OBD-2. Selbstbauprojekt. Multitest. Spektrum-Analyser. 15 Digitalmultimeter mit seriellem Interface. 2,4-GHz-Nachbarschaftswächter

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1 Nr. 438 Juni 2007 (D) 6,50 (A) 7,15 CHF (B) 7,15 (L) 7,15 G3078 E OBD-2 Was ist mit Umwelt, Markt und Datenschutz? Selbstbauprojekt Spektrum-Analyser 2,4-GHz-Nachbarschaftswächter Multitest 15 Digitalmultimeter mit seriellem Interface Induktivitätsmesser 100 nh bis 100 mh Laserdisplays Neue Technologien Linux-Oszilloskop ZigBee-Transceiver Serielle Funkmodule Röhrenverstärker Klasse A mit Trioden Funk-Vario Sensibler Thermik-Sensor

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3 16-Bit-Mikrocontroller Unerreicht Bit-MCUs mit 32-Bit-Performance und 8-Bit Anwenderfreundlichkeit

4 elektronik, die begeistert Messen ist/oder/ und* Wissen Ich stamme noch aus einem Jahrhundert, in dem ein Auto hauptsächlich aus einem Lenkrad, vier Rädern, einem Motor, ein paar Sitzen und einer Karosserie bestand. Ich erinnere mich auch an viel Schrauberei, aber ich wusste, dass es mein Auto war, bei dem ich die Ventile noch so einstellen konnte, wie ich es für richtig hielt und die Praxis gab mir Recht. Wenn ich den Erzählungen von Chris (Entwickler im ELEKTOR-Labor und nebenbei begeisterter Auto-Tuner) glauben darf, ist das alles Vergangenheit. Das Auto - oder besser: sein Bordcomputer entzieht dem Fahrer zunehmend die Kontrolle und wird sie demnächst noch komplett übernehmen. Der ODB-2-Analyser in dieser Ausgabe gibt im Klartext aus, was sich unter der Motorhaube so alles tut. Aber wir konnten es nicht lassen, etwas weiter zu denken: ODB-2 gibt nämlich nicht alle Informationen, sondern nur einen Teil davon preis. Ihre Werkstatt erzählt Ihnen auch nicht alles, und wenn die Bordcomputer noch schlauer werden und zum Beispiel auch Weginformationen und die gefahrenen Geschwindigkeiten festhalten wem gehören diese Daten dann? Ihnen/der Werkstatt/dem Hacker/dem Hersteller/ dem Staat*? Das Multimeter ist ein jedem Elektroniker vertrautes Messgerät. Es gibt viele Arten und Größen, und die Ausführungen mit serieller Schnittstelle sind mit die interessantesten. In unserem Test legen wir die Messlatte an und zeigen die Unterschiede auf. Aber vielleicht können Sie sich für ODB-2 und neue Multimeter nicht wirklich erwärmen, dafür aber für den warmen Klang eines guten Röhrenverstärkers? Wie es der Zufall will, gibt es gerade in diesem Heft eine schöne Bauanleitung! Wisse Hettinga Multimeter mit seriell Das klassische Multimeter ist ein Muss für jeden Elektroniker. Die modernen Multimeter können nicht nur Spannungen, Ströme und Widerstände messen, auch Kapazitäten und Frequenzen sind ihnen nicht fremd. Eine eigene Klasse 28 Kompakter OBD-2-Analyser Seit der Jahrtausendwende sind immer mehr Pkws mit der standardisierten OBD-2-Schnittstelle ausgerüstet. Mittlerweile sind OBD-2-Lesegeräte nicht mehr aus der modernen Kfz-Diagnose wegzudenken, ja sie gehören fast schon in die Werkzeugkiste. Tiefe Einblicke in die moderne Autoelektronik vermittelt unser neuer Analyser, der alle OBD-2-Protokolle automatisch erkennt. Das Handheld-Gerät kommt gänzlich ohne PC-Unterstützung aus, ist einfach zu bedienen und ermöglicht es, die Fehlercodes unabhängig von der Werkstatt auszulesen und den Fehlerspeicher und die MIL- Anzeige des Fahrzeugs zurückzusetzen. * Nichtzutreffendes streichen

5 INHALT er Schnittstelle Jahrgang Juni 2007 Nr. 438 Praxis 28 Kompakter OBD-2-Analyser 38 2,4-GHz-Spektrum-Analyser 44 Funk-Variometer 50 Spulen-Checker 60 Tube Sound 68 ZigBee-Transceiver bilden die Modelle mit serieller Schnittstelle. Hier können die Messdaten einem PC zur weiteren Verarbeitung übergeben werden. Wir haben uns bemüht, alle aktuellen Vertreter dieser Klasse in unserer Marktübersicht zu berücksichtigen. 50 Spulen-Checker Während erfahrene Elektroniker kaum emotionale Reaktionen auf Induktivitäten zeigen, ist das Staunen bei Anfängern durchaus nicht selten: Etwa wenn eine Signalquelle über irgendwelche viel zu langen und nicht abgeschirmten Leitungen an einen mühevoll gebastelten Verstärker angeschlossen wird und plötzlich Radio Vatikan akustisch seinen Segen dazu gibt. Mit unserem Induktivitätsmessgerät können alle Arten von Induktivitäten schnell und unkompliziert gemessen werden. Dank des Mikrocontrollers und des Messbereichs von 0,1 μh bis 100 mh wird die Induktivitätsbestimmung zum Kinderspiel! 60 Tube Sound Ziemlich genau ein Jahrhundert ist vergangen, seit Robert von Lieben und Lee de Forest im gleichen Jahr und unabhängig voneinander die Triode erfanden. Da ist es schon erstaunlich, dass Trioden bei High- End-Audioverstärkern noch immer gefragt sind. Mit Trioden aufgebaute Verstärker gehören sogar nicht selten den höheren Preisklassen an. Unser Röhren-Vollverstärker verbindet hingegen eine hohe technische Qualität mit moderaten Baukosten. Technik 16 Multimeter mit serieller Schnittstelle 27 Laborgeflüster: Nicht identifizierte Störquellen 35 OBD zwischen Ökologie, Markt und Big Brother 43 Entwicklungstipp: ICSP-Adapter 54 Linux-Oszilloskop 67 Entwicklungstipp: Zweitblitz-Trigger 72 Neues vom Laser Entwicklungen bei Displays Info & Markt 6 Impressum 8 Mailbox 10 elektermine 11 News 84 Vorschau Infotainment 78 Hexadoku 79 Retronik: Impedanz-Brücke

6 Abo-Service Riet Maussen, Marleen Brouwer Bestellannahme und Bestellservice Peter Custers Tel Geschäftszeiten Montag Donnerstag von 08:30 bis 17:00 Uhr Freitag von 08:30 bis 12:30 Uhr Tel Fax Unser Kundenservice berät Sie bei allen Fragen zu Bestellungen, Lieferterminen und Abonnements. Änderungen, Reklamationen oder besondere Wünsche (wie z. B. Geschenkabonnement) richten Sie ebenfalls an den Kundenservice. Vergessen Sie bitte nicht, Ihre Kundennummer anzugeben falls vorhanden. Technische Fragen bitten wir per an zu richten. IMPRESSUM 38. Jahrgang, Nr. 438 Juni 2007 Erscheinungsweise: 11 x jährlich (inkl. Doppelheft Juli/August) ELEKTOR möchte Menschen anregen, sich die Elektronik zu Eigen zu machen durch die Präsentation von Projekten und das Aufzeigen von Entwicklungen in der Elektronik und technischen Informatik. ELEKTOR erscheint auch in Englisch, Französisch, Niederländisch und weiteren Sprachen. ELEKTOR ist in über 50 Ländern erhältlich. Verlag Elektor-Verlag GmbH Süsterfeldstraße 25, Aachen Tel / Fax 02 41/ Technische Fragen bitten wir per an redaktion@elektor.de zu richten. Internationale Chefredaktion Mat Heffels, Wisse Hettinga Redaktion ELEKTOR Deutschland Ernst Krempelsauer (Chefredakteur, v.i.s.d.p.) Jens Nickel ( redaktion@elektor.de) Internationale Redaktion Harry Baggen, Thijs Beckers, Jan Buiting, Guy Raedersdorf Redaktionssekretariat Hedwig Hennekens Einzelheft Deutschland 6,50 Österreich, Belgien, Luxemburg 7,15 Schweiz CHF Jahresabonnement-Standard Deutschland 67,75 Österreich, Belgien, Luxemburg 74,00 Schweiz CHF Andere Länder 89,00 Jahresabonnement-PLUS Deutschland 77,70 Österreich, Belgien, Luxemburg 83,95 Schweiz CHF Andere Länder 98,95 Probeabonnement Deutschland 12,50 Österreich, Belgien, Luxemburg 12,50 Schweiz CHF Andere Länder 12,50 (zzgl. Porto) Studentenabo-Standard Deutschland 54,20 Studentenabo-PLUS Deutschland 64,15 Upgrade zum Abo-PLUS Alle Länder 9,95 Labor/Technische Redaktion Antoine Authier (Ltg.), Ton Giesberts, Paul Goossens, Luc Lemmens, Jan Visser, Christian Vossen Grafische Gestaltung und Layout Giel Dols, Mart Schroijen Geschäftsführer/Herausgeber Paul Snakkers Marketing (Leitung) Carlo van Nistelrooy Vertrieb (Leitung) Margriet Debeij Anzeigen ID Medienservice Tel / Fax 05 11/ elektor@id-medienservice.de Es gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 37 ab Vertriebsgesellschaft IPS Pressevertrieb GmbH Postfach 12 11, Meckenheim Tel / Fax / elektor@ips-pressevertrieb.de Internet: Vertrieb Österreich Pressegroßvertrieb Salzburg/Anif Niederalm 300 Tel. +43/62 46/ Jahres- und Studentenabonnements (11 Hefte) dauern immer 1 Jahr und verlängern sich automatisch um weitere 12 Monate, wenn nicht spätestens 2 Monate vor Ablauf schriftlich gekündigt wird. Änderungen und Irrtümer vorbehalten. Bankverbindungen Commerzbank Aachen Konto (BLZ ) IBAN/BIC: DE /COBADEFF Postgiro Köln Konto (BLZ ) IBAN/BIC: DE /PBNKDEFF Bestellungen & Abos für Österreich Alpha Buchhandel Wiedner Hauptstraße 144, 1050 Wien Tel. 01/ , Fax 01/ alpha@austrodata.at Internet: Bestellungen & Abos für die Schweiz Elektor-Verlag GmbH Süsterfeldstraße 25, Aachen Peter Custers vertrieb@elektor.de Riet Maussen, Marleen Brouwer abo@elektor.de Der Herausgeber ist nicht verpflichtet, unverlangt eingesandte Manuskripte oder Geräte zurückzusenden. Auch wird für diese Gegenstände keine Haftung übernommen. Nimmt der Herausgeber einen Beitrag zur Veröffentlichung an, so erwirbt er gleichzeitig das Nachdruckrecht für alle ausländischen Ausgaben inklusive Lizenzen. Die in dieser Zeitschrift veröffentlichten Beiträge, insbesondere alle Aufsätze und Artikel sowie alle Entwürfe, Pläne, Zeichnungen einschließlich Platinen sind urheberrechtlich geschützt. Ihre auch teilweise Vervielfältigung und Verbreitung ist grundsätzlich nur mit vorheriger schriftlicher Zustimmung des Herausgebers gestattet. Die veröffentlichten Schaltungen können unter Patent- oder Gebrauchsmusterschutz stehen. Herstellen, Feilhalten, Inverkehrbringen und gewerblicher Gebrauch der Beiträge sind nur mit Zustimmung des Verlages und ggf. des Schutzrechtsinhabers zulässig. Nur der private Gebrauch ist frei. Bei den benutzten Warenbezeichnungen kann es sich um geschützte Warenzeichen handeln, die nur mit Zustimmung ihrer Inhaber warenzeichengemäß benutzt werden dürfen. Die geltenden gesetzlichen Bestimmungen hinsichtlich Bau, Erwerb und Betrieb von Sende- und Empfangseinrichtungen und der elektrischen Sicherheit sind unbedingt zu beachten. Eine Haftung des Herausgebers für die Richtigkeit und Brauchbarkeit der veröffentlichten Schaltungen und sonstigen Anordnungen sowie für die Richtigkeit des technischen Inhalts der veröffentlichten Aufsätze und sonstigen Beiträge ist ausgeschlossen Segment B.V. Druck Thieme Rotatie, Zwolle (NL) ISSN elektor - 6/2007

7 Termine für Elektor Nr. 07/08 / 2007 Anzeigenschluss: Erscheinungstermin: Anzeigen: Verlagsbüro ID Telefon: (0511) service@id-medienservice.de Internet: 6/ elektor 7

8 INFO & MARKT MAILBOX Hexadoku-Lösung (zu ELEKTOR April 2007) Akku-Tipp: NiMH mit geringer Selbstentladung Sofort verwendbar wie eine Batterie aber aufladbar! Seit einiger Zeit gibt es NiMH-Akkus, die nach Herstellerangaben eine sehr geringe Selbstentladung von typisch weniger als 20 % nach einem Jahr und weniger als 30 % nach zwei Jahren aufweisen sollen. Diese Akkus kommen im voll geladenen Zustand in den Handel. Da sie durch die geringe Selbstentladung lange frisch bleiben, lassen sie sich sofort verwenden. Normale NiMH-Akkus müssen vom Käufer immer erst wenigstens einmal geladen werden, bevor er sie verwenden kann. Durch die geringe Selbstentladung entfällt ein entscheidender Nachteil von NiMH-Akkus gegenüber Batterien, so dass sich die Akkus endlich auch für Geräte mit relativ geringer Stromaufnahme oder unregelmäßiger Verwendung einsetzen lassen. Von Vorteil ist auch, dass diese neuen NiMH- Akkus häufig nicht teurer sind als normale NiMH-Akkus bekannter Marken. Die neuen Akkus werden bis jetzt nur in den beiden gängigen Größen Mignon (AA) und Micro (AAA) angeboten. Die Nennkapazität ist etwas geringer als bei den derzeit kapazitätsstärksten normalen NiMH-Akkus dieser Baugrößen und beträgt bei Mignon typisch 2100 mah und bei Micro 800 mah. Ansonsten unterscheiden sich die neuen Akkus nicht von bisherigen NiMH-Akkus, es können auch die gleichen Ladegeräte weiter verwendet werden. Nach unserer Recherche sind derzeit folgende NiMH-Akkus mit geringer Selbstentladung unter den angegebenen Bezeichnungen im Handel erhältlich: AccuPower AccuLoop, Ansmann MaxE, Sanyo eneloop, Uniross Hybrio und Varta Ready2Use Links: Quelle: News-Page von und ELEKTOR-Newsletter vom Elektronischer Sticker Ich habe einige Anmerkungen zu diesem Artikel aus dem April-Heft, die vielleicht auch für andere Leser interessant sein könnten und füge im Anhang eine ZIP-Datei mit Text und Bildern bei. Richard Prinz Die ZIP-Datei haben wir gleich auf der Projektseite zum Download bereitgestellt. Sie enthält nämlich eine bebilderte Anleitung, wie man aus einem nicht mehr gebrauchten Mobiltelefon nicht nur das Display, sondern auch die die Halte- und Kontakteinheit für das Display recyceln kann. Damit man das LCD dann einfach in eigenen Projekten verwenden kann, hat Richard Prinz auch das hier abgebildete Platinenlayout für die Halte- und Kontakteinheit entwickelt, das im Download als PDF enthalten ist. Sourcecode Mit großer Freude habe ich in der Ausgabe April 2007 den Artikel Elektronischer Sticker gelesen. Leider war ich schwer enttäuscht, dass die Software nur im.hex-format zum Download bereitsteht. Normalerweise regen Ihre Artikel stets zum Weiterentwickeln und zur optimalen Anpassung an persönliche Vorstellungen an. Dies ist aber hier nicht möglich. Üblicherweise werden doch die Codes angeboten, warum hier nicht? Rainer Hopfauf Das war keine böse Absicht, sondern eine kommunikative Panne zwischen Redakteur und Autor. Leider ist erst nach Erscheinen des Heftes (richtig) aufgefallen, dass im Download nur der Hex-Code enthalten war. Es hat dann auch noch ein paar Tage gedauert, bis das Problem gelöst und der Sourcecode in den Download aufgenommen werden konnte. Preiswerte Multimeter (1) Mit Interesse habe ich Ihren Beitrag zu den Low- Cost Multimetern im Heft März 2007 gelesen. Für einen Grundlagenartikel wären noch einige Zusatzinformationen sicher sinnvoll gewesen. Hintergrundinformationen der CAT-Zulassung: - geeignete/ungeeignete Sicherungsausführungen (benötigte Schaltleistung, Gefahr der Lichtbogenbildung...) - mögliche Folgen eines unfused 10-A-Messbereiches für den Anwender beim Messen in elektrischen Anlagen - warum Transistortestsockel am Multimeter eine Gefahr für den Anwender darstellen können (Berührungsschutz) - warum man daher mit diesen 5-Euro-Dingern besser nicht im Bereich der Maximalspannungen der Messbereiche messen sollte. In der Praxis ist auch oft die ungenügende elektrische Kontaktgabe des Multifunktionsschalters mit zunehmendem Gerätealter ein Problem für den Anwender. Zumindest bedacht werden sollte die oft fehlende Funktion einer Buchsensperre/eines akustischen Warnhinweises bei Fehlbedienung (wichtig für Anfänger und Gelegenheitsmesstechniker ). Die oft lediglich (einseitig) eingelöteten Hülsen für die 4-mm-Laborbuchsen neigen schnell zu Lötstellenbrüchen. Erwähnen sollte man auch, warum Digitalmultimeter mit Gummiholster auch mal einen Sturz von der Leiter überleben, im Gegensatz zu den vorgestellten 5-Euro-Geräten... Einen Hinweis auf die Aus- 8 elektor - 6/2007

9 führung der mitgelieferten Messleitungen und auf Qualitätsmerkmale geeigneter Messleitungen vermisse ich ebenfalls. Alfred Fuchs Preiswerte Multimeter (2) Zwei, wie ich meine, entscheidenden Aspekt für den geringen Preis haben Sie in Ihrem Artikel nicht erwähnt: 1. Auf dem Messgerät ist zu lesen, dass es der Überspannungskategorie CAT-1 600V angehört (siehe EN oder IEC ). Das Messgerät liegt damit am untersten Rand des Möglichen. Der Einsatz beschränkt sich damit auf das Messen in geschützten Stromkreisen, also auf die Messung an Stromkreisen, die nicht direkt mit dem Netz verbunden sind (Batterien). Möglich wären auch Messstellen innerhalb von elektrischen Geräten, aber hinter dem Netztrafo. Schon die Messung der Netzspannung an der Steckdose kann zum Beispiel bei einem gleichzeitigen Blitzeinschlag in der Hauszuleitung zum tödlichen Unfall werden! Updates und Ergänzungen Gute Handmultimeter haben heute CAT-4 600V b.z.w CAT V. 2. Der Kurzschlussschutz in diesem Messgerät ist geradezu kriminell. Dem elektrotechnischen Laien wird im Baumarkt natürlich nichts davon gesagt. Was aber passiert, wenn er einmal versehentlich den falschen Messbereich wählt? Der worst-case wäre: Strommessbereich bei einer versuchten Spannungsmessung am Einspeisepunkt der Unterverteilung seiner Wohnung. Die eingelötete Feinsicherung ist nicht in der Lage, die auftretende Energie beim Abschalten des Kurzschlusses aufzunehmen. Bis zum endgültigen Auslösen der Hausanschlusssicherung wird ein Kurzschlussstrom von etlichen ka durch das Messgerät fließen. Mit anderen Worten, dass Gerät und die Messleitungen werden sich in Rauch auflösen. Schwere Verbrennungen oder sogar eine Durchströmung des Benutzers wären die Folge. Mein Fazit: Dieses Messgerät ist zum Messen an der Modelleisenbahn oder als Zugabe zu einem Elektronik- Experimentierkasten für Kinder zu gebrauchen. Ich würde mich freuen, wenn Sie Ihre Leser über den oben beschriebenen Sachverhalt aufklären könnten. Ulrich Laag Was wir hiermit getan haben. Der Autor des Beitrags, Fons Janssen, meinte dazu: Die Anmerkungen sind berechtigt. Allerdings ist es auch so, dass Spannungswandler von 12 V auf 230 V, ELEKTOR April 2007, Seite 28 Der Spannungswandler hat zwar in mehreren Exemplaren problemlos funktioniert, entspricht aber in einigen Punkten (u.a. der Dimensionierung) nicht dem üblichen Elektor- Standard.. Eine entsprechend überarbeitete Version mit Angabe der Änderungen wurde auf der Projektseite bei zum kostenlosen Download bereitgestellt. in der Bedienungsanleitung eine Anzahl von Sicherheitshinweisen enthalten sind, die ich nicht noch einmal in einem Artikel in einer Fachzeitschrift (also doch in erster Linie für Fachleute) zitieren wollte. Mein Beitrag war primär auf die für Elektroniker interessanteren Fragen nach der Schaltungstechnik und die Frage der Messgenauiokeit ausgerichtet. Aber prinzipiell stimme ich mit den Leserzuschriften überein: Die Frage der Sicherheit kann man nicht wichtig genug nehmen. Neue Lithium-Akkus Die im Artikel Stark im Geben, hart im Nehmen in ELEKTOR 4/2007 verbreitete Euphorie kann ich nicht ganz nachvollziehen: Der wesentliche Vorteil der LiPo-Zellen, die geringe Selbstentladung, wird von den modernen Eneloop bzw. Ready4you-NiMh-Zellen von Sanyo und Varta eingeholt. Damit sind für mich Geräte mit AAAund AA-Zellen wegen Preis, Kompatibilität und Verfügbarkeit durchaus attraktiver als Geräte mit teuren und schlecht verfügbaren Lithium Batterien. Selbst Primärzellen in Uhren und IR-Fernsteuerungen etc. lassen sich durch diese neuen Zellen ersetzen, zumal die Eneloops auch mit einer verbesserten Spannungslage punkten. Hanns-Konrad Unger Die im genannten Artikel beschriebenen neuen Lithium-Zellen mit Nanophosphat-Kathode sind für einen ganz anderen Einsatzbereich gedacht als die von Ihnen genannten NiMH-Zellen, über die wir auch schon berichtet haben (siehe Textkasten). Es sind keine Standard- Gerätebatterien, sondern ausgesprochene Hochleistungs-Hochstrom- Battterien für die im Artikel genannten Anwendungen (u.a. Power-Tools, Hybridautos, Elektroflugzeuge, Elektrofahrräder etc.). Wir haben keineswegs den Eindruck erweckt, dass diese Akkus für normale Consumeranwendungen vorteilhaft sein sollen (was schon von der Bauform und Spannungslage her nicht gegeben ist). Die verbesserte Spannungslage wird nur von Sanyo (bei Eneloop) angegeben, und auch dort beträgt die Verbesserung der mittleren Entladespannunng nur knapp 50 mv (0,05 V). Ernst Krempelsauer (Redakteur des Beitrags) MailBox In dieser Rubrik veröffentlichen wir Kritik, Meinungen, Anregungen, Wünsche oder Fragen unserer Leser. Die Redaktion trifft die Auswahl und behält sich Kürzungen vor. Bitte geben Sie immer an, auf welchen Artikel und welche Ausgabe (Monat/Jahr) sich Ihr Schreiben oder Mail bezieht. Sie erreichen uns per (redaktion@elektor.de), per Fax (02 41/ ) oder unter der Anschrift: Redaktion ELEKTOR Süsterfeldstr Aachen Anzeige 6/ elektor 9

10 INFO & MARKT NEWS elektermine MAI Nürnberg, Messezentrum Sensor + Test Sensoren sowie Stand-Alone- und PC-basierte Mess- und Prüftechnik für alle denkbaren Anwendungen sind auf diesem Messe-Klassiker zu sehen München, Agora Business Center Organische Leuchtdioden Grundlagen, Herstellung, Messungen an Produkten, Eigenschaften, Schwierigkeiten und Zukunftsperspektiven von OLEDs stehen auf dem Programm dieses Seminars Freiburg, Messe Intersolar Traditionell findet diese Messe in Deutschlands ungekrönter Solarhauptstadt statt. Schwerpunkte sind die Solarwärme-Nutzung und die Photovoltaik Friedrichshafen Ham Radio / Hamtronic Messe-Paradies für Amateurfunker. Mit den Produktbereichen Funkausrüstung, Weltempfänger, Computertechnik, elektronische Bauelemente und Telekommunikation. JULI Messtechnik im Einsatz zeigt die Action Area der Sensor + Test (Foto: AMA Service GmbH) Nürnberg, Messezentrum PCIM Europe Leistungselektronik, intelligente Antriebstechnik und Stromversorgung sind die Schwerpunkte dieser Fachmesse und Konferenz. JUNI Hamburg + Dresden Nachrichtentechnik und Funksysteme Testsysteme für Wireless-Lösungen (RFID, Funk-Fernbedienungen, drahtlose Sensoren, DVB-TV) stehen auf dem Programm dieses NI-Seminars München, Olympiaturm Hightech auf dem Olympiaturm Das von Meilhaus initiierte Messtechnik-Event mit Vorträgen, Seminaren und einer Ausstellung findet jedes Jahr statt. Kostenlos nach Anmeldung! Ulm, Hochschule EEEfCOM 2007 Fachmesse, Workshop und Entwicklerforum mit den Bereichen Hochfrequenzelektronik, Komponenten, Module und EMV. Auch die Optoelektronik ist ein Schwerpunkt Nürnberg, Messezentrum ELTEC Laut Veranstalter die wichtigste Elektrotechnik-Fachmesse in Süddeutschland. Zu sehen sind Produkte aus der Gebäude- /Lichttechnik sowie Steuerungen aller Art München, Agora Business Center LED-Technologie in der Praxis Das teilweise auf Englisch abgehaltene Seminar dreht sich rund um High-Power-LEDs. Themen sind die Ansteuerung, das Wärmemanagement, Praxistipps und mehr Stuttgart, Telekom Tagungshotel Technische Dokumentation mit Microsoft Word Auf dem Themenplan dieses VDI-Seminars stehen Word-Funktionen für Fortgeschrittene, aber auch die Grundlagen der Technischen Dokumentation. Auch am in Düsseldorf. AUGUST Dortmund, Westfalenhallen Elektrotechnik Die Fachmesse zeigt die ganze Palette elektronischer Produkte: Mess-, Prüf-, Regelund Steuerungstechnik, Automatisierungstechnik, Licht, Kommunikation und mehr Berlin, Messegelände Internationale Funkausstellung Die erste große Messe nach der Sommerpause ist ein Muss für Profis und Geräte-Freaks. Neben Playern für die neuen Disc-Formate sind vielleicht auch Laser-TVs zu bestaunen. SEPTEMBER Stuttgart Wireless Technologies Kongress und begleitende Fachausstellung. Thema: Grundlagen, Entwicklungen und Anwendungen der drahtlosen Funktechnologien zum Beispiel in der Medizin. Die nächsten elektermine - und die nächsten Elektronik-News - gibt es im Septemberheft, das am 22. August erscheint. Aktuelle Veranstaltungshinweise und Aktuelles aus der Welt der Elektronik findet man unter 10 elektor - 6/2007

11 Entwicklungsboards für Funkmodule Anzeige kleines IC große Wirkung Die Sende- und Empfangsmodule CDP-02 von Circuit Design arbeiten im 433-MHz-Band und bieten 128 frei wählbare Kanäle, die Sendeleistung beträgt 10 mw. In Zusammenarbeit mit der Reimesch Kommunikationssysteme GmbH bieten die Japaner nun flexibel verwendbare Entwicklungsboards an. Neben der Möglichkeit zur Evaluierung der Funkmodule lassen sich die Boards TB-CDP02-TX und TB-CDP02-RX auch als vollständiges, digitales Statusübertragungssystem mit acht I/O-Kanälen nutzen. Die Ausgänge des Empfänger- Boards schalten dabei bis zu 48 V und 300 ma. Das Statusübertragungssystem bietet zahlreiche Funktionen und lässt sich schnell zu einer Anwenderlösung ausbauen. Entwicklern dürfte vor allem entgegenkommen, dass die Software als C-Quellcode mitgeliefert wird. Anwenderspezifische Anpassungen lassen sich einfach realisieren, die Entwicklungszeit für die Integration der Sende- und Empfangsmodule verkürzt sich. Das Statusübertragungssystem bietet eine automatische und eine manuelle Kanaleinstellung des Empfängers. Die automatische Kanaleinstellung wird über eine Feldstärkenauswertung bei gleichzeitiger Analyse der empfangenen Daten realisiert, so dass ein zugehöriger Sender innerhalb von zwei bis drei Sekunden gefunden wird. Für die Feldstärkensuche verfügt das Empfängermodul über einen kalibrierten Schwellwert von -116 dbm, ab dem ein Empfang möglich ist. Die I/O-Kanäle lassen sich mit drei verschiedenen Sendemodi übertragen. Im Testmodus kann man ein Paket senden, um einen einfachen Funktionstest der Funkstrecke auch ohne angeschlossene Hardware durchzuführen. Die getriggerte Übertragung sendet nur dann ein Datenpaket, wenn sich der Status eines Einganges ändert. So wird der 6/ elektor Betrieb von mehreren Geräten auf derselben Frequenz möglich. Im Modus Dauerübertragung erzielt man bei ungestörter Funkstrecke eine Aktualisierungsrate von 30 Hz und erreicht dank der hohen Empfangsempfindlichkeit der verwendeten Funkmodule eine Reichweite von bis zu 2000 m (optische Sicht). Jeder Sender verfügt über eine eigene ID, um Verwechslungen oder Falschempfang auszuschließen. Über die Lern- und Registrierungsfunktion können die IDs von bis zu 100 Sendern im EEPROM des Empfängers gespeichert werden, so dass nur der Status von spezifischen Sendern ausgegeben wird. Darüber hinaus enthält jedes Datenpaket eine CRC16-Prüfsumme, um Fehler einfach zu erkennen. Bei kritischen Applikationen lassen sich über einen DIP-Schalter Obergrenzen für die Anzahl aufeinander folgender fehlerhafter Pakete einstellen. Wird dieser Wert erreicht, werden alle Ausgänge zur Vermeidung von Folgeschäden ausgeschaltet. Die im Lieferumfang enthaltene Firmware wurde für den Mikroprozessor ATMega324P von Atmel programmiert. Dieser lässt sich wie alle ATMega-Prozessoren über einen handelsüblichen ISP-Programmer programmieren. Der Mikroprozessor verfügt über 32 kb internes Flash und 2 kb EEPROM sowie zwei UART-Schnittstellen. Eine Schnittstelle der Testboards lässt sich als Debug-Port für Entwicklungszwecke nutzen. Sowohl das Sender- als auch das Empfänger- Board werden jeweils mit dem passenden Funkmodul und einer Antenne geliefert; die Preise liegen bei 138 Euro (Sender-Board) bzw. 217 Euro (jeweils zzgl. Mehrwertsteuer). (070332) 0,9V-Boost-Treiber PR4401 für weiße LEDs > arbeitet schon mit einer 1,2Voder 1,5V-Zelle > nur ein externes Bauteil (Spule) wird benötigt > kompaktes SOT23-3-Gehäuse Der Spezialist für analoge ASICs /ASSPs Tel +49 (0) prema@prema.com, PREMA ASICS Bright Ideas for Bright Products 11

12 INFO & MARKT FUNK Wetter-Empfänger Von Dr. Thomas Scherer Wenn man nach Satelliten-Wetterstation googelt, bekommt man eine Menge kleiner Funkwetterstationen angepriesen, die für den Begriff Satellit im Namen unglaublich preiswert sind. Versprochen werden Wettervorhersagen frei Haus, die direkt auf dem Display angezeigt werden. Was hat es damit auf sich? Bild 1. Funkwetterstation WD-4000 von Conrad. Die Wetterprognose wird für den aktuellen und die nächsten drei Tage angezeigt. Möglich wird das neuartige Feature durch eine Firma namens WetterOnline Meteorologische Dienstleistungen GmbH und deren Web-Portal [1]. Dabei handelt es sich um ein Unternehmen, das Wettervorhersagen erstellt und über diverse Kanäle vermarktet. Eine anscheinend geniale Geschäftsidee ist die Verbreitung von Wetterprognosen - aber nicht über SMS, was viel zu teuer wäre. Stattdessen werden Pager-Frequenzen und neuerdings sogar ein paar brachliegende Bits im Signal zweier Zeitzeichensender verwendet. Dabei handelt es sich um den deutschen Sender DCF77 in Mainflingen und den Schweizer HBG in Prangins. Wetterstationen Auf der Webseite von WetterOnline und in etlichen Webshops wie z.b. Conrad finden sich diverse kleine und relativ preiswerte Wetterstationen, die neben den üblichen Features wie Innen- und Außentemperatur, Datum und Uhrzeit sowie je nach Modell auch Luftdruck und Luftfeuchte eines gemeinsam haben: Einen Empfänger für Pager-Nachrichten. Besonders Anfang der 90er, als ein Handy teuer und noch etwas Besonderes war, erfreuten sich Pager großer Beliebtheit, da neben professionellen Anwendungen auch der pubertierende Nachwuchs relativ preiswert an die Funk-Leine gelegt werden konnte aber machte mit der Firma emessage der letzte Anbieter des Funknetzes Scall den Laden dicht. WetterOnline nutzt für seinen Dienst nun genau diese Frequenzen (466 MHz). Analog zu den Scall-Zonen wird Deutschland in 50 Wetterzonen [2] eingeteilt; die derart lokalisierten Wetterinfos werden für vier Tage im Voraus mehrfach am Tag ausgesendet. Das Beste daran: Der Empfang kostet nichts! Finanziert wird das System dadurch, dass die Hersteller der Wetterstationen einen kleinen Obulus pro Gerät an den Informationslieferanten abführen. Die Idee ist nicht schlecht und für den Käufer kommen diese Stationen kaum teurer als die Standardmodelle. Eine Werbung mit dem Begriff Satellit ist allerdings leicht übertrieben, da der Empfänger ja keinen direkten Zugriff auf die Daten von Satelliten bietet. DCF-Wetterzeichen Preiswerter als der Betrieb eines eigenen Funknetzes ist die Mitbenutzung von bestehenden Langwellensendern, die mit ihren riesigen Reichweiten in ganz Europa empfangen werden können. Bekanntlich sendet DCF77 und HBG die amtliche Zeit und das Datum aus, welche über ein einfaches Verfahren [3] codiert werden. Wenn man bedenkt, dass pro Sekunde lediglich ein einziges Bit übertragen wird, glaubt man kaum, dass im Signal noch Platz für zusätzliche Informationen ist. Von den potentiell 60 bit pro Minute sind die Bits Nr. 15 bis 58 schon durch Zeit-Daten belegt; doch 14 Bits sind frei (Bild 3). Genau hierüber werden die Wetterprognosen codiert übertragen. Da Deutschland in 50 Prognose-Gebiete unterteilt ist, muss der Wetterempfänger eben solange warten, bis seine Daten kommen. Die Daten aller 50 Regionen werden mindestens drei Mal täglich übertragen. Die Funkwetterstationen mit DCF77- Bild 2. DCF77-Sender in Mainflingen (Foto: Wikipedia). Bild 3. Das Zeitrad zeigt, welche Bits des DCF-Signals das Datum und die Uhrzeit codieren. 14 Bits pro Minute bleiben frei - sie lassen sich nun für die Übermittlung der Wetterprognose nutzen. und HBG-Empfang sind allerdings noch neu auf dem Markt - und mit ab 200 Euro entsprechend teuer. Weblinks [1] [2] [3] (070330) 12 elektor - 6/2007

13 Empfangsmodul für WLAN, DAB und UKW Der englische Fabless-Elektronikhersteller Frontier Silicon hat ein universelles Empfangsmodul vorgestellt, das Internetradio, DAB, UKW und Audiostreams eines PCs empfangen kann. Venice 6 ist laut Hersteller das erste Modul, bei dem ein Frontend für WLAN, DAB und UKW zusammen mit einer WLAN-Antenne integriert sind. Mit dem Modul können Gerätehersteller nun auf einfache Weise Low-Cost-Radios mit einer Fülle von Funktionen entwickeln und auf den Markt bringen. Das Modul, dessen Abmessungen nur 10,7 mal 4 cm betragen, lässt sich in tragbare Radios, Radiowecker, Ghettoblaster und HiFi-Tuner einbauen. Der Anwender kann tausende Internet- Radiostationen und sogar Musik vom PC über das WLAN-Netzwerk im Haus empfangen, aber auch UKW-Sender und den digitalen Rundfunk DAB. Das Modul basiert auf dem Chorus 2i -Prozessor von Frontier Silicon, der Rund- funk- Signale und Audio-Files in einer Vielzahl von Formaten verarbeiten kann, darunter MP3, Windows Media Audio (WMA) und Real Audio. Neben MPEG 1 Audio Layer II, mit dem das aktuelle DAB kodiert ist, unterstützt Venice 6 auch den neuen DAB-Audio-Codec mit dem Namen DAB Version 2. Das Front-End eignet sich für die DAB-Bänder III und L. releases/07/0207_venice6.htm LCD-Module mit USB LC Design erweitert die Palette der lieferbaren LCD-Module mit USB-Interface. Zu den schon bisher erhältlichen monochromen LC-Displays von Crystalfontz, die in gelbgrüner oder weißblauer Anzeige mit einem Anzeigeumfang von 2 x 16, 2 x 20 oder 4 x 20 Zeichen und mit oder ohne Eingabetasten erhältlich sind, gesellen sich so eine Reihe von anderen alphanumerischen Anzeigen und Grafik- Displays mit USB. Hierzu gehören alphanumerische LCD-Module mit Auflösungen von 1 x 8 bis 4 x 40 Zeichen, die durch eine Add-on- Platine mit einem USB-Interface ausgestattet werden können. Daneben sind auch USB-fähige Grafikmodule mit 64 x 128 bis 320 x 240 dots erhältlich. Auch OLED-Module mit USB hat der Distributor im Programm. Neben diesen monochromen USB-Modul-Versionen wurden auch farbige Module mit USB- (und auch mit LAN-)Interface ins Programm aufgenommen. Die Farbmodule haben Auflösungen von 320 x 240, 640 x 480 und 800 x 600 dots in den Größen 5, 8,4 und 10 Zoll. Anzeige FUNKtioniert! Schalt-Steckdosen mit Web-Server Die IPswitches der EAC GmbH aus Potsdam sind kleine vernetzbare 230-V-Schaltsteckdosen, die sich mit minimalem Aufwand installieren (und deinstallieren) lassen. Übers Ethernet lassen sich die Module zu einem größeren Logikverbund zusammenschalten, so dass die gesamte Anlage einfach erweiterbar ist. Die IPswitches arbeiten ihr Programm eigenständig ab; das Ethernet wird nur für die Kommunikation untereinander sowie die Visualisierung benötigt. Hierzu ist in den Schaltmodulen ein kleiner Web-Server eingebaut. Mitgeliefert wird Windows-Software, mit denen sich die Module auch vom PC aus bedienen und protokollieren lassen. Sogar übers Internet sind die Steckdosen aus zu steuern. Die Produkte reichen von der einfachen Steckdose IPswitch bis hin zum IPswitch-IR (mit TV- Fernbedienung bedienbar) und der IPswitch-SPS, mit der sich sogar eine Alarmanlage oder eine Pumpensteuerung aufbauen lässt. Es existieren auch eine 24-V-Version IPswitch-24 mit Relaisausgängen und eine Version IPswitch-kWh-Meter, um einen 230-V-Wechselstromzähler übers Ethernet auszulesen. Die Schalt-Steckdose kostet ab 134 Euro (inklusive Mehrwertsteuer). Sie haben die Ideen, wir die Lösungen. Mit den neuen Testboards TB-CDP-02-TX und TB-CDP-02-RX schlagen Sie zwei Fliegen mit einer Klappe: Sie können damit die Sende- bzw. Empfängermodule CDP-TX-02FP-R und CDP-RX-02FP-R testen und evaluieren oder die Testboards als digitales Statusübertragungssystem mit 8 I/Os verwenden. Der gesamte C-Quellcode wird mitgeliefert - so lassen sich anwendungsspezifische Anpassungen einfach und unkompliziert realisieren. Außerdem sparen Sie enorm viel Zeit bei der Entwicklung! Nutzen Sie unsere Technologie und Kompetenz für Ihre Ideen. TB-CDP-02 Vertrieb durch: Reimesch Kommunikationssysteme GmbH Friedrich-Ebert-Str. D Bergisch Gladbach Tel.: / Fax: / kontakt@reimesch.de Vertrieb durch: Hersteller: Nagano. Japan. Schleißheimer Str D München Tel.: +49/89/ Fax: +49/89/ info@circuitdesign.de 6/ elektor 13

