I have read all too often about things that are supposed to be just as good but ten times cheaper. I’m not a fool. Even though cheap tool can often do the job, I can see the difference all the same. However, often a compromise has to be made.

While at my day job, at my workbench, I can have a nice LeCroy Waverunner, it’s hardly something I enjoy lugging around in field. For field use I want a handheld scope. It has to run on battery, has to be reasonably rugged, and so on. However, at the same time, with portability comes stealability, droppability, wettability and all world-happened-abilities that seem to be present outside of the nice, dry, warm lab. Field equipment has to be a compromise between usability and price.

Since I have bought for my own hobby workshop a chinese-made handheld scope, I thought I’d compare it to a bench LeCroy anyway. I want to focus on what signal faults I’m blind to when using the handheld at home. The difference between a Mercedes SLK and a Fiat Panda is obvious, both in price and in comfort, but the both get you there, don’t they? But if the road is bad, how much worse are we off in the Panda?

Looking for faults

The thing about scopes is, they are not for looking at signals that are right. They are for finding signals that are wrong. In the digital age more and more often problems are one-off pulses, that throw communication off-sync, gate voltages that rise too slow or too fast etc. LeCroy has made a very nice demo tool to help selling their oscilloscopes. It can generate some of the typical ‘nasty’ signals that the current LeCroy oscilloscopes can oh-so-easily detect. The tool is, of course, tailored for LeCroy, but it still delivers a few of the common suspects in ‘digital crime’:

• a ‘runt’ – a single pulse of reduced amplitude in a crowd of normal pulses. To make it harder, the base signal has high jitter (35%). Think bus communication, where one transmitter speaks out of turn every now and then.
• a ‘glitch’ – single, very narrow pulse close to an edge of a square-wave signal.
• a one-off slow-rising edge in an otherwise clean square wave.
• a non-monotonic rising edge (think mosfet/igbt turn-on with Miller capacity turning it back off again).

Now, my bench LeCroy will find most of these automatically. Automatically like in saying ‘find what’s wrong with this signal’ and getting a response ‘there’s a one-off pulse that looks like this’. Sure, this level of comfort is not available in a cheap handheld. But can these anomalies be found at all?

Test S1-S3: Digital transmission

Well, you can watch it, but the handheld won’t do the decoding for you.

 Test S4: A – Runt

 Although the scope does not have an automated solution for this sort of anomalies, it has a very useful trigger mode that lets you find most of them fast. It’s… slope trigger(!). Meant to trigger on a slope faster/slower than a given steepness, it is very useful in pure digital domain too: it observes two levels and triggers if the signal crosses them within / outside of a specified time. Just set Level#1 at 10%, Level%2 at 90%, trigger when delay greater than your normal rising edge time (say, 1µs, as in the picture) and it will catch all pulses that start but don’t quite make it all the way up. Select negative slope for pulses that start towards zero, but pause on the way.

Test S4: B – Slow rising slope

After previous test: peanuts. Just lower the trigger limit to see what shows up.

Test S4: C – Glitch

Pulse Trigger works, triggering (in this case) on pulses shorter than 1µs.

Test S5: Persistence and long memory

This is not really a trigger test, but a demo of LeCroy dynamic persistence shading:

On a modern scope the trailing edges should be shown in varying intensity, as they occur at different  rates. This small scope has infinite persistence, but does not shade the signal. You will see all the variations of the signal after some time watching, but you won’t get a hint about which are more frequent than the others.

By the way: there’s a bug in the scope here: turning menu on and off resets the persistence buffer. Annoying if you have menus set to auto-off after some time…

This is about the limit of what the small handheld can handle: bursts of 500kHz and 750kHz signals in a time frame of 60ms. You can zoom in enough to see there are pulses and roughly determine the frequency, but to see more you have to set up a trigger and capture at higher sample rates. Sure, a LeCroy with 10M+ of memory will shine, but you won’t be quite that blind with this handheld either.

Test S6: A – Non Monotonic Edge

This is a hard one and, honestly, unless you suspect this (turn-on problems on MOS-FET/IGBT) you can catch it only by accident, when checking for rise time issues/runts. If you suspect a miller turn-off, it’s easy to trigger on it: find a trigger level below the Miller plateau and trigger on negative pulses shorter than, say, 1µs. Or set up persistence and trigger on the beginning of the rising edge:

Once you see it, it’s easy to set up trigger to catch it.

Test S6: B – Runt (negative)

You can catch it using the slope trigger method (for negative-going edges that can’t quite make it) or, as shown here, by using a pulse trigger set to catch low-pulses narrower than expected.

So: how to figure out what to look for?

Method 1: Persistence

Set infinite persistence and watch for funny things. If your signal has jitter, check for both – rising and falling edge trigger.

Method 2: Pass/Fail test

Set up a pass/fail test and set it to beep on fail. If it starts beeping for no obvious reason, there’s something there…

 OK. So I can catch what’s there. But is what I see really what is there?

About any scope can show a 1kHz sine wave. But how does this scope perform for higher bandwidth signal?

To check it I have connected a 33MHz clock generator (encapsulated crystal oscillator from Kyocera) as a signal source:

The importance of good probes shows immediately. The original 60MHz probes won’t cut it, obviously. The white trace is a nice, japanese-made Iwatsu 100MHz 1:10 probe, the yellow line is LeCroy PP008 500MHz 1:10 passive probe.

For comparison: The same wave captured on 5GS/s, 600MHz B/W LeCroy, sampling in equivalent time (100GHz equivalent sample rate):

speaking of which, the Hantek offers sampling in equivalent time, but it doesn’t work. I’m not sure what does it do exactly, but it sure isn’t doing it right…

So, how does the Handheld scope compare to LeCroy?

The blue line is Hantek, the pink: LeCroy, both equipped with LeCroy PP008 probes. Limitations in bandwidth on the handheld Hantek (Gibbs’ effects) are obvious, but the signal is usable.

What I want to point out is, that a pair of PP008 500MHz probes is worth more than the Hantek scope itself. Since in normal use cheaper and lower-bw probes are likely to be used on it, they are going to be the limiting factor in scope’s HF imaging performance and not the scope itself.

Enjoy,

Marek

Zitat von der Praktikant:
Marek, ein “Erdungskonzept” klingt gut!
Würdest du für uns Anfänger und Praktikanten hier im Forum kurz ausführen was das ist und wie man so etwas mit welchen Querschnitten idealerweise umsetzt?

Es ging beim Kaffee-Netz um Revision einer alten Maschine und zwar nicht zum ersten Mal. Das Thema wiederkehrt regulär und die Jungs sind echt gut, was das wiederbeleben von alten Mechanik angeht. Dabei ist aber rausgekommen, dass die alten Maschinen nicht unbedingt nach aktuellem Sicherheitsstandard gebaut worden sind. Wenn man bedenkt, dass viele Maschinen aus der Zeit stimmen, wo ein Schutzkontakt in der Steckdose ein Fremdwort war, ist das gar kein Wunder.

Dieser Artikel habe ich geschrieben, um Leute, die eine alte Maschine restaurieren, ein Bisschen zu unterstützen. Es ist keine Anleitung, wie eine Maschine zu bauen ist! Ich habe das aus eigener Erfahrung mit elektrischen Anlagen geschrieben, nach bestem Wissen und Gewissen, ich behaupte aber weder, das alles richtig ist, noch, dass es vollständig ist. Es soll zumindest als Denkanstoß gut sein. Oder ich hoffe es so.

Was das Thema elektrische Sicherheit angeht, soll man sich grundsätzlich bei:

• DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1) Sicherheit von Maschinen – Elektrische Ausrüstung von Maschinen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen,
• DIN EN 61140 (VDE 0140-1) Schutz gegen elektrischen Schlag – Gemeinsame Anforderungen für Anlagen und Betriebsmittel

und bei den verwandten Normen einlesen, die geben so ein Bisschen die Windrichtung vor, nicht aber wie man es zu machen hat (natürlich).

Ich versuche hier zumindest ein Denkansatz zu geben – ohne Anspruch auf Richtigkeit und Vollständigkeit. Das Thema Schutzerdung ist allgemein recht breit und es ist immer die Frage, wie weit man sie treibt, gerade bei älteren Maschinen ist oft eine vollständige Lösung unmöglich, da diese Maschinen dafür einfach falsch (aus heutiger Sicht) gebaut worden sind.

Bei elektrischen Geräten ist es laut VDE grundsätzlich folgendermaßen vorzugehen:

1. die berührbaren Teile müssen eine Basisisolierung aufweisen.
2. falls die Basisisolierung versagt, muss der Fehler abgefangen werden.

#1 ist in allen Maschinen, auch den alten, grundsätzlich gegeben. Ob die Isolierung nach heutigem Standard eine Prüfung durchhalten würde, sei dahin gestellt, desto wichtiger ist aber #2.

