontaktChemie) heruntergekühlt. Dann startete das Script und begann aufzuzeichnen. Im Ergebnis sollte der Verlauf der Erwärmung auf die Raumtemperatur zu sehen sein. Da die Kälte am Metallgehäuse des HYT sofort eine Schicht aus gefrorenem Kondensat bildet die langsam taut, erwartete ich mir einen Luftfeuchtigkeitswert im Bereich der Sättigung. (was dann auch deutlich im Plot zu sehen ist).

Arduino, Elektronikbastler

Feuchtesensor am Arduino

18. März 2016 ingmarsretro Ein Kommentar

In den letzten Blog-Einträgen habe ich mit Hilfe des Arduino Uno – Experimentierboards auf unterschiedliche Weise einen NTC-Widerstand zur Messung der Temperatur eingesetzt. Aus einem anderen Projekt habe ich auch noch einen Feuchte/Temperatursensor der Firma IST (Innovative Sensor Technologie) zur Verfügung, der mit einem Raspberry und in Python ausgelesen wurde. Es handelt sich um den digitalen Sensor HYT939, der über den I²C Bus ausgelesen wird. Er zeichnet sich laut Datenblatt mit folgenden Merkmalen aus:

chemisch sehr resistent
sehr weiter Temperatur- und Feuchtigkeitsmessbereich (-40°C .. +125°C, 0% ..100% RH)
mechanisch robuste Bauform
kalibriert und temperaturkompensiert
sehr geringer Drift
einsetzbar bis zu einem Umgebungsdruck von 16bar
Versorgungsspannung von 2.7 bis 5.5V
Auflösung von +/- 0.02% RH und 0.015°C
Genauigkeit von +/- 1.8% RH bei +23°C und +/-0.2K

Also wollte ich diesen Sensor auch mit dem Arduino betreiben und vielleicht in weiterer Folge auch den NTC parallel auslesen und die Ergebnisse vergleichen. Aber zurerst einmal wird der HYT an den Arduino angeschlossen.

Das Bild zeigt das Pinout des HYT in der Ansicht von unten. Die Belegung der Pins lautet:

1…SCL
2…VCC
3…GND
4…SDA

Somit lässt sich der Sensorchip ganz einfach an den Arduino anschließen, wobei die Pins SDA auf den Arduino Pin A4 und SCL auf den Pin A5 gelegt sind. Die Ausgabe der ausgelesenen Werte soll wieder wie beim NTC auf dem LC-Display stattfinden. Nachstehend ist der Code gelistet:

/*
 &nbsp; HYT939 bei Arduino UNO an:
 &nbsp; SDA pin A4
 &nbsp; SCL pin A5
 &nbsp; HYT939 bei MEGA2560 an:
 &nbsp; SDA pin 20
 &nbsp; SCL pin 21
 &nbsp; LCDisplay
 &nbsp; Pinzuordnungen allgemein für LCD
 &nbsp; RS to digital 12
 &nbsp; EN to digital 11
 &nbsp; D4 to digital 5
 &nbsp; D5 to digital 4
 &nbsp; D6 to digital 3
 &nbsp; D7 to digital 2
 &nbsp; R/W to ground
 &nbsp; VSS to ground
 */
 //I2C Addresse festlegen
 #define ADDR 0x28
 
 //Variablen und Datentypen festlegen
 double temp;
 double hum;
 unsigned int tempraw;
 unsigned int humraw;
 int x;
 unsigned char buffer[4];
 
 //Libraries laden
 #include <Wire.h>
 #include <LiquidCrystal.h>
 
 // interfacepins initialisieren
 LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
 
 &nbsp; void setup()
 &nbsp; {
 &nbsp; //I2C und LCD Interface initialisieren,
 &nbsp; Wire.begin();
 &nbsp; lcd.begin(20, 4);
 &nbsp;&nbsp;
 &nbsp; Serial.begin(9600);
 &nbsp; lcd.println("HYT939-Sensor");
 &nbsp; }
 
 void loop()
 &nbsp; {
 &nbsp; //I2C auselesen
 &nbsp; Wire.beginTransmission(ADDR);&nbsp;
 &nbsp; Wire.endTransmission();
 &nbsp; delay(200);
 
 &nbsp; //4 Bytes auslesen
 &nbsp; Wire.requestFrom(ADDR, 4,true);
 &nbsp; x=0;
 &nbsp; while(Wire.available())&nbsp;
 &nbsp; { char c = Wire.read(); buffer[x]=c; x++; }
 
 //Rohdaten aus Puffer lesen
 tempraw=buffer[2]*256+buffer[3];
 humraw=buffer[0]*256+buffer[1];
 
 //Daten laut Datenblatt maskieren
 tempraw&=0xfffc;
 humraw&=0x3fff;
 tempraw=tempraw/4;
 
 //Rohdaten in Ausgabeformat umrechnen
 temp=(double)tempraw/99.2909; &nbsp;//skalieren laut datasheet
 temp=temp-40.0;
 hum=(double)humraw/163.83;
 