14 INFO & MARKT NEWS Anzeige High-Power-LED-Spot Die Rekord-Power-LEDs mit Lichtleistungen von 50 Lumen pro Watt und mehr haben den Markt für Allgemeinbeleuchtungen erreicht. Die Lumitronix LED- Technik GmbH aus dem schwäbischen Hechingen ist ein Distributor, der sich auf LEDs und LED-Lösungen spezialisiert hat und nach eigenen Angaben den größten deutschen Online- Shop für LED-Technik betreibt. So hat man zum Beispiel High- Power-LEDs von Seoul Semiconductor im Portfolio, aber auch LED-Leisten, -Taschenlampen und -Cluster. Neu im Sortiment ist ein LED-Spot, der laut Lumitronix in Deutschland noch ein Alleinstellungsmerkmal besitzt. Der XR- E hat seinen Namen vom XR-E- Chip, der unter anderem auch in der Rekord-LED P4 von Seoul Semiconductor verbaut ist. Der Spot verbraucht mit nur 3 Watt erheblich weniger Strom als andere Spots seiner Leistungsklasse und ist mit rund 240 Lumen dennoch ca. 30 % heller, was in etwa der Helligkeit eines 20-W-Halogenstrahlers entspricht. Die Lebensdauer soll dadurch nicht beeinflusst werden - laut Distributor liegt sie bei über Stunden, was 20 Mal länger als bei einem Halogenspot und immerhin noch vier Mal länger als bei einem Standard- LED-Spot sein soll. Für die lange Lebensdauer sorgt ein ausgefeiltes Wärmemanagement, zum dem auch das gerippte Gehäuse gehört. Den Spot gibt es in drei Ausführungen, nämlich mit einem Gewinde E27 für eine Glühlampenfassung und als GU10 und MR16 zum Ersatz von Halogenstrahlern. Der Preis liegt bei rund 25 Euro, wobei sich die Anschaffungskosten bereits nach rund Betriebsstunden amortisiert haben sollen. Besonders empfiehlt sich der Spot dabei im professionellen Bereich, wo auch die Kosten für das Auswechseln der Leuchtmittel ins Gewicht fallen. Handheld- Spektrumanalyser rekt in Prozent zum gewählten Grenzwert, manuelle Berechnungen gehören der Vergangenheit an. Die Messwerte können in diversen Maßeinheiten wie dbm, dbμv, V/m, A/m und W/m² inklusive Autorange-Funktion (nw/ m², μw/m², mw/m², W/m²) dargestellt werden. Außerdem warten die neuen Modelle mit einem internen Datenlogger auf. Die Aufzeichnung erfolgt über einen frei wählbaren Zeitraum und ermöglicht Tages- oder Wochen- Diagramme. Per kostenloser PC- Analyse-Software lassen sich die gewonnenen Daten via USB auslesen und grafisch auf dem PC anzeigen. Eine zusätzlich erhältliche Logger-Erweiterung auf 1 MB ermöglicht die Speicherung von über Messungen. Außerdem wird optional ab sofort eine 5-ppm-Zeitbasis angeboten, welche eine noch genauere Messung ermöglicht. Neu ist auch die Offenlegung der gesamten Schnittstellen-Protokolle und Befehle, so dass Anwender eigene Mess-Programme erstellen können. Als Beispiel wird eine DECT-Analyser-Software kostenlos mitgeliefert. Die Preise für die sechs angebotenen Spektrumanalyser bewegen sich zwischen 250 und 1000 Euro inklusive Mehrwertsteuer. Messgerätehersteller Aaronia stellt eine neue Generation von handlichen Spektrumanalysern vor. Die neuen Modelle der Spektran-Familie (Revision 3) ermöglichen durch eine weitere Optimierung der Hardware eine Alias-freie Spektrumanalyse bis zu 7 GHz. Neu ist auch der optional bestückbare Leistungsdetektor, der sogar die gleichzeitige Leistungsmessung (Breitbandmessung) neben der Spektrumanalyse ermöglicht. Alle Spektrumanalyser werden grundsätzlich inklusive einer LogPer-Antenne zur EMV-Messung ausgeliefert, so dass sich das Messgerät auch als frequenzselektives EMV-Messgerät nutzen lässt. Bei der EMV-Messung ermöglicht ein spezieller Grenzwert-Modus eine gleichzeitige Grenzwertberechnung laut ICNIRP-Norm. Die Darstellung erfolgt dabei di- Messtechnik in der Praxis Das Messen gehört zum Alltag des Elektronikers. Ob bei der Entwicklung von Schaltungen, beim Check während der Produktion oder bei der Fehlersuche in de- 14 elektor - 6/2007

15 fekten Geräten - stets sind Messgeräte das wichtigste Handwerkszeug. Doch kennt auch fast jeder von uns den Spruch Wer misst, misst Mist. Damit dem nicht so ist, muss man die Genauigkeit der Messgeräte und vor allem die Schwachpunkte des Messverfahrens kennen. Hier setzt das Buch Messtechnik in der Praxis von Michael Ebner an, das im Elektor-Verlag erschienen ist. Ausgehend von theoretischen Betrachtungen und Begriffsdefinitionen geht die Reise von einfachen Zeigerinstrumenten über Multimeter und Oszilloskope bis hin zu FFT-Analysen und spezialisierten Messgeräten wie Audio-Analysern, Schallpegelmessern sowie Geräte- und Installationstestern. Das Buch ist für 29,80 Euro im Elektor-Shop (siehe hinten im Heft und online unter sowie im Buchhandel (ISBN ) erhältlich. Mini-Linux-Webserver im DIL-Format Der Socket Computer SCB9328 ist ein modularer 32-bit-Embedded-Linux-Webserver im kompakten DIL-64-Format. Auf der Größe einer halben Scheckkarte sind ein 200-MHz-ARM9-RISC- Prozessor, jeweils 16 MB SDRAM und Flash sowie ein Netzwerk- Interface mit integriertem FTP, Telnet und Webserver untergebracht. Linux 2.6 und ein Bootloader sind bereits vorinstalliert. An Schnittstellen sind UART, I²C und USB sowie ein JTAG Debug- Interface vorhanden. Durch den Verzicht auf rotierende Komponenten wie Festplatte und Lüfter eignen sich die Kleinst- Computer ideal für raue Umgebungen. Der Stromverbrauch wird mit 0,7 W typisch (bei 3,3 V und 200 MHz angegeben). Für die schnelle Integration in eigene Anwendungen sind die Embedded Linux Distribution HiPermX 2.6 und ein Evaluation-Board erhältlich. Der Socket- Computer kostet 230 Euro inklusive Mehrwertsteuer. Die Leser der Zeitschrift Elektronik haben in den letzten Jahren jede neue EAGLE-Version zum Produkt des Jahres gewählt. Aus gutem Grund die Nummer eins. EAGLE 4.1 Schaltplan Layout Autorouter Platinen, die mit EAGLE entwickelt wurden, befinden sich in Patientenüberwachungsgeräten, Chipkarten, Trockenrasierern, Hörgeräten, Autos und Industriesteuerungen. Sie sind klein wie ein Daumennagel oder groß wie ein PC-Motherboard. Sie wurden in Einmannbetrieben oder Großkonzernen entwickelt. Unter den Top-100-Unternehmen in Deutschland dürfte es kaum eines geben, in dem EAGLE nicht eingesetzt wird. Der entscheidende Grund für den Einsatz von EAGLE ist meist nicht der günstige Preis, sondern die einfache Handhabung. Hinzu kommt der hervorragende Support, der bei CadSoft grundsätzlich kostenlos ist und jedem Kunden unbeschränkt zur Verfügung steht. Diese Kriterien sind die wahren Kostenkiller! EAGLE 4.1 Light ist Freeware! Zum Testen und für nicht-kommerzielle Anwendungen dürfen Sie EAGLE Light kostenlos verwenden. Diese Version ist auf Platinen im halben Europaformat mit maximal zwei Signallayern und ein Schaltplanblatt beschränkt. Alle anderen Features entsprechen denen der Professional-Version. Sie steht zum Download im Internet bereit. Wenn Sie sich für die kommerzielle Light-Version entscheiden, bekommen Sie zusätzlich das Handbuch und die Lizenz für kommerzielle Anwendungen. Unsere Standard-Version eignet sich für Platinen im Europaformat mit bis zu vier Signallayern. In der Professional-Version gibt es solche Einschränkungen nicht. CadSoft Computer GmbH Hofmark 2, Pleiskirchen Tel , Fax info@cadsoft.de GRATIS GRATIS Preise Layout Layout+ Schaltplan Layout+ Autorouter Layout+ Schaltplan+ Autorouter für Windows Linux Mac Light Standard Professional Alle Preise inklusive 19% MwSt. Upgrades zum Differenzpreis Jedem EAGLE-Paket in der Professional- bzw. Standard- Ausführung liegt ein Gutschein über eine professionell gefertigte doppelseitige Europakarte bei. Windows ist ein eingetragenes Warenzeichen der Microsoft Corporation. Linux ist ein eingetragenes Warenzeichen von Linus Torwalds. Mac ist ein eingetragenes Warenzeichen der Apple Computer, Inc. Neuer Reichelt-Katalog jetzt auch online zum Blättern Der Elektronik-Distributor Reichelt hat einen neuen Katalog herausgebracht, der wieder eine Reihe interessanter Neuheiten enthält. Eines der Highlights des Katalogs 06/2007 sind Produkte rund um den neuen 10-Gigabit-Ethernet-Standard, welcher drastisch beschleunigte Netzwerke möglich macht. Neben dem gedruckten Katalog gibt es nun auch eine Online- Version, in der wirklich geblättert werden kann (siehe den untenstehenden Link). Gegenüber der elektronischen Suche im Online-Shop bietet diese virtuelle Ausgabe gerade Internet-Einsteigern eine einfachere Orientierung, da die Produkte genauso wie im gedruckten Exemplar angeordnet sind. Natürlich kann aber auch letzterer nach wie vor kostenlos unter www. reichelt.de angefordert werden. blaetterkatalog_hk / Anzeige 6/ elektor 15

16 INFO & MARKT SERIELLE MULTIMETER Messe Von Harry Baggen Das klassische Multimeter ist ein Muss für jeden Elektroniker. Die modernen Multimeter können nicht nur Spannungen, Ströme und Widerstände, sondern auch Kapazitäten und Frequenzen messen. Eine eigene Klasse bilden die Modelle mit serieller Schnittstelle für den Anschluss an einen PC. Wir haben uns bemüht, (fast) alle Handheld-Geräte dieser Art in unserer Marktübersicht zu berücksichtigen. Die Palette der aktuellen Multimeter reicht vom einfachen, für fünf Euro im Baumarkt angebotenen Modell bis zum mehrere hundert Euro teuren Profigerät. Die Qual der Wahl ist manchmal groß, entscheidend ist jedoch immer das Einsatzfeld. Wer im häuslichen Bereich gelegentlich eine Sicherung auf Durchgang oder einen Akku auf Tauglichkeit prüfen möchte, ist mit einem preiswerten Modell gut bedient. Wenn es jedoch auf höchste Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Präzision ankommt, sind höherwertige, am besten einzeln kalibrierte Modelle die richtige Wahl. Dem rauen Alltag des vor Ort arbeitenden Service- Technikers sind eher solche Modelle gewachsen, die speziell für diese Aufgabe konstruiert wurden. Die Aufnahme in unsere Marktübersicht hing nicht von der 16 elektor - 6/2007

17 n wie am Schnürchen Multimeter mit serieller Schnittstelle Zugehörigkeit zu einer bestimmten Preisgruppe oder Genauigkeitsklasse ab, das Kriterium war ein Ausstattungsmerkmal. Wir haben uns auf die marktaktuellen Modelle konzentriert, die mit einer seriellen Schnittstelle ausgestattet sind. Über die Schnittstelle können Messdaten an einen PC weitergegeben werden, der PC kann die Messdaten auswerten und in Dateien speichern. Mit solchen Messsystemen lassen sich bequem automatisierte Langzeit-Messprozeduren durchführen (Daten-Logging). Messwertverläufe können auf dem PC-Bildschirm als Grafiken dargestellt werden, die Dokumentation, zum Beispiel in Excel-Tabellen, ist ebenfalls möglich. Bunte Gesellschaft In unserer Übersicht finden Sie zu jedem Modell eine Kurzbeschreibung der typischen Geräteeigenschaften, und außerdem berichten wir über den Eindruck, den die mitgelieferte Software bei uns hinterließ. Über die Eigenschaften und Möglichkeiten der Software geben Kataloge und Datenblätter oft nur wenig Auskunft. Unsere breit angelegte Marktuntersuchung hatte eine Liste von rund 20 Multimetern mit serieller Schnittstelle zum Ergebnis. Da einige Modelle in unserem Verbreitungsgebiet nicht marktgängig waren, blieben 15 Multimeter übrig, die wir beschaffen konnten. Ihre Preise laufen ebenso wie ihre Eigenschaften stark auseinander. Weil sich die Preise in dem weiten Bereich von einigen zehn Euro bis zu mehreren hundert Euro bewegen, sind direkte Vergleiche äußerst schwierig. Aus diesem Grund haben wir auf vergleichende Beurteilungen der Kandidaten verzichtet. Draht zum PC Der PC-Anschluss erfolgt bei den meisten Modellen über einen DB9-Stecker oder einen USB-Stecker. Auf der Multimeter-Seite ist das Kabel in der Regel über einen Spezialstecker mit einem oder zwei Optokopplern verbunden. Die Optokoppler übernehmen die galvanische Trennung zwischen Multimeter und PC. Einige Modelle verwenden hier Spezialstecker mit Stiften, wobei nicht immer klar ist, ob eine galvanische Trennung überhaupt existiert. Zum Beispiel ist beim Digitek DT8000 eine galvanische Trennung vorhanden, obwohl das Kabel an einen gewöhnlichen DB9-Steckverbinder angeschlossen wird. Die meisten Multimeter der niedrigeren Preisgruppen verzichten auf eine bidirektionale Kommunikation mit dem PC. Diese Modelle senden Messdaten zum PC, sie können jedoch keine Daten oder Befehle vom PC empfangen, die zum Beispiel die Multimeter-Einstellungen ändern. Bei einigen Modellen ist der eingleisige Datenverkehr leicht daran erkennbar, dass nur ein einzelner Optokoppler vorhanden ist, bei anderen Modellen ist dies weniger deutlich. Für einfache Aufgaben der Messdatenerfassung genügt die Datenübertragung zum PC auf der Einbahnstraße. Modelle der gehobenen Preisklassen sind durchgehend mit Datenkanälen in beiden Richtungen ausgestattet. Dank dieser Prämisse kann das Multimeter vom PC meist vollständig ferngesteuert werden, und auch ein eventuelles Setup-Menü ist über den PC zugänglich. Zum Lieferumfang der meisten Modelle gehört ein RS232- Kabel, andere Modelle benutzen für die Datenübertragung den USB-Port. Bestimmte Modelle stellen wahlweise beide Versionen zur Verfügung. Für semiprofessionelle Anwendungen und Entwicklungslabore mit modernen PCs ist USB eine adäquate Lösung, während im industriellen Umfeld bisher noch überwiegend RS232 bevorzugt wird. Für die Übertragungsgeschwindigkeit ist das Übertragungsverfahren ohne Bedeutung, denn das aufkommende Datenvolumen ist vergleichsweise gering. Das Modell MTX3283 von Metrix glänzt sogar damit, dass es Daten drahtlos über eine Bluetooth-Schnittstelle überträgt. PC-Software Auch hier lässt sich ein deutlicher Unterschied zwischen den unteren und oberen Preisgruppen feststellen. Die Software der Modelle von Digitek, Sinometer, Voltcraft, UNI und Velleman ist in ihrem Funktionsumfang relativ begrenzt. Wenn man nur einfache Vorgänge wie beispielsweise das Entladen eines Akkus am PC-Bildschirm beobachten möchte, genügt der Umfang vollauf. Bei allen Modellen wird der aktuelle Messwert in großformatigen Ziffern auf dem Bildschirm dargestellt. Dies kann für einige Anwendungen sogar nützlich sein. Noch nützlicher ist die Darstellung des Messwerts auf einer simulierten analogen Skala. Einige Pluspunkte seien schon vorab genannt: Die Software des Voltcraft VC-920 und des UNI UT70B (auffallend ist hier die Ähnlichkeit!) bietet etwas mehr Funktionalität als die Konkurrenz. Zum Beispiel können die Messdaten in unterschiedlichen Datenformaten gespeichert werden. Das ist sehr hilfreich, wenn die Daten später in eine Excel-Tabelle oder in eine Datenbank übernommen werden sollen. Wenn ein Programm das CSV-Format unterstützt (CSV = comma separated values), lassen sich die Daten meist bequem in ein anderes Programm importieren oder exportieren. Bei höheren Anforderungen liegt der Gedanke nahe, zusätzliche Software von Drittherstellern anzuschaffen. Sie ist in der Regel mit mehreren Multimeter-Modellen 6/ elektor 17

18 INFO & MARKT SERIELLE MULTIMETER kompatibel. Wir nennen hier nur DMM Profilab und Realview, beide von Abacom. Vor der Anschaffung sollte man sich vergewissern, dass Multimeter und Software zusammenpassen. Bei den teureren Modellen (Fluke, Agilent, Metrix, Gossen, Sanwa) haben die Hersteller auf die zugehörige Software deutlich mehr Gewicht gelegt. Meistens ist sie für das Modell maßgeschneidert, so dass dessen Eigenschaften optimal unterstützt werden. Hier kann festgelegt werden, wann die Datenaufzeichnungen beginnen sollen, welcher Messbereich eingeschaltet wird, ob aus den Messdaten über vorgegebene Zeitintervalle Mittelwerte gebildet werden sollen, dass nur beim Über- oder Unterschreiten eines Schwellenwerts eine Aufzeichnung stattfindet, und vieles andere mehr. Vielleicht werden Sie von solchen Funktionen niemals Gebrauch machen, doch für spezielle Anwendungen, beispielsweise in der Industrie, können sie sehr wichtig sein. Die Steuerung des Multimeters mit dem PC ersetzt bei einigen Modellen in vollem Umfang die Bedienung am Gerät. Eine so hohe Funktionalität muss natürlich durch einen höheren Preis abgegolten werden. Die Modelle Die Funktionalität, die Genauigkeit, die Ausstattung und die Verarbeitung bestimmen auch bei Multimetern mit serieller Schnittstelle den Preis. Muss das Multimeter kalibriert sein? Unternehmen, die nach ISO 9001 zertifiziert sind, dürfen nur mit kalibrierten Messgeräten arbeiten, wobei die Wiederholung der Kalibrierung in regelmäßigen Zeitabständen vorgeschrieben ist. Multimeter müssen auch mobilen Einsätzen gewachsen sein, bei denen rauere Umweltbedingungen herrschen. Gefragt sind robuste Konstruktionen, denen Temperaturschwankungen ebenso wenig wie mechanische Erschütterungen etwas anhaben können. Nicht zuletzt ist auch die elektrische Sicherheit eine Eigenschaft, die keinesfalls vernachlässigt werden darf. Die Modelle der gehobenen Preisklasse erfüllen mindestens die Vorschriften der Sicherheitskategorien CAT III/1000 V und CAT IV/600 V. Einige Modelle der unteren Preisklasse gehören niedrigeren Sicherheitskategorien an. Wir haben es bereits erwähnt: Die Entscheidung für ein Modell hängt vom Einsatzfeld ab. Wer nur gelegentlich zum Multimeter greift, jedoch auf spezielle Messfunktionen wie Kapazitäts- und Frequenzmessungen sowie auf die PC- Konnektivität nicht verzichten möchte, sollte zu einem der weniger kostspieligen Modelle greifen. Hier gefielen vor allem die Modelle Voltcraft VC-920 und UNI UT70B, die mit gut brauchbarer PC-Software geliefert werden. In der oberen Preisgruppe ist die Qual der Wahl größer, denn die einzelnen Modelle haben unterschiedliche spezifische Eigenschaften. In dieser Klasse muss die Software meist separat erworben werden, dies ist bei der Anschaffung zu berücksichtigen. Das Fluke 189, das Agilent U1252A und die Modelle von Sanwa, Metrix und Gossen sind solide und genaue Messgeräte mit ausgereifter Software. Wegen seiner außergewöhnlichen Gestaltung verdient das MT3283 von Metrix eine besondere Erwähnung. Ob dieser Wurf praxisgerecht ist, muss letztendlich der Anwender entscheiden. Jedenfalls haben sich die Entwickler bei Chauvin Arnoux (dem Metrix-Hersteller) etwas einfallen lassen. Auf den folgenden Seiten werden die Multimeter-Modelle mit Software im einzelnen vorgestellt. (060321)gd mit einstellbarem Duty- Cycle. True-RMS-Messung bis 100 khz, Frequenzmessung bis 100 MHz. Standalone Daten-Logging mit internem Speicher für 200 Messwerte möglich. Für dieses Gerät ist viel Zubehör erhältlich. Diverse spezielle Einstellungen sind über das Setup-Menü zugänglich. Agilent U1252A Gerät: Agilent hat sich insbesondere bei größeren Messgeräten einen Namen gemacht, doch auch einige handliche Multimeter gehören zum Programm. Das U1252A sieht robust und grifffest aus. Fünfstellige Anzeige und Bargraph, helle Beleuchtung, zahlreiche Messfunktionen wie Kapazität, Frequenz und Temperatur sowie ein eingebauter Rechteck generator Software: Die Basic-Edition des Agilent GUI Data Logger zeigt ein übersichtliches Fenster, in dem links die Geräteeinstellungen und rechts verschiedene Tab-Blätter angeordnet sind. Auswählbar sind hier die Messwerttabelle, die Zeitgrafiken, eine Liste der internen Speicherwerte des Geräts sowie ein Tab zum Einstellen des eingebauten Rechteckgenerators. Für das Loggen können Datum- und Zeitgrenzen, die Intervallzeit und weitere Parameter gesetzt werden. Alle Messwerte werden im CSV-Format unter einem automatisch generierten Dateinamen gespeichert. Auffallend sind die vielen Funktionen, über die das Gerät vom Programm aus bedienbar ist. 18 elektor - 6/2007

19 Digitek DT-4000ZC können Frequenzen und Kapazitäten gemessen werden. Separate Drucktaster für Relativ-Messung, eine Hold-Funktion und Umschalten zwischen Frequenz und Duty-Cycle. Die Verbindung mit dem PC geschieht auf etwas ungewöhnliche Weise über eine 3,5-mm-Klinkenbuchse auf der Vorderseite. Es ist nicht angegeben, ob die serielle Verbindung galvanisch getrennt ist. Eingebaut ist eine Auto-power-off-Funktion, sie kann für Langzeitmessungen über den PC abgeschaltet werden. Gerät: Einfaches handliches Multimeter mit abnehmbarer weicher Schutzhülle. Das Display hat 3 ¾ Digit Aufl ö- sung. Auch mit diesem Multimeter Software: Das mitgelieferte DMM-Programm unterscheidet sich von den meisten anderen. Das Basisfenster zeigt in großen Ziffern den aktuellen Messwert an, darunter eine analoge Skala mit Zeiger. Über Schaltknöpfe können weitere Fenster geöffnet werden. Hier erscheinen die Liste der Messwerte sowie die Grafik, die den zeitabhängigen Verlauf wiedergibt. Leider lassen sich die Fenstergrößen nicht verändern. Die Logging-Zeit und die Intervall-Zeit sind einstellbar. Daneben gibt es noch einige Einstellmöglichkeiten, sie sind jedoch begrenzt. Datenspeicherung ist in einem kommatrennenden Textformat möglich. Digitek DT8000 Gerät: Der große Bruder des 4000 bietet eine höhere Aufl ösung (5 Digit), ein erweitertes Display (mit simultaner Anzeige von zwei Messwerten in bestimmten Bereichen) sowie eine Anzahl Funktionen, die nicht überall zu finden sind. Dazu gehört der eingebaute Rechteckgenerator bis 5 khz mit einstellbarem Duty-Cycle. Außer den Schaltknöpfen für Max/Min und Rel gibt es auch einen Timer-Knopf, über den nach einer einstellbaren Zeit Alarm gegeben wird. Ferner können Schwellenwerte eingestellt werden, bei deren Über- oder Unterschreiten das Gerät ein Signal abgibt. Trotz des Standard-DB9-Steckverbinders am Gehäuse sind die Leitungen zum PC intern durch Optokoppler galvanisch getrennt. Software: Das zugehörige Programm unterscheidet sich erheblich vom Im Basisfenster erscheinen die beiden digitalen Werte, die auch das LC- Display des Geräts anzeigt. Darunter befindet sich ein analoger Zeiger, und links ist der Messverlauf über der Zeit zu sehen. Das Programm bietet umfangreiche Einstellmöglichkeiten, die meisten Funktionsknöpfe und Einstellungen des Geräts sind auch über das PC-Programm zugänglich (Zweiwegekommunikation!). Nach Aufrufen einer gespeicherten Messwert-Tabelle erscheint sie in einem separaten Fenster, darunter der grafische Verlauf. 6/ elektor 19

20 INFO & MARKT SERIELLE MULTIMETER Gerät: Vielseitiges Multimeter in robustem, solidem Gehäuse. Hohe Grundgenauigkeit: 0,025 %. Übersichtliches Display mit 4,5 Digit (5000) und getrenntem Bargraph. Außer den Standardgrößen können auch dbm/dbv, Siemens, Grad Celsius und Fahrenheit gemessen werden. Auch Frequenz- und Kapazitätsmessungen sind möglich. Für Wechselspannungen True-RMS-Messung bis 100 khz. Separate Knöpfe für MIN/MAX/AVG, Hold, Relativ und Flanke des Messsignals. Stand-alone Logging ist mit dem internen Speicher möglich. Setup-Menü für diverse Einstellungen. Software: Die getrennt erhältliche Software FlukeView Forms ist ein ziemlich umfangreiches Programm. Es arbeitet mit Formularen, deren Einteilung der Anwender selbst vornehmen kann. Das Programm bietet zahlreiche Einstellmöglichkeiten (z. B. Start- und Stopp-Logzeit einer Messung, prozentuale Änderung des Messwerts, bei der reagiert werden muss). Das Programm kann auch die Messwerte von zwei oder drei Geräten gleichzeitig anzeigen. Die Formulare können als Ganzes gespeichert werden, die Daten sind auch einzeln exportierbar (CSV-Format). Ferner kann der Logging-Speicher im Fluke 189 Gerät gelesen werden, die Daten erscheinen auf dem Display. Über das Programm können diverse Basiseinstellungen des Geräts vorgenommen werden. Gossen Metrawatt Metrahit X-TRA Schutz gegen Staub und Wasser. Autoranging-Strommessung von 100 ma bis 10 A über gleiche Anschlussbuchse. Originäre Messbuchsenverriegelung, gibt nur die Buchsen frei, die zum gewählten Messbereich passen. Gerät: Sehr widerstandsfähig wirkendes Gerät in stoßabweisender Gummi-Schutzhülle. 4 ½ Digit Display mit großen Ziffern und Bargraph. Zahlreiche Messbereiche, darunter Frequenz, Temperatur und Kapazität. True-RMS-Messung bis 20 khz. Zuschaltbarer Tiefpass für NF-Wechselspannungsmessungen. Interner Speicher für Messwerte. IP52- Software: Die zum Gerät gehörende Software Metrawin 10 ist für den gleichzeitigen Betrieb von bis zu zehn Multimetern ausgelegt. Die Messwerte können als Zahlenwerte mit Bargraph, auf einer analogen Skala, in einer Zeitgrafik und natürlich auch in Tabellenform wiedergegeben werden. Kombinationen dieser Anzeigeformate sind nur begrenzt möglich. Außer der y-t-darstellung ist auch die x-y-darstellung für die Wiedergabe von Lissajous-Figuren wählbar. Für die FFT-Analyse des gemessenen Signalverlaufs sind eigene Funktionen vorhanden. Die Messdaten sind in mehreren Formaten speicherbar. Über die Software können verschiedene Einstellungen der angeschlossenen Multimeter bedient werden. Die Inhalte der internen Speicher können gelesen und auf dem Bildschirm sichtbar gemacht werden. 20 elektor - 6/2007

21 Gossen Metrawatt Metrahit 29S Gerät: Dieses Modell sieht noch robuster als das Metrawatt X-TRA aus. Dreifaches Display, diverse Setup-Einstellmöglichkeiten über vier Funktionstaster. Hohe Genauigkeit mit 5 1 / 3 Digit, Grundgenauigkeit 0,02 %. Auch geeignet als Leistungsmesser und für die Netz-Störungsanalyse. Interner Datenlogger- Speicher 128 KB für die Aufnahme von Messwerten. True-RMS-Messung mit Bandbreite bis 100 khz. Außer den üblichen Messgrößen wie V, A, Ω, f, C und T können auch W, VA, Var, Wh und VAh gemessen werden. Das Gerät wird standardmäßig mit drei Messkabeln ausgeliefert! Eingebauter Signalgenerator bis 1 khz und eingebaute Zeituhr. Auch hier werden die Anschlussbuchsen verriegelt. Software: Die Software Metrawin 10 gehört auch zum Lieferumfang des Modells Metrahit 29S. Zum Verbinden dieses Multimeters mit dem PC dient ein mitgelieferter Adapter, er wird von oben auf das Gerät geschoben. Noch einige ergänzende Bemerkungen zur Software: Das Programm bietet relativ viele Möglichkeiten zum Bearbeiten und Ausdrucken von Daten. Ferner können Kommentarfelder, zum Beispiel in Grafiken eingefügt werden. Über einen wissenschaftlichen Taschenrechner sind Formeln auf Messdaten anwendbar. Die Triggerschwellen der angeschlossenen Geräte lassen sich voneinander unabhängig einstellen. Metrix MX26 Gerät: Durchdachtes, kompaktes Multimeter mit 3 ¾ Digit Display und Bargraph, die Bedienung weicht vom Gewohnten ab. Außer einem Beleuchtungsknopf ist ein Speichertaster vorhanden, mit dem der aktuell angezeigte Wert in einen Speicher übernommen wird. Beim Drücken des Peak -Ta s- ters speichert das Gerät kurzzeitige Strom- und Spannungsspitzen. Kapazitäts- und Frequenzmessungen sind auch hier möglich, True-RMS-Messungen sind bis 100 khz durchführbar. Auffallend sind ferner der Spannungseingang, der sich ganz links befindet (bei allen anderen Modellen rechts) sowie die durchdachte Konstruktion des Batteriefachs. Darunter haben die Sicherungen der Strombereiche ihren Platz. Software: SX-DMM von Metrix ist ein übersichtliches Programm mit vielen Möglichkeiten. Hier ist keine analoge Messgeräteskala vorhanden, sondern nur eine Tabelle mit den gemessenen Werten, dem aktuellen Messwert und einer Zeitcharakteristik. Die gewünschte Messgröße und der Bereich können über die Software gewählt werden. Wenn das Gerät falsch eingestellt ist, folgt eine Rückmeldung. Auf die Messwerte können verschiedene Berechnungen angewandt werden, verfügbar sind diverse Funktionen. Auch möglich ist das gleichzeitige Durchführen von zwei Messungen und das Verknüpfen der beiden Messwerte. Für das Excel-Format ist eine Export-Schnittstelle eingebaut. 6/ elektor 21

22 INFO & MARKT SERIELLE MULTIMETER bis zu vier Messwerte und Bargraph gleichzeitig möglich, alle Standard- Messfunktionen einschließlich Kapazität, Frequenz und Temperatur, Hold-, Peak- und Speichertaster sowie vieles mehr. Die Anschlussbuchsen befinden sich auf der Vorderseite, so dass die Messkabel beim Arbeiten nicht im Weg sind. Metrix MTX3283 Gerät: Dies ist das extravaganteste aller uns bekannten Multimeter. Futuristische äußere Gestaltung, aufklappbares grafisches Display mit diversen Anzeigemöglichkeiten, Menüsteuerung, serielle Schnittstelle und Bluetooth! Doch zurück zu den Möglichkeiten und Eigenschaften: 5 ½ Digit Display, grafische oder numerische Anzeige der diversen Messwerte, Software: Die Software SX-DMM ist mit der Software des Metrix MX26 identisch. Wie bereits dort beschrieben, bietet das Programm zahlreiche Möglichkeiten zum Speichern und Verarbeiten von Messwerten. Bei bestimmten Messprozeduren können in den Messablauf ohne Umweg Berechnungen mit Formeln eingefügt werden. Sämtliche Geräteeinstellungen sind über das Programm durchführbar. Ferner kann das Programm auch die Rolle eines Webservers übernehmen. Dadurch können die Messdaten an jedem Computer betrachtet und ausgewertet werden, der am firmeninternen Netzwerk angeschlossen ist. Gerät: Dieses graue Gerät mit grauer Gummi-Schutzummantelung kommt äußerlich etwas unauffällig daher, obwohl es einiges bietet. Das kalibrierte Gerät hat ein 3 ¾ Digit Display mit großformatigen Ziffern und schnell reagierendem Bargraph (60 mal in der Sekunde laut Handbuch). Auch hier findet man den gewohnten Umfang an Messbereichen vor, darunter Kapazität (bis 10 mf), Frequenz und Temperatur. Vorhanden sind Taster für Max/Min, Rel, Hold, Peak Hold sowie ein Knopf zum Dehnen der Bargraph-Skala. True-RMS-Messung bis 20 khz, separater 50-Ω-Messbereich und 50-mV-DC-Bereich. Software: Sanwa bietet die Pakete PC Link und PC Link Plus an. Plus kann Datenlogging mit acht Geräten gleichzeitig durchführen. Das Programm sieht wie das Gerät recht unauffällig aus. Sichtbar ist nur ein großes grafisches Zeitfenster für die Messwerte, darüber die Tabelle mit den Messdaten, und rechts ein Feld mit den Einstellungen. Außer der Intervallzeit können auch Zeitgrenzen und Datum vorgegeben werden. Die Messungen werden innerhalb der gewählten Zeiten vorgenommen. Eingeführt werden kann eine Linearisierungstabelle, die oberen und unteren Schwellenwerte sind einstellbar, und Sanwa PC510 auch relative Messungen sind möglich. Messdaten können im CSV-Format exportiert oder direkt nach Excel übernommen werden. 22 elektor - 6/2007

23 Sanwa PC5000 Gerät: Dieses Gerät gleicht äußerlich dem Modell PC510: Gleiches graues Gehäuse mit gleichen Abmessungen und gleicher grauer Gummi-Schutzhülle. Die Eigenschaften sind jedoch deutlich höherwertig. Außer dem identischen Bargraph ist ein 5 ¾ Digit Display vorhanden. Seine Reaktionszeit bei Gleichspannung und Frequenz wird kürzer, wenn es mit einem Drucktaster auf 4 ¾ Digit reduziert wird (5 mal/s statt 1,25 mal/s). Auch hier sind die Bereiche True-RMS bis 20 khz, Kapazität und Frequenz vorhanden, ebenso wie die empfindlichen Bereiche für Ω und V DC. Darüber hinaus können Schleifenströme serieller Verbindungen, dbm-werte und Duty-Cycle gemessen werden. Software: PC Link passt auch zum PC5000. Die schon beim PC510 beschriebenen Grundeigenschaften sind bei beiden Modellen identisch. Hier fällt auf, dass die Software unmittelbar reagiert, wenn das Gerät in andere Bereiche oder in eine andere Auflösung geschaltet wird. Sogar beim Umschalten von 4 ¾ auf 5 ¾ Digit werden bei der nächsten folgenden Messung die korrekten Daten übernommen. Das Programm ist ferner in der Lage, Messdaten einmalig oder in Zeitintervallen mit an eine vorgegebene Adresse zu schicken. E- Mail-Benachrichtigung ist auch möglich, wenn ein eingestellter Schwellenwert erreicht wird. Sinometer MS8218 Grundgenauigkeit 0,03 %, und True- RMS-Messung bis 20 khz. Außer den Standardgrößen können auch Kapazität, Frequenz und Duty-Cycle gemessen werden. Ferner ist ein eigener Bereich für dbm-messungen vorhanden. Große Drucktaster für Max/Min, Rel und Hold. Abschaltbarer Auto-power-off nach 15 Minuten mit separatem Wake-up -Knopf. Ungewöhnlich ist die Stromversorgung mit sechs Mikrobatterien (AAA). Gerät: Großvolumiges Gerät mit dunkelgrüner Gummi-Schutzhülle. Display mit großformatigen Ziffern, 4 ¾ Digit, darüber befindet sich ein Bargraph. Software: Die meisten Hersteller verwenden für die Software-Oberfl äche ähnliche Konzepte. Das trifft auch hier zu: Analoge und digitale Skala, eine Zeitgrafik und eine Tabelle mit den Messwerten werden in einem Fenster dargestellt. Originell ist das analoge Messgerät mit verzögernder Zeigerdämpfung, es ist dem mechanischen Vorbild nachempfunden. Einstellbar ist nur das Messintervall von 0,5 bis 5 Sekunden. Dadurch ist alles überschaubar. Messdaten werden im CSV-Format gespeichert. Nach Aufrufen einer Datei erscheint ein separates Fenster mit einer Messwerte-Übersicht und einer zugehörigen Zeitgrafik. Wenn sie mit dem Cursor durchlaufen wird, werden die Messpunkte sichtbar. 6/ elektor 23

24 INFO & MARKT SERIELLE MULTIMETER Gerät: Großes, robust aussehendes Gerät in Gummi-Schutzumhüllung. Das 3 ¾ Digit Display ist großformatig und leicht ablesbar, vorhanden ist auch ein Bargraph. Separat zuschaltbare Beleuchtung. Die Auto-power-off-Funktion schaltet das Gerät nach 30 Minuten ab. Alle Standard-Messgrößen können auch hier gemessen werden, einschließlich Kapazität und Frequenz/Umdrehungszahl. Vorhanden sind auch eigene Bereiche für Grad Celsius und Fahrenheit. Separate Funktionsknöpfe für Hold, Min/Max, Rel und Einschalten der RS232-Verbindung. Das Display reagiert etwas sprunghaft. Alles in allem ein Gerät, mit dem man in der Praxis gut arbeiten kann. UNI-T UT70B Software: Das zum Lieferumfang gehörende Programm ist offensichtlich mit dem Programm des Modells Voltcraft VC- 920 identisch, es hat übereinstimmende Funktionalität. Vier Fenster sind sichtbar: Der Messwert in Ziffern, eine analoge Messskala, eine Spalte mit den Messwerten und eine Zeitgrafik. Die Anzahl der Messungen kann eingestellt werden, ebenso die Intervallzeit. Die Messdaten lassen sich in mehreren Formaten speichern. Dieses Gerät wird zwar mit optischer RS232-Schnittstelle geliefert, auf der zugehörigen CD befinden sich aber auch USB-Treiber. Velleman DVM 345DI Gerät: 3 ¾-Digit-Multimeter mit abnehmbarer Weichplastik-Schutzhülle, das dem Standard entspricht. Separat zuschaltbare Hintergrundbeleuchtung. Unter den Digits ist ein Bargraph sichtbar. Außer den üblichen Messgrößen können mit dem Gerät h fe -Werte von Transistoren gemessen werden (über einen kleinen Klemmsockel). Ferner sind zwei Kapazitätsbereiche sowie ein Temperaturbereich für den mitgelieferten Temperatursensor vorhanden. Keine automatische Abschaltung bei Nichtgebrauch. Ungewöhnlicher RS232- Anschluss über einen Steckverbinder mit fünf langen Stiften. Keine Angabe, ob eine galvanische Trennung vorhanden ist. identisch mit MAS-345 Software: Das Programm MAS-View lässt nach dem Starten vier Fenster erscheinen: DC/AC-Einstellung, daneben die Messwerte in Ziffern, ein Balkendiagramm mit einer prozentualen Anzeige, eine Tabelle mit den Messwerten sowie eine Grafik, die den zeitabhängigen Verlauf darstellt. Die Fenster können einzeln vergrößert werden, die Sampling-Zeit lässt sich einstellen, und ein Beeper warnt bei Über- oder Unterschreiten eines einstellten Schwellenwerts. Messdaten lassen sich nur in einem Textformat (.dat) speichern. Die Dateiverwaltung im Programm ist ziemlich unübersichtlich. 24 elektor - 6/2007

25 Voltcraft VC820 einschließlich Frequenz und Kapazität. Eigene Knöpfe für Bereichseinstellung von Hand, Duty-Cycle, relative Messung und Hold-Funktion. Grundgenauigkeit 1 %. Leider kein automatisches Abschalten nach bestimmter Zeit. Im Übrigen ein gutes Standard-Multimeter, besonders für diesen Preis. Gerät: Preisgünstiges Gerät mit grifffester Außenhülle und klarem 3 ¾ Digit Display. Trotz des günstigen Preises sind alle Standardfunktionen vorhanden, Software: Die Software ist ähnlich wie beim VC920, bietet jedoch weniger Möglichkeiten. Verbunden wird das Gerät über das mitgelieferte optische RS232-Kabel. Das Programm ist einfach und übersichtlich gestaltet. Der aktuelle Messwert wird auf einer analogen Skala und in großformatigen Ziffern angezeigt. Ferner erscheinen die Messwerte in einer Tabelle und in einer Grafik. Die Sampling-Intervalle können eingestellt werden, das Gerät liefert kontinuierlich etwa einmal in der Sekunde einen Messwert. Die Dateiverwaltung ist in dieser Version eingeschränkt. Messwerte können in Standarddateien gespeichert werden, die Dateinamen lassen sich nicht ändern. Voltcraft VC920 Gerät: Ansprechendes Multimeter mit weichen Seitenpolstern. Großformatiges Display mit doppelter Anzeige und Bargraph, helle weiße Hintergrundbeleuchtung und automatische Geräteabschaltung nach einstellbarer Zeit. 4 ¾ Digit Hauptdisplay (40000). Zahlreiche Einstellmöglichkeiten wie Min/Max-Anzeige, Peak, Hold, Rel, Speichern und Abrufen von Messwerten. Frequenzmessung (400 MHz) und Kapazitätsmessung (40 mf), True-RMS-Messung bis 400 khz. Gut ausgestattetes Gerät mit zahlreichen Möglichkeiten, vollständiger Lieferumfang. Software: Die mitgelieferte Software ist klar und übersichtlich gestaltet. Das Fenster zeigt den aktuellen Messwert, eine analoge Skala, die gemessenen Werte in numerischer Tabellenform sowie eine Grafik, in der die gemessenen Werte erscheinen. PC-Verbindung über RS232, mit optionalem Kabel auch über USB. Eine Hilfefunktion fehlt. Gemessen werden kann eine Standardanzahl an Messwerten, oder die Anzahl wird auf Unendlich eingestellt. Die Messwerte können in Dateien gespeichert und abgerufen werden (Excel-, Database- oder Textformat). Das Sampling-Intervall ist in Sekunden einstellbar. Die Grafik lässt sich scrollen und zoomen. 6/ elektor 25

