Das SIM900 GSM/GPRS Shield und der Leonardo

Im Blog Arduino-Hannover.de hatte ich bereits meine ersten Erfahrungen mit dem SIM900 Shield beschrieben. Bei den weiteren Untersuchungen und Vorbereitungen für das eigentliche Projekt, bin ich dann auf einige Ungereimtheiten gestoßen. Ich brachte es partout nicht zustande auch einmal eine SMS zu empfangen. Im nächsten Supermarkt habe ich mir dann erst einmal eine neue Prepaid SIM Karte beschafft. Nach einigen Vorrecherchen war ich mir sicher, dass der Provider klarmobil.de meinen technischen Anforderungen entspricht. Ich habe jetzt 5 € bezahlt und dafür eine SIM mit 10 € Startguthaben erhalten. Die Anmeldung der SIM-Karte erfolgt recht komfortabel über das Internet. Man muss nur darauf achten, sich nicht weitere und damit teurere Tarife unterjubeln zu lassen und natürlich keinesfalls eine Kontonummer anzugeben!

Selbstverständlich kann ich keinerlei Verantwortung bei Verwendung der Information aus diesem Beitrag übernehmen, weder für die SIM, die AT-Kommandos oder für den Sketch! Bei einem Fehlverhalten kann es zum Beispiel schnell passieren, dass das Guthaben auf der SIM-Karte umgehend aufgebraucht ist.

Aber auch mit der neuen SIM-Karte konnte ich immer noch keine SMS empfangen! Was nun?

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Das Stroboskop II – oder wie ich mich mit den Arduino Einschränkungen arrangiere

Im Arduino Hannover Blog http://arduino-hannover.de/2014/03/15/mein-paket-ein10w-power-led-modul/#more-842 hatte ich bereits meine ersten Erfahrungen mit meinem LED-Stroboskop zur Verfügung gestellt. Die ersten Schritte im Bereich von relativ langsamen Millisekunden und länger sind hier noch recht simpel nachvollziehbar und funktionieren alle wunderbar. Wenn jedoch bei höheren Frequenzen die Anforderungen in den Mikrosekundenbereich hinein steigen, erscheinen recht schnell diverse Fragezeichen. Der Sketch verhält sich nicht wie erwartet. Um das nicht nachvollziehbare Timingverhalten besser analysieren zu können, habe ich angefangen ganz einfache Sketche zu schreiben und die Ergebnisse dann mit einem Oscilloscope untersucht und nachfolgend dokumentiert. Das Stroboskop II – oder wie ich mich mit den Arduino Einschränkungen arrangiere weiterlesen

Digitale Spannungsregelung mit MOSFET und Arduino über PWM (Teil 3)

Nach den theoretischen Grundsatzüberlegungen im 2. Teil erfolgt nun der praktische Aufbau im 3. Teil, allerdings verbunden mit weiteren theoretischen Grundlagen. Digitale Spannungsregelung mit SpannungsteilerHier nun erst einmal die veränderte Hardware und eine wichtige Warnung gleich noch mit dazu! Die Spannung an allen Pins des Arduino darf die Versorgungsspannung keinesfalls (typ. 5V oder auch 3,3V je nach Board) überschreiten! Mir sind während des Aufbaues und der ersten Versuche nacheinander gleich 2 Analogeingänge meines Atmega 328 wegen versehentlicher Überspannung durch Unachtsamkeit abgeraucht. Aus verständlichen Gründen kann ich grundsätzlich keine Haftung übernehmen! Ich kann grundsätzlich auch nicht garantieren, dass die Hardware oder die Software einwandfrei funktioniert. Auch dieser Teil ist als Nachbauanleitung nicht geeignet und soll hauptsächlich zur Diskussion anregen und Grundlagen vermitteln. Das interessante Kopfbild zum Beitrag habe ich übrigens hier gefunden. Hier lässt sich sich recht gut erkennen, wie sich durch Veränderung der Pulsbreite der mittlere Gleichspannungsanteil ebenfalls verändern lässt.

