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Der Pulsator


Der Pulsator

 

Achtung!
Baku baut was ganz vernünftiges!
Mit Gehäuse und allem Schnickschnack und Tüdelüt!


1.Warum der Pulsator?
2.Pulsatorschaltplan
3.Wo kommt der ganze Scheiss her?
4.Schaltungstechnik
4b.Stromversorgung
5.Der hyperhaptische Hurtigknopf
 
 

1. Warum der Pulsator?


Einmal begab es sich, dass ich wieder einmal für irgendeine Bastelei ein Ansteuersignal brauchte, das ein eilends zusammengebrutzelter NE555 nicht so einfach hergeben konnte. Folglich programmierte ich mir also einen AVR, damit er das Signal erzeuge, und das ging auch ganz gut.  Zum Ändern der Frequenz musste ich nur den Quelltext ändern, den AVR flashen und schon ging es weiter... Vorher noch Quarzfrequenzen und Teilerfaktoren ausrechnen. Das ging zwar gut, war aber langwierig und lästig. Da wünschte ich mir einen Pulsgenerator, bastele ich doch oft an Schaltungen, die irgendwelche Impulse brauchen. In diesem speziellen Fall war es ein Flybackwandler, und die sind da ja besonders pingelig, da muss man die Frequenz und das Tastverhältnis wohlbedacht wählen, aber auch die Einschaltzeit nicht so lang machen, dass der Kern in die Sättigung gerät. Lauter Dinge, die man ausrechnen kann, zur Not sogar im Kopf, allerdings hätten höchstens irgendwelche sonderbegabten Autisten Freude daran... 
Da kommt ein Mikroprozessor doch wie gerufen!  
Der kann zum einen die Impulse selbst machen, mit 50nS Auflösung, und hat nebenbei noch genug Zeit, sämtliche Parameter des von im generierten Signals nicht nur darzustellen wenn gewünscht, sondern auch noch einzeln zu ändern. Da kam dann die grosse Stunde meiner seinerzeit bei Pollin eingekauften Drehgeber von Panasonic. DA so dran drehen, mit der linken Hand (die Rechte hält den Hochspannungstastkopf) und mal so langsam die Einschaltzeit hochdrehen, bis der Kern anfängt zu Pfeifen. Dann wieder auf zwei Drittel zurück, das wäre dann so das Maximum. Man muss es ja nicht übertreiben, weil man ja bastelt...  Dabei müssten natürlich Frequenz, Periodendauer, Einschaltzeit, Ausschaltzeit und Tastverhältnis permanent angezeigt werden, damit man nicht dauernd im Kopf mitschätzen oder gar das Experiment unterbrechen und mit Rechenstab, Taschenrechner oder Papier nachrechnen muss. Professionelles Equipment musste also her!
(Ich habe mir ja auch schon ein Oszilloskop gekauft und neulich erst eine Säge für 300€, diese übrigens einzig zum Bau des Pulsators. Um die Frontplatte zuzusägen und das kleine Blech hinten mit den Buchsen.)
Allein, es fand sich nichts. Und selbst gebraucht bei Helmut Singer gab es nur für 1499€ Geräte, die entweder nicht alle Parameter gleichzeitig anzeigten, oder welche bei denen ich nicht jeden von ihnen einzeln verändern konnte. (Dafür aber jede Menge Hüns und Pedüns hatten, das isch garnicht brauche, wie eine oregenool IEEE-488-Schnittstelle, auch unter dem Namen hpib berüchtigt)
Ganz zu schweigen von meiner Lieblingsfunktion, die ich auf einer kleinen Zusatzplatine nahe der Ausgangsbuchsen ganz in reiner TTL-Technik realisiert habe (Naja. HCT. Reicht aber völlig.):
Keines der besagten Geräte kann (zumindest ohne langes Kurvenformladegetüdel und Synchronisation zweier Generatoren über die hpib-Schnittstelle) ein schönes Gegentaktsignal liefern. Einfach nur durch Schalter umlegen. Und immer noch alle Parameter richtig anzeigen. 

Und nicht nur in irgendeiner Krötenschrift, sondern so gross, dass ich sie auch mit meiner Altersweitsichtigkeit ohne Brille lesen kann. Ich mein, ich verlang ja nichts ausserordentliches. Es ist ja nichts, was ich nicht auch selber basteln könnte. Das ist sogar so einfach, dass ich den ganzen Scheiss dafür schon da hab...

