Fachbeiträge

Im zweiten Teil unserer kleinen Modellbahntechnik-Serie widmen wir uns den Fahrzeugdecodern, ihrer Montage im Fahrzeug und ihrer Programmierung.

Passend zum ELV-Modellbau-Telemetriesystem VAM/VAT 300 stellen wir das Erweiterungsmodul VAT 300 GS vor, das die Strömungsgeschwindigkeit der Luft zur Ermittlung der Fluggeschwindigkeit des Modellflugzeugs auswertet. Diese Daten werden u¨ber den Telemetriesender VAT 300 an das Empfangs- und Anzeigegerät VAM 300 u¨bermittelt und dort als aktuelle Fluggeschwindigkeit angezeigt. Zusätzlich ist die Ermittlung der beim Flug erreichten Höchstgeschwindigkeit und die Geschwindigkeitsu¨berwachung durch einen programmierbaren Alarm möglich.

Das USB-Schrittmotoren-Interface ermöglicht die gleichzeitige Ansteuerung von zwei Schrittmotoren mit bis zu 750 mA Strombedarf je Phase, stellt 4 digitale Endschalter-Eingänge und zusätzlich zwei Open-Collector-Schaltausgänge zur Verfu¨gung. Die Ansteuerung erfolgt via USB von einem PC aus, eine dem Bausatz beiliegende Software- Applikation erlaubt den sofortigen Einstieg in eigene Steuerungsanwendungen. Damit steht eine komplette und moderne Steuerungslösung fu¨r den Betrieb von kleinen Schrittmotoren zur Verfu¨gung.

Ein Flugmodell wie sein großes Vorbild zu beleuchten, ist neben einer eindrucksvollen optischen Ergänzung auch eine Hilfe fu¨r den Piloten. Die Positionslichter rechts (gru¨n), links (rot) und hinten (weiß), ein rotes Blinklicht am Heck und ein Anti-Kollisions-Blitzer helfen z. B. die Lage des Flugmodells wiederzuerkennen, wenn der Pilot von der Sonne geblendet wird. Das Modellflug-Beleuchtungsmodul MFB 5 kann die verschiedenen Positionslichter entsprechend ansteuern. Außer den Positionslichtern und dem Anti-Kollisions-Blitzer sind zusätzlich auch Landeleuchten u¨ber die Fernsteueranlage bedienbar. In der Dämmerung und bei Dunkelheit sorgt die ferngesteuerte Beleuchtung fu¨r aufsehenerregende Lichteffekte. Zusätzlich u¨berwacht das Modellflug-Beleuchtungsmodul die Spannungen von bis zu zwei verschiedenen Akkus. Das Unterschreiten von zuvor festgelegten Akkuspannungen wird dem Piloten optisch signalisiert und davon betroffene Lichter werden abgeschaltet.

Der Nintendo GameBoyTM ist nicht nur ein Spielzeug fu¨r Kinder, er kann als immerhin komplettes Mikrorechnersystem auch fu¨r andere Anwendungen eingesetzt werden. Mit dem Datenlogger GBD 1 wird der GameBoyTM zu einem mobilen Datenerfassungs-, Speicherund Anzeigegerät fu¨r Spannungen bis 40 V und fu¨r Temperaturen von –10 bis 100 °C.

Zu allen elektronischen Geräten, die viel Abwärme erzeugen, gehört eine entsprechende Ku¨hlung, die in fast allen Fällen per Luftströmung vorgenommen wird. Setzt man eine aktive Ku¨hlung, sprich einen Lu¨fter, ein, steht man immer wieder vor dem Problem, sich fu¨r eine bestimmte Bauform, Größe und ein Arbeitsprinzip zu entscheiden. Wir wollen hier einmal verschiedene Lu¨ftertypen, die dazugehörige Physik und die Auswirkungen der Bauweise in der Praxis betrachten.

Wenn es um hohe Übertragungskapazitäten bei digitalen Daten geht, gewinnen Lichtwellenleiter immer mehr an Bedeutung. Der LWL-Tester, bestehend aus Sender und Empfänger, dient zur Überpru¨fung von optischen Übertragungsstrecken und zur Messung der Leitungsdämpfung.