26 INFO & MARKT SERIELLE MULTIMETER Marke und Modell Ca. Preis ( ) mit MWSt. Digit-Anzahl Grundgenauigkeit [%] C f AC True-RMS 1 Sonstige Bereiche Digitek DT-4000ZC /4 (4.000) 0,5 100 μf 10 MHz - Tastverhältnis Voltcraft VC /4 (4.000) 0,9 100 μf 10 MHz - - Sinometer MAS /4 (4.000) 0,5 400 nf - - hfe Velleman DVM345DI /4 (4.000) 0,5 400 nf - - hfe Digitek DT /6 (80.000) 0, μf 8 MHz - Drehzahl, dbm UNI-T UT70B /4 (4.000) 0,8 40 mf 400 MHz - Drehzahl Voltcraft VC /4 (40.000) 0,1 40 mf 400 MHz 400 khz Tastverhältnis, RS232 Sinometer MS /6 (50.000) 0,03 5 mf 2 MHz 20 khz Tastverhältnis, dbm Sanwa PC /6 (5.000) 0,06 1 mf 125 khz 20 khz - Metrix MX /6 (50.000) 0,3 50 mf 500 khz 100 khz Sanwa PC /6 ( ) 0,03 1 mf 2 MHz 20 khz Tastverhältnis, dbm, RS232 Gossen Metrawatt Metrahit x-tra /2 (12.000) 0,05 1 mf 1 MHz 20 khz Pulsbreite Agilent U1252A /6 (50.000) 0, mf 20 MHz 100 khz Pulsbreite, dbm, dbv Fluke /6 (50.000) 0, mf 1 MHz 100 khz Pulsbreite, dbv Gossen Metrawatt 29S /3 ( ) 0,02 30 mf 300 MHz 100 khz db, W, VA, Var, Wh, VAh Metrix MTX 3283 Bluet /2 ( ) 0,02 2 MHz 200 khz Pulsbreite, db 1 Werte nicht direkt vergleichbar, da durch Hersteller unterschiedlich spezifi ziert. Marke und Modell Displaybeleuchtung Autooff Zusatzfunktionen M=Min/Max, A=Average, H=Hold, P=Peak, R=Rel. Kabel Software Preis ( ) ca. mit MWSt. 2 Digitek DT-4000ZC - H, R RS232 inklusive - Voltcraft VC H, R RS232 inklusive - Sinometer MAS RS232 inklusive - Velleman - DVM345DI - RS232 inklusive - Digitek DT P, H, R RS232 inklusive - UNI-T UT70B M, H, R RS232 inklusive - Voltcraft VC-920 M, H, P, R RS232 inklusive - Sinometer MS8218 M, H, R RS232 inklusive - Sanwa PC510 - M, H, P, R, Zoom RS232 COSIGRAPH Metrix MX 26 P, Mem RS232 SX-DMM 184 Sanwa PC M, H, P, R RS232 COSIGRAPH Gossen Metrawatt M, H, Datenspeicher Metrahit x-tra USB METRAwin Agilent U1252A M, H, P, R, Rechteckgenerator, Datenspeicher USB inklusive - Fluke 189 FlukeView M, A, H, P, R, Datenspeicher USB Forms 221 Gossen Metrawatt M, H, Rechteckgenerator, Datenspeicher, Stoppuhr 29S USB METRAwin Metrix MTX 3283 M, H, P, R, Datenspeicher Bluet. USB SX-DMM Software inklusive Kabel Marke und Modell Typ Webadresse (Hersteller) Agilent U1252A Digitek Sinometer Uni DT-4000ZC, DT8000 MAS-345, MS8218 UT70B Distributor / Vertrieb u.a. Meilhaus Electronic, DataTec k.a. ELV Webadressen (Deutschland) Fluke u.a. RS-Components, Farnell, (> Vertriebspartner) Schuricht, Pewa, Conrad Gossen Metrawatt 28S, Metrahit x-tra u.a. DataTec, Pewa (> Vertriebspartner) Metrix MX 26, MTX u.a. Schuricht Sanwa PC510, PC u.a. Farnell, Conrad Velleman DVM345DI VS Electronic SLY Electronic Voltcraft VC-820, VC Conrad elektor - 6/2007

27 LABORGEFLÜSTER TECHNIK Was messe ich? Nicht identifizierte Störquellen Von Luc Lemmens Zum Zeitpunkt des Erscheinens dieser ELEKTOR-Ausgabe veranstaltet das FHI (Vereinigung der niederländischen Technologiebranchen) wieder die Fachausstellung Electronics & Automation. Dort wird in diesem Jahr eine Produktions- und Teststraße für Leiterplatten gezeigt. In diese so genannte Live Production Integration Line (LivePIL) sind moderne Komponenten und Teilsysteme integriert, die in der Industrie Verwendung finden. Zu einer solchen Demonstration gehört natürlich auch eine Platine, die dort bestückt und getestet wird. ELEKTOR erhielt den Auftrag, für dieses Projekt die Schaltung und die Platine zu entwickeln. Die Schaltung durfte aus mehreren Gründen nicht sehr umfangreich sein. Die vom Band laufenden bestückten Boards werden kostenlos unter den Ausstellungsbesuchern verteilt, und zu einer State of the art -Produktionsanlage gehören natürlich auch State of the art -Bauelemente. Vertreter dieser Kategorie sind winzige SMDs, die nicht von Hand, sondern nur von Präzisionsmaschinen bestückt werden können. Die Wahl fiel schließlich auf einen WiFi-Sniffer, eine kleine Schaltung, die Funknetzwerke aufspürt und deren Signalstärke anzeigt. Einige Bauelemente waren so winzig, dass im ELEKTOR-Labor keine Muster- und Testexemplare aufgebaut werden konnten. Da ließ sich auch mit Speziallötkolben, SMD-Rework-Station und dem berühmten SMD-Ofen nichts mehr ausrichten. WiFi-Funknetzwerke arbeiten in einem Frequenzband bei 2,45 GHz. Ein Bereich, der für das ELEKTOR-Labor (noch) nicht Alltagsarbeit ist. Am Ende der Fertigungsstraße auf der Ausstellung wird das Endprodukt mit einem Messaufbau von Rohde & Schwarz getestet. Mehrere Mitarbeiter dieses Unternehmens besuchten kürzlich das ELEKTOR-Labor, um die Schaltung zu begutachten. Die durchgeführten Messungen ergaben, dass der Empfangsbereich etwas zu breit geraten war. Alle Signale im Bereich von etwa 1,4 GHz bis 2,8 GHz versetzten den LED-Balken in Bewegung. Die höchste Empfindlichkeit lag zwar bei 2,45 GHz, doch der Empfangsbereich war wesentlich breiter als das WiFi-Band. Während der Messungen trat ein seltsamer Effekt auf: Auch wenn das Funknetzwerk im ELEKTOR- Labor abgeschaltet war, schlug der LED-Balken des WiFi-Sniffers ab und zu aus. In regelmäßigen Zeitabständen schien die Schaltung ein Signal zu empfangen. Zunächst gab die Ursache dieser mysteriösen Erscheinung Rätsel auf. Dann wurde nach Labormitarbeitern geforscht, die vielleicht ein aktives Bluetooth-Handy in der Tasche trugen. Die Suche verlief erfolglos, ebenso wie die Suche nach anderen WLAN-Sendern wie etwa in Notebooks oder Organizern in den nahe gelegenen Redaktionsräumen. Obwohl keine Quelle für die unbekannten Funksignale ausgemacht werden konnte, schlug der LED-Balken in regelmäßigen Zeitabständen aus... Nach längerem angestrengten Nachdenken kam die Erkenntnis: Nicht weit entfernt vom ELEKTOR- Labor liegt der Maastricht Aachen Airport (MAA), an dem auch Eurocontrol (MUAC) angesiedelt ist. Dort ist eine weithin sichtbare, runddrehende Radarantenne installiert. Die Vermutung lag nahe: Der WiFi-Sniffer reagierte immer dann, wenn der Radarstrahl das ELEKTOR-Labor erfasste. Die Nachfrage am Airport ergab, dass die Radaranlage tatsächlich im Bereich 2,8 GHz arbeitet und dass eine Antennenumdrehung 3,4 Sekunden dauert. Exakt in diesem Rhythmus leuchtete der LED- Balken des WiFi-Sniffers auf. Wir hatten - ohne es zu wissen - einen Radardetektor gebaut! Bei einem Radardetektor denkt man vielleicht unwillkürlich an einen Radarwarner, der im Straßenverkehr Geschwindigkeitssünder vor Strafe schützen soll. Dazu taugt der WiFi-Sniffer aber nicht, da die Radar-Geschwindigkeitsmessgeräte der Polizei (Multanova etc.) in der Regel mit viel höheren Frequenzen arbeiten (075062)gd 6/ elektor 27

28 PRAXIS KFZ-MESSTECHNIK Kompakter OBD-2- Klartext- Fehleranalyse ohne PC Von Folker Stange und Erwin Reuss Tiefe Einblicke in die moderne Autoelektronik vermittelt der neue Analyser, der alle OBD-2-Protokolle automatisch erkennt. Das Handheld-Gerät kommt gänzlich ohne PC-Unterstützung aus, ist einfach zu bedienen und ermöglicht es, unabhängig von der Werkstatt die Fehlercodes auszulesen und den Fehlerspeicher und die MIL-Anzeige des Fahrzeugs zurückzusetzen. Seit der Jahrtausendwende sind immer mehr Pkws mit der standardisierten OBD-2-Schnittstelle ausgerüstet. Mittlerweile sind OBD-2-Lesegeräte nicht mehr aus der modernen Kfz-Diagnose wegzudenken, sie gehören fast schon in die Werkzeugkiste. So kommt es zum Beispiel beim Einbau eines Autoradios oder eines Navi- Systems häufig zu Einträgen in den Fehlerspeicher. Bei Pkws, die auf alternative Kraftstoffe umgestellt wurden, kann das Motorsteuergerät Betriebszustände falsch interpretieren und ebenfalls überflüssigerweise Einträge im OBD-Fehlerspeicher des Fahrzeuges ablegen. Mitunter werden Fehler sogar als kritisch eingestuft, so dass das Fahrzeug in den Notbetrieb wechselt. Das bedeutet normalerweise: Werkstatt aufsuchen, Fehlerspeicher und eventuell auch MIL (Fehleranzeige Malfunction Indicator Light) zurücksetzen lassen und diesen Service (teuer) bezahlen. Mit dem hier vorgestellten handlichen OBD-Scanner ist es ein Leichtes, den Fehler zurückzustellen und die Fahrt fortzusetzen. Die Kosten für einen Bausatz hat man bei einmaligem Auslesen und Zurücksetzen des Fehlerspeichers schon wieder hereingeholt. Über OBD-2-Diagnosegeräte mit PC- Anbindung ist nicht nur in ELEKTOR schon viel geschrieben worden. Viel praktischer ist aber ein kompakter OBD-Scanner mit eigenem Display, der ohne Notebook und Batterien an jeder OBD-Schnittstelle funktioniert. Das hier vorgestellte Gerät hat noch weitere Vorteile: es lässt sich über nur zwei Tasten bedienen, erkennt automatisch alle gebräuchlichen OBD-2/EOBD- Protokolle, zeigt 580 Fehlercodes per Laufschrift mit Fehlerbezeichnung auf Deutsch und ist im Handschuhfach des Autos immer griff- und einsatzbereit. Die Schaltung Der OBD-2-Leser verwendet einen speziellen AVR-Mikrocontroller mit CAN-Interface, den AT90CAN128 von Atmel. Dieser Controller basiert auf dem ATmega128, von dem er sich im Wesentlichen nur durch die CAN- Funktionalität unterscheidet. Der Con- 28 elektor - 6/2007

29 Analyser OBD-2- Buchse ISO/KWP PWM VPWM CAN 16 x 3 LCD DISPLAY Key AGV4900 Handheldscanner Bild 1. Prinzipschaltbild des OBD-2-Analysers troller ist mit der leistungsfähigen Firmware AGV4900 programmiert und betreut die OBD-2-Schnittstelle und das Benutzerinterface, das wiederum Tastatur, Summer, LEDs und Display umfasst (Bild 1). Die Anschlussbelegung der genormten OBD-2-Diagnosebuchse ist in Bild 2 angegeben. Um alle aktuell in Pkws eingesetzten OBD-2-Protokolle unterstützen zu können, benötigt der Controller verschiedene bidirektionale Interfaces: K-Line CAN-H S- C- PWM+ VPWM A B +12 V L-Line CAN-L PWM Bild 2. Anschlussbelegung der OBD-2/EOBD-Buchse. Die Pins 1, 3, 8 und 9 sind frei. Pin 4 ist die Fahrzeug- und Pin 5 die Signal-Masse. Spezifikationen: Automatische oder manuelle Wahl des OBD-2-Protokolls Sehr schneller Automatikmodus (Protokollscan), 0,1...2,6 s je nach Protokoll Ultraschneller Bootkomplex, nach nur einer Sekunde betriebsbereit Auslesen und Anzeige der wichtigsten Fahrzeugdaten (abhängig vom Fahrzeug) Umschaltbare Live-Anzeige von Sensordaten (auch Lambda-Sonde) Anzeige der Fahrgestellnummer, wenn vom Fahrzeug unterstützt Auslesen und Anzeige des Fehlercodespeichers Auslesen und Anzeige der Freeze-Frame-Daten Löschen des Fehlercodespeichers Sprachauswahl (Deutsch und Niederländisch) 580 Fehlercodes per Laufschrift und in Klartext Alle derzeit existierenden Pkw-OBD-Protokolle werden unterstützt: ISO ISO (KWP2000) J1850 PWM J1850 VPWM ISO (CAN, 11/29 Bit, 250/500 kbaud) Stromversorgung über den OBD-2-Anschluss aus dem Fahrzeug (12 V) 3-zeiliges beleuchtetes LC-Display - Kontrast einstellbar Akustische Signale zur Unterstützung der Ausgabe, Signalton bei erkannten Fehlercodes Anzeige des Connect-Status und Datenflusskontrolle mit LEDs Bedienung des Gerätes mit nur zwei Funktionstasten Anschluss an ein OBD-2-Standardkabel Handheld-Format: 80x135x30 mm3 (BxHxT), ca. 150 g K/L-Interface PWM-Interface VPWM-Interface CAN-Interface Die ersten drei bestehen im Schaltplan (Bild 3) je aus einer typischen, für das Wichtiger Hinweis: jeweilige Protokoll optimierten Schaltung aus Komparator und Transistor. Wegen der hohen Ströme, die über die recht niederohmigen Pull-up-Widerstände der K- und L-Leitung fließen, Der OBD-Analyser eignet sich nur für Fahrzeuge, die OBD-2/EOBD-fähig sind. EOBD ist in der EU für die Zulassung neuer Fahrzeuge vorgeschrieben: Seit für alle Pkw mit Ottomotor. Seit für alle Pkw mit Dieselmotor. Liegt die Erstzulassung Ihres Autos vor dem angegebenen Stichtag, sollten Sie vor dem Bau des OBD-Analysers zum Beispiel in der Internetdatenbank von Florian Schäffer [4] nachsehen, ob es mit OBD-2 kompatibel ist. 6/ elektor 29

30 PRAXIS KFZ-MESSTECHNIK +12V K/L-Interface +5V +5V R6 R11 8 RN3 2 RN3 K-Line L-Line Q4 2x BS170 BS Q8 D5 K2 3 RN1 10k BS IC2.A 1N RN1 7 10k 9 10 RN1 IC2.B 1 PWM- 6 10k RN1 Q5 +12V D1 +12V 560 Ω +5V 10k 7 VPWM PWM+ 1N4004 Q3 560 Ω 6 R4 R3 100k 100k RN3 6k8 5 6k8 7 2 RN1 10k 1 PWM-Interface IC2 = LM339N CAN-H CAN-L 8 RN k 100 Ω R7 6k8 1 C6 470p CAN-Interface Ω Q7 BS250 D4 R8 C7 470p 10 RN2 10k CANH 6 CANL 8 RS +5V S1 KL IN K OUT L OUT IC4 Q6 BS170 PWM+ OUT PWM- OUT PWM IN +8V +5V VPWM-Interface RN IC2.D N4148 RN2 IC2.C 9 10k k 4 RN2 10k TXD 4 RXD 5 VREF 2 PCA82C250 S3 3 RN3 6k8 4 VPWM OUT VPWM IN (AD0)PA0 (AD1)PA1 (AD2)PA2 (AD3)PA3 (AD4)PA4 (AD5)PA5 (AD6)PA6 (AD7)PA7 (A8)PC0 (A9)PC1 (A10)PC2 (A11)PC3 (A12)PC4 (A13)PC5 (A14)PC6 (A15)PC7 (IC3/INT7)PE7 (T3/INT6)PE6 (OC3C/INT5)PE5 (OC3B/INT4)PE4 (OC3A/AIN1)PE3 (XCK0/AIN0)PE2 (TXD/PDO)PE1 (RXD/PDI)PE0 AREF (IC1)PD4 (XCK1)PD5 (T1)PD6 (T2)PD7 A C10 100n C5 22p AVCC 19 PG4(TOSC1) 18 PG3(TOSC2) 43 PG2(ALE) 34 PG1(RD) 33 PG0(WR) 1 PEN IC3 17 PB7(OC2/OC1C) 16 PB6(OC1B) 15 PB5(OC1A) 14 PB4(OC0) 13 PB3(MISO) 12 PB2(MOSI) 11 PB1(SCK) 10 PB0(SS) AT90CAN128 AGV4900 XTAL1 XTAL Q1 8MHz VCC VCC C4 22p 20 RESET 54 PF7(ADC7/TDI) 55 PF6(ADC6/TDO) 56 PF5(ADC5/TMS) 57 PF4(ADC4/TCK) 58 PF3(ADC3) 59 PF2(ADC2) 60 PF1(ADC1) 61 PF0(ADC0) 25 PD0(SCL/INT0) 26 PD1(SDA/INT1) 27 PD2(RXD1/INT2) 28 PD3(TXD1/INT3) LED1 1k R1 rot +12V 1k5 R12 LED2 +5V R5 33Ω 1N4148 VCC RST R/W 38 CSB 39 RS 3 IC2 12 grün D2 BZ1 F/CM12P E VIN VOUT D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 LCD EA DOG-M163E PSB C1 100n IC CAP1N CAP1B V C2 100n IC1 78L08 A1 A2 C1 C2 +5V R9 33Ω V C3 100n Bild 3. Im Schaltplan ist der AVR-Mikrocontroller mit CAN-Interface das zentrale Bauteil. macht es Sinn, hier MOSFETs einzusetzen. Das CAN-Interface wird in Verbindung mit dem speziellen CAN-Treiber- IC PCA82C250 realisiert. Das Tastenfeld besteht aus zwei Tastern, die dank der intelligenten Menüführung durch die Firmware für die Bedienung ausreichen. Ebenso schlicht ist die Ansteuerung des Summers sowie die der Leuchtdioden für die Anzeigen connect und data-traffic. Die recht komplexe Ansteuerung des dreizeiligen und dank LED-Hintergrundbeleuchtung auch bei Dunkelheit gut ablesbarbaren LC-Displays bewerkstelligt der Controller über die Signalleitungen seiner SPI-Schnittstelle. Die niedrige Controller-Taktfrequenz von 8 MHz stellt einen guten Kompromiss zwischen Leistungsfähigkeit und geringer EMV-Emission dar. Die Firmware Herzstück des OBD-2-Analysers ist der programmierte Mikrocontroller mit der Bezeichnung AGV4900 [1], der unter anderem vom Co-Autor Erwin Reuss für Stange-Distribution [2] entwickelt wurde und dort auch einzeln lieferbar ist. Wie bei allen vergleichbaren OBD- Projekten ist auch hier die Firmware im Mikrocontroller kopiergeschützt und nicht als Datei erhältlich, ebenso ist der Quellcode nicht verfügbar. Ohne eine solche Regelung könnte ein derart leistungsfähiger OBD-Analyser nur als Fertiggerät angeboten werden. Ein kostengünstiger Selbstbau wäre dann überhaupt nicht möglich. In der Controller-Software stehen zwei Menüsprachen zur Auswahl, nämlich Deutsch und Niederländisch. Von Stange-Distribution werden auch noch verschiedene OBD-2-Controller für unterschiedliche Einsatzzwecke angeboten. Alle Funktionen des OBD-2-Analysers sind mit den beiden Tastern über das Menü leicht erreichbar. In der Praxis sehr angenehm ist der schnelle Bootkomplex, der die Betriebsbereitschaft in kaum mehr als einer Sekunde herstellt. Gespeicherte Fehlercodes werden nicht nur mit der Codenummer angezeigt. Die häufigsten 580 (!) Codes werden in der gewählten Sprache in Klartext per Laufschrift ausgegeben, so dass eine schnelle und effektive Diagnose möglich ist ganz ohne OBD- Buch mit den Fehlercodes nach ISO :2005 [3]! Auf- und Einbau Bei der Konzeption der Platine (Bild 4) wurde bewusst auf SMD-Technik verzichtet, um den Schwierigkeitsgrad 30 elektor - 6/2007

31 Bild 4. Bei der Entwicklung der Platine wurde bewusst auf SMD-Bestückung verzichtet. beim Bestücken und Löten niedrig zu halten. Die industriegefertigte Platine besteht aus dem Material FR4 mit Goldauflage. Im Gegensatz zur derzeit gebräuchlichen bleifreien Lötzinnbeschichtung korrodiert das Edelmetall Gold nicht. Die Platine ist dadurch fast unbegrenzt lagerfähig und lässt sich exzellent verzinnen, sowohl mit bleifreiem als auch bleihaltigem Lot. Der Nachbau mit dieser Platine erfordert eigentlich nur etwas Sorgfalt und Si- Stückliste Widerstände: R1 = 1 k R3,R4 = 100 k R5,R9 = 33 Ω R6,R11 = 560 Ω R7,R8 = 100 Ω R12 = 1k5 RN1,RN2 = 10-k-Widerstandsarray SIL10 RN3 = 6k8 Widerstandsarray SIL8 Kondensatoren: C1 C3,C10 = 100 n C4,C5 = 22 p C6,C7 = 470 p Halbleiter: D1 = 1N4004 D2,D4,D5 = 1N4148 IC1 = 78L08 IC2 = LM339N IC3 = AT90CAN128 (Atmel-QIL), programmiert als AGV4900 (Stange-Distribution) IC4 = PCA82C250 (Philips) IC5 = 7805 LED1 = 3 mm, rot LED2 = 3 mm, grün Q3 Q6 = BS170 (TO92) Q7,Q8 = BS250 (TO92) Außerdem: Q1 = 8-MHz-Quarz (HC49/S) LC-Display 3x16-zeilig, Typ EA DOGM163E, mit Hintergrundbeleuchtung EA LED55X31-A S1,S3 = Rafitaster (40-XX B3F, Omron) mit passenden Tastaturstößeln (Alu) DC-Summer X2 = 9-poliger Sub-D-Stecker für Platinenmontage IC-Fassung 14-polig IC-Fassung 8-polig QIL-Fassung (4 Segmente zu 16 Pins) Platine Gehäuse mit Frontfolie Montagematerial Hinweis: Der Bauteilsatz EPS enthält alle benötigten Bauteile sowie die Platine, das Gehäuse (mit aufgezogener Frontfolie), das Montagematerial und das OBD2-Interfacekabel, siehe Elektor-Shop- Anzeige am Heftende und 6/ elektor 31

32 PRAXIS KFZ-MESSTECHNIK Bild 5. Die Bestückungsseite der Musterplatine. Bild 6. Auf der anderen Platineseite befinden sich nur die beiden Taster, die LEDs und das LC-Display. cherheit beim Löten. Wer korrekt bestücken und sauber löten kann, sollte damit keine Probleme haben. Spezielle Elektronik- und Programmierkenntnisse werden nicht vorausgesetzt. Bis auf die beiden Anzeige-LEDs connect und data-traffic, die beiden Taster und das LC-Display werden alle Bauelemente auf der mit dem Bestückungsaufdruck versehenen Platinenoberseite (Bild 5) bestückt. Man beginnt mit den Widerständen, fährt mit den Dioden fort, gefolgt von den Kondensatoren, dem Quarz, den Fassungen, Widerstandsarrays (Richtung egal), Spannungsreglern und den Transistoren. Der Spannungsregler 7805 wird erst mechanisch montiert und dann angelötet. Die Bestückung wird mit dem Summer und der Sub-D-Buchse abgeschlossen. Auf die andere Platinenseite (Bild 6) kommen dann Taster, Display und LEDs. Den eingesetzten AT90CAN128 von Atmel gibt es leider nur in zwei Bauformen, TQFP und MLF/QFN. Beide Formate sind nicht unbedingt für ein Selbstbauprojekt geeignet. Aus die- Bild 7. Die Fassung für die Controller-Aufsteckplatine besteht aus vier Teilen. sem Grund wird der Controller in der MLF-Bauform schon auf einer kleinen Trägerplatine (carrier board) bestückt geliefert. Der Pin-Abstand dieser Controller-Platine entspricht dem Raster eines QIL64-Gehäuses (Quadin-line mit 64 Pins). Die Trägerplatine ist im Lieferzustand nur mit dem programmierten Mikrocontroller bestückt. Um sie in die Fassungselemente der Analyser-Platine stecken zu können, muss man sie noch mit 64 Lötstiften bestücken. Diese Präzisionspins werden mitgeliefert. Allerdings ist bei den im Folgenden beschriebenen Schritten exaktes Arbeiten nötig, einmal gemachte Fehler lassen sich hier möglicherweise nicht mehr korrigieren. Die Fassung besteht aus vier Teilen (Bild 7), die man erst nur mit je einem Pin festlötet. So kann man ganz einfach durch Erhitzen der Lötstelle die Fassungssegmente exakt justieren, damit 32 elektor - 6/2007

33 a b Bild 8. Die drei Schritte bei der Montage der Controller-Platine. c sie absolut plan liegen. Höhenunterschiede sind unbedingt zu vermeiden! Wenn alle vier Teile exakt plan ausgerichtet sind, werden die restlichen Pins angelötet. Um die Controllerplatine in die Fassung setzen zu können, werden Präzisions-Stiftleisten mitgeliefert, die man passend zu 8-Pin-Stücken zuschneidet. Die Kanten werden mit einer kleinen Feile geglättet. Anschließend werden die zugeschnitten Teile wie in Bild 8a zu sehen in die Fassungssegmente gesteckt. Das geht nur in eine Richtung (mit der konischen Seite in die Fassung). Die Controllerplatine wird nun wie in Bild 8b gezeigt auf die nach oben herausragenden Pins leicht aufgelegt und Pin 1 nach links unten (zum 100n- Kondensator C10) zeigend ausgerichtet. Jetzt (Bild 8c) kann man alle 64 Pins anlöten. Bitte auch hier auf saubere Lötstellen achten! Nach der Bestückung steht ein erster Funktionstest auf dem Programm. Dazu schließt man am Sub-D-Stecker 12 V an (Pin 9 = +12 V, Pin 1 oder 2 auf 0 V). Der nun fließende Strom sollte 150 ma nicht übersteigen. Das Display wird sofort hintergrundbeleuchtet und zeigt kurz die Bootladerversion, gefolgt von der Begrüßungsmeldung. Der Kurztest ist damit schon abgeschlossen. Bleibt noch der Einbau in das ebenfalls mitgelieferte Gehäuse: Als erstes auf die Tasten die Kappen aufsetzen und die SUB-D-Buchsenblende aufstecken. Anschließend die Displayschutzfolie abziehen und die Platine mit dem Display nach unten in die obere Gehäuseschale einlegen. Die kleinen Senkkopfschrauben sind nun gefühlvoll einzusetzen und festzuziehen, danach Bild 9. Displayanzeigen: Kontrasteinstellung (a), Startmenü (b), Statusanzeige MIL/DTC (c), PID-Menü (d), DTC-Fehleranzahl (e). kann man die untere Stirnseite einschieben, die Rückwand aufsetzen und festschrauben: Der OBD-2-Analyser ist betriebsbereit! Die Bedienung Die Verwendung des OBD-Analysers setzt natürlich voraus, dass das Auto OBD-2-fähig ist (siehe Hinweis-Textkasten am Artikelanfang). Ist dies der a Fall, steckt man das mitgelieferte OBD-2-Interfacekabel in die OBD-2-Buchse des Fahrzeuges, die sich im Umkreis von einem Meter vom Fahrersitz befinden muss. Eine ausführliche Bedienungsanleitung b steht bei zum Download bereit und wird in Kurzform mit dem Bausatz mitgeliefert, so dass wir hier nur einen kurzen Überblick geben. Auf der Elektor-Website gibt es auch einen Onlinec Simulator des OBD-Analysers, so dass Sie sich schon vor dem Nachbau mit der Bedienung vertraut machen können. Beim ersten Einschalten erscheint ein Menü zur Kontrasteinstellung (Bild 9a). Um d die Voreinstellung zu ändern, hält man beide Tasten gedrückt und steckt dann den Stecker in die OBD-Buchse des Autos. Der Kontrast lässt sich e jetzt mit der Taste A anpassen. Bei jedem Tastendruck ändert sich der Kontrast. Zur Speicherung der Einstellung lässt man Taste A los und bestätigt mit B. Auf diese Weise vollzieht sich 6/ elektor 33

34 PRAXIS KFZ-MESSTECHNIK erkannter Fehler zwei von vier Fehlercode zwei Klartext Fehler zwei (Laufschrift) Fehler drei anwählen mit Taste B Bild 10. Fehlercode-Menü mit Fehleranzeige durch Laufschrift in Deutsch. Bild 11. Menü Fehlerumgebung (PID-Auswahl). Fehlerzeitpunkt, die man zur Beurteilung der Fehlerursache heranziehen kann und die möglicherweise die Auswertung erleichtern. Im Menü Auswahl Fehlercode für Fehlerumgebung gelangt man vom Menüpunkt Daten Anzeigen aus mit Taste B weiter in das Menü Fehlerumgebung/Auswahl PIDs, das sukzessive die Messwerte im Fehlerzeitpunkt anzeigt. Im Beispiel in Bild 11 wurde für den Fehler F000 ein PID 0D (Geschwindigkeit) von VSS = 33 km/h ermittelt. Mit der Taste A kann man die PIDs durchlaufen, mit B gelangt man wieder in das vorherige Menü zurück. Der Bedienungsanleitungs-Download enthält übersichtliche Tabellen zu den Menüs, den Auswahlmöglichkeiten und den Displayanzeigen. Das alles lässt sich noch viel besser mit dem bereits genannten Online-Simulator und natürlich am besten mit dem selbst gebauten Gerät nachvollziehen. Löt-Hinweise für den erfolgreichen Aufbau finden sich ebenfalls in dem Extra-Download bei (070038) die ganze Bedienung des Geräts: Taste A ist stets dazu da, einen Menüeintrag anzuwählen, während Taste B die Wahl bestätigt und/oder eine Reaktion des Geräts auslöst. Als nächstes erscheint die Begrüßungsmeldung ELEKTOR EOBD V1.4 und kurz danach das Startmenü (Bild 9b) mit den Menüpunkten Starte Diagnose, Protokoll und Sprache. Nur wer den OBD-2-Analyser ausschließlich an einem einzigen Fahrzeug verwendet und sich des Protokolls sicher ist, sollte es fest einstellen. Ansonsten ist der Code 0 zu wählen, damit das OBD- Protokoll automatisch ermittelt wird. Ein B-Tastendruck startet das automatische Lesen der Daten (das bei nicht- OBD-fähigen Fahrzeugen gleich mit einer Fehlermeldung endet). Es erscheint die Statusanzeige MIL/DTC - je nach Fahrzeugzustand (Bild 9c) mit dem vorgewählten Eintrag Aktuelle Daten. Um die Daten direkt anzuzeigen, bestätigt man mit Taste B. In der Statusanzeige lassen sich auch die Fahrgestellnummer und das gewählte Protokoll anzeigen sowie eine neue Messung starten. Die momentanen PID-Fahrzeugwerte (PID = Parameter Identifier) werden im PID-Menü angezeigt. Im Beispiel Bild 9d ist es der MAF (Mass Air Flow = Luftmenge g/s). Ein Druck auf die B-Taste bewirkt stets einen Sprung ins vorherige Menü. Sind Fehler im Steuergerät gespeichert, wird dies nun angezeigt (MIL:AN), wobei DTC (Diagnostic Trouble Code) die Anzahl der gespeicherten Fehler angibt (Bild 9e). Dabei hat man die Wahl zwischen der Anzeige der Fehlercodes und der Fehlerumgebung. Bei den Fehlercodes werden die Fehler (Fehlernummer, meist auch im Klartext) genau beschrieben (siehe Bild 10). An dieser Stelle lassen sich Fehlermeldungen einfach mit einem A-Tastendruck aus dem Fehlerspeicher des Fahrzeugs löschen! Mehr Informationen über den Fehler bietet die Fehlerumgebung. Wird ein Fehler im Steuergerät gespeichert, so legt die Fahrzeugelektronik automatisch so genannte Freeze-Frames ab. Das sind Sensorwerte zum [1] Datenblatt zum AGV4900-Controller: [2] Bezugsquelle für AGV-Mikrocontroller: [3] Florian Schäffer: Fahrzeugdiagnose mit OBD, Elektor-Verlag, Aachen (2007) [4] OBD-2_scanned.php 34 elektor - 6/2007

35 OBD INFO & MARKT OBD?!?!?!?! Zwischen Ökologie, Markt und Big Brother Von Dr. Thomas Scherer OBD die On-board-Diagnose der Auto-Elektronik ist ursprünglich als Instrument zur Verbesserung der Luftqualität eingeführt worden. Inzwischen ist der ökologische Aspekt fast schon in Vergessenheit geraten. OBD ist heute ein Schlüsselelement für die Arbeit jeder Kfz-Werkstatt - und damit auch ein Markt-Instrument, das den Wettbewerb zwischen Vertragswerkstätten und freien Anbietern beeinflusst. Die aus den OBD-Systemen gewonnenen Daten könnten von den Automobilherstellern auch als Marketing-Instrument genutzt werden. Und wenn beim geplanten OBD-3-Standard tatsächlich Fahrzeugdaten per Funk im Vorbeifahren abgefragt werden, dann will die Politik bestimmt nur unser Bestes nämlich unsere ganz privaten Daten 1930 hatte Kalifornien erst 6 Millionen Einwohner und für die damalige Zeit unglaubliche 2 Millionen Autos. Zehn Jahre später war praktisch jeder erwachsene männliche Kalifornier motorisiert und schon 1943 gab es den ersten richtigen Smog in Los Angeles - siehe auch das Video unter [1]. Obwohl der Anteil des Verkehrs noch nicht erkannt wurde, folgten 1947 staatliche Überwachungsprogramme der Luftqualität wurde beschlossen, die Auswirkungen von Autoabgasen zu untersuchen - ein Meilenstein der Umweltpolitik, wie man heute sagen würde schließlich wurde unter Mitwirkung von Ronald Reagan das CARB (California Air Resources Board) zwecks Verbesserung Luftqualität installiert. Nachdem das CARB 1971 Begrenzungen der Stickoxide durchsetzte, wurde 1976 der Bleigehalt des Benzins gesenkt, da im gleichen Jahr Volvo den ersten Pkw mit elektronisch geregeltem 3-Wege-Kat und Lambda- Sonde [2] vorstellte. Dies war nicht nur ein technologischer und ökologischer Durchbruch, sondern markierte auch den Einzug der mittlerweile allgegenwärtigen Elektronik in die Motorsteuerung. Seit 1984 wurde in Kalifornien verlangt, dass Autos über On-Board-Systeme verfügen, welche die Abgase überwachen und den Fahrer bei Fehlern warnen. Bereits 1982 begannen die Vorarbeiten zu einem standardisierten On-Board-Diagnose-System mit Abgasüberwachung, das 1988 für alle neuen Autos in Kalifornien vorgeschrieben wurde. OBD-1 war geboren. Bild 1. Damit fing alles an: Volvo 240 Modelljahr 1977 der erste Serien-Pkw mit elektronisch geregeltem 3-Wege-Kat. 6/ elektor 35

36 INFO & MARKT OBD Bild 2. OBD-Analysegerät KTS 115 aus bekanntem Haus. Kalifornien war somit Vorreiter bei der Abgasreduzierung. Auch wenn man sich in Deutschland in punkto Ökologie ganz vorne mit dabei wähnt: Für Autos galt das nicht unbedingt. Während deutsche Autos Anfang der 80er in den USA mit Kat geliefert wurden, waren diese Modelle in Europa teilweise nicht einmal gegen Aufpreis mit Kat erhältlich. Ein Zwang zum Katalysator wurde durch effektiven Lobbyismus europaweit hinausgezögert. Beim Partikelfilter für Dieselmotoren ist es ähnlich: Bereits im Jahr 2000 konnte Peugeot einen langzeitstabilen und hoch effektiven Filter in Serie anbieten. Trotzdem ist der Partikelfilter noch immer nicht Standard, und das bei einem Dieselanteil von über 50 % der Neuzulassungen in Die Schwächen von ODB-1 führten schon 1989 zum ODB-2-Standard, der nach einer zweijährigen Einführungsphase in Kalifornien ab 1996 für alle Staaten der USA verbindlich wurde. EOBD - die europäische Variante unterscheidet sich kaum vom amerikanischen Vorbild, was im Sinne weltweiter Standardisierung und der Vermeidung von Handelshemmnissen durchaus Sinn macht. Dass die EU zur Umsetzung allerdings weitere fünf Jahre vergehen ließ und EOBD für PKWs mit Ottomotoren 2001 und für Diesel- Autos gar erst ab 2004 verpfl ichtend wurde, ist nichts, worauf das politische Europa stolz sein kann. Fahrzeuge mit EOBD verfügen über eine 16-polige Diagnosebuchse, über die nicht nur vorgeschriebene Daten fließen, sondern auch herstellerspezifische Daten. OBD-2 und EOBD umfassen wesentlich mehr Sensoren, Parameter und Fehlerzustände. Viele DCTs (Diagnostic Trouble Codes) und mehrere Protokolle sind standardisiert. Es können damit nachlassende Katalysatoren und andere auf Verschleiß beruhende Fehlfunktionen und Verschlechterungen erfasst werden. Wer schützt welche Daten? Kaum gestellt wird die Frage, was Autohersteller mit all den Daten denn so anfangen, an die sie im Rahmen von Inspektionen gelangen. einigen EU-Staaten. Ab 2009 immerhin wird mit Euro-5 ein Grenzwert von maximal 5 mg an Partikeln/Kilometer vorgeschrieben, was praktisch einer Filterpfl icht für neue Dieselfahrzeug gleichkommt. Der Beschluss ist aber noch kein halbes Jahr alt... OBD-2 und EOBD Der erste Standard war noch relativ einfach. Überwacht wurden der Sauerstoffsensor (die Lambda-Sonde), eine eventuelle Abgasrückführung, das Kraftstoffsystem und die Motorsteuerung in Hinblick auf abgasrelevante Werte. Eine blinkende Warnlampe (englisch MIL = Malfunction Indicator Light) wurde vorgeschrieben, und aufgetretene Fehler mussten in einem Speicher abgelegt werden, der im Service-Betrieb über eine serielle Schnittstelle ausgelesen werden konnte. Leider waren diese Regelungen nicht spezifisch genug und so kochte jeder Autohersteller lieber sein eigenes Süppchen. Nicht-Vertragswerkstätten hatten ihre liebe Not mit OBD-1, mussten Sie doch für ihre von Drittherstellern bezogenen Auslesegeräte auch noch diverse Adapter anschaffen und konnten dennoch wegen der Restriktionen der Hersteller nicht alle Daten auswerten. Neben besserer Abgasüberwachung ist ein weiterer Aspekt relevant: Der Einsatz von immer komplexerer Elektronik ist ja prinzipiell dazu geeignet, Autokäufer strikt an eine Vertragswerkstatt zu fesseln. Freie Werkstätten, die nicht über die vom Hersteller gestellte spezielle Diagnoseunterstützung verfügen, könnten so aus dem Markt gedrängt werden, da sie ohne diese Technik noch nicht einmal alle Wartungsarbeiten ausführen können, ganz zu schweigen von Fehlersuche und Reparatur. Viele kleine Marken-Monopole mit entsprechenden finanziellen Folgen für die Kunden wären die Folge. Ein gewisser Grad von erzwungener Standardisierung ist also durchaus sinnvoll und politisch gewollt. Auf der anderen Seite sind durch den möglichen Zugriff auf die Motorsteuerungen über OBD [3] [4] faktisch auch Firmengeheimnisse berührt, die Autohersteller berechtigterweise schützen wollen. Da die Abgrenzung zwischen berechtigtem Schutz und den für den Service unerlässlichen Daten nicht leicht zu treffen ist, bestimmen natürlich auch Firmenpolitik und Protektionismus darüber, wie weit Informationen über Daten offen gelegt werden, die über den EOBD-Standard hinausgehen. Kaum gestellt wird die Frage, was Autohersteller mit all den Daten denn so anfangen, an die sie im Rahmen von Inspektionen gelangen. Einen kompletten Verzicht auf die zentrale Auswertung von technischen Informationen zu fordern wäre sicherlich nicht sinnvoll, da diese Daten anonymisiert gut dazu geeignet sind, Motoren und Fahrzeuge weiter zu optimieren, wovon wir alle etwas haben. Was aber würden Sie dazu sagen, wenn Sie als Opel-Astra-Fahrer demnächst Post von Opel bekämen, in der Ihnen mit warmen Worten nicht etwa der nächste Astra offeriert wird, sondern 36 elektor - 6/2007