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Die Zeit – im Sommer und im Winter

Als ich angefangen habe mich mit dem Thema Zeitumstellung zur Sommer- und Winterzeit zu beschäftigen, bin ich von einigen wenigen Zeilen Code mit der einen oder anderen if-Abfrage ausgegangen, die so nebenbei mal eben vorm Frühstück geschrieben werden. Erst nach und nach ist mir erst bewusst geworden, dass die Umstellung zur Sommer- und Winterzeit doch etwas komplexer ist. Aber der Reihe nach.

Im Rahmen eines Uhrenprojektes stellte sich mir die Frage, ob ich einen einfachen freilaufenden, per Interrupt gesteuerten Sekundentaktgenerator aufbaue, einen DCF77 Empfänger verwende oder eine RTC (Real Time Clock) auch Echtzeituhr genannt einbaue.

Der DCF77-Empfänger war anfangs favorisiert, schied aber nach einigen ersten Versuchen bereits aus, da die Empfangsantenne in direkter Nähe einer gemultiplexten LED-Anzeige untergebracht werden musste. Das Störfeld der Anzeige lies einfach keinen zuverlässigen Empfang des Zeitzeichensenders in Mainflingen bei Frankfurt zu.

Am einfachsten zu realisieren ist eine freilaufende Uhr über einen Interruptgesteuerten Sekundentaktgenerator, sofern Schaltjahr und Sommerzeitumstellung keine Berücksichtigung finden müssen. Aus einem anderen Uhrenprojekt wusste ich, dass die Genauigkeit für dieses neue Uhrenprojekt von mir grundsätzlich ebenfalls völlig ausreichend sein würde, da die Abweichung bei Zimmertemperatur deutlich unter einer Minute im Jahr liegt. Eine weitere Hürde ergab sich jedoch bei Stromausfall, da die Uhr keine Bedienelemente haben sollte. Das Stellen der Uhrzeit hätte in dem Fall über einen PC stattfinden müssen, was jedoch eher nicht DAU-tauglich ist.

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Die Numitron – Etwas Retro muss sein

 Numitron = Vakuumröhre?

Numitrons sind Mehrfadenglühlampen. In einer kleinen Vakuumglasröhre befinden sich mehrere Glühfäden in Form einer 7-Segment-Anzeige. Diese werden wie bei einer kleinen Glühlampe durch Stromfluß durch den Glühfaden zum Leuchten gebracht.  Es handelt sich dabei jedoch nicht um eine typische Elektronenröhre, da hier keine Elektronen von einer Kathode zu einer Anode sausen. Die Anzeige ähnelt den deutlich bekannteren Nixieröhren. Sie benötigen jedoch keine Hochspannung von bis zu 150V. Die von mir gewählten relativ preiswerten russischen Numitrons IV-9 (NB-9) sind für rund 3 US-$ per Stück über diverse Internet-Shops erhältlich und besitzen eine 10 mm hohe und 6 mm breite 7-Segment ähnliche Ziffernanzeige sowie eine Art Dezimalpunkt rechts unten. Die Röhren selbst haben einen Durchmesser von 11mm und eine Höhe von etwa 35mm.

Eben noch in Osteuropa, nachfolgend bereits die Ansicht frisch aus der Verpackung und auf meinen Tisch.

Numitron VerpackungNumitron_Verpackung

Technische Daten der Numitron

Die Betriebsspannung dieser Numitron IV-9 beträgt typisch 3,15V (2,8V bis max. 4,5V allerhöchstens). Jedes Segment benötigt etwa 20mA (17mA bis max. 22mA), zumindest sofern ich das kyrillische Datenblattfragment richtig interpretiert habe. Die Numitron – Etwas Retro muss sein weiterlesen

