31.5.16: SMD-Platine repariert von Andreas Pohlmann
Ich habe einen Franzis Gewitterwarner aufgebaut, der aber nicht funktionierte. Dann fiel auf, dass der Mikrocontroller falsch herum bestückt war. Franzis schickt einen neuen Bausatz. Aber trotzdem wollte ich es wissen und habe den Controller ausgelötet und richtig herum wieder eingebaut.
Und es hat geklappt, der Gewitterwarner macht das was er soll. Tolles Teil, wird mir bestimmt viel Freude bereiten. Das Umlöten habe ich mit recht feinem Lötkolben, unter einem Auflichtmikroskop mit 16-facher Vergrößerung gemacht. Ich nutze das Mikroskop eigentlich um Mineralien zu betrachten, aber für so etwas ist es auch sehr gut geeignet. Eine gute Standlupe wäre auch noch gegangen, aber so war es einfacher für mich.
Zum Entlöten habe ich mir aus alten Fahrradspeichen einige feine Nadeln und Haken gebaut. Aber ein dünner Draht hinter die IC-Beine gezogen, und mit dem bei heißen Beinchen diese vorsichtig nach vorne gezogen ging noch besser. Dabei ist allerdings eine Leiterbahn auf der Strecke geblieben. Bei Pin 1 hab ich also etwas gemurkst. Und die Pfostenstecker hab ich auch etwas angekokelt. Ich wollte die nicht auch noch auslöten, weil eine Platine vom vielen dran rum braten ja auch nicht besser wird. Diese Platine war auch empfindlicher als die Schrottplatine, mit der ich das Procedere einige Male geübt habe.
Danach die Lötpads durch Erhitzen etwas geglättet. Das IC wieder schön gerichtet, und hinein in die Schaltung. Beim Einlöten war das schwierigste das Ausrichten des ICs, das Löten war an sich einfach. Ob sich der Aufwand gelohnt hat kann ich gar nicht mal sagen. Es hat halt mit Üben bestimmt gute vier Stunden gedauert. Aber nun weiß ich, dass es geht und ich es auch noch kann, wenn es einmal sein muss. Ich kann nur jeden ermutigen es einmal zu testen, wenn die Alternative die Schrottkiste ist.
Siehe auch: Video SMD-Lötübungen https://youtu.be/ufLRAPIE7qY
Ich habe einen Franzis Gewitterwarner aufgebaut, der aber nicht funktionierte. Dann fiel auf, dass der Mikrocontroller falsch herum bestückt war. Franzis schickt einen neuen Bausatz. Aber trotzdem wollte ich es wissen und habe den Controller ausgelötet und richtig herum wieder eingebaut.
Und es hat geklappt, der Gewitterwarner macht das was er soll. Tolles Teil, wird mir bestimmt viel Freude bereiten. Das Umlöten habe ich mit recht feinem Lötkolben, unter einem Auflichtmikroskop mit 16-facher Vergrößerung gemacht. Ich nutze das Mikroskop eigentlich um Mineralien zu betrachten, aber für so etwas ist es auch sehr gut geeignet. Eine gute Standlupe wäre auch noch gegangen, aber so war es einfacher für mich.
Zum Entlöten habe ich mir aus alten Fahrradspeichen einige feine Nadeln und Haken gebaut. Aber ein dünner Draht hinter die IC-Beine gezogen, und mit dem bei heißen Beinchen diese vorsichtig nach vorne gezogen ging noch besser. Dabei ist allerdings eine Leiterbahn auf der Strecke geblieben. Bei Pin 1 hab ich also etwas gemurkst. Und die Pfostenstecker hab ich auch etwas angekokelt. Ich wollte die nicht auch noch auslöten, weil eine Platine vom vielen dran rum braten ja auch nicht besser wird. Diese Platine war auch empfindlicher als die Schrottplatine, mit der ich das Procedere einige Male geübt habe.
Danach die Lötpads durch Erhitzen etwas geglättet. Das IC wieder schön gerichtet, und hinein in die Schaltung. Beim Einlöten war das schwierigste das Ausrichten des ICs, das Löten war an sich einfach. Ob sich der Aufwand gelohnt hat kann ich gar nicht mal sagen. Es hat halt mit Üben bestimmt gute vier Stunden gedauert. Aber nun weiß ich, dass es geht und ich es auch noch kann, wenn es einmal sein muss. Ich kann nur jeden ermutigen es einmal zu testen, wenn die Alternative die Schrottkiste ist.