37 der Opel GT? Nichts? Was aber, wenn Sie diese Werbung deshalb bekommen, weil aufgrund der Daten aus Ihrem Bordrechner bei den Inspektionen bemerkt wurde, dass Sie gerne ordentlich aufs Gaspedal drücken? Wäre das immer noch harmlos? Und was ist, wenn bei einem kapitalen Motorschaden kurz nach Ablauf der Garantie der Meister Ihnen nach kurzem Geklapper auf der Tastatur seines PCs verkündet: Einen Kulanzantrag brauchen Sie eigentlich gar nicht zu stellen. Bei der Fahrweise! Das fänden Sie dann sicher nicht mehr so lustig. Wohl gemerkt: Wir behaupten nicht, dass ein derartiger Umgang mit OBD-Daten gängige Praxis ist. Aber er ist möglich die Technik gibt das her und wahrscheinlich noch mehr. Ein modernes OBD-System ist nun mal auch eine Art Drive Data Recorder Was bringt OBD-3? Die Frage nach dem Schutz vor dem Eingriff in Ihre Privatsphäre stellt sich beim Ausblick auf die Zukunft noch viel mehr. Kaum ist OBD-2 gängige Praxis, wird intensiv an einem Nachfolgestandard gearbeitet. Schließlich steht die technische Entwicklung nicht still und Computerchips können immer mehr. Dieser quantitative Fortschritt schlägt irgendwann auch in Qualität um. An einem bestimmten Punkt sind Dinge möglich, an die man zehn Jahre vorher nicht einmal denken konnte. Und OBD-3 wird weit mehr als nur ein verbessertes OBD-2 werden. Da es dieses Mal sinnvollerweise gleich ein weltweiter Standard werden soll, reden sehr viele Gremien mit und die endgültige Verabschiedung wird wohl noch einige Zeit auf sich warten lassen. Die neuen Möglichkeiten, sofern man davon gerüchteweise hört, klingen manchmal belustigend und dürften die direkte Folge eines Machbarkeitswahns sein. Es gibt Hinweise, dass die Diagnose- und Speicherwut so weit geht, sogar Türscharniere und andere Teile zu erfassen, auf die Otto Normalbürger im Traum nicht kommen würde. Amüsant wäre es schon, wenn der Werkstattmensch Ihnen eines Tages erzählt: Sie haben im letzten Jahr die Fahrertür 623 Mal geöffnet und geschlossen und die Beifahrertür nur 346 Mal. Das linke Türscharnier muss also nachgeschmiert werden. Sollen wir das rechte auch mitmachen? nummer und weitere Daten) aller Fahrzeuge zu erfassen, diese dann zentral zu speichern und auszuwerten. Sollten die Abgaswerte bei einem Auto einmal nicht stimmen, dann erhält der Halter ein Schreiben der Zulassungs- oder besser: Überwachungsbehörde nebst Fristsetzung für das Aufsuchen einer Werkstatt. Dafür entfällt dann die AU-Pfl icht. Zusätzlich aber wäre damit eine nahezu lückenlose Kontrolle des Aufenthalts eines jeden Pkw und seines Bewegungsmusters möglich. Orwells Big Brother von 1984 könnte neidisch werden. Sicher hat der Anschlag auf das World-Trade-Center im Jahre 2001 und seine politische Wirkung auch damit zu tun. Dieses Mal wird eben Ökologie vorgeschoben, wenn es um die Ausweitung der Überwachung der Bevölkerung geht. Dass damit gegenüber den turnusmäßigen Abgasuntersuchungen messbar die Luftqualität verbessert würde, ist unwahrscheinlich. In der Kriminalistik ist die erste Frage immer ein cui bono? (wem nützt es), und so gesehen liegt die Vermutung nahe, dass mit diesem immens teuren technologischen Aufwand die Überwachungsinfrastruktur gibt es nicht kostenlos - andere als primär ökologische Ziele verfolgt werden. [1] [2] Christian Tomanik und Ernst Krempelsauer: Vielseitige Lambda-Sonde, ELEKTOR 11/2006, S. 64 ff. [3] Thijs Schoonbrood: Mehr Power mit OBD-2, ELEKTOR 7-8/2005, S. 26 ff. [4] Henk Dijkstra: Doping für Autos, ELEKTOR 1/2007, S. 66 ff. (070246) Weit weniger erheiternd ist es, dass schwer an einer Art RFID-Erweiterung für OBD gearbeitet wird. Und die Autoindustrie ist in die Vorarbeiten der Standardisierung eingebunden. Von ihr wird ein Funkübertragungsmodus für viele Daten vorgeschlagen, wie er für die Inspektion in der Werkstatt praktisch und zeitgemäß ist. Klingt vernünftig. Eine weitere Betriebsart soll in der Lage sein, wenige Daten in ganz kurzer Zeit, nämlich im Vorbeifahren zu übertragen. Dieser Modus ist auf die Datenerfassung im fließenden Verkehr ausgerichtet mit ganz neuen Kontrollmöglichkeiten. Gedacht ist daran, an vielen Stellen im Straßenverkehr die Daten über das Abgasverhalten nebst Fahrzeug-ID (Fahrgestell- Bild 3. Little Brother is already watching you: Die Kameras und Rechner auf den Mautbrücken deutscher Autobahnen wären auch schon heute in der Lage, Pkws zu erfassen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Stefan Kühn ( 6/ elektor 37

38 PROJEKTE HF-MESSUNG 2,4-GHz-Spektrum-Ana Viele WLANs in der Nähe? Von Jason Hecker Dieses Projekt nutzt die Vorteile industrieller Ein-Chip-Lösungen für das 2,4-GHz-Band, um damit auf einfache Weise einen WLAN-Spektrum-Analyser zu realisieren. Damit kann man untersuchen, was sich in der Nachbarschaft so alles bei 2,4 GHz tut. Man findet so leicht einen störungsfreien Kanal und vermeidet Überlagerungen mit dem Funknetz des Nachbarn. Da ISM-Bänder im Prinzip lizenzfrei sind und das 2,4-GHz-ISM-Band eine sehr große Bandbreite von 83 MHz bietet, hat sich in diesem Bereich ein breites Nutzungsspektrum etabliert. Die Elektronik für diese relativ hohen Frequenzen ist dadurch sehr preiswert geworden. Am wichtigsten und verbreitetsten ist WLAN, danach folgen Bluetooth, Funktastaturen, Funkmäuse, Zigbee und nicht zuletzt auch noch analoge Audio- und Videoapplikationen. Lizenzfrei bedeutet übrigens nicht, dass in diesem Band alles DIOV A L DIO IRQ SS SCK MISO MOSI RESET PD Digital SERDES A SERDES B X13IN X13 X13OUT CYWUSB6935 DSSS Baseband A DSSS Baseband B Synthesizer erlaubt ist. Es gibt in praktisch allen Ländern klare gesetzliche Reglementierungen bezüglich maximaler Sendeleistung, Frequenz, Bandbreite, Antennenanordnung und noch mehr. In vielen Ländern überwachen Institutionen wie die FCC in den USA und die Bundesnetzagentur in Deutschland die Einhaltung der Grenzwerte für kommerziell hergestelltes Equipment. Der Chip GFSK Modulator GFSK Demodulator Bild 1. Blockschaltung des CYWUSBB6935-WLAN-Transceivers von Cypress RFOUT RFIN Wie schon erwähnt, wird ein hochintegrierter Chip verwendet. Das IC CYWUSB6935 von Cypress Semiconductor enthält einen kompletten 2,4- GHz-Transceiver für bidirektionellen seriellen Datentransfer, der nur wenige externe Bauteile benötigt. Der CYWUSB6935 fand auch schon in den idwarf-modulen [1] in ELEKTOR Verwendung. Das passende Datenblatt zum 6935 findet sich bei [2]. Wie in der vereinfachten Blockschaltung von Bild 1 zu sehen, enthält das IC einen Modulator, einen Demodulator, eine programmierbare Frequenzreferenz und besonders wichtig für unsere Anwendung eine eingebaute Feldstärkeermittlung im Empfänger. Mit Hilfe der programmierbaren Frequenz und der Feldstärkewerte kann prima die spektrale Feldstärkeverteilung im 2,4-GHz-Band untersucht werden. Im Prinzip wird einfach systematisch die Frequenz geändert und die Feldstärke des Empfangs ausgelesen und schon hat man eine spektrale Anzeige, die einen guten Eindruck davon liefert, was im überstrichenen Frequenzbereich so los ist. Das IC CYWUSB6935 ist in einem QFN- Gehäuse verpackt: Ein SMD-IC-Gehäuse mit vielen feinen Pins, die sich mit üblichem Werkzeug kaum richtig löten lassen. Glücklicherweise gibt es von Cypress aber auch ein Modul, das 38 elektor - 6/2007

39 lyser sich für die Behandlung durch einen Lötkolben eignet. Dieses Modul enthält praktischerweise nicht nur das IC, sondern auch gleich eine kleine Antenne und die paar notwendigen externen Bauelemente. Man muss nur noch für Strom und ein paar angeschlossene Kommunikationsleitungen sorgen. Und unter Umständen kann man sogar Muster von diesen CYWUSB6935-Modulen von Cypress bekommen. Interface Die internen Register des ICs können via SPI-Protokoll (Serial Peripheral Interface) einfach gelesen und beschrieben werden. Als 3-V-CMOS-IC braucht es eine Pegelkonversion zumindest für die Eingänge, um mit 5-V-TTL-Pegel kompatibel zu sein. Und da aufgrund der Einfachheit hier die parallele Schnittstelle des PCs zur Anwendung kommt, werden deren 5 V einfach mit Spannungsteilern auf etwa 3 V herunter geteilt. Auf die gleiche Weise kann man die Schaltung auch an einen preiswerten 5-V-Mikrocontroller anschließen und dann entweder dessen serielle oder parallele Schnittstelle zur Kommunikation mit dem PC oder Laptop verwenden. Nicht nur die Pegelanpassung ist einfach gehalten: Ein Blick auf Bild 2 zeigt, dass die kom- plette Schaltung für einen Spektrum-Analyser geradezu unglaublich einfach ausfällt. Da das IC mit Spannungen zwischen 2,7 und 3,6 V funktioniert, ergeben sich etliche Optionen zur Stromversorgung. Die parallele Schnittstelle liefert aber gewöhnlich nicht genug Strom. Ein USB-Port ist hingegen ausreichend leistungsfähig. Zwei Silizium-Dioden in Serie reduzieren dessen 5 V auf ca. 3,6 V. Wegen Toleranzen ist eine Lösung mit drei Dioden wie in Bild 2 vorzuziehen. Dann bleiben passende 2,9 V übrig. Falls allerdings die 5 V aus irgendwelchen Gründen real eher bei 4,7 V liegen, ist die Version mit zwei Dioden besser. Noch besser ist natürlich die Verwendung eines Spannungsregler-ICs anstelle der Dioden, was aber bei der geringen Differenz von 5 V auf typische 3,3 V eine etwas teurere Low-Drop- Version erfordert. Ein LF- 33CV im TO220-Gehäuse K D Connector 25 K USB-A PAPEROUT ACK AUTOFEED STROBE D1 SELECT INIT D2 3x 1N4001 R1 10k R2 10k D3 R3 10k R4 10k 3V3 MOD1 CYWM MISO PD 10 3 IRQ RESET SCK SS 6 MOSI 15k R6 1 15k 3V3 R5 VDD k R7 15k R Bild 2. Minimalschaltung des 2,4-GHz-Spektrum-Analysers. Der USB-Anschluss dient (bis jetzt) nur zur Stromversorgung. 6/ elektor 39

40 PROJEKTE HF-MESSUNG Bild 3a. WLAN-Aktivität auf Kanal 9. Bild 3b. Oberwellen? Irgendeine Störstrahlung aus einem PC. Bild 3c. Ein Bluetooth-USB-Dongle sucht einen Kommunikationspartner. Bild 3d. Eine Mikrowelle sendet auf WLAN-Frequenzen wäre geeignet. Ein stabilisiertes 3-V- Steckernetzteil statt USB funktioniert selbstverständlich auch. Die 3-V-Ausgänge des ICs können locker auch die Leitungen der parallelen Schnittstelle (als Eingang) treiben. Bei einer als Ausgang betriebenen Leitung Die für diese Hardware geeignete und QTScan genannte Software wurde für Linux unter der GUI QT4 geschrieben. Sie enthält die Ansteuerung der parallelen Schnittstelle und die SPI- Treiber-Routinen. Linuxer haben es also einfach und komfortabel, wenn sie die Oberfläche QT4 einsetzen und die entsprechenden Libraries und Header für QT4, den Kernel und die Parallelschnittstelle beim Kompilieren einbinden. Das fertige Binary läuft gut unter Ubuntu leider nicht zwingend unter anderen Linux-Varianten. Ein passendes Make ist aber mit im Download-Paket. Im BIOS des PCs sollte die Parallelschnittstelle als SPP konfiguriert sein. Manchmal funktioniert auch EPP oder ECP. Da es sich beim SPI um ein serielles Protokoll handelt, werden die übertragenen Bytes via Software serialisiert und deserialisiert. Diese umständliche Signalformung kommt zum langsamen ISA-Bus-kompatiblen Betrieb der Parallelschnittstelle zwecks sicherem und rückwärtskompatiblen Betrieb hinzu. Daher arbeitet der Scanner sehr viel langsamer, als er es aufgrund der Fähigkeiten des ICs könnte. Schaltet man einen Mikrocontroller zwischen PC und IC, kann man den Prozess deutlich beschleunigen. Wer es schafft, seinen Lieblingscontroller (ARM, PIC24F, R8C oder AVR) sinnvoll zu integrieren, der darf sich gerne bei der Redaktion melden Unsere Messungen ergaben etwa ioctl()-aufrufe pro Sekunder parallelen Schnittstelle muss man (je nach Belastung und Hersteller) mit Spannungen zwischen 5 V bis hinunter zu 2,4 V rechnen. Bei 25-kΩ-Belastung durch je eine Serienschaltung eines 10-kΩ-Widerstands mit einem 15-kΩ- Widerstand sind typischerweise etwa 4 V zu erwarten. Damit produziert der Spannungsteiler also gut ausreichende High-Pegel von 2,4 V. Für SPI benötigt man RESET, MOSI (data out), MISO (data in), SCK (data clock) und SS (slave select). Letzteres zeigt Anfang und Ende einer Datenübertragung an. Das SPI-Protokoll ist ein synchrones host-driven Interface, das die Daten mit dem MSB (Most Significant Bit) voraus auf die Reise schickt. Das erste mit der MOSI- Leitung übertragene Byte enthält zwei Kontroll-Bits und sechs Adress-Bits. Eine schreibende Aktion wird von einem weiteren Byte mit acht Daten-Bits gefolgt. Falls aber eine Leseaktion intendiert war, kommt das Byte von dem in der vorausgegangenen Adresse angesprochenen Slave. Scan & RSSI Um einen optischen Eindruck von den Aktivitäten im 2,4-GHz-Band zu erhalten, muss der im IC integrierte Frequenzgenerator so angesteuert werden, dass das gewünschte Frequenzband mit den notwendigen Zwischenschritten immer wieder abgetastet bzw. gescannt wird. Bei jedem Abtastschritt muss außerdem die jeweilige Feldstärke ausgelesen werden. Der Frequenzgenerator des CYWUSB6935 kann so programmiert werden, dass er eine von 128 Frequenzen ab 2,4 GHz im 1-MHz-Intervall einstellt. Die Maximalfrequenz beträgt 2,483 GHz. Faktisch können also nur 83 Frequenzen gewählt werden, was aber für die in Europa erlaubten 13 WLAN-Kanäle mit Mittenfrequenzen von 2,412 2,473 GHz gut ausreicht. Die Feldstärkeerfassung schätzt die empfangene Leistung für ein Zeitfenster von 50 μs und legt das Ergebnis im RSSI-Register (Received Signal Strength Indicator) ab. Das Scannen selbst ist also denkbar einfach: Frequenz einstellen, 50 μs warten, RSSI- Register auslesen, nächste Frequenz einstellen und so weiter und so fort. Als Maß für die Feldstärke werden Werte von 0 bis 31 ausgegeben. Laut Datenblatt bedeuten Werte von 0 bis 10, dass das Signal schwächer als 95 dbm ist. Werte von 28 bis 31 reflektieren eine Signalstärke > -40 dbm. Bleiben 18 Schritte für 55 dbm. Ein Zahlenunterschied von 1 dürfte daher recht gut einem Unterschied von 3 dbm entsprechen. Diese Werte sind natürlich nicht das Ergebnis einer Präzisionsmessung, und absolute Leistungsangaben kann man so nicht realisieren. Dazu müsste man eine halbwegs aussagekräftige Kalibrierung durchführen, was für diesen Zweck zu viel Aufwand bedeutet und zu teuer ist. Die Messungen eignen sich aber gut zur Überprüfung, ob auf einer bestimmten Frequenz ein Sender aktiv ist. Und auf diese Weise kann man sich leicht eine freie Frequenz heraussuchen, auf der man dann (hoffentlich) nicht gestört wird. Um ganz sicher zu gehen, sollte man mindestens zehn mal den kompletten Frequenzbereich durchscannen lassen, da ein Sender/Störer vielleicht nicht permanent aktiv ist. Software 40 elektor - 6/2007

41 de. Das gilt allerdings nur für das Lesen und Schreiben der Register. Die von ioctl() aufgerufenen inb- und outb-befehle werden von der Schnittstellen-Hardware ausgebremst. Dies bedeutet eine hohe Prozessorlast, ohne dass die CPU wirklich etwas Vernünftiges zu tun hätte, außer sich in Warteschleifen zu drehen. Man muss die Zugriffsfrequenz also senken, damit die Hardware hinterher kommt. Die Software überstreicht einfach periodisch alle 83 möglichen Frequenzen. Wie an den Bildern 3a 3d zu sehen, zeigt QTScan die Intensität der aktuellen Frequenz als rote Linie vor einem grünen Histogramm (hier: Intensitäts/ Zeit-Diagramm) der Maxima aller Frequenzen an. Ein kompletter Sweep kann durchaus 10 s dauern. Etwas Geduld ist also durchaus angebracht. Wenn nur ein WLAN (oder eine Funktastatur etc.) in Reichweite ist, dann sollte das Histogramm genau einen Peak anzeigen. Die senkrechten gelben Linien zeigen übrigens die Mittenfrequenzen der 13 europäischen Kanäle nach IE- EE b/g an. Die X-Achse beginnt mit 2,4 GHz und endet bei 2,483 GHz. Die Subunterteilungen (kleine weiße Striche am unteren Rand) zeigen 1- MHz-Intervalle an. Die Y-Achse bildet Ihnen das bekannt vorkommt, dann lesen Sie weiter: IEEE Bild 3a zeigt einen WLAN-Access- Point auf Kanal 9. Dieser Scan benötigte gut zwei Minuten zum Sammeln aller Peaks. Sichtbar ist das so genannte Beacon-Signal, das permanent gesendet wird. Die Hüllkurve ist schön symmetrisch zur Mittenfrequenz von Kanal 9. Links und rechts davon sieht man Stückliste Widerstände R1...R4 = 10 k R5...R8 = 15 k Halbleiter: D1...D3 = 1N4001 Bild 4. Platine und Bestückungsplan für den Spektrum-Analyser. Außerdem: MOD1 = Cypress-Modul Typ CYWM6935 K1 = 25-poliger Sub-D-Stecker für Platinenmontage, abgewinkelt K2 = USB-B-Steckverbinder für Platinenmontage Platine EPS (siehe ELEKTOR- Shop-Anzeige am Heftende) das ganze 2,4-GHz-Band. Bild 3c zeigt, mit welchem Spektrum sich ein USB- Bluetooth-Dongle umgibt, während er nach anderen Bluetooth-Geräten sucht. Man sieht auch schön den sprunghaften Frequenzwechsel während der Kommunikationen. Dieser Scan dauerte nur zehn Sekunden. Mikrowelle Mikrowellenherde werden nicht etwa zufällig angezeigt. In ihnen werden Design-Wettbewerb: Wer es schafft, einen Mikrocontroller (ARM, PIC24F, R8C oder AVR) an den CYWUSB6935 anzubinden, sollte sich bei ELEKTOR melden... die 32 Stufen des RSSI-Registers des ICs ab. Mit angenommenen 3 db pro Stufe kommt man so auf einen Intensitätsbereich von etwa -125 dbm bis -30 dbm. Die passende Software für Windows war zum Zeitpunkt der Artikelbearbeitung gerade in Arbeit und ist wahrscheinlich in Kürze verfügbar. Die Software ist in der Datei zip enthalten, die auf der ELEKTOR-Webseite zum Download bereitsteht. Ergebnisse Der Autor konnte in seiner Umgebung etliche HF-Quellen im 2,4-GHz-Band aufspüren. Neben dem PC selbst waren das ein Bluetooth-Gerät und ein WLAN-Router aber auch ein Mikrowellenherd gesellte sich dazu. Wenn die typischen Seitenbänder der QPSK- Modulation (Quadrature Phase Shift Keying). Diese Darstellung macht klar, dass sich benachbarte Kanäle überlappen. Es passen lediglich drei unabhängige Kanäle in das Band. CPU-Takt In Bild 3b ist auf der linken Seite ein kleiner Peak zu sehen, der verdächtig nach der CPU-Taktfrequenz eines PCs aussieht. Geeignete Software gibt den CPU-Takt allerdings mit 2,31 GHz an. Die von QTscan angezeigten 2,41 GHz könnten also auch eine Oberwelle irgendeines der vielen Taktgeber in einem modernen PC sein. Das Signal stört auch in angrenzenden Räumen. Bluetooth Dieser Standard beansprucht gleich ja Speisen mit etlichen hundert Watt bei 2,455 GHz bestrahlt. Kein Wunder also, dass etliche mw nach außen entwischen. Bild 3d zeigt, dass das Spektrum des Magnetrons in einem solchen Herd ziemlich breit ist. Der Scan erfolgte über 50 s in 5 m Abstand von der Quelle durch zwei Wände! Das Bild dürfte klar machen, dass so ein Mikrowellenherd durchaus ein WLAN stören kann. Antennen Die auf die Platine des Moduls aufgebrachte Antenne eignet sich natürlich nur für Messungen kurzer Reichweite. Laut Cypress sind es maximal etwa 50 m. Doch kann man die Antenne auf der Platine mit einem scharfen (Teppich-)Messer leicht abtrennen und 6/ elektor 41

42 PROJEKTE HF-MESSUNG ner speziellen Platine aus PTFE entfallen alle kritischen Punkte wie der Abgleich von Oszillatoren und ähnliche Widrigkeiten. Man merkt gar nicht, dass man es mit GHz-Elektronik zu tun hat. Das Cypress-Modul kommt zusammen mit einigen zusätzlichen Bauteilen auf die kleine ELEKTOR-Platine von Bild 4. Die Platine ist über den ELEKTOR-Shop ( zu beziehen. Über die Bestückung schweigen wir an dieser Stelle. Ein Bild sagt mehr als viele Worte, und Bild 5 zeigt, dass es auch nicht viel zu sagen gibt Ein eindeutiger Beleg dafür, dass diese Minimalschaltung auch gut auf ein Stück Lochrasterplatine passt! ( I) stattdessen eine SMA- oder MCX-HF- Buchse anlöten. Auf diese Weise lässt sich eine leistungsstärkere Richtantenne anschließen, um zu sehen, was sich in der weiteren Nachbarschaft WLANmäßig so tummelt. Geeignet wären die Bild 5. Prototyp des Autors auf Lochrasterplatine. Conifer-Antenne [3] oder die bereits in ELEKTOR vorgestellte Cantenna [4]. Aufbau Dank des fertigen HF-Moduls mit sei- Literatur und Links [1] Funkzwerge, ELEKTOR 3/2007, S. 18 ff. [2] net/design_resources/datasheets/contents/ cywusb6935_8.pdf [3] Modifications.htm [4] WLAN-Wellen aus der Dose, ELEKTOR Dezember Kommerzieller Super-Scanner Im niederländischen Web-Shop wird ein Wi Spy Spectrum Analyser vom Typ MGWS01 als kleinster WLAN-Spektrum-Analyser der Welt angepriesen. Man könne damit Störungen beseitigen und WLANs optimieren, so wird versprochen. Die Hardware besteht aus einem versiegelten USB-Stick mit 4,5 cm Länge. Die zugehörige Software nennt sich Chanalyser 2.0 (beta) und metageek.net wird als Quelle angegeben. Kompatibilität mit Win2000, XP, Linux und unglaublicherweise sogar Mac OS X wird versprochen. Wi Spy hat einige interessante Features wie data trace, average trace, peak trace, Frequenz/Kanal-Ansicht sowie Aufnahme- und Wiedergabe-Funktion. Besonders bemerkenswert ist die beworbene Eigenschaft, Interferenzen von DECT-basierten Telefonen aufspüren zu können, die bekanntlich auf Frequenzen zwischen 1,88 und 1,9 GHz unterwegs sind. Da kann man schon staunen, denn das ist mit 500 MHz Differenz ganz schön weit weg vom WLAN-Band. Der Empfänger wäre demnach ziemlich breitbandig. Das Gerät wird bei für 119 angeboten. 42 elektor - 6/2007

43 ENTWICKLUNGSTIPP TECHNIK ICSP-Adapter Von Elmar Jongerius Kennen Sie das auch? Die Hardware des neuen Mikrocontroller- Systems steht, der nächste Schritt ist das Entwickeln der Firmware. Leider ist ICSP (In Circuit Serial Programming) nicht vorgesehen, beispielsweise weil Platz auf der Platine fehlt, weil die zusätzlichen Kosten bei hohen Stückzahlen nicht vertretbar sind, oder weil bei der Hardware-Entwicklung schlichtweg nicht daran gedacht wurde. Oder, ein anderer Fall, der Hersteller hat für den Controller ein ICSP-System vorgesehen, das erst noch angeschafft werden müsste. Die Konsequenz ist, dass der Controller zum Programmieren aus der Schaltung genommen werden muss, anschließend muss er zum Testen der Firmware wieder eingesetzt werden. Dieser Vorgang wird sich zwangsläufig wiederholen, so oft, bis die Firmware endlich fehlerfrei läuft. In der Summe kostet das nicht nur einiges an Zeit, auch die Controller-Anschlusspins und die Fassung werden mechanisch nicht unerheblich beansprucht. Eine Methode, trotzdem ICSP anwenden zu können, wird hier am Beispiel eines PIC-Mikrocontrollers 16F628 von Microchip gezeigt. Benötigt werden lediglich folgende Bauteile: Die 10-kΩ-Widerstände müssen an die Pins 12 und 13 angelötet werden. Nachdem das geschehen ist, setzen Sie die erste Fassung auf die zweite Fassung. Verzinnen Sie zuerst die Pins, die mit den SMD- Widerständen verbunden werden müssen. Anschließend stellen Sie der Reihe nach (mit Ausnahme von MCLR) die Verbindungen zur zweiten Fassung her. Der Programmer ICD2 von Microchip verwendet eine RJ11-6/6- Buchse für die Verbindung mit dem Controller. Den dazu passenden Stecker montieren Sie auf der anderen Seite des Kabels. Stecken Sie den Controller in den Adapter ein, der Adapter mit Controller wird in die Schaltung gesetzt. Den Adapter verbinden Sie über das Kabel mit dem Programmer. Nun können Sie den Controller programmieren und die Firmware debuggen, ohne den Controller aus der Schaltung nehmen zu müssen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Controller-Anschlusspins sind vor Verbiegen und Umknicken sicher, die Controller-Anschlüsse auf der Platine werden geschont, da das Umstecken entfällt, wird Zeit gespart. Zwei IC-Fassungen DIP-18 in Laborqualität, zwei Widerstände 10 kω, SMD 0805, ein Widerstand 33 kω, SMD 0805, ein kurzes Stück UTP-Kabel, ein Stecker zum Anschluss an den Programmer (z. B. RJ11 6/6 für den ICD2 von Microchip). Da die schaltungseigenen Signale den Programmiervorgang stören können, werden die betroffenen Signalleitungen durch Einfügen von 10-kΩ-Widerständen entkoppelt. Wie die Abbildung zeigt, müssen die zugehörigen Fassungspins entsprechend gekürzt werden. Im vorliegenden Fall handelt es sich um die Pins 4 (MCLR), 12 (RB6) und 13 (RB7). Das sind die Anschlüsse, über die der 16F628 seriell programmiert wird. An die Pins, die mit dem Programmer zu verbinden sind, werden Leitungen gelötet, die zuvor dem UTP-Kabel entnommen wurden. Das Signal MCLR muss im normalen Controller-Betrieb 1 sein, während des Programmiervorgangs liegt hier höhere Spannung an. Aus diesem Grund hat der Pullup-Widerstand an Pin 4, der die Leitung nach +5 V zieht, den relativ hohen Wert 33 kω. Allerdings sind mit den Vorteilen auch einige Nachteile verbunden: Wegen der eingefügten Widerstände können LEDs und ähnliche Verbraucher nicht vom Controller direkt gesteuert werden, der MCLR-Anschluss ist nicht mehr aus Richtung der Schaltung zugänglich, weil sich der Pullup-Widerstand im Adapter befindet, die betroffenen Anschlüsse sind als analoge Eingänge nur noch bedingt geeignet, da die Widerstände Verluste verursachen können. Wenn Sie die genannten Umstände bei der Schaltungsentwicklung berücksichtigen, können Sie fast immer die Vorteile nutzen, ohne die Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. (060190)gd 6/ elektor 43

44 PROJEKTE FLIEGEN Funk-Variometer Akustischer Höhenänderungsmesser Von Thierry Charlès Was für den Segelflieger praktisch unverzichtbar ist, soll auch dem Modellpiloten nicht länger fehlen. Das hier beschriebene akustische Variometer informiert wie das E-Vario im Segelflugzeug über die Steig- und Sinkgeschwindigkeit. Da der Pilot am Boden bleibt, wird das Signal per Funk übertragen. Variometer bedeutet im Wortsinn Veränderungsmesser. Gebräuchlich ist der Begriff in der Luftfahrt für Messgeräte, welche winzige Veränderungen des Luftdrucks erfassen und auf diese Weise die vertikale Geschwindigkeit eines Flugzeugs ermitteln. Bei Segelflugzeugen kann durch geeignete Druckaufnehmer sogar die Änderung der totalen Energie als Summe der kinetischen Energie (Geschwindigkeit) und potentiellen Energie (Höhe) überwacht werden. Die so genannte Knüppelthermik (Umwandlung von Geschwindigkeit in Höhe durch Ziehen am Steuerknüppel) wird so ausgeblendet und nur der tatsächliche Energiegewinn angezeigt. Gerade Piloten von Seglern müssen die Augen frei haben und bevorzugen daher die akustische Information durch eine zur Höhenänderungsrate proportionale Änderung der Tonhöhe eines Signalgebers. Modell-Piloten wenden den Blick ebenfalls nur ungern vom fliegenden Objekt ab. Der Begriff E-Vario steht übrigens für Elektronisches Variometer (im Gegensatz zum rein mechanischen Stauscheibenvariometer mit Zeiger). Gemessen wird die Änderung des Luftdrucks, der im unteren Luftraum pro 8 m Höhe um etwa 1 hpa (Hektopascal) abnimmt. Die Messung dieser geringen Druckänderung in einem großen Bereich ist eine echte Herausforderung. Die Elektronik dieses Projekts muss hierfür mit HF und NF umgehen und Signale mit einer Dynamik von fast 120 db verarbeiten können. Basiswissen Praktisch jedes manntragende Luftfahrzeug (vom Gleitschirm aufwärts) ist mit einem Variometer unterwegs. Dieses Instrument mit der englischen Bezeichnung VSI (Vertical Speed Indicator) informiert über die Steig- oder Sinkrate in ft/mn (Fuß pro Minute) oder m/s. Für Modell-Piloten ist es hingegen besonders im Flachland schwierig, eine geringe oder langsame Höhenänderung ihres Modells nur visuell - und zeitnah - zu erfassen. Das Prinzip von Varios und E-Varios ist allgemein unter [1] und ausführlicher unter [2] beschrieben. Die klassische Variante verwendet ein Ausgleichsgefäß ( Thermosflasche ), in dem sich der Druck nur langsam ändert. Gemessen wird die Luftströmung beim Druckausgleich zwischen dem Ausgleichsgefäß und dem Außen-Luftdruck. Elektronisch geht das zum Beispiel mit einem Hitzdraht wie beim Luftmengenmesser im Auto. Für so eine Apparatur fehlt im Modellflugzeug natürlich der Platz. Daher kommt nur die modernere Version mit einem empfindlichen Drucksensor in Frage, der den Luftdruck misst. Die Schaltung extrahiert aus der Änderung des Druckwerts über die Zeit ein Höhenänderungs-Signal und moduliert damit ein Tonsignal, das ein Funkmodul zum Empfänger am Boden sendet. Steigt das Modell, wird der Ton höher 44 elektor - 6/2007

45 und umgekehrt. Beim Steig- und beim Sinkflug gibt es je drei akustische Tonhöhen-Stufen. Im empfindlichsten Bereich geht der Dauerton zusätzlich in ein Piep-Piep über (er wird periodisch unterbrochen). Drucksensor Änderung ΔP / ΔT A Filter μc HF- Sender Kennwerte Bei der Konzeption wurde ein Flughöhenbereich zwischen 0 m und m über dem Meeresspiegel zu Grunde gelegt. Um auch zarte Aufwinde detektieren zu können, ist das Variometer mit einer Ansprechschwelle von 10 cm/s (20 ft/mn) enorm empfindlich. Außerdem muss die Ansprechzeit kurz sein. Die Schaltung benötigt für die Aufwind/Abwinderkennung weniger als eine halbe Sekunde - das ist für Thermikflieger praktisch Echtzeit. Blockschaltung Wie Bild 1 zeigt, besteht das telemetrische Variometer aus einem fliegenden Teil (Sender, obere Blockreihe) und einer Bodenstation (Empfänger, untere Blockreihe). Der analoge Teil der fliegenden Einheit besteht aus dem Drucksensor und einem Quad-Opamp. Die anschließende digitale Signalverarbeitung übernimmt ein 8-Pin-Mikrocontroller. Für die Funkübertragung sorgt ein 433- MHz-Sendemodul. Die Betriebsspannung darf zwischen 6 und 12 V liegen, die Leistungsaufnahme beträgt etwa 200 mw. Der Autor verwendet bei seinem Modell einen 7-V-LiPo-Akku zur Stromversorgung. Schaltung Für Sender (Bild 2) und Empfänger (Bild 3) gibt es eigene Schaltpläne. Beginnen wir mit dem aufwendigeren Teil: dem Sender. Analog Der Sensor MPX 5100AP (ursprünglich Motorola, jetzt Freescale) ist für unsere Zwecke sowohl empfindlich als auch klein genug und außerdem relativ gut erhältlich und preiswert. Die technischen Daten finden sich im Datenblatt unter [9]. Der Sensor liefert eine Ausgangsspannung mit einem Gradienten von 45 mv/kpa, was 512 μv pro Meter Höhenunterschied auf Meereshöhe bei 15 C entspricht Um einen Unterschied von 10 cm zu detektieren, muss die Elektronik eine Empfindlichkeit von HF- Empfänger Filter Bild 1. Blockschaltung des Senders (oben) und des Empfängers (unten). mindestens 50 μv aufweisen. Die vom Sensor gelieferte Gleichspannung reicht von 0,5 V bei 0 mb (Millibar) bis zu 4,75 V bei 1,1 b. Die mögliche Dynamik der Elektronik begrenzt den Anwendungsbereich auf Höhen zwischen 0 m und m, was einer Spannung zwischen 4,75 V und 2,95 V entspricht. Die Spannung nimmt wie der Luftdruck mit zunehmender Höhe C5 10u 16V C6 100n VCC 10k 10k 10k 10k ANT1 R9 R11 R13 R15 JP1 JP2 JP3 JP4 ANT-433-SP C13 IC2 VCC 2 VCC 3 VOUT 1 R3 47k R7 10k Pressure Sensor MPX5100AP VCC 10k 10k VCC 1 VCC 7 R12 R14 R16 MOD1 C11 100n 10n DATA 2 TXM-433-LC 5 ANT LADJ BZ1 R2 500 C7 68u 25V VCC 75 R19 FDV301N 100 IC4D 14 T1 R18 R1 47k R10 100k C9 10u 16V 1M C10 VCC 100n A ab. Der Arbeitspunkt ( virtuelle Masse ) der analogen Elektronik (und des Mikrocontrollers) liegt durch IC4d gepuffert bei 2,5 V. Da der Ausgang des Sensors an einen Differenzierer aus IC4A, R10 und C7 angekoppelt ist (Grenzfrequenz etwa 0,023 Hz), werden nur Änderungen des Luftdrucks und nicht absolute Werte verstärkt. Nach Verstärkung durch IC4B, Tief- VCC VCC 8 R5 1k 5k6 7 PB2 PB3 3 6 IC3 PB1 PB4 2 5 AT-tiny15 PB0 PB5 1 R20 4 SIG + K2 R8 10k R4 56k R17 C12 100n D1 BAT54 R6 1k5 VCC K1 +7V...+12V BATT. Bild 2. Die Schaltung des Senders mit mixed signals : Erst analog, dann digital und am Ausgang HF. 3 2 IC4A IC4B 7 4 IC C8 680n C1 10u 16V C2 100n Vbatt IC1 VCC 78M05CKTPR C4 100n IC4C IC4 = AD8040ARZ C3 100n / elektor 45