Der Regensensor FS20 SR erweitert das FS20-Funkschalt-/Funksteuersystem um eine weitere interessante Sensor-Komponente. Dieser kann die diversen Funkschalter ansteuern, die sich auch zum Öffnen und Schließen von Jalousien, Markisen oder elektrisch angetriebenen Dachluken, Fenstern usw. eignen. Der beheizte Regensensor registriert beginnenden Regen, wertet dies nach verschiedenen Kriterien aus und sendet Schaltbefehle auf zwei unterschiedlich programmierbaren Kanälen an die Schaltkomponenten des FS20-Systems. So kann z. B. ein Kanal sofort die Schließung eines Dachfensters veranlassen und der andere Kanal die Beleuchtung einschalten.

Digitale Sprach- oder Musikspeicherung begegnet uns allenthalben in Form von Anrufbeantwortern, Diktiergeräten oder MP3-Playern. Da wird es Zeit fu¨r ein Selbstbauprojekt zu diesem Thema. Der hier vorgestellte Sound-Recorder speichert auf drei Speicherbänken jeweils bis zu 45 Sek. Sprache oder Musik und kann aufgrund der kompakten Bauform und der Architektur als Experimentierplatine sowohl als Stand-alone-System arbeiten als auch leicht in eigene Applikationen eingebunden werden.

Der PC ru¨ckt im Elektroniklabor immer mehr in den Mittelpunkt des Equipments. Fu¨r seine Anbindung an die analoge Umwelt benötigt er jedoch immer wieder ein Interface – und das heute zunehmend u¨ber die weiter an Bedeutung gewinnende USBSchnittstelle. Nach der Vorstellung des USB-AD-Wandlers UAD 8 im letzten „ELVjournal“ beschreiben wir hier das Pendant, das auf 8 Kanälen vom PC erzeugte Spannungen zwischen 0 und 2,55 V ausgibt.

Ein modernes Handheld-Messgerät kann heute einen ganzen Messgerätepark ersetzen. Gleichzeitig kommen neue Generationen von vielfältig einsetzbaren Kompaktmessgeräten auf den Markt. Dabei reicht die verfu¨gbare Bandbreite vom einfachen Handheld-Scope, der in das Hobby-Budget passt, u¨ber das vielseitig einsetzbare Universalmessgerät bis zum hochkomplexen tragbaren Digital-Oszilloskop fu¨r Forschung, Produktion und Service. Wir zeigen in einem Überblick eine Reihe von Geräten und ihre Möglichkeiten.

Bei Funk-Datenu¨bertragungen lässt sich eine hohe Sicherheit vor unbefugtem Zugriff mit Hilfe einer entsprechenden Codierung erreichen. Das neue ELV-Schaltsignal-Übertragungssystem gewährleistet mit 59.049 Codiermöglichkeiten eine relativ gesicherte Übertragung und durch die Verwendung des 868-MHz-Bandes eine hohe Verfu¨gbarkeit.

Will man heute seine Modellbahn effizient und vorbildgetreu steuern, kommt man um digitale Steuerungssysteme nicht mehr herum. Denn erst diese ermöglichen es, Triebfahrzeuge, auch mehrere zugleich, vorbildgetreu zu steuern, mit geringem Aufwand Spezialfunktionen zu realisieren, Betriebsabläufe vollautomatisch zu steuern usw. Wir besprechen zunächst einfu¨hrend gängige Digitalsysteme und stellen später die hierfu¨r nötige Technik und die Realisierung digitaler Lösungen vor.

Mit dem neuen Vario-Altimeter VAM 300 lassen sich Flughöhe, verschiedene Temperaturen und eine Akkuspannung eines Flugmodells vom Boden aus u¨berwachen. Dazu sendet der Telemetriesender VAT 300, der im Flugmodell eingebaut ist, die gemessenen Daten während des Fluges per Funk zum Piloten. Nach der Vorstellung der Funktionen und der Bedienung im ersten Teil werden nun Schaltungen und Nachbau der beiden Geräte erklärt.

PC-Kompaktsysteme, Mini-PC und Barebones genannt, erfreuen sich zunehmender Beliebtheit, passen sogar mit ihrer eleganten Optik ins Wohnzimmer und können dort Hi-Fi-Anlage, DVD-Player/Recorder, Sat-Receiver und Videorecorder Konkurrenz machen. Wir betrachten das Thema anhand eines Beispielsystems, zeigen den kompletten Aufbau und die Nutzung als Multimedia-Plattform.

