Archiv der Kategorie: Allgemeines & Neues

Hier poste ich alles, das keiner speziellen Kategorie entspricht

IR-Thermokamera an Raspberry PI

Lepton Camera Module

Ein vielleicht interessantes kleines Projekt ist, ein Lepton Kameramodul mit einem Raspberry zu betreiben.  In meinem Fall verwende ich ein Lepton Modul mit 80×60 Pixeln bei einer Pixelgröße von 17µm und einer spektralen Empfindlichkeit im langwelligen Infrarot Bereich von 8µm bis 14µm. Die Framerate beträgt maximal 8,6 Hz. Das Kameramodul wird in ein Breakout-Board gesteckt und dieses mit dem Raspberry PI verbunden. Die Infos dazu gibt‘s weiter unten. Es gibt auch im Entwicklerbereich der Website flir.lepton.com eine Anleitung wie das Breakoutboard mit dem Raspi betrieben wird.

Camera Module mit Breakout Board V1.4

Benötigt wird ein Raspberry PI (in diesem Beispiel habe ich einen Raspberry PI4 verwendet), ein Lepton Thermal Kamera Breakout Board V1.4 und ein wenig Drahtwerk für die Verbindungsleitungen. Die genaue Teileliste (um auch alles Aufbauen und in Betrieb nehmen zu können) ist unten angeführt:

  • Raspberry PI (Modell 2,3 oder 4)
  • Micro SD-Karte (ab 8GB)
  • USB-Steckernetzteil mit Micro USB (oder USB-C) Kabel (je nach Raspberry PI Modell)
  • LAN-Kabel und Zugang zu einem Switch oder Router mit bestehender Internetverbindung
  • Idealerweise einen Rechner mit (SD-Karten-Slot) um das Image für den Raspberry vorzubereiten
  • Ein Monitor für den Raspberry PI mit HDMI oder MINI-HDMI-Kabel
  • USB-Tastatur, Maus
  • Lepton Thermal Kamera Breakout Board

Ist alles vorhanden, dann ist die Verdrahtung des Kamera Moduls mit dem PI herzustellen. Am einfachsten verwendet man die Jumper-Kabel (Female-Female) die in der Modulbastelwelt sehr beliebt sind. Ein Lötkolben ist für viele Demo- und Testaufbauten nicht mehr notwendig… Die folgende Skizze zeigt die herzustellende Verdrahtung:

Klicken zum Vergrössern

Das Pinning ist hier nochmals angeführt:

  • Raspi GPIO PIN01 (3V3)     –>    Lepton Pin VIN
  • Raspi GPIO PIN03 (SDA)    –>     Lepton Pin SDA
  • Raspi GPIO PIN05 (SCL)      –>    Lepton Pin SCL
  • Raspi GPIO PIN06 (GND)   –>     Lepton Pin GND
  • Raspi GPIO PIN19(MOSI)  –>     Lepton Pin MOSI
  • Raspi GPIO PIN21(MISO)  –>     Lepton Pin MISO
  • Raspi GPIO PIN23(CLK)      –>     Lepton Pin CLK
  • Raspi GPIO PIN24(CEO)     –>     Lepton Pin CS

Als Betriebssystem für den Raspberry Pi habe ich Raspbian installiert. Das geht entweder über den Download des RASPBIAN Images von der Webseite https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian oder auch über den NOOBS Installer. Mit dem Tool „etcher“ oder „win32diskimager“ kann die Image Datei auf die SD-Karte geschrieben werden. Wer mit NOOBS arbeitet braucht nur die zip-Datei auf die FAT32 formatierte SD-Karte zu entpacken. Ist das erledigt, dann einfach die SD-Karte in den Raspberry stecken, Monitor, Keyboard und Maus an den PI anstecken und zum Schluss die Stromversorgung aktivieren. Wenn NOOBS auf der Karte ist, dann wird nach dem Start eine Auswahl an zu installierenden Betriebssystemen angezeigt. Hier am besten auch RASPIAN auswählen und die Installation starten. Ist das abgeschlossen, dann ist je nach gewähltem Image entweder nur eine Konsole oder eben ein Desktop zu sehen. Im letzten Fall ist dann ein Terminal zu öffnen, damit in der Konsole weitergearbeitet werden kann.

