Einige Projekte kurz vorgestellt:

Für weitere Informationen (Literatur/ Schaltpläne etc) oder bei Anregungen/ Fragen senden Sie mir bitte eine email .

A3-Truecolor-Trommelscanner mit Parallelportinterface

Ist entstanden aus einem ausgeschlachteten 9-Nadel-Drucker (könnte ein NEC P7 gewesen sein) und der Idee, mit den gerade verfügbar gewordenen blauen LED etwas auf die Beine zu stellen. Grundlage ist ein Parallelportinterface, das den ISA-Bus emuliert und ein objektorientiertes Softwareinterface zur Ansteuerung bereitstellt. Eine "True-Color-LED" (rot+grün+blau in einem Gehäuse) an Stelle des Druckkopfes beleuchtet das Objekt, der Reflex wird über eine Glasfaser zur Elektronik geführt. Die Daten (je 8 Bit pro Farbe) werden in einem ebenfalls selbst entwickelten Konvertierobjekt während des Scanvorgangs von Truecolor in 8-Bit-Pseudocolor (VGA) umgewandelt, da ich damals noch nichts besseres besaß.
Die Auflösung liegt bei ca. 60dpi, bedingt durch die "Einzelpixelaufnahme" und die Schrittweite des "Druckkopfes" bzw. der Papierwalze. Ein Demobild ist ein Orang-Utan aus einem ca. A5-Buch, ein anderes ein gezeichnetes Fasanenpärchen aus einem A3-Kalender.

Solaranlage

Das wohl langlebigste Projekt ist die Anlage mit 15W a-Si-Solarzellen (ca. 1/3qm, inzwischen fast 10 Jahre alt) und einer 12V-100Ah Solarbatterie Varta 82000. Die Anlage versorgt alle meine Experimente und darüberhinaus Elektrokleinwerkzeug und Teile der Beleuchtung. Besonders beliebt bei Stromausfall :).
Elektronisch sind einige Stromspartricks implementiert. Einer davon ist die aktive Diode (MOSFET), die einen Spannungsabfall von nur wenigen mV verursacht. Bei Bewölkung oder Nebel sorgt ein automatisch zugeschalteter Step-Up-Schaltregler dafür, daß das letzte bißchen Strom aus den Zellen gesaugt wird - selbst wenn damit im Januar nur der Eigenbedarf und die Selbstentladung gedeckt werden kann. Um die Stromausbeute zu erhöhen, ist die Anlage seit Sommer 1997 einachsig nachgeführt, d.h., die Zellen drehen sich bei Sonnenaufgang nach Osten und im Tagesverlauf nach Westen - natürlich nur, wenn es sich lohnt. Eine 180°-Drehung und zurück benötigt lediglich 33mAh. Der Stromgewinn ist erheblich größer, da oftmals nur in den Morgen- und Abendstunden die Sonne scheint - wenn sie normalerweise flach auf die Zellen trifft. Der Zuwachs liegt über mehrere Stunden bei einem Faktor 3 bis 4, z.B. von 50mA auf 200mA. Der Eigenbedarf für eine "Tagesdrehung" ist dann in einer halben Stunde Morgenröte gedeckt.
Die Anlage befindet sich im stabilen Zustand des dauerhaften Provisoriums - was sich frühestens mit der Umstellung auf Mikroprozessorsteuerung ändern wird.

Fahrrad-Xenonbeleuchtung

Ein aktuelles Projekt zielt darauf ab, gegen die ungenügende Lebensdauer von Batteriescheinwerfern anzugehen. Diese Batterielampen sind für Rennräder die übliche Lichtquelle, im Sommer (bei relativ hohen Temperaturen) halten sie auch hinreichend lange bzw. sie werden nur für relativ kurze Zeitspannen beansprucht. In der Frühjahr- und Herbstperiode hingegen kann man mit schlechten Batterien u.U. nach einer Viertelstunde im Dunkeln stehen - untauglich !
Der Einsatz anderer Lichtquellen soll einerseits den Wirkungsgrad erhöhen und so zu einer höheren Betriebsdauer führen, andererseits ist ein "Turbobetrieb" gefordert, in dem die Lampe mit wesentlich erhöhter Leistung arbeitet und die Fahrt bei unübersichtlichen Verhältnissen erleichtert. Aktuelle Experimente laufen mit Miniatur-Quecksilberdampflampen, die in der Lampe umgesetzte Leistung liegt bei 1.5W - 10W (Nennleistung eines Fahrradbirnchens 2.4W).
Besondere Probleme liegen in der Bestimmung des optischen Wirkungsgrades (und des Spektrums), der Bestimmung der Lampen-Lebensdauer, Witterungsprobleme (Betauung) sowie der Betrieb über einen großen Betriebsspannungsbereich (ca. 4V-6V Batteriespannung, 200V Brennspannung, 6kV Zündspannung). Daneben ist die Kontrolle des Entladevorgangs schwierig, da es mehrere Varianten gibt. Daher wird evtl. ein Mikrokontroller die Arbeitspunktüberwachung übernehmen. Nicht zuletzt muß ein neuer Reflektor her, da die Lampe alles andere als punktförmig ist.