 

2. Pulsatorschaltplan


Ich habe sogar einen Schaltplan gemacht:

Pulsatorschaltplan

Einzig ein Paar Abblock-Cs in der Treiberschaltung und am EL-Inverter sind noch nicht eingezeichnet.

Naja. Der war natürlich nicht so von jetzt auf gleich da, sondern hat sich im Laufe des Pulsatorwerdens entwickelt. Aber das ist ja das schöne am Basteln.

Angefangen hat das logischerweise mit dem Prozesser, hat dieser mir doch schon so oft Hilfe geleistet beim bauen von elektronische Maschinegerät! Ich fand einen ATMega168. Der macht 20Mhz, d.h. 50ns Pulse (und da bin ich schon in Gefilden, in denen ich darüber nachgrübeln muss, ob ich nun BNC-Buchsen oder Bananenstecker für die Signale verwenden soll. Ausserdem ist er dem Mega8 sehr ähnlich, und den kenn ich wie meine Lederjackentasche. Auch dass er für diese Anwendung etwas knapp mit Portpins (Für die Damen unter uns könnte man auch 'Beinchen' sagen) ist, habe ich bereits geahnt. Aber eine kleine Portexpandierung in einer Hardwarelösung, die durch die Software unterstützt dem kleinen Prozessormatz die weite Welt zugänglich macht lässt sich ja auch immer mit ein paar TTL-Bausteinen hindengeln, und von denen habe ich noch genug hier. Hahaaa! Ob dieses ökonomischen Denkens hätte ich doch besser BWL studiert!
Oder nee. Mega168 ist hier, und 16k Programmspeicher sind nach unlängst gemachten Erfahrungen ja auch nicht zu verachten:
 

unwichtige Detailaufnahme!

20MHz Quarz, ein paar kleine und ein paar Klatschkondensatoren, IC-Fassungen natürlich, R1 in 1206. Aber wi hebbt dat jo, un dat kost jo nix! Programmieradapter und schon mal vorsorglich die üblichen Verdächtigen raussortiert, RxD und TxD und für meine spezielle Anwendung OC1Â, OC1B und ICP.
Mit Rxd und TxD ging der Spass ja schon loss: Einen RS232-Treiber einbauen, oder lieber USB? 
Das ganze Drahtgedrödel mit den FT232, nur namit mein Rechenr die Libraries nicht frisst? Nee. RS232 lebt. Deswegen mal nach einem Pegelkonverter geschaut, die allfäligen MAX232 waren mir zu lästig, und ausserdem auch schon fast aufgebraucht. Ganz im hintersten Winkel meiner RS232-Treiberschachtel hatte sich noch ein besonders fetter MAX233 verkrochen. Das war damals der erste mit integrierten Kondensatoren. In einem monsterfetten DIL-Gehäuse mit ganz wenig Anschlüssen. Aber läuft!
 

3. Wo kommt der ganze Scheiss her?

Das Gehäuse hat mir der Watz geschenkt. Da war noch so eine olle Zeitschaltuhr drin, ein Netzteil und hintendrin PG-Verschraubungen. Da konnte ich trotz allem guten Willen nichts mit anfangen. Zuerst wollte ich das Netzteil weiterverwenden, aber das war so verbaut in dem Ding, und hatte einen schönen gelb-grünen Draht an die Frontplatte. Eigentlich wollte ich ja nie wieder Stromversorgungen bauen (kann man doch alles fertig kaufen...) aber das Zeug da drin war auch zu Scheisse. Und die Kabel an den PG-Verschraubungen auch. Eine Zeitschaltuhr brauche ich auch nicht, und wenn, dann liegt da immer noch eine in der Elektroschublade, wo man so Schaltreiter in rotierende Ringe steckt.
In die Frontplatte passten aber weder das Display noch der Drehknopf, zumindest nicht vernünftig, von ansehnlich ganz zu schweigen...  

