Labortagebuch November 2024
Elektronik-Labor
Notizen Projekte Labortagebuch
29.11.24: Li Ion Speicherkondensatoren
Übliche Superkondensatoren basieren auf einer Wasser-Doppelschicht und halten maximal 2,7 V aus. Mir ist aufgefallen, dass sie nicht mehr leicht zu bekommen sind. Stattdessen gibt es jetzt Li Ion Kondensatoren (LiC), die bis zu 3,8 V vertragen. Es handelt sich wohl um eine Art Verbindung aus Doppelschichtkondensatoren und Batterie (https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Kondensator). Sie sollen aber nur sehr wenig Lithium enthalten und gelten als ungefährlich und umweltfreundlich. Einige davon mit einer Kapazität von 15 Farad habe ich mir hier bestellt: https://www.lcsc.com/products/Lithium-Ion-Capacitors_13377.html
Jetzt sind die Kondensatoren angekommen. Ich war erstaunt, wie klein sie sind. Sie werden geladen geliefert. Deshalb gibt es auch eine besondere, kurzschlussfeste Verpackung. Nach dem Auspacken habe ich eine Spannung von 3,7 V gemessen. Zum Test wurde eine grüne LED mit einem Vorwiderstand von 10 k angeschlossen. Ich erwarte, dass sie mehrere Tage leuchtet. Solche Kondensatoren sollen nicht unter 2,2 V entladen werden. Eine Tiefentladung verschlechtert die Eigenschaften, insbesondere könnte die Selbstentladung ansteigen. Ich will jetzt untersuchen, wie schlimm das wirklich ist, wenn ein LiC versehentlich ganz entladen wird.
Ergebnisse: Eine einmalige und kurzzeitige Entladung bis 0 V hat keinen bleibenden Schaden hinterlassen. Die Selbstentladung ist immer noch so gering wie im Neuzustand. Ein Kurzschluss über ein Amperemeter im 10A-Bereich wurde auch gut vertragen. Der Strom war am Anfang > 2 A und erreichte nach wenigen Sekunden ein Plateau bei 0,3 A. Nach dem Öffnen der Verbindung stieg die Spannung von allein allmählich wieder auf 3,1 V. Das würde bedeuten, dass man den LiC über eine Lötwelle einlöten kann, wobei er kurzzeitig kurzgeschlossen wird. Aber eine lange Zeit im entladenen Zustand sollte man wohl unbedingt vermeiden.
Übliche Superkondensatoren basieren auf einer Wasser-Doppelschicht und halten maximal 2,7 V aus. Mir ist aufgefallen, dass sie nicht mehr leicht zu bekommen sind. Stattdessen gibt es jetzt Li Ion Kondensatoren (LiC), die bis zu 3,8 V vertragen. Es handelt sich wohl um eine Art Verbindung aus Doppelschichtkondensatoren und Batterie (https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Kondensator). Sie sollen aber nur sehr wenig Lithium enthalten und gelten als ungefährlich und umweltfreundlich. Einige davon mit einer Kapazität von 15 Farad habe ich mir hier bestellt: https://www.lcsc.com/products/Lithium-Ion-Capacitors_13377.html
Jetzt sind die Kondensatoren angekommen. Ich war erstaunt, wie klein sie sind. Sie werden geladen geliefert. Deshalb gibt es auch eine besondere, kurzschlussfeste Verpackung. Nach dem Auspacken habe ich eine Spannung von 3,7 V gemessen. Zum Test wurde eine grüne LED mit einem Vorwiderstand von 10 k angeschlossen. Ich erwarte, dass sie mehrere Tage leuchtet. Solche Kondensatoren sollen nicht unter 2,2 V entladen werden. Eine Tiefentladung verschlechtert die Eigenschaften, insbesondere könnte die Selbstentladung ansteigen. Ich will jetzt untersuchen, wie schlimm das wirklich ist, wenn ein LiC versehentlich ganz entladen wird.
Ergebnisse: Eine einmalige und kurzzeitige Entladung bis 0 V hat keinen bleibenden Schaden hinterlassen. Die Selbstentladung ist immer noch so gering wie im Neuzustand. Ein Kurzschluss über ein Amperemeter im 10A-Bereich wurde auch gut vertragen. Der Strom war am Anfang > 2 A und erreichte nach wenigen Sekunden ein Plateau bei 0,3 A. Nach dem Öffnen der Verbindung stieg die Spannung von allein allmählich wieder auf 3,1 V. Das würde bedeuten, dass man den LiC über eine Lötwelle einlöten kann, wobei er kurzzeitig kurzgeschlossen wird. Aber eine lange Zeit im entladenen Zustand sollte man wohl unbedingt vermeiden.
