FUNKeln am. Weihnachtsbaum. 24. Dezember

Transkript

1 FUNKeln am Weihnachtsbaum 24. Dezember Gemeinsam mit den Funkamateuren der Ortsstelle Deutschlandsberg wird die Zeit des Wartens auf das Christkind durch Selbstbau von funkelndem elektronischen Baumschmuck verkürzt. Überdies wird über Kurzwellenfunk weltweit nach dem Christkind gefragt.

2 Idee Alle Funkamateure haben einmal klein begonnen (siehe auch letzte Seite), nämlich mit dem neugierigen Blick in das elterliche Fernsehgerät, allerdings durch die schmalen Schlitze von der Rückseite her, oder mit dem Aufbau von einfachen elektronischen Schaltungen. Fasziniert von der drahtlosen Kommunikation blieb diese Neugier sowie der Drang zum Forschen und zum Experiment, ob nun heute als Beruf oder zum Privatvergnügen. Schon mehrmals werkten im Bezirk Deutschlandsberg die Funkamateure mit Kindern und Jugendlichen an Kids Days und wirkten bei Jugendveranstaltungen wie Sommerimpulse oder Aktiv Kreativ Sommer mit. Die Kinder zeigten sich immer sehr interessiert und arbeiteten schon nach kurzer Zeit richtig fachmännisch. Sie bogen Widerstände, wickelten Spulen und verlöteten Transistoren, Kondensatoren sowie Dioden. Schlussendlich durften ja alle Kinder selbst gebaute und funktionierende Radios mit nach Hause nehmen! Diese FUNKelnde Freude wollen die Deutschlandsberger Funkamateure des Österreichischen Versuchssender Verbandes, Ortsgruppe ADL612, nun auch zu Weihnachten schenken. Entwickelt wurde dafür diese eigene, vielseitige Schaltung. Beim gemeinsamen Zusammenbauen am 24. Dezember sollten der Jugend das handwerkliche Löten sowie die Grundlagen der Elektronik vermittelt werden. Um ein kurzes Hineinhören in den Kurzwellenfunk zu ermöglichen, wird auch eine Funkstation betrieben. Weltweit werden wir zusammen nach den Weihnachtsbräuchen und vor allem nach dem Christkind fragen. Am abendlichen Weihnachtsfest werden dann die von der Jugend selbst gefertigten Schaltungen daheim als Schmuck am Lichterbaum weiter FUNKeln. Bausatz und Funktion Legt man die Batterien in den fertig aufgebauten Bausatz, dann beginnen die Leuchtdioden in geordneten, aber auch anscheinend zufälligen und vom Umgebungslicht abhängigen Mustern zu blinken. Es wäre aber kein weihnachtliches FUNKeln, wäre in diesem Blinken nicht auch eine Botschaft verborgen. Die Deutschlandsberger Funkamateure gaben sich viel Mühe, Weihnachtswünsche in vielen Sprachen sowie ein paar Zeilen eines weststeirischen Gedichtes als Lichtzeichen zu kodieren. Wie bei ihren globalen Funkübertragungen benutzten sie dazu den Morsecode, der über hundert Jahre nach seiner Erfindung von Samuel Morse auch in der Gegenwart die Funkamateure über Kontinente verbindet. Und zu guter Letzt: Wird es im Raum ganz finster, dann schlummert auch das FUNKeln und spart seine Energie! Elektronische Bauteile 1 Leiterplatte, Durchmesser 60mm 1 Batteriehalter für 2 AAA Batterien 2 Micro Alkali-Mangan Batterien, AAA (LR03) 2 Widerstände 4700Ω (gelb+lila+rot+gold) 5 Widerstände 220Ω (rot+rot+braun+gold) 3 Widerstände 270Ω (rot+lila+braun+gold) 3 Leuchtdioden rot LEDs (Light Emitting Diodes) 3 Leuchtdioden grün LEDs (Light Emitting Diodes) 2 Leuchtdioden gelb LEDs (Light Emitting Diodes) 1 Fotowiderstand LDR (Light Dependent Resistor) 1 Kondensator, keramisch, 100nF (blau) 1 Prozessor-Fassung, achtpolig 1 Microcontroller PIC12F683, achtpolig, fertig programmiert 2

