Sonntag, 23. Dezember 2012

Die Kleinigkeiten sind manchmal entscheidend ....


der PT100-Temperaturfühler ändert seinen Widerstand im interessanten Bereich (etwa - 30 bis + 50 Grad) von etwa 80 auf etwa 120 Ohm. Als Messstrom wird etwa 1 mA verwendet, das ergibt am Fühler Spannungen von etwa 80 bis 120 mV. DerAD-Wandler (der integrierte Wandler im XBee-Modul) hat eine Auflösung von 10 Bit und einen Messbereich von etwa 1.2 Volt, das ergibt eine Spannungsauflösung von etwa 1 mV. Selbst wenn man unterstellt, dass nichts rauscht und es keine Linearitätsfehler gibt, entspräche das einer Auflösung von etwa 2 Grad. Zu wenig. Das Signal muss also verstärkt werden.

Prinzipiell könnte man natürlich die Spannung einfach etwa 10 fach verstärken, dann wäre das zu messende Signal im Bereich zwischen etwa 800 und 1200 mV. Damit würde man allerdings zwei Drittel des Messbereichs des AD-Wandlers verschenken. Also lieber richtig.

Subtrahiert man von dem Signal einen festen Wert, kann man höher verstärken. Nehmen wir etwa 70 mV, so ergibt sich ein Bereich von 10 bis 50 mV, den man etwa 20 fach verstärken kann, das ergibt dann 200 bis 1000 mV, also fast den ganzen Messbereich des Wandlers. Entspricht einer Auflösung von etwa 0.1 Grad. Passt.

Die Schaltung war in zehn Minuten entwickelt (ist ja ein ganz normaler Differenzverstärker nach Lehrbuch), in einer guten halben Stunde aufgebaut. Funkioniert hat's leider nicht (siehe hier). Das Multimeter am Ausgang zeigte mit konstanter Bosheit 0 an. Was war passiert ?

Nach mehrstündigem Nachdenken (Messen hat nix gebracht) plötzlich die Erleuchtung: Die Schaltung sah nicht ganz so aus, wie auf dem Bild oben, der Korrektur-Widerstand im linken Zweig hatte 68 Ohm (die 70 mV Offset eben). Das ergibt eine Differenz von (70mV - 100mV)*20 = -600mV. Doch leider wird die Schaltung mit einer Spannung von 3 Volt aus einer Batterie betrieben, der mögliche Spannungsbereich ist also 0 ... 3V. Negativ geht da leider nicht. Beziehungsweise genauer gesagt negativer als 0 geht nicht. Die Schaltung hat also ganz korrekt gearbeitet.

Warum hat es so lange gedauert, auf diesen Fehler zu kommen ? Die Schaltung war ursprünglich etwas anders gezeichnet, nämlich mit dem Pt100 am positiven Eingang und dem Korrekturzweig am negativen Eingang. Da das Layout dadurch einfacher wurde, habe ich beim Löten die beiden kurzerhand vertauscht, "macht ja nix, interessant ist eh nur die Differenz". Dadurch konnte ich natürlich lange auf das Schaltbild starren, die Spannungen an den beiden Widerständen messen, sah alle plausibel aus. Dazu kommt, dass ich bisher noch nie mit einer einfachen Stromversorgung gearbeitet hatte, sondern immer - wie man das ja auch anständigerweise macht - mit +/- 15V. Dass es hier keine negativen Spannungen gibt, wurde mir erst relativ spät klar ....

Was lernen wir daraus ? Gewohnheiten sind gefährlich, die lassen einen schnell in Denkfallen hängen bleiben. Also öfter mal was ausprobieren, nicht immer das gewohnte Schema verwenden. Oder wenn schon, dann auch wirklich immer das gleiche machen.



Till


PS: Für die E-Techniker: Wenn man die Schaltung ein bisschen anders zeichnet, nämlich die beiden Widerstandszweige oben (bei VRef) und unten (an Masse) verbindet, sieht man, dass es sich um eine verstimmte Brücke handelt. Also in der Tat nix exotisches.

Sonntag, 16. Dezember 2012

Leider ist unser Aussenthermomether kaputt gegangen ....

und zwar mit Fug und Recht, das war nämlich von Tchibo und schon über 10 Jahre alt ....
Aber da stellt sich dann natürlich die Frage: Wieder was (billiges) kaufen oder (richtig) selber machen ?