#2 ist oft problematisch. Die Normen sehen hier wieder zwei Lösungen vor:

1. Um die Basisisolierung wird nochmal eine Isolierung gebaut, also Schutzklasse II = Geräte mit doppelter Isolierung. Betrifft uns nicht, es gibt keine Espressomaschinen die der Anforderung genug tun würden (spätestens die Brühgruppe ist leitfähig und prinzipbedingt nicht isolierbar).
2. Alles leitfähiges an Außenteile wird mit dem Schutzleiter so niederimpedant verbunden, dass
   erstens: es kann sich gar keine gefährliche Spannung auf dem Gehäuse bilden und
   zweitens: der über Gehäuse abfließende Strom die Sicherung auslöst. Also Schutzklasse I, Geräte mit einem Schutzkontakt. Hier sind wir zuhause.

Umsetzung…

Der Leitfaden beim Aufbau/Umbau einer Maschine soll also der Gedanke sein: es müssen mindestens zwei Fehler passieren (zwei Sachen aus unterschiedlichem Grund ausfallen), eher jemand zu Schade kommen kann. Das mit dem unterschiedlichem Grund ist wichtig: es hilft nicht, wenn ich eine Schicht Isolierband mit einer zweiten Schicht umwickle – wenn der Kleber bei Hitze versagt, versagt er bei beiden Schichten, das ist keine doppelte Sicherheit. Also gut durchdenken.

Eine Espressomaschine, egal wie alt, soll die Anforderung auf Basisisolierung erfüllen. Das soll heißen, es sind keine stromtragende Teile berührbar oder leitend mit berührbaren Teilen verbunden und die Isolierung die dieses sicherstellt, intakt ist. Erfüllt die Maschine dies nicht, muss sie entweder überholt oder verschrottet werden. Angenommen die Basisisolierung ist in Ordnung, können wir uns Sachen weiter überlegen.

Nach Norm sind jetzt alle leitfähige und berührbare Gehäuseteile an den Schutzleiter mit einer effektiven Impedanz von weniger als 1Ω zu kontaktieren.

ACHTUNG: Ein lackiertes Blech gilt hier als leitfähig und isolierend gleichzeitig!
- Isolierend, wenn es um den Kontakt mit dem Schutzleiter geht,
- Leitfähig, wenn man die Gefährdung betrachtet!

Jetzt wird’s aber kompliziert. Viele, vor allem ältere Maschinen sind nicht nach aktuellen Anforderungen gebaut. Da es ist einfach zu schreiben “alles, was berührbar und leitfähig ist, erden”. Bei vielen Maschinen würde es bedeuten, dass man von jedem Blechteil zu jedem Blechteil ein Erdungskabel ziehen muss, da die Bleche zwar mechanisch befestigt sind, aber ohne Garantie einer leitfähigen Verbindung! Zum Beispiel ein Seitenblech befestigt mit Blechschrauben, die in Klammern eingeschraubt sind, die wiederum auf lackierten Ösen drauf stecken. Das hält alles zusammen, aber ob die Verbindung auf wirklich leitfähig ist, kann keiner sagen.

Man muss aber die Sache ein Bisschen relativieren, oder, besser gesagt, die Kirche im Dorf lassen. Die Maschine wird nicht neu gebaut und hätte man kein Hand anlegen müssen, wäre sie auch in Originalzustand weiter gelaufen. Wir werden die Maschine nicht neu konstruieren, wir können höchstens es versuchen, den Ist-Zustand zu verbessern. Ab jetzt rede ich über Verbesserungen und nicht über Lösungen, also ich schwätze vom Pfusch am Bau.

Praktisch bedeutet es, zuerst die Maschine möglichst gut zu erden und dabei es gut überlegen, wo man Abstriche wegen Machbarkeit machen musste, danach diese wieder gezielt angehen.

Als allgemeine Richtlinie zum Verlegen des Schutzerdleiters gilt (Aussage ich, nach Erfahrung und Sachverstand, darf ruhig ergänzt werden):

• Er ist durchgehend mit einer gelb-grüner Kupferlitze in hitzefester Isolierung auszuführen. Die Leitung darf vom Querschnitt den Querschnitt der Netzzuleitung an keiner Stelle unterschreiten. Es wird empfohlen, selbst, wenn die Netzzuleitung von kleinerem Querschnitt ist, die Gehäuseinterne Verbindungen durchgehend mit mindestens 2.5mm² zu verlegen.
• Es sind keine Lötverbindungen erlaubt, außer an z.B. Schraubösen mit Lötfahnen, diese sind aber zu meiden. Quetschverbindungen werden bevorzugt. Es dürfen keine Litzen direkt in Schraubklemmen geschraubt werden, es sind immer Aderendhülsen zu verwenden.
• Es soll vermieden werden (VDE verbietet es sogar) Schrauben, die eine Befestigungsfunktion haben, als Erdanschlüsse zu verwenden. Der Verbot bezieht sich sinngemäß auf Schrauben, die z.B. zwei Hälften von Rahmen zusammen halten, oder den Kessel an den Rahmen befestigen. Diese sind dann im Betrieb Wechselbelastungen ausgesetzt und der Kontakt zu Kabelöse kann durch Feuchte unterwandert werden und korrodieren. Ich vertrete aber die Meinung, dass z.B. verchromte Verkleidungsbleche, die mit für den Zweck überdimensionierten Schrauben an den Rahmen festgeschraubt werden, über diese Schrauben auch elektrisch mit dem Rahmen kontaktiert werden dürfen. Zumindest solange sie der letzte Glied in der Erdungskette sind (also so lange man kein weiteres Teil über diese Bleche erdet). Sonst müsste man die Bleche extra anbohren und über weitere Schrauben mit einem Erdleiter verbinden, was in den meisten Fälle in der Praxis nicht vertretbar ist.
• Es soll sichergestellt werden, dass bei der Demontage einer Maschine das Abnehmen einen Teils die Erdung den anderen noch angebauten Teile nicht beeinträchtigt.
  Man stelle sich ein Würfel mit vier Seitenwände vor: man darf nicht über jedes Eck eine Leitung vom Blech zum Blech ziehen und dann das letzte Blech erden, da sobald man ein Seitenteil entfernt hat, sind einige in der Kette abgeklemmt. Man kann aber den Rahmen erden und jedes Seitenteil an Rahmen anbinden – dann ist es egal, mit welchem Seitenteil man die Demontage anfängt, die Schutzfunktion bleibt erhalten. Es ist davon auszugehen, dass die Maschine ordnungsgemäß demontiert wird, also in dem Beispiel, dass man den Rahmen nicht aus dem inneren ausreißen kann ohne zuerst die Seitenteile abgenommen zu haben.

Bei einer Maschine, die man gerade wieder zusammenbauen möchte, wäre es sinnvoll, bei der Einführung des Netzkabels ins Gehäuse anzufangen. Dort verlieren wir nämlich die Kontrolle. Also:

• Die Netzzuleitung kritisch begutachten: gibt es einen ausreichenden Knickschutz? Gibt es eine ausreichende Zugentlastung? Eine gute Zugentlastung soll einem erwachsenem Mann die Leitung aus dem Gehäuse mit mäßigen Kraftaufwand nicht ausreißen lassen. Auf gutdeutsch soll’s halt heben. Wenn man sie parallel zur Wand rupft, darf sie nicht eingeschnitten werden. Harte Anforderungen, die die meisten Werksseitig verbauten Teile nicht aushalten (!). Man soll es überlegen an der Stelle, gerade bei größeren Maschinen, eine PG-Verschraubung mit Knickschutz zu verbauen. Bedeutet halt oft aufbohren der Kabeldurchführung, was nutzt aber eine gut geerdete Maschine, wenn der Schutzleiter am Gehäuseeingang abgerissen ist?
• Es ist nicht verkehrt kurz nach dem Leitungseingang eine Lüsterklemme geeigneter Größe zu verbauen, an die die Netzleitung (L und N) geklemmt werden. Diese Lüsterklemme soll gut in der Maschine befestigt werden. Somit ist die Leitungslänge zur Kabeldurchführung definiert. Es geht darum, dass falls die Zugentlastung versagt und das Kabel ausgerissen wird, die Leitungen aus der Lüsterklemme und nicht irgendwo aus der Schaltung ausgerissen werden. Erstens wird somit höchstens eine billige Lüsterklemme beschädigt und zweitens, wir wissen genau, wie lang die abgerissenen Leitungen (maximal) sind. Mindestens so viel freie Länge muss die netzseitige Schutzleitung extra haben, so dass bevor sie abreißt, die Versorgungsleitungen aus dem Gehäuse rausgezogen worden sind. So ist es garantiert, dass falls die freie, unter Spannung stehende Leitungsenden irgendwo an das Gehäuse von innen kommen, ist dieses noch sauber geerdet. Sobald die Leitungen aus dem Gehäuse raus sind, ist das nicht mehr unser Problem, da ist das Kind sowieso im Brunnen.

