Labortagebuch April 2021
Elektronik-Labor Notizen Projekte Labortagebuch
13.4.21: Einen Quarz ziehen
Die Frage stand im Raum: Wie stark kann man die Frequenz an einem ATmega-Controller nach unten ziehen. Zum Test habe ich das ESM32 von Modul-Bus verwendet. Um den Quarzoszillator des ATmega32 nicht durch die Messung zu beeinflussen, wurde der Elektor-SDR als gut kalibrierter Kurzwellenempfänger verwendet, um das Signal abzuhören. Die Platine hat einen Quarz mit 11,0592 MHz mit zwei Kondensatoren von 22 pF. Im Grundzustand wurde eine Frequenz von 11060 kHz gemessen, also 800 Hz zu viel. Dann habe ich zusätzliche kleine Kondensatoren von je 12 pF zwischen die Anschlüsse des Quarzes gelegt, um die Frequenz nach unten zu ziehen. Das funktionierte gut bis zu einer Kapazität von insgesamt 36 pF. Die Frequenz sank auf 11058,5 kHz. Bei noch größerer Kapazität wurde der Oszillator gestoppt. Fazit: Die Frequenz konnte um insgesamt 1,5 kHz gezogen werden, allerdings nur um 700 Hz oder 63 ppm unter die Nennfrequenz.
Die Frage stand im Raum: Wie stark kann man die Frequenz an einem ATmega-Controller nach unten ziehen. Zum Test habe ich das ESM32 von Modul-Bus verwendet. Um den Quarzoszillator des ATmega32 nicht durch die Messung zu beeinflussen, wurde der Elektor-SDR als gut kalibrierter Kurzwellenempfänger verwendet, um das Signal abzuhören. Die Platine hat einen Quarz mit 11,0592 MHz mit zwei Kondensatoren von 22 pF. Im Grundzustand wurde eine Frequenz von 11060 kHz gemessen, also 800 Hz zu viel. Dann habe ich zusätzliche kleine Kondensatoren von je 12 pF zwischen die Anschlüsse des Quarzes gelegt, um die Frequenz nach unten zu ziehen. Das funktionierte gut bis zu einer Kapazität von insgesamt 36 pF. Die Frequenz sank auf 11058,5 kHz. Bei noch größerer Kapazität wurde der Oszillator gestoppt. Fazit: Die Frequenz konnte um insgesamt 1,5 kHz gezogen werden, allerdings nur um 700 Hz oder 63 ppm unter die Nennfrequenz.
9.4.21: OTP-Controller von Holtek
Ende des Jahres soll wieder der Spielekalender von Franzis erscheinen. Er wurde schon etwas überarbeitet, und alle Weichen waren gestellt, da kam eine schlechte Nachricht: Der bisher verwendete Flash-Controller HT46F47 ist nicht mehr lieferbar! Als Ersatz steht noch der der nur einmal programmierbare (OTP) Controller HT46R74 zur Verfügung. Aber Achtung, im nächsten Jahr ist es auch damit vielleicht schon vorbei. Um zu retten was zu retten ist, habe ich mir ganz schnell einige Muster des OTP-Chips besorgt, gleich acht Stück, denn jeder Fehlversuch schrottet einen.
Der Compiler von Holtek unterstürzt auch den R-Typ. Allerdings musste ich erst rausbekommen, dass er da unter HT46E47/HT46F47 läuft. Damit ließ sich mein vorhandener Quelltext übersetzen, nur eine Kleinigkeit musste geändert werden. Das Ausgabe-File heißt jetzt .OTP im Gegensatz zu .MTP bei den Flash-Typen. Dann gab es noch Probleme mit den Fuses, die bei beiden Typen leicht unterschiedlich benannt sind. Zuerst hatte ich fälschlich den Quarzoszillator und den Watchdog eingestellt. Ein Chip geschrottet, taugt nur noch als Quarztester. Und so ging es weiter, bis ich alle Fehler durch hatte. Der vierte Chip hat dann korrekt funktioniert. Allerdings gibt es einen Unterschied in der Verwendung des internen RC-Oszillators.