 //Daten auf LCD schreiben
 &nbsp; lcd.setCursor(0, 2); &nbsp;
 &nbsp; lcd.print("Temperatur =");
 &nbsp; lcd.setCursor(11, 2);
 &nbsp; lcd.print(temp);
 &nbsp;&nbsp;
 &nbsp; lcd.setCursor(0, 3); &nbsp;
 &nbsp; lcd.print("Humidity =");
 &nbsp; lcd.setCursor(14, 3);
 &nbsp; lcd.print(hum);
 //lcd.setCursor(0, 2);
 //lcd.print('Buffer0 =');
 //lcd.setCursor(11, 2);
 //lcd.print(buffer[2]);
 //lcd.setCursor(0, 3);
 //lcd.print('Buffer1 =');
 //lcd.setCursor(11, 3);
 //lcd.print(buffer[3]);
 }

Elektronikbastler

Ortsradioaktivität mit Homematic

6. März 2016 ingmarsretro 2 Kommentare

Mein Interesse an Strahlungsmessung im Allgemeinen und das Interesse am Eigenbau von Messgeräten lässt mich oft, vor allem bei langweiligem Fernsehprogramm, im Web recherchieren. Auf der Suche nach dem Begriff Geigerzähler findet man ja unheimlich viele Ergebnisse. Nach einer Unterhaltung mit einem Kollegen, wie es zu Zeiten von Tschernobyl hier mit der Strahlungsbelastung aussah, suchte ich auch nach einer Karte mit der aktuellen Strahlungsverteilung in Österreich und wurde auch fündig. Es gibt ein ganzes Netzwerk an Messgeräten in ganz Österreich verteilt, das stündlich die Radioaktivität misst und aufzeichnet. Über diese Website kann man sich anhand einer Karte mit unterschiedlich (entsprechend der Intensität der Strahlung) eingefärbten Punkten informieren. Klickt man einen Messpunkt an, so erhält man die Detailwerte der Messungen angegeben in nSievert/h dargestellt als Diagramm oder auch in Tabellenform. Die Website nennt sich: https://sfws.lfrz.at.

Toll dachte ich beim Betrachten der Messdaten. Noch toller wäre es, selber so eine Messstation aufzubauen und in mein bestehendes Homematic-System mit aufzunehmen. Oder für´s erste könnte man ja versuchen, die Daten der Website in die Homematic zu integrieren. … und dann beispielsweise bei Überschreitung eines Messwertes eine Nachricht oder einen Alarm zu generieren.

Also habe ich mir die Website genauer angesehen und die java- und php-scripten analysiert, die hier aufgerufen werden. Schlussendlich lässt sich über die Seite https://sfws.lfrz.at/json.php ein gutes Interface erreichen, dass mit den entsprechenden Kommandos bedienen kann. Für meinen Fall hole ich mit https://sfws.lfrz.at/json.php?command=getstationdata&stationcode=AT0408&a=&b= die Messdaten für eine nahe Messstation ab.

Der webresponse sieht dann in etwa so aus:

{"v":[{"d":1457276400,"v":90.1,"c":32768}, {"d":1457272800,"v":88.9,"c":32771}, {"d":1457269200,"v":85.8,"c":32781}, {"d":1457265600,"v":83.1,"c":32790}, {"d":1457262000,"v":83.7,"c":32788}, {"d":1457258400,"v":86.6,"c":32778}, {"d":1457254800,"v":88.2,"c":32773}, {"d":1457251200,"v":83.1,"c":32790}, {"d":1457247600,"v":84.2,"c":32786}, {"d":1457244000,"v":85.1,"c":32783}, {"d":1457240400,"v":89.7,"c":32768}, {"d":1457236800,"v":99.1,"c":38656}, {"d":1457233200,"v":101,"c":39680}, {"d":1457229600,"v":90.8,"c":33280}, {"d":1457226000,"v":92,"c":34048}, {"d":1457222400,"v":112,"c":46848}, {"d":1457218800,"v":115,"c":48896}, {"d":1457215200,"v":109,"c":45056}, {"d":1457211600,"v":104,"c":41728}, {"d":1457208000,"v":91.5,"c":33536}, {"d":1457204400,"v":89.7,"c":32768}, {"d":1457200800,"v":84.9,"c":32784}, {"d":1457197200,"v":84.4,"c":32785}, {"d":1457193600,"v":83.5,"c":32788}], "a":"1457190947","b":"1457277347"}

Also perfekte Rohdaten um damit was anfangen zu können 🙂 Im Datensatz ist der Zeitstempel (im Unix-Zeitcode Format), der Messwert in nS/h, sowie ein RGB Farbcode für die Darstellung der Farbe in der Webkarte angegeben. Also beginnen wir, die Messdaten über die Homematic CCU2 Zentrale abzurufen und nach der Datenaufbereitung in Systemvariablen zu speichern.

Als erstes legen wir zwei neue Systemvariablen an:Die erste Variable soll „Strahlungswert“ heissen und vom Datentyp „Zahl“ sein. Als Maßeinheit gebe ich nS/h (nanoSivert pro Stunde) an.