Ist die Kabeldurchführung in Ordnung, muss man sich die Netzzuleitung anschauen:

• Ist die innere Isolierung heil? Eine Ader um ein Schraubenzieher oder ein Bleistift straff wickeln. Ist die Oberfläche der Isolierung rissig oder verfärbt sie sich? Falls ja -> Kabel entsorgen und mit einem neuen ersetzen.
• Ein Stück abisolieren. Sind die Kupferdrähte glänzend blank? Lassen sie sich leicht ohne aggressiven Flussmitteln verzinnen? Zeigt ein Multimeter Durchgang vom Stecker zur Leitungsende ohne dass man dabei an der Litze rumkratzen muss? Falls nein -> Kabel entsorgen und mit einem neuen ersetzen. Sonst das verzinnte abschneiden, das war nur ein Versuch auf Oberflächenkorrosion.

Jetzt kommt endlich das Thema Erdung. In der Nähe vom Eingang Netzleitung sucht man sich einen geeigneten Punkt, der als zentraler Erdanschluss dienen wird. Am sinnvollsten soll er sich am Rahmen befinden, da der Rahmen als Grundkonstruktion sich durch die ganze Struktur zieht. Die Stelle soll gut zugänglich sein und es soll dort nicht zu wenig Platz vorhanden sein. Es ist keine schlechte Idee, sich an den Rahmen eine Lasche aus 3mm Stahl schweißen zu lassen, in der man wiederum entweder ein Paar Löcher für M4 Schrauben bohrt oder Stehbolzen anpunkten lässt. An dieser Stelle laufen alle PE-Leitungen zusammen. Nun bereiten man die Netzleitung vor: die Ader sind so zu kürzen, dass wenn der durch die Verschraubung eingeführte PE-Leiter mit seinem Kabelschuch auf dem Sammelerdpunkt sitzt, sind die offene Enden von L und N noch 20mm weg von der Außenwand des Geräts und zwar draußen.

Erdungskonzept

Es geht immer zweigleisig. Eine Seite ist, “den Brand einzugrenzen” und die zweite “den Brand am Herd zu bekämpfen”.

Wir wollen den Benutzer gegen Folgen von Fehler in der Anlage möglichst gut schützen. Ein einfacher Fehler könnte – in unserem Kontext – zweierlei Art sein:

• montagebezogene, “mechanische” Fehler
• materialbezogene, “elektrische” Fehler

Unter “mechanisch” verstehe ich Fehler wie ein abgefallener Stecker, auslaufendes Wasser, also besonders Fehler, die letzendlich auf eine Fehlmontage bzw. mangelnde Sorgfalt oder Erfahrung beim Zusammenbau zurückzuführen sind. Diese sind oft durch einen geschickten Aufbau abwendbar.

Charakteristisch für diese Fehler ist, dass es nicht vorhersehbar ist, wo der elektrische Strom “eingespeist” wird, also z.B. welchen Teil der Maschine die lose offene Leitung berührt. Hier redet man von “den Brand eingrenzen”, also man erdet möglichst alles am Gehäuse, so dass es egal ist, welches Teil unter Spannung kommt.

Unter “elektrisch” verstehe ich grundsätzlich ein Isolationsversagen, also z.B. eine rissige Isolierung einer Leitung, oder ein Gehäuseschluß einer Heizung, also Fehler, die nicht bei einer “gesunden” Maschine vorkommen können, Fehler, bei welchen vom Materialversagen auszugehen ist.

Man kann dabei davon ausgehen, dass alle Teile am Platz bleiben. Hier ist es sinnvoll gezielt vorzugehen und wahrscheinliche Fehler direkt abzufangen. Zum Beispiel: Eine durchgebrannte Heizung stellt oft ein Kurzschluss von der Heizspirale zum Heizkörper dar. Es ist zweckmäßig, den Sockel der Heizung direkt auf kurzem Weg mit dem Schutzleiter zu verbinden, statt die Heizung z.B. über Kessel zu erden. Genauso ist es nicht verkehrt, den Bedienpanel, in dem alle Schalter unterbracht sind, direkt an den Schutzleiter zu verdrahten und nicht erst über das Gehäuserahmen. An der Stelle ist die erhöhte Sicherheit (weniger Kontaktstellen bis zum Schutzleiter) nicht fehl am Platz.

Jetzt dürfte man sich den Kabelbaum anschauen, beziehungsweise wenn man ihn neu aufbaut, projektieren. Am wichtigsten zuerst der Leistungspfad, also wie der Strom zu der Heizung kommt. Als Grundkonzept sollen die Hinleitung und Rückleitung in einem Zweig zusammen verlaufen. Die Schutzleiter die die Zielbaugruppen direkt erden sollen verlegt man sinngemäß in gleichem Kabelbaum, wie die Versorgungsleitungen, parallel dazu (Schleifenimpedanz).

Der zweite Schritt ist die Baugruppen, die zwar nicht inherent elektrisch sind, aber ein erhöhtes Risiko tragen, sauber zu erden.
Bei einer Kaffeemaschine fallen mir hier:

• Kessel
• Brühgruppe
• Der schon erwähnte Bedienpanel, bzw. das Frontblech, in dem alle Schalter und Leuchten sitzen
• bei Festwasseranschluss: Körper der Rota-Pumpe

ein.

Diese sollen über getrennte Schutzleitungen an den zentralen Erdpunkt angeschlossen werden.

Danach kommt die Verkleidung, also der Schritt mit “den Brand eingrenzen”. Womöglich die Bleche an einer unauffälligen Stelle durchbohren (soweit sie keine geeignete Stelle für den Schutzleiter vorgesehen haben) und mit einer Schutzleitung an den Rahmen anbinden. Die Anbindung soll so ausgeführt werden, dass durch die Schraube kein Strom fließen muss.
Bei gefalzten Seitenteile dürfte sich in unterem Bereich eine geeignete Stelle finden lassen, ein Bisschen erfinderisch muss man schon sein.
Die Anbindungen soll man mit kurzen Leitungen machen, allerdings sollen sie doch lang genug sein um bei der Demontage des Seitenteils nicht übermäßig strapaziert zu werden. Am Besten man befestigt das eine Ende am Blech, legt den Seitenteil dann auf den Tisch neben der Maschine und kürzt die Leitung so, dass man sie noch problemlos anbinden kann. So ist die spätere De- und Montage einfacher.

Grundsätzlich ist solche Anbindung so zu machen:

• falls die Verbindung mit dem Schutzleiter nicht mehr gelöst werden muss oder an das Gehäuseteil ein Stehbolzen fest angebaut ist, steckt man die Schraube durch das Blech (entfällt beim Stehbolzen), dann kommt eine Fächerscheibe (oberflächenverletzende Scheibe), dann der Kabelschuh, dann Unterlegscheibe und dann die Mutter. Beim Anziehen frißt sich die Fächerscheibe durch die Oxidschicht durch und bohrt sich ins Metall ein. Somit ist ein guter Kontakt gewährleistet.
• falls die Verbindung zum Schutzleiter bei der Demontage gelöst werden muss (z.B. an Seitenteile): zuerst kommt die Schraube durch das Blech, dann Fächerscheibe, dann Mutter, die wird fest angezogen und nie mehr gelockert. Jetzt kommt der Kabelschuh, eine normale U-Scheibe, ein Sprengring (Federring) und wieder eine Mutter. Fertig.

Einige schöne Diagramme dazu liegen beim Rittal: http://www.rittal.de/downloads/TechInfo/PS_Schutzleiter_D_GB_12_1998.PDF

Wenn man damit durch ist, stellt man fest, dass nicht alles so möglich war, wie die Theorie es vorsieht.
Ich habe so eine Abstufung:

• Stufe 1: Teile, wie z.B. ein Metallbügel, der mit einer Gewindestange endet, die durch Gehäusewand verschraubt wird. Ich lege eine Fächerscheibe unter die Mutter, erde die Gehäusewand (ggf. sogar an der Stelle) und erkläre die Sache für gegessen, aber streng genommen darf man nicht davon ausgehen, dass ein Gewinde leitend ist. Also Kontakt zur Mutter ist da, aber ob das Gewinde mit der Mutter auch ein Kontakt hat ist offen. Ich halte aber die Stelle für weitgehend ungefährlich.
• Stufe 2: es gibt Teile, die man nicht sauber nach Vorschrift erden kann, da die Maschine falsch gebaut ist, die man aber zumindest so gut mit dem Schutzleiter verbinden kann, wie sie an den Stromkreis angebunden sind. Beispiel: Ein schönes Schild aus Metall, der mit zwei Schrauben befestigt wird. Der Schild ist vorne auf einem Holzbrett angebracht, die Schrauben ragen aber durch das Holz ins Innere einer Maschine, gehen durch den Rahmen und dann werden mit einer Mutter gesichert. Sie halten also gleichzeitig die Holzverkleidung fest. Ein Verbrechen erster Art. Ich lege dann auf die Schraube einen Kabelschuh, U-Scheibe, Sprengring und eine zweite Mutter, somit habe ich die Schraube geerdet. Es ist zwar keine saubere Erdung für den Schild draußen, aber er kann nur über die Schrauben unter Spannung gesetzt werden, also halte ich die Lösung für vertretbar und ausreichend, selbst, wenn nicht gut.
• Stufe 3: Es gibt Teile, die sich gar nicht erden lassen. Wieder Beispiel, wie eben vorhin, nur ist der Schild mit zwei Nieten an ein Kunststoffgehäuse befestigt. Von innen kommt man an die Nieten, sie sitzen aber im Kunststoff. Da kann man nur den Fehler (Kontakt mit stromtragenden Leitung) verhindern, also im Beispiel: die Nieten mit Isolierscheiben abdecken. Das ist dann eine doppelte Isolierung (die Kabel haben ja schon eine) und somit eigentlich sicher, nur nach meinem Kenntnisstand ist es so in einem Gerät Schutzklasse II nicht erlaubt. Trotzdem, die Situation vorhin war noch schlechter. Solche Blümchen versuche ich gleich zu beseitigen, oft ist es aber schwer ohne das Gerät umzugestalten (Schildchen kann entfernt werden, ersetze Schildchen mit Bedienpult und schon sieht die Sache anders aus…)

Ein letzter Schritt ist noch die Überlegung, wo man die Fehlerfolgen minimieren kann. Zum Beispiel

• Flachsteckhülsen können abfallen. Wenn sie aber eine Kunststoffhülse haben, stellen sie auch frei rumhängend keinen elektrischen Kontakt zu Teile, die berührt werden.
• Kabelbaum umgewickelt mit einer Kunststoffspirale ist zwar noch nicht doppelt isoliert, aber falls eine Leitung Riss in der Isolierung haben soll, stellt die Kunststoffspirale einen Abstandhalter dar, der verhindert, dass das blanke Metall die Gehäusewand kontaktieren kann.
• Kabelbinder genauso – ein aufgeräumter Kabelbaum ist so gut wie selbsttragend und ein abgefallener Stecker kann nicht irgendwo hin fliegen.

und so weiter…

Ein alter Meister aus einem anderen Land hat – misstrauisch, wie er gegenüber modernen Messgeräten war – die Schutzleitungen immer mit einem Baustrahler überprüft. Das war eine nach heutiger Sicht grob fahrlässige Prüfung, man soll sie aber im Kopf behalten, wenn man eigene Arbeit nach Gefühl beurteilt. Der Kerl hat einfach die Phase auf den Schutzkontakt des zu prüfenden Geräts gelegt und – mit Schutzhandschuhe usw. – am Gehäuse wieder an unterschiedlichen Stellen abgegriffen und damit ein 1kW Flutstrahler versorgt. Leuchtete der nicht mit voller Kraft, war es klar, dass irgendeine Verbindung am A*.*sch ist.

Viel Spaß!

Marek

Randbedingungen

1. Wie schon erwähnt: keine verbleibende Veränderungen an der Maschine
2. Der externe Regler soll – zumindest für die Anfangsphase – abschaltbar sein. Für den Fall, dass ich Kaffee trinken will, der PID aber nicht tut.
3. Ich hätte gerne eine zusätzliche Anzeige, falls die Temperatur zu hoch für den Kaffee ist (nach dem Milchaufschäumen).
4. Es soll ORDENTLICH aufgebaut sein, ich will keine Verletzten in der Küche. Also kein Kabelverhau ohne Gehäuse usw.

Überlegungen

Die erste Frage war natürlich: geht es überhaupt und falls ja, mit welchem Kabel muss ich überhaupt aus dem Gehäuse raus?

Verdrahtungsplan Originalzustand

Verdrahtungsplan Originalzustand

Verdrahtungsplan für PID

Nach erster Überlegung kam so etwas raus:

Verdrahtungsplan für PID

Was kommt nun in die Anbaubox?

Verdrahtungsplan Anbaubox

• Selbst, wenn die Steuerleitungen für den SSR eine geringe Spannung führen, muss ihre Isolierung auf 600V ausgelegt sein, da sie die hohe Spannung führende Klemmen z.B. am Schalter berühren können. Keine Ausreden!!!
• Die PE-Leitung ist symbolisch an die Befestigung des SSR angeschlossen angedeutet. Im Aufbau muss diese Leitung zuerst mit dem Gehäuseteil verbunden werden, auf dem der SSR montiert wurde.
• Zum Anschließen von PE muss eine oberflächenverletzende Unterlegscheibe verwendet werden, sonst kann kein leitfähiges Kontakt mit dem Alu-Blech gewährleistet werden.
• Am Schalter müssen die Lötstellen mit Schrumpfschlauch isoliert werden
• Dort, wo die Klemmen z.B. vom PID in die Nähe von einer Gehäusewand kommen, muss diese Wand mit Isoliermaterial ausgekleidet werden (z.B. Kapton-Band).
• Falls zwei Kabel unter eine Schraubklemme gelegt werden müssen, sollen sie möglichst gleichen Querschnitt haben oder sollen beide zusammen in einen Kabelschuh gecrimpt werden (betrifft vor Allem Anschluss der Neonleuchte an die N Leitung am PID).
• Es sind Aderendhülsen und Kabelschuhe zu verwenden.

Baumaterial

Ich habe einen gebrauchten Industrie-Panelregler gekauft. Die gibt es aber an vielen Stellen zu kaufen, aus China kommen einige billige die für diesen Zweck völlig ausreichen.
Die Geräte gibt es in Standardgrößen, die Verdrahtung ist auch weitgehend ähnlich. Das wichtigste ist, dass der Regler einen SSR-kompatiblen Ausgang hat, also kein Relais sondern eine Spannungsquelle.
Mein PID (Selec PID 528) hat ein 48×48 Gehäuse, d.h. der Front braucht 48mm x 48mm Platz und der Ausschnitt soll 44mm x 44mm groß sein. Mein Modell hat 2 Ausgänge, ein davon ist SSR-Kompatibel (der ist mit dem eigentlichen PID-Regler gekoppelt), der zweite Ausgang ist ein Relais und wird von einem einfachen Zweipunktregler mit einstellbarer Hysterese angesteuert.
Ein SSR-Relais von Omron habe ich noch in meiner Grabbelkiste gehabt. Auf den Fotos ist ein chinesischer SSR zu sehen, diesen wollte ich für diese anspruchslose Tätigkeit verwenden, habe ihn aber gleich am Anfang durch eine Fehlverdrahtung geschrottet.
Notwendig waren noch ein Gehäuse und ein allgemeines Montagematerial. Ein passendes Gehäuse habe ich bei (pfui, Teufel) Conrad (pfui, Teufel) bestellt. Die Einkaufsliste ist hier aufgeführt:

Zu beachten ist:

• Das Kabel muss hitzebeständig sein und es wäre echt nett, wenn der auch mit Reinigungsmittel klarkommen würde. Ölflex ist zwar nicht billig, dafür aber ziemlich bombenfest.
• Der Schalter soll mindestens 10A tragen können. Der von mir verwendete kann es, er kann aber bei 250V nur 6A pro Paar schalten. Ist aber sowieso egal, er hat 2 Kontaktpaare und wenn man sie parallel brückt reichen sie dann dicke, auch zum Schalten unter Last.
• Die KFZ-Flachstecker kommen mit Isolierhülsen. Diese sind weder für die Spannung, noch für die Temperatur ausgelegt. Es war aber billiger dieses Sortiment zu kaufen, als nackte Stecker lose. Isolieren muss man sowieso mit einem hitzebeständigem Schrumpfschlauch, da die Standard-Isolierhülsen gehen bestenfalls nur bis 120°C

Außerdem habe ich noch einiges am Material einfach zuhause gehabt:

• M4x10 Schrauben, Mutter, Unterlegscheiben und Fächerscheiben
• Schrumpfschlauch bis 135°C Betriebstemperatur (bis 180°C kurzzeitig)
• Isoliermaterial

Mechanik

Da das Gehäuse 15€ kostet, wollte ich nicht einfach loslegen, sie zersägen und dann schimpfen, ich habe mir stattdessen zuerst ein CAD Modell gebaut:

Dabei hat es sich sehr schnell gezeigt, dass so groß dimensioniert, wie sich das Gehäuse angefühlt hat, ist es gar nicht. Die Außenmaße täuschen, was ein Schnitt quer kurz hinter der Frontblende sofort verrät. Man muss schon recht genau arbeiten, sonst passt es einfach nicht zusammen:

Um mir die Arbeit leichter zu machen, habe ich mir eine Bohrschablone vorbereitet (sie ist nochmal am Ende des Dokuments in 1:1 zum Ausdrucken da):

Bohr- und Frässchablone zum Ausdrucken in Hochkant

Ich habe mir die Zeichnung ausgedruckt, Teile ausgeschnitten und auf die Bleche geklebt, so dass ich einfach Bohrungen anpunkten konnte und die Fräsungen waren auch leichter zu dremeln (Achtung: die Zeichnungen sind „von hinten“, also gedacht zum Anbringen an die INNERseite vom Gehäuseblech, es steht aber einem spiegelverkehrtem Aufbau nichts im Weg):

Die Frontgruppe war schnell zusammengebaut, dann folgte die Verdrahtung:

Merke die gelbe Isolierung an der Gehäusewand. Beim zusammengebauten Gehäuse liegt diese Stelle nah an den Klemmen vom PID. Die andere Wand hat genauso eine Isolierschicht bekommen. Das sind zwei bis drei Lagen je 1kV-festes Kapton.