46 PROJEKTE FLIEGEN C9 100n 10u 16V K3 PDN 6 16 ANT MOD1 DATA 8 R5 47k RXM-433-LC-S passfilterung durch R6/C8 und Pufferung durch IC4C gelangt das Höhenänderungssignal an den Analogeingang des Mikrocontrollers AT-Tiny15 (Atmel). Ohne Luftdruckänderung liegen an diesem Punkt 2,5 V an. Das ist genau so hoch wie der 2,5-V-Arbeitspunkt und deshalb registriert der Mikrocontroller in diesem Fall auch keine Höhenänderung. Andernfalls entspricht die Abweichung von 2,5 V der vertikalen Änderungsgeschwindigkeit. Die Verstärkung G1 des Differenzierers ist G1 = 6,8 dp / dt Die Verstärkung bei IC4B beträgt: G2 = 56 Der Tiefpass R6/C8 hat eine Grenzfrequenz von 156 Hz und eliminiert störendes Rauschen. Bei einer Sinkgeschwindigkeit von 10 cm/s wird der Sensor ein Änderungssignal (dp/dt) von 51,2 μv liefern. Die Gesamtverstärkung G = G1 * G2 = -6,8 * 56 = -380,8 macht daraus - 19,5 mv Abweichung vom Arbeitspunkt. P2 dient zum Abgleich des Nullpunkts (Offset-Kompensation). Normalerweise genügt die Mittelstellung. C8 15 IC3 = TL084CN R2 5k9 VCC 200 VCC 5 R4 4 C4 6n8 R3 10k C11 100n C7 3n3 4 IC3 11 IC3D +7V...+15V VCC 14 4k7 2 3 R7 Bild 3. Die Schaltung des Empfängers erklärt sich fast von selbst. P1 0V K1 IC3A C12 10u 16V 100k 8 Vbatt C1 100n LM380N IC C5 C13 100n 5 470n 1 IC1 μa78m05ckc R6 12k VCC C3 100u 16V R1 2R7 C6 100n VCC 6 5 C10 3n C2 100n IC3B IC3C LS1 K2 7 8 CMS0231KLX Digital Die digitale Signalverarbeitung besteht im Wesentlichen aus der Beseitigung noch vorhandener Unsauberkeiten des Signals und der Erzeugung eines modulierten Audiosignal in Abhängigkeit von der Spannung. Der eingesetzte Atmel-Controller ist trotz seiner acht Pins und seines geringen Stromverbrauchs recht leistungsfähig. Er verfügt über vier 10-bit-A/D-Konverter-Eingänge, zwei programmierbare Counter und ein EEPROM. Außerdem benötigt er keinen externen Takt (Quarz etc.) und auch keine Reset-Schaltung. Mit V CC als Referenz haben die A/D-Konverter eine Auflösung von 5 V 2 10 = 5V = 4,88 mv. Kalkuliert man die Gesamtverstärkung ein, so ergibt sich daraus eine Empfindlichkeit von 12,8 μv, was ziemlich genau einer Änderungsgeschwindigkeit von 2,5 cm/s entspricht. Alle 5 ms wird ein Interrupt ausgelöst. Jeder Interrupt triggert drei A/D-Wandlungen in der Reihenfolge 2,5-V-Arbeitspunkt, verstärktes Sensor- Signal und Batteriespannung. Um das gewünschte Signal zu extrahieren, enthält die Software drei Filterstufen. Zuerst wird der Mittelwert von je fünf Messungen gebildet. Die zweite Filterstufe besteht aus einer gleitenden Mittelwertbildung aus den letzten n Mittelwerten (wobei n konfigurierbar ist). Der gleitende Mittelwert ist das Signal, das zur Modulation des Audio- Signals herangezogen wird. Die dritte Stufe kommt zum Zug, wenn das Änderungssignal für eine bestimmte Zeit innerhalb gewisser konfigurierbarer Grenzen (± 20 cm/s oder ± 30cm/s) bleibt. Liegt das Signal beispielsweise für mehr als 7,2 s bei 4 cm/ s, wird angenommen, dass dieses ein Offset-Fehler des Analogteils sei. Der Mittelwert dieses Abschnitts wird deshalb als digitale Offset- bzw. Driftkompensation von zukünftigen Werten abgezogen. Das Resultat ist ein Signal, das von den meisten vorkommenden Artefakten gereinigt ist. Mit all dieser digitalen Signalverarbeitung erst ist es möglich, eine reale Sensitivität von ± 2 LSB (Least Significant Bit) zu erzielen, was einer vertikalen Geschwindigkeit von ± 5 cm/s entspricht. Nach Rücksprache mit erfahrenen Modell-Piloten wurde die Schwelle für ein hörbares Audio-Signal auf 20 cm/ s festgelegt. Ein am Boden stehendes Modell sollte also still sein, wenn nicht gerade ein Gewitter mit entsprechenden Luftdruckschwankungen heraufzieht. Der Bereich von ±20 cm/s ist also die Spanne, in der angenommen wird, dass das Modell weder steigt noch sinkt. Ein Audio-Signal wird für vier Steig/ Sinkratenbereiche produziert: 50 cm/ s, 75 cm/s, 1 m/s, und 2 m/s. Unterhalb von 1 m/s wird ein Audio-Signal generiert, dass je nach Steig/Sinkrate vom kontinuierlichen Ton bis zu einer schnellen Impulsfolge variiert. Für den Sinkflug beträgt die Grundfrequenz 625 Hz und der Steigflug wird mit 1 khz signalisiert. Zwischen 1 m/ s und 2 m/s wird ein konstanter Ton 1,25 khz (Steigflug) bzw. 430 Hz (Sinkflug) generiert. Oberhalb von 2 m/s heult der Steigflug mit 1,65 khz und summt der Sinkflug mit nur 310 Hz. Die zusätzliche Puls-Pausen-Modulation im Bereich unter 1 m/s erlaubt die intuitive akustische Erfassung kleinerer Unterschiede. Die akustische Signalisierung ist also von schnellen Variationen der vertikalen Geschwindigkeit entkoppelt. Dadurch wird vermieden, dass unstabile und schnelle Tonhöhenschwankungen zu viel Aufmerksamkeit auf sich ziehen 46 elektor - 6/2007

47 Tabelle Geschwindigkeit Steigen Sinken <30 cm/s Nichts Nichts <1 m/s >1 m/s >2 m/s 1 khz getastet 1,25 khz Dauerton 1,65 khz Dauerton 625 Hz getastet 430 Hz Dauerton 310 Hz Dauerton Software-Entwicklung Die Software wurde unter Verwendung der Tools von Atmel (Studio 3.5 zu Anfang und später Studio 4) in Assembler geschrieben. Die Studio-Umgebung kann kostenlos von der Atmel- Webseite [10] herunter geladen werden. Die Entwicklungsumgebung unterstützt sowohl das Debuggen als auch das Emulieren von Hardware und ist sehr einfach zu bedienen. Die Firmware VMR-0-4.hex wurde mit Hilfe des Programmers STK 500 (Atmel) in den Flash- Speicher des Mikrocontrollers geladen. STK 500 wird von Studio 4 ebenfalls voll unterstützt. Nach Übertragung der Firmware muss der Controller - Reizwort fuses - noch richtig konfiguriert werden: RESET = internal, BROWNOUT = 4 V. Außerdem ist es zwar nicht zwingend erforderlich, aber doch empfehlenswert, den internen Taktgeber mit einer passenden Konstante zu kalibrieren. Zur Ermittlung dieser Konstante gibt es auf den Webseiten von Atmel etliche Beispiele in Assembler und C [11]. Die von Atmel zur Verfügung gestellte Dokumentation des Mikrocontrollers ist sehr umfangreich und gut verständlich. Die jeweiligen Datenblätter sind unter [12] zu finden. Die VMR-0-4-Firmware belegt gut 99 % des Flash-Speichers und etwa 40 % des EEPROMs. Die Software ist durch Interrupts gesteuert und fußt auf den durch Timer 0 bereit gestellten 5-ms-Intervallen (Prozess-Zeit 200 μs). Alle fünf Zyklen läuft der Haupt-Prozess (Prozess-Zeit < 400 μs). Im Hintergrund wird zwischen Haupt-Prozess, Ruhe-Zustand und Audio-Signal-Generierung umgeschaltet. Diese Aufgaben benötigen weniger als 50 μs. Die Verwendung von Assembler macht die Software so schnell. In dieser Anwendung kann allerdings nicht mit stabilen Prozess-Zeiten gerechnet werden. Das zentrale Problem ist nämlich die Zeit für das Beschreiben des EEPROMs der Controller verfügt ja leider über kein RAM. Ein EEPROM-Schreibzyklus benötigt alleine schon CPU- Zyklen, was allein schon einem Zeitbedarf von 5,12 ms (bei 1,6 MHz Taktfrequenz) entspricht. Ein kompletter Durchlauf der Signalverarbeitung benötigt drei Schreib- und 16 Lesevorgänge. Obwohl das Lesen keine solchen Verzögerungen verursacht, liegt die damit erreichbare Grundfrequenz der Signalverarbeitung bei 50 Hz. Drei Schreibvorgänge benötigen also schon 15,36 ms. Der Rest von 4,64 ms einer 20- ms-periode reicht bei weitem für alle Berechnungen, da diese wie beschrieben sehr schnell ablaufen. und gelegentlich mehr verwirren als helfen. Als relevante Information wird nach der beschriebenen Vorverarbeitung die Steig/Sinkrate in Zeitfenstern von jeweils 300 ms interpretiert. Maximale Sensitivität ergibt sich erst, wenn die Hardware im thermischen Gleichgewicht und C7 entsprechend geladen ist. Dessen Kapazität muss so groß sein, da halbwegs stabile Signale (< 0,1 Hz) noch differenziert werden sollen. Ein Kaltstart braucht deshalb zwecks Temperaturausgleich mindestens 20 Minuten Akklimatisierung. Bei einem Warmstart (Einschalten nach thermischer Stabilität) ist die Schaltung schon nach 3 bis 5 Minuten startklar. Die Initialisierung durchläuft drei Stufen: 1. Die Spannung am A/D-Konverter- Eingang fällt von einem Anfangswert von 2,5 V innerhalb von drei Minuten auf einen Wert von unter 195,2 mv (gemeint ist die Differenz zwischen den Anschlüssen 2 und 3 des Mikrocontrollers). Die genaue Zeit hängt von den Startbedingungen ab. Während dieser Phase wird ein gepulster 800- Hz-Ton erzeugt. Fliegen ist zwar möglich, aber eben ohne Information über Höhenänderungen. 2. Die Spannung ist unter 190 mv gefallen. Nun wird die Schwelle für das Unterbleiben eines Tons = horizontaler Flug auf ±30 cm/s festgelegt und der Mikrocontroller kompensiert die Drift permanent wie beschrieben. Zu Anfang wird die gerade anliegende Spannung als bestehender Offset einmal kompensiert. Während dieser Phase ist Fliegen zwar mit Information über die Höhenänderung möglich, jedoch mit verringerter Genauigkeit und eventuell einer Verzerrung durch die noch nicht voll eingepegelte (kräftige) Startkompensation. 3. Wenn die automatische Drift/Offset-Kompensation in Stufe 2 auf Werte ± 20 cm/s gefallen ist, endet die erste erfolgreiche Selbstkompensation und die Initialisierung ist abgeschlossen. Nun wird die Schwelle für angezeigten Steig- bzw. Sinkflug auf >20 cm/s festgelegt und der Sender des Variometers ist voll betriebsbereit. HF-Schaltung Der Sender sollte möglichst klein sein und auf einer Frequenz senden, die hoch genug ist, um den Fernsteuerungs-Empfänger an Bord nicht zu stören. Das Modul TXM-433 von LINX Technologies erfüllt diese Kriterien. Das zugehörige Datenblatt kann unter [5] herunter geladen werden. Sowohl mit einem industriellen als auch einem speziell für dieses Projekt gebauten Empfänger ergibt sich eine befriedigende Reichweite. Der 50-Ω-Ausgang des Sender-Moduls ermöglicht verschiedene Antennentypen. Aus Platzgründen ist eine fertige Planar-Antenne (433-SP2 - ebenfalls von LINX) vorgesehen. Insgesamt ergibt sich eine extrem kompakte Lösung. Nicht einmal der Drucksensor ragt irgendwo heraus. Wie in der Schaltung von Bild 3 zu sehen, besteht der HF-Teil im Wesentlichen aus einem einzigen IC. An externer Beschaltung sind lediglich ein RC-Glied zur HF-Entkopplung und ein weiterer Widerstand erforderlich. Stromversorgung Der Variometer-Sender kann vom Empfänger-Akku des Modells mitversorgt werden. Falls schon eine 5-V-Quelle zur Verfügung steht, kann IC1 entfallen und eventuell durch eine Feinsicherung ersetzt werden. Letztlich ist diese Art der Versorgung zwar Platz sparend, aber nicht ganz ideal. Servos können unter Umständen schon kräftige Ströme ziehen, die dann auch Spannungsschwankungen zur Folge haben. Außerdem sinkt die Akkuspannung langsam während des Flugs. All diese Effekte beeinträchtigen daher die Sensivität des Variometers. Ein eigener kleiner LiPo-Akku plus ein eigener 5-V-Spannungsregler sind deutlich besser. Der Arbeitspunkt von 2,5 V sollte beispielsweise während des Betriebs im Bereich von ±1 mv stabil bleiben. Aufbau Die beiden Platinen, deren Bestück- 6/ elektor 47

48 PROJEKTE FLIEGEN R4 Antenna C8 + ANT1 IC1 K3 MOD1 MOD1 R16 C1 R6 C8 C13 R2 R19 R3 R1 BZ1 C9 IC3 D1 IC2 R17 C12 K2 SIG + 0V SERVO IN R15 R20 R18 T1 C10 R7 ELEKTOR R12 R14 C11 C5 C7 IC4 R8 C6 R10 R5 R4 C2 P1 IC3 ELEKTOR C11 LS1 C9 C4 C1 R2 K1 R3 C7 R5 C5 R7 R6 C10 IC2 C13 C12 + C3 + C V 0V R1 K1 ELEKTOR V 0V JP4 JP3 JP2 JP1 R13 R11 C3 C4 K2 C6 R9 IC1 Bild 4. Bestückungsplan der Sender-Platine. Planar-Antenne und Sensor sind die voluminösesten Bauteile. Bild 5. Bestückung der Empfänger-Platine. ungsaufdrucke die Bilder 4 und 5 zeigen, erforderten sorgfältiges Design und sollten auch sorgfältig bestückt werden. Auf der Sender-Platine sind die fünf Bereiche des Blockschaltbilds wiederzufinden: Stromversorgung, HF- Teil, Mikrocontroller, Opamp und Sensor. Jeder dieser Blöcke hat eigene Entkopplungs-Kondensatoren mit sehr kurzen Anschluss-Leiterbahnen. Die Platine ist doppelseitig und durchkontaktiert sowie für die Bestückung mit SMD-Bauteilen von beiden Seiten vorgesehen. Die empfohlene Bestückungs reihenfolge: Erst werden die SMDs platziert (eventuell mit einem Tröpfchen Kleber) und dann verlötet. Vor der Platzierung empfiehlt sich eine zusätzliche Überprüfung jedes einzelnen Bauteilwerts. Auch die SMD-ICs sind nicht allzu schwer zu bestücken. Trotzdem empfiehlt sich die Verwendung einer Stückliste Sender Widerstände: (SMDs vom Typ 0805) R1, R3 = 47 k R2 = 500 Ω, SMD-Trimmpoti 4 mm R4 = 56 k R5 = 1 k R6 = 1k5 R7, R9, R11...R15, R17 = 10 k R8 = 5k6 R10 = 100 k R19 = 100 Ω R16 = 1 Ω R18 = 75 Ω R20 = 1 M Kondensatoren: (SMD-Ausführungen) C1, C5, C9 = 10 μ C2...C4, C6, C10...C12 = 100 n C7 = 68 μ C8 = 680 n C13 = 10 n Halbleiter: D1 = BAT54 T1 = FDV301N IC1 = 78M05CKTPR IC2 = MPX5100AP (Drucksensor 16,68 psi von Freescale) IC3 = ATtiny-15, programmierte Version: EPS IC4 = AD8040ARZ (SMD-Quad-Opamp von Analog Devices) Außerdem: JP1...JP4 = 2-poliger SIL-Pfostenstecker K1 = 2-polige Schraubklemme für Platinenmontage, 5 mm K2 = 3-poliger SIL-Pfostenstecker ANT1 = Splatch-SMD-Antenne (ANT-433-SP- ND von LINX) BZ1 = 5-V-Piezo-Buzzer, Ø 12 mm MOD1 = TXM-433-LC (LINX) Platine EPS (siehe ELEKTOR-Shop- Anzeige am Heftende) Empfänger Widerstände: R1 = 2Ω7 R2 = 5k9 R3 = 10 k R4 = 200 Ω R5 = 47 k R6 = 12 k R7 = 4k7 P1 = 100-k-Potentiometer Kondensatoren: C1,C2,C6,C9, C11 = 100 n C3 = 100 μ C4 = 6n8 C5 = 470 n C7,C10 = 3n3 C8,C12 = 10 μ C13 = 100 n Halbleiter: IC1 = μa78m05ckc (Texas Instruments) IC2 = LM380N-8 (National Semiconductor) IC3 = TL084CN (Texas Instruments) Außerdem: ANT1 = ANT-433-CW-HWR-RPS (LINX) K1 = 2-polige Anschlussklemme für Platinenmontage, 5 mm Rastermaß K2 = 3,5-mm-Klinkenstecker, stereo, mit Schalter K3 = Antennenbuchse (bei Digikey ACX1231-ND) LS1 = Miniatur-Lautsprecher (CMS0231KLX) MOD1 = RXM-433-LC-S (LINX) Platine EPS (siehe ELEKTOR-Shop- Anzeige am Heftende) Software (Download-Datei zip bei 48 elektor - 6/2007

49 SMD-Kreuzpinzette. Als nächster Schritt wird die Planar- Antenne mit den sechs Befestigungspunkten verlötet. Bevor man das erste Mal einschaltet, empfiehlt es sich, die elektrische Verbindung der Stromversorgungsleitungen mit den entsprechenden IC-Pins zu überprüfen. Nun kommt der Sensor an seinen Platz. Man sollte die Ausrichtung der Fixierungslöcher sorgfältig überprüfen. Eventuell hilft die Verwendung von zwei Unterlegscheiben zwischen Sensor und Platine, bevor man ihn mit Teflon-Schrauben befestigt und erst dann festlötet. Nach dem Opamp auf der Unterseite der Platine kommen die acht Pins des Sender-Moduls an die Reihe. Der Mikrocontroller wird noch nicht in seine Fassung gesteckt. Stattdessen werden kurze Drahtstücke in die Pins 2 und 3 seiner Fassung gesteckt und daran ein Oszilloskop angeschlossen. Hinweis: Die Verwendung des Piezo- Buzzers BZ1 ist im Moment noch optional. Er kann (später) zur Identifizierung des Modells dienen, doch ist Software hierfür leider noch nicht ganz fertig. - Nun kommt der Empfänger an die Reihe. Da sich eine Schaltungsbeschreibung kaum lohnt und ein Abgleich überflüssig ist, geht es gleich los mit dem Aufbau. Auch der Empfänger wird mit einer doppelseitigen und durchkontaktierten Platine realisiert. Die meisten Bauelemente sind hier allerdings konventionell nur das Empfänger-Modul selbst ist ein SMD. Das Layout ermöglicht eine recht hohe Packungsdichte. Folglich beginnt man mit dem SMD und macht dann mit den kleineren Bauteilen weiter. Der Miniatur-Lautsprecher kommt auf die Platinen-Unterseite. Man könnte ihn allerdings auch am Gehäuse befestigen und ihn mit zwei kurzen Litzenstückchen anschließen. Erste Tests Wenn alles soweit geklappt hat und man sich soweit sicher ist, keine Fehler gemacht zu haben, kann man eine Batterie oder ein Netzteil mit einer Gleichspannung von V und einer Belastbarkeit von 100 ma (der Sender begnügt sich mit rund 30 ma) anschließen. Das Netzteil sollte keinen geerdeten Ausgang haben. Da ja noch ein Oszilloskop angeschlossen wird, sollte die Schaltung potentialfrei versorgt werden. Nach gut einer Minute sollte die Linie auf dem Oszilloskop sich auf etwa 0 V eingependelt haben. An Pin 2 und Pin 3 sollte eine Spannung von 2,5 V gegen Masse zu messen sein dann ist der Analogteil wahrscheinlich in Ordnung. Der Sender kann dann ausgeschaltet werden. Jetzt muss man die Software mit dem passenden Programm in den Mirocontroller laden, falls man nicht ein fertig programmiertes Exemplar (siehe Stückliste) verwendet. Bevor man den Controller in den Sockel steckt und die Schaltung wieder einschaltet, sollte man sämtliche Türen und Fenster schließen, um beim letzten Test hinderliche Luftdruckschwankungen zu vermeiden. Nach dem Start befindet sich die Software im Initialisierungsmodus. Das beschriebene 800-Hz-Signal ist die Folge. Nach weniger als drei Minuten sollte diese Phase beendet sein. Wenn die Software zwischendurch keine vertikale Geschwindigkeit von mehr als 1 m/s über mindestens 3 s entdeckt, hört der 800-Hz-Ton auf und die Schaltung ist fertig zum Einbau in ein Modellflugzeug. Die komplette Initialisierung ist (wie schon beschrieben) erst abgeschlossen, wenn die registrierten Steig/Sinkraten während des horizontalen Flugs im Fenster von ± 20 cm/s ankommen. Da die Schaltung sehr wenig Strom braucht, kann sie vor einem Flug ruhig permanent in Betrieb sein. Dann sind Drift- und Offsetkompensation mit Sicherheit schon vor dem Start erledigt und es gibt keine Fehler. Auf eine Unterbrechung der Stromversorgung sollte immer eine mindestens zweiminütige Ruhephase (ohne Bewegung des Modells) unter Spannung folgen, damit sich die Schaltung einpegeln kann. Um zu überprüfen, ob die Schaltung auf kleine Luftdruckschwankungen reagiert, reicht es aus, ein Fenster oder eine Tür zu öffnen oder zu schließen. Wenn man den Stecker eines Ohrhörers in den Audio-Ausgang des Empfängers steckt, wird der Lautsprecher abgeschaltet. Auf diese Weise nervt man seine Umgebung nicht und hat trotzdem die akustische Information über das Steigen und Sinken. Nun fehlt noch der Test im realen Flugbetrieb. Wir wünschen Ihnen viel Spaß mit ihrem Telemetrie-Variometer-Flugmodell. Zukunft In der aktuellen Firmware-Version VMR 0-4 wird das Audiosignal im Sender generiert. Da der Empfänger keine Sender unterscheiden kann, kann man nicht gleichzeitig zwei mit Variometern bestückte Modelle am Modellflugplatz betreiben. Der Autor arbeitet an einer neuen Firmware, mit der sich bis zu fünf Variometer störungsfrei parallel betreiben lassen. Da dies nicht gerade einfach ist, wird es wahrscheinlich noch eine Weile dauern, bis dieses Feature zur Verfügung steht. ( I) Links [1] [2] [3] note/an1646.pdf [4] [5] TXM-xxx-LC_Data_Guide.pdf [6] [7] [8] note/an1100.pdf [9] data_sheet/mpx5100.pdf [10] card.asp?tool_id=2724 [11] [12] 6/ elektor 49

50 PROJEKTE MESSEN & TESTEN Spule Von Gert Baars Mit dem Spulen-Checker können alle Arten von Induktivitäten schnell und unkompliziert gemessen werden. Dank des Mikrocontrollers und des universellen Messbereichs wird die Induktivitätsbestimmung zum Kinderspiel! Zwar gehört die Spule L wie der Kondensator C und der Widerstand R zum grundlegenden Trio passiver Bauelemente, doch ist das L in vielen Schaltplänen unterrepräsentiert. Irgendwie teilt L die Welt der Elektroniker in zwei Lager: Die Minderheit der HF-Freaks mag sie und Otto Normalelektroniker scheut sie fast wie der Teufel das Weihwasser. Während erfahrene Elektroniker kaum emotionale Reaktionen auf Induktivitäten zeigen, ist das Staunen bei Anfängern durchaus nicht selten: Etwa wenn eine Signalquelle über irgendwelche viel zu langen und nicht abgeschirmten Leitungen an einen mühevoll gebastelten Verstärker angeschlossen wird und plötzlich Radio Vatikan akustisch seinen Segen dazu gibt. Selbstverständlich orchestriert von einem kräftigen 50-Hz-Brumm und Knacksern, die synchron zum Programm der gerade laufenden Waschmaschine entstehen. Magie? Elektronik ist nicht magisch, auch wenn es manchmal so aussieht. Nicht nur Widerstände und Kapazitäten sind überall - auch Induktivitäten treiben sich in nichtexpliziter Form (als Streuinduktivitäten) überall herum. Für Funkamateure unter den Elektronikern und den Fans elektromagnetischer Wellen ist das keine Neuheit. Dennoch hat das ungute Gefühl, das etliche Elektroniker beim Anblick von gewundenem Draht befällt, einen rationalen Kern: Real existierende Induktivitäten verhalten sich deutlich weniger idealtypisch als Bruder Widerstand oder Schwester Kapazität. Man muss deutlich mehr Aspekte berücksichtigen. Wer auf Simulationen steht, der weiß, dass es auch mit noch so toller Software nicht so einfach ist, Faktoren wie Verluste, Induktivität, Arbeitsfrequenzbereich etc. in Windungen Kupferdraht bei bestimmtem Durchmesser und Kernmaterial zu übersetzen. Die richtige Spule zu bauen erfordert mehr an Erfahrung als das Wissen um die Maßeinheit (Henry). Hinzu kommt, dass übliche Multimeter kaum mit Induktivitäten umgehen können und die Eigenschaften von Fertiginduktivitäten oft nicht so leicht zu eruieren sind. Die Fertigung von Spulen ist eine Domäne asiatischer Hersteller (Toko, Murata etc.), die eine eigene Tradition kryptischer Typenbezeichnungen entwickelt haben. Daneben gibt es Etliches, was vornehm mit unlabelled und unbranded bezeichnet wird. Mit dem hier vorgestellten Induktivitätsmeter hat nun jeder Elektroniker die Möglichkeit, mit geringem Aufwand den Wert einer Induktivität schnell und zuverlässig zu überprüfen. Messprinzip Nach etlicher Forscherei zeigte sich, dass die Messung der Resonanzfrequenz (bei bekanntem C) die wohl beste Methode der Induktivitätsbestim- 50 elektor - 6/2007

51 -Checker Spulen-Checker: Technische Daten Messbereich 100 nh bis 99,9 mh Genauigkeit 2 % des Maximalwerts Direkte Anzeige auf LCD Batteriebetrieb Batterieüberwachung Stromverbrauch 35 ma Mikrocontroller ATMega48 LCD-Induktivitätsmessgerät für Spulen von 0,1 μh bis 100 mh mung ist. Von daher nutzt der Spulen-Checker exakt diese Strategie. Der Vollständigkeit halber sei ein weiteres (nicht genutztes) Verfahren erwähnt. Aufgrund der Selbstinduktivität produziert eine Spule eine Spannung, die proportional zur Änderung des fließenden Stroms ist. Wird eine Spule von einem dreieckförmigen Strom durchflossen, wird eine rechteckförmige Spannung induziert. Die Amplitude dieser Spannung ist (auch) proportional zur Induktivität und könnte somit als Maß genutzt werden. Leider aber wird sich eine reale Spule reichlich nichtideal verhalten. Kleine gedämpfte Oszillationen werden präzise Messungen erschweren. Die Resonanzfrequenz f r eines LC- Schwingkreises ist hingegen einfach zu bestimmen: f r = 1 / (2 π L C) Bei bekanntem C stellt man die Gleichung nach L um: L = 1 / C (2 π f r ) 2 Diese Berechnung lässt man dann einfach einen Mikrocontroller durchführen. Um in der Praxis störendes Umschalten von Bereichen überflüssig zu machen, wurde ein Oszillator entwickelt, der einen extrem großen Frequenzbereich mit nur einem einzigen Kondensator überstreichen kann. Im Grunde genommen hat der Spulen-Checker bei ordentlicher Genauigkeit also nur einen einzigen Messbereich. Der Ausgang des Oszillators liegt an einem Timer-Eingang des Mikrocontrollers. 100 ms lang wird da die Frequenz (also die Impulse) gezählt. Die Anzahl der Schwingungen entspricht also einem Zehntel der Resonanzfrequenz. Anschließend wird mit der obigen Formel die Induktivität berechnet C7 470n +5V 1k 1k R3 R5 K3 R4 1M Lx C3 +5V 470n IC3 2 6 AD C6 4n7 R6 680 C8 22n K1 2 PD0 3 PD1 4 PD2 5 PD3 6 PD4 11 PD5 12 PD6 13 PD7 22 und das Ergebnis auf dem LC-Display angezeigt. Die Schaltung Wie Bild 1 zeigt, hat eine schlanke Theorie hat auch eine schlanke Schaltung zur Folge. Der eingesetzte Mikrocontroller läuft zwar mit immerhin 20 MHz, doch damit er beim Zählen nicht überfordert wird, muss die Oszillatorfrequenz auf rund 8 MHz begrenzt sein. Da bei kleinem L (und kleinem fixen C) die Güte Q des Schwingkreises niedrig ist, kann ein Colpitts-Oszillator nicht verwendet werden. Die interne Verstärkung des Oszillators muss > 1 sein, um die Verluste des LC-Kreises zu kompensieren und um bei maximal 8 MHz noch stabil zu arbeiten und si- PB6 9 C4 12p D1 BAT85 +5V VCC 7 AVCC 20 AREF 21 IC2 ATmega48 X1 20MHz 10 PB7 8 C1 470n PC0 23 PC1 24 PC2 25 PC3 26 PC4 27 PC5 28 PC6 1 C5 12p PB0 14 PB1 15 PB2 16 PB3 17 PB4 18 PB k 10k R1 R2 +5V S1 IC1 LP2951CZ P1 50k K Bild 1. Der Spulen-Checker besteht aus nicht viel mehr als einem Mikrocontroller und einem Opamp plus LCD-Modul. +5V +5V C2 470n LCD MODULE 1 x 16 6/ elektor 51

52 PROJEKTE MESSEN & TESTEN 3 1 P1 IC1 D1C8 K1 R5 R3 C2 R6 R4 K2 C3 IC3 R2 C6 C7 R1 IC2 K3 C5 X1 C4 C1 S1 Stückliste Widerstände: R1 = 100 k R2 = 10 k R3, R5 = 1 k R4 = 1 M R6 = 680 Ω P1 = 50-k-Trimmpoti, liegend Kondensatoren: C1...C3, C7 = 470 n C4, C5 = 12 p C6 = 4μ7 C8 = 22 n Bild 2. Bestückungsplan des Spulen-Checkers. Das Platinen-Layout wird unter zum Gratis-Download angeboten. Halbleiter: D1 = BAT85 IC1 = 78L05 IC2 = Atmega48-20PU, DIL-Version Außerdem. S1 = Digitaster X1 = Quarz, 20 MHz, low profile Alphanumerisches LCD-Modul, 1x16 Zeichen, HD44870-kompatibel (Farnell Bestell-Nr. 1ZZ0423), siehe Text K2 = 14-polige SIL-Pfostenbuchse K3 = 6-polige SIL-Pfostenbuchse Platine EPS cher anzuschwingen. Der Opamp AD8099 von Analog Devices ist für diesen Zweck schnell genug und verfügt außerdem auch noch über eine sehr hohe Eingangsimpedanz, so dass das LC-Glied nur minimal belastet wird. Der Oszillator schwingt übrigens nicht deshalb, weil die Impedanz des LC-Kreises bei Resonanz am größten ist, sondern weil die Phasenverschiebung bei Resonanz 0 wird. Die Schaltung wird von einem Low- Power-5-V-Spannungsregler versorgt, der seinerseits 9 V über den Verpolungsschutz D1 aus einer Batterie erhält. P1 dient zur Einstellung des LCD-Kontrasts. Software Der Opamp-Ausgang kommt direkt an den Zählereingang PD4 des Controllers ATMega48. Die 100-ms-Torsteuerung erfolgt in Software. Das resultierende Zehntel der Resonanzfrequenz ist immer noch genug für genaue Messungen. Der größte Teil der Funktionalität des Messgeräts geht auf die Firmware zurück. Um ein hohes Tempo zu erreichen, sind die Ablaufsteuerung und die Berechnung in Assembler geschrieben. Source-Code (.asm) und Object-Code (.hex) können kostenlos von der ELEK- TOR-Webseite als Archiv zip herunter geladen werden. Mit dem Assembler-Listing in der Hand können Sie den weiteren Ausführungen folgen: Ein ATMega48 verfügt über zwei Timer/Counter. Einer arbeitet als Frequenzzähler und der andere liefert das 100-ms-Torsignal. Die Software nutzt Overflow-Interrupts. Der als Frequenzzähler eingesetzte Timer verfügt nur über 8 bit. Da er aber bei jedem Überlauf ein 16-bit-Register inkrementiert, ergibt sich die imposante Auflösung von 24 bit! Der Timer für die Torsteuerung ist als Up-Counter konfiguriert und nutzt einen Vorteiler. Durch cleveren Einsatz des Vorteilers zusammen mit speziellen Parametern ergibt sich eine hochgenaue Torzeit. Die Berechnung von L aus der gemessenen Frequenz ist für einen kleinen Mikrocontroller ein heftiges Stück Arbeit. Er kann gut addieren, subtrahieren und sogar multiplizieren, doch einen Divisionsbefehl sucht man vergebens. Für die Formel aber muss zwingend eine 24-bit-Zahl durch eine andere dividiert werden. Wenn man sich an die ersten Jahre der Schulzeit erinnert: Schriftliche Division ist ein Verfahren, welches das Fehlen von Divisions-Neuronen im menschlichen Gehirn kompensiert [1]. Die Software macht das auf Bit-Ebene. Wie der Autor feststellen musste, schreibt man solch einen Algorithmus nicht ohne ein paar Teepausen. Und Bild 3. Prototyp des Spulen-Checkers. Mit P1 gab es noch Probleme, die aber in der Endfassung ausgeräumt sind. außerdem macht plötzlich die Existenz des Debuggers im AVRStudio 4.0 Sinn. Ohne diesen wäre die Fehlersuche viel schwieriger gewesen. Aufbau Die Platine (Bild 2 zeigt den Bestückungsplan, das Layout wird unter zum Gratis-Download angeboten) ist auch ästhetisch gut gelungen. Das Kupfer auf der Bestückungsseite dient größtenteils als schirmende Massefläche und kommt der Nachbausicherheit zugute. Der Opamp AD8099 ist ein SMD-Bauteil, hat aber zum Glück nur acht Pins. Da dieses IC die meiste Konzentration benötigt, sollte es zuerst bestückt werden. Hierzu wird an einer Ecke ein Beinchen festgelötet und dann an der Ecke gegenüber. Die restlichen sechs Pins sind dann leicht zu löten. Die anderen Bauteile sind sowieso problemlos. Lediglich beim ATMega48 empfiehlt sich die Verwendung einer schmalen 28-poligen IC-Fassung, die man sich notfalls auch aus zwei 14-poligen SIL-Pfostenbuchsen zurechtbastelt. Auch wenn das LCD im 4-bit- Modus betrieben wird, benötigt man 14 Verbindungen, da Leitungen für E (enable), RS (register select), Kontrast und Stromversorgung hinzukommen. Beim LCD handelt es sich um ein preiswertes einzeiliges Exemplar mit 16 Zeichen. Solange ein Controller HD44780 (oder kompatibel) verbaut ist, kann man jedes LCD verwenden. Im Prototyp steckt ein MC16011A-STR, das ohne Datenblattstudium direkt in K2 gesteckt werden kann. Bild 3 zeigt den letzten Prototypen. P1 wirkt etwas improvisiert, doch auf der finalen Plati- 52 elektor - 6/2007

53 ne stimmt alles. Die zu messende Spule wird in K3 gesteckt. Dabei handelt es sich ebenfalls um ein Stück SIL- Pfostenbuchse, das auf sechs Pins gestutzt wurde. Man kann huckepack einen zweiten 6-poligen Streifen ste cken, den man dann leicht auswechseln kann, falls er im Laufe der Zeit überstrapaziert wurde. Um unterschiedlich große Spulen leicht ste cken zu können, sind links und rechts je drei Pole parallel geschaltet. Falls Anschlussdrähte verwendet werden, sollten sie gerade bei kleinen Induktivitäten so kurz wie möglich sein. Die kleine Platine kommt zusammen mit dem LCD in ein passendes Gehäuse mit Ausbrüchen für die Anzeige und K3 sowie einem Loch für P1. Kalibrieren Nur Funktionieren ist nicht genug: Es muss auch erst noch kalibriert werden. Ohne angeschlossene Induktivität sollte der Spulen-Checker OVER anzeigen. Damit kann man schon einmal den Kontrast einstellen. K3 kurzgeschlossen sollte die Anzeige NO VA- LUE ergeben. Jetzt sollte man sich mindestens zwei halbwegs genaue Induktivitäten zulegen (oder ausleihen). Benötigt werden Werte von 22 μh und 220 nh. Die erste Referenz benötigt man zur Kompensation der Toleranz der verwendeten keramischen Kondensatoren der Schaltung. Mit den 220 nh kann man dann eventuelle Streuinduktivitäten der Leitungen der Schaltung kompensieren. Falls man nicht an genaue Spulen kommt, kauft man einfach eine Hand voll gewöhnliche Exemplare ( reichen), misst alle durch, berechnet den Mittelwert und nimmt das Exemplar, das dem Mittelwert am nächsten kommt, als Referenz. So ist die statistische Wahrscheinlichkeit groß, dass die Kalibrierung genau genug durchgeführt wurde. Falls große Abweichungen zu beobachten sind (beispielsweise einmal 26 μh und einmal 16 μh), dann stimmt vermutlich etwas nicht mit den beiden 12-pF-Kondensatoren beim Quarz. Schon ohne Kalibrierung sollte die Messgenauigkeit nämlich etwa bei 10 % liegen. Zur Kalibrierung wird bei ausgeschaltetem Spulen-Checker S1 gedrückt gehalten und dann eingeschaltet. Jetzt kann man S1 wieder loslassen. Das LCD zeigt Place L1=22.0 uh. Wenn Sie der Aufforderung gefolgt sind, drücken Sie nochmals S1. Jetzt werden die 22 μh entfernt und stattdessen 220 nh angeschlossen. Ein weiterer Druck auf S1 bringt schließlich die Meldung Calibration OK. Das war nicht schwer, oder? Diverse Korrekturfaktoren und Offsets werden bei diesem Verfahren ermittelt, im EEPROM gespeichert und bei jedem Einschalten genutzt. Solange sich nichts ändert, reicht eine Kalibrierung. Ab da kann der Spulen-Checker Spulen checken. Bei der Kalibrierung werden falsche oder fehlende Referenzinduktivitäten bemerkt und mit entsprechenden Fehlermeldungen quittiert. Man sollte in einem solchen Fall mit der Kalibrierung wieder ganz von vorne beginnen. Genauigkeit & Auflösung Ein Fehler von 0,1 μh (die minimale Auflösung) macht bei 22 μh weniger als ein halbes Prozent aus. Bei einer typischen Genauigkeit des Spulen-Chekkers von 2 % ist das vernachlässigbar. 2 % aber ist mehr als genug, um Induktivitäten aus der E12-Reihe sauber zu differenzieren. Mit anderen Worten: Der Spulen-Checker ist für den Elektroniker-Alltag genau genug doch alles hängt selbstverständlich an der Kalibrierung. Praxis In der Praxis zeigt sich die Stärke des Spulen-Checkers: Unbekannte Spule anschließen und ablesen - fertig! Es sind keine Umschaltorgien der Messbereiche und keine Dreihandbedienung mehr notwendig. Probieren Sie einmal das aus: Was passiert, wenn man die Windungen einer Luftspule etwas spreizt? Was passiert bei unterschiedlichen Materialien im Zentrum der Spule? Was passiert bei langen Anschlussdrähten? Wickle ein Stück Draht locker um ein Stück Ferrit-Kern. Messe L 1. Entferne dann den Kern und messe L 2. Schon haben Sie den zentralen Kern-Parameter μ r = L 1 /L 2 bestimmt. Führen Sie eine Ferrit-Perle entlang eines Stückes Kupferdraht und schauen Sie, was passiert. Bestimmung des Parameters A L eines unbezeichneten Ferrit-Ringkerns: Man wickle zehn Windungen gleichmäßig auf den Kern und messe. Da A L = L / n 2 ist A L = L / 100. Bei größeren Spulen (> 100 mh) muss man mit der Anzeige OVER rechnen. Man kann sich helfen, indem man zuerst eine etwas kleinere Spule misst (L 1 ) und dann die größere parallel schaltet und wieder misst (L 2 ). Nach der folgenden Formel erhält man dann den gesuchten Wert: L x = 1 / (1/L 2 1/L 1 ) Beispiel: L 1 = 47,5 mh und L 2 = 45,0 mh. Daher gilt: L x = 1 / (1/45 1/47.5) = 855 mh. Das analoge Prinzip ließe sich prinzipiell bei kleinen Induktivitäten und einer Serienschaltung anwenden. Hier würden aber die Verbindungsleitungen massiv Fehler produzieren. Ein Stück Draht mit 1 cm Länge hat schon 10 nh. Außerdem sinkt die Genauigkeit dieser Trickserei mit dem prozentualen Unterschied zwischen L 1 und L 2. Der Mikrocontroller überwacht dank eingebautem A/D-Umsetzer auch die Batterie und gibt gegebenenfalls alle zehn Sekunden die Meldung LOW BATTERY aus. Da eine Messung sehr schnell erfolgt, sollte die Batterie aber jahrelang halten. Weblinks [1] org/wiki/schriftliche_division ATMega48: Fuse-Settings ( I) Die Fuses sind bei modernen Controllern schnell verkehrt gesetzt und dann geht nichts mehr richtig. Wichtig ist hier die Einstellung der Taktfrequenz. Im Fehlerfalle sieht man jedes Zeichen einzeln ins Display kriechen. Die folgende Tabelle gilt für den im ELEKTOR-Labor verwendeten Programmer vom Typ Elnec SmartProg2: BOOTSZ=11 BODLEVEL=1 CKSEL=1111 SUT=11 6/ elektor 53

54 PRAXIS MESSEN Linux-Oszillo Von Sascha Hoverath, David Tews (Software) und Paul Goossens (Text) Um das Rad nicht permanent neu erfinden zu müssen, dient Linux zunehmend als Unterbau unterschiedlichster Mikrocontroller-basierter Elektronik. In Netzwerk-Routern, Satellitenempfängern und selbst in Handys ist immer öfter die spezielle Variante μclinux zu finden. Da diese Version nur geringe Systemanforderungen stellt, eignet sie sich ideal für preiswerte und Strom sparende Mikrocontroller. In diesem Beitrag ist μclinux die Basis eines Oszilloskops, mit dem man sogar via Internet messen kann! Seit es μclinux für die Blackfin-DSPs/Controller gibt, ist das Entwickeln von internetfähigen Anwendungen für diese Controller-Familie ein Stück einfacher geworden. Hinzu kommt, dass Analog Devices auch ein passendes Development-Kit (BF527-STAMP, kurz Stamp-Board ) im Programm hat (Bild 1). Hierfür gibt es sogar eine Serie von Zusatz-Modulen wie einen schnellen A/D-Konverter. Mit dieser Erweiterung kann man sehr gut ein digitales Oszilloskop realisieren, das interessanterweise auf Linux basiert. Warum Linux? Der zunehmende Einsatz von Linux in allerlei Gerätschaft, die über einen Mikrocontroller verfügt, hat wenig mit hippen Trends zu tun - obwohl es fast danach ausschaut. Der wirkliche Grund ist, dass komplexe Geräte viele Funktionen aufweisen, die in Grundzügen in einem Betriebssystem schon fertig vorliegen und gut getestet sind. Man muss also nicht mehr jedes einzelne Bit jeder Schnittstelle händisch programmieren und kann sich auf einer deutlich abstrakteren Ebene aufhalten. Die Entwicklung geht nicht nur schneller die resultierende Lösung ist in aller Regel wesentlich stabiler, was weniger Bug-Fixing nach sich zieht. Linux auf Mikrocontrollern spart also Zeit und Geld. Besonders wichtig ist dieser Aspekt, wenn Dinge wie eine Internet-Anbindung hinzukommen, da Linux über einen sehr guten TCP/IP-Stack verfügt. Weitere Vorteile von Linux sind seine Genügsamkeit, was die Hardware-Anforderungen betrifft, die geringen Kosten (da Open-Source) und nicht zuletzt die Multitasking- Fähigkeiten. Die Wahl von μclinux als Basis entlastet den Entwickler von einer Menge Kleinigkeiten und lässt mehr Raum für die eigentlich wichtigen Dinge. 54 elektor - 6/2007