Siehe auch: Video SMD-Lötübungen https://youtu.be/ufLRAPIE7qY
25.5.16: Fledermausplatine getestet
Zwei bestückte Musterplatinen für den Fledermausdetektor sind angekommen. Es gab ja schon einmal eine Fehlbestückung, die dann zu einer großen SMD-Bastelaktion (siehe Platine oben) geführt hat. Deshalb sind jetzt alle doppelt vorsichtig, und ich muss prüfen, ab alles richtig bestückt ist. Zuerst kommt eine genaue Sichtkontrolle mit der Lupe. Aber die Kondensatoren sind z.B. nicht beschriftet. Die interessante Frage ist, was muss mindestens geprüft werden, ohne einen ganzen Fledermausdetektor aufzubauen. Zur Orientierung dient das Schaltbild.
Zur Stromversorgung reicht eine direkte 5V-Verbindung am Ausgangspin des nicht eingebauten Spanungsreglers (rote Nadel). Damit sind alle Baugruppen aktiv. Wichtig ist der korrekte Frequenzbereich. Statt des Potis wurde ein umschaltbarer Widerstand angeklemmt. Mit dem Oszi kann ich dem NE555 bei der Arbeit zusehen. Der Bereich stimmt. Der Vorverstärker um T1 hat zwar ohne den Elko C6 nur eine Verstärkung von Eins, aber die Funktion ist gegeben. Das Kabel eines Sinusgenerators wurde dann nahe an den Eingang gehalten (weiße Nadel). Am Poti-Anschluss P2A sehe ich das heruntergemischte NF-Signal auch schon bei schwacher Kopplung auf den Eingang. Alles getestet, alles in Ordnung!
Zwei bestückte Musterplatinen für den Fledermausdetektor sind angekommen. Es gab ja schon einmal eine Fehlbestückung, die dann zu einer großen SMD-Bastelaktion (siehe Platine oben) geführt hat. Deshalb sind jetzt alle doppelt vorsichtig, und ich muss prüfen, ab alles richtig bestückt ist. Zuerst kommt eine genaue Sichtkontrolle mit der Lupe. Aber die Kondensatoren sind z.B. nicht beschriftet. Die interessante Frage ist, was muss mindestens geprüft werden, ohne einen ganzen Fledermausdetektor aufzubauen. Zur Orientierung dient das Schaltbild.
Zur Stromversorgung reicht eine direkte 5V-Verbindung am Ausgangspin des nicht eingebauten Spanungsreglers (rote Nadel). Damit sind alle Baugruppen aktiv. Wichtig ist der korrekte Frequenzbereich. Statt des Potis wurde ein umschaltbarer Widerstand angeklemmt. Mit dem Oszi kann ich dem NE555 bei der Arbeit zusehen. Der Bereich stimmt. Der Vorverstärker um T1 hat zwar ohne den Elko C6 nur eine Verstärkung von Eins, aber die Funktion ist gegeben. Das Kabel eines Sinusgenerators wurde dann nahe an den Eingang gehalten (weiße Nadel). Am Poti-Anschluss P2A sehe ich das heruntergemischte NF-Signal auch schon bei schwacher Kopplung auf den Eingang. Alles getestet, alles in Ordnung!
18.5.16: Vom Colpitts-Oszillator zum Emitterfolger
Meine bevorzugte Audionschaltung arbeitet mit einem PNP-Transistor in Kollektorschaltung (siehe www.elo-web.de/bauprojekte/feierabendprojekte/transistor-kurzwellenaudion). Jetzt ist mir die Ähnlichkeit mit dem Dreipunktoszillator in Emitterschaltung aufgefallen. In allen Fällen liegt die Spule direkt zwischen Kollektor und Basis. Ob der Widerstand oben (1) oder unten (2) liegt, darf keinen Unterscheid machen. Dann kann man die Spule auch gleich an Masse legen und einen PNP-Transistor nehmen (3). Und von da ist es nur noch ein kleiner Schritt zum Emitterfolger-Oszillator (4). Wenn man die Basis-Emitter-Kapazität mit denkt, sind die Schaltungen praktisch identisch.
Meine bevorzugte Audionschaltung arbeitet mit einem PNP-Transistor in Kollektorschaltung (siehe www.elo-web.de/bauprojekte/feierabendprojekte/transistor-kurzwellenaudion). Jetzt ist mir die Ähnlichkeit mit dem Dreipunktoszillator in Emitterschaltung aufgefallen. In allen Fällen liegt die Spule direkt zwischen Kollektor und Basis. Ob der Widerstand oben (1) oder unten (2) liegt, darf keinen Unterscheid machen. Dann kann man die Spule auch gleich an Masse legen und einen PNP-Transistor nehmen (3). Und von da ist es nur noch ein kleiner Schritt zum Emitterfolger-Oszillator (4). Wenn man die Basis-Emitter-Kapazität mit denkt, sind die Schaltungen praktisch identisch.
