Ein paar Handbuchschaltungen...

[JeanLuc7]

Salut Bastelfreunde,

ich hatte in den letzten Wochen ein wenig Zeit fürs simple Basteln und habe mir ein paar Schaltungen aus den Philips- und SChuco-Handbüchern vorgenommen, die in der Beschreibung allesamt witzig klangen. Aufgebaut waren sie meist schnell, aber leider erforderten viele doch eine erhebliche Frusttoleranz, bis sie dann funktionierten. "Schalte sofort aus und suche den Fehler" lief meist auf echte Modifikationen hinaus - so hatte ich mir das eigentlich nicht vorgestellt. Falls jemand von Euch ebenfalls einfacxh mal nur "nachbauen" möchte - hier kommen im Laufe der nächsten Tage und Wochen ein paar Berichte.

Es grüßt herzlich
Frank/JL7

[JeanLuc7]

Der 6108 aus dem Schuco-Programm ist eigentlich ein spannender Kasten. Mit verschiedenen Modulen und einem Motor lassen sich Schaltungen aus der Regelungstechnik nachbauen. Hier geht es nun um eine Regelung, die in zufälliger Weise Lichter ein- und ausschaltet, so dass ein potenzieller Einbrecher glauben soll, die Wohnung sei gerade bewohnt und nicht etwa verwaist, weil alle auf Urlaub sind.

Soweit, so gut. Gelöst wird das auf eine recht spoannende Weise. Ein Rauschgenerator steuert einen OpAmp an, der die Signale an einen Zählerbaustein weiterleitet. Drei LEDs sollen so möglichst zufällig leuchten, und die Frequenz des Aufleuchtens kann durch einen regelbaren Tiefpass eingestellt werden, der wahlweise mehr oder weniger Höhen an den OpAmp schickt. Und weil der Rauschgenerator durch eine Basis-Emitterstrecke eines BC548 gebildet wird, erzeugt man mit einem NE555 noch eine Wechselspannung, die man über einen Spannungsverdoppler auf gut 17V aufbläst. Denn ansonsten erreicht man die Durchbruchspannung des BC548 nicht, und dann würde er auch nicht rauschen.

Viel Aufwand für eine zufällige Lichtwechselfolge - wenn sie denn funktionieren würde. Mal ganz abgesehen davon, dass ich für das LED-Modul zunächst einen falschen OpAmp verbaut hatte (LM339 und LM324 sind nicht pinkompatibel!), wollten die LEDs einfach nicht leuchten. Trennte man hingegen die Verbindung des LM339 zum Rauschgenerator, genügte sogar dessen abgestrahlte Leistung, um die LEDs zum Leuchten zu bringen. Kurz - ein Kondensator musste in die Leitung zum LM339 eingeschleift werden - danach funktionierte alles wie vorgesehen.

Die angehängten Schaltbilder zeigen das Original und meine Modifikation.

[JeanLuc7]

Zweite Chance für den 6108 - und wieder verbockt. Diesmal ging es um einen Luftmassenmesser. Dazu wird ein NTC ordentlich erhitzt, und ein Lüfter muss ihn dann wieder herunterkühlen; er ist dazu übers Schaltpult-Poti in seiner Stärke regelbar. Die Temperatur wird über das LED-Modul angezeigt, als Lüfter dient der beiliegende Motor - in meiner Version ist das ein kleiner CPU-Lüfter. Der NTC ist jener, der auch dem EE2006 beilag; es wird hier nicht auf den Original-NTC der Schuco-Kästen zurückgegriffen.

Aufgebaut, eingeschaltet - und der Lüfter läuft. Super. Nur kann man ihn leider gar nicht regeln. Nach einer Untersuchung mit dem Oszilloskop zeigte sich, dass sich zwar die Frequenz des NE555 änderte, nicht aber sein Pulsweitenverhältnis - und nur eine Pulsweitenmodulation (PWM) könnte man die Drehgeschwindigkeit ändern. Ein Vergleich mit dem Datenblatt und der in solchen Fällen üblichen Schaltung zeigte, dass Schuco hier wohl knapp daneben gegriffen hat. Die Schaltung sieht einer PWM-Beschaltung des NE555 ähnlich, aber so funktioniert sie leider nicht richtig.