Die zweite Variable benennen wir „Messzeitpunkt“ mit dem Datentyp „Zeichenkette“. Wenn alles mit OK bestätigt ist, dann legen wir unter Programme und Verknüpfungen ein neues Programm an:

Das Programm habe ich „strahlungswerte über web“ genannt und als Trigger ein periodisches Zeitevent definiert. Das Programm soll alle 60 Minuten ausgeführt werden um die Daten vom Web abzuholen und in die Systemvariablen zu schreiben.

Nachdem der Auslöser definiert ist, muss eine Aktivität bestimmt werden. Wir wählen hier keinen Aktor, sondern die Option „Skript“:

Danach klicken wir auf die Script-Zeile und öffnen den Scripteditor:

Die nachfolgenden Zeilen sind am besten per copy und paste in den Scripteditor einzufügen und per OK zu bestätigen.

!script zum importieren der webdaten von der landeswarnzentrale radioaktivität
!by ingmar b.03/2016
string stderr;
string stdout;
string answer;
!Website angeben - die Antwort kommt als string
&nbsp;&nbsp;&nbsp; string url="https://sfws.lfrz.at/json.php?command=getstationdata&stationcode=AT0408&a=&b=";

!mit wget den Inhalt der Antwort in stdout schreiben&nbsp;&nbsp; &nbsp;
!wget commando bei CCU2
!system.Exec("wget -q -O - "#url, &stdout, &stderr);

!Änderung: Ein Blogleser hat mich daraug aufmerksam gemacht, dass der Aufruf von gwet bei der ccu3 nicht wie oben angegeben funktioniert. Darum bei ccu3 Geräten wie folgt:
!wget commande bei CCU3
system.Exec("wget -q -O - '" # url # "'", &stdout, &stderr);
!stdout in die variable answer schreiben
answer = stdout;
!stringlänge des Inhalts von answer ermitteln
integer length = answer.Length(); 
!foreach(summand, summanden.Split(","))
!answer=answer.Split("},{"));
var rad;
var zeitst;
var radiation;
var zeitstempel;
!Antwort Radiation&nbsp; in index 1,4,7,10,13...70
!Antwort Zeitcode in index 0,3,6,9,12...69
rad=(answer.StrValueByIndex(",", 1)); 
zeitst=(answer.StrValueByIndex(",",0));
!WriteLine(rad); nur zum debuggen
!WriteLine(zeitst); nur zum debuggen
radiation=rad.Substr(4,4);&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; !String an pos4 substituiern und 4 Stellen ausgeben
zeitstempel=zeitst.Substr(11,10);&nbsp;&nbsp; !String an pos11 substituiern und 10 Stellen ausgeben
zeitst=zeitstempel.ToInteger();
zeitst=zeitst.ToTime();
rad=radiation.ToFloat();
dom.GetObject("Messzeitpunkt").State(zeitst); !Systemvariable muss definiert sein
dom.GetObject("Strahlungswert").State(rad); !Auch die Systemvariable 'Strahlungswert' vorher anlegen

Zum Schluss noch per Fehlerprüfung nachsehen ob der code ein Problem hat und dann OK und mit OK speichern. Hat alles geklappt sollte man jetzt die Systemvariablen ansehen können und es sollten auch gültige Werte zu sehen sein:

Arduino, Elektronikbastler

NTC am Arduino

3. März 2016 ingmarsretro Schreibe einen Kommentar

Nach dem kleinen Projektchen „Arduino mit Matlab“ möchte ich der Vollständigkeit halber den selben Aufbau auch noch ohne Matlab laufen lassen. Dabei soll der Code mit der mitgelieferten Arduino Entwicklungsumgebung „Arduino Software 1.6.7“ erstellt und in den Atmega 328 geladen werden. Damit man in dieser Stand-Alone-Variante auch was sehen kann, soll ein altes vierzeiliges LC-Display angeschlossen werden. Idealerweise gibt es hier eine schöne library namens LiquidCrystal.h, mit der das LCD im 4Bit Betrieb ganz einfach angesteuert werden kann.

Also schnell die benötigten Pins des LCD (übrigens ein JM204A) aus dem Datenblatt herausgesucht und mit Flachbandkabel und Pinheadern versorgt und an den Arduino angeschlossen. (die Belegung des Arduino habe ich im Script angegeben)

Der NTC-Spannungsteiler bleibt, wie er ist. Und schon kann’s losgehen. Da wir die vier schönen Zeilen mit 20 Zeichen pro Zeile am LCD zur Verfügung haben, kann auch viel Information angezeigt werden. Ich habe mich entschieden, den Integer Wert des 10Bit ADC anzuzeigen (0-1023), den errechneten Widerstandswert des NTC´s und natürlich die daraus errechnete Temperatur.