Das andere Ende der Leitung – die Flachsteckhülsen und ein Flachstecker. Die Erdleitung ist schon angeschlossen – es gibt eine Klemme an der Pumpe, da kommt ein Abzweig und darauf die gelb-grüne Leitung von der PID-Box:

Der Neutralleiter wird an der Heizung abgegriffen (oben), die geschaltete Phase – über einen Abzweig am 107° Thermostat (untere zwei Bilder):

Die doppelte rote Leitung wird von dem anderen Kontakt des 107°C Thermostats abgezogen, an der Stelle muss die Box zwischengeschaltet werden:

In die Klemme wird die schwarze Leitung von der PID-Box angeschlossen (daher war die Kupplung notwendig) und das Ganze wird mit einem Schrumpfschlauch gesichert und isoliert.

An den frei gewordenen Kontakt des 107°C Thermostats gehört jetzt die graue Leitung, die zu meiner Box führt. Die Kabel sind inzwischen mit Kabelbinder aufgeräumt worden:

Das dicke Kabel darf natürlich nicht an den Steckern und an dem Kabelbaum einfach so hängen. Die Ölflex Leitungen haben im Kern ein Geflecht aus starken Fasern. Den habe ich um die Leitung mehrmals geknotet und dann mit Kabelbindern von unten an das Befestigungsblech vom Thermostat festgebunden:

Das Kabel geht jetzt nach links ab, wird dann zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Standfuß der Maschine geführt und endet in der Anbaubox. Auf dem nächsten Bild sieht man es ein Bisschen (auch das, dass der Thermofühler entlang der dicken Leitung mit Kabelbinder befestigt ist):

Es bleibt die Befestigung des Thermofühlers. Der Thermofühler wird gegen elektrischen Kontakt mit dem Kessel doppelt isoliert: mit Schrumpfschlauch am Fühler und mit Kapton auf dem Kessel. Achtung: die Stelle ist keine gute, aber hier habe ich Fotos gemacht (weiterlesen):

Dann wird der Fühler mit einem Aluminium-Klebeband (hitzefest) befestigt:

Nach erstem Versuch hat sich gezeigt, dass diese Stelle zwar recht gut mit der Brühtemperatur korrelieren mag, aber auf die Heizung sehr träge reagiert, was eine Überhitzung den Spiralen mit sich ziehen könnte. Da meine Maschine schon alt ist und die Ersatzteile für die Heizung nicht mehr lieferbar sind, habe ich den TF in eine Mulde im Kessel verlagert, wo er besser an den Kessel gekoppelt ist als an die Brühgruppe. Ich habe später gemessen, für die Temperaturstabilität wirkt es sich sogar positiv aus, vor allem aber verhindert Überschwinger an der Temperatur der Heizung.
Ich habe den Temperaturfühler dort dann mit einem Stück Kupferblech an den Kessel gepresst, statt mit dem Aluband zu kleben, das dürfte aber wenn überhaupt ein Unterschied, dann eine Verschlechterung ausmachen (da das Kupferblech Wärme ableitet).

Die Inbetriebnahme

Zuerst die Erdverbindung durchgepiepst. Sofort fiel es auf, das zwar ist das Gehäuse vollmetallisch ist, die Verbindung mit dem Erdleiter aber nur die Gehäuseteile haben, die gezielt über eine Schraube mit einer Fächerscheibe an den Erdleiter angeschlossen worden sind. Ich habe es erwartet, wollte aber alle besonders nochmal darauf aufmerksam machen. Das muss ich auch nachbessern, es fehlten mir aber kleine Fächerscheiben. Die Risikogruppe (Kühlfläche vom SSR und das Frontblech am Schalter) wurde aber direkt sauber verdrahtet.
Kurz nach dem ersten Einschalten ist das SSR rausgeflogen, ich habe einen dicken Fehler in die Verdrahtung eingebaut. Deswegen habe ich hier so gut wie keine Bilder von dem innerem der Box eingestellt – die, die ich habe, zeigen die falsche Verdrahtung und das wäre verwirrend.
Nachdem ich die Verdrahtung korrigiert habe, funktionierte die Elektrik auf Anhieb. Es blieb noch mir den PID zu parametrieren.
Das Autotune lieferte ersten Ansatz, der war aber nicht so gut – zwar schnell auf Temperatur aber danach folgte so ein Überschwinger… Autotune funktioniert nur sinnvoll mit sinnvoll dimensionierten Systemen, unseres ist es aber nicht. Die Heizung ist viel zu stark im Vergleich zur Kühlung / Wärmeverlust, das System pendelt sich bei konstanter Temperatur bei ca. 2% Einschaltdauer ein, das Autotune ist gedacht für eher um 50%, was im Normalfall auch gilt. Also man musste Hand anlegen. In kurzer Zeit kam habe ich es hingekriegt, die großen Überschwinger aus dem System zu verjagen und die Gaggia wurde wieder gutmutig.
Der zweite Regelkanal steuert die rote Warnleuchte an. Ich habe dort 112.5°C mit Hysterese von +/-7.5°C eingestellt, also die Leuchte geht bei 120°C an (quasi als Signal für „Dampfbereit“) und bei 105°C aus (also „abgekühlt). So bleibt sie auch bei kurzen Überschwingern nach einem Bezug oder beim Aufheizen aus.

Das Resultat

Hier nicht lange nach Aufheizen auf Dampftemperatur abgelichtet: die rote Leuchte leuchtet und warnt, dass die Maschine noch zu heiß ist. Die Solltemperatur von 98°C ist natürlich Schmarrn gewesen und gleich ein doppelter, da das Thermoelement ca. 2°C zu viel anzeigt (bezogen auf die Kesseltemperatur, da die Brühtemperatur ist janz woanders).

Viel Spaß beim Nachmachen und vergißt nicht:
230VAC ist ernst zu nehmen und in feuchter Umgebung erst richtig!

Eine Version zum Ausdrucken liegt als PDF hier (1.5MB)

Marek

Kürzlich hat ein PMR-Funksatz von meinem Kumpel den Geist aufgegeben. OK, es waren Spielzeuge, aber die Geräte haben uns recht guten Dienst beim Kanufahren geleistet und ich dachte mir, ich kaufe jetzt ein Paar gescheite Funken, so, dass wir in der Zukunft keine Probleme haben. Ich habe mich langsam von einfachen Alan/Midland in Richtung Alinco hochgeschaukelt und am ende beim Neuner (Neuner Funkversand) ein Paar Alinco DJ-S45CQL bestellt. Da es schnell laufen musste (ich wusste nicht, dass Markus Neuner von heute auf morgen liefert, wörtlich), die nächste Kanutour steht quasi ab morgen an, habe ich erst gekauft und dann genau gelesen. Oookay, dachte ich mir, man hätte vielleicht sich das mit den Mignon-Akkus besser überlegen sollen…

Versorgung und Leistung bei Alinco DJ-S45CQL

Das Gerät kann (offiziell) wahlweise mit zwei AA (Mignon) Zellen oder mit einem Sonderakku (EBP-60, Li-ION) versorgt werden. Verkauft wird es auch entweder „solo“ oder im Satz mit einem EBP-60 Akku und einer Ladeschale (Tischlader), wobei die letztere Version um etwa 40€ mehr kostet (immerhin ein Schnäppchen, da der Akku sowie das Ladegerät sich einzeln mit je 30€ bezahlen lassen).
Da ich einen guten Vorrat an Eneloop Akkus habe und die 100€ je Funke eh schon die oberste Schmerzgrenze war, dachte ich mir, ich spare und lasse das mit dem Sonderakku sein. Ob dies eine sinnvolle Entscheidung war, kann man streiten, da, wie ich kurz nach dem Kauf gelesen habe, auf NiMH Akkus lässt die Sendeleistung deutlich nach. Die Frage: was ist eigentlich „deutlich“ konnte mir aber niemand eindeutig beantworten.