Mit sudo raspi-config ist nach dem login in die Konsole das Raspberry PI Config – Tool zu öffnen. Darin sind folgende Services zu aktivieren:

  • SPI (unter Advanced Options)
  • SSH (unter Advanced Options)
  • I2C (unter Advanced Options)
  • Enable Camera (im Hauptmenu des raspi-config tools)

Danach ist der Raspberry zu rebooten. Nach dem erneuten Start und login (als User pi mit default Passwort raspberry) muss das Paket openCV installiert werden. Mit sudo apt-get install python-opencv ist das erledigt.

Auf GitHub habe ich eine Python Library von brandoncurtis und kekiefer für das Lepton Board gefunden. Die Library nennt sich pylepton und ist auf https://github.com/groupgets/pylepton zu finden.

Mit git clone https://github.com/kekiefer/pylepton.git legen wir das Repository  an und wechseln danach in das Verzeichnis cd pylepton. Jetzt kann das Setup Skript ausgeführt werden: sudo python setup.py install.

Mit dem folgenden kleinen Codebeispiel wird die Lepton Kamera ausgelesen, das 80×60 Pixel große Bild auf 800% skaliert und angezeigt.

 

 import numpy as np  
 import cv2  
 from pylepton import Lepton  
 with Lepton() as lepi:  
  a,_ = lepi.capture()  
 cv2.normalize(a, a, 0, 65535, cv2.NORM_MINMAX) # extend contrast  
 np.right_shift(a, 8, a) #daten in 8bit anpassen 
 cv2.imwrite("thermobild.jpg", np.uint8(a)) #bild schreiben 
 img=cv2.imread('thermobild.jpg')  
 cv2.imshow('Thermobild', img)  
 print('Originalabmessungen: ',img.shape)  
 scale_percent = 800  
 width = int(img.shape[1] * scale_percent / 100)  
 height = int(img.shape[0] * scale_percent / 100)  
 dim = (width, height)  
 resized = cv2.resize(img, dim, interpolation = cv2.INTER_AREA)  
 print('Achtfach vergroessert: ',resized.shape)  
 cv2.imshow("Thermobild 8x", resized)  
 cv2.waitKey(0)  
 cv2.destroyAllWindows()  
 exit()  

Das Ergebnis sieht dann zum Beispiel so aus:


 

 

Homematic Aktor Schnellreparatur

Das bekannte und beliebte Smarthome System HomeMatic von eQ-3 ist mittlerweile auch schon in die Jahre gekommen und bei vielen Usern schon lange im Einsatz. Viele Komponenten sind, wie der im Bild dargestellte Aktor, meist in Unterputzdosen unter Schaltern oder umgeben von reichlich Drahtwerk eingebaut. Damit die sie auch jederzeit einsatzbereit sind, müssen sie natürlich permanent mit Energie versorgt werden. So kann es schon vorkommen, dass die in dem Aktor verbauten Komponenten aufgrund der Alterung auch einmal den Geist aufgeben. Ist der Aktor beispielsweise seit drei Jahren in Betrieb, so bedeutet das, er hat schon 26280 Betriebsstunden hinter sich. (24h * 365Tage * 3Jahre). Und welche Komponenten hier am anfälligsten sind, kann sich der geübtere Elektroniker sicher schon vorstellen.

Eigentlich wollte ich diesen Aktor eines Kollegen nur schnell begutachten und wenn rentabel reparieren, aber dann dachte ich mir, dass ja sehr viele von diesen Teilen im Umlauf und verbaut sind. Selbst in meinen vier Wänden laufen seit Jahren einige dieser Module. Und irgendwann werden auch diese ihre Probleme bekommen. Also macht es sicher Sinn, die Erfahrungen der Reparatur hier zu posten.

Im konkreten Fall handelt es sich um einen Dimm Aktor HM-LC-Dim1T-FM. Ein Ein-Kanal Aktor für den Einbau in Unterputzdosen. Das Fehlerbild: Die LED am Aktor beginnt nach Anlegen der Spannung zu Blinken – sonst keinerlei Funktion. Er lässt sich weder in den Anlernmodus versetzen noch auf Werkseinstellung zurücksetzen. Die Blinkfrequenz ist in etwa 2x pro Sekunde.