3 Schaltplan Den Kern der Schaltung (Abb. 1) bildet der bereits programmierte Mikrocontroller PIC12F683. Dieser wird von 2 AAA Batterien mit etwa 3V an VDD(+) und VSS(-) versorgt. Am Eingang GP2 wird die aktuelle Lichtstärke über den Fotowiderstand R11 eingelesen. Die Signal gebenden Leuchtdioden D1 D8 liegen über die Vorwiderstände R1 R8 an den Ausgängen GP0, GP1, GP4 und GP5, die einerseits hochohmig offen, andererseits als Quellen (+3V) und Senken (0V) betrieben werden. Durch diesen genialen Trick werden an einem Ausgang zwei Leuchtdioden voneinander unabhängig im Wechseltakt betrieben. Der Eingang GP3 ist mit R10 für spätere Anwendungen vorbereitet. Abb. 1 Schaltplan Leiterplatte (Platine) Die Leiterplatte (Abb. 2) ist der Träger für die elektronischen Bauteile und dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Sie ist in diesem Bausatz rund gefräst und oben mit einem Loch zum Aufhängen versehen. Abb. 2 Leiterplatte (Platine) 3

4 Widerstände R1 R10 Zuerst werden die Widerstände sortiert und an den richtigen, mit R1 R10 bezeichneten Stellen eingesteckt (Abb. 4 links). Wie in Abb. 3 ersichtlich, wird der Widerstandswert in Ohm (Ω) über Farbringe angegeben, der rechte Ring ist stets gold, silbern oder etwas breiter aufgedruckt. So aufgelegt werden die sechs Ringe der Widerstandsreihe E96 von links nach rechts gelesen: grün + rot + orange + schwarz (+ braun + breit-gelb) Nullen = 523 Ω Abb. 3 Widerstandstabelle der Reihen E24 und E96 In diesem Bausatz werden ausschließlich Kohleschichtwiderstände der Reihe E24 mit vier Farbringen verwendet. Gelesen wird auf die gleiche Weise, gold (wieder rechts) bedeutet ± 5% Toleranz. R9, R10 gelb+lila+rot+gold 4+7+ zwei Nullen = 4700Ω = 4,7kΩ = 4k7 R1, R4, R7 rot+lila+braun+gold 2+7+ eine Null = 270Ω R2, R3, R5, R6, R8 rot+rot+braun+gold 2+2+ eine Null = 220Ω Um die abschließende Kontrolle zu erleichtern, soll auf Leiterplatten generell Gold immer nach oben (oder rechts) ausgerichtet werden. Durch leichtes Spreizen der abstehenden Anschlussdrähte halten die Bauteile vorläufig in der Platine. 20 löten! 4

5 Löten Sind die Bauelemente richtig eingesteckt kannst Du mit dem Verlöten beginnen. Der Lötkolben sollte nicht mehr als 30 Watt (siehe Typenschild) leisten. Nach ein paar Minuten Aufheizzeit wird die richtige Löttemperatur erreicht. ACHTUNG: Die Lötkolbenspitze erreicht über 350 C, der Lötkolben ist mit äußerster Vorsicht zu gebrauchen und nach jedem Lötvorgang in einem geeigneten Halter zu versorgen! Zum Löten führst Du die Lötkolbenspitze "L" auf das Lötauge und erhitzt gleichzeitig (wie in Abb. 4 rechts gezeigt) den Anschlussdraht "A". Nach ein paar Sekunden sind Lötauge und Anschlussdraht ausreichend erhitzt, um das zugeführte Zinn "Z" zum Schmelzen zu bringen. Wird der Anschlussdraht vollständig von einem Zinnbad umgeben, dann ist der Lötvorgang abgeschlossen. Die Lötstelle sollte kegelförmig ausfallen. Unsaubere Zinnkugeln entstehen nur bei übermäßiger Zinnzufuhr. Die überstehenden Anschlussdrähte trennst Du mit einem kleinen Schrägschneider ab. Abb. 4 Einsetzen der Widerstände, 1 Verlöten Prozessor-Fassung Für den achtpoligen Microcontroller IC1 liegt eine Fassung bei. Beim Bestücken muss durch die halbrunde Kerbe der Fassung das auf der Platine bei PIC12F683 aufgedruckte Dreieck sichtbar bleiben. Anhand dieser wichtigen Markierung wird auch später der Prozessor richtig eingesetzt. 8 löten! Keramischer Kondensator C1 Kondensatoren besitzen eine elektrische Kapazität, die in "Farad" (F), "Mikrofarad" (µf), "Nanofarad" (nf) oder "Pikofarad" (pf) angegeben wird, wie hier einige Beispiele zeigen: 100nS 100nF S: Toleranz -20%...+50%... siehe Abb. 5 links 47nZ 47nF Z: Toleranz -20% % 12pJ 12pF J: Toleranz ±5% Nun den 100nF Kondensator C1 einsetzen, 2 löten! 5