DDS Signalgenerator mit AD9850

Die „Direkte Digitale Synthese“ (kurz DDS) ist ein beliebtes Verfahren zur Erzeugung periodischer Signale beliebiger Kurvenform mit theoretisch unbegrenzter Frequenzauflösung. Mit dem hier verwendeten DDS-Chip AD9850 von Analog Devices können von nahezu 0Hz bis max. 40MHz sinusförmige Signale erzeugt werden. Das Sinussignal ist in digitaler Form auf dem Chip hinterlegt und wird über einen schnellen 10-bit DA-Wandler kontinuierlich ausgegeben. Je nach Aufbau verändern sich oberhalb der 30MHz Grenze allerdings die Kurvenform und Amplitude deutlich. Bis etwa 40MHz lassen sich aber durchaus akzeptable Ergebnisse erzielen. Bei 40MHz halbiert sich jedoch bereits die unbelastete Ausgangsspannung auf etwa 500mVss. Bei 50MHz sindAD9850_Frontseite es gerade mal noch etwa 400mVss! Ein geregelter 50Ohm Pufferverstärker könnte an dieser Stelle daher noch Sinn machen. Darüber hinaus können theoretisch bis zu 62,5MHz erzeugt werden; das Signal ist dann allerdings weit weg von einer Sinusform, außerdem nimmt die Amplitude rapide weiter ab. DDS Signalgenerator mit AD9850 weiterlesen

Arduino Radio mit dem SI4735Shield

Der hier verwendete hochintegrierte SiliconLabs DSP Chip in der inzwischen veralteten Revision SI4735C40 ist vormontiert auf einem zwischenzeitlich leider abgekündigten SI4735_Sparkfun_ShieldjpgSI4735_Sparkfun_AM_FM_Shield

Der Controller Chip deckt folgende Rundfunkbänder ab:
FM:     64MHz            –          108MHz
LW:     153kHz           –          279kHz
MW:    520kHz           –          1710kHz
KW:    2,3MHz           –          26,1MHz

Aufbau der Hardware

Das Shield hat einen analogen Audioausgang in Stereo über einen 3,5mm Klinkenstecker, der dazu verleitet einen Kopfhörer direkt damit zu versorgen. Allerdings reicht die NF-Leistung bei weitem nicht aus einen niederohmigen Kopfhörer direkt zu betreiben. Ohne einen weiteren empfindlichen NF-Verstärker wird also so oder so nichts zu hören sein!! Weiterhin wird eine vernünftig angepasste Antenne für einen rauscharmen Stereo-Empfang benötigt! Gleiches gilt für den AM-Empfang auf Lang-, Mittel- und Kurzwelle, der hauptsächlich nur in den Abendstunden halbwegs befriedigend funktionieren wird.

An den Antenneneingang „FM-Ant“ löten wir einen etwa 75cm langen isolierten Draht oder eine handelsübliche Teleskopantenne an. Sofern eine passende Ferritantenne vorhanden ist, wird diese an den anderen beiden Antennenanschlüssen „Ferrite Loop Ant“ verlötet. Diese Ferritantenne wird nur für den Lang- und Mittelwellenbereich benötigt. Sollte gerade keine passende Ferritantenne zur Hand sein, genügt hier auch erst einmal eine Langdrahtantenne von einigen Metern Länge, die an dem äußeren der beiden Antennenkontakte angeschlossen wird. Auf dem Shield befindet sich außerdem noch ein kleiner Schiebeschalter mit Aufdruck „AM/LW“ bzw. „FM/SW“ bezeichnet. Im Kurzwellenband kann hier die gleiche Teleskopantenne für FM (Frequency Modulation=UKW) und SW (Short Wave = Kurzwelle) verwendet werden.

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Poor Men’s Word Clock

Vor einigen Tagen habe ich auf der Instructables.com Seite von Marcelo Moraes alias BIGDOG1971 einen interessanten Sketch zur Ansteuerung mehrerer Dot Matrix LED Module via MAX7219 gefunden. Leider habe ich derzeit nur eines dieser MAX7219 Module verfügbar, weitere sind jedoch bereits bestellt.

Die Wortuhr                                                                                                     Update 05.Okt.2013  Download

Die WortuhrViele kennen vermutlich bereits die verschiedensten Spielarten einer Wortuhr inspiriert durch die Qlocktwo. Per vorgegebenem Text wird hierbei die Uhrzeit im 5-Minutenbereich visuell über Textbausteine dargestellt. Das grundsätzliche Konzept habe ich nun auch für meine etwas ungewöhnliche Dot Matrix LED Uhr übernommen und lasse dabei die Uhrzeit in umgangssprachlicher Form als Text von rechts nach links auf dem LED Display durchlaufen.