55 skop Entwickeln mit μclinux Stamp-Kit Zentrales Element dieses Projekts ist das Stamp-Kit. Die Rechenkraft wird von einem Blackfin-537-Controller geliefert, der mit immerhin 500 MHz getaktet wird. Dieser Mikrocontroller ist gleichzeitig eine Art DSP (Digital Signal Processor), der mit speziellen Operationen einen sehr hohen Datendurchsatz erlaubt. Weiter sind zwei MAC-Units (Multiplizierer-Akkumulatoren) enthalten, die beide gleichzeitig rechnen können. Selbstverständlich sind auch die internen Datenpfade auf hohen Durchsatz hin optimiert. Ein solcher Controller benötigt natürlich auch Speicher: Die 64 MB RAM und 4 MB Flash-Speicher für die Firmware genügen aber. Gegenüber einem modernen PC erscheint das zwar wenig, doch für die bescheideneren Ansprüche eines μclinux ist diese Ausstattung völlig passend. Das komplette Linux-System samt Applikationen und Bootloader braucht einfach nicht mehr. Das Board ist mit zwei seriellen Schnittstellen und einem Ethernet-Interface ausgestattet. Alle wichtigen Signale sind via Pfostenstecker verfügbar. Auf diese Weise kann man das System mit allerlei extra Hardware erweitern. In unserem Fall wird ein schneller A/D-Konverter als fertiges Modul angeschlossen. Software Das Entwicklungs-Kit wird mit einem Bootloader (U-Boot, siehe Kasten), einem μclinux-kernel und einer so genannten Busybox (siehe Kasten) vorinstalliert im Flash-Speicher ausgeliefert. Nach dem Einschalten wird zuerst U-Boot ausgeführt. Auf diese Weise wird dann das eigentliche Linux in den Speicher geladen und anschließend gestartet. Den kompletten Startvorgang kann man mittels der seriellen Schnittstelle und einem Terminal-Programm sehr schön verfolgen. Die Kommunikationseinstellungen hierfür sind: Baud, 8 Daten-Bits, keine Parität, aber ein Stopp-Bit. Nach dem Start steht ein voll funktionsfähiges Linux-System auf dem Tisch und harrt der Dinge, die da kommen mögen. Wenn man es ausprobieren möchte: All die üblichen Kommandos wie ls, cp und cat können ebenfalls über die serielle Schnittstelle geschickt werden und das Linux-System führt sie aus. Die entscheidende Sache fehlt natürlich noch: Die Applikation, wegen der das System überhaupt angeschafft wur- Bild 1. Stamp-Kit: Die Platine des Entwicklungssystems mit der A/D-Konverter- Erweiterung. 6/ elektor 55

56 PRAXIS MESSEN de. Die muss man nun noch schreiben, installieren und fertig ist das Projekt. Bild 2. Konfigurieren des Kernels. Bild 3. A/D-Treiber zum Kernel hinzufügen. Entwicklungsumgebung Zum Entwickeln der Applikation werden drei Teile benötigt: μclinux, eine Tool-Chain (Compiler etc.) und U-Boot. In Sachen μclinux steht der komplette Source-Code des μclinux-kernels samt Busybox zur Verfügung. Dies ist auch nötig: Der Kernel muss nämlich mit der Anwendung in einem Rutsch neu kompiliert werden. Hierfür benötigt man einen Cross-Compiler samt Linker (die Tool-Chain), der auf einem PC den Code für unseren Controller generieren kann. Zur Anwendung kommt ein für Blackfin-CPUs angepasster GCC-Compiler mit passendem Linker/Assembler. Dann braucht es noch einige Hilfsprogramme für Konvertierungen etc. Für den Bootloader U-Boot benötigt man das Hilfsprogramm mkimage. Damit wird unser selbstkompilierter Kernel in ein für U-Boot passendes Format umgewandelt, damit er von diesem aus dem Flash-Speicher ausgelesen werden kann. Die nötige Software findet sich in dem zum Artikel gehörenden Download auf der ELEKTOR-Webseite. Leider arbeitet die beschriebene Toolchain nur unter Linux. Wer die Sache unbedingt unter Windows betreiben möchte, kann dies mit dem Programm colinux versuchen. Wie gut das klappt, können wir nicht wirklich beurteilen, da wir unter Linux entwickelt haben. Notfalls müsste es aber auch mit einer Linux-Live-CD funktionieren. Im Internet gibt es ausführliche Anleitungen, wie die Entwicklungsumgebung installiert sein muss. Um die Sache aber zu vereinfachen, haben wir ein Script erstellt, womit die Installation der drei Teile problemlos automatisch vonstatten geht. Das Script mit der Bezeichnung installbf ist unter dem Pfad \blackfin\environment in der Zip- Datei EPS zu finden. Um das Ganze vom Wurzelverzeichnis aus zu installieren, genügt der Befehl./installbf/. Konfiguration & Test Bevor es nun weitergeht, muss die Toolchain erst noch konfiguriert werden. Im Ordner uclinux-dist sollten folgende Befehle ausgeführt werden: >make clean >make config >make Nach dem zweiten Befehl ergibt sich die Möglichkeit, mit Hilfe eines extra Programms den Kernel zu konfigurieren. Bei der Option Vendor/Product wählt man im folgenden Fenster Analog Devices Products. Dann wird noch die Option BF537-STAMP ausgewählt (Bild 2) und man kann die Konfiguration verlassen. Bild 4. Screendump der Oszilloskop-Software. Im weiteren Verlauf wird man gefragt, ob man die neue Kernel-Konfiguration speichern möchte. Die Antwort lautet selbstverständlich YES. Nun ist die Umgebung bereit zur Kompilation des Linux- Kernels mitsamt zugehöriger Applikationen. Doch Achtung! Ein erster Durchlauf (ohne die noch zu schreibende Anwendung) kann durchaus länger dauern, als man vermutet. Also Geduld! Das Resultat dieser ersten Mühen ist eine Datei linux, die nun im Verzeichnis uclinux-dist/images zu finden ist. Mit Hilfe eines TFTP-Programms kann die frische Linux- 56 elektor - 6/2007

57 Version zum Testen in den Flash-Speicher der Ziel-Hardware geschoben werden. Wenn das geklappt hat, kann man mit Hilfe eines Terminal-Programms den Startvorgang überwachen und daraus Schlüsse ziehen. Nun braucht man nur noch die eigentliche Applikation zu schreiben und deren Datei diesem Image hinzuzufügen. Die eigene Applikation Unsere Applikation namens Oszi ist im Prinzip ein Server, der die Daten des A/D-Konverters im Netzwerk für geeignete Clients zur Verfügung stellt. Als erstes erstellen wir einen Ordner Oszi im Verzeichnis /uclinux-dist/ user/. Aller Source-Code unserer Applikation muss in diesen Ordner. Als nächstes benötigen wir ein Make-File, das angibt, wie unsere Software kompiliert werden muss. Schließlich müssen noch drei Dateien angepasst werden, damit die Toolchain unsere Applikation in einem Rutsch mitkompiliert. Im Verzeichnis /uclinux-dist/user steckt ein Make-File, dem noch beigebracht werden muss, dass es unsere Applikation gibt. Hier muss eine Zeile angefügt werden: dir_$(config_user_oszi_iszid) += oszi Einfacher als erwartet, nicht wahr? Die beiden folgenden Änderungen sind nötig, um via make config das Kompilieren unserer Software selektieren zu können. Die Dateien befinden sich in /uclinux-dis/config. Die erste zu ändernde Datei ist Configure.help. Hier werden die folgenden beiden Zeilen angefügt: CONFIG_USER_OSZI_OSZID Oscilloscope-Server Zum Schluss kommt noch die Datei config.in an die Reihe. Im Abschnitt Network Applications kommt folgende Zeile hinzu: bool oszi CONFIG_USER_OSZI_OSZID Jetzt kann das Ganze mit dem üblichen Befehl make config konfiguriert werden. Noch eine kleine weitere Anpassung des Kernels ist notwendig. Man wähle Kernel/Library/Defaults. Im folgenden Bildschirm (siehe Bild 3) kann man sowohl Kernelals auch User-Settings ändern. Software ist unabhängig vom verwendeten Betriebssystem lauffähig und wurde sowohl unter Linux als auch unter Windows XP getestet. Prinzipiell müsste sie auch unter Apples OS X problemlos funktionieren. Die verwendeten IP-Adressen sind im Source-Code der Linux-Software festgelegt. Die Hardware erhält die Adresse und der Client (PC) sollte die fixe Adresse zugewiesen bekommen. Im Blackfin-Source-Code kann das einfach geändert werden. Im Folgenden gehen wir davon aus, dass Sie den neuen Kernel erfolgreich auf dem Stamp-Board gestartet haben. Wenn beim damit vernetzten PC dann auf die Datei oszi.jar doppelgeklickt wird, sollte die Client-Software bereit sein. Via Terminal kann dem Linux-System auf dem Board der Befehl übermittelt werden, die Oszilloskop-Software zu starten (Befehl /usr/oszid ). Ein Klick auf die Schaltfläche connect startet die Netzwerkverbindung zum Oszilloskop. Auf dem Bildschirm erscheinen jetzt - ganz wie bei einem gewöhnlichen Oszilloskop - die gemessenen Im Abschnitt Character Devices wird der Treiber für die ADC-Unterstützung angegeben. Dieser Treiber liefert unserem Programm die Daten des A/D-Konverters. Nach dem Verlassen dieses Bildschirms kommt ein neues Fenster, in dem ausgewählt wird, welche Programme kompiliert werden sollen. Unter der Option Network Applications ist nun unsere eigene Applikation zu finden. Netterweise steht jetzt oszi in der Software-Liste. Und diese Option wählen wir selbstverständlich auch. Nach dem Sichern dieser Konfiguration erfolgt die Kompilation mit dem Kommando make. Wie zuvor muss das Ergebnis in die Hardware geladen werden und kann dann getestet werden. Client-Software Die Client-Software (die auf dem PC läuft) haben wir in Java geschrieben. Der Vorteil liegt auf der Hand: Diese 6/ elektor 57

58 PRAXIS MESSEN Analog-Werte als XY-Grafik (Bild 4). Die maximale sinnvolle Abtastfrequenz beträgt etwa 200 khz. Server-Software Eine detaillierte Besprechung der Server-Software des Oszilloskops würde den Umfang dieses Artikels bei weitem sprengen. Aus diesem Grund ist der zugehörige Source- Code ordentlich kommentiert. Man sollte also beim Wunsch nach Veränderungen mit dem Source-Code selbst auskommen können. Nun zu den grundlegenden Dingen: Wenn man die vom Server erwartete IP-Adresse des Clients ändern möchte, sucht man in der Datei oszid.h folgende Zeile auf: #define IP_ADDR Hier wird die gewünschte neue Adresse eingetragen. Um die IP-Adresse des Oszilloskops selbst zu verändern, muss man wie folgt vorgehen: 1) Die Datei rc im Verzeichnis uclinux-dist/vendors/ AnalogDevices/BF537-STAMP öffnen. 2) Die Zeile mit dem Befehl ifconfig suchen. 3) Wenn man die IP-Adresse haben möchte, sollte diese Zeile wie folgt lauten: >ifconfig eth up Wenn man die folgende Zeile am Ende der Datei anfügt, sorgt dies dafür, dass die Oszilloskop-Software automatisch nach dem Booten des Linux-Systems gestartet wird: oszid & Fast überfl üssig zu sagen, dass auch nach einer einzigen Änderung das komplette System neu kompiliert werden muss, da die Änderung sonst nur im Source-Code steckt - nicht aber auf der Hardware wirksam wird. Versionen Ist man mit der Software (und eventuellen Änderungen) zufrieden, sollte das Kompilat auf den Flash-Speicher gelangen. Auf diese Weise startet die Software automatisch mit dem Einschalten der Hardware. Die Vorgehensweise ist Folgende: Zuerst muss unsere Software in ein so genanntes Image verwandelt werden, das mit U-Boot kompatibel ist. Ein solches Image enthält die komplette Software komprimiert. Das Image benötigt auch noch einen Header, der festlegt, in welchem Speicherbereich die enthaltene Software abgelegt werden soll. Um dieses zu vereinfachen, existiert ein Script mit der Bezeichnung mk_uimage im Wurzelverzeichnis des Downloads. Als Resultat eines Script-Aufrufs steht die Datei uimage im Verzeichnis /uclinux-dist/images. Nach Neustart der Hardware und Eingabe eines Leerzeichens befindet sich der Bootloader im so genannten command-mode. Nun werden folgende Befehle eingegeben: >tftp 0x uimage >erase 0x x203FFFFF >cp.b 0x x $(filesize) >bootm 0x Die erste Zeile überträgt das Image vom PC in das RAM der Hardware. In der zweiten Zeile werden die letzten 3 MB des Flash-Speichers gelöscht. In der dritten Zeile wird dieser Speicherbereich mit der übertragenen Software belegt. Die letzte Zeile sorgt dafür, dass U-boot beim Booten diesen Speicherbereich ins RAM lädt und startet. μclinux und die Busybox Linux ist vor allem als kostengünstiges und stabiles Betriebssystem für PCs und Server bekannt. Durch die weite Verbreitung gerade unter technisch versierten Nutzern und der Verfügbarkeit des Source-Codes ergab sich eine stabile Entwicklergemeinde - daher wird Linux auch in Zukunft weiter ausgebaut werden. Für den Einsatz in Mikrocontroller-Systemen (so genannten embedded systems ) ist Linux eigentlich viel zu umfangreich und mächtig. Außerdem erfordert Linux normalerweise einen Hardware-basierten Speicher-Manager, über den zwar konventionelle CPUs, kaum aber Mikrocontroller verfügen. Dieser hat unter anderem die Aufgabe, Applikationen im Speicher voneinander abzuschirmen. Da Linux sonst nur begrenzte Anforderungen an die Hardware stellt, war die Entwicklung von μclinux - das ohne Speicher-Manager auskommt - nur konsequent. Linux ist ja sehr modular aufgebaut. Dieser Umstand ist es, der das systematische Weglassen nicht benötigter Betriebssystem- Teile ermöglicht. Auf diese Weise kann man kleine Linux-Varianten bauen, die durch geeignetes Abspecken auch mit kleinen Mikrocontrollern erstaunlich performant laufen. Die Hardware plus Betriebssystem alleine macht freilich noch nicht viel Sinn. Deshalb sind auch diese an Controller angepassten Mini-Linuxe mit einigen Tools ausgestattet, die das Navigieren in Verzeichnissen und das Kopieren, Löschen oder Umbenennen von Dateien etc. ermöglichen. Zu einigen Befehls-Kürzeln gehören kleine Applikationen, die via Kommandozeile aufgerufen werden. Ein Tool-Set benötigt folglich ebenfalls etwas vom knappen Speicher auf dem Zielsystem. Um genau an diesem knappen Gut zu sparen, wurde das Konzept der Busybox entwickelt. Dieses Programm kann alle Standard-Befehle eines Linux-Systems; da es sich aber nur um ein Programm handelt, wird im Vergleich zu getrennten Einzelprogrammen weniger Speicherplatz belegt. Der Anwender selbst merkt keinen Unterschied zwischen der Busybox und dem Standard-Verfahren, da sie funktional gleich sind. 58 elektor - 6/2007

59 Das U-Boot... Nach dem Einschalten oder einem Reset möchte ein Mikrocontroller wie jede CPU gerne Programm-Codes ausführen. Hierzu springt der Controller an eine spezifische fixe Adresse, interpretiert das dort Befindliche als Befehl und legt mit dessen Ausführung los. In unserem Fall lädt die Blackfin-CPU den ersten Befehl aus einer Adresse, die auf den Anfang des Flash- Speichers verweist. Und genau dort steht üblicherweise ein so genannter Bootloader, der dann die eigentliche Software lädt und schließlich die Kontrolle an diese übergibt. In unserem Fall befindet sich in diesem Speicherbereich der Bootloader mit der allegorischen Bezeichnung Das U-Boot - hier abgekürzt zu U-Boot. Dieses Stück Software entspricht der OS-Ladefunktion des BIOS in normalen PCs. Um Flash-Speicher zu sparen, wird die zu ladende Software komprimiert abgelegt. U-Boot kann diese beim Laden entpacken. Nachdem sich der Linux-Kernel im RAM befindet, übernimmt dieser die Kontrolle über den Controller. Neben dieser Hauptaufgabe enthält U-Boot noch einige Extrafunktionen, die das Laden von Programmen und das Löschen plus Beschreiben des Flash-Speichers betreffen. Falls gewünscht kann U-Boot Programme (oder einen Kernel) via TFTP und sogar NFS über ein Netzwerk laden und ausführen. Etwas langsamer klappt das sogar über eine gewöhnliche serielle Schnittstelle. Für das Austesten von Software sind solche Funktionen sehr nützlich. Man muss so nicht bei jeder Änderung gleich den Flash-Speicher neu programmieren. Nach einem Systemstart wartet U-Boot zunächst für eine bestimmte Zeit auf eine Eingabe. Sollte ein Leerzeichen über die serielle Schnittstelle ankommen, dann schaltet sich U-Boot in den command-mode. Falls die Zeit ohne Leerzeichen verstreicht, widmet er sich seiner normalen Aufgabe, dem Laden und Starten von Linux. U-Boot lässt sich über so genannte Umgebungsvariablen steuern, die ebenfalls im Flash-Speicher abgelegt sind. Im command-mode kann man U-Boot mit diversen Befehlen steuern. Der Befehl print gibt die Umgebungsvariablen aus. Die wichtigste Variable ist wohl bootcmd. Hier wird die Adresse festgelegt, die angesprungen wird, wenn während der Wartezeit kein Leerzeichen kommt. Typische Variablenwerte sind: bootdelay = 5 bootcmd=bootm 0x Im Beispiel beträgt diese anfängliche Wartezeit 5 s; falls kein Leerzeichen kommt, wird an die Adresse 0x gesprungen und das dort befindliche Kommando ausgeführt. Aus diesen Gründen muss von U-Boot das Image aus dem Flash- Speicher geladen, entpackt, ein CRC-Check durchgeführt und das Linux genau ab dieser Adresse in das RAM abgelegt werden. TFTP Während der Software-Entwicklung ist es praktisch, dass U- Boot die neueste Software via TFTP vom PC lädt. Hierzu muss die entsprechende Zeile so verändert werden: Bootcmd = tftp 0x linux; bootelf 0x Die passende Befehlsfolge für U-Boot ist also: set bootcmd = tftp 0x linux;bootelf 0x saveenv Der letzte Befehl sorgt dafür, dass die geänderten Umgebungsvariablen zurück in den Flash-Speicher geschrieben werden, damit man sie nicht nach jedem Booten wieder ändern muss. Zum Schluss Unserer Erfahrung nach erinnert das Entwickeln mit μclinux an ein Puzzle. Diese Plattform bietet sehr sehr viele Möglichkeiten und Optionen, von denen für dieses Projekt nur einige genutzt wurden. Aber vielleicht haben wir Sie neugierig gemacht - und Sie erstellen demnächst völlig neue Anwendungen auf Basis dieser Hard- und Software. Es wäre schön, davon zu hören... (060241) 6/ elektor 59

60 PRAXIS AUDIO Tube Sound Von Wim de Jager Ziemlich genau ein Jahrhundert ist vergangen, seit Robert von Lieben und Lee de Forest im gleichen Jahr und unabhängig voneinander die Triode erfanden. Da ist es schon erstaunlich, dass Trioden bei High-End-Audioverstärkern noch immer gefragt sind. Mit Trioden aufgebaute Verstärker gehören nicht selten den höheren Preisklassen an. Der hier vorgestellte Vollverstärker verbindet hingegen eine hohe technische Qualität mit moderaten Baukosten. Wichtige Daten Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich die Messwerte auf 8 Ω Lastwiderstand. Ausgangsleistung (1 khz, 2 %): 9,5 W an 4 Ω oder 8 Ω Eingangsempfindlichkeit (9 W, 1 khz): 200 mv (ohne GK) 600 mv (mit GK) Ausgangsimpedanz (1 khz): 2,3 Ω (ohne GK) 0,8 Ω (mit GK) Bandbreite (1 W): 20 Hz...27 khz (ohne GK) < 20 Hz...64 khz (mit GK) THD + Noise (1 W, 1 khz): 0,15 % (mit GK), 0,3 % (ohne GK) Brummen/Rauschen: -72 db (ohne GK) -82 db (mit GK) Das Thema Röhren oder Transistoren? wurde in der Fachliteratur - darunter auch in ELEKTOR [1] - schon häufig diskutiert. Der Aufsatz Vacuum Tubes and Transistors Compared [2] ist eine umfassende vergleichende Betrachtung, die viel Wissenswertes enthält. Für den Aufbau von Röhrenverstärkern stehen Trioden und Pentoden zur Wahl. Triode oder Pentode? Wie Bild 1a zeigt, hängt der Anodenstrom bei Trioden in hohem Maß von der Anodenspannung ab. Dies ist die so genannte Rückwirkung. Die Folge sind niedrige Ausgangsimpedanzen sowie niedrige μ-werte (maximale Spannungsverstärkung, wenn im Anodenzweig eine Gleichstromquelle liegt). Bei Pentoden (Bild 1b) hängt der Anodenstrom weitgehend von der Schirmgitterspannung ab. Dadurch ist der Einfluss der Anodenspannung auf den Anodenstrom gering. Die Ausgangsimpedanzen und die μ-werte sind hoch. Pentoden-Endstufen haben folgende Nachteile: - Die Lautsprecherdämpfung ist fast Null, und um die Ausgangsimpedanz auf praktikable Werte zu reduzieren, bedarf es einer Gegenkopplung. - Die Dämpfung der Transformator- Resonanzen ist so gering, dass die Endstufe bei fehlender Last starke Schwingneigung zeigen kann. Dabei können so hohe Spannungen auftreten, dass an den Röhrensockeln und am Ausgangstransformator Funkenüberschläge zu beobachten sind. Bei Trioden sind infolge der niedrigen μ-werte die Lautsprecherdämpfung und die Dämpfung der Transformator- Resonanzen wesentlich höher. Andererseits haben auch Trioden-Endstufen bestimmte Handicaps: - Wegen des niedrigen μ-werts muss die steuernde Stufe ein Signal mit vergleichsweise hoher Amplitude liefern. - Durch die niedrige Ausgangsimpedanz wirkt sich eine Welligkeit der Betriebsspannung bei Trioden stärker aus als bei Pentoden. Die Siebung der Betriebsgleichspannung muss höhere Anforderungen erfüllen. Eintakt oder Gegentakt? Bild 2 stellt die Verzerrungen einer Triode und einer Pentode einander gegenüber. Aus den Grafiken geht hervor, dass bei Trioden die zweite Harmonische (d2) und bei Pentoden die dritte Harmonische (d3) überwiegt. 60 elektor - 6/2007

61 Klasse-A-Gegentaktverstärker mit Trioden Harmonische mit gerader Ordnungszahl werden in Gegentaktverstärkern weitgehend kompensiert. Das hat zur Folge, dass Trioden-Gegentaktverstärker niedrigere Verzerrungen aufweisen als Gegentaktverstärker mit Pentoden. Ursache ist größtenteils die dritte Harmonische (d3). Bei korrekter Gleichstromeinstellung eines Gegentaktendverstärkers fließt kein Gleichstrom, der den Ausgangstransformator vormagnetisiert. Der g 1 k Triode a f f PLATE CURRENT, ma (Ip) Vg = 0V PLATE VOLTAGE (Vp) Typical Characteristics -70 (for each triode) -80 Svetlana 6AS7 Filament = 6,3 Volts Pentode a g 3 g 2 g 1 k f f 8 I a (ma) V g1 = 0V -0,5V V g2 = 140V V g3 = 0V -3,5V -4V ,5V 500 V 600 a (V) V -1,5V -2V -1,5V -3V Bild 1. Trioden und Pentoden haben unterschiedliche Charakteristiken. 6/ elektor 61

62 PRAXIS AUDIO 8 d [%] 6 a R G 4 2 Triode d d2 8 d [%] 6 Pentode P A [W] PA [W] U G d3 +U A +U A Bild 2. Verzerrungen einer Triode und einer Pentode. R G R K C K Bild 3. Feste Gittervorspannung (a) und automatische Gittervorspannung durch den Katodenwiderstand (b). b Ausgangstransformator kann kleiner dimensioniert werden, was sich kostensenkend auswirkt. Hier liegt ein weiteres Plus des Gegentaktendverstärkers. Ferner kompensieren Gegentaktstufen einen großen Teil der Welligkeiten, die der Betriebsspannung überlagert sind. Der Preis für die aufgeführten Pluspunkte ist die notwendige Phasenumkehrstufe. Sie muss die beiden Gegentaktverstärkerzweige mit dem gleichen Signal, jedoch entgegengesetzter Phase steuern. Ausgangsleistung und Wirkungsgrad d d3 d2 Bekanntlich trifft es nicht zu, dass sich die vom Gehör wahrgenommene Lautstärke verdoppelt, wenn die Leistung eines Verstärkers um den Faktor 2 erhöht wird. Die Empfindlichkeitscharakteristik des menschlichen Gehörs verläuft logarithmisch, als Bereichsgrenzen sind 0 db (Wahrnehmungsschwelle) und 120 db (Schmerzgrenze) definiert. Die Verdopplung der Verstärkerleistung ist gleichbedeutend mit dem Leistungszuwachs +3 db. Dieser Selbstbau-Röhrenvollverstärker hat eine Leistung 2 x 9 W bei einem Klirrfaktor von 2 % (ohne Gegenkopplung). In Anbetracht der logarithmischen Empfindlichkeitscharakteristik des menschlichen Gehörs kann diese Leistung bei normaler Hörraumgröße und Lautsprechern mit normalem bis gutem Wirkungsgrad als durchaus akzeptabel gelten. Das Soft-clipping der Röhren trägt dazu bei, dass Übersteuerungen keine hart klingenden Verzerrungen zur Folge haben. Um die Verstärkerleistung möglichst effizient zu nutzen, können Lautsprecherboxen mit höherem Wirkungsgrad eingesetzt werden. Das Röhrenhandbuch von Philips [3] gibt für eine mit zwei Pentoden EL34 aufgebaute Gegentaktendstufe den Wirkungsgrad 53 % an. Die Schirmgitter- Verlustleistung bleibt dabei unberücksichtigt. Wenn Pentoden-Endstufen mit Trioden-Endstufen verglichen werden, muss auch die Schirmgitter-Verlustleistung in die Rechnung eingehen. Damit sinkt der Wirkungsgrad des Pentoden- Gegentaktendverstärkers mit 2 x EL34 auf 42 %. Der hier beschriebene Trioden- Gegentaktvollverstärker hat einen Wirkungsgrad von 35 %, so dass er dem Pentodenendverstärker hinsichtlich des Wirkungsgrads nur wenig nachsteht. a b c R4 R11 V1.A V2.A I K R K V1.B V2.B R5 R12 C6 C7 V3.A R17 R18 V3.B TR2 Verzerrungen Die Wahrnehmbarkeit von Verzerrungen hängt in hohem Maß von ihrer spektralen Verteilung ab. Übernahmeverzerrungen bei Transistor-Endstufen sind im Spektrum breit verteilt, so dass sie sich stark störend auswirken. Ferner steigen die Verzerrungen bei niedrigen Ausgangsleistungen an. Bei Röhrenverstärkern tragen insbesondere Harmonische niedriger Ordnungszahlen zu den Verzerrungen bei. Nach Douglas Self [4] liegt hier die Hörbarkeitsgrenze bei 1 %. Aus diesem Grund ist es nicht unbedingt sinnvoll, Röhrenverstärker mit noch niedrigeren Verzerrungen zu konzipieren. Bild 4. Grundschaltung des Trioden-Gegentaktverstärkers Gleichstromeinstellung Feste Gittervorspannungen zwischen Gitter und Katode (Bild 3a) haben zur Folge, dass die Gleichstromeinstellung 62 elektor - 6/2007

63 von den Exemplarstreuungen und Alterungserscheinungen der Röhren abhängt. Hier sind gelegentlich Einstellungskorrekturen von Hand erforderlich. Die automatisch erzeugte Gittervorspannung (Bild 3b) ist eine Folge des vom Katodenstrom verursachten Spannungsabfalls am Katodenwiderstand R K. Das Maß der entstehenden Gegenkopplung hängt nahezu ausschließlich von R K ab, der Einfluss der Röhrenparameter auf die Gleichstromeinstellung wird weitgehend reduziert. Wenn die Gegenkopplung für Wechselspannung unwirksam sein soll, muss R K mit einem Kondensator (Elko) überbrückt werden. Schaltungskonzept Bild 4 zeigt das schaltungstechnische Prinzip des Trioden-Vollverstärkers. Die RC-Koppelglieder wurden zugunsten der besseren Übersichtlichkeit weggelassen. Der niedrige μ-wert der Trioden macht ein dreistufiges Konzept notwendig. Für die Gleichstromeinstellung der Endstufe wurde die automatische Gittervorspannungserzeugung gewählt, hier gehört zu beiden Trioden ein eigener Katodenwiderstand. Verglichen mit einem gemeinsamen Katodenwiderstand ist der Gleichspannungs-Offset geringer, was auch der unerwünschten Vormagnetisierung des Ausgangstransformators entgegenwirkt. Die Entkopplung der Katodenwiderstände ist schon deshalb notwendig, weil die steuernden Stufen anderenfalls noch höhere Signalspannungen liefern müssten. Üblicherweise werden Gegentaktendstufen von einer Phasenumkehrstufe gesteuert. Für Trioden-Gegentaktendstufen ist diese Lösung weniger günstig, da die Ausgangssignale der Phasenumkehrstufe bei hoher Aussteuerung nicht mehr genügend übereinstimmen. Das hat wieder unnötig hohe Verzerrungen in der Endstufe zur Folge. Deshalb ist hier die zweite Stufe als Gegentaktverstärker mit gemein- ECC 83 f f 5 1a 4 6 ECC 82 f f 5 1a 4 6 6AS7 1g 1a 4 5 2k 3 7 1g 2k 3 7 1g 2k 3 6 1k 2g 2 1 2a f f 8 1k 9 f M S1 2g 2 1 2a f f 8 1k 9 f M 2a 2 2g 1 8 f 7 f Feedback +220V +270V R4 R11 C1 150p 8k2 R k 1W 1 V1.A C2 33n 2 22k 1W 1 V2.A 3 C4 33n R15 1k 1 2 V3.A 3 grau TR2 blau 8Ω P1 50k 390 Ω 470k R2 R k R5 3 8 V1.B R6 33k C3 33n 50V 470k 470k R7 R9 470 Ω R k R12 6 V2.B R10 4k7 C5 33n 470k 470k R13 R14 R16 1k 100μ 100μ 4 C6 350V C7 350V 6 1k2 1k2 R17 6W R18 6W V3.B Amplimo 3A W 1W +220V R19 R V 33k 150 Ω C8 1W C9 5W V1 = ECC83 10μ +270V V2 = ECC82 100μ 350V V3 = 6AS7 350V rot rot weiß gelb gelb schwarz 4Ω 0 Bild 5. Schaltung des Trioden-Gegentaktverstärkers (ein Kanal). Eine Besonderheit ist die abschaltbare Gegenkopplung. 6/ elektor 63

64 PRAXIS AUDIO 230V S1 800mA T samem Katodenwiderstand geschaltet. Der Katodenwiderstand ist nicht entkoppelt, da die Wechselanteile des Katodenstroms in Gegenphase sind und daher keinen Spannungsabfall an R K verursachen. Die Eingangsstufe des Vollverstärkers ist ein Differenzverstärker, der als Phasendreher arbeitet. Von den für diesen Zweck verfügbaren Schaltungskonzepten ist dies der einzige bekannte Typ mit voneinander unabhängigen Eingängen. Die Schaltung hat die Struktur einer Opamp-Stufe, tatsächlich können auch hier die bei Opamps gebräuchlichen Maßnahmen zur Gegenkopplung angewendet werden. Zur Realisierung F1 TR1 Amplimo 5N V 40V 6V3 D1 D3 4x 1N4007 D5 1N Ω 100 Ω R23 R24 D2 D4 F2 400mA T V C12 470μ 63V C10 100μ 350V R Ω V C11 100μ 350V C13 470μ 63V der Stromquelle I K kann ein ohmscher Widerstand dienen, dessen Wert sehr groß gegen den Wert 1/S der Röhren ist. Für die Stromversorgung des Verstärkers bedeutet dies, dass zusätzlich eine negative Betriebsspannung -50 V erforderlich wird. Ein wichtiges Plus dieses Schaltungskonzepts ist die vollständige Symmetrie. Dadurch werden die Verzerrungen sowie die Empfindlichkeit für Brummund andere Störsignale minimiert. Schaltung im Detail R21 Der Schaltplan des Trioden-Gegentaktvollverstärkers ist in Bild 5 zu sehen. 150k V 1W V3 7 8 Bild 6. Die Stromversorgung ist mit einem speziellen Netztrafo von Amplimo aufgebaut. 50V 6V3 Die Kosten für die Endröhren und den Ausgangsübertrager sind meist die mit Abstand größten Posten in der Kalkulation einer Röhrenendstufe. Hier fiel die Wahl auf den Röhrentyp 6AS7 und den Übertrager 3A524 von Amplimo, eine qualitativ hervorragende und gleichzeitig vergleichsweise preiswerte Röhren- Übertrager-Kombination (Details bei Die 6AS7 ist eine Leistungs-Doppeltriode, sie hat eine Verlustleistung von 2 x 13 W und wurde ursprünglich für elektronisch stabilisierte Hochvolt-Netzteile entwickelt. Das ist bereits daran erkennbar, dass die maximal zulässige Spannung zwischen Katode und Heizfaden ±300 V beträgt. Die übrigen Eigenschaften der 6AS7 sind mit anderen Leistungstrioden ungefähr vergleichbar. Der Ausgangstransformator 3A524 ist mit maximal 40 W für diesen 9-W-Verstärker sehr üppig dimensioniert. Die Impedanz beträgt auf der Primärseite des Transformators 3545 Ω. Für die optimale Aussteuerung der Endröhren ist folgende Gleichstromeinstellung erforderlich: U a = 270 V, I a = 67 ma, U K = 80 V und R K = 1k2. Trioden-Gegentaktendstufen verhalten sich wie Klasse-A-Verstärker, die Arbeitsweise lässt sich wie folgt beschreiben: Wenn der Anodenstrom durch Aussteuerung von V3a steigt, sinkt die Anodenspannung U a dieser Röhre. Die Wirkung von V3a auf den Ausgangstransformator überwiegt, sie hat einen Anstieg der Anodenspannung U a von V3b zur Folge. Da der Anodenstrom bei Trioden in hohem Maß von der Anodenspannung abhängt, bleibt V3b leitend, obwohl sich die Gittervorspannung U g in Richtung negativer Werte verschiebt. Die Triodenendstufe Stückliste Widerstände: (Metallfilm 1%, 0,25 oder 0,6 W, wenn nicht anders angegeben): R1 = 470 k R2 = 390 Ω R3 = 8k2 R4,R5 = 100 k/1 W R6 = 33 k R7,R8 = 470 k R9 = 470 Ω R10 = 4k7 R11,R12 = 22 k/1 W R13,R14 = 470 k R15,R16 = 1 k R17,R18 = 1k2/6 W Drahtwiderstand 1) R19 = 33 k/1 W R20 = 150 Ω/5 W Drahtwiderstand R21 = 150 k/1 W R22...R24 = 100 Ω P1 = Potentiometer 50 k, logarithmisch Kondensatoren: C1 = 150 p keramisch C2...C5 = 33 n/400 V C6,C7 = 47 μ/100 V Elko C8 = 10 μ/350 V Elko C9...C11 = 100 μ/350 V Elko C12,C13 = 470 μ/63 V Elko Röhren und Halbleiter: V1 = 12AX7 oder ECC83 V2 = 12AU7 oder ECC82 V3 = 6AS7 D1...D4 = 1N4007 oder Brücke 400 V/1 A D5 = 1N4007 Außerdem: Tr1 = Netztrafo 5N1609, sek. 230 V/40 V/6,3 V (Amplimo*) Tr2 = Ausgangsübertrager 3A524 (Amplimo*) F1 = Sicherung 600 ma träge F2 = Sicherung 300 ma träge ISEL-Alu-Winkelprofil 16/8 mm für Gehäuse Abstandshalter selbstklebend (z.b. Conrad Artikel-Nr.: ) Klebesockel zur Befestigung von Kabelbindern (z.b. Conrad Artikel-Nr.: ) Klebesockel für Kabelbinder* * 1) möglichst mechanisch passend 64 elektor - 6/2007

65 Bild 7. Blick von oben in das Innere des Trioden-Gegentaktverstärkers. verhält sich folglich wie ein Klasse-A- Verstärker. Der Ruhestrom in der Größenordnung von 10 ma hat auf den Gesamtwirkungsgrad nur wenig Einfluss. Wegen des Klasse-A-Verhaltens sind Übernahmeverzerrungen ausgeschlossen, und der aufgenommene Strom ist von der Aussteuerung nahezu unabhängig. Vorstufe V2a/V2b muss in der Lage sein, zwei Signalspannungen in Höhe von bis zu 70 V ~ an die Endstufe zu liefern. Die damit verbundenen Anforderungen hinsichtlich des dynamischen Bereichs erfüllt die Doppeltriode ECC82. Der Aussteuerungsbereich wird zusätzlich dadurch vergrößert, dass R7, R8 und R9 nicht an Masse, sondern an -50 V liegen. Diese Maßnahme erhöht die Betriebsspannung von V2 um 50 V auf 320 V. Gewählt wurde hier die so genannte gemischte Gleichstromeinstellung. Der gemeinsame Katodenwiderstand R9 sorgt für die Erzeugung einer automatischen Gittervorspannung. Die Spannung an R9 wird von dem durch R10 fließenden Strom mitbestimmt. Die Folge ist, dass für die Gleichstromeinstellung eine Kombination aus automatischer und fester Gittervorspannung entsteht. Diese schaltungstechnische Maßnahme verbessert das Aussteuerverhalten. Da die Stufe mit V2 ebenfalls als Trioden-Gegentaktstufe aufgebaut ist, sind auch hier die Verzerrungen dank der Kompensation ungerader Harmonischer niedrig. Die Gleichstromeinstellung und die Dimensionierung von R11 und R12 gewährleisten gemeinsam, dass diese Stufe auch bei hohen Signalfrequenzen der kapazitiven Belastung durch die Endstufe gewachsen ist. Die Eingangskapazitäten von V3a und V3b betragen ungefähr 40 pf. Für die Phasenumkehrstufe am Eingang ist die Röhre ECC83 gut geeignet, insbesondere weil durch den vergleichsweise hohen μ-wert die Verstärkung dieser Stufe hoch ist. Der Einfluss von R6 auf die Symmetrie (es handelt sich hier um eine nicht ideale Stromquelle) beträgt ca. 4 %. Eine noch bessere Symmetrie durch eine höhere negative Betriebsspannung und einen höheren Wert für R6 wäre hier nicht sinnvoll. Das Verstärker-Eingangssignal wird dem Gitter von V1b zugeführt, während das Rückkoppelsignal über einen Schalter sowie R3, C1 und R2 am Gitter von V1a liegt. Das Vertauschen hätte eine Mitkopplung zur Folge, die den Verstärker unweigerlich zum Schwingen bringen würde. Damit dies nicht geschieht, müssen die Anschlussbelegungen der Röhren und die Farbkennzeichnungen des Ausgangstransformators genau beachtet werden. Wegen der guten Open-loop-Eigenschaften wurde ein vergleichsweise mäßiger Gegenkopplungsfaktor von 3 (9,5 db) gewählt. Die Gegenkopplung ist abschaltbar, damit ihre Wirkung bei Hörproben beurteilt werden kann. Bei eingeschalteter Gegenkopplung ist die Eingangsempfindlichkeit des Verstärkers um den Faktor 3 niedriger. Röhrenverstärker haben die Eigenschaft, dass eine starke Gegenkopplungen nicht nur zu hochfrequenter Instabilität, sondern auch zu niederfrequentem Fehlverhalten führen kann. Infolge der Phasendrehung durch die RC-Kopplungen sowie durch die Eigenschaften des Ausgangstransformators kann der Verstärker mit sehr niedriger Frequenz schwingen. Die Widerstände R15 und R16 vor den Gittern der Endröhren wirken der Gefahr hochfrequenter Instabilität der Endstufe entgegen. Stromversorgung Die Schaltung des Netzteils ist in Bild 6 dargestellt. Der Netztransformator mit der Typenbezeichnung 5N1609 wurde von Amplimo speziell für dieses Bauprojekt konstruiert und in den Bild 8. Ansicht der Bauelemente, die auf der Unterseite des Chassis montiert sind. 6/ elektor 65