HM-LC-Dim1T-FM mit gelöstem Deckel

Zuerst ist der Deckel des Aktors zu lösen. Er wird mit vier Rastnasen gehalten und lässt sich recht einfach heraus Klicksen. Jetzt sind zwei übereinander liegende Platinen zu erkennen. Zwischen den Platinen liegt eine Kunststoffplatte. Die elektrische Verbindung zwischen den beiden Platinen wird durch Drahtbrücken hergestellt. Das „Platinen Paket“ lässt sich einfach aus dem Kunststoffgehäuse herausziehen. Jetzt sind alle Drahtbrücken entlang der Kanten zu entlöten. Es genügt natürlich, die Brücken nur an einer Platine zu lösen ;).

In den beiden, oben dargestellten Bildern ist die Controller-Platine zu erkennen. (Das ist die mit dem BidCos-Modul) auf dieser befindet sich auch der Atmel Mikrocontroller. Dieser Platine benötigt jetzt ein wenig Zuwendung. Man muss vielleicht noch wissen, wie die Spannungsversorgung für die Niedervoltelektronik des Aktors erzeugt wird. Aus der Netzspannung wird mit Hilfe eines Spannungsteilers aus Kondensator und Widerstand und einer Diode eine Zenerdioden-Stabilisierung erzeugt und mit Hilfe eines Kondensators geglättet. Diese daraus gewonnene Gleichspannung ist die Quelle für die Niedervoltelektronik. Diese ist natürlich nur in einem sehr schmalen Band belastbar. Und genau in dieser Schaltung liegt das altbekannte Problem. Der Elko. Er verliert durch Alterung und Austrocknung seine Kapazität. Eine saubere Gleichspannung am Controller ist dann nicht mehr möglich. Die Elektronik geht in einen undefinierten Zustand.

In diesem Fall habe ich gleich vier Elkos erneuert. Um diese zu erreichen muss zuerst das Funkmodul von der Stiftleiste abgelötet werden. Mit ein wenig Löterfahrung sollte das kein Problem darstellen. Die Lötaugen lassen sich dann mit einer Entlötlitze einfach wieder reinigen. Jetzt sind die vier Elkos mit den folgenden Positionsnummern zu erneuern. (Es sind zwar nicht alle defekt, aber es kann nicht schaden, sie zu tauschen, wenn das Funkmodul schon einmal herunten ist)

  • C3 mit 10µF 16V  105°
  • C7 mit 10µF 16V  105°
  • C10 mit 100µF 16V  105°
  • C21 mit 100µF 16V  105°

Bei den Bauformen sollte man sich unbedingt an die Größe der originalen Kondensatoren halten, da das Platinen Paket sonst nicht mehr in das Gehäuse passen könnte. Sind die Kondensatoren erneuert, dann war es das (in diesem Fall) auch schon. Das Platinen Paket zusammengelötet – und ein schneller Test – und siehe da, der Aktor bootet wieder wie gewohnt. Der Zeitaufwand für die Reparatur ist mit ca. 30min und für die Kondensatoren mit etwa einem Euro zu rechnen…

Ergebnisse zur Blogstatistik

Vor einigen Monaten habe ich das kleine Umfragetool zur Erfassung der Altersgruppen der Besucher meiner Blogseite eingerichtet. Da jeden Tag ein paar Mails mit Umfrageergebnissen eintrudeln, dachte ich, es ist an der Zeit, einmal einen Status zu veröffentlichen. In der Umfrage gibt es vier Altersgruppen (unter 20, 21 bis35, 36 bis 50 und größer 50 Jahre), sowie die Möglichkeit das Geschlecht bekanntzugeben.

Das Ergebnis sieht mit heutigem Tag, wie folgt aus:

An der Umfrage haben insgesamt 378 Personen teilgenommen. Im Detail verteilen sich die Altersgruppen wie folgt:

  • Gruppe „kleiner 20 Jahre“       41 Personen
  • Gruppe „21 bis 35 Jahre“      129 Personen
  • Gruppe „36 bis 50 Jahre“         99 Personen
  • Gruppe „größer 50 Jahre“    109 Personen

Der Anteil der weiblichen Blogleser sieht wie folgt aus:

  • Gruppe „kleiner 20 Jahre“       36%  (15 Personen)
  • Gruppe „21 bis 35 Jahre“           0%   (  0  Personen)
  • Gruppe „36 bis 50 Jahre“        10%   (10 Personen)
  • Gruppe „größer 50 Jahre“      18%   (18 Personen)

Anzumerken ist noch, dass das Statistiktool auch von einigen Spammern benutzt wurde um im Kommentar Feld Spam-Links zu posten. Diese wurden jedoch von den Filtern entfernt und scheinen in der Statistik nicht auf.