Neugierig wie ich bin, habe ich nachgebohrt. Bei www.alinco.com kann man sich die Schaltpläne und Serviceanleitung herunterladen. Man stellt schnell fest, dass hardwaremäßig der Unterschied zwischen der „Zivilversion“ DJ-S45CQL/CQS und der AFu-Variante DJ-S45T/E sehr gering ist. Um genau zu sein, die CQ hat einen zuschaltbaren Leistungsbegrenzer für LPD (10mW) und ein Paar diskrete Bauelemente, die die Modulationstiefe (2,5kHz bei CQ und 5kHz bei T/E) bestimmen, sind anders. Sonst ist die Hardware identisch.

Das nächste Erkenntnis aus der Serviceanleitung ist, dass beide Versionen genau gleich eingetrimmt werden: es wird die Leistung an dem Antennenanschluss auf den Nennwert eingestellt und zwar auf 2W bei hoher Sendeleistung und 0,5W bei niedrigen. Ja, im Servicemodus sendet auch die CQ mit max. 2W. Nach der Einstellung wird die hohe Sendeleistung bei der CQ-Version gesperrt.
Der Haken ist: diese Einstellung wird bei 6V Versorgung (maximale zulässige Eingangsspannung) vorgenommen. So wird im Endeffekt garantiert, dass die Funke nie mit mehr, als die Nennleistung sendet, bedeutet aber, dass im Akkubetrieb weniger rauskommt. In der Beschreibung der DJ-S45CQL auf der Webseite steht kryptisch nur, dass sie „mit 2AA leistungsstark, unter dem legalen Limit“ sendet. Die Angaben bei der DJ-S45T/E sind aufschlussreicher: 2W bei 6V, 1W mit Lithium-Akku, 0,5W mit AA und 0,4W bei NiMH. Und dann gleich ein Vermerk: eine niedrigere Sendeleistung ist verfügbar, 0,5W bei 6V und ca. 150mW bei 2 Mignon. Ha! Da liegt der Hase im Pfeffer! Wie gerade festgestellt ist die Hardware gleich und die CQ arbeitet immer in gedrosseltem Modus. Also heißt es: die 500mW nur bei 6V, mit Batterie – weniger, so um 150mW. Stimmt es jetzt aber?

Ich habe das Datenblatt von dem Leistungstransistor in der Sendestufe rausgeholt. Unter anderen Angaben ist dort eine schöne Kurve zu sehen, die die Leistungsverstärkung in Abhängigkeit von der Drain-Spannung zeigt. Da dieser Transistor direkt aus dem Akku versorgt wird, ist seine Uds gleich (bzw. geringfügig kleiner als) der Batteriespannung. Die vom Diagramm abgelesenen Verstärkungswerte sind in der Tabelle 1 zusammengestellt worden. Angenommen die Funke ist richtig nach Serviceanleitung getrimmt, ergeben sich dann entsprechend der Versorgungsspannung unterschiedliche Sendeleistungen.

Tabelle 1: Leistungswerte vs. Versorgungsspannung

Wie man sieht, decken sich die berechneten Werte und die Angaben von Alinco Website recht gut. Um zu prüfen, ob die ganze Überlegung Hand und Fuß hat, habe ich es probiert, die tatsächlich abgestrahlte Leistung zu… naja, zu messen ist übertrieben gesagt, aber zumindest wollte ich es ausschließen, dass das Gerät bei fallenden Versorgungsspannung automatisch auf die hohe Sendestufe umstellt (wäre eigentlich möglich, da unter 3V kommt bei hoher Sendeleistung gerade knapp 500mW raus, also der legale Limit wäre nicht verletzt).

Dafür habe ich mir einen Detektor-Empfänger gebaut (danke Andreas für den Hint!), bestehend aus einem λ/2 Dipol, zwei BAT43-Dioden (habe zur Hand gehabt) und einem Folienkondensator mit 22nF (siehe Abbildung 1). Die Spannung vom Kondensator ist dann über eine verdrillte Leitung an einen alten Siemens µA-Multizet gegangen, der sich bekanntlich von jeglichen HF-Störungen nicht beeindrucken lässt (Zeigerinstrument aus den 50-er Jahren).

Abbildung 1: Detektor

Der Aufbau erhebt keinen Anspruch auf Messfähigkeit, er erlaubt aber eine “mehr-weniger” Aussage, d.h. man kann feststellen, ob sich die Leistung bei variierender Versorgungsspannung ändert und ob sie steigt oder sinkt. Mit frisch geladenem Lithium-Akku (4,2V) bringt das Funkgerät den Zeiger auf ca. den doppelten Ausschlag wie mit 2 NiMH Akkus. Somit ist die grobe Plausibilitätsüberprüfung drin.

So, wie war es nochmal mit dem Akku?

Tja. Bei diesen Leistungsverhältnissen dürften die Mignon-Akkus nur etwa die Hälfte an Reichweite bringen (ein Viertel der Sendeleistung). Nun, ob es ausreicht oder nicht steht auf einem anderen Blatt geschrieben, da immerhin reicht oft LPD mit 10mW auch aus. Künstlich die Sendeleistung “aufbohren” will ich nicht, teure Original-Akkus kaufen sehe ich nicht ein (vor Allem wegen mangelnden Möglichkeit, sie im Auto zu laden), alternative muss her. Unter näherer Betrachtung kommt raus, dass das Akkufach der Alinco verdächtig an die Bauform einer CR-V3 Batterie erinnert. Weißt ihr was? Eine CR-V3 passt! Und ist sogar verpolungssicher! Irgendwie hat Alinco es “vergessen” in der Anleitung über die CR-V3 zu schreiben? Komisch, selbst die Kontaktfeder sind so gestaltet, dass sie mit einem CR-V3 kontaktieren können (die Kontakte sind versenkt in runden Löcher, ein Blattfederkontakt oder eine dicke Spiralfeder kommt nicht tief genug). Um Spannung kann es nicht gehen, da die CR-V3 Primärzellen 3.0V haben und die CR-V3 Akkus sind auch Li-ION, wie das Originelle Akku. Naja. Verkaufspolitik halt.

Genaue Analyse der Bauform des Original-Akkus (die Bilder im Internet sind nicht immer so klar, wie man es sich wünschte) zeigt nur einen Unterschied zu CR-V3: eine kleine Nase an der Unterseite. Diese Nase legt einen Schalter (SW101, Serviceanleitung Seite 32) im Batteriefach um. Nein, der dient nicht der Erkennung des Akkus, das Signal geht nicht mal an die CPU! Der schaltet nur die Ladekontakte auf der Hinterseite frei (über Q114/Q115), so dass der Akku in der Original-Ladeschale geladen werden kann (sonst würde die Gefahr bestehen, Mignon-Zellen aus Versehen zu laden).

Also, bei eBay ein CR-V3 Akku geholt und voilà! Er passt! Es gibt nur einen kleinen Haken: der Akku ist zwar Li-ION, macht aber irgendwie verdächtig wenig Spannung. Es scheint Geräte zu geben, die für CR-V3 Primärzellen (glatte 3.0V) ausgelegt sind und die mit der höheren Spannung einen Lithium-Akkus (3.7-4.2V) nicht klarkommen. Der Akkuhersteller hat dafür gesorgt, dass die Spannung künstlich abgesenkt wird. In meinem Fall war es eine Reihendiode. Nachdem ich sie gebrückt habe, tut alles genau so, wie mit Original-Alinco-Akku (bis auf das Aufladen im Gerät).

Der Akku sieht so aus:

Gekauft bei http://stores.ebay.de/tradeshop – schnelle Lieferung mit DHL und gute Ware.

Der Aufkleber lädt ein, entfernt zu werden…

Jaja, 2000mAh, aus 2 Zellen je 650mAh – OK, der Händler gibt keine Kapazität an, nur dass es sich um Akkus mit hoher Kapazität handelt. Ich muss ihn Recht geben, mehr als 1300-1350mAh (ECHTE Kapazität) habe ich in dieser Bauform nicht gesehen und Aufkleber hat nicht er angebracht. Die Kapazität habe ich nachgeprüft und sie ist echt, 1300mAh bei 0.5A Entladestrom, also für die Funke einfach super.

Nach Anheben dieser Nase kann man die Kunststoffschale vorsichtig abnehmen.

Das sind die Dioden, die für den Spannungsabfall sorgen: eine PN-Diode in die Entladerichtung (0.7V -> macht ca. 3.3V am Akku) und eine Schottky-Diode in die Laderichtung, so dass das Ladegerät nicht spinnt. Da die Dioden auch als Abstandhalter dienen habe ich sie gebrückt statt zu entfernen.

Ein genauerer Blick…

Ich will keine Akkus knacken aber ich will trotzdem Full-Power!