Beim alten Chip musste ich einen Widerstand mit 47 k vom OSC-Pin nach VCC anschließen, um einen Takt von ca. 4,5 MHz zu bekommen. Beim OTP-Chip muss der Widerstand dagegen nach GND geführt werden. Und ich brauche nun 68 k, um ca. 5 MHz zu bekommen. Der zusätzliche Kondensator am gleichen Pin beeinflusst die Frequenz nicht, sondern er dient nur zur Entkopplung.
Dann mussten noch alle Zeichnungen angepasst werden. Alle Spiele noch einmal getestet, es funktioniert. Übrigens, wer den Aufbau genau betrachtet, mag sich über den 100k-Widersatnd wundern, der effektiv zwischen VCC und GND liegt. Er führt zu dem AD-Pin, der über einen Spannungsteiler das Programm auswählt. Jetzt ist die Spannung null, nimmt man die Brücke raus ist sie gleich VCC. Mit Widerständen statt der Brücke erreicht man die anderen Programme. In früheren Versionen, wurde der Pin auch mal mit einem Draht an VCC angeschlossen. Wenn man dann die GND-Brücke vergisst, gibt es eine Rauchwolke. Und weil es zu oft geraucht hat, bleibt diesmal der 100k-Widerstand immer an derselben Stelle. Auf dass sich niemand mehr die Finger verbrenne.
Ende des Jahres soll wieder der Spielekalender von Franzis erscheinen. Er wurde schon etwas überarbeitet, und alle Weichen waren gestellt, da kam eine schlechte Nachricht: Der bisher verwendete Flash-Controller HT46F47 ist nicht mehr lieferbar! Als Ersatz steht noch der der nur einmal programmierbare (OTP) Controller HT46R74 zur Verfügung. Aber Achtung, im nächsten Jahr ist es auch damit vielleicht schon vorbei. Um zu retten was zu retten ist, habe ich mir ganz schnell einige Muster des OTP-Chips besorgt, gleich acht Stück, denn jeder Fehlversuch schrottet einen.
Der Compiler von Holtek unterstürzt auch den R-Typ. Allerdings musste ich erst rausbekommen, dass er da unter HT46E47/HT46F47 läuft. Damit ließ sich mein vorhandener Quelltext übersetzen, nur eine Kleinigkeit musste geändert werden. Das Ausgabe-File heißt jetzt .OTP im Gegensatz zu .MTP bei den Flash-Typen. Dann gab es noch Probleme mit den Fuses, die bei beiden Typen leicht unterschiedlich benannt sind. Zuerst hatte ich fälschlich den Quarzoszillator und den Watchdog eingestellt. Ein Chip geschrottet, taugt nur noch als Quarztester. Und so ging es weiter, bis ich alle Fehler durch hatte. Der vierte Chip hat dann korrekt funktioniert. Allerdings gibt es einen Unterschied in der Verwendung des internen RC-Oszillators.
Beim alten Chip musste ich einen Widerstand mit 47 k vom OSC-Pin nach VCC anschließen, um einen Takt von ca. 4,5 MHz zu bekommen. Beim OTP-Chip muss der Widerstand dagegen nach GND geführt werden. Und ich brauche nun 68 k, um ca. 5 MHz zu bekommen. Der zusätzliche Kondensator am gleichen Pin beeinflusst die Frequenz nicht, sondern er dient nur zur Entkopplung.
Dann mussten noch alle Zeichnungen angepasst werden. Alle Spiele noch einmal getestet, es funktioniert. Übrigens, wer den Aufbau genau betrachtet, mag sich über den 100k-Widersatnd wundern, der effektiv zwischen VCC und GND liegt. Er führt zu dem AD-Pin, der über einen Spannungsteiler das Programm auswählt. Jetzt ist die Spannung null, nimmt man die Brücke raus ist sie gleich VCC. Mit Widerständen statt der Brücke erreicht man die anderen Programme. In früheren Versionen, wurde der Pin auch mal mit einem Draht an VCC angeschlossen. Wenn man dann die GND-Brücke vergisst, gibt es eine Rauchwolke. Und weil es zu oft geraucht hat, bleibt diesmal der 100k-Widerstand immer an derselben Stelle. Auf dass sich niemand mehr die Finger verbrenne.