Um ehrlich zu sein, stellte sich die Frage nicht wirklich, da ich erstens zur Zeit in einem "richtigen" Projekt mit Funktechnik rumspiele und mir zweitens bei ebay dieser supercoole Pt100-Fühler über den Weg gelaufen ist (alte DDR-Ware, so wie er aussieht zur Montierung an oder auf einem Panzer gedacht, hält vermutlich die nächsten hundert Jahre problemlos durch).




Dazu kommt, dass wir sowieso unsere Messtechnik umstellen wollen: Die Datenlogger funktionieren zwar prima, aber es ist fast jede Woche das gleiche Drama: "Ich sollte mal wieder die Logger auswerten". Das bedeutet, in den Keller (oder wo auch immer die Dinger liegen) zu gehen, den Rechner hochzufahren (geht nur unter Windows), die Daten zu importieren (Performancewunder),  dieselben in eine CSV-Datei zu exportieren. Eigentlich nicht schlimm, bei drei Loggern aber insgesamt etwa dreiviertel Stunden. Auf Dauer nervt das. Also: Es muss eine komfortable Lösung her, die dem aktuellen Stand der Technik entspricht, heißt: Drahtlos, Web-Interface, Daten in die Cloud.

Wenn ich mich nicht auch beruflich mit solchen Sachen beschäftigen würde, wäre es natürlich kompletter Unsinn, für ein altes Einfamilienhaus eine Technik zu verwenden, die man ansonsten (wenn überhaupt) für hochmoderne Bürogebäude oder Fertigungsanlagen einsetzt. Aber es soll ja schließlich auch Spaß machen ;-)

Aber zurück zum Bastelthema dieses Wochenendes, das Gesamtsystem wird uns noch länger beschäftigen ;-)

Der Sensor ist ein Pt100, also ein temperaturabhängiger Widerstand, in dem Bereich der uns interessiert ändert sich der so etwa zwischen 80 und 120 Ohm. Das bedeutet leider, dass man nicht direkt mit einem einfachen AD-Wandler (10 Bit oder so) messen kann, sondern erstmal aufbereiten muss (Deshalb würde ich auch in "richtigen" Projekten einen solchen Fühler nur dann einsetzen, wenn es gar nicht anders geht, wenn also etwa über einen sehr weiten Bereich gemessen werden muss oder extreme Temperaturen zu messen sind. Es gibt so schöne Halbleitersensoren, die haben alles "on board" also einen Digitalausgang usw. Aber eben kein so schönes Gehäuse). Es gibt natürlich auch schöne Fertiglösungen zur Verbindung von Pt100-Fühlern und AD-Wandlern, etwa von Analog Devices. Die habe ich bisher auch immer verwendet, wenn ich sowas gebraucht habe. Die kosten aber etwa soviel, wie ich hier (Bastelehrgeiz ;-) für den kompletten Sensor inklusive Funkmodul ausgeben will. Aber wenn alles andere fehlschlägt .....

Prinzipiell ist das ja auch nicht kompliziert, aber der Teufel steckt im Detail. Erstens soll es klein sein. Deshalb alles in SMD. Siehe Bild .... die Platine ist nur noch am Stück, damit man sie besser anfassen kann, die wird dann schon noch zurechtgeschnitten. Zweitens soll es wenig Strom verbrauchen. Wenn die Daten schon per Funk übertragen werden, will ich nicht eine Leitung zur Versorgung mit Energie ziehen. Also Batteriebetrieb. Und ich will nicht alle zwei Monate die Batterie wechseln. A propos Funk: Ich will natürlich auch keine Daten verlieren, wenn jemand mal genau im falschen Zeitpunkt den Staubsauger einschaltet. Aber das sind - wie gesagt - genau die Probleme, mit denen ich sowieso grade kämpfe.

