Sonstiges

Inhalt

1. USB-Modul
2. Lauflichtzähler
3. Punkt-Laufbalken-Modul
4. PLL-Modul
5. Stereo-Verstärker-Modul
6. RTC-Baustein (Echtzeituhr)
7. IC-Standardmodul
8. Mono-Verstärkermodul mit Mini-Lautsprecher

USB-Modul

Dieses Modul soll eine Verknüpfung der EE-Serie mit dem PC herstellen. Solche Boards sind zuhauf als Fertigprodukt oder auch als Bausatz zu bekommen; es gibt sogar eigene Experimentiersets. Ich habe mich für ein K8055-Board entschieden, das als Bausatz erhältlich ist. Zunächst habe ich zur Integration eine Huckepack-Version gewählt, weil ich auf diese Weise das Board schon testen konnte, ehe meine eigene Platine fertig war. Die spätere Platine integriert die K8055-Lösung und fügt noch ein paar Elemente zur Anpassung an die +9V-Welt hinzu.

Die Platine besitzt eine eigene Stromversorgung, so dass Batterien unnötig werden. Der K8055-Teil wird zudem per USB mit +5V aus dem Computer versorgt. An die Platine wird ein handelsübliches +12V-Netzteil mit Buchsenstecker angeschlossen, ein kleiner Schalter ermöglicht das Ein-und Ausschalten. An den oberen Eck-Befestigungspunkten liegt +9V an, an den unteren Masse.

Das Board bietet 8 digitale und zwei analoge Ausgänge, die außerdem noch als PWM-Regelung verfügbar sind. Es sind außerdem 5 digitale und zwei analoge Eingänge vorhanden. Diese habe ich nicht einfach durchgeschleift, weil die Anleitung explizit davor warnt, sie mit mehr als +5V zu belasten.

Die digitalen Eingänge sind negativ-schaltend. Ich habe daher zur Anpassung jeweils einen Transistor spendiert, der gleichzeitig auch die Anpassung an +9V-Eingangsspannung vornimmt.

Die beiden sind analogen Eingänge recht niederohmig; sie beeinflussen schon einen 10-kOhm-Spannungsteiler so sehr, dass Messungen stark verfälscht sind. Grundsätzlich kommen dort bereits FET-OPAmps zum Einsatz, die man entsprechend umbauen könnte. Ich wollte aber die K8055-Schaltung nicht verändern.

Dieses Problem kann jedoch auch mit einem JFET-Operationsverstärker gelöst werden, hier vom Typ TL082. Die beiden verwendeten OPs sind einfach als 1:1-Verstärker geschaltet. Allerdings muss man beachten, dass zur Ausnutzung des vollen Regelbereichs von 0..9V ein kleiner Trick bei der Versorgungsspannung nötig war. OPs lassen sich gewöhnlich nicht vollständig an die Grenzen der Versorgungsspannung fahren. Ein 1:1-Verstärker an einer 9V-Spannungsversorgung liefert bei 0V Eingangsspannung eher 0.5..1V Ausgangsspannung. Das gleiche Problem besteht am oberen Rand. Für Spannungsmessungen ist das zu ungenau.

Jetzt kommt der Trick: Nur der Operationsverstärker wird mit +12V und Masse verbunden. Danach folgt eine Diode, hinter der die Spannung gegen Masse nur noch etwa 11,5V beträgt. Diese arbeitet auf einen -9V-Negativ-Linearregler, der eine Masseleitung auf einem Potenzial von etwa 2,6V erzeugt. Diese Masseleitung wird von der Platine an die unteren Eck-Anschlüsse geführt und stellt für alle Schaltungen das Massepotenzial dar. An den oberen Eck-Anschlüssen stehen die etwa +11,4V zur Verfügung – mit anderen Worten, es sind zwischen „unten“ und „oben“ genau die geforderten +9V vorhanden. Der Operationsverstärker arbeitet bezogen auf diese Werte nun aber zwischen -2,6V und +9,6V – genug, um das oben beschriebene Problem in den Griff zu bekommen. Der Ausgang der OPs liefert exakt analog zur Eingangssspannung nun Werte zwischen 0 und 9V, aber die Eingänge sind mit 3MOhm sehr hochohmig und belasten angeschlossene Schaltung nicht mehr.

Die Ausgänge der OPs arbeiten dann auf ein Potentiometer als Spannungsteiler, dem aus Paranoia noch eine Z-Diode folgt. An den analogen Eingängen der USB-Platine steht damit nie mehr als +5,1V an.

Das Modul kommt beim UKW-Stereo-Radio mit Computeranschluss zum Einsatz.

Lauflichtzähler

Diese kleine Schaltung stellt einen Zähler bis 100 dar, der analog dem Anzeige-Modul funktioniert, das Philips seinerzeit im Digitalbaukasten 6302 vorgestellt hat. Statt zweier Siebensegment-Anzeigen werden jedoch Duo-LEDs benutzt, deren eine Farbe die Einer und die andere Farbe die Zehner repräsentiert. Sie sind in Form einer Analoganzeige angeordnet. Dafür werden zwei CD4017-Zähler hintereinander geschaltet. Die Schaltung ist außerordentlich einfach und erfordert nur wegen der ungeordneten Ausgänge des 4017 einiges an Routing-Aufwand. Die Schaltung ist pinkompatibel zum Philips-Anzeige-Modul, es fehlen allerdings die Ci und Co-Ausgänge.