Den Drehknopf hatte ich erst vor kurzem bei Pollin gekauft. Das Display ist aus meiner Sammlung antiker Displays. Zuerst hatte ich daran gedacht, die Frontplatte mit einem Sammelsurium alter LED-Anzeigen zu bestücken, aber dafür hätte ich zu viele Treiber gebraucht, und die habe ich hier nicht rumliegen.
Die Knöpfe und Schalter sind aus meiner Knöpfe-und-Schalter-Schachtel.
Die Buchsen sind aus meiner Buchsendose.
Die Leuchtdioden aus dem Leuchdiodenlager.
TTL jeder Art fand ich auch noch am Ort. Das meiste von diesem Elektonikgedöns habe ich in der Firma abgehakt. Dabei nie was gestohlen, sondern immer nur vor dem Verschrotten gerettet. 
Ausser die Frontplatte, die ist aus einer 200*300mm 1mm eloxiertes Alu-Platte gesägt, die ich vor Jahren mal für 3Markfuffzig gekauft hatte. Das Preisschild war noch dran. 
Lochrasterplatten, Fädeldraht und IC-Fassungen habe ich auch immer im Hause. Wobei ich heute feststellen musste, dass mir die 14-Poligen DIL-Fassungen ausgegangen sind und ich schon die 8-Poligen aus 6Poligen zusammenfrunseln musste. 
Den Backlight-Inverter hatte ich mal gekauft, um zu testen, ob ich damit Nixies für billig Geld antreiben kann. 
Den Kühlkörper für den Backlight-Spannungsregler fand ich in der Schachtel 'Montagematerial'.

Den eigentlichen Drehknopf habe ich auch einmal aus der Firma mitgenommen. Beim sogenannten 'Aufräumtag'. Zum Glück, muss ich jetzt sagen. Wer von euch Bastlern hat schon einen Drehknopf für eine 12mm-Achse zuhause rumliegen?
Ich nicht. 4 und 6mm, mit Madenschrauben oder Spannzangen, mit bunten Knöpfen mit und ohne Nase, ja klar, son Scheiss in Mengen. Aber 12mm...
Einzig ein alter Bakelitknopf lag so gut in der Hand, dass ich ihn nicht sofort verwarf. Ein Hochwertiges Teil! In den Bakelitknopf war eine Messinghülse eingelassen, in der sich die Spannzange mit der Achse verspannen soll! Ich also erstmal schön das ganze Messing rausgehauen und dann die Bohrung auf 12mm erweitert. Nach ein wenig Schmirgelei ging dann die Achse auch in den Knopf, allein, sie drehte durch. Ist ja auch kein Wunder, ohne Spannzange. Ich entsann mich darob nebst einer alten Kulturtechnik auch noch meiner Modellbaukiste mit den Madenschrauben. Also flugs von der Seite ein 3,2mmLoch, lotrecht zur Achsbohrung, angebracht und ein 4er Gewinde reingeschnitten. Madenschraube eindrehen, an der Achse sind so Verflachungen, das hält bombenfest.

Und letztlich hat diese Kombination von Pollin-Drehgeber und Baklit-Drehknopf eine sehr feine Haptik!
 
Knöppe

 

 

 

4. Schaltungstechnik


Ich finde den Schaltplan insgesamt recht unterhaltsam: Wirrtueller Drahtverhau

Ja, und sogar dekorativ an manchen Stellen.

Aber mal im Ernst: an manchen Stellen stellte ich fest, dass das freie Basteln einen zu Erkenntnissen bringt, die man bei systematischer Planung des ganzen nicht  hätte. Nie wäre ich z.B auf die Idee gekommen,  einen MAX638 als 5V-Regler für das bisschen Strom bei 5V zu verwenden. Aber das füllt alleine schon ein neues Kapitel:

 

 