6.4.21: Dehnungsmessstreifen
Gerade ist mir eine defekte Personenwaage zugelaufen. Sie wurde mit einer 3V-Li-Batterie betrieben, die aber immer viel zu schnell leer war. Mit dem Labornetzteil konnte ich die Waage noch testen. Der Verbrauch war tatsächlich zu groß, aber sie funktionierte noch. Interessent war der Aufbau mit vier Standfüßen. Jeden der vier konnte ich mit den Fingern nach innen drücken und dabei bis zu 10 kg in die Anzeige bringen. Offensichtlich hatte die Waage vier Kraftsensoren, deren Ergebnisse addiert wurden. Die Sensoren haben mich interessiert. Also wurde alles aufgeschraubt und einer davon ausgebaut. Es handelt sich um einen Dehnungsmessstreifen auf einer Biegeplatte aus Stahl. Eine kleinere aufgenietete Platte nimmt die Kraft an einem Punkt auf.
Der Standfuß enthält eine Plastikfeder, die den Auflagepunkt in der Mitte hält, aber eine vertikale Bewegung erlaubt. An der Biegeplatte kann man im Bereich den zentralen Biegebalkens zwei kleine Kerben erkennen, mit denen der Sensor vermutlich kalibriert wurde. Der Dehnungsmessstreifen selbst hat zweimal 1 kOhm und bildet einen Spannungsteiler. Bei einer mechanischen Belastung wird einer der Widerstände etwas kleiner, der andere etwas größer, sodass die Teilspannung sich geringfügig aus der Mitte entfernt. Zur Auswertung braucht man einen guten Messverstärker, weil die Nutzsignale sich im Mikrovoltbereich bewegen.
Gerade ist mir eine defekte Personenwaage zugelaufen. Sie wurde mit einer 3V-Li-Batterie betrieben, die aber immer viel zu schnell leer war. Mit dem Labornetzteil konnte ich die Waage noch testen. Der Verbrauch war tatsächlich zu groß, aber sie funktionierte noch. Interessent war der Aufbau mit vier Standfüßen. Jeden der vier konnte ich mit den Fingern nach innen drücken und dabei bis zu 10 kg in die Anzeige bringen. Offensichtlich hatte die Waage vier Kraftsensoren, deren Ergebnisse addiert wurden. Die Sensoren haben mich interessiert. Also wurde alles aufgeschraubt und einer davon ausgebaut. Es handelt sich um einen Dehnungsmessstreifen auf einer Biegeplatte aus Stahl. Eine kleinere aufgenietete Platte nimmt die Kraft an einem Punkt auf.
Der Standfuß enthält eine Plastikfeder, die den Auflagepunkt in der Mitte hält, aber eine vertikale Bewegung erlaubt. An der Biegeplatte kann man im Bereich den zentralen Biegebalkens zwei kleine Kerben erkennen, mit denen der Sensor vermutlich kalibriert wurde. Der Dehnungsmessstreifen selbst hat zweimal 1 kOhm und bildet einen Spannungsteiler. Bei einer mechanischen Belastung wird einer der Widerstände etwas kleiner, der andere etwas größer, sodass die Teilspannung sich geringfügig aus der Mitte entfernt. Zur Auswertung braucht man einen guten Messverstärker, weil die Nutzsignale sich im Mikrovoltbereich bewegen.
1.4.21: Eine Fassung für den Gassensor
Zufällig entdeckt: Die üblicher Gassensoren wie der MQ135 passen in die siebenpoligen Röhrenfassungen, genau wie die EL95 oder die EF95/6J1. Solche Sensoren gibt es ja schon lange, sie wurden schon früh in Tiefgaragen eingesetzt, um vor Benzindämpfen zu warnen. Zu der Zeit waren auch Röhren noch gebräuchlich. Da hat sich wohl jemand gedacht, dann nehmen wir doch einfach den weit verbreiteten Röhrensockel. Sehr praktisch. (Und kein Aprilscherz!)
Zufällig entdeckt: Die üblicher Gassensoren wie der MQ135 passen in die siebenpoligen Röhrenfassungen, genau wie die EL95 oder die EF95/6J1. Solche Sensoren gibt es ja schon lange, sie wurden schon früh in Tiefgaragen eingesetzt, um vor Benzindämpfen zu warnen. Zu der Zeit waren auch Röhren noch gebräuchlich. Da hat sich wohl jemand gedacht, dann nehmen wir doch einfach den weit verbreiteten Röhrensockel. Sehr praktisch. (Und kein Aprilscherz!)