Das zweite Schaltbild zeigt eine korrigierte Version. Hier kann das Verhätnis zwischen den beiden Widerständen an D und T geändert werden, außerdem habe ich die zweite Diode hinzugefügt, die in der Standardbeschaltung ebenfalls erwähnt wird. Sie ist aber nicht unbedingt nötig; die PWM funktioniert auch mit einer Drahtbrücke. Und so funktioniert auch die Regelung wie im handbuch beschrieben - man kann nun mit dem Poti schön einstellen, wie warm der NTC werden soll - er muss allerdings dafür auch im Luftstrom liegen.

Die Widerstände rund um das Regelpoti habe ich an den Motor angepasst - so bleibt der Motor in Stellung "10" (heiß) gerade stehen, während er in Stellung "0" mit Maximalgeschwindigkeit läuft. Den Zeitkondensator am NE555 habe ich von 2,2µF auf 4,7µF vergrößert, das verbessert das Anlaufverhalten des hier benutzten Motors nochmal.

Ich habe außerdem noch die Diode am Motor so eingebaut, dass sie als echte Freilaufdiode arbeitet. Es kann sein, dass Schuco deren Weg gewählt hat, weil die BA318 wegen ihrer Eigenschaften nicht als echte Freilaufdiode taugt.Ich habe gleich eine 1N4007 eingesetzt, die macht den Job klaglos.

[JeanLuc7]

In einem ebay-"Dachbodenfund" fand ich kürzlich den Messwerksockel aus dem EE2014, allerdings ohne Messwerk. Nun ergab es sich, dass noch ein mecahnisch passendes Messwerk in der Bastelkiste lag, wenn auch nicht mit exakt derselben Spezifikation (750 Ohm, 200 µA bei Philips - meins hat 1750 Ohm). Aber das lässt sich schaltungstechnisch anpassen.

Seinerzeit hatte mich an diesem Gerät gestört, dass man es mit drei Schaltern bedienen muss und sogar die Funktion zum Start der Zeitmessung manuell ausgelöst werden musste. So konnte man das Gerät nie wirklich allein nutzen. Hier kommt daher nun eine Modifikation. Ein Tastendruck setzt einerseits das Messwerk auf Null, andererseits aktiviert es einen monostabilen Multivibrator, dessen LED für eine Weile eingeschaltet bleibt. Nach dieser Weile schaltet er über einen Inverter-OP den ursprünglichen bistabilen Multivibrator um, und die Zeitmessung beginnt. Der zweite Taster stoppt dann die Messung.

Die Schaltung erfordert noch eine weitere Modifikation. Im ursprünglichen Zustand kann man damit eher die Reaktionszeit von Schnecken messen. Daher habe ich den Ladewiderstand des zeitbestimmenden Kondebnsators auf 100 kOhm verringert und ebenso den Kondensator selbst auf 10nF. Damit muss man sich schon beeilen, damit der Zeiger nicht gleich am Anschlag hängt.

[JeanLuc7]

Und noch ein Reaktionszeitmesser, diesmal digital auf Basis nachgebauter Bausteine aus dem Schuco "Digital Lab". Und wieder ein Misserfolg - allerdings weiß ich, dass seinerzeit 1984 die Schaltung so funktionierte, wie sie im Handbuch abgedruckt war. Ich musste allerdings einen Widerstand erheblich vergrößern von 22 kOhm auf 470 kOhm, damit die Schaltung stabil funktionierte.

Die Schaltung nutzt hier einen Zeitschalter, damit der Start der Reaktionszeit nur vom Leuchten einer LED abhängt. Man muss einmal den Schalter auf derc"Eingabeeinheit" kurz auf "1" stellen, dann geht es los. Wenn nun die LED auf dem nachgeschalteten Modul erlischt, drückt man schnell den Taster im Schaltpult - und lässt ihn gedrückt, ansonsten läuft die Zeitanzeige weiter, und die Messung ist futsch.

Ohne die Modifikation ließ sich die Zeit nicht anhalten. Ich vermute, dass sich meine CMOS-Bauteile anders verhalten als die Originale aus 1984. Bereits die seltsame Beschaltung mit dem einen Gatter, dessen dauerhaftes High-Signal als Batterie-Plus benutzt wird, scheint hier nicht sauber zu funktionieren. Mit der kleinen Modifikation funktioniert es dann aber so, wie im Handbuch vorgesehen.