Im Bereich der Ladetechnik bietet das ALC 9000 Leistungsmerkmale, die weltweit wahrscheinlich bei keinem anderen Ladegerät zu finden sind. Neben den sechs voneinander unabhängigen Ladekanälen wurde besonders viel Wert auf einen hohen Bedienungskomfort gelegt. Die Beschreibung wird nun mit den Funktionen des Datenloggers fortgesetzt.

Das SMS-Universal-Interface nutzt die Fähigkeiten von Mobiltelefonen, mit ihrer Umgebung u¨ber ein Interface kommunizieren zu können, u¨ber das die Aussendung von Kurznachrichten (SMS) ausgelöst werden kann. Es verfu¨gt u¨ber vier konfigurierbare Meldeeingänge, die Meldungen externer Sensoren, wie Wasser-, Gas-, Bewegungs- oder Kontaktsensoren, auswerten. Ein Mikroprozessor setzt diese Meldungen in fu¨r das Mobiltelefon kompatible Schaltbefehle um und steuert so den Versand zuvor auf der SIM-Karte des Telefons gespeicherter SMS an vorprogrammierte Telefonnummern.

Bei der Entwicklung von Mikrocontroller-Schaltungen mit Ausgabe durch Segmentanzeigen stellt die Berechnung der Bitmuster fu¨r die Ansteuerung fu¨r den Entwickler eine mu¨hselige und zeitintensive Arbeit dar. Der hier vorgestellte Segmentanzeigen-Rechner erleichtert diese Arbeit. Er dient als Hilfsmittel zur Festlegung von benutzerdefinierten Zeichen und zur automatischen Berechnung der zugehörigen Bitmuster auch bei individuell zu wählenden Anschlussreihenfolgen zwischen Mikrocontroller und Anzeige.

Das TFM 100 dient als transportables Gerät zur genauen Messung der Temperatur und der relativen Luftfeuchte sowie zur Speicherung dieser Daten. Zusätzlich lässt sich das Gerät als Datenlogger mit einstellbarem Aufzeichnungsintervall einsetzen. Die gespeicherten Werte sind mit der zugehörigen Windows-Software u¨ber die USB-Schnittstelle des TFM 100 auslesbar. Im zweiten Teil beschreiben wir den Nachbau des Gerätes sowie die zugehörige Software.

Wer Modellsport betreibt, trägt immer eine gewisse Verantwortung fu¨r das Modell, das er steuert. Bei Flugmodellen ist diese Verantwortung besonders groß, weil ein unkontrollierter Absturz große Schäden verursachen kann. Nicht nur das eigene Flugmodell ist gefährdet, sondern auch andere Personen und Gegenstände können verletzt oder beschädigt werden. Mit dem neuen Vario-Altimeter VAM 300 verfu¨gt jeder Pilot eines Flugmodells u¨ber einen zusätzlichen Schutz. Es zeigt dem Piloten während des Fluges wichtige Daten des Flugmodells an. Dazu gehören neben der Flughöhe auch die Spannung des Empfängerakkus und verschiedene Temperaturen. So kann der Pilot Probleme am und im Modell schon während des Fluges erkennen und rechtzeitig reagieren. Bis zu vier dieser Telemetriesysteme sind parallel betreibbar.

Elektronik-Experimentiersysteme sind längst aus der Spielzeugecke heraus – sie ziehen nicht nur in die schulische und berufliche Bildung ein, nein, sie dienen heute sogar Ingenieuren als visualisierte und funktionsfähige Modelle ihrer Entwicklungen. Denn u¨ber das Elektronik-Steckbrett sind diese Systeme längst hinaus – heute bestimmen lauffähige elektronisch-mechanisch-pneumatische Systeme ebenso die Szene wie die Robotertechnik. Wir unternehmen einen Streifzug durch die Technik und die Möglichkeiten moderner Elektronik-Experimentiersysteme.

Der PIR-Hundeschreck hält Hunde, Katzen und andere ungebetene Tiere vom Garten, Gemu¨sebeet oder einem anderen Ort fern. Erfasst der integrierte Bewegungsmelder des PHS 1 ein Tier, sendet er fu¨r eine gewisse Zeit einen sehr lauten Ultraschall-Ton aus, der fu¨r Hunde und Katzen unangenehm ist und sie vertreibt. Durch Batteriebetrieb ist der PHS 1 u¨berall frei platzierbar.