Und das hier ist der simple Code 😉 …

/* ingmarsretro 2016
* Pinzuordnungen fürs LCDisplay
&nbsp;* RS to digital 12
&nbsp;* EN to digital 11
&nbsp;* D4 to digital 5
&nbsp;* D5 to digital 4
&nbsp;* D6 to digital 3
&nbsp;* D7 to digital 2
&nbsp;* R/W to ground
&nbsp;* VSS to ground
*/

// include libraries
#include <LiquidCrystal.h>
#include <math.h>
int analogpin = 0;
int analogvalue = 0;
double a1=3.354016E-03;
double b1=3.2569850E-04;
double c1=2.61013E-06;
double d1=6.38309e-08;
double urt=0;
double rt=0;
double rvsrref=0;
double temp=0;
double tempc=0;
double r=2200;
double rref=2200;
double analog=0;

// interfacepins initialisieren
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

void setup() {
&nbsp; // setup LCD spalten und reihen
&nbsp; lcd.begin(20, 4);
&nbsp; lcd.print("Testprogramm NTC");
&nbsp; Serial.begin(9600);
}

void loop() {
&nbsp; analogvalue=analogRead(analogpin);
&nbsp; analog=(0.004882812*analogvalue);
&nbsp; urt=5-analog;
&nbsp; rt=((r/analog)*urt);

&nbsp; rvsrref=rt/rref;
&nbsp; temp=(1/(a1+(b1*log(rvsrref))+(c1*(log(rvsrref*rvsrref)))+(d1*(log(rvsrref*rvsrref*rvsrref)))));
&nbsp; tempc=temp-273.15;
&nbsp;
&nbsp; //&nbsp; column 0, line 1
&nbsp; // (note: line 1 is the second row, since counting begins with 0):
&nbsp; lcd.setCursor(0,1);lcd.print("ADC-Wert =");
&nbsp; lcd.setCursor(11,1);
&nbsp; lcd.print(analogvalue);
&nbsp;
&nbsp; lcd.setCursor(0, 2); &nbsp;
&nbsp; lcd.print("Widerstd =");
&nbsp; lcd.setCursor(11, 2);
&nbsp; lcd.print(rt);

&nbsp; lcd.setCursor(0, 3); &nbsp;
&nbsp; lcd.print("Temp Cels=");
&nbsp; lcd.setCursor(11, 3);
&nbsp; lcd.print(tempc);

Allgemeines & Neues

Vorsicht bei Elektroartikeln aus Fernost

27. Februar 2016 ingmarsretro Schreibe einen Kommentar

Neulich ist mir bei einem Kaltgeräte Anschlusskabel aufgefallen, dass sich der Kabelmantel im Bereich der Zugentlastung gelöst hat. Die Drähte kamen zum Vorschein. Ansich ist das jetzt nichts Besonderes, wenn hier nicht, abgesehen von den ungewöhnlichen Farben, auch der ungewöhnlich kleine Durchmesser der Drähte in Auge stechen würde.

links: Kabel ohne CE Kennzeichnung rechts: Standardkabel

Normalerweise ist so ein Mantelkabel mit 16A/250V und einem CE Zeichen am Stecker gekennzeichnet. Der Querschnitt der Litzendrähte beträgt 1.5mm2. Bei dem Kabel hier am Foto war aber eine Angabe von 10A/250V aufgedruckt und KEIN CE Zeichen vorhanden. Die Litzen haben einen Querschnitt von unter 0.5mm² !! Wer so ein Kabel verwendet und beispielsweise ein Heizgerät damit betreibt, der darf sich dann nicht wundern, wenn mal schnell ein kleiner Brand ausbricht… Leider kann ich nicht mehr nachvollziehen mit welchem Gerät ich dieses Kabel mitgeliefert bekommen habe. Aber es entspricht nicht den gültigen Normen und stellt eine Gefahr im Betrieb dar. Auf jeden Fall: Finger weg von solchen Produkten!

Arduino, Elektronikbastler

Arduino mit Matlab … Der Sensor

24. Februar 2016 ingmarsretro Ein Kommentar

Nachdem ich im letzten Teil die Installation der Arduino-Matlab Packages zum Laufen bekommen habe, kann es nun weitergehen. Ziel dieses kleinen Beispiels ist es ja, an einen Arduino Uno einen NTC-Widerstand anzuschließen. Dieser soll als analoger Temperatursensor dienen (was er ja ist 😀 ) und über einen der A/D – Eingänge des Arduino eingelesen werden. Matlab soll dann schlussendlich die eingelesenen A/D- Werte in Temperaturwerte umrechnen. Das Ganze soll über eine gewisse Zeit laufen, wobei alle paar n-Sekunden ein Wert eingelesen wird. Am Ende soll ein wunderschöner Temperaturplot mit Temperatur über Zeit erstellt werden.

Doch zuerst zum Sensor. Ich verwende hier einen NTC-Widerstand von dem Hersteller VISHAY mit einem R₂₅ von 2200 Ohm (s.Datenblatt). Das bedeutet, er hat bei 25°C einen ohmschen Widerstand von 2.2kOhm. Je wärmer es nun wird, umso kleiner wird der Widerstand und umgekehrt. Der analoge Eingang des Arduino hat eine Auflösung von 10Bit. Das bedeutet, er kann den Spannungshub am Eingang (eingestellt durch die ADC Referenz) in 2¹⁰ , also 1024 Teile auflösen (zerlegen). Der Standard beim Arduino ist 0V bis 5V. Also 0V am Eingang bedeutet einen ADC-Wert von 0 und 5V bedeutet einen ADC-Wert von 1024. Die Auflösung, also die kleinste auflösbare Spannungsänderung ist daher:

Gibt der ADC beispielsweise einen Wert von 558 aus, so entspricht dies einer Spannung am Eingang von 558*0.00488V = 2.72304V. Doch wie soll der NTC jetzt an den Eingang angeschlossen werden? Ganz einfach. Man nehme einen Spannungsteiler und dimensioniere ihn so, dass der Strom durch die beiden Widerstände nie so groß werden kann, dass er zum einen die Versorgung des Arduino gefährdet und zum anderen auch nie so groß werden kann, dass er den NTC selbst erwärmt. In der Skizze ist nun dargestellt wie der Spannungsteiler aufgebaut und angeschlossen ist. Jetzt gilt es noch herauszufinden, wie aus der Spannung am ADC der gemessene Widerstandswert berechnet werden kann. Hier hilft die Spannungsteilerregel:

In diesem Beispiel hier besteht der Spannungsteiler aus dem NTC (2k2 @ 25°C) und einem 2k2 Festwiderstand. Wenn der NTC null Ohm haben sollte (nur rein theoretisch), so fließt ein maximaler Strom von 0.002A durch die Widerstände (5V/2200Ohm). Wir lesen jetzt in Matlab den Spannungsabfall am NTC ein und können uns über den Spannungsteiler den Widerstandswert berechnen. Jetzt fehlt nur noch die Formel zur Berechnung der Temperatur. Und die ist, samt den notwendigen Konstanten A₁, B₁, C₁ und D₁, im Datenblatt angegeben:

Das Ergebnis dieser Berechnung ist die Temperatur in Kelvin. Um die Temperatur aber in °Celsius angezeigt zu bekommen, rechnet man: °C = °K-273,15. Mit all diesen Informationen kann man jetzt ein Matlab-Script schreiben, das dann in etwa so aussieht:

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Beispielscript um mit ArduinoUno einen Temperaturverlauf aufzuzeichnen
% 02/2016 by I.Bihlo
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
&nbsp;
%a = arduino('com5','Uno');
&nbsp; a = arduino('com5','Uno','TraceOn', true)
&nbsp; analogpin=0;
&nbsp; analog=0;
&nbsp;
&nbsp; %ein paar konstanten für die weiteren berechnungen
&nbsp; %
&nbsp; r=2200;&nbsp; %Spannungsteilerwiderstand
&nbsp; rt=0; %das wird der errechnete widerstand des NTC
&nbsp; urt=0; %das wird der errechnete Spannungsabfall am NTC
&nbsp;
&nbsp; % konstanten für berechnung der Temperatur aus NTC Widerstand
&nbsp; % B25=3977K
&nbsp; a1=3.354016E-03;
&nbsp; b1=3.2569850E-04;
&nbsp; c1=2.61013E-06;
&nbsp; d1=6.38309e-08;
&nbsp; rref=2200;
&nbsp;
&nbsp;
&nbsp;
&nbsp; %Lesen eines Temperaturabhängigen Widerstandes am Analog Eingang A0
&nbsp; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
&nbsp;
&nbsp; for x=1:50
&nbsp; analog(x)=readVoltage(a, analogpin) %Liest den AnalogIn von A0 und gibt in Volt aus
&nbsp; urt(x)=5-analog(x); %spannungsabfall am NTC
&nbsp; rt(x)=(r/analog(x))*urt(x); %widerstand des NTC
&nbsp;
&nbsp; %berechung der temperatur
&nbsp; rvsrref(x)=rt(x)/rref;
&nbsp; temp(x)=1/(a1+(b1*log(rvsrref(x)))+(c1*(log(rvsrref(x)^2)))+(d1*(log(rvsrref(x)^3))));
&nbsp; tempc(x)=temp(x)-273.15 %Kelin in Celsius umrechnen
&nbsp; pause(2);
&nbsp;
&nbsp; end
&nbsp;
&nbsp; clear a;
&nbsp;
&nbsp; %plot den mist
&nbsp; figure(1);
&nbsp; time=1:50;
&nbsp; plot(time,analog,'b');
&nbsp; grid on; hold on;
&nbsp; plot(time,rt/1000,'r');
&nbsp; plot(time,urt,'g');
&nbsp; plot(time,tempc,'m');
&nbsp; legend('Analogspannung des ADC','Widerstand des NTC in kOhm','Spannung am NTC','Temperatur [°C]'); 
&nbsp; %ende

temperaturgraph — So sieht der Graph mit dem Temperaturlog danach aus…

Allgemeines & Neues, Reparaturen

Ärger mit HDMI Upscaler

17. Februar 2016 ingmarsretro Schreibe einen Kommentar

Dieses Teil hier habe ich mir über ebay bestellt. Es ist dies ein Video – „Upscaler“, also ein Teil, das den alten analogen Videostandard (Composite CVBS) digitalisiert und in den HD-Standard 720p bzw. 1080p hochrechnet und über eine HDMI Buchse ausgibt. Gedacht ist es, um den Output eines alten VHS-Recorders, einer alten Spielekonsole oder des guten alten Commodore C64 auf den Fernseher, oder eher auf einen Computermonitor zu bekommen, der einen digitalen Eingang (DVI) hat. So also der Plan. Also im Netz gesucht und unter vielen Angeboten ein Gerät gefunden, das neben den Chinch Buchsen für CVBS-Video und Audio L,R auch noch einen HDMI Eingang besitzt. Cool – dachte ich. Mit drei Tasten soll man Auflösung, 50/60Hz (Pal/NTSC-TV Norm) und eben den Eingang umschalten können.