Homematic Nachrichten pushen mit Telegram

Mit der Homematic CCU ist es ja schon lange möglich, Nachrichten aus Systemereignissen heraus zu generieren und per E-Mail zu versenden. Ein einfaches Beispiel hierfür ist die Bestätigung der Alarmanlage. Wird diese scharf oder unscharf geschaltet, so kann der Status als Email versendet werden. Oder hat man Umweltdatensensoren verbaut, so kann man sich auch die Daten, wie Temperatur, Luftfeuchte etc. senden lassen. Dazu muss einfach nur das Email-Plug-In unter Zusatzsoftware installiert und eingerichtet werden. Die Nachrichten werden dann per Script Aufruf versendet. Jedes Mal, wenn der Ziel-Email-Client, zum Beispiel am Smartphone, die Nachrichten abruft, ist man wieder informiert.

Es muss aber nicht unbedingt die E-Mail-Lösung sein um Nachrichten zu versenden. Eine weitere Möglichkeit ist der Messenger „Telegram“. Er ist den Nachrichten Messengern WhatsApp, Signal, etc. ähnlich und versendet per Push-Service. Der Versand unterschiedlichster Daten ist hier möglich. Bilder, Videos und Audiodateien können genau so einfach wie Textnachrichten versendet werden. Um einen den Telegram Dienst mit der Homematic nutzen zu können, muss man sich der freien Telegram API bedienen. In den folgenden Zeilen zeige ich, wie ich ein für mich funktionsfähiges System aufgebaut habe, um von der Homematic CCU Nachrichten und IPCam-Bilder an ein Smartphone mit installiertem Telegram Messenger zu senden.

In dem Beispiel beschreibe ich die Installation und Einrichtung auf einem Android System. Beginnend mit dem Download der APP „Telegram Messenger“ aus dem Google Appstore kann derselbe dann installiert und gestartet werden. Nach dem registrieren der Telefonnummer sollte die Software dann auch schon bereit sein.

Einrichten des Bots:

In der rechten, oberen Ecke des Bildschirms ist das Lupensymbol für die Suche zu sehen. Das ist anzuwählen, um ein Eingabefeld zu erhalten. In dieses Feld ist nun BotFather einzugeben. Das ist quasi das Administrationstool für das Erstellen und Einrichten von Bots. Unter einem Bot (von englisch robot ‚Roboter‘) versteht man ein Computerprogramm, das weitgehend automatisch sich wiederholende Aufgaben abarbeitet, ohne dabei auf eine Interaktion mit einem menschlichen Benutzer angewiesen zu sein.( Quelle: Wikipedia)

Suchen des BotFather

Ist der BotFather gefunden, dann kann der einfach angeklickt werden und es öffnet sich ein Fenster.  Um die Einrichtung des eigenen Bots zu starten, ist in der Nachrichtenzeile folgendes Kommando einzutippen:

/start

Jetzt kommt als Antwort eine Liste mit Befehlen, die für die Bot-Einrichtung und Konfiguration nützlich sind. Um nun einen neuen Bot zu erstellen ist

/newbot

einzugeben. Als nächstes ist ein Name für den Bot auszuwählen. Hier habe ich als Beispiel CCU gewählt. Sollte der Name bereits vergeben sein, dann einen anderen wählen. Das gilt ebenso für den Benutzernamen, der mit „_bot“ zu enden hat. Hier habe ich iretro_bot gewählt.