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Digitale Spannungsregelung mit MOSFET und Arduino mit weitem Einstellbereich (Teil 2)

Um eine geregelte und einstellbare Spannung mit einem deutlich größeren Ein- und Ausgangsspannungsbereich zu schaffen, sind in diesem Kapitel noch einige weitere Hardwarekomponenten in der Schaltung zu ergänzen. Nochmals zusammengefasst, die Erkenntnisse aus dem 1. Teil:

  1. Ab etwa 4V negativer Spannungsdifferenz zwischen Source und Gate fängt der Leistungs-MOSFET an zu leiten. 10V ist die typische Schaltspannung
  2. Die maximale Gate-Sourcespannung  Ugs darf 20V nicht überschreiten

Zu 1.: Wir steuern das Gate des MOSFET jetzt nicht mehr direkt über den Arduino Digital Pin 6, sondern fügen in die bereits vorhandene Hardware einen weiteren NPN Transistor in Open-Kollektor-Schaltung ein. Der Vorteil ist nun, dass die Schaltung simpel dimensioniert werden kann und uns unabhängig vom Steuerpegel des Arduino wie auch der Versorgungsspannung des MOSFET machen. Die Basis kann jetzt bequem über 0V und 5V (3,3V) vom Arduino gesteuert werden, während die Spannung am Kollektoranschluß jetzt davon völlig unabhängig und variabel sein kann.

Zu 2.: Wir begrenzen die Gate-Sourcespannung einfach, in dem eine 10V Zenerdiode parallel zum 100kOhm Widerstand geschaltet wird. Der Zenereffekt tritt ein, sobald 10V Spannungsdifferenz zwischen Anode und Kathode überschritten werden, sprich die Zenerdiode fängt dann an zu leiten. Der 10kOhm Wiederstand am Kollektor des NPN Transistors darf keinesfalls unterschlagen werden, da dieser den Zenerdiodenstrom auf ungefährliche Werte limitiert, bei angenommenen 40V Spannungsdifferenz und 10kOhm sind das 4mA. (I=U/R = 40V/10.000Ohm = 4mA)

So viel jetzt zur Theorie. Nun folgt der praktische Aufbau im nächsten Update dieses Kapitels. Und seid ihr auch schon gespannt? Wir werden gleich sehen was passiert.

Digitale Spannungsregelung mit MOSFET und Arduino (Teil 1)

Früher oder später benötigt jeder ernsthafte Elektroniker ein einstellbares Niederspannungsnetzteil, möglichst auch mit einstellbarer Strombegrenzung. Ein damals selbstgebautes Netzteil noch aus meinen frühen Jugendjahren begleitet mich auch heute wieder.  Völlig analog aufgebaut versteht sich, also mit 2 parallel geschalteten 2N3055 Leistungstransistoren, einer Zenerdiode als Spannungsreferenz und einem per Poti einstellbaren Regelkreis für die Spannungseinstellung sowie einen 2. Regelkreis über einen niederohmigen Shuntwiderstand zur einstellbaren Strombegrenzung. Damit ist das Netzteil sogar absolut Kurzschlussfest!

Analoges einstellbares Labornetzteil Marke Eigenbau
Einstellbares Labornetzteil Marke Eigenbau

Leider existiert davon kein Schaltplan mehr, ich werde aber bei Gelegenheit versuchen etwas nachzureichen. Was ich zu der Zeit ziemlich uncool fand, nämlich Analogdrehspulinstrumente zu verwenden, hat heute schon wieder einen Touch Nostalgie, da nahezu alles digital angezeigt wird.

Was damals wie heute recht gut auf analoge Weise funktioniert, muss doch auch irgendwie digital funktionieren, oder? Zumindest habe ich es nun einmal versucht.

Also man nehme…. Digitale Spannungsregelung mit MOSFET und Arduino (Teil 1) weiterlesen