4b. Stromversorgung


Nachdem  also die noch im Gehäuse befindliche Platine mit Trafo, Gleichrichter, Elkos und 7812 nebst der fest angeflanschten Netzleitung mit PG-Verschraubung mein Missfallen erregt hatte und ich neben der reinen Platzvergeudung (für die 3 Relais fiel mir echt keine Verwendung ein) noch einige gute weitere Argumente gegen deren Verwendung (Stichwort: Schutzklasse, gelb-grün an die Frontplatte, somit an die BNC-Buchsen, somit Schaltungsmasse, welch ein Kack bei hohen Frequenzen und hohen Spannungen! Die kleinen Scheisserchen finden da noch einen Weg mehr, dem alten alten Baku auf den Senkel zu gehen...) fand, war die Versorgung aus einem Steckernetzteil mal wieder indiziert. Der 328ste Aufbau eines Netzteiles mit Trafo und so ist ja auch nicht unbedingt das, wofür man seine Freizeit opfern möchte.
Beim Blick in meine Spannungsreglerschachtel fand ich, dass die 7805 langsam knapp werden. Zwar liegen noch einige hundert 78L05 hier herum, aber bei der zu erwartenden Spannungsdifferenz und dem gefühlten Strom könnte das knapp werden. Ausserdem lagen da noch immer diverse im Lauf der Jahre angesammelte, viel weniger prominente Spannungsregler in der Schachtel, z.B. 3 MAX 638 im Keramik-DIP8.
Einen Schaltregler, insbesondere mit selbst dimensionierter und gewickelter Induktivität, zu verwenden, ist natürlich auch eine ganz andere Bastelqualität und hebt den Pulsatorbauer deutlich aus der Masse der namenlosen Leuchtdiodenquäler und Bausatzbestücker hervor. Selbst wenn sich hinterher rausstellt, dass der gewählte Schaltkreis ein Scheisstück vor dem Herrn ist, und auch bei sorgfältigster Dimensionierung man so gerade für die benötigten 50mA ohne Kühlung taugt. Einen Einschaltwiderstand von 6 Ohm (typ.) bei 100mA bekommt man bei heutigen Halbleiterschaltungen nur durch zusätzlichen Draht hin... Aber naja, was soll's, ich erreichte bereits im ersten Ansatz mit fast 50% nahezu den theoretisch maximalen Wirkungsgrad. Weiterhin wundert es mich nicht, dass der MAX638 bei den geläufigen Distributoren nicht käuflich zu erwerben ist, obwohl er bei Maxim noch gelistet ist. Das liegt wahrscheinlich daran, dass er im Keramikgehäuse und MIL-Temperaturbereich verkauft wurde, und Maxim noch die nächsten 20 Jahre für ganz teures Geld die Wehrtechnik mit Ersatzteilen dieses in Silizium geätzten Stücks Abfall versorgen wird.

MAX638

Nunja. Immerhin hat er eine Spannungsüberwachung mit Resetschaltung drin. OK, hat der ATMega mit seinem 'Brownout detector' auch, aber man kann ja nie wissen, und man soll sich ja auch über kleine Dinge freuen... Sollte es ihn eines Tages zerblasen, dann habe ich hier noch 2 seiner Kumpels rumliegen, und wenn die auch aufge(b)raucht sind, kommt da ein 7805 rein. 

Nach diesen Erfahrungen mit Schnickschnackelektronik blieb es noch über, die Kontrastspannung für das Display zu erzeugen. Als ich mit dem Basteln derselben anfing, hatte ich mich noch für kein Display entschieden, sondern schwankte noch zwischen dem Toshiba TLX1013 und dem  Sharp MC078CKA. Das eine will so ca. -8V, das andere ungefähr +15V einstellbare Kontrastspannung. Um der Entscheidung von dieser Seite aus nicht vorzugreifen, baute ich erstmal eine Kontrastspannungsquelle, die beides kann. Und diesmal liess ich mich nicht auf dubiose Boutique-Bauteile von halbseidenen IC-'Manufakturen' ein, sondern nahm gleich den guten, alten MC34063.  Kann man nichts falsch machen:

MC34063

TR1 auf Amidon-Ringkern wickeln, und löppt. Schade, dass ich die positive Kontrastspannung garnicht brauche, weil ich das Sharp-Dislay noch nicht einmal ausprobiert habe. Dafür erfüllt sie aber den Zweck der Rückkopplung. Wenn da aus dem Magnetfeld von TR1 über D3 da mehr Leistung entnommen wird, dann sinkt auch die Spannung an R8, et voila: der alte MC34063 kann nachregeln!  

 

 

 

 

5. Der hyperhaptische Hurtigknopf


Später fand ich dann heraus, dass die Anzeige ja ganz toll wäre, ich aber eine Eingabe einer genauen Frequenz vergessen hatte.  Und von 50nS zu 3,2s in 50ns-Schritten zu kurbeln wäre schon lästig. Deswegen habe ich heute den hyperhaptischen Hurtigknopf erfunden, mit dem ein geübter Operateur das gesamte Frequenzspektrum in unter 5 Sekunden abscannt. 

 

 


 

1000. Platzhaltertabelle


Morgen gibt es hoffentlich mehr an dieser Stelle...

 


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