66 PRAXIS AUDIO Handel gebracht. Die interne Abschirmung muss mit dem Verstärkergehäuse verbunden werden. Sie verhindert, dass Störungen vom Stromnetz über die Wicklungskapazitäten in die Verstärkerschaltung gelangen. Ein Triodenvollverstärker stellt an die Siebung der Betriebsspannungen hohe Anforderungen. Hier bilden die Siebglieder (zum Beispiel C10/C11, R20 und C9) Tiefpässe in Form von π-gliedern. Der in Reihe liegende Widerstand hat eine ähnliche Wirkung wie der Durchlasswiderstand eines Röhrengleichrichters. Die Brummspannung (insbesondere die höheren Harmonischen), die Schaltimpulse der Gleichrichterdioden sowie vom Netztrafo induktiv übertragene Störungen aus dem Stromnetz werden effizient unterdrückt. Da der Verstärker einschließlich der Endstufe in Klasse A arbeitet, ist der entnommene Strom annähernd konstant, die Reihenwiderstände stellen daher kein Problem dar. Eventuelles Brummen infolge der Röhrenheizspannung wird dadurch minimiert, dass die elektrische Mitte der Heizfäden über R23 und R24 an Masse liegt. Unter bestimmten Umständen, zum Beispiel wenn der Verstärker kurz nach dem Einschalten wieder ausgeschaltet wird, kann das Entladen der Hochvolt- Elkos des Netzteils längere Zeit in Anspruch nehmen. Aus Sicherheitsgründen wurde Widerstand R21 parallel zu C10 und C11 hinzugefügt, der die Elko- Spannungen in etwa zwei Minuten auf ungefähr 50 V reduziert. Realisierung Das Verstärkergehäuse (siehe Bild 7 und Bild 8) kann mit Hilfe einer Alu- Eckprofilschiene selbst gebaut werden. Die 1 m lange Profilschiene wird in vier 25 cm lange Teilstücke zersägt. Die Frontplatte wird ebenso wie die Rückwand (beide 3 mm stark) mit M5- Schrauben an den Stirnseiten der Profile befestigt. Die Seitenwände aus 1,5 mm starkem Alu-Blech passen in die Profilschlitze. An den Seitenwänden ist mit M5-Schrauben das Chassis angeschraubt, das aus 2 mm starkem Alu- Blech mit rechtwinklig abgebogenen Kanten besteht. Der Abstand des Chassis zur Vorder- und Rückwand beträgt 15 mm, so dass kühlende Luft zirkulieren kann. Die Oberseite und der Boden werden aus perforiertem, 1 mm starkem Stahlblech angefertigt, die Kanten werden vorn und hinten rechtwinklig umgebogen. Sie können mit M3-Schrauben und rechteckigen Muttern in den Profilschlitzen befestigt werden. Alle Bauelemente werden nach der Hard wired - Methode montiert und verdrahtet (siehe Bild 8). Verdrillen der Heizspannungsleitungen verringert das Abstrahlen von Brummsignalen. Runde Inseln aus Platinenmaterial bilden sternförmige Massepunkte, Streifen und Drahtschienen übernehmen ähnliche Funktionen. Sie werden mit selbstklebenden Abstandshaltern auf dem Chassis befestigt. Für die Wahl der Koppelkondensatoren C2...C5 gibt es Alternativen: Preiswerte Polyesterfolien-Kondensatoren, zum Beispiel von ERO, oder hochwertige Papier-Öl-Kondensatoren von Jensen. Die Anodenwiderstände R4, R5, R11 und R12 sollten Metallfilm-Ausführungen sein (1 W/1 %), da diese Typen hohen Spannungen besser als andere Ausführungen gewachsen sind. Die Anordnung der Eingangs- und Ausgangsbuchsen sowie der Schalter auf der Gehäuse-Vorderseite und -Rückseite ist frei gestaltbar. Messungen Bild 9. Begrenzungsverhalten bei 11 W/1 khz (5 V/div). Die Ausgangsleistung von Röhrenverstärkern wird üblicherweise bei THD = 5 % angegeben. Da der Trioden-Gegentaktverstärker auch ohne Gegenkopplung betrieben werden kann, wurden hier 2 % zugrunde gelegt. Dieser Wert entspricht der Grenze des Aussteuerbereichs (beginnende Begrenzung). Bild 9 stellt das Soft-clipping -Verhalten bei der Ausgangsleistung 11 W dar. Aus Bild 10 ist die Open-loop-Rechteckantwort bei der Frequenz 2 khz ersichtlich. Das Diagramm demonstriert, dass der Trioden-Gegentaktverstärker auch ohne Gegenkopplung stabil arbeitet. Literatur und Links [1] Meinungen über Röhren, ELEKTOR 3/2005, S. 31 ff. (070067)gd [2] [3] Electron tube handbook, Volume 1, Philips 1964 [4] Douglas Self: Audio Power Design Handbook, S. 9 Bild 10. Rechteckantwort ohne Gegenkopplung bei 2 khz (5 V/div). 66 elektor - 6/2007

67 ENTWICKLUNGSTIPP Zweitblitz-Trigger TECHNIK Anzeige S1.A R1 R2 IC1 = 4013 S1.B 22k 10k BT1 C3 4n7 2N3906 T1 14 IC S D IC1.A 3 C R V C V C2 100n Von Peter Metcalfe Das Fotografieren in düsterer Umgebung erfordert generell den Einsatz zusätzlichen Lichts. Eigentlich trivial doch selbst bei ausreichendem Licht im Freien macht ein bisschen extra Licht an der richtigen Stelle oft den Unterschied zwischen einem gewöhnlichen Bild und einer richtigen Fotografie. Häufig wird hierzu ein Hilfsblitz eingesetzt, der Teile des Vordergrunds zielgerichtet aufhellt. Gelegenheitsknipser mit vollautomatischer Kamera haben einen in der Regel kleinen Blitz da eingebaut immer dabei. Aber schon bei normal großen Räumen ist so ein Blitz unterdimensioniert, da er häufig nicht einmal Entfernungen bis 3 m anständig ausleuchten kann. Der ambitionierte Amateur besitzt nicht nur eine SLR-Kamera mit Blitzanschluss, sondern normalerweise den passenden Blitz mit Leitzahlen von 30 an aufwärts. Trotzdem kann auch der Amateur einen Zweitblitz gebrauchen. In all diesen Fällen kann man einen zweiten Blitz verwenden, der vom Licht des Hauptblitzes D5 SFH300-2 R1 & R2 CLK1 & CLK2 Q1 (= D2) Q1 (= D4) Q2 Q2 10k R3 Ready Clock 1 Trigger point 1 0' delay 4013 triggered on rising clock signal 10 9 R D IC1.B 11 C S getriggert wird. Der Zweitblitz braucht dann kein Kabel und ist extrem fl exibel einzusetzen. Damit es aber nicht allzu einfach wird, verfügen etliche Kameras über Vorblitztechniken gegen den Rote-Augen-Effekt. Auf diesen Vor-Blitz darf der Zweitblitz natürlich nicht reagieren. Das Problem wird auch im Internet behandelt. Man braucht nur unter den Stichworten Zweitblitz Synchronisation oder ähnlichem zu googeln. Die hier vorgestellte Steuerschaltung ist auf das direkte Auslösen (nach dem ersten Blitz) einstellbar, kann aber auch den ersten Blitz ignorieren und erst mit dem zweiten zünden. Das Signal der Fotodiode D5 steuert via T1 das doppelte Flip-Flop in IC1. Der Ausgang des ersten Flip-Flops steuert eine LED (D4) als Bereitschaftssignal und das zweite Flip-Flop. Ein doppelpoliger Schalter mit drei Stellungen (S1) ermöglicht die Betriebsarten aus, erster Blitz und zweiter Blitz. Der angeschlossene Zweitblitz wird via Triac TIC206 mit der steigenden Flanke des Blitzsignals getriggert. Ein einfaches RC-Glied aus R6 und C4 mit einer Zeitkonstante von gut 0,5 s dient als Reset-Schaltung und sorgt dafür, dass sich die ganze Schaltung kurz nach einem erfolgten Blitz wieder in definiertem Ausgangszustand befindet. Da ein Triac zum Zünden eines Blitzes verwendet wird, spielt die Polarität der Zündspannung des verwendeten Zweitblitzgeräts keine Rolle. Für T1 eignet Camera Dependent Clock 2 C4 2 2 Tant 16V Trigger point 2 1' delay 1k5 R4 D4 Reset Delay k READY D2 D1 2x 1N4148 R5 D3 1N k Reset Return to initial state R6 C5 47p 1k 100k R7 R8 zum Blitzgerät TRI TIC206D sich im Prinzip jeder handelsübliche Klein- leistungs-pnp- Transistor wie z.b. der Typ BC557. Auch die Auswahl der Fotodiode ist unkritisch. ( ) 6/ elektor

68 TECHNIK FUNK ZigBee Transceiver Xbee in der Praxis Von Fabrice André Im Februarheft haben wir die neuen XBee -Module von Maxstream vorgestellt. Um zu sehen, was diese kleinen ZigBee- Module in der Praxis taugen, präsentieren wir nun eine passende Schaltung. Nachdem bekanntlich alle Theorie grau und auch ein Studium des Datenblatts zur Beurteilung der Praxistauglichkeit nie ausreichend ist, muss nun eine Anwendung her, die auf den XBee-Modulen basiert. In diesem Beitrag wird daher demonstriert, wie man eine gewöhnliche serielle Schnittstelle mittels XBee und einem kleinen Steuerprogramm auf drahtlosen Betrieb umstellt. Hintergrund Wie WLAN und Bluetooth ist ZigBee einer der etablierten Standards für die drahtlose Kommunikation. Zigbee unterscheidet sich von den beiden anderen Standards vor allem darin, dass es eher auf die Bedürfnisse industrieller Anwendungen zugeschnitten ist. Von daher wundert es wenig, dass ZigBee eher durch niedrigen Stromverbrauch, günstige Preise und Zuverlässigkeit glänzt als durch hohe Datenraten. Der ungewöhnliche Name ist interessanterweise von der Biene (englisch bee) und der spezifischen Kommunikationsform Zick-Zack-Tanz (englisch zig-zag) abgeleitet. Hinter dem Standard steht die ZigBee Alliance, ein Zusammenschluss von mehr als 150 Hardware- Herstellern. Maxstream (eines der Mitglieder) hat sein eigenes ZigBee-Modul eben XBee getauft. Durch die damit mögliche Modularisierung muss man als Anwender weder HF-Experte sein, noch sich besonders mit den Übertragungsprotokollen auskennen. Diese Module werden schlicht wie eine Black-Box mit Ein- und Ausgängen verwendet. Auf der Drahtseite verfügt ein XBee- Modul über eine gewöhnliche serielle Schnittstelle. Von hier aus werden die zu übertragenden Daten in Pakete gepackt und zu einem zweiten XBee-Modul gefunkt. Selbstverständlich kann die Funk- Bild 1. Ein typischer RS232/USB-Konverter. über- tragung auch zu jeder beliebigen ZigBee-kompatiblen Hardware eines an- deren Herstellers erfolgen. Ein XBee-Modul ist besonders einfach zu konfigurieren, indem man die entsprechenden Befehle auf die serielle Schnittstelle gibt. Die eingebaute Intelligenz unterscheidet Parameter von zu übertragenden Daten. 68 elektor - 6/2007

69 Das ZigBee-Interface Die hier beschriebene Schaltung ermöglicht auch PCs die Kommunikation per Funk - und zwar einfach durch Anschluss an die serielle Schnittstelle. Für eine erfolgreiche Kommunikation braucht es (mindestens) zwei Teilnehmer, weshalb die Schaltung auch (mindestens) zwei Mal aufgebaut werden muss. Nur zwei PCs per Funk zu koppeln ist eigentlich etwas trivial. Damit sich die Lösung anpassen lässt, wird ein praktisches Steuerprogramm vorgestellt, das Sie nach Ihren Wünschen modifizieren können. Und wenn Sie sich schon gefragt haben, ob diese Sache auch etwas für Sie ist, wo ihr Laptop doch womöglich keine serielle Schnittstelle mehr hat: USB/Seriell-Konverter sind preiswert und funktionieren gut mit den XBees zusammen (siehe Bild 1). Der Autor hat die einwandfreie Kooperation selbst mit Konvertern getestet, die auf den Chips von FTDI und Prolific basieren. Elektronik Die Schaltung selbst ist nicht gerade kompliziert. Wenn Sie schon einmal einen Blick auf das Schaltbild in Bild 2 riskiert und den XBee-Artikel des Februarheftes [1] gelesen haben, dann werden Sie kaum staunen. Die Schaltung basiert auf den drei Grundfunktionen Stromversorgung (unten), Pegelwandlung (links oben) und Feldstärkeanzeige (rechts Mitte) - plus XBee-Modul selbstverständlich. Damit ist schon grob gesagt, wie die Schaltung funktioniert. Die Versorgungsspannung kann im Bereich von V Gleichspannung liegen. Sie muss nicht stabilisiert sein und wird maximal mit wenigen hundert ma belastet. Fast jedes Steckernetzteil tut es. D2 verhindert Schäden durch Verpolung und ein 7805 liefert stabilisierte 5 V. Ein zweiter Spannungsregler (LM317) macht daraus XBee-kompatible 3,3 V. Für ein LM317 ist die Spannungsdifferenz eigentlich etwas niedrig, doch da es lediglich ein XBee-Modul zu versorgen gilt, klappt es trotzdem problemlos. Die Verlustleistung bleibt sehr gering; das gilt aber nicht für den IC 7805, der zwingend auf einen kleinen Winkelkühlkörper geschraubt gehört. Die DB9-Buchse (K1) wird mit Hilfe eines seriellen Standard-Verlängerungskabels (kein gekreuztes Nullmodem-Kabel) mit der seriellen Schnittstelle des PCs (oder des USB/ Seriell-Konverters) verbunden. Die notwendige Pegelwandlung von RS232 auf 3,3 V übernehmen die Bauteile rund um die beiden Transistoren. Das ist notwendig, da RS232-Pegel stark vom XBee-verträglichen Spannungshub im Bereich 0...3,3 V abweichen und mit negativer Logik arbeiten (siehe Tabelle 1). Die bis zu 12 V reichenden negativen Spannungen am seriellen Eingang (Pin 3 von K1) werden dabei durch D1 unschädlich gemacht. Tabelle 1 Logik- Pegel PC XBee TTL V 0 V 0 V 1 12 V +3,3 V +5 V +5V +3V3 R4 2k2 4k7 R7 C1 K1 SUB D9 J D2 1N4004 T2 2N3904 R1 4k7 IC k R2 R6 1k R5 +3V3 10k D1 1N4148 4k7 R3 T1 2N V +3V3 IC3 LM317 R10 adj. 240 C2 100n VCC TX RX CD* Reset PWM nc nc Slp/DTR XBee R9 820 i/o 19 i/o 20 i/o 18 i/o 17 * RTS 16 i/o 15 Vref 14 Status 13 * CTS 12 i/o R n +5V C1 100n 9 MODE SIG RHI IC1 3 L10 L9 L8 L7 REFOUT L6 LM3914 L5 L4 L3 REFADJ L2 L1 RLO D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 C V C6 100n C V 390 R12 C V C9 100n 47k R8 C V 1k R13 C V Bild 2. Schaltung eines seriellen Funktransceivers mit XBee-Modulen. 6/ elektor 69

70 TECHNIK FUNK Operation 1 Kommando +++ Xbee-Antwort OK (receive mode enabled) Kommando ATBD Xbee-Antwort 3 ( 3 entspricht 9600 baud) Operation 2 Kommando +++ Xbee-Antwort OK (receive mode enabled) Kommando ATBD4 Xbee-Antwort OK ( 4 entspricht baud) Operation 3 Kommando +++ Xbee-Antwort OK (receive mode enabled) Kommando ATWR Xbee-Antwort OK (alle Änderungen gespeichert) "AT" Prefix Bild 3. Kommandostruktur. + ASCII Space Parameter Command + (Optional) + (Optional, HEX) + Example: ATDL 1F<CR> Der Kollektor von T1 liefert daher Spannungen von 0 V oder 3,3 V, womit sich das XBee-Modul nicht schwer tut. Da so ein Modul mit 3,3 V versorgt wird, liefert es auch an seinem seriellen Ausgang nur Spannungen bis maximal 3,3 V, was für etliche gewöhnliche PC-Schnittstellen nicht ganz ausreicht. Neben der Umkehrung der Pegel verstärkt T2 die Signale auf 5 V. Das ist zwar deutlich weniger als der nominelle für eine serielle Schnittstelle gewünschte Maximalpegel von 12 V, funktioniert aber in der Praxis trotzdem zuverlässig, wenn die Länge der Verbindungskabel (und auch die Datenraten) nicht über die Maßen groß sind. Wer Wert auf Standardpegel legt, kann die Schaltung ja noch um ein Pegel- Konverter-IC vom Typ MAX232 etc. erweitern. Bleibt noch die Nutzung des Signals von Pin 6 des XBee-Moduls. Hier wird die Feldstärke des Empfangs pulsbreitenmoduliert mit 120 Hz ausgegeben. Diese Rechteckwelle wird durch Tiefpassfilterung mit R9 und C3 in eine Gleichspannung verwandelt, die von 0 V bis 3,3 V reicht. Die resultierende Spannung entspricht dabei dem Logarithmus der Feldstärke, was für unseren Zweck optimal ist. Man muss nur noch eine lineare Anzeige anschließen und hat eine prima db-basierte Feldstärkeanzeige. Hierzu wird die generierte Spannung an den Eingang des ICs LM3914 gelegt. Dieses IC realisiert eine LED-Balkenanzeige, indem es die anliegende Spannung als Leuchtbalken mit zehn LEDs anzeigt. Hierzu wird IC1 via Pin 9 in den Bargraph-Mode versetzt. Die LEDs benötigen keine Vorwiderstände und dergleichen. Das IC versorgt sie mit den passenden Strömen, die mit R11 und R13 festgelegt werden. Mit den angegebenen Werten kommt man auf einen LED-Strom von 18 ma. Der Strom ergibt sich nach folgender Formel: I LED = 12,5 / R11 R11 hat noch eine weitere Funktion: Zusammen mit R13 bestimmt er die Spannung, bei der das IC den Vollausschlag der Skala (alle LEDs leuchten) erzielt. Mit den angegebenen Werten liegt diese Schwelle bei 3,1 V. Wenn R11 verändert wird, muss man auch den Wert von R13 nach folgender Formel anpassen: R13 = R11 1,5 Befehle oder Daten? Carriage Return Wie schon erwähnt verfügt ein XBee- Modul nur über eine einzige serielle Schnittstelle. Über diese müssen sowohl zu funkende Daten als auch Steuerkommandos für das Modul selbst übertragen werden. Die Daten werden von einem internen UART in Empfang genommen und von da direkt über die Antenne in die weite Welt hinaus gepustet. Befehle aber sollten nicht in den Äther gelangen. Wie schon im Februarheft-Artikel beschrieben, wird ein XBee-Modul von einer Art Hayes-kompatiblen AT-Kommandos gesteuert. Die komplette Liste verfügbarer Befehle ist im Datenblatt aufgeführt, das von der Maxstream- Webseite (siehe Weblinks) heruntergeladen werden kann. Bild 3 zeigt die Struktur eines typischen Kommandos. Der String ATDB enthält zwei Teile: das klassische AT (steht für attention), das jedem Befehl vorangestellt ist; und BD, was leicht zu erraten Baud Rate bedeutet. Mit dem ATBD-Kommando und dem entsprechenden Parameter wird die Übertragungsgeschwindigkeit des Moduls festgelegt. Passende Werte für diesen Parameter sind 1200 und 9600 Baud. Da Kommandos ja nicht gefunkt werden dürfen, muss das XBee-Modul diese auf getrenntem Wege übermitteln. Dies wird von einem speziellen, Maxstream-eigenen Protokoll erledigt. Das Erste, was man für ein Kommando tun muss, ist den wait for command - Status durch das Senden von drei + -Zeichen zu erzeugen. Dem String +++ kann dann das ATBD-Kommando folgen. Die Übertragung einer solchen Sequenz sollte zum Schluss mit einem CR-Zeichen (Carriage Return) abgeschlossen werden. Das XBee-Modul analysiert den kompletten String. Wenn es das Kommando versteht und ausführt, wird das mit einem OK, gefolgt vom Parameter der Datenübertragungsrate (z.b. 3 für 9600 baud), quittiert (siehe Operation 1). Andernfalls setzt es eine Fehlermeldung. Detailliertere Informationen befinden sich im Datenblatt. Hier wird die Datenübertragungsrate des XBee-Moduls abgefragt. Dieser Wert kann auch geändert werden, wenn man das Kommando aus Operation 1 mit einem Parameter für die Geschwindigkeit ergänzt, wieder gefolgt von einem Return: Operation 2. Ab jetzt ist das XBee-Modul auf baud eingestellt. Nun steht möglicherweise noch eine Aufgabe an: Das Speichern dieses Parameters in einem internen Register des XBee-Moduls, damit es beim nächsten Einschalten gleich richtig konfiguriert ist und den eingestellten Wert beim Ausschalten nicht wieder vergisst: Operation elektor - 6/2007

71 Software tung an die serielle Schnittstelle angeschlossen, aber noch nicht geöffnet wurde. Also öffnet man sie jetzt. Zunächst konfiguriert man die gewünschte Baudrate (9600 ist für einen ersten Test geeignet) und dann klickt man auf das Icon oben im Fenster, das die verwendete Schnittstelle symbolisiert. Die serielle Schnittstelle wird sofort geöffnet und dies mit einer kurzen Meldung signalisiert. Um die Schnittstelle zu schließen, wird COM anstelle der Port-Nummer ausgewählt. Auch dies wird von einer kurzen Erfolgsmeldung quittiert. Man sollte darauf achten, vor einer Veränderung der Baudrate den jeweiligen Port zu schließen. Wenn die Meldung Opened erscheint, kann man den Mauszeiger Richtung XBee-Firmware-Dialog bewegen und auf Read version klicken. Dann wird die Versionsnummer der Firmware des XBee-Moduls ausgelesen und im ASCII-Feld angezeigt. Man sieht dort das vorherige OK plus eine Nummer (wahrscheinlich 106 ), welche die aktuell vorliegende Version indiziert. Nun kann die Datenrate anhand der beschriebenen Prozedur nach Lust und Laune verändert werden. Man kann auf Baud Rate klicken und Read Baud Rate auswählen. XBT sorgt für das passende Lesekommando und die Antwort des Moduls wird im ASCII-Feld dargestellt. Normalerweise wird da eine 3 zu sehen sein, da der Default- Wert für die Baurate 9600 beträgt. Wenn Sie jetzt eine andere Geschwindigkeit auswählen und zum Beispiel auf bit/s erhöhen wollen, sollten Sie wieder auf Baud Rate klicken und 19,200 auswählen. Wenn dieser Wert im internen Speicher des XBee-Moduls dauerhaft gespeichert sein soll, sollte auf den roten Knopf geklickt werden. direkt abgeschickt werden, indem man auf Send klickt. Tricks und Fallen Zu Testzwecken kann man zwei Schaltungen an zwei serielle Schnittstellen desselben PCs anschließen. XBT sollte in diesem Fall gleich zwei Mal gestartet werden. Jedem Exemplar von XBT muss dann die passende Schnittstelle zugewiesen werden. Wenn Sie lediglich herausfinden wollen, ob XBT auf ihrem PC gut funktioniert, dann nehmen Sie einfach einen DB9-Stecker und verbinden Pin 2 & 3. Alles, was XBT sendet, wird dann direkt via ASCII-Feld zurück gespiegelt. Wenn Sie XBee-Module mit externen Antennen verwenden möchten (siehe den Artikel vom Februarheft 2007) und sich fragen, welche Art Antenne wohl passend sein wird: Der Autor empfiehlt Yagi-Antennen, da sie Richtwirkung und große Reichweite haben. Aber Basteln [2] lohnt sich. Wenn man die Eine Auswahl von XBee-Modulen. Damit die Einstellerei bequemer vonstatten geht, hat der Autor ein kleines Programm in Visual Basic geschrieben, das den Umgang mit einem XBee-Modul drastisch vereinfacht. Diese XBee Terminal (XBT) genannte Software überwacht den kompletten Kommunikationsprozess. Die Software kann als Zip-Datei unter der Bezeichnung zip von der ELEKTOR- Webseite herunter geladen werden. XBT ist als selbstständig lauffähige.exe-datei und als installierbares Programm enthalten. Die.exe-Datei ist für Anwender gedacht, die eh schon eine komplette VB-Umgebung installiert haben. Alle Anderen sollten die installierbare Version verwenden. Nach der Installation der Software muss man die Schaltung nur mit dem PC verbinden, die Stromversorgung einschalten und XBT starten. Eine Meldung am unteren Rand des Fensters informiert darüber, dass die Schal- Die Datenrate der seriellen Schnittstelle sollte natürlich ebenfalls passend eingestellt werden aber Sie müssen an solche Kleinigkeiten gar nicht erst denken, da XBT das gleich für Sie mit erledigt. Neben Baud Rate gibt es noch einige andere Fenster - jedes zu einem speziellen Kommando. Wenn das gewünschte Kommando nicht verfügbar ist, können Sie Send command oder schlicht Command verwenden und den passenden String (wie z.b. ATBD ) selbst eintragen. Im Parameterfeld kann man ebenfalls geeignete Werte eingeben. Bei einem Lesebefehl sollte naheliegenderweise das Parameterfeld leer bleiben. Noch rudimentärer ist das ASCII-Feld. Dort eingetragener Text kann einfach Stichworte wifi antenna oder wlan antenne in eine Suchmaschine eingibt, wird man eine große Zahl geeigneter Bauanleitungen zum Vorschein bringen. ( ) Literatur [1] ZigBee mit XBee, ELEKTOR Februar 2007 (Artikel ist auch unter downloadbar) [2] WLAN-Wellen aus der Dose, ELEKTOR Dezember 2006 (Artikel ist auch unter www. elektor.de downloadbar) Weblinks / elektor 71

72 TECHNIK DISPLAYS Neues vom Laser Entwicklungen bei Displays Von Rainer Bücken Während das 1080 Zeilen umfassende Full-HD die gegenwärtige Spitze bei TV und Video markiert, wird in den Laboren schon an noch höheren Auflösungen gearbeitet. Auch in punkto Kontrast, Farbtreue und einiger weiterer Parameter darf man sich auf nie da gewesene Bilder freuen. Möglich machen das alte Bekannte wie Plasma- und LC-Displays, aber auch neue Technologien wie SED und die Laser-Projektion. Ohne fl ache Displays, die einfach wie ein Bild an die Wand zu hängen sind, wird es kein neues, höher auflösendes Fernsehsystem geben, erklärte bereits 1964 die japanische Fernsehanstalt NHK (Nippon Hoso Kyokai) und begann zehn Jahre später selbst mit der Entwicklung von Plasma-Display-Prototypen (Bild 1). Bild 1. Seit 1964 entwickelte die japanische Fernsehanstalt NHK an der HDTV-Technik - breite und flache Bilder waren schon damals das Ziel (Foto: NHK). Bild 2. Das größte Full-HD- Plasma-Display kommt derzeit von Panasonic. Es misst 103 Zoll = 2,61 m (Foto: R. Bücken). Dazu wurde auch ein eigenes Display-Labor aufgebaut. Die Entscheidung von damals hat auch noch heute Bestand: Die Plasma-Technik gilt für NHK noch immer als die beste Display-Technik überhaupt. Wettkampf der Größen Weltweit ging es mit den Forschungen zur Plasmatechnik (siehe Kasten) bereits 1960 in den USA los, vier Jahre später gab es einen ersten winzigen Prototyp. Ab 1970 kümmerten sich Unternehmen wie Matsushita, IBM, NEC und Fujitsu um die Technik. Zunächst waren nur monochrome Displays in Gelb-orange möglich in Standardaufl ösung und auf Gleichstrombasis. In den 80er Jahren kam die Farbe ins Spiel und in den 90er Jahren die hohen Aufl ösungen, wobei die HDTV-üblichen 1920 x 1080 Pixel erst vor wenigen Jahren erreicht wurden. Auch wurde die Ansteuerung da bereits auf Wechselspannung umgestellt. Jetzt ist die Plasmatechnik weltweit etabliert, vor allem in den größeren Bildschirmklassen. So sagt Panasonic selbst, dass alles über 37 Zoll eine Domäne des Plasmas sei. Doch auch das LCD-Lager möchte seine Produkte in den oberen Bildklassen etablieren. So hat das Wettrennen um das größte Display eine lange Tradition. Bereits zur CeBIT 1997 präsentierte Sharp das größte LCD-Display der Welt - es hatte grandiose 40 Zoll, also 101 cm. Zehn Jahre später gab es wieder das größte LCD-Display der Welt, und wieder kam es von Sharp. Nur hatte es dieses Mal eine Diagonale von 108 Zoll oder 2,74 m. Das größte Plasmamodell bietet derzeit 72 elektor - 6/2007

73 Foto: Novalux mit 103 Zoll (2,61 m) Panasonic (Bild 2). Es wiegt etwa 220 kg und kostet Euro. HDTV ist zumindest in Japan die Regel. Niemand kauft bei uns noch einen Fernseher, der nur für Standard-Definition ausgelegt ist, erklärte kürzlich Junichiro Kitagawa, Deputy Managing Director von Panasonic Marketing, gegenüber unserer Zeitschrift. Dabei wird in Japan schon am Nachfolgesystem gearbeitet - mit Ultra-Hi-Vision (UHV) soll eine nochmals deutlich gesteigerte Bildauflösung möglich werden. Die wird nötig für noch größere Displays, bei denen es um Diagonalen von über zwei Metern geht. Dann stößt selbst die derzeitige HDTV-Technik an bestimmte Grenzen, und so bietet UHV eben die 16fache HDTV- Auflösung, nämlich 7680 x 4320, also Pixel. Diese Technik dürfte aber frühestens in 20 oder 25 Jahren spruchreif werden. Heute geht es den Plasma-Herstellern vorrangig darum, verschiedene Vorurteile zu widerlegen. So soll vor allem die Leistungsaufnahme der Fernseher reduziert werden. Einen gravierenden Unterschied zu LCDs gibt es allerdings kaum noch - bei dunklen Szenen ist Plasma sogar günstiger. Wer gerne Krimis, Geschichten aus der Unterwelt oder Filme übers Höhlentauchen ansieht, kann mit Plasmas richtig Geld sparen! Auch bei der Lebensdauer sollen Plasmas besser dastehen als die gute alte Bildröhre. Den Plasmas von Panasonic wird laut Firmenangaben eine Lebensdauer von Stunden attestiert, was bei einer täglichen Nutzungszeit von 10 Stunden rund 14 Jahre ausmachen würde. Einbrennen soll auch kein Thema mehr sein. Ob LCDs die Sehkraft weit mehr belasten wie Plasmas, wie Prof. Makoto Takahashi von der Osaka Kyoiku University herausgefunden haben soll, können wir freilich weder widerlegen noch verifizieren. Weitere solcher Pro-Plasma- Argumente sind die Bewegtbild-Aufl ösung, die Farbtreue, der Kontrast und der größere Betrachtungswinkel. LCDs - Mehr Pixel auch hier Sharp stellte zur CeBIT erstmals ein Full-HD-Display mit einer Diagonale von 2,74 m (108 ) aus. Übrigens besteht dieses Großdisplay aus einer Scheibe, nur die Folien sind noch nicht mit gewachsen und müssen angesetzt werden. Auch wurde ein 64-Zoll-Display (1,62 m) mit vierfacher HD-Bildaufl ösung gezeigt, nämlich mal Pixel (Bild 3). Der Kontrastwert soll eine Million zu eins und die Pixelreaktionszeit vier Millisekunden (bei 120 Hz) betragen. Die besonders hohen Schwarzwerte werden durch eine zweite LC-Schicht erreicht. So wird das Licht bei Schwarz gleich doppelt gesperrt. Das alles ist jedoch Bild 3. Auch ein Superlativ: LC- Display mit einer Auflösung von x Pixeln für Spezialanwendungen (Foto: R. Bücken). 6/ elektor 73

74 TECHNIK DISPLAYS Emission noch nichts für den Consumer-Markt, sondern bestenfalls für High-End-Home-Cineasten. Durch eine Erhöhung der Bildfrequenz auf 100 bzw. 120 Hz sollen Bewegungsunschärfen verschwinden. Dazu werden nicht einfach die Bilder doppelt wiedergegeben, sondern Zwischenbilder errechnet. Bild 4. Grundprinzip der SED- Technik (Quelle: Toshiba). V a Elektronenstrahl V f (Treiberspannung, 16V) V a Tunneleffekt e - Immer öfter schließen sich Konkurrenten bei Investitionen in neue Fertigungsanlagen zusammen so auch Hitachi, Toshiba und Matsushita, die jetzt Displays mit der so genannten In-Plane-Switching-Technik (IPS) anbieten. Dabei sind beide Elektroden auf einer Seite der Anzeige in einer Ebene, also parallel zur Displayoberfläche, angebracht. Die Herstellung soll einfacher und der Betrachtungswinkel größer sein. Neu ist die S-IPS-Technik, bei der die Pixel zweigeteilt und gegeneinander gekippt angeordnet sind. Die Bilder sollen bei schräger Betrachtung noch besser aussehen. Samsung und Sony arbeiten hierbei in der S-LCD Corporation zusammen und wollen eine 1,9 Milliarden Dollar teure Fabrik der 8. Generation zu Weihnachten anlaufen lassen. Bild 5. Flexibles Display Polymer Vision auf Basis der OLED-Technik. Die Auflösung beträgt 320 x 240 Pixel (QVGA), die Diagonale 5 Zoll (12,7 cm) und der Biegeradius 2 cm (Foto: Philips). Für die Hintergrundbeleuchtung sorgen bislang meist noch Cold Cathode Fluorescent Lamps (CCFL). Bei High- End-Produkten dürften diese allmählich gegen LEDs getauscht werden. Möglich wird dadurch zum Beispiel ein deutlich erweiterter Farbraum (Gamut) - so zum Beispiel bei der neuen xvycc-technik. Der Farbraum soll 181 % des bisherigen betragen fast alle Farben, die in der Natur vorkommen und noch einige mehr sind damit erstmals 1:1 darstellbar. Sony hat mit dieser Technik verschiedene LC-Displays vorgestellt, so auch ein 82-Zoll-LCD (1920 x 1080). Dort wird das LED-Backlight Trilumions eingesetzt. Von ecinema werden sogar RGB-LEDs verbaut; die entsprechenden Displays eignen sich unter anderem für Fernsehstudios. SED das große Hoffen Bild 6. Samsung zeigte bereits einen 40-Zoll-OLED- Fernseher (1,01 m), wird ihn aber vorerst noch nicht fertigen (Foto: Samsung). Die Surface-Conduction Electron Emitter Display -Technik (SED) wurde von Toshiba und Canon gemeinsam entwickelt. Die Idee entstand vor etwa 20 Jahren. Versprochen werden hohe Aufl ösungen mit 1920 x 1080 Pixeln, extrem kurze Reaktionszeiten, eine geringere Leistungsaufnahme als bei Röhren oder LCDs bzw. Plasmas, große Diagonalen (50 Zoll und mehr) sowie eine hohe Helligkeit ohne Hintergrundbeleuchtung. Die Technik basiert - ähnlich wie bei den klassischen Röhrenfernsehern - auf der gezielten Emission von Elektronen, die eine in die Glasoberfläche des Bildschirms integrierte Phosphor-Schicht zum Leuchten bringen (Bild 4). Für jedes Subpixel ist ein Elektronen-Emitter in Form einer Nanoröhre vorgesehen. Bild 7. Mit großzügiger Unterstützung des Forschungsministeriums startete Philips 2003 in Böblingen eine LCoS- Fertigung. Ein Jahr später verabschiedete sich das Unternehmen von der Technik (Foto: Philips). Die erste Pilotanlage sollte bereits vor einem Jahr in Hiratsuka in Betrieb gehen. Dabei werden jedoch zunächst nur 55-Zoll-Geräte hergestellt, wobei es noch immer Probleme mit der Ausbeute geben soll. Auch soll der blaue Phosphor noch nicht den Standards der European Broadcasting Union (EBU) entsprechen. Ende des Jahres könnte es mit der Fertigung losgehen. Die ersten SED-Geräte dürften für den japanischen Markt bestimmt sein. Die USA fallen zunächst wegen eines Patentstreits mit Nano-Proprietary Inc. aus. Aus dem gleichen Grund hat Toshiba seine Anteile an der gemeinsamen SED-Tochter an Canon verkauft, wird aber die Geräte vertreiben. Doch die sind nicht für den Massen-, sondern für den High-End-Markt gedacht, denn die Preise 74 elektor - 6/2007

75 dürften 50 bis 80 % über denen von LCDs liegen. Bei dem derzeitigen Preisverfall von 50 bis 60 % binnen eines Jahres bei den herkömmlichen Display-Technologien dürfte die Positionierung nicht leicht fallen. Für Europa gibt es derzeit weder von Canon noch von Toshiba klare Aussagen. Hoffnung Organische LEDs Bei OLEDs leuchten organische, halbleitende Polymere, die auf einer dünnen Glasscheibe oder Folie aufgetragen sind, beim Anlegen einer Spannung. Ein Backlight ist nicht erforderlich. OLEDs sind dünn, leicht, hell, schnell, besitzen ein hohes Kontrastverhältnis und sind somit schon jetzt für den Einsatz in kleinen tragbaren Geräten wie Mobiltelefonen und MP3-Playern geeignet. Sie können sogar biegsam gemacht werden, wie Philips bereits vorführen konnte (Bild 5). Problematisch sind bisher vor allem die (vermutlich) zu geringe Lebensdauer von OLEDs und die unterschiedliche Alterung der drei Basisfarben Rot, Grün und Blau. Das Ziel für TV-Panels von mindestens Betriebsstunden dürfte schwer zu erreichen sein. Samsung hat bereits einen Prototypen mit einer Bilddiagonale von 101 cm (40 Zoll), einer Aufl ösung von 1280 x 800 Pixeln und einem recht gutem Kontrastverhältnis vorgestellt (Bild 6). Doch solche Displays sind noch nicht reif für die Großserie. Aber das ist vermutlich nur eine Frage der Zeit. Bereits am 28. November 2005 besiegelten Sony und Idemitsu einen Vertrag für die gemeinsame Entwicklung von OLEDs. Noch in diesem Herbst sollen die ersten 11 - Seriengeräte (30 cm) in der ST Liquid Crystal Display Corp. (STLCD) in Aichi, einem 1997 gegründeten Joint Venture mit Toyota, aus der Fertigung kommen, zunächst allerdings nur 1000 Displays monatlich. Auch wenn die ersten Geräte als Status-Symbole gelten dürften, will Sony seine technologische Kernkompetenz auch im Display-Bereich wieder einmal beweisen. Toshiba und Matsushita haben sich in Sachen OLEDs zum Toshiba Matsushita Display Technology genannten Joint Venture verbandelt und wollen dort größere OLEDs fertigen, die vermutlich in zwei Jahren in den Handel kommen könnten. LCoS dumm gelaufen Liquid Crystal on Chip heißt eine Projektions-Technik, bei der ein Spiegel hinter einem LCD-Panel angeordnet ist. Bei transparenten Kristallen fällt das Licht einer Lampe auf den Spiegel, wird refl ektiert und erreicht über eine Linse die Bildwand. Rotierende Prismen oder Farbräder sorgen für eine saubere Farbtrennung. Die wird beim 3-Chip-Projektor noch besser, gibt es doch für Rot, Grün und Blau jeweils einen LCoS-Chip. Die Technik galt als sehr viel versprechend. Geworben wurde mit einem hohen Kontrast-Verhältnis, artefaktfreien Bildern, keiner Augenermüdung und einer hohen Bildwechselrate. JVC und Thomson (RCA) waren die ersten Anbieter von HDTV-LCoS-Geräten, gefolgt von Toshiba und Philips. Das niederländische Unternehmen startete gar im Jahre 2003 in Böblingen eine Fertigungslinie für das Herzstück des Rückprojektions-Fernsehers der Zukunft (Bild 7). 40 hochqualifizierte Arbeitsplätze wurden geschaffen, bestens gefördert durch das Bundesministerium für Forschung und Technologie (BMFT). Doch im LCDs gestern und heute Flüssigkristalle sind seit fast 120 Jahren bekannt, waren jedoch 80 Jahre lang nichts anderes als eine wissenschaftliche Kuriosität. Zur ersten Anwendung kam es bei RCA wurde ein winziger LCD-Prototyp vorgestellt. Die Firma Merck erkannte das Geschäftspotenzial und ist inzwischen Weltmarktführer in der Produktion von Flüssigkristallen. Der Aufbau eines LC-Bildschirms erfolgt nach dem Sandwich-Prinzip: Das Licht der Backlight-Lampe durchläuft einen Polarisationsfilter auf der Außenseite der ersten Glasplatte und trifft auf eine Flüssigkristall-Schicht, die durch ein elektrisches Feld gesteuert wird. Abhängig von der Ausrichtung der Flüssigkristalle innerhalb des Pixels kann das Licht den zweiten Pol-Filter auf der anderen Seite (und die Farbfilter für Rot, Grün und Blau) passieren oder nicht. Bei aktiven TFT(Thin Film Transistor)-LCDs gibt es für jedes Pixel einen Transistor. Resultat ist ein sehr schneller Bildaufbau - die Schaltzeiten liegen bei Spitzendisplays mittlerweile bei rund vier Millisekunden. Ein geringer Betrachtungswinkel und eine ungenaue Farbwiedergabe gelten inzwischen als überwundene Kinderkrankheiten. Plasma - so funktioniert es Plasma-Displays bestehen aus zeilen- und spaltenweise angeordneten Kammern. Diese sind innen mit rotem, grünem und blauem Phosphor (Szintillatoren) überzogen und - wie bei Leuchtstofflampen - mit einem speziellen Gas (z.b. Argon) gefüllt. Drei Subpixel bilden ein Bildelement. Davon gibt es (bei 1368 x 768) bzw (bei 1920 x 1080, Subpixel entsprechend mal drei). Eine Wechselspannung hält das Gas in einem Schwebezustand. Die Ansteuerung erfolgt durch einen Spannungsunterschied von etwa 300 Volt. Dabei kommt es zur Zündung des Gases, das dann ultraviolette Strahlen aussendet, die den Phosphor zum Leuchten bringen. Über die jeweiligen Schaltzeiten lassen sich Bildpunkte heller und dunkler darstellen. Als Schutzfilm für die Elektroden wird seit über 30 Jahren Magnesiumoxid (MgO) eingesetzt - jetzt wird mit Strontium- Kalzium-Oxid (SrCaO) experimentiert. Bei einem um 75 % geringeren Energieeinsatz soll sich die gleiche Lichtmenge wie bei den heutigen Plasmas erreichen lassen. Die einzelnen Kammern sind extrem winzig - nämlich rund 200 x 200 μm groß und 100 μm tief (Foto: Pioneer). In nicht allzu ferner Zukunft könnte es gar 27-Zoll- Displays mit voller HD-Auflösung geben - und in Kinoleinwand-Größe. Auch wird an Auflösungen von 4000 x 2000 Bildpunkten gearbeitet. 6/ elektor 75