[JeanLuc7]

Endlich einmal eine Sschaltung aus den Schuco-Handbüchern, die ohne Modifikation genau das tut, was sie soll. Allzu viel Digitaltechnik steckt allerdings nicht drin: Zwei NOR-Gatter arbeiten als Taktgenerator, damit etwas zum Messen da ist. Mit dem Poti kann man die Frequenz des Generators von einigen Hertz bis hinauf zu etwas 50 Hertz regeln. Ein NE555 dient als Torgenerator - er öffnet für eine Sekunde den Zähler und hält ihn für eine weitere Sekunde an - entgegen dem Handbuch arbeitet er damit mit 0,5Hz. Er setzt zudem über einen Hochpass den Zähler zum Beginn der Messung zurück. Und das war es auch schon - die Impulse des Taktgenerators werden aud dem Zählmodul uín einer Sekunde gezählt und in der nächsten angezeigt.

Ich habe 1991 einmal ein kleines Gerät gebaut, das auf dieselbe Weise und mit den gleichen Bauteilen funktioniert, allerdings als Eingangsimpulsgeber eine Fotodiode benutzt. Gebaut wurde es, um an Computermonitoren deren exakte Bildwiederholfrequenz zu messen. Damals arbeitete man mit VGA und 60Hz, aber seit einer Weile wurde bereits diskutiert, dass das dabei entstehende Flackern zu Kopfschmerzen führen konnte, weshalb neue Grafikkarten und Monitore augenschonenden 72Hz und mehr leisten konnten ("MultiSync" hieß das damals). Und wir liefen 1991 auf der CeBIT herum und konnten den Monitorherstellern zeigen, dass ihre Monitore augenfreundklich waren - oder eben nicht. Der Aufbau auf Lochrasterplatine sieht grauenhaft aus, aber das Gerät funktioniert noch heute - es zeigt hier die 100Hz-Schaltfrequenz einer Glühlampe.

[pingi66]

Hallo Frank,

ganz ehrlich muss ich gestehen, dass mich diese Flut ein wenig überfordert

Die Beiträge zeigen aber alle mal wieder, dass es sehr schwierig ist
a.) nachbausichere Schaltungen auf Papier und
b.) diese Schaltungen mit neueren Bauteilen zum Laufen zu bringen.

Dass Dir dieses dennoch gelungen ist, kannst Du ruhig als Kompliment auffassen


Mit einem leichten Schmunzeln musste ich auf Deinen selbstgelöteten Frequenzzähler von 1991 schauen:

Der Aufbau auf Lochrasterplatine sieht grauenhaft aus, aber das Gerät funktioniert noch heute

Wer erkennt sich denn bei dieser Art der Verdrahtung nicht wieder, das Genie durchblickt eben das Chaos


Beste Grüße
Sven

[JeanLuc7]

Salut Sven,

ganz ehrlich muss ich gestehen, dass mich diese Flut ein wenig überfordert

Das kann ich gut nachvollziehen. Die Flut ist durch einen Stau entstanden; ich hatte die Geräte schon eine Weile hier stehen, kam aber nicht dazu, sie zu dokumentieren. Mir ging es auch eher darum, das ganze als Information festzuhalten. Ich schätze, die meisten von uns haben sich kaum mit den späten Schuco-Schaltungen beschäftigt, und leider sind diese SChaltungen qualitativ auch auf einem anderen Niveau anzusiedeln als jene aus der Philips-EE-Ära. Trotzdem hatte ich erwartet, dass alles zumindest ungefähr funktioniert - da bin ich jetzt vorsichtiger.

Ich werde diesen Thread noch mit ein paar weiteren Handbuchschaltungen befüllen - vielleicht baut ja der eine oder andere mal eine der Schaltungen nach, dann findet er hier Hilfe.

Viele Grüße
Frank/JL7

[Physiker66]

Vielleicht könntest du auch Norbert Schneider auf http://norbert.old.no/doit/ informieren, der würde sich sicher freuen :)

liebe Gruesse
Michael

[suntri]

Ich bin sicher Norbert liest hier immer mal wieder rein. Er hat ja auch einen Account und hat auch schon Beiträge verfasst.