Mit der brandneuen WS 300 ist es wieder einmal gelungen, innovative, professionelle Wettermesstechnik so umzusetzen, dass eine faire Preisgestaltung fu¨r den Massenmarkt möglich war. Die Neue trumpft mit innovativen Ideen und Konzepten, neuer Sende- und Sensortechnik sowie originellen Lösungen auf. Wir stellen die WS 300 samt ihrer Peripherie ausfu¨hrlich vor.

Im abschließenden Teil unserer Serie beschäftigen wir uns mit der Signalerzeugung durch Operationsverstärker sowie der Stromversorgung von Schaltungen mit Operationsverstärkern.

Die Signalpegel verschiedener Audiogeräte weisen oft sehr unterschiedliche Werte auf, so dass beim Anschluss an Universal-Eingangsbuchsen z. B. einer Hi-Fi-Anlage beim Umschalten von einer zur anderen Signalquelle unangenehme Pegelspru¨nge (Lautstärkeunterschiede) auftreten. Dieses Manko behebt der Aufholverstärker AHV 100. Er ermöglicht eine fu¨r die beiden Stereo-Kanäle getrennte Anpassung der Signalpegel verschiedener Audioquellen und erspart so das sonst unvermeidliche Zwischenschalten eines Mixers.

Fu¨r die neue Philips-Flash-Controller-Serie P89LPC9xx, die auf einem 8051-Kern basiert, hat der 8051-Compiler-Spezialist KEIL zwei neue Evaluierungsboards herausgebracht, die das Entwickeln, Testen, Simulieren und Programmieren mit diesem Controller ermöglichen. Während das MCB 900 vor allem fu¨r das Entwickeln und Testen von Programmen konzipiert ist, ist es mit dem EPM 900 möglich, die parallele Flash-Programmierung bzw. das In-Circuit-Debugging im Zielsystem auszufu¨hren. Beide Boards kommen mit der Entwicklungsumgebung „µVision2 LPC Development Studio“ ins Haus, einer kundenspezifischen Version des bekannten „PK51 Professional Developers Kit“. Wir stellen das System und den P89LPC9xx-Controller im Überblick vor.

GPS-Empfänger werden heute aufgrund der hohen Positionsgenauigkeit fu¨r viele Aufgaben eingesetzt. Anhand eines einfachen batteriebetriebenen GPS-Empfängers demonstrieren wir, wie man ein GPS-Empfangsmodul mit integrierter Antenne in eigene Applikationen einbindet. Auf seinem LC-Display zeigt der GPN 100 die aktuelle Position und Geschwindigkeit an. Außerdem kann er die Richtung und Entfernung zu zuvor gespeicherten Wegpunkten anzeigen. Obwohl urspru¨nglich als Experimentierschaltung konzipiert, leistet er dennoch gute Dienste, wenn es z. B. beim Wandern in unbekanntem Terrain gilt, das geparkte Kraftfahrzeug wiederzufinden.

Viele Hobby-Programmierer haben gute Ideen fu¨r die Steuerung unterschiedlichster Vorgänge und Geräte mit dem PC. Meist jedoch fehlt es ihnen an (zeitgemäßer) Hardware, mit der z. B. Schaltvorgänge ausgefu¨hrt oder Zustände abgefragt werden können. Das USB-I/O-Interface stellt eine solche universelle Schnittstelle zur Verfu¨gung. Das Board verfu¨gt u¨ber 8 Eingänge und 8 Ausgänge, die sich einfach u¨ber die USB-Schnittstelle des PCs ansteuern bzw. abfragen lassen.

Mit Hilfe dieser Schaltung kann eine Elektret-Mikrofon-Kapsel u¨ber eine nur 2-polige Leitung ferngespeist werden, d.h. die Versorgungsspannung wird zusammen mit der NF auf einer Leitung u¨bertragen. Durch eine spezielle Schaltungstechnik ist es sogar möglich, statt der u¨blichen abgeschirmten Leitung eine normale unabgeschirmte Leitung (z. B. Lautsprecherkabel oder Klingeldraht) zu verwenden. So eröffnen sich neue Anwendungsmöglichkeiten fu¨r die praktischen kleinen Elektret-Mikrofone.