12.5.16: Solarlampe mit Speicherkondensator? von Heinz D.
Zum Vergleich: Eine Kondensatorlampe
Die Frage war: Kann man den Akku im Gartensolarlicht durch einen Goldcap ersetzen? Ein Coulomb ist 1 Ampere mal 1 Sekunde (1C=1A*1s). Ein Farad ist ein Coulomb geteilt durch 1 Volt (1F=1C/1V). Oder anders ausgedrückt: Lädt man einen 1F-Goldcap mit 1C ändert sich die Spannung um 1V. Die billigsten Lichter haben einen 40mAh-Akku, also 40 mA mal 3600 s = 144 As = 144 Coulomb. Mit einem 144 Farad Kondensator würden 144 Coulomb eine vergleichbare Spannungsänderung von 1 Volt verursachen (1V <--> 2V). So ein Kondensator ist schon recht groß und teuer im Verhältnis zu der 40mAh-Knopfzelle. Bei dem Preisunterschied ist die maximale Lebensdauer des Akkus von ~1000 Zyklen < 3 Jahre akzeptabel.
Die Antwort lautet: Ja, aber zu teuer.
Siehe auch:
Speicherkondensatoren mit 1,5 Kilofarad
Solar-Grün in der Bastelecke
9.5.16: Parametrischer Sinusoszillator von Norbert Renz OE9NRH
Unten wurde ein einfacher Dreipunktoszillator mit Bipolartransistor vorgestellt. Lässt man den Kollektorkondensator weg, so bleibt nur noch die Streukapazität des Transistors übrig.
Jetzt wird es aber so richtig interessant. Der Oszillator schwingt nämlich weiter. Siehe Bild unten. Auf den ersten Blick sieht das aus, wie ein Impulsnadelgenerator. Ist es aber nicht. Es handelt sich um einen parametrischen Sinusoszillator, welcher einmal pro Periode einen Frequenzbereich von min bis max durchläuft. Die niedrigste Frequenz ist durch L und C gegeben, die höchste durch L und die Kollektorkapazität. Immer wenn der Schwingkreis nach unten durchschwingt, fängt die Basis-Emitterdiode an zu sperren und die Kollektorkapazität wird in Reihe zu C geschaltet. Das ist auch der Grund, warum in den Büchern zum Dreipunktoszillator immer steht, dass das Kondensatorverhältnis nicht grösser als notwendig gemacht werden soll. Es gibt sonst ein Kammspektrum statt eines verzerrungsarmen Sinussignals. Interessant ist auch, dass das Signal fast bis auf GND durchschwingt. Das Prinzip funktioniert bis in den GHz-Bereich, mit den richtigen Transistoren natürlich. Wird das L/C-Verhältnis zu klein, schwingt der Oszillator nicht mehr voll durch oder die Schwingung reißt ganz ab. Im Bild sieht man auch, dass die endliche Güte des Schwingkreises (Lastwiderstand!) dafür sorgt, dass er nicht mehr ganz zurückschwingt und ein kleines Stück weit, über L, der Transistor wieder leitend werden muss. Durch extremes Vergrössern sieht man auch, dass die konstante Spannung Oben in Wirklichkeit die Kuppe einer Sinusschwingung mit sehr niedriger Frequenz ist, eben die niedrigste Frequenz.
Nachtrag: Ich habe noch Versuche mit SiliziumGermanium Transistoren gemacht. Mit den Typen BFP6xx BFP7xx usw. erreicht man sofort Oszillatorfrequenzen von 10 bis 20 GHz. Die Induktivität ist nur noch ein Drahtbügel. ;)
Siehe auch: SiGe:C-Transistoren für bis zu 12 GHz
Im Dreipunktoszillator im Beispiel ist der Transistor als Emitterfolger geschaltet. Daraus erkennt man, dass im Prinzip alle Emitterfolger schwinggefährdet sind. Gegentakt-Endstufen mit Emitterfolgern für Audio und Motoren haben daher oft eine große Schwingneigung, was natürlich nicht erlaubt ist. Man versucht daher das zu verhindern, indem man die Schaltung bedämpft. Typisch sind z.B. diese kleinen RC-Glieder bei den AB-Endstufen.
Unten wurde ein einfacher Dreipunktoszillator mit Bipolartransistor vorgestellt. Lässt man den Kollektorkondensator weg, so bleibt nur noch die Streukapazität des Transistors übrig.