Die Chinesen haben auch eine Lösung…
Mignon-Form, 700mAh, Li-ION Zelle. Natürlich, EINE PRO FUNKE REICHT. Das heißt, man braucht noch einen Dummy, einen Kurzschluss quasi. Ich habe ein 50mm Stück von Alu-Rundstab Φ10mm abgeschnitten und mit Schrumpfschlauch isoliert. In jede Funke kommt ein Akku und ein Alu-Stab. Nachteil ggü vorheriger Lösung ist die deutlich kleinere Kapazität: nur 700mAh (ja, in der Beschreibung steht 900mAh, gemessen sind 700). Als Vorteil – man muss nicht am Akku rumbasteln. Ich habe solche Mignon-LiION aus meiner (auch chinesischen) Taschenlampe, daher habe ich beide Lösungen ausprobiert.

Viel Spaß und macht nichts kaputt.

Marek

Wie hier schon beschrieben habe ich nach einem Ersatz für Sony ICD-SX750 gesucht. Nachdem der erste Versuch mit Tascam DR-07 sich als ein Schuss in den Ofen entpuppte, habe ich ein wenig drauf gelegt und mir den Olympus geholt. Wie der sich bisher gegen den Sony verteidigt hat, darüber schreibe ich heute.

Allgemein

Ich bin ja kein Musiker. Ich habe die gerade die erste Stufe der musikalischen Ausbildung erreicht, ich kann also erkennen, ob es gespielt wird, oder nicht.

Ich bin ein Fotograf. Manchmal drehe ich auch ein Video auf einem Urlaub, oder von einer anderen Feier. Und da kommt der Knack: Sehr, sehr oft habe ich am Ende ein Stück Tonspur, oder einfach ein Geräusch, was zur Ergänzung einen Dia-shows fehlte, vermisst. Naja, eine Kamera kann man schlecht die ganze Zeit drehen lassen und ein Foto nimmt erst gar kein Ton auf. Also über kurz oder lang musste ein Tonrekorder her.

Zuerst habe ich mir es mit einem Diktiergerät probiert, der lieferte einen sehr schönen Ton (für ein Diktiergerät auf jedem Fall), hat aber einige kleine Nachteile gehabt (z.B. nur den eingebauten Speicher). Darüber aber schreibe ich weiter.

Zuerst habe ich bei Thomann einen Tascam DR-07 gekauft. Gleich nach dem Auspacken wurde ich belehrt, wie mich der Sony-Rekorder verwöhnt hat. Das Teil rauschte wie eine Kaskade. Die Menüführung erinnerte an Software aus der Commodore C-64 Zeit und das an iPod angelehnte Drehrad reagierte wackelig auf die Eingaben. Das Gerät ging Retoure an Thomann und ich habe mir den LS-5 bestellt. Auch bei Thomann – der Kundendienst war einfach hervorragend.

Ist das Teil jetzt besser als das Diktiergerät von Sony? Teilweise. Lesen Sie weiter.

Technisches über Eingänge

Man hat sich mittlerweile daran gewöhnt, dass alle Herstellerangaben mit Vorsicht zu genießen sind. Olympus schreibt über das Gerät folgendes:

Input level:
MIC SENSE HIGH/LOW switch is set to [HIGH]:
- 59 dBv
MIC SENSE HIGH/LOW switch is set to [LOW]:
- 39 dBv
LINE IN jack input:
- 6 dBv

Nun, was soll man jetzt bitte als Input Level verstehen? Ist das der Pegel, bei dem Clipping kommt, oder ist er noch mit ‘Headroom’ gepolstert? Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser, also, Funktionsgenerator (Agilent 33250A) her und schauen wir mal, was rauskommt.
ACHTUNG Mathe!

Zuerst die Empfindlichkeit

Der Olympus hat eine dB Skala. Eigentlich ist sie als auf FSR (Full Scale Range, Vollausschlag) bezogen zu verstehen, d.h. bei über 0 dB FSR clippen (verzerren) die AD-Wandler die Spitzen des Signals.
Mit dem tatsächlich anliegendem Eingangspegel (Spannung) hat die Anzeige in allgemeinem recht wenig zu tun. Man kann aber den Zusammenhang über ein Test wieder herstellen. So ermittelter Zusammenhang gilt natürlich nur für eine bestimmte Stellung des Aufnahmepegelreglers.

Bei voll aufgedrehtem Aufnahmepegelregler (Poti auf 10) ein Signal mit ca. 1V RMS bringt die Anzeige auf 0dB und das Warnleuchte zum Blinken. Eine halbe dB tiefer (bei 950mVrms) springt die Anzeige auf -1dB und verhält sich ab dort so weiter bis -42dB – linear bis geht nicht mehr. Also – vorausgesetzt das Pegel-Poti steht auf 10 – die Anzeige kann direkt in dBV interpretiert werden (auf 0.5dB genau). Das ist erst mal schön, da so hat man zur Not auch eine absolute Pegelmessung in dBV (nicht mit dBv verwechseln!).

Wie steht jetzt aber die Anzeige zum aufgenommenem Signal?

Eine Sinusoide mit 775mVrms aufgezeichnet in WAV hat einen (digitalen) RMS-Wert von 0.58 und Amplitude 0.821 (1 = Vollausschlag). Rechnen wir jetzt nach:
Da maximale Amplitude bei 1 liegt, das aufgezeichnete Signal hat ein Headroom vom 20*log10(1/0.821) = 1.71dB.
Das bedeutet, dass Clipping kommt bei 775mVrms + 1.71dB = 775 · 10^(1.71/20) = 944mV
Das bedeutet, dass sobald die dB-Anzeige auf 0dB kommt und die Clip-LED leuchtet hat man Clipping im Kasten.

Nun aber zu den Angaben wegen Eingangsempfindlichkeit. Dem Test nach, clippt die Aufnahme bei 950mV, also bei -0.5dBV = 1.77dBv. Olympus spezifiziert die Eingangsempfindlichkeit bei -6dBv = , also 7.77dB tiefer. Das bedeutet, dass bei dem Nennpegel man noch fast 8dB Headroom hat.

Und was mit dem Mikrofoneingang?

Bei Mic Sense auf Low und Low Cut auf off bringt ein Sinus mit 10mV RMS den gleichen Ausschlag, wie 775mV über line-in. Clipping kommt also bei ca. 12.2mV

12.2mVrms = -36dBv

Olympus spezifiziert die Empfindlichkeit hier bei -39dBv, also bei Nennpegel hat man noch 3dB “Luft”.

Das Umschalten des Vorverstärkers auf “High” bringt zusätzliche 20dB Verstärkung (und mindestens soviel Rauschen) mit sich. Genau habe ich hier nicht nachgemessen, da mir eine rauscharme, niederimpedante Quelle mit 1mVrms nicht zur Verfügung stand.

Verglichen mit dem Sony ICD-SX750

Der ICD-SX750 hat eine digitale Pegeleinstellung, die von 0 bis 30 geht. Die ist leider nicht ganz dB-linear, aber als Anhaltspunkte habe ich gemessen:
30 = 17dB mehr, als 20.
20 = 10dB mehr, als 10.

Line-in:
Bei der Einstellung “30″, also maximaler Verstärkung, reichen 115mVrms (-16.5dBv) um die Anzeige auf -1dB zu bringen.
Bei der Einstellung “20″ braucht man 775mVrms, also 0dBv
Bei der Einstellung “10″ braucht man +8dBV, 2.5Vrms, oder +10.2dBv um auf -1dB zu kommen
(der Sony zeigt die ’0dB’ nicht direkt an, nach -1dB kommt “OVER” und hängt eine längere Zeit, deswegen habe ich mich an -1dB orientiert, wo die Skala noch dynamisch arbeitet).

Mikrofoneingang:
Der Mikrofoneingang zeigt bei der Einstellung “20″ und 10mV am Eingang “-7dB” und bei 7.5mV – “-10dB”.
Rechnerisch kommt raus, dass bei “30″ müsste die Vollaussteuerung bei ca. 3.2mV RMS kommen.

Der LS-5 ist also bei dem Line-in um gute 18dB (!) weniger empfindlich, als der Sony.
Beim Mikrofoneingang sieht die Sache anders. Auf “Low” ist der Olympus um 12dB weniger empfindlich, auf “High” – um 8dB empfindlicher.

Fazit, oder für die quer zur Mathe

Ein Line-Pegel (-10dBv) bringt den Olympus auf ca. -12dB (FSR).
Das Nennpegel (-6dBv) hat noch ca. 8dB Headroom.
Beim Nennpegel vom Mikrofon (-39dBv) bleibt noch ca. 3dB Luft.

Rauschabstand

Das Ganze relativiert sich beim Betrachten des Rauschabstandes. Man muss hier zwei Sachen berücksichtigen:

1. Das Grundrauschen beim Sony sinkt mit dem eingestelltem Aufnahmepegel. Beim Olympus bliebt das Rauschen konstant und hängt nur von der Einstellung des “MIC SENSE” Schalters.
2. Nennempfindlichkeiten unterscheiden sich bei beiden Geräten. Um Äpfel mit Äpfel vergleichen zu können habe ich mich entschieden, für die Berechnungen ein Line-In Signal mit 775mVrms und ein Mikrofon mit 10mVrms anzunehmen.