Es ist eine Erweiterung des Moduls geplant, das abhängig vom Anzeigewert eine Treppenspannung zur Verfügung stellt, mit der sich die Anzeige für Regelungszwecke verwenden lässt.

Punkt-Laufbalken-Modul

Dieses Modul bildet einen spannungsabhängigen LED-Punkt oder eine spannungsabhängige Laufbalkenanzeige nach. Es kann durch ein Trimmpotentiometer justiert werden und so für eine Vielzahl von Anzeigen benutzt werden, beispielsweise als Frequenzanzeige bei einem UKW-Radio oder als Aussteuerungsanzeige bei einem Verstärker. Der Aufbau ist dank eines passenden ICs ausgesprochen einfach. Der verwendete LM3914 bringt bereits einen Regler und sogar die nötigen Konstantstromquellen für die LEDs mit.

Der kleine Schalter erlaubt die Umstellung von „Punktanzeige“ zu „Balkenanzeige“. Bei der Punktanzeige dient die blaue LED zudem als Betriebsanzeige. Sie leuchtet schwach selbst dann, wenn die Regelung so eingestellt ist, dass alle LEDs verlöschen.

PLL-Modul

PLL steht für Phase-Locked-Loop und bezeichnet eine Methode, wie man bestimmte Frequenzen recht trennscharf filtern kann. Das hier geplante Modul arbeitet auf Basis des NE567, der mit wenigen zusätzlichen Bauteilen zum PLL-Decoder gemacht werden kann. Der Entwurf sieht vor, dass das Modul möglichst ohne zusätzliche Beschaltung bereits lauffähig ist. Damit sind viele unterschiedliche Anwendungen machbar, wie zum Beispiel eine einfache IR-Zweikanal-Fernbedienung, die sogar Stereoteon übertragen kann.

Die Bilder zeigen drei Module für unterschiedliche Frequenzbereiche. Die Module sind so gestaltet, dass die aufgebrachten Kondensatoren eine gewisse Mindestfrequenz erlauben (hier 5-40 kHz). Durch zuschaltbare Kondensatoren kann der Bereich dann verringert werden. Eine LED zeigt jeweils das Einrasten an, eine eventuelle FM-Modulation kann am Eingang FM entnommen werden.

Stereo-Verstärker-Modul

Es existieren inzwischen zwei Module dieses Typs. Ziel des Bausteins sollte die Möglichkeit sein, die Lautstärke für zwei Kanäle mit nur einem Potentiometer zu regeln. Dieses Ziel konnte bisher nicht erreicht werden. Während der linke Versuch mit dem TDA7053 als zentralem Baustein bisher nicht erfolgreich in Betrieb genommen werden konnte, wurde beim rechten Modul von vornherein auf eine Regelung verzichtet; es ist daher ein Stereopotentiometer am Eingang erforderlich. Der zentrale Baustein ist hier der 6-Watt-Verstärker TDA1519, der extrem wenig Umbeschaltung zum Betrieb benötigt. Außer der Regelung ist bereits alles an Bord.

RTC-Baustein (Echtzeituhr)

Der RTC-Baustein PCF8563 speichert Datum und Uhrzeit und nutzt eine Knopfzelle, um bei abgeschaltetem Geräöt die Uhrzeit weiterzuzählen. Er wird eingesetzt bei der ScopeClock, wo er das AVR-Mikrocontrollermodul mit der Uhrzeit versorgt.

Der Chip ist in mehreren Baugrößen erhältlich – ich konnte nur an die SMD-Variante gelangen, so dass nun der Chip und der Entkoppelkondensator auf der Unterseite der Platine Platz gefunden haben, während die Batterie, der Quarz, zwei Entkoppeldioden und vier Eingangswiderstände auf der Oberseite angebracht sind. Einmal programmiert, hält der RTC-Baustein die Uhrzeit bis zum Lebensende der Batterie.

IC-Standardmodul

Dieser Baustein wurde geschaffen, um neue Schaltungen ausprobieren zu können. Er bietet einen 20-poligem Sockel, dessen Anschlüsse komplett über Lötstifte nach außen geführt sind. Die unteren linken vier Anschlüsse können dabei über einen Jumper direkt mit der Masse verbunden werden. Gleiches gilt für die oberen vier Anschlüsse und den Pluspol.

Mono-Verstärker mit Mini-Lautsprecher

Dieses Modul fasst einen kompletten Verstärker samt Mini-Lautsprecher auf TBA820M-Basis auf einer Platine zusammen. Er kann beispielsweise dort zum Einsatz kommen, wo Sound benötigt wird, aber im verwendeten 6104-Schaltpult kein Lautsprecher eingebaut ist.

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