KFZ-Alarmanlage

Der besondere Witz dieser Schaltung liegt darin, daß sie sich nach außen wie eine Pseudo-Alarmanlage gibt. Man sieht zwei verschiedenfarbige LED und einen Schlüsselschalter. Die Anlage gibt über verschiedene Blinksequenzen Aufschluss über ihren Betriebszustand. Der Wechsel des Betriebszustandes erfolgt nun nicht durch einfaches Schalterumlegen (überrascht ?), sondern durch serielle Eingabe eines Codewortes im Blinkrythmus. Dies hat den Vorteil, daß ein alkoholisierter Fahrer nicht mehr fahren kann, da er die Bewegungskoordination kaum hinbekommen wird :-)
Die Schaltung besteht im wesentlichen aus einem NEC V20, einer CMOS-Variante des Intel-8088. Neben RAM, ROM, I/O-Baustein, Überspannungsschutz, Pufferelko und Piezo-Sirene ist nicht mehr viel vonnöten, um einen kleinen "XT" zu bauen. Die Platine ist maßgeschneidert, so daß sie unter das Armaturenbrett eines Camaro passt. Layout doppelseitig, Vias von Hand durchkontaktiert, 0.8mm Durchmesser mit 0.5mm Bohrung.
Die Software der Anlage ist vollständig in Assembler programmiert - angefangen beim Mini-BIOS mit Selbsttest und Shadow-RAM, weiter mit der Prüfung der Alarmkreise, die natürlich durchtrennte oder kurzgeschlossene Kreise oder zerstörte Bedienteile erkennt, bis hin zur Erzeugung der Blinksequenzen und Erkennung des seriellen Freischaltcodes. Die Anlage blinkt übrigens auch im ausgeschalteten Zustand (nur eben irgendwie anders) - und lässt sich auch vom ungeübten Einbrecher durch einfaches Schalterumlegen (Tip: Schlüssel steckenlassen) unwiderruflich aktivieren.

KFZ-Klimaanlage

Die "Klimaanlage" entstand aus der Not heraus, daß auf dem Uni-Gelände kaum ein schattiger Parkplatz zu finden ist. Da das Auto sich nur deshalb auf bis zu 70°C aufheizt, weil die Luft im Innenraum steht, bot es sich an, den Innenraumlüfter zweckzuentfremden. Eine Elektronik steuert den Lüfter mittels Pulsbreitenmodulation in 16 Stufen an, wobei bei abgeschalteter Zündung nur die Stufen mit unter 25% Leistungsaufnahme angesteuert werden. Eine Temperaturüberwachung steuert nach Freigabe durch den optional zuschaltbaren Timer den Motor geeignet an, so daß sich im Idealfall ca. 30°C (regelbar) einstellen. Bei über 30°C im Schatten klappt dies natürlich nicht, aber Temperaturen über 40°C im Innenraum sind seither nicht aufgetreten.
Während der Fahrt kann mit Tipptasten der Lüfter ebenfalls in 16 Stufen eingestellt werden, oder weiterhin automatisch. Da die Schaltung die Armaturen für Lüfter und Heckscheibenheizung ersetzt, muß letztere ebenfalls elektronisch betätigt werden. Die Tipptastensteuerung hat den Vorteil, daß die Heckscheibenheizung mit Abschalten der Zündung deaktiviert wird - man kann sie nun also getrost "vergessen".
In der jetzigen Form (mit ispLSI1016 als Steuerglied) ist die Schaltung etwas groß. Die PWM-Ansteuerung des Motors (mit bis zu 14A bei 12V) kommt derzeit nicht ohne Kühlkörper aus. Durch Mikroprozessorsteuerung und ggf. Beschränkung auf die vorgegebenen Leistungsstufen wäre ein "Austauschelement" für den Originalschalter denkbar. Ob ich ihn realisiere, ist eine Frage der Zeit. Wenn der neue Wagen mit Klima früher kommt ...