Wenn man den Sony auf “20″ einstellt, also passend zum Signal mit 775mVrms (0dBv), liegt sein Rauschen bei -76dB.
Olympus eingestellt auf “10″ hält sein Rauschen auf ca. -85dB.
Die Zahlen stimmen für beides, Line-In und Mikrofoneingang (auf Low bei Olympus).
Bei schwächerem Mikrofonpegel wird’s schlimmer, der Olympus auf “High” hat das Rauschen auf -65dB, der Sony auf “30″ rauscht mit -60dB und bringt 8dB weniger Verstärkung auf die Waage.

Frequenzgang

Nachdem ich im Netz von “low-frequency roloff” usw. gelesen habe, beschloss ich gleich noch den Frequenzgang zu überprüfen. Da ich das Ganze sowieso schon am Funktionsgenerator hängen gehabt habe, war es rück-zück erledigt.
Ein Durchlauf von 5Hz bis 50kHz, aufgezeichnet in WAV 96kHz/24bit, ausgewertet nach Amplitude FSR:

Man sieht klar, dass die Angaben von “20Hz-44kHz” nicht nur eingehalten, aber nach unten deutlich übertroffen werden – bei 5Hz hat man gerade die -3dB erreicht.

Mikrofoneingang hat aber einen eindeutigen Hochpass mit 20Hz als Eckfrequenz eingebaut. Das ist weitgehend nicht so schlimm, als in einigen Foren beschrieben – da redet man von einem 60Hz low-cut. Bei 60Hz ist der Mikrofoneingang um nicht mal 1dB schwächer, als bei 1kHz. Also keine Panik, die 20Hz-44kHz gelten auch für Mikrofon.

Was auffällt ist aber, dass ein mit eingeschaltetem Low-Cut aufgenommene Signal einen um 3.8dB geringeren Pegel hat, als ein ohne Bandbreitebegrenzung. Ich habe die Messung mangels weiteren Zugang zum Funktionsgenerator nicht wiederholen können, wenn es aber stimmt, dann bringt der Low-Cut Filter eine zusätzliche Dämpfung mit.

Hier, zum Vergleich, die gleichen Kurven für Sony ICD-SX750. Da ich mit gleichen Eingangspegel messen wollte, musste ich die Verstärkung im Rekorder kleiner stellen.

Da sieht man eindeutig, dass die Bandbreite deutlich schmäler ist, als das, was LS-5 anbietet.

Frequenzgang – normalisiert

Mikrofoneingang, 10mV sinus, 5Hz-50kHz. Achtung! Vertikale Skala ist SEHR stark vergrößert! Die Abszisse ist die -6dB Linie!

Technik, technik, aber wie hört es sich an?!

Gut. LS-5 liefert einen natürlichen Ton.
Ich bin zufrieden, aber wie gesagt, ich bin ja kein Musiker und meine Ohren sind nicht so fein.
Auf jedem Fall ist der Eindruck der Räumlichkeit besser geworden, die Töne klingen satter und detaillierter. Den Messungen zu trotz habe ich das Gefühl, dass der Sony ein Bisschen weniger Rauscht – mag an dem Spektrum des Rauschens liegen.

Man muss auch fairerweise sagen, dass gerade bei menschlichen Stimmen ist die eingeschränkte Bandbreite des Sonys gar nicht nachteilig. Der LS-5 liefert einen natürlicheren Ton, aber aus dem SX750 mag oft eine verständlichere Aufnahme kommen. Das ist so ein Bisschen wie ein Unterschied zwischen einem Richtmikrofon und einer Kugel, nur nicht in Räumlichkeit sondern in Frequenzgang.

Und jetzt eine Aufnahme:
Ein Mix aus dem LS-5 und (auf der Kamera montierten) Rode Video Mic Pro (Stereobild kommt 100% vom LS5, da VideoMico mono ist):

Ende Teil I – demnächst schreibe ich über die Bedienung usw.

Von vorne weg: ich brauche ein Aufzeichnungsgerät als Pendant zu einer videofähigen SLR Kamera. Es muss ausreichend gute Mikrofone haben um Umgebungsgeräusche für Atmosphäre aufzunehmen und es muss (wahlweise) das Signal von einem Richtmikrofon aufzeichnen können.

Zum TASCAM DR-07:

Verarbeitung des TASCAMs ist für ein Kunststoffgehäuse schon nicht schlecht, es knirscht nichts, die Teile der Schale passen mechanisch gut zusammen, leider aber nicht optisch. Das heißt, die Linien der Ober- und Unterschale treffen sich nicht, am Rande den eingeklebten Seitenpanels schaut der Kleber raus. Das gibt ein Gefühl, man hätte ein Spielzeug oder eine Seifenschale in der Hand. Na gut, das Gerät ist nicht zum Anschauen da, nur zum Ton aufnehmen.

[Klick = Vollbild]

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Positiv fand ich das Drehrädchen zum Einstellen des Aufnahmepegels, es ist durch versenken gegen versehentliches Verdrehen geschützt und ermöglicht ein stufenloses Einpegeln. Leider wird das Streifen mit einem Finger an dem Gehäuse sehr laut auf die Mikrofone übertragen, also nix mit unauffälligem Nachregeln während der Aufnahme (außer mit externem Mikro natürlich).

Das Bedienkonzept mit dem Drehrad ist recht gut, vor Allem das Durchsuchen einer Aufnahme. Ein Manko ist, dass das Drehrad recht schwer zu erreichen ist – wenn man das Gerät so hält, dass man gut an den Pegelregler und die Aufnahmetaste kommt, muss man entweder das Griff umlegen, oder mit dem zweiten Hand ran. Das Drehrad selbst hat ein Bisschen zu viel Widerstand, was gerade bei Menüführung stört: die Kraft, die man anbringen muss, um das Rad in Bewegung zu setzen, führt meist zum Verdrehen des Rades gleich um 2 Schritte. Ist aber sicherlich Gewöhnungssache.

Bei dem Display fiel mir auf, dass die Pegelanzeige keinerlei Skala hat – es gibt zwar Striche, aber keine Zahlen dazu. Man darf nur raten, wo was ist. Nicht so schlimm, wenn man aber auf Zahlen an der Skala verzichtet, wäre es IMO sinnvoller nur wenige Striche anzubringen (z.B -3, -12 und -20dB). Das ist schneller zugeordnet, als 10 Striche ohne Kommentar.
Außerdem ist das Display gut, man kann sogar das Kontrast einstellen, was gerade bei Bedienung in kalter oder heißer Umgebung sehr hilfreich sein kann.

Ein K.O. Kriterium für mich – und der Grund, warum ich das Gerät an Thomann zurückgeschickt habe (LOB LOB für die BESTE Kundenbetreuung die ich je erlebt habe!) war das Eigenrauschen den eingebauten Mikrofone. Verglichen mit ICD-SX750 (Preispunkt ähnlich, um 140€) ist das eine Katastrophe. Ja, wenn es ausreichend laut ist, dass man die Verstärkung herunter regeln kann, liefert das Gerät ein schönes Ton, aber mag es leiser werden, sagen wir mal am Abend, wo man mit normalen Stimme am Tisch etwas bespricht, dann wird es sofort auffallen: selbst wenn alle die Klappe halten, spricht das TASCAM weiter.

Schneller Test – einfach beide Geräte neben einander im Abstand von 15cm gelegt, Aus ca. 40cm gesprochen, beide Geräte auf (fast) max. Verstärkung, so dass es das gleiche Pegel rauskommt (ca. -4dB Spitze), alle Limiter, Filter, sonst noch was aus, Aufnahme!. Die Dateien sind als WAV aufgenommen worden und fürs Web in 192kbps MP3 mit LAME umgewandelt.

Sony ICD-SX750:

Sony ICD-SX750 als WAV

Tascam DR-07:

Tascam DR-07 als WAV

Und noch zwei Bilder zum Inhalt der Packung:

Marek

Gossen Lunasix 3

Gossen Lunasix 3, although built around the early ’70, is a very capable hand-held meter even by today standards. It beats my Canon 20D built-in meter in terms of actual low-light performance by 5 stops. Unfortunately it belongs to one of these designs, that relied on mercury battery voltage staying constant throughout their life and mercury batteries were banned few years ago. This article describes, how to deal with this problem.

There is a battery chemistry available that can replace the now obsolete mercury batteries. Silver oxide cells have equally stable voltage output and are based on the same principle, as mercury batteries, the main difference being use of silver in place of mercury, which makes these batteries more expensive to manufacture. Since the amount of silver in these button batteries is tiny, the manufacturing cost difference isn’t really relevant to the sale price, but it shows why the mercury was used in the first place – cents sum up to dollars fast.

The Gossen Lunasix is a purely passive circuit, i.e. there are only resistors and the galvanometer in it, no diodes, no transistors, no fancy electronic circuitry. Light