Die Schaltung (StiNo-Differenzverstärker mit zwanzigfacher Verstärkung, 10k Eingangswiderstand, LM258) kurz aufgebaut, eingeschaltet ... tut nicht :-(

Bloss, warum ?? Nach zwei Stunden Fehlersuche bin ich auch nicht wirklich schlauer, die Schaltung scheint OK zu sein. Entweder ist der Chip tot (aber das kommt ausgesprochen selten vor, mir ist das in dreißig Basteljahren - OK, mal mehr, mal weniger intensiv - vielleicht zweimal passiert). Oder was anderes. Aber was ....

Vielleicht schwingt was. Das ist aber mit einem kleinen Digital-Oszi nicht rauszufinden und mehr habe ich hier nicht. Morgen fahr ich sowieso nach Lonsee, da steht noch mein gutes altes Tektronix-Analog-Oszilloskop, das zeiht dann auch endlich um ;-)

To be continued ....

Aber erst nach Weihnachten, jetzt ist erstmal URLAUB !

Till



Sonntag, 9. Dezember 2012

Die letzte Leuchte .....

wird leider auch dieses Wochenende nicht fertig.


Was noch (dringend) fehlt, ist eine Beleuchtung oben im Treppenhaus. Die ist allerdings etwas komplexer: Ist es dunkel, soll sie als Nachtlicht fungieren, also ein bisschen leuchten, ansonsten nur auf Anfrage, d.h. Schalterdruck. Das ist dann tatsächlich die ursprünglich geplante Funktionalität für die Treppenhausbeleuchtung, deshalb eben etwas komplizierter.

Im Bild zu sehen der erste Versuch für die Steuerung basierend auf einem Minty-Board. Das ist eine kleine, Arduino-kompatible Experimentierplatine mit einem großzügigen Prototypen-Bereich. Und passt eben in eine Pfefferminzdose, daher der Name. Die wird übrigens mitgeliefert ;-) Diese international verbreiteten Boards sind so ohne weiteres in Deutschland nicht erhältlich, deshalb hat mein Freund Christian eine kleine Serie aufgelegt.

Für Bastelprojekte sehr praktisch und effizient (allerdings ohne direkten USB-Anschluss, deshalb aber auch so billig). Dicke Empfehlung !

Zurück zum Thema: Die Leuchte liegt schon im Keller, den Treiber gibt's auch schon, einzig die Steuerung fehlt. Durch die Minty-Boards, die ich wegen eines anderen Projekts da liegen hatte animiert, dachte ich, das kann ja nicht schwierig sein. Ist es sicherlich auch nicht. Wenn man den richtigen Sensor verwendet ....

Ein BPY62 aus der Wühlkiste eignet sich nicht :-(
Im Bild eigentlich ganz gut zu sehen, die einfache Schaltung (der Vorteil eines Fototransistors): Widerstand, Fototransistor, das zwischen plus und minus, fertig. Leider ist der Dunkelstrom zu hoch, das führt dazu, dass die Schaltung leider nicht empfindlich genug ist, in der Ecke des Treppenhauses einen trüben Tag von "richtig Nacht" zu unterscheiden.

Also: Weiterbasteln ..... dieses Mal mit einer empfindlichen Fotodiode.


Sonntag, 2. Dezember 2012

Warum wir basteln (aus Sicht der Frau)

Philosophische Probleme entstehen häufig dadurch, dass wir auf scheinbar simple Fragen intuitiv ganz unterschiedliche, teilweise sogar widersprüchliche Antworten geben. Ich stelle mal die Frage: „Lohnt es sich zu basteln?“ Spontan sind wir geneigt, „Ja, weil … (siehe unten)“ ebenso wie „Nein, weil … (siehe unten)“ zu antworten.

Jede/r Zweijährige (und jedes betroffene Elternteil *g*) weiß, dass „SELBA MACHEN“ das absolut Großartigste der Welt ist. Die Frage ist, wann und vor allem weshalb dieser mit einem gigantischen Glücksgefühl gepaarte Drang nachlässt…
 
Okay – ich gebe zu, irgendwann lässt einfach die Faszination nach, alleine aus einem Wasserglas trinken zu können ;-)

Warum wir basteln?! Da gibt es etliche Gründe, Till hat sich ja schon ausführlich über den Charme, Dinge so aussehen zu lassen, wie man sie tatsächlich haben will, ausgelassen. Ich finde auch, dass der Grad des investierten Aufwands häufig (z. B. beim Schleifen *g*) von anderer Dimension ist im Vergleich zur „gekauften Leistung“.