76 TECHNIK DISPLAYS Bild 8. Prinzip eines DLP-Projektors mit einem Chip und RGB-Farbrad (Grafik: Texas Instruments). Oktober 2004 kam das Aus - die Technik wäre vor allem für 1080-Zeilen-Chips zu teuer geworden. Auch Toshiba beendete etwa zeitgleich seine LCoS-Aktivitäten. Intel kündigte noch im Januar 2004 eine LCoS-Fertigung an, doch der Oktober brachte auch hier das Ende der Pläne. Seit Juli 2004 bietet dafür JVC die 2. Generation seiner LCoS- Geräte unter dem Namen D-ILA an, Sony legte im Januar 2005 mit einem 1920-x-1080-High-End-Beamer nach. Von Texas Instruments kommt die wesentlich erfolgreichere DLP-Technik, die vor 20 Jahren erstmals vorgestellt wurde. Auf einem Digital Micromirror Device angeordnete winzige Spiegelchen modulieren das Licht. Für Farbe sorgt ein Farbrad (Bild 8) oder eine 3- Chip-Lösung mit halbdurchlässigen Spiegeln. Über 10 Millionen Subsysteme wurden bislang an unterschiedlichste Hersteller ausgeliefert, selbst für digitales Kino (D-Cinema) wird die Technik eingesetzt. In über Kinos sollen so genannte 4K-Projektoren, also mit rund 4000 x 2000 Pixeln, im Einsatz sein. Und Laser? Vor 14 Jahren war er der Star auf der Internationalen Funkausstellung - der erste Laser-Projektor mit dem Anspruch, ab 2000 auch im Wohnzimmer Einzug zu halten. Als sich damals in Berlin die Tore öffneten, eilten fast alle wie magisch angezogen in Halle 21, wo Bernhard Schneider zur Weltpremiere seines Laser-Projektors eingeladen hatte. Zwei Jahre später dann das ganze noch einmal - nur noch perfekter. Christhard Deter, Leiter der ehemaligen LDT GmbH (einem Joint Venture der Schneider Rundfunkwerke und der Daimler-Benz AG) erhielt für die Lasertechnik 1997 den Deutschen Zukunftspreis. Bild 9. Bei der Jenoptik LDT werden jedes Jahr einige Laserprojektoren für den professionellen Einsatz in Flugsimulatoren oder Planetarien hergestellt (Foto: Jenoptik). Bild 10. Die RGB-Laserquelle der 2. Generation basiert auf einem diodengepumpten Festkörperlaser, der die drei monochromatischen Wellenlängen 628 nm (Rot), 532 nm (Grün) und 446 nm (Blau) erzeugt. Akustooptische Modulatoren prägen dem Laserlicht die Bildinformationen wie Helligkeit und Farbe auf. Alle Bildinformationen werden als paralleles Lichtbündel übertragen (Foto: Jenoptik LDT). Der Laserstrahl baut das Bild mit hoher Geschwindigkeit zeilenweise auf. Das geschieht mittels eines Polygonspiegels mit 32 Flächen, der mit etwa Umdrehungen pro Sekunde (!) rotiert. Die Vertikalablenkung erfolgt durch einen Scanner. Über eine Optik ist die Größe des Bildes variabel einstellbar. Seit dem Konkurs der Schneider AG im Jahre 2002 produziert und vermarktet die Jenoptik LDT GmbH mit Sitz in Jena die Laserprojektionssysteme (Bilder 9 bis 11). Dort ist heute Deters Sohn Andreas Projektleiter. Die angebotenen Geräte der zweiten Generation besitzen Auflösungen von 1280 x 1024 (SXGA), 1600 x 1200 (UXGA) bzw. HD bei einer Bildfrequenz von 60 Hz. Die Lichtleistung der Projektoren liegt bei ca Lumen, wobei Laserbilder durch den erweiterten Farbraum (doppelt so viele Farben wie ein herkömmlicher Projektor) und den sehr hohen Kontrast deutlich heller wahrgenommen werden. Pro Jahr werden einige Laserprojektionssysteme - welche meist aus mehreren Laserprojektoren bestehen - gefertigt und größtenteils im Bereich der Flugsimulation eingesetzt. Auch Planetarien sind damit bestückt. Die Systeme dürften bis eine Million Euro kosten. Für niedrigere Preise könnten andere Technologien sorgen, wie sie beispielsweise Novalux, ein auf die Laser- Technik spezialisiertes Unternehmen, ankündigte. Basis ist 76 elektor - 6/2007

77 der so genannte Necsel-Laser, ein Halbleiter-Modul, für das sich unter anderem Seiko, Epson und Oerlikon interessieren. Die ersten Geräte könnten noch Ende dieses Jahres auf den Markt kommen - eventuell aber auch erst Anfang nächsten Jahres (siehe unser Aufmacherfoto). Schon jetzt bereitet sich Sony auf einen Markstart vor, wobei das Laserlicht des Necsel-Lasers durch ein SXRD-Display (Silicon X-tal Refl ective Display) moduliert werden soll, einem LC-Display für Projektoren mit einem Kontrast von über 3000:1 und voller HDTV-Auflösung (1920 x 1080). Novalux verspricht den Geräteherstellern deutliche Vorteile gegenüber anderen Projektionstechniken wie DLP, 3LCD oder LCoS. Vor allem sei die Lebensdauer des Lasers nahezu unbegrenzt, und das - so der Hersteller-O-Ton - bei beliebiger Helligkeit, höchstem Kontrastverhältnis sowie xvycc-wiedergabe für true Color sowie Full-HD. Die Laserdioden sollen eine Ausgangsleistung von 100 mw haben. Novalux verspricht geradezu ein Display-Paradies: Ein 65-Zoll-Laser-TV soll mit 38 kg nur rund die Hälfte eines 65 -Plasmas (79 kg) wiegen, die Leistungsaufnahme soll 200 Watt (gegenüber 850 Watt beim gleichgroßen Plasma) betragen. Ein normalgroßer Laser-Fernseher könnte durchaus mit weniger als 100 Watt Leistungaufnahme auskommen. Und schließlich der Preis: Weniger als 2500 US-Dollar für ein 65-zölliges Laser-TV, gerade noch ein Viertel der Anschaffungskosten für den entsprechenden Plasma-Schirm. Verständlich, dass solche Offerten nicht unerhört bleiben und beispielsweise auch Mitsubishi im April vergangenen Jahres einen 50-Zoll-Laser-Rückprojektions-Fernseher vorstellte. Dabei wurde ein optoelektronischer Chipsatz von Arasor eingesetzt, der das Laserlicht entsprechend moduliert. Jedenfalls ist damit zu rechnen, dass die eine oder andere Firma auf der kommenden IFA in Berlin (31. August bis 5. September) Laser-TV zeigt. Unternehmen aus Europa interessieren sich laut Novalux nicht für diese Entwicklung - vielleicht zu Recht. Osram Opto Semiconductors arbeitet seit einigen Jahren selbst am Laser-Fernseher, möchte das aber im Kundeninteresse nicht kommunizieren. Während der Electronica im vergangenen Jahr wurde zwar ein Prototyp gezeigt, doch durfte dieser nicht fotografiert werden. Bekannt ist, dass die Siemens-Tochter Lizenzen für die Nutzung so genannter Optically Pumped Semiconductor Lasers (OPSL) erworben hat. Allerdings gibt es bei den grünen Lasern wohl noch einige Probleme, weshalb durch Konversion aus infrarotem eben grünes Licht erzeugt wird. Denkbar sind sogar Miniprojektoren in Handys oder Camcordern (Bild 12). Die Arbeiten werden teilweise durch das BMBF gefördert. Auch TI, SymbolTech, MicroVision sowie verschiedene Fraunhofer-Institute sind in Sachen Halbleiter-Laser unterwegs (Bild 13). (070012) Bild 11. Im Projektionskopf wird der Laserstrahl mit einem zweiachsigen Scanner horizontal und vertikal abgelenkt das Bild wird dann auf die Projektionsfläche geschrieben. Die zeilenweise Ablenkung geschieht durch ein mit bis zu U/min drehendes Polygon und einen Galvanometer-Spiegel und ist so schnell, dass sie für den Betrachter nicht sichtbar ist (Foto: Jenoptik LDT). Bild 12. Auch eine Idee: Im Camcorder steckt ein Projektor! Die Necsel- Halbleiter-Lasertechnik von Novalux könnte dies möglich werden lassen (Foto: Novalux). Bild 13. Beim Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) wurde ein winziges Laserprojektionsmodul entwickelt (Foto: IPMS). 6/ elektor 77

78 INFOTAINMENT RÄTSEL Hexadoku Sudoku für Elektroniker Bevor die Ferienzeit beginnt, haben Sie vielleicht noch das eine oder andere Stündchen für unser Juni-Sudoku übrig. Auch unter einem im Garten aufgestellten Sonnenschirm lässt sich nämlich prima Rätseln. Für alle, die bis zur Lösung durchhalten, gibt s wieder die bereits bekannten Preise zu gewinnen: Ein E-blocks Starter Kit Professional und drei Elektor-Gutscheine! EINSENDEN Schicken Sie die Lösung (die Zahlen in den grauen Kästchen) per , Fax oder Post an: Elektor Redaktion Süsterfeldstr Aachen Fax: 0241 / hexadoku@elektor.de Als Betreff bitte nur die Ziffern der Lösung angeben! Einsendeschluss ist der 1. Juli 2007! Die Regeln dieses Rätsels sind ganz einfach zu verstehen: Bei einem Hexadoku werden die Hexadezimalzahlen 0 bis F verwendet, was für Elektroniker und Programmierer ja durchaus passend ist. Füllen Sie das Diagramm mit seinen 16 x 16 Kästchen so aus, dass alle Hexadezimalzahlen von 0 bis F (also 0 bis 9 und A bis F) in jeder Reihe, jeder Spalte und in jedem Fach mit 4 x 4 Kästchen (markiert durch die dickeren schwarzen Linien) genau einmal vorkommen. Einige Zahlen sind bereits eingetragen, was die Ausgangssituation des Rätsels bestimmt. Wer das Rätsel löst - sprich die Zahlen in den grauen Kästchen herausfindet - kann wie jeden Monat einen Hauptpreis oder einen von drei Trostpreisen gewinnen! Die Gewinner des März-Hexadokus (Lösung in der Rubrik Mailbox in diesem Heft) stehen fest! Die richtige Lösung ist: DF908. Das E-blocks Starter Kit Professional geht an: Joachim Gottwald aus Karben. Gutscheine über je 50 gehen an: Elke Chroszcz, Ali Khanalizadeh und Jorn Steglich. Herzlichen Glückwunsch! Mitmachen und gewinnen! Unter allen Einsendern mit der richtigen Lösung verlosen wir ein E-blocks Starter Kit Professional im Wert von 365,75 und drei ELEKTOR-Gutscheine im Wert von je 50. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. Mitarbeiter der in der Unternehmensgruppe Segment B.V. zusammengeschlossenen Verlage und deren Angehörige sind von der Teilnahme ausgeschlossen. 78 elektor - 6/2007

79 RETRONICS INFOTAINMENT Impedanz-Messbrücke 1650-A (1960) Von Jan Buiting An diesem mattgrünen Apparat der Firma General Radio Corporation ist vor allem das Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten bemerkenswert. Es handelt sich um ein portables LCR-Meter, das durch seine Bauweise und seinen niedrigen Energieverbrauch beeindruckt. Laut dem Handbuch von 1960 ist das 1650-A ein self-contained impedance measuring system mit fünf Brücken zur Messung von capacitance, resistance, and inductance. Es enthält zudem all die notwendigen generators and detectors für Gleichund Wechselstrommessungen bis 1 khz legte man für so viel Technik schon ohne Zubehör glatt tausend US-Dollar auf den Tisch! Die Brücken sollen für C, R und L in allen Messbereichen 1 % genau sein und die Genauigkeit von D und Q wurde als high bezeichnet. Obwohl Parameter passiver Bauteile für mich keine Unbekannten sind, brauchte es doch eine Zeit, bis ich hinter die Bedeutung von D kam. Glücklicherweise war das Handbuch in fast wissenschaftlicher Sprache abgefasst (heute eine Seltenheit) und D war auf Seite 2 als dissipation factor = R/X = 1/Q definiert. Logisch eigentlich: Je schlechter eine Spule oder ein Kondensator, desto mehr Dissipation. Ein Verlustfaktor also. Auf die nette Erläuterung der verwendeten Symbole folgt ein ziemlich heftiger Abschnitt mit der Mathematik, die sich hinter den fünf Brücken verbirgt. Ich bin mir sicher, dass die Herstellung beziehungsweise der Satz dieses Handbuchs mit seinen Formeln voller komplexer Zahlen und mathematischer Spezialsymbole für die damaligen technischen Möglichkeiten eine echte Herausforderung war. Und ein Gegensatz zum typischen Produktaufkleber von heute: No user serviceable parts inside. Bevor man aber an die parts des 1650-A herankommt, muss man das Gehäuse auf ziemlich ungewöhnliche Weise öffnen und kippen. Die nötige Anleitung findet sich beim Handgriff abgedruckt und weil diese Prozedur so ungewöhnlich ist, haben wir die Anleitung fotografi ert. Wie es sich für ein Gerät amerikanischer Provenienz gehört, ist jedes spezielle Schräubchen des Schließmechanismus einzeln mit einem Patent geschützt. Durch saubere mechanische Konstruktion und gut gewählten Schwerpunkt ist es fast unmöglich, die Frontplatte oder die darauf befindlichen Knöpfe und Anzeigen durch unsachgemäße Behandlung zu beschädigen. Das Gerät lässt sich intuitiv öffnen und steht sehr stabil. Auch den Transport müsste so ein robustes Teil eigentlich problemlos überstehen. Im Speziellen traf das aber auf mein 1650-A leider nicht zu. Es fehlten zwei Stifte an den Schwenkarmen, die ich hoffentlich noch irgendwie selbst herstellen kann. Obwohl dieses Blechmonster nach glimmenden Röhren mit viel Spannung und Strom aussieht, begnügt es sich mit vier 1,5-V-Monozellen! Erstaunlicherweise waren die Kontakte des Batteriefachs völlig frei von der typischen, durch auslaufende Zellen verursachten Korrosion. Die Batterien haben demnach gut zwanzig Jahre im Keller verbracht, ohne sich chemisch zu zerlegen! Ob Gleich- oder Wechselstrommessung: Mit Ausnahme der Messung niederohmiger Widerstände begnügt es sich mit 60 ma. High-Tech der 60er: volle Transistorisierung! Ein Video auf der ELEK- TOR-Webseite zeigt den Einsatz des GRC 1650-A im ELEKTOR-Labor. Mein Dank gilt Herr Cor de Boer für die Überlassung dieses schönen Instruments. ( I) Retronik ist eine monatliche Rubrik zu Ehren alter Elektronik und legendären ELEKTOR-Schaltungen. Vorschläge, Beiträge und Anfragen bitte per an: editor@elektor-electronics.co.uk (in Deutsch oder auch in Englisch) 6/ elektor 79

80 Jetzt direkt beim Verlag ordern mit der (portofreien) Bestellkarte am Heftende oder: Elektor-Verlag GmbH Süsterfeldstraße Aachen Tel / Fax 02 41/ Preisänderungen und Irrtümer vorbehalten! Weitere Informationen zu den Produkten sowie das gesamte Ele Ethernet-Toolbox Software Tools & Hardware Tips Diese neue CD-ROM enthält Datenblät ter von ethernetfähigen Mikroprozes so ren, Mikrocontrollern, Hubs, Switches, Umsetzern aller Hersteller. Neben der technischen Dokumentation, wie z. B. application notes, Protokolle (field bus, TCP/IP, usw.) für Netzwerkverbindungen mit den Normen IEEE und natürlich finden Sie auch praktische Tools, um sofort arbeiten zu können. Außerdem umfasst die CD-ROM alle Elektor- Artikel zum Thema Ethernet (inkl. Mini Web- Server) mit Platinen layout und Software. ISBN e 27,50 CHF Elektor-DVD Alle Elektor-Artikel der 90er-Jahre auf DVD Diese DVD-ROM enthält alle Elektor-Ausgaben der Jahr gänge 1990 bis 1999 in digitaler Form (komplett und in gleicher Ansicht wie die Printausgabe) im druckfähigen PDF-Format mit allen Themen im Original-Layout. Ideal zum Archivieren, Lesen, Ausdrucken und Durchsuchen. Ein Muss für jeden Elektor-Leser! Zusätzlich finden Sie gratis auf dieser DVD die komplette CD-ROM-Reihe The Elektor Data sheet Collection 1 bis 5 (im Wert von über e 90,-) mit originalen und vollständigen Datenblättern zu Halbleitern, Speicherchips, Mikrocontrollern u. a. ISBN e 89,00 CHF Elektor-CD 2006 Alle Artikel von 2006 auf CD-ROM Die neue Elektor-CD 2006 enthält alle Elektor-Beiträge des Jahrgangs Sie verfügt über eine sehr übersichtlich gestaltete HTML- Benutzer oberfläche, die archiv - umfassende Inhalts übersichten und Recherchen ermöglicht. ISBN e 25,00 CHF NEU Mobile Roboter selbstgebaut Dieses Buch bietet eine praxisorientierte Einführung in den Roboterbau. Es wird zunächst beschrieben, wie ein Roboter geplant und mechanisch realisiert werden kann. Ein besonderer Schwerpunkt liegt anschließend auf der Entwicklung elektronischer Steuerungsschaltungen. Hier werden sehr unterschiedliche Lösungen, angefangen bei einfachen analogen Schaltungen bis hin zu Mikrocontroller- und CPLD-Lösungen beschrieben. 205 Seiten (kartoniert) ISBN e 34,80 (D) e 35,80 (A) CHF Fahrzeugdiagnose mit OBD Neben der praxisorientierten Beschrei - bung der Diagnose möglichkeiten, beschreibt dieses Buch den Selbst bau eines Diag nose-interface und welche Fertig lösungen es am Markt gibt. Ein weiteres Projekt beschäftigt sich mit dem Aufbau eines zusätzlichen Kom biinstruments. Um tiefer in die Materie einzusteigen, werden die gängigen Diagnoseprotokolle ausführlich beschrieben. Ältere Fahrzeuge von VAG können über KW 1281 diag nostiziert und sogar neu konfiguriert werden. 232 Seiten (kartoniert) ISBN e 39,80 (D) e 41,00 (A) CHF Audioschaltungen für Tontechnik, Studio und PA Literatur über professionelle Studio technik, Mikrofone und deren Hand habung, PA-Anlagen, Homerecording und Musikelektronik gibt es genügend. Allerdings treten zwischen den genannten Berei - chen immer wieder Schwierig keiten auf: Die Technik des einen Gerätes passt nicht zu der des anderen. Diese nicht genau definierbare Grauzone ist Ursache für die manchmal doch er heb liche Einbuße der Tonqualität. 216 Seiten (kartoniert) ISBN e 29,80 (D) e 30,70 (A) CHF 49.90

81 Österreich: Alpha Buchhandel Wiedner Hauptstraße 144 A-1050 Wien Tel. 01/ Fax 01/ ktor-sortiment finden Sie im Internet unter Schaltungen Das mittlerweile 10. Buch aus Elektor s erfolg reicher Schaltungsreihe bietet neue Kon zepte und einen unerschöpf lichen Fun dus zu allen Bereichen der Elek tronik: Audio & Video, Spiel & Hobby, Haus & Hof, Prozessor & Controller, Messen & Testen, PC & Peripherie, Stromversor gung & Ladetechnik sowie zu Themen, die sich nicht katalogisieren lassen. Basiskurs Elektronik Wer auf Elektronik-Kenntnisse für den täglichen Gebrauch Wert legt, muss nicht unbedingt den wissenschaftlichen Hintergrund bis ins letzte Detail studieren. So ist es auch nicht erforderlich, jedes exo tische Bauteil und jede mög liche Schaltungs variante zu kennen. Wer sich mit den gemachten Aus sagen identifizieren kann, hält mit diesem Buch das richtige Werk in Händen. 544 Seiten (kartoniert) ISBN X e 32,00 (D) e 32,90 (A) CHF Seiten (kartoniert) ISBN e 24,90 (D) e 25,60 (A) CHF ELEKTOR- BESTSELLER (APRIL 2007) TOP 10 Bücher Visual Basic für Elektroniksteuerungen und Entwicklung ISBN g 59,00 Fahrzeugdiagnose mit OBD ISBN g 39,80 Messtechnik in der Praxis ISBN g 29,80 Mobile Roboter selbstgebaut ISBN g 34, Schaltungen ISBN X g 32,00 Basiskurs Elektronik ISBN g 24,90 Radio-Baubuch ISBN g 29,80 Audioschaltungen für Tontechnik, Studio und PA ISBN g 29,80 Embedded Robotics ISBN g 39,80 Theorie und Praxis des Röhrenverstärkers ISBN g 34,80 1 NEU Reinigungsroboter selbstgebaut Der Betrieb von Robotern stellt heute keine echte Herausforderung dar und wird schnell langweilig, zumal sie in der Regel auch keine echte Aufgabe erfüllen können. Besonders beeindruckend ist es, wenn ein Roboter sich nicht nur mehr oder weniger geschickt umher bewegt, sondern dabei gleichzeitig noch das Zimmer reinigt. Dieses Buch stellt verschiedenste Möglichkeiten zum Selbstbau von Reinigungsrobotern vor. 224 Seiten (kartoniert) ISBN e 34,80 (D) e 35,80 (A) CHF TOP 5 CD-ROMs Elektor-CD 2006 ISBN g 25,00 Elektor-DVD ISBN g 89,00 Elex-DVD ISBN g 19,90 Domotik ISBN g 19,90 USB-Toolbox ISBN g 27,50 1

82 Möchten Sie nicht auch direkt loslegen? Rufen Sie uns an 02 41/ ! Wir stehen Ihnen Montag bis Donnerstag von 08:30 17:00 Uhr und Freitag von 08:30 12:30 Uhr gerne zur Verfügung. Kompakter OBD-2-Analyser (Elektor Juni 2007) Bausatz mit allen Bauteilen inkl. Platine, Gehäuse mit Frontfolie, OBD-Kabel und Montagematerial Abbildungen und Spezifikationen können aus produkttechnischen Gründen von den veröffentlichten Projekten abweichen. Preisänderungen und Irrtümer vorbehalten. Aktuelle Angaben unter Bausätze & Module idwarf netzwerkfähige WirelessUSB- Funkmodule (bestückt und getestet) (Elektor März 2007) idwarf-168 Funkmodul Art.-Nr ,95 Art.-Nr ,95 Software Defined Radio (Elektor Mai 2007) Fertig bestückte und getestete Platine Art.-Nr ,00 idwarf-nodeboard Art.-Nr ,95 idwarf-hubboard Art.-Nr ,95 JUNI 2007 (Nr. 438) Funk-Variometer Sender und Empfänger (2 Platinen) 17, Software-CD 7, Programmierter Controller ATtiny15PC 14,50 2,4-GHz-Spektrum-Analyser Platine 11, Software-CD (für Linux und Windows) 7,50 Kompakter OBD-2-Analyser Bausatz mit allen Bauteilen inkl. Platine, Gehäuse mit Frontfolie, OBD-Kabel und Montagematerial 74,95 Linux-Oszilloskop Software-CD 7,50 LCD-Induktivitäts-Messgerät 0,1 μh 100 mh Platine 10, Software-CD 7, Progr. Controller ATmega48 7,50 MAI 2007 (Nr. 437) Software Defined Radio Platine siehe Software-CD 7, Platine bestückt und getestet 105,00 ATtiny als RDS-Testsender Programmierter Controller ATtiny ,00 Seismograph Platine siehe Software-CD 7, Programmierter Controller ATtiny-45 15,00 USB-Interface für Modellfernsteuerungen Platine siehe Programmierter Controller PIC18F2550I/SP 22,50 Universeller JTAG-Adapter Platine (programmierter EP900LC gratis solange Vorrat reicht) 15, Programmierter EP900LC (solange Vorrat reicht) Nur Versandkosten! Speedmaster Platine bestückt und getestet (ohne R8C-MOD1 und K1) 74,95 Magnetometer Platine siehe APRIL 2007 (Nr. 436) Freescale-MC9S08-Projekt Software-CD 7, g-kraft-messer, Platinensatz mit 2 gratis MMA7260-Sensoren und Teile für BDM-Kabel 14,50 Akku-Lader/Entlader/Kapazitätsmesser Hauptplatine 14, Tastatur/Display-Platine 14, Software-CD 7, Programmierter ST7FMC2S4-Controller 24,50 MÄRZ 2007 (Nr. 435) Freescale-MC9S08-Projekt SpYder Discovery Kit (betriebsfertig) 9,75 AVR-USB-Board Platine 14, Software-CD (mit Sourcecode) 7, Programmierter Controller (ATmega32-16PC) 12,95 WirelessUSB-Funknetzwerk (idwarf) Platine idwarf-prototypingboard 12, idwarf-168 Funkmodul (bestückt und getestet) 34, idwarf-nodeboard (bestückt und getestet) 24, idwarf-hubboard (bestückt und getestet) 24,95 Handy-LCD am PC Interface-Platine siehe Software-CD 7, Programmierter Controller (ATmega16-16PC) 12,95 Anti-Kalk (Mini-Projekt) Platine siehe Das komplette Lieferprogramm mit allen noch lieferbaren Platinen finden Sie im Internet unter

83 INSERENTENVERZEICHNIS JUNI 2007 NEU Röhren-Special 3 Auf 116 Seiten finden Sie interessante und informative Themen, u. a. diese: Mikrofonie: Wie lässt sie sich messen und nachweisen? Rauschen: Wie lässt es sich auf ein Minimum beschränken? Getter: Welchen Einfluss hat es auf die Qualität des Vakuums? EL34: Welche Qualität hat die heute am weitesten verbreitete Endröhre der verschiedenen Hersteller? Bauprojekte sind u. a.: High-End-Kopfhörerverstärker Röhrenempfänger für digitales Radio Studio-Kondensator-Mikrofon Modulares Endstufen- Verstärkersystem 100 W / 200 W Studio- Endstufe Retronik life Restaurierung alter Röhrenradios e 15,90 (D) e 16,40 (A) CHF Sichern Sie sich noch heute Ihr Exemplar unter Tel Fax vertrieb@elektor.de Österreich: Alpha Buchhandel Wiedner Hauptstraße 144 A-1050 Wien Tel. 01/ Fax 01/ alpha@austrodata.at Jetzt am Kiosk erhältlich! Beta-Layout Cadsoft Computer Circuit Design Decision-Computer EMIS GTU Laser Technik Haase Computertechnik HM Funktechnik Kleinanzeigen Microchip National Instruments PREMA Semiconductor Schaeffer AG Simple Solutions SSV Embedded Systems NEU Programmiertechniken für AVR-Mikrocontroller 214 Seiten (kartoniert) Format 17 x 23,5 cm ISBN e 39,80 (D) e 41,00 (A) CHF Dieses neue Buch behandelt Softwaretechniken, die es Darstellung gestatten, auch anspruchsvollere Programme für AVR- und ausführliche Mikrocontroller zu entwickeln. Im ersten Teil wird auf die Implementierung Harvard-Architektur der Controller und die daraus resultierenden Programmiertechniken eingegangen. Die kleinen Arbeitsspeicher der meisten AVR-Controller erfordern immer wieder angepasste Implementierungsmethoden, davon werden einige im Buch vorgestellt, beispielsweise die verdichtete Speicherung und das Sortieren kurzer Zahlenfolgen mit Sortiernetzwerken. Im zweiten Teil des Buches wird die Arithmetik der Controller analysiert. Diese Analyse ist aber kein Selbst - zweck, denn sie führt auf Programmiertechniken, die ohne sie nur schwer zu erlangen oder zu erklären wären. Für die Programme wird durchweg der AVR-Assembler verwendet, der kostenlos zur Verfügung steht. Der Simulator, welcher Teil der Programmierumgebung ist, der auch der Assembler angehört, gestattet es, die Programme des Buches nachzuvollziehen oder mit ihnen zu experimentieren, ohne einen echten Controller einzusetzen. Jetzt direkt beim Verlag ordern: Elektor-Verlag GmbH Süsterfeldstraße Aachen Tel / Fax 02 41/ vertrieb@elektor.de Österreich: Alpha Buchhandel Wiedner Hauptstraße 144 A-1050 Wien Tel. 01/ Fax 01/ alpha@austrodata.at Weitere Infos unter 6/ elektor 83

84 INFO & MARKT VORSCHAU Halbleiterheft 2007 Die große Sammlung von Schaltungen, Ideen und Tips! Bald ist es wieder so weit: Mit dem traditionellen Sommer-Doppelheft für die Monate Juli und August erscheint auch in diesem Jahr wieder die große Ideenquelle für jeden Elektroniker. Für das Halbleiterheft 2007 hat die Redaktion vor allem Schaltungen und Informationen zum Bau von Robotermodellen gesammelt. Die Schaltungen sind aber nicht nur für Robotik-Fans interessant, da auch darauf geachtet wurde, dass sie sich auch für andere Bereiche verwenden lassen. Sie finden in diesem Halbleiterheft die Schwerpunkte Mikrocontroller-Boards, Stromversorgung, Sensoren, Aktuatoren, Interfaces, Ladeschaltungen, Mechanik und Entwicklungs- und Programmiertipps. Diese extrastarke Ausgabe sollten Sie nicht verpassen. Lassen Sie sich überraschen! Änderungen vorbehalten! Die Elektor-Website - Service & News! In dem projektorientierten System hat man alles, was zu einem Projekt gehört, auf einer Seite im Blick: Artikel-Download im PDF-Format, Software-Download, Bestellmöglichkeiten und auch Korrekturen und Ergänzungen. Unser Service: Mikrocontroller-Experten-Forum Leser-Forum Elektronik-News Online-Shop Kostenloser Newsletter FAQs Die 10 meistgelesenen News*: 1. Mini-Linux-Webserver im DIL-Format 2. Kostenloses Messtechnik-Handbuch 3. Rätsel der Kugelblitze gelöst? 4. LED-Spot ersetzt 20-W-Halogenstrahler 5. Vollintegrierter MW/UKW-Empfänger 6. ARM-Entwicklungs-Stick mit Ethernet 7. Einsteigerkit für ARM7 8. Kühlmaterial macht PC-Lüftung überflüssig 9. Kostenloses USB Software Developer Kit 10. WLAN-Internet über 100 Kilometer Entfernung ELEKTOR Halbleiterheft Juli/August 2007 erscheint am 27. Juni ELEKTOR gibt es im Bahnhofsbuchhandel, Elektronik-Fachhandel, an ausgewählten Kiosken und garantiert beim Presse-Fachhändler. Ein Verzeichnis finden Sie unter: Sie können ELEKTOR auch direkt bei bestellen. * Ab 1. Februar 2007, ohne ELEKTOR-Eigenmeldungen. 84 elektor - 6/2007

85 Datum, Unterschrift BLZ *Dieses Angebot gilt nur, wenn Sie während der letzten 12 Monate noch nicht Abonnent waren. Konto Bank Zahlungsweise Rechnung Bankeinzug Wenn Sie innerhalb von 1 Woche nach Erhalt der dritten Ausgabe nichts von mir hören, möchte ich Elektor im Jahresabonnement für nur g 67,75 weiter beziehen. Ich erhalte die nächsten 3 Ausgaben für nur g 12,50 pünktlich und zuverlässig frei Haus*. Ja, ich möchte Elektor kennenlernen! Datum, Unterschrift (11 Hefte / inkl. Doppelheft Juli/August) pünktlich und zuverlässig frei Haus beziehen*. Im Vergleich zum Einzelheftkauf am Kiosk spare ich beim Standard-Abonnement e 8,85 (bei der PLUS-Variante sogar bis zu e 29,-). Als Dankeschön erhalte ich den attraktiven 1 GB MP3-Player (sofort nach Zahlung der Abonnementsrechnung) gratis zugeschickt. Elektor-Bestellkarte 06/2007 BLZ Konto *Das Abonnement verlängert sich automatisch um 12 Monate, wenn nicht spätestens zwei Monate vor Ablauf schriftlich gekündigt wird. **Diese CD-ROM wird Ihnen sofort nach Erscheinen (Februar 2008) zugeschickt. Bank Zahlungsweise Rechnung Bankeinzug Ja, ich möchte Elektor im Jahresabonnement 06/07 06/07 Jahresabonnement-PLUS (inkl. Jahrgangs-CD-ROM 2007**) für nur g 77,70 Jahresabonnement-Standard für nur g 67,75 Bitte wählen Sie Ihr Jahresabonnement aus: Diesen Streifen an den unten stehenden Streifen kleben! Ich bestelle folgende Elektor-Produkte: Bezeichnung Preis Anzahl Gesamtpreis Programmiertechniken für AVR-Mikrocontroller e 39,80 Ethernet-Toolbox e 27,50 Röhren-Special 3 e 15,90 Visual Basic für Elektroniksteuerungen und Entwicklung e 59,00 Messtechnik in der Praxis e 29,80 Elektor-CD 2006 e 25,00 Elektor-DVD e 89,00 Elektor-Gesamtkatalog 2007 zzgl. Porto- und Versandkosten g 5,00 GESAMTBETRAG g Datum: Unterschrift: Tragen Sie bitte Ihre Anschrift auf der Rückseite ein! Diesen Streifen an den oberen Streifen kleben! NEU NEU NEU NEU

86 Fordern Sie jetzt den neuen Elektor- Gesamtkatalog 2007 GRATIS an! Fax Der Katalog kann auch jederzeit im Elektor-Online-Shop als PDF- Datei heruntergeladen werden. Hier ist meine Anschrift: Innerhalb Name, Vorname Deutschlands kein Porto Straße, Nr. nötig! PLZ, Ort Land Antwort Geburtstag Telefon Elektor-Verlag GmbH Süsterfeldstraße Aachen Hier ist meine Anschrift: Name, Vorname Straße, Nr. PLZ, Ort Land Geburtstag Telefon Hier ist meine Anschrift: Name, Vorname Straße, Nr. PLZ, Ort Land Geburtstag Telefon Innerhalb Deutschlands kein Porto nötig! Antwort Elektor-Verlag GmbH Süsterfeldstraße Aachen Innerhalb Deutschlands kein Porto nötig! Antwort Elektor-Verlag GmbH Süsterfeldstraße Aachen Bücher CD-ROMs DVDs Sonderhefte E-blocks Module Bausätze

87 KLEINANZEIGEN KLEINANZEIGEN KLEINANZEIGEN KLEINANZEI Lorenz-Entwicklung.de LEITERPLATTENBESTÜCKUNG SMD u. bedrahtet, gute Qualität, niedriege Preise, schnelle Lieferzeiten. VTS-Elektronik. Tel / Fax / Röhrenverstärker-Trafos/Bausätze oder Telefon Entwicklung individueller Software für Industrie, Forschung und Büro / oder LEITERPLATTENFERTIGUNG Bestückung, Montage. Angebot anfordern unter Fax 06645/7164. Fa. LEISE Schulstraße 21, Engelrod Preiswerte elektronische Bauteile Hard-Softw.entw Entwicklung industrietauglicher Elektronik, Hard- und Software / oder kostenlose-platinen-software.de Elektronikfertigung Audioentwicklung ASSEMTEC.de Ankauf von Lagerüberbeständen komplette Lagerräumungen CAN/RS232/RS422, galv. getrennt Alles rund um die Spule: Drähte und Litzen in kleinen und großen Mengen. Isoliermaterialien, Klebebänder, Tränklacke, Vergussmasssen, Ferrite und Eisenspulverkerne, Spulenkörper. Das Elektronikverzeichnis Barth GmbH -> Professionelle Elektronikentwicklung Elektronikfertigung, auch Eilservice Frontplatten und Frontfolien Kabelkonfektion und Dokumentation Lasershows als Hobby??? elektronische Bauteile-Elektronik-Restposten- Bausätze Leiterplatten-Service Tel /420-4 Fax: Leiterplaten, Einzelstücke und Kleinserie. HM-Elektonik, Schrecksbach Hans.Merle@t-online.de -> Ing.-Büro für Elektronik und Nachrichtentechnik Elektor-Bausätze seit 1986 Sie erhalten von us Teilesätze, Platinen, Disketten und programmierte Kontroller zu (fast) allen Projekten aus Elektor. Neu: Ab Sofort 2006 finden Sie nach und nach alle Einzelteile, Bausätze usw. in unserem neuen Online-WEB-Shop! Geist-Electronic_Versand GmbH Hans-Sachs-Str. 19 D VS-Schwenningen Tel.: 07720/36673, Fax.../ > -> www/geist-electronic.de LTP-Filme, cadgrafik-bauriedl.de Bauteile und Zubehör ab Lager. Österreich Preisgünstige Elektonikbauteile zusätzlich über Auslaufartikel zum Super-Sonderpreis. LEITERPLATTENFERTIGUNG Bestückung, Montage, SMD u. bedrahtet, mcr-electronics@online.de HW/SW-Entw. -> Bausatz Frequenzzähler 2Hz...100MHz 39,- ID Medienservice Podbielskistraße 325 D Hannover Erscheint in der nächsterreichbaren Ausgabe. Ausschneiden und in einem Briefumschlag an obenstehende Anschrift senden. Eine Bitte: Deutlich schreiben! Gewerbliche Kleinanzeigen kosten je Zeile oder angefangener Zeile 10,- plus MWST. Die Druckzeile zählt ca. 40 Zeichen, einschl. Wortzwischenräume. Private Kleinanzeigen kosten je drei Zeilen à ca. 40 Zeichen 5,-, jede weiteren angefangene drei Zeilen kosten 5,-. Der Verlag haftet nicht für Irrtümer und Druckfehler. Nur gegen Vorauszahlung!

88 Elektor? Spass an interessanten Lösungen, denn Elektronik ist mein Hobby. Damit habe ich meine Frau und meinen Chef schon beeindruckt. Thomas Fischer, 38 Jahre, Hobbyelektroniker Elektor ist Wissen für Profis. Sichern Sie sich jetzt Ihren Wissensvorsprung durch ein Abo! Ihre Vorteile im Abo: + Unser Abogeschenk: MP3-Player, USB-Stick & Voice Recorder in einem Gerät Preisvorteil: Sie sparen 12% gegenüber dem Einzelkauf Abonnenten erhalten exklusiv auf spezielle Elektor- Produkte bis zu 40% Rabatt Top-Aboprämie: attraktiver 1-GB-MP3-Player gratis (Wert: 49,95 Euro) Keine Ausgabe verpassen: Elektor kommt pünktlich, bequem und zuverlässig frei Haus Immer up-to-date: Lesen Sie jede Elektor-Ausgabe vor allen anderen Verwenden Sie bitte für die Abobestellung die portofreie Bestellkarte am Heftende. the world-leading network for electronics