27.11.24: Der OPV SGM8042
Die SMD-bestückte Platine des CO-Melders enthielt noch weitere interessante Bauteile. Das achtbeinige IC (U1) erwies sich als Doppel-OPV SGM8042. Die mögliche Betriebsspannung liegt im Bereich 1,4 V bis 5,5 V und der Ruhestrom bei nur 0,67 µA. So schafft man das, mit einer Batterie bis zu zehn Jahre Betriebsdauer zu erreichen. Der OPV ist recht langsam und hat eine geringe Offsetspannung von 0,4 mV.
Passend zum OPV gibt es auf der Platine den Low-Drop-Regler HT7130A-1 (U2) mit einer Ausgangsspannung von 2,1 V. Das passt zur Versorgung mit einer Li-Batterie mit ca. 3 V.
Die SMD-bestückte Platine des CO-Melders enthielt noch weitere interessante Bauteile. Das achtbeinige IC (U1) erwies sich als Doppel-OPV SGM8042. Die mögliche Betriebsspannung liegt im Bereich 1,4 V bis 5,5 V und der Ruhestrom bei nur 0,67 µA. So schafft man das, mit einer Batterie bis zu zehn Jahre Betriebsdauer zu erreichen. Der OPV ist recht langsam und hat eine geringe Offsetspannung von 0,4 mV.
Passend zum OPV gibt es auf der Platine den Low-Drop-Regler HT7130A-1 (U2) mit einer Ausgangsspannung von 2,1 V. Das passt zur Versorgung mit einer Li-Batterie mit ca. 3 V.
11.11.24: Test eines CO-Sensors
Die Reste eines CO-Melders lagen noch in meiner Edelschrottkiste, als ich ein paar SMD-Bauteile brauchte. Bei der Gelegenheit habe ich gleich den CO-Sensor und den Piezo-Schallgeber ausgebaut. Für den Sensor ME2-CO konnte ich schnell ein Datenblatt der chinesischen Firma Winsen finden. Darin stand, dass man den Sensor nicht einlöten darf. Deshalb gibt es vergoldete Steckkontakte und passende Buchsen, die sich leicht auslöten ließen. Der Sensor soll niederohmig abgeschlossen werden und liefert offensichtlich einen Strom, der proportional zur CO-Konzentration ist.
Das ruft nach einem Experiment! In ein altes Marmeladenglas habe ich meinen kleinen Spiritusbrenner gestellt und angezündet. Dann wurde der Deckel aufgesetzt. Nach wenigen Sekunden schon war der Sauerstoff im Glas verbraucht. Kurz bevor die Flamme ausging, konnte ich davon ausgehen, dass statt CO2 nun CO entstehen sollte.
Dann habe ich so schnell wie möglich den Sensor ins Glas gebracht und den Deckel wieder geschlossen. Am Sensor wurde ein DVM im Messbereich 200 µA angeschlossen. Tatsächlich stieg die Anzeige bis auf 7,4 µA. Die Kennlinie aus dem Datenblatt sagt dazu, dass die CO-Konzentration bei ca. 250 ppm lag. Möglich ist aber, dass der Sensor aus Altergründen zu wenig anzeigt.
Die Reste eines CO-Melders lagen noch in meiner Edelschrottkiste, als ich ein paar SMD-Bauteile brauchte. Bei der Gelegenheit habe ich gleich den CO-Sensor und den Piezo-Schallgeber ausgebaut. Für den Sensor ME2-CO konnte ich schnell ein Datenblatt der chinesischen Firma Winsen finden. Darin stand, dass man den Sensor nicht einlöten darf. Deshalb gibt es vergoldete Steckkontakte und passende Buchsen, die sich leicht auslöten ließen. Der Sensor soll niederohmig abgeschlossen werden und liefert offensichtlich einen Strom, der proportional zur CO-Konzentration ist.
Das ruft nach einem Experiment! In ein altes Marmeladenglas habe ich meinen kleinen Spiritusbrenner gestellt und angezündet. Dann wurde der Deckel aufgesetzt. Nach wenigen Sekunden schon war der Sauerstoff im Glas verbraucht. Kurz bevor die Flamme ausging, konnte ich davon ausgehen, dass statt CO2 nun CO entstehen sollte.
Dann habe ich so schnell wie möglich den Sensor ins Glas gebracht und den Deckel wieder geschlossen. Am Sensor wurde ein DVM im Messbereich 200 µA angeschlossen. Tatsächlich stieg die Anzeige bis auf 7,4 µA. Die Kennlinie aus dem Datenblatt sagt dazu, dass die CO-Konzentration bei ca. 250 ppm lag. Möglich ist aber, dass der Sensor aus Altergründen zu wenig anzeigt.