Aber auch noch etwas anderes…
Ich stamme aus einer Familie, in der viel Selbermachen (auch aus ökonomischen Gründen heraus) angesagt war. Was hätte ich darum gegeben, als Kind mal eine stinknormale Jeans statt selbstgenähter Hosen tragen zu dürfen! ;-)

Aber andererseits erinnere mich sehr gut daran, wie ich mal heulend aus dem Kindergarten heimgekommen bin – weil ich beim Abschluss-Gebet die Hände nicht falten konnte mit den üblichen Fäustlingen ;-) Und meine Oma hat sich hingesetzt und mir über Nacht kleine Fingerhandschuhe gestrickt, jeder Finger in einer anderen Farbe. Diese habe ich jetzt neulich mit zu uns genommen, und in ein, zwei Jahren werden sie Rike passen und ich werde ihr diese Geschichte über die Uroma, die sie leider nicht mehr kennenlernen konnte, erzählen.

Genauso war es bei uns irgendwie üblich, dass man sich a) mit eher kleineren und b) vor allem selbstgebastelten Geschenken beglückt hat. So kann meine Schwester noch mindestens ein weiteres Jahrzehnt lang von den 25 Paar selbstgehäkelten Topflappen zehren (die peinlichen gestrickten Bettschuhe verschweigen wir besser…) ;-) Und schon Rike weiß genau, dass ihre Tante ihr dieses phantastische Tier-Mobile und ihre Lieblingstasche gemacht hat. Ich würde NIEMALS den Schal, den mir meiner Freundin Martina gestrickt hat, entsorgen!
Für mich ist es irgendwie schon eine andere Art der Beziehung, die zu selbst gebastelten Dingen besteht. Zumindest geht es mir auch so, wenn ich selber etwas (für andere) bastle.

Excaliburs Scheide, das "Gewand" des Schwertes von König Artus, war aus Leder, verziert mit Goldstickerei, genäht von Artus' Halbschwester Morgaine le Fay, und sie war mit einem magischen Zauber versehen, der Artus die Gabe verlieh, wenig bis kein Blut zu verlieren wenn er verwundet war – dieser ist beim Basteln (Synonym für Nähen *g*) eingewoben worden ;-)
Warum wir basteln?! Ich finde sogar, der von Till beschriebene Charme geht noch weiter. Nämlich dahin, etwas erschaffen zu können, das es vielleicht kein zweites Mal gibt, zumindest kein weiteres Mal in exakt dieser Art. So ist zum Beispiel die von Claude Shannon inspirierte „ultimate (most senseless) machine“ die mir mein bester Mann gemacht hat so ziemlich das ultimativste Geschenk das ich je bekommen habe:

video
 
Warum wir basteln?! Ich habe mal eine Gute-Nacht-Geschichte für’s Kind geschrieben. Das habe ich jemandem erzählt. Der meinte: „Du weißt schon, dass es so was käuflich zu erwerben gibt?“ Neeeeeeeeee, ächt jetzt? Na hätte ich das vorher mal gewusst! Da hätte ich ja jede Menge Zeit sparen können, aber wirklich!

Klar, es ist vollkommen anmaßend ein Urteil darüber zu bilden, ob gekaufte Geschenke „schlechter“ sind als selbstgemachte, das ist auch Blödsinn. Schließlich ist vieles auch eine Frage der Kapazität (oh ja!). Aber vielleicht bin ich doch so geprägt, dass ich denke, etwas, das der andere FÜR MICH gemacht hat, mit seinen eigenen Händen, ist mehr wert – weil er mir seine Zeit und auch seine Gedanken zu dem Gegenstand dazu geschenkt hat, und das ist etwas, das wirklich unbezahlbar ist! Und so denke ich auch, wenn ich für jemanden etwas bastle.
Zwei Ks – Kommerz und Kreativität. Nein, die schließen sich nicht aus, so meine ich das nicht! ;-) Aber ich glaube schon, dass Frickeln die Kreativität fördert. Auch das Denken: WAS will ich machen und WIE muss ich es machen, WAS brauche ich, WIE sieht die Konstruktion aus, WAS muss ich beachten? Aus Fehlern lernen gehört auch dazu (mein Mann zum Beispiel fertigt prinzipiell bei Möbelstücken aus teurem Holz zuvor einen billigen Prototypen aus MDF an – aus gutem Grund), zusammen mit einer gewissen Akzeptanz, dass das Ergebnis vielleicht doch nicht ganz so perfekt geworden ist (siehe unten) . . . Und dann webt man doch ganz automatisch den Zauber ein, der unverwundbar macht… ;-)