Also bestellt, bezahlt und auch geliefert bekommen. Und gleich einen ersten Test, wie denn die Bildqualität am PC-Monitor so sei, begonnen. Also das Gerät (in einer Mattschwarzen Metallbox – optisch gut verarbeitet) angeschlossen, das mitgelieferte 5V Steckernetzteil eingestöpselt und in freudiger Erwartung auf den Bildschirm gestarrt. Da stand aber außer „kein Signal“ nur mehr … eben „kein Signal“.

Also erstmal überprüft, ob Saft da ist. Ja – die rote Led am Gerät leuchtete. Dann die Kabelverbindungen überprüft, andere Kabel bzw. Adapter verwendet – nichts. Danach versucht, vom Raspi über HDMI an die Box, dann weiter über HDMI an den TV … nichts. Dann alle möglichen Tasten und Kombinationen gedrückt … wieder nichts. Als Endkontrolle dann den Raspi direkt mit dem TV über HDMI verbunden – und bumm – Bild ist da. Also muß was mit dem Converter nicht stimmen. Kein Problem dachte ich, reklamieren und zurücksenden. Genau das habe ich nach Absprache mit dem Lieferanten auch gemacht. Dann passierte erstmal nicht. Keine Rückerstattung, kein neues Gerät. Die Zeit verging … knapp sechs Wochen später kam dann der Paketdienst – aber er brachte keinen neuen Converter, sondern mein Paket wieder zurück. Mit dem Postvermerk „wurde nicht abgeholt“. Also wieder den Lieferanten kontaktiert… er habe nichts erhalten, auch keinen Abholschein, bekam ich zu hören. Ich solle das Paket einfach noch einmal versenden. Die Kosten für den Rückversand trage er aber nicht. (wieder nicht). Das war jetzt genug. Das Hin- und Her senden übersteigt ja schon fast den Warenwert. Da von diesem Händler kein kulantes Verhalten zurückkam, kam von mir eine negative ebay-Bewertung und ich verzichtete auf den ganzen Rechtsanspruch und Käuferschutz. Dafür nahm ich das Gerät unter die Lupe.

Auf den ersten Blick sieht das Innenleben recht ordentlich aus. Wenn man aber genauer hinsieht, dann erkennt man eine Verarbeitung nach „Fernostqualität“. Der MST6M181VS-LF-Z1 Videoprozessor Chip beispielsweise, wurde bei der Bestückung scheinbar nicht exakt positioniert und leicht verdreht festgelötet. Auch war zwischen den Pads und den Anschlussbeinchen des IC´s ein Spalt zu erkennen. Und hier ist auch das Problem. Als ich testweise mit den Fingern Chip und PCB zusammendrückte, startete der Upscaler und zeigte am TV ein kleines Infofenster mit Auflösung und Scanfrequenz. Das bedeutet, dass es hier Verbindungsprobleme gibt. Also startete ich den Versuch, mit der Reworkanlage und ein wenig Kolophonium, den Chip nachzulöten. Das gelang auch, und der Scaler startet jetzt immer zuverlässig.

IC ist schlecht positioniert

Nachlöten mit Heißluft

Aber leider hielt das nur kurze Zeit, er startet zwar immer noch, zeigt aber nur mehr wirre Pixel und bunte Flächen an. Vermutlich hat der Reworkprozess den Chip zu sehr gestresst und ihm ein vorzeitiges Ende bereitet. Also noch einmal mit der Heißluft nachgelötet (kann ja sein dass immer noch eine Lötstelle nicht passt), aber das Ergebnis war dasselbe.

Arduino, Elektronikbastler

Arduino mit Matlab … Startschwierigkeiten

9. Februar 2016 ingmarsretro Schreibe einen Kommentar

Heute möchte ich ein Thema vorstellen, mit dem ich mich kurz im Rahmen einer Recherche beschäftigt habe. Viele (Techniker) kennen vielleicht die Software Matlab von der Firma Matworks. Das ist ein extrem umfangreiches Softwarepaket, das bei uns in der Lehre eingesetzt wird, um Studierende in allen möglichen technischen Bereichen zu unterrichten. Sei es Signalverarbeitung, Regelungstechnik, Bildverarbeitung, etc. – Matlab ist das Tool, um all das professionell umzusetzen. Auch wenn es um Messdatenerfassung geht, muß man nicht unbedingt auf Tools zurückgreifen, mit denen ein Projekt oder Programm „gezeichnet“ wird. Das ist zwar toll für den Einstieg, kann (und wird) in späterer Folge aber aufgrund des riesen Overheads und der benötigten PC Resourcen viel zu umständlich, wenn man schnell einmal über eine externe Hardware irgendwelche physikalischen Größen aufzeichnen und verarbeiten will.