4.11.24: Holtek-OTP-Controller
Viele Projekte bei Franzis habe ich mit dem Flash-Controller HT46F47 von Holtek entwickelt, der inzwischen abgekündigt wurde und nur noch schwer zu bekommen ist. Als Alternative bietet sich der nur einmal programmierbare (OTP-) Controller HT46R47 an. Man muss jedoch einige kleine Unterschiede beachten und genau testen, ob noch alles funktioniert. So ein Umbau wurde vor einigen Jahren bereits beim Spiele-Kalender gemacht. Insbesondere die Beschaltung des RC-Oszillators ist anders. Aus der Zeit hatte ich noch einige unprogrammierte OTP-Controller, allerdings nur im DIL-Gehäuse, während es diesmal um den Gewitterwarner ging, der einen SMD-Controller im SO-Gehäuse verwendet. Um Zeit zu sparen habe ich den alte SMD-Chip ausgelötet, einen DIL-Controller programmiert und dann mit dünnen Drähtchen verbunden.
Die Gewitterplatine war schon bei einem älteren Projekt in einem Radio eingebaut worden und gut zugänglich. Insgesamt brauchte ich zwei Versuche, bis alles korrekt war. Zwei weitere Bauteile mussten ausgetauscht werden. Statt 47 k brauche ich jetzt 75 k, damit die Taktfrequenz wieder etwa bei 4 MHz liegt. Einen SMD-Widerstand mit 75 k habe ich in der Haxko-Eule gefunden und ausgebaut. Die Eule hat dafür einen 100k-Widerstand bekommen, der aus einem alten CO-Melder ausgebaut wurde. Da bewährt es sich, dass ich immer eine gewisse Menge Edelschrott aufhebe. Teile neu bestellen würde einige Tage brauchen, irgendwo ausbauen braucht nur ein paar Minuten.
Bei Holtek gibt es eine Application Note "Holtek OTP MTP an0159e.pdf", die die Unterschiede zwischen den Controllern beschreibt. Der wichtigste ist, dass der Widerstand Rosc in einem Fall nach VDD geht, im anderen Fall nach GND. Da hatte ich Glück, dass die Platine nicht neu gezeichnet werden muss. Es reicht eine andere Bestückung, indem ein Widerstand und ein Kondensator die Plätze tauschen. Und der frequenzbestimmende Widerstand musste neu ermittelt werden. Er bekommt jetzt 75 kOhm.
Viele Projekte bei Franzis habe ich mit dem Flash-Controller HT46F47 von Holtek entwickelt, der inzwischen abgekündigt wurde und nur noch schwer zu bekommen ist. Als Alternative bietet sich der nur einmal programmierbare (OTP-) Controller HT46R47 an. Man muss jedoch einige kleine Unterschiede beachten und genau testen, ob noch alles funktioniert. So ein Umbau wurde vor einigen Jahren bereits beim Spiele-Kalender gemacht. Insbesondere die Beschaltung des RC-Oszillators ist anders. Aus der Zeit hatte ich noch einige unprogrammierte OTP-Controller, allerdings nur im DIL-Gehäuse, während es diesmal um den Gewitterwarner ging, der einen SMD-Controller im SO-Gehäuse verwendet. Um Zeit zu sparen habe ich den alte SMD-Chip ausgelötet, einen DIL-Controller programmiert und dann mit dünnen Drähtchen verbunden.
Die Gewitterplatine war schon bei einem älteren Projekt in einem Radio eingebaut worden und gut zugänglich. Insgesamt brauchte ich zwei Versuche, bis alles korrekt war. Zwei weitere Bauteile mussten ausgetauscht werden. Statt 47 k brauche ich jetzt 75 k, damit die Taktfrequenz wieder etwa bei 4 MHz liegt. Einen SMD-Widerstand mit 75 k habe ich in der Haxko-Eule gefunden und ausgebaut. Die Eule hat dafür einen 100k-Widerstand bekommen, der aus einem alten CO-Melder ausgebaut wurde. Da bewährt es sich, dass ich immer eine gewisse Menge Edelschrott aufhebe. Teile neu bestellen würde einige Tage brauchen, irgendwo ausbauen braucht nur ein paar Minuten.
Bei Holtek gibt es eine Application Note "Holtek OTP MTP an0159e.pdf", die die Unterschiede zwischen den Controllern beschreibt. Der wichtigste ist, dass der Widerstand Rosc in einem Fall nach VDD geht, im anderen Fall nach GND. Da hatte ich Glück, dass die Platine nicht neu gezeichnet werden muss. Es reicht eine andere Bestückung, indem ein Widerstand und ein Kondensator die Plätze tauschen. Und der frequenzbestimmende Widerstand musste neu ermittelt werden. Er bekommt jetzt 75 kOhm.