Jetzt wird es aber so richtig interessant. Der Oszillator schwingt nämlich weiter. Siehe Bild unten. Auf den ersten Blick sieht das aus, wie ein Impulsnadelgenerator. Ist es aber nicht. Es handelt sich um einen parametrischen Sinusoszillator, welcher einmal pro Periode einen Frequenzbereich von min bis max durchläuft. Die niedrigste Frequenz ist durch L und C gegeben, die höchste durch L und die Kollektorkapazität. Immer wenn der Schwingkreis nach unten durchschwingt, fängt die Basis-Emitterdiode an zu sperren und die Kollektorkapazität wird in Reihe zu C geschaltet. Das ist auch der Grund, warum in den Büchern zum Dreipunktoszillator immer steht, dass das Kondensatorverhältnis nicht grösser als notwendig gemacht werden soll. Es gibt sonst ein Kammspektrum statt eines verzerrungsarmen Sinussignals. Interessant ist auch, dass das Signal fast bis auf GND durchschwingt. Das Prinzip funktioniert bis in den GHz-Bereich, mit den richtigen Transistoren natürlich. Wird das L/C-Verhältnis zu klein, schwingt der Oszillator nicht mehr voll durch oder die Schwingung reißt ganz ab. Im Bild sieht man auch, dass die endliche Güte des Schwingkreises (Lastwiderstand!) dafür sorgt, dass er nicht mehr ganz zurückschwingt und ein kleines Stück weit, über L, der Transistor wieder leitend werden muss. Durch extremes Vergrössern sieht man auch, dass die konstante Spannung Oben in Wirklichkeit die Kuppe einer Sinusschwingung mit sehr niedriger Frequenz ist, eben die niedrigste Frequenz.
Nachtrag: Ich habe noch Versuche mit SiliziumGermanium Transistoren gemacht. Mit den Typen BFP6xx BFP7xx usw. erreicht man sofort Oszillatorfrequenzen von 10 bis 20 GHz. Die Induktivität ist nur noch ein Drahtbügel. ;)
Siehe auch: SiGe:C-Transistoren für bis zu 12 GHz
Im Dreipunktoszillator im Beispiel ist der Transistor als Emitterfolger geschaltet. Daraus erkennt man, dass im Prinzip alle Emitterfolger schwinggefährdet sind. Gegentakt-Endstufen mit Emitterfolgern für Audio und Motoren haben daher oft eine große Schwingneigung, was natürlich nicht erlaubt ist. Man versucht daher das zu verhindern, indem man die Schaltung bedämpft. Typisch sind z.B. diese kleinen RC-Glieder bei den AB-Endstufen.
2.5.16: Sparsamer HF-Oszillator
Die Idee stammt von einer ähnlichen Schaltung mit einem FET BS107. Müsste das nicht mit einem NPN-Transistor genauso gehen? Bei sehr kleinen Strömen verhält sich ein bipolarer Transistor ähnlich wie ein FET. Ein kleiner Test zeigte, dass es tatsächlich funktioniert. Die Schaltung ist im doppelten Sinne sparsam. Man braucht nur drei Bauteile, und der Oszillator braucht extrem wenig Energie. Bei etwa 0,8 V setzen Schwingungen ein, und der Strom liegt dann bei ca. 10 µA.
Mit 47 µH lag die Frequenz bei 6 MHz. Das bedeutet, dass die Transistorkapazitäten und die Spulenkapazitäten zusammen ca. 15 pF sind. Der erste Eindruck mit einer Messung am Oszilloskop war, dass die Frequenz sehr stabil ist und nur wenig von der Betriebsspannung abhängt. Mit zwei Kondensatoren oder einem Doppeldrehko könnte man den Oszillator abstimmen. Vielleicht wird das mal ein Dipmeter? Oder sogar ein Audion?
Die Idee stammt von einer ähnlichen Schaltung mit einem FET BS107. Müsste das nicht mit einem NPN-Transistor genauso gehen? Bei sehr kleinen Strömen verhält sich ein bipolarer Transistor ähnlich wie ein FET. Ein kleiner Test zeigte, dass es tatsächlich funktioniert. Die Schaltung ist im doppelten Sinne sparsam. Man braucht nur drei Bauteile, und der Oszillator braucht extrem wenig Energie. Bei etwa 0,8 V setzen Schwingungen ein, und der Strom liegt dann bei ca. 10 µA.
Mit 47 µH lag die Frequenz bei 6 MHz. Das bedeutet, dass die Transistorkapazitäten und die Spulenkapazitäten zusammen ca. 15 pF sind. Der erste Eindruck mit einer Messung am Oszilloskop war, dass die Frequenz sehr stabil ist und nur wenig von der Betriebsspannung abhängt. Mit zwei Kondensatoren oder einem Doppeldrehko könnte man den Oszillator abstimmen. Vielleicht wird das mal ein Dipmeter? Oder sogar ein Audion?