6 Abb. 5 keramischer Kondensator C1 Fotowiderstand R11 (LDR) LEDs D1 D8 Leuchtdioden (LED, Light Emitting Diode) sind Halbleiter und haben eine Polung, die Du dir leicht merken kannst: Pluspol = Anode = langer "mehr" Anschluss = rundes Gehäuse Minuspol = Kathode = kurzer "weniger" Anschluss = flaches Gehäuse = Trägerplatte Sie werden in vielen Formen, Farben und Leuchtstärken hergestellt (Abb. 6). Abb. 6 Leuchtdioden - LEDs Abb. 7 Leuchtdioden - Feststellen der Polarität, Trägerplatte mit " " bezeichnet 6

7 Bei den im Bausatz enthaltenen 3 mm Leuchtdioden ist die Gehäuseabflachung schlecht erkennbar. Den Minuspol erkennst Du am kürzeren Anschlussdraht, der bei allen LEDs in die obere Bohrung gesteckt wird (Oben ist da wo das Loch zum Aufhängen ist). Die LEDs kannst Du ganz einstecken oder auch bis zu 15 mm abstehen lassen. Achte auch hier auf die richtige Position der LED-Farben. 16 löten! D1, D4, D7: rot D2, D5, D8: grün D3, D6: gelb Fotowiderstand R11 Der Fotowiderstand R11 (LDR, Light Dependent Resistor) hat keine Polung und wird in ähnlicher Höhe wie die Leuchtdioden montiert (Abb. 5 rechts). 2 löten! Abb. 8 Microcontroller IC1 PIC12F683 Montage des Batteriehalters Microcontroller IC1 Beim Prozessor, einem integrierten Schaltkreis vom Typ PIC12F683, ist beim Einstecken in die bereits verlötete Fassung unbedingt auf die richtige Polung zu achten. Den Anschluss 1 am Prozessor (Abb. 8 links, rot) markiert ein Punkt oder eine Kerbe. Diese muss genau über der Dreiecksmarkierung auf der Leiterplatte liegen. Eventuell müssen die Beinchen noch vorsichtig ausgerichtet werden. Der Prozessor ist bereits programmiert, kann jedoch für eine Neuprogrammierung wieder entnommen werden. Batteriehalter Der Batteriehalter wird nach abschließender Kontrolle aller Lötarbeiten mit isolierten, kurzen Anschlussdrähten (evtl. 2 löten) an der Platinenrückseite (Lötseite) richtig gepolt mit "plus" und "minus" 2 verlötet (Abb. 8 rechts). Nun kann die Schaltung erstmals getestet werden, hierzu werden die Batterien richtig gepolt eingelegt. Achtung: Verpolte Batterien zerstören den Microcontroller. Nach der Funktionskontrolle wird der Batteriehalter auf die Lötseite heiß aufgeklebt. Batterien Es dürfen nur handelsübliche nicht-wiederaufladbare Alkali-Mangan Batterien, zwei Stück vom Typ AAA (Micro, LR03) verwendet werden. Verwende keinesfalls aufladbare Batterien (Akkus) und keinesfalls Netzadapter für das 230V- Stromnetz! Der fertige Bausatz darf nur in trockenen, geschlossenen Innenräumen FUNKeln! Sowohl Batterien als auch gegebenenfalls der Bausatz gehören nicht in den Hausmüll und sind als Sondermüll zu entsorgen! 7

8 Liebe junge Freunde! So wie Euch, Kinder und Jugendliche, hat es jeden Funkamateur einmal "gepackt", das könnt Ihr uns wirklich glauben, denn auch wir haben in jungen Jahren so manches Röhrenradio vom Fetzenmarkt zerlegt, um sein Inneres zu erforschen. Wir bauten vorerst selbst Empfangsgeräte, absolvierten dann die Amateurfunkprüfung und funken heute mit der ganzen Welt. Dazu reichen, wie Ihr heute seht, ein Funkgerät, einige Meter Draht als Antenne und ein wenig Strom, zur Not aus der Autobatterie! Die Funkwellen laufen dabei bis zur die Erde umgebende Ionosphäre in einigen hundert Kilometern Höhe, werden dort reflektiert und erreichen tausende Kilometer weiter wieder den Erdboden. Interkontinentale Funkverbindungen sind nicht die Ausnahme sondern alltäglich. Amateurfunk ist ein technisch autonomer Funkdienst und deshalb für Notfälle prädestiniert. Im Gegensatz zu (Mobil-) Telefon, Skype, Chat oder wird kein kommerzielles Kommunikationsnetzwerk beansprucht. So dient dieses Hobby neben der eigenen Weiterbildung auch experimentellen und technisch-wissenschaftlichen Studien, zur Völkerverständigung, aber auch dem eigenen Kommunikationsbedürfnis und im Besonderen zur Unterstützung von Hilfsaktionen in Not- und Katastrophenfällen. Bleiben wir doch in Verbindung! 8