In diesem kleinen Projektchen möchte ich nun zeigen, wie einfach man mit Hilfe eines Arduino Uno Boards zusammen mit Matlab eine Temperaturmessung realisieren kann. Der Sensor soll hier ein ganz einfacher NTC Widerstand sein. Das bedeutet, der ohmsche Widerstand des Bauteils ändert sich mit der Temperatur, in dessen Umgebung sich das Bauteil befindet. Die Änderung passiert hier folgendermaßen: wenn die Temperatur steigt, so wird der ohmsche Widerstand kleiner. (Negativer Temperatur Koeffizient) (Coefficient engl. -> NTC). Einziger kleiner Haken – die Änderung passiert nicht linear wie zum Beispiel beim PT100. Das bedeutet der Verlauf des Widerstands bei Änderung der Temperatur ist keine Gerade mit irgendeiner Steigung, sondern eine e-Funktion. Das wiederum bedeutet, dass, will man aus den gemessenen Widerstandwerten in eine Temperatur zurückrechnen, die Funktionsgleichung zum NTC gefunden werden muss. Glücklicherweise findet man diese aber fix und fertig in den Herstellerdatenblättern 😉 aber dazu später.

Man hat nun einen temperaturabhängigen Widerstand, ein Arduino Uno – Board und einen PC auf dem Matlab läuft. Wie geht´s nun weiter? Nehmen wir als Beispiel an, dass Matlab 2014b installiert ist. Nun gibt es in Matlab unter dem Tab „Home“ eine Rubrik, die sich „Add-Ons“ nennt. Klick man auf diese, so klappt ein Menue auf, in dem man den Eintrag „Get Hardware Support Packages“ findet. Den klickt man an und es öffnet sich ein Fenster namens „Support Package Installer“.

Unter „Install from Internet“ und „Next>“ kommt man zu einem Auswahlmenue der verfügbaren Packages. Hier sucht man sich „Arduino“ aus und setzt im rechten Bereich des Fensters einen Haken – und zwar bei dem Paket „Aquire inputs and send outputs on Arduino Uno…“. Danach wieder auf „Next>“ klicken und die Installation vollenden.

Ist alles erledigt so kann man den Arduino am USB-Port anstecken. Windows sollte einen Treiber zuordnen. (Unter Systemsteuerung – Gerätemanger – Anschlüsse > sollte ein Arduino Uno (COMx) zu finden sein). Ist das der Fall, dann sollte es klappen 🙂

Jetzt kann in der Matlab Console folgender Befehl eingegeben werden:

arduino()

Folgende Antwort kommt nun zurück:

arduino with properties:

Port: 'COM5'
Board: 'Uno'
AvailableAnalogPins: [0, 1, 2, 3, 4, 5]
AvailableDigitalPins: [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]
Libraries: {'I2C', 'SPI', 'Servo'}

Der COM-Port unterscheidet sich natürlich und wird meist auf den nächsten freien COM gemappt. Hat das aber geklappt, so ist der erste Teil schon gewonnen. Matlab kommuniziert mit dem Arduinoboard. Es kann aber auch vorkommen, dass Fehlermeldungen auftauchen. Wie bei mir der Fall:

Cannot detect Arduino hardware. Make sure original Arduino hardware is properly plugged in. If
using unofficial(clone) hardware, specify port and board type. For more information, see the
arduino function reference page.

Das war die erste Meldung nach der Installation: Dafür gibt’s aber auch Abhilfe. Man gibt folgendes ein:

a = arduino('com5','Uno')

Wenn auch dann eine Fehlermeldung kommt, so wie natürlich bei mir, dann kann man mit folgendem commando auf Fehlersuche gehen:

a = arduino('com5','Uno','TraceOn', true)

Jetzt kam bei mir die Meldung : Updating server code on Arduino Uno (COM5). Please wait. Und danach gleich ein Errorfenster mit einem „avr-gcc.exe

Die Anwendung konnte nicht korrekt gestartet werden (0xc00000142)“ Fehler. Danach habe ich lange in diversen Foren gesucht, Tracelogs verglichen und nach den Fehlermeldungen gegoogelt. Hier gab es Tips von: die make.exe in den Tiefen des SupportPackages Ordner ist nicht kompatibel mit 64bit Systemen, mit Windows8.1 und Windows10 gibt es Zugriffsrechteprobleme und und und. Leider war aber nie ein Lösungsvorschlag dabei der bei mir funktionierte. Also habe ich auf einem zweiten Rechner eine jungfräuliche Installation von Matlab und dem Arduino Matlab Package durchgeführt. Und siehe da – es funktionierte. Aber wie jetzt nach dem Fehler suchen, oder ihn beheben. Also habe ich auf dem funktionierenden Rechner einen Tracelog durchgeführt, indem ich beim Aufrufen der Arduinofunktion einen Port angegeben habe, auf dem ein anderes NICHT Arudino Gerät angeschlossen ist. Und siehe da, der Errortracelog war seeehr lange und ausführlich. Man konnte ansehen was die Funktion alles aufruft. Und irgendwo ganz unten im Log las ich was von avrdude… Da kam mir die Idee. Auf meinem PC sind einige Entwicklungsumgebungen installiert. Unter anderem auch AVR-Studio und der WinAVR20100110 Compiler. Und genau der war das Problem. Den WinAVR gelöscht und schon klappte es.