Das neue HMS100 von ELV erlaubt die Erfassung einer Vielzahl von Ereignissen u¨ber Funk-Sensoren, vom Wasser- u¨ber Rauch-, Gas-, Temperatur- und Kontaktmelder bis zur Alarmierung beim Erreichen programmierter Grenzwerte. Die Zentrale des Systems zeigt Störungen in allen wichtigen Gebäudebereichen sofort an, alarmiert intern und extern und kann so teure Folgeschäden, etwa bei Gasoder Wasseraustritt, begrenzen helfen.

Der TDH 1 dient als elektronischer Lichtdimmer/Schalter, der speziell fu¨r den Einbau in die Elektrounterverteilung (Hutschiene) geeignet ist. Er kann gegen ein herkömmliches Stromstoßrelais unter Beibehaltung der u¨blichen Lichttasterfunktion ausgetauscht oder bei Neuinstallation eingesetzt werden. Die angeschlossene Last schaltet oder dimmt man u¨ber normale, in der Elektroinstallation u¨bliche Taster. Die Helligkeit wird u¨ber die Druckdauer auf dem Taster gesteuert. Beim Ausschalten speichert der Dimmer die zuletzt gewählte Helligkeit und stellt diese beim Einschalten automatisch wieder ein.

Bei der Arbeit am PC kann eine falsch eingestellte Systemuhr unangenehme Folgen haben – Erinnerungsfunktionen vom Terminkalender funktionieren nicht richtig, Dateien oder E-Mails werden mit der falschen Uhrzeit versehen und geraten in chronologischer Ordneransicht an die falsche Stelle … Damit die PC-eigene Systemuhr immer die exakte Uhrzeit anzeigt, wird sie mit Hilfe der USB-DCF-Funkuhr UDF 77 bei Bedarf neu gestellt. Die UDF 77 empfängt die atomgenaue Uhrzeit und das aktuelle Datum durch das DCF-77-Langwellen-Zeitsignal aus Frankfurt/Mainflingen.

Der batteriebetriebene Beschleunigungsmesser BM 2 erfasst Beschleunigungen von -10 g bis +10 g in zwei Achsen und zeigt die Messwerte zusammen mit den Maximalwerten auf einem 2-zeiligen beleuchteten Dot-Matrix-Display an. Eine serielle Schnittstelle ermöglicht die Weiterverarbeitung der Messwerte, z. B. mit einem PC.

Robert Koch sagte es schon am Anfang des vorigen Jahrhunderts: „Eines Tages wird der Mensch Lärm ebenso bekämpfen mu¨ssen wie die Cholera und die Pest.“ Dabei kannte der beru¨hmte Arzt noch nicht einmal den heutigen Alltag an und auf Autobahnen, Flughäfen oder in Helikoptern … Effiziente Lärmbekämpfung nimmt heute vielfältige Formen an. Wir wollen einige ausgefeilte Methoden der elektronischen Geräuschminderung genauer unter die Lupe nehmen.

Das TFM 100 dient als transportables Gerät zur genauen Messung der Temperatur und der relativen Luftfeuchte sowie zur Speicherung von Messdaten. Es erfasst Temperaturen im Bereich von -40 °C bis +120 °C und die rel. Feuchte im Bereich von 0 bis 99,5 % mit der Auflösung von 0,1 k bzw. 0,5 %. Daneben bietet das TFM 100 eine Min.-/Max.-Wert-Anzeige und eine Hold-Funktion. Zusätzlich lässt sich das Gerät als Datenlogger mit einstellbarem Aufzeichnungsintervall (Kapazität 2000 Messungen, Intervall 1 Sek. bis 1 Std.) einsetzen. Die gespeicherten Werte sind mit der zugehörigen Windows-Software u¨ber die USB-Schnittstelle des TFM 100 auslesbar. Der Temperatur-Feuchte-Sensor ist zur besseren Platzierung am Messobjekt vom Gerät abgesetzt.

Mittels zweier Handfunkgeräte (LPD oder PMR) lässt sich besonders einfach eine Alarmsignalisierung u¨ber weite Entfernungen realisieren. Der Alarmzusatz PLA 100 wird senderseitig angeschlossen und wahlweise u¨ber einen Schaltkontakt oder eine Signal- bzw. Schaltspannung aktiviert. Durch die Alarmauslösung sendet das angeschlossene Funkgerät eine bestimmte Tonfolge zum Empfänger.