XYZ-Tisch zur Einstellung von Bildausschnitt und Fokus

In meiner CCD-Kamera arbeitet ein 1/2"-CCD-Sensor hinter einem Photo-Objektiv mit deutlich größerer Bildfläche. Durch Verschiebung des Sensors in der Bildebene (XY) kann man nun den sichtbaren Bildausschnitt verschieben, ohne die Kamera insgesamt zu bewegen. Durch Verschiebung in der Z-Ebene kann zudem die Fokusebene eingestellt werden. In Ermangelung preiswerter präziser käuflicher Mechanik entstand in mühsamer Handarbeit mit bescheidenen Werkzeugen eine mit drei Servos (alternativ Schrittmotoren) angetriebene XYZ-Einheit, die je ca. 5.5cm Stellbereich bietet. Der besondere Witz liegt in der Art der spielfreien Lagerung (welche Lagerung ?), wodurch die Anlage recht preisgünstig wird.
Wenn die Schwielen verschwunden sind, folgt ggf. eine kompaktierte Fassung, für die vermutlich ein 3D-CAD erforderlich sein wird :-)

"Die letzte ISA-Karte"

Nein, ich habe den Sprung auf PCI auch noch nicht geschafft, aber ich arbeite daran.
In der Zwischenzeit versuche ich, eine ISA-karte "für alle Fälle" zu entwickeln. Neben normalen I/O-Funktionen sollen Datenkanäle mit 12.5MB/s Datendurchsatz enthalten sein. Da dies eigentlich nicht funktionieren kann, habe ich noch etwas zu tun. Erster Einsatzzweck ist meine CCD-Kamera. Die speziellen Erfordernisse eines Framegrabbers einerseits und die speziellen Erfordernisse der Spezialkamera andererseits lassen eine maßgeschneiderte Videokarte (noch ?) nicht sinnvoll erscheinen. Eine käufliche Videokarte hingegen ist erstens langweilig, zweitens qualitativ minderwertig, drittens nicht flexibel genug und viertens dürfte der Hersteller selbst nicht wissen, wie (oder warum) sein Treiber funktioniert - und er wird es mir nicht verraten.

CCD-Kamera und Bildbearbeitungssoftware

Die Prototypen der CCD-Kamera hinterlassen momentan Prototypen von Steuerungssoftware. Nach anfänglichen DOS-Programmen wird OS/2 mehr und mehr zur Zielplattform, weil u.a. der Datendurchsatz erheblich höher ist und das Multithreading phantastische Möglichkeiten bietet.
Da erst die Hardware stehen muß, ist eine Öffentlichkeitstaugliche Version erst in einigen Jahren zu erwarten, bis dahin nur Kleinvieh. Anlaufschwierigkeiten bestehen (noch immer) bei der Treiberprogrammierung. Spätestens bei DMA muß ich derzeit passen. Das Leben ist hart ...
Neben einem Bild von mir vor meinem Monitor, die Kamera bedienend, ist noch eines von einem Garagentor zu sehen, das sich in ca. 300m Entfernung schräg unter mir befindet. Wer schon immer meinte, ich hätte 'ne Meise, sieht sie hier beim Essen fassen vor meinem Balkonfenster. Und weil's so schön ist, hier noch ein Bild von einem Belichtungsmesser bei Dunkelheit (ca. 0.1 Lux).
Farbe ? Kommt noch.

Parkhilfe

mein neuer Wagen machte es nötig...die Details sind derzeit leider noch streng geheim :-/

Teslatransformator

Tja, irgendwann Ende 1998 fragte mich mein Freund Reimund, ob ich ihm bei der Konstruktion eines Teslafrafos helfen könnte. Seitdem beschäftige ich mich kaum mit etwas anderem... Ein Teslatransformator ist ein Resonanzübertrager, der hochfrequente Hochspannung erzeugt. Grob anvisiert sind Spannungen von knapp einem Megavolt (1MV=1000000V), die geschätzt 5m lange Funken erzeugen. Neben etwas aufwendigeren Berechnungen und Simulationen mit meinem Modellgenerator Tesla wird die Anlage eine computergestützte Meßwerterfassung bekommen. Gespeist wird die Anlage mit einem 20kV/15kVA Drehstromtrafo. Bin gespannt, wie sich Hochspannung und Computer vertragen... Wo wir schonmal dabei sind, werden wir wohl auch einen Marxgenerator bauen, geplant sind 1.2MV/2.4kJ. Ein Marxgenerator erzeugt einen kurzen DC-Hochspannungsimpuls, er wird u.a. für die Erzeugung von künstlichen "Normblitzen" verwendet. Nähere Infos und Bilder sind unter http://www.mg-hvpage.de zu finden.

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