Gerade jetzt, vor Weihnachten, mal eine gute Zeit zum Reflektieren. Heute Morgen, als ich beim Bäcker eingekauft habe, groß in der BAMS: „Geschenkideen für jeden“ (zumindest sinngemäß). Also ehrlich, wenn ich nicht mal eine Idee habe, was ich einem anderen Menschen schenken soll (und der mir ja vermutlich etwas bedeutet, sonst würde ich ja nichts schenken wollen) – vielleicht sollte ich es dann besser lassen??

Ich habe also am Wochenende (leider sehr laienhaft) zur Japansäge, Stechbeitel und Feile gegriffen (die Schleiferei und Ölerei erwähnen wir am Rande) und mich an den „Tierformen für Einsteiger“ versucht („DAS GROSSE BUCH DER HOLZARBEITEN“ von Chris Simpson), nachfolgend in verschiedenen Stufen der Fertigstellung zu betrachten (als Unter-/Hintergrund übrigens die selbstgenähte, unverkäufliche, Neid hervorrufende von meiner Schwester genähte Krabbeldecke, um beim Thema zu bleiben *g*):

 
Die bekommt Rike an den Adventssonntagen – für einen Adventskalender ist sie noch zu klein, finden wir.

Zweifellos, im Handel befindliche Exemplare sehen deutlich besser aus. Einmal im CAD konstruiert, tausende Male unverändert produziert.
Aber ehrlich, ich erinnere mich zwar noch an die Geschichte, wie ich meinen ersten BH gekauft habe – aber nicht mehr exakt daran, wie ich was-auch-immer für wen-auch-immer gekauft habe. Hier möchte ich auf Pirsig („ZEN und die Kunst ein Motorrad zu warten“) verweisen, von dem ich gelernt habe, dass Qualität ein EREIGNIS und keine Sache ist. (Wobei eins meiner Lieblingszitate auch aus diesem Buch stammt: „You want to know how to paint a perfect painting? It’s easy. Make yourself perfect and then just paint naturally. That’s the way all the experts do it.“ *grins*)

Warum wir basteln?! Weil’s einfach Spaß macht?!?!?!?!? J Weil man in einen „Flow“ gerät und es einfach ein Gefühl ist, wie zum ersten Mal alleine aus einem Wasserglas zu trinken, wenn am Ende des Tages etwas dasteht, das man selbst gebaut hat (selbst wenn es viel individueller ist als geplant weil der Mann jemand die Vorlage des Hundes falsch kopiert hat *hüstel*)? Eine autotelische Tätigkeit, die Aktivität als Ziel, die Handlung des Bastelns rechtfertigt das Basteln… Ich meine, wir haben keinen Fernseher – aber mir hat bisher auch noch niemand wirklich erklären können, was es einem bringt, Zeit davor zu verbringen (außer Zeit davor verbracht zu haben).
Ein Freund von mir hat in seiner Jugend Fliesenleger gelernt, dann Architektur studiert, ein paar Jahre als Architekt gearbeitet – um nun wieder als Fliesenleger tätig zu sein, weil er das Gefühl am Abend, wenn er auf x m² neues Bad schaut, so unendlich viel befriedigender findet…

Ach ja – zu Weihnachten wünsche ich mir eine Laubsäge… J Die Pläne was ich mit der so alles realisieren möchte sind schon in meinem Kopf! Und der Mann kriegt das Okay für eine kleine Bandsäge, wenn ich mal Blasen an den Fingern habe.
Warum wir basteln?! Weil heute Sonntag ist und die Läden folglich geschlossen sind, was bedeutet, ich kann keine schönen Tiere für Rike kaufen! ;-)

Um auf die Eingangsfrage zurück zu kommen: Klar lohnt es sich!
Oder auch: Genug philosophiert, hinunter in den Keller! J