Ist der Name gewählt und gültig, so kommt als Antwort eine Meldung mit einem Token, der in der Regel 45 Zeichen lang ist. Dieser Token ist zu kopieren oder abzuschreiben. Er ist der Schlüssel für den Bot. Die Arbeiten am Smartphone sind nun soweit abgeschlossen und es geht am PC weiter. Im Browser (am besten Firefox) ist die Telegram Website aufzurufen. web.telegram.org ist der Link zu Website. Diese Schritte dienen dazu, neben dem Token auch noch die ChatID zu erhalten, die in weiterer Folge in den Homematic Skripten benötigt wird. Um sich im Webbrowser anmelden zu können, ist die zu Anfang in der App registrierte Telefonnummer einzugeben. Ist die Nummer eingegeben wird auf das Smartphone ein Anmeldecode gesendet. Mit dem kann die Telegram Session im Browser gestartet werden. Jetzt sollte im Browser Telegram auch der iretro_bot per Suche zu finden sein. Ist er gefunden, dann ist er mit „STARTEN“ zu öffnen und irgendeine beliebige Nachricht einzugeben. Das Eingeben einer beliebigen Nachricht ist wichtig um dann auch die ChatID erhalten zu können. Ist das geschehen, dann ist in der Adresszeile desselben Browserfensters der folgende Link einzugeben:

https://api.telegram.org/hier_den_45_Zeichen_langen_APItoken_eingeben/getUpdates

und mit Enter bestätigen. Jetzt sollte im Browser in etwa folgendes zu sehen sein: (Tab JSON ausgewählt) Den Inhalt der Website habe ich in die untenstehende Tabelle kopiert. (die originale ID wurde natürlich geändert…)

Nun kann durch Eingabe in die Browserzeile eine Testnachricht vom PC an das Smartphone gesendet werden.

https://api.telegram.org/botAPITOKEN/sendMessage?chat_id=123456789&text=Hallo das ist ein Test

Nach Bestätigen erscheint die Nachricht in der Telegram App am Smartphone und alles hat geklappt. Für alles Weitere wird nun nur mehr der API-Token und die chatID benötigt.

Homematic und Telegram

Jetzt ist soweit alles für den Einsatz von Telegram mit der Homematic vorbereitet. Meine Beispiele hier beziehen sich auf eine CCU2. Als Addon muss die aktuelle Version des CUxD auf der CCU installiert sein. (Zum Zeitpunkt des erstellen des Blogbeitrages ist es 2.3.0). Der CUx-Daemon ermöglicht es unter anderem, per Skript auf das Linux System der CCU zuzugreifen und stellt somit eine universelle Schnittstelle zu anderen Systemen dar.

Die einfachste und am schnellsten realisierbare Anwendung mit Telegram ist, ein von der Homematic getriggertes Skript zu starten, das eine PUSH-Nachricht versendet. Dazu erstellt man in der CCU ein neues Programm und wählt zuerst unter Bedingung einen „Trigger“ aus. Mit „Trigger“ ist zum Beispiel eine Tastereingabe, eine Bewegungserkennung des Bewegungsmelders, oder auch einfach nur das Auslösen eines beliebigen Sensors gemeint. Das sollte für einen HomeMatic Benutzer auch kein Problem darstellen. Dann wählt man als Aktivität Skript aus und öffnet das Scripteingabefenster.  Das folgende Code-Beispiel sendet eine Nachricht an das Handy wenn bei der HomeMatic der gewählte Trigger ausgelöst ist und das Script gestartet wird:

!Variablen definieren
string msg = "Das ist eine Testnachricht von der CCU";
string chatid = "123456789"; !das ist die chatid
string botAPI = "987654321:ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghi"; !und das ist die BOT API id

!Textnachricht versenden
dom.GetObject("CUxD.CUX2801001:1.CMD_EXEC").State("extra/curl -s -k https://api.telegram.org/bot"#botAPI#"/sendMessage -F text='"#msg#"' -F chat_id="#chatid);

 

Die ChatID in dem Beispielscript und auch die botAPI ist hier nur symbolisch angeführt. Wären da reale IDs angeführt, dann würden eure Versuche alle als Nachrichten auf meinem Handy landen. 🙂 Diese beiden IDs sind also durch die vorher ermittelten zu ersetzen.

 

Versenden von Kamerabildern

Es geht aber noch besser. Viele User haben neben der HomeMatic CCU auch noch IP-Kameras im Einsatz. Da bietet es sich doch an, den Trigger der HomeMatic und seine Webanbindung für das Versenden der IP-Kamera Bilder zu verwenden. Denn Telegramm kann neben Textnachrichten auch Bilddateien versenden.

Um das zu realisieren muss die IP Kamera in der Lage sein, einen Snapshot per http – Aufruf zu erzeugen. Das sollte bei den meisten Kameras möglich sein. In diesem Beispiel habe ich eine Dlink DCS-932 und eine Vivotec FD81xx Domkamera getestet. Es klappt mit beiden.

Hier die grundlegenden Snapshotaufrufe der Kameras:
DLINK:
https://benutzername:passwort@ip_der_kamera/image/jpeg.cgi

VIVOTEK:
https://benutzername:passwort@ip_der_kamera/cgi-bin/viewer/video.jpg?

Als nächstes muss sichergestellt sein, dass die HomeMatic nach dem Aufruf der Snapshot-Links die von der Kamera gelieferten Bilder auch irgendwo im Dateisystem der CCU speichern kann. Hier hilft der CUx-Daemon wieder weiter. Ich speichere im /tmp Ordner das Bild der Kamera unter dem Dateinamen „cambild.jpg“

CUxD Startbildschirm

Nach dem Aufruf desKameralinks über das unten gelistete Script sollte die Datei im /tmp Ordner zu sehen sein.

/tmp Ordner

Eine Kontrolle des Inhaltes der Datei „cambild.jpg“ kann einfach durch Doppelklicken durchgeführt werden. Das Bild sollte dann im CUxD Fenster zu sehen sein.

Kamerabild im CUxD Fenster

Das folgend gelistete Script in einem neu erstellten HomeMatic Programm kann nun durch Aufruf das Kamerabild abholen und versendet es als Telegram Push Nachricht.

string picture = "/tmp/cambild.jpg";  !das ist der Pfad in dem die Bilddatei erzeugt und gespeichert wird
string chatid = "123456789";        !das ist die chatid
string botAPI = "987654321:ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghi";  !und das ist die BOT API id

!Kamera aufrufen und snapshotdatei in /tmp/ anlegen und als datei cambild.jpg speichern
dom.GetObject("CUxD.CUX2801001:1.CMD_EXEC").State("wget --auth-no-challenge -O /tmp/cambild.jpg 'https://user:passwort@000.000.000.000:80/image/jpeg.cgi?profileid=1'");

!Kamerabild per Telegram versenden
dom.GetObject("CUxD.CUX2801001:1.CMD_EXEC").State("extra/curl -s -k https://api.telegram.org/bot"#botAPI#"/sendPhoto -F chat_id="#chatid#" -F photo='@"#picture#"'");

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.

 

 

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

 

Solar – Radiometer

Der/das Radiometer – auch Lichtmühle genannt – ist ein lehrreiches, physikalisches Demonstrationsobjekt, das schon vor ca. 100 Jahren von dem englischen Physiker Crookes erfunden wurde. Dieses kleine pyhsikalisch-technische Anordnung zeigt in anschaulicher Weise, wie Licht in mechanische Energie umgewandelt wird.

 

Die Funktionsweise des Solar-Radiometer:

Flügelrad im inneren der teilevakuierten Glaskugel

Trifft warmes Licht, also Sonnenlicht, Licht von Glühbirnen oder Punktstrahlern, eben Licht in dessen Spektrum auch der infrarote Anteil vofhanden ist (aber kein kaltes Licht von Leuchtstofflampen) auf das, auf einer Nadel ruhende Flügelkreuz, so dreht sich dieses je nach Stärke der Lichtquelle. In einem besonderen Verfahren wird in der Glaskugel ein Teilvakuum erzeugt, so dass der Luftwiderstand nicht stärker als die, durch die Lichtenergie erzeugte Drehkraft des Flügelrades ist. Die geschwärzten Flächen des Flügelkreuzes nehmen mehr Lichtenergie auf, als die hellen Flächen. Durch die Erwärmung der Luftmoleküle entsteht an den dunklen Flächen ein wesentlich höherer Druck als an den hellen Flächen. Dadurch wird die ständige Rotation des Flügelkreuzes bewirkt. (Brownsche Molekular-Theorie). Es sollen je nach Lichtstärke bis zu 3000 Umdrehungen pro Minute erreicht werden. (Quelle: Hersteller des Radiometer)

 

USB – Stick defekt?

 

Immer wieder passiert es mir, dass ein USB – Speicherstick seine Funktion verliert und plötzlich nicht mehr erkannt wird. Oft ist der Stick noch als Laufwerk im System angemeldet, aber es fehlt der Datenträger, oder auch das System meldet, dass der Stick nicht formatiert ist. Und das obwohl er gerade eben noch, voll mit wichtigen Daten, in einem anderen Rechner funktioniert hat. 🙂  (Hier würde jetzt die Geschichte mit den Backups oder Sicherungskopien herpassen… ). All diese Probleme sind meist auf Bedienungsfehler oder mechanische Probleme zurückzuführen. Ein Bedienungsfehler kann beispielsweise sein, dass der Stick gezogen wird, während noch ein Schreibvorgang stattfindet. Der Stick wird dann während eines Prozesses stromlos gemacht. Und je nach dem, ob der Controller oder der Flash-Speicher damit umgehen kann, überlebt der Stick oder eben nicht. Oft sind auch mechanische Gebrechen die Ursache für Ausfälle. So kann es sein, dass die Lötstellen zwischen dem Connector und der Platine brechen, oder auch die Anschlussbeinchen der Quarze oder Oszillatoren  Kontaktprobleme bekommen.

In diesem Fall habe ich einen Miniaturstick von extrememory bekommen, der seine gespeicherten Daten nicht mehr hergeben will. Er wird in der Systemverwaltung zwar angezeigt, aber will man darauf zugreifen, kommt die Meldung „kein Datenträger gefunden“. Der Versuch über diskpart aus der Commandline zu formatieren oder zu partitionieren klappte nicht. Auch diverse Tools wie „SDFormatter“ oder „USBstick_Formattool“ schlugen fehl. Auch mit Linux oder auf MAC-Systemen war kein Erfolg zu erzielen. Also ein Stick für die Tonne… Aber ich dachte mir, auch wenn der Stick in seiner kleinen Bauform eher nicht auf einen mechanischen defekt schliessen lässt – warum nicht trotzdem mal reinschauen 🙂 Und bei 16GB gebe ich auch nicht so schnell auf.

Also versuchte ich das Gehäuse vorsichtig zu öffnen, indem ich zuerst das Metallgehäuse des USB-Steckers entferne.

Das klappt ganz gut. Nachdem ich das zum Vorschein gekommende Platinchen mit seinen Leiterbahnen näher betrachten wollte, tauchte da plötzlich etwas Bekanntes auf.

Das sieht doch aus wie eine SD-Karte. Genauer gesagt, wie eine MicroSD-Karte.

Genau so war es auch. Der USB-Stick ist nichts anderes als ein MicroSD-Card Reader, in den eine solche Karte eingebaut ist. Mit einer Pinzette ließ sich die SD-Card heraushebeln.

Scheinbar ist auch hier wieder das Problem mit den Kontakten, bzw. Kontaktfedern zwischen Card und Cardreader die Ursache für das Problem, denn die SD-Card funktionierte in einem anderen Cardreader einwandfrei und alle Daten waren vorhanden. Es zahlt sich also aus, vor der Mülltonne ein paar Minuten zu investieren und die Innereien des Gerätes zu begutachten.

Frohe Weihnachten 2017

Frohe Weihnachten an die Besucher des Blogs!

Das dritte Jahr „Technik- und Retroblog“ ist jetzt um und ich habe es geschafft, mindestens einen Beitrag im Monat zu erstellen. Es gibt auch noch reichlich Material aus alten Zeiten, worüber ich hier wieder posten möchte. Die Zugriffsstatistik auf die Blogseite zeigt mir auch, dass sich auch einige Besucher hierher verirren…

Ich bin auch immer wieder auf der Suche nach kleinen, kuriosen Geräten und Spielzeugen aus den 70er, 80er Jahren. Doch Vieles ist nicht mehr zu bekommen und komplett verschwunden. Es wird leider immer schwieriger Dinge aus seiner Jugendzeit zu finden. Aber wir werden sehen, was das neue Jahr bringen wird 🙂

In diesem Sinn:

Fröhliche Weihnachten und schöne Feiertage!