Also steht dem weiteren Aufbau zur Realisierung des Projektchens nichts mehr im Weg. Aber darüber scheibe ich beim nächsten Mal in Teil 2…

Uhren

Drehpendeluhr mit Sperrschwingerantrieb

5. Februar 2016 ingmarsretro 4 Kommentare

Ein ein Euro-Schnäppchen aus eBay steht dieses Mal auf dem Tisch. Da es ja laut Kalender noch Winter ist, eine perfekt passende Freizeitaufgabe für diese Jahreszeit. Auf dieses Teil habe ich nur wegen der Glashaube mitgeboten, da ich die eigentlich als Ersatz für eine andere Uhr benötige. Aber als ich dann bei einem Euro den Zuschlag erhielt und das Ding geliefert wurde, stellte sich heraus, dass es gar nicht so schlecht aussieht und vor allem zum Großteil aus Messing besteht. Einzige Ausnahme ist das Uhrwerk selber.

Es ist das Uhrwerk einer Haller – Drehpendeluhr mit Batterieantrieb. Allerdings noch kein Quarzwerk, bei dem das Drehpendel nur zur Zierde mitläuft, sondern ein sogenannter Sperrschwingerantrieb. Hier stellt das Pendel zusammen mit einer Spulenkonstruktion und einem Kondensator , die zeitbestimmende Konstante dar. Ein Sperrschwinger ist eine elektrische Oszillatorschaltung, die mit Hilfe einer gekoppelten Doppelspule und einem elektronischen Schalter (Transistor, oder früher Elektronenröhre) die elektrische Energie in einen Schwingungsvorgang umwandelt. Dabei dient ein Kondensator in Serie zu einer Wicklung als Zeitkonstantengeber. Die Spule als Steuerspule für den Transistor, und die Koppelspule als Arbeitsspule für einen drehbar gelagerten Permanentmagneten.

sperrschwinger_schaltung — Funktionsschema des Sperrschwingers

Das funktioniert folgendermaßen: Beim Einschalten wird der Kondensator geladen. Da er in Serie zur Spule liegt, fließt durch ihn und die Spule der Ladestrom. Dieser steuert zum einen den Transistor aus, der wiederum die Koppelspule mit Energie versorgt. Diese Energie hat ein Magnetfeld zur Folge, das wiederum den Permanentmagneten abstößt. Dieser dreht sich nun von der Spule weg.

Nach diesem ersten Impuls ist nun aber auch der Kondensator aufgeladen und es fließt kein Strom mehr. Der Transistor sperrt und die Koppelspule hat nichts zu tun.

Da sich aber der drehbare Magnet, der auf unserer Drehpendelachse befestigt ist, noch dreht, kommt er nun irgendwann wieder an der Spule vorbei. Dort induziert er einen negativen Impuls, der der Ladung des Kondensators entgegenwirkt. Der ist also wieder entladen. Jetzt will er sich natürlich gleich wieder aufladen und lässt einen Strom durch ihn selbst und die Spule fließen. Das wiederum steuert den Transistor aus, der wiederum lässt Strom durch die Koppelspule fließen… die wiederum baut ein Magnetfeld auf … das Magnetfeld drückt den Permanentmagneten der Pendelachse wieder weg … usw., usw.

Jetzt muss man nur noch die sich drehende mechanische Energie der Pendelachse zum Antreiben einer Uhrenhemmung verwenden. Und voila, man hat eine Uhr.

Die Uhr kam beinahe in einem Stück bei mir an. Einzig im Uhrwerk war kein Rädchen mehr an seinem Platz – hier hatte der Vorbesitzer wohl erfolglos versucht einen Fehler zu beheben. Also habe ich zuerst einmal die paar Plastikzahnrädchen wieder an ihren Platz gesteckt und alles sauber zusammengebaut. Das auf einem Permanentmagneten gelagerte Pendel drehte sich auch nahezu widerstandfrei. Also eine Batterie hinein und … nichts. Keine Bewegung, absolut keine Reaktion. Also wieder alles demontiert und die Platine mit den Koppelspulen unter die Lupe genommen. Und siehe da – eine Unterbrechung der grünen Spule – hier war der Draht gerissen.

Glücklicherweise ist das an einer sehr gut zugänglichen Stelle, sodass eine Reparatur einfach war. Nachdem nun beide Spulen wieder in Ordnung waren, ging’s an den erneuten Zusammenbau. Gleich nach dem Einlegen der Batterie war sofort zu bemerken, wie sich nun der Permanentmagnet des Schwingers wieder von der Spule abstößt.

In dem folgenden Filmchen ist das Arbeitsprinzip der Mechanik dargestellt:

Das hier sind alle Teile der Mechanik, aus der die Uhr aufgebaut ist. Also ein sehr einfaches WerkDas hier ist die Mechanik mit der Hemmung (alles in Plastik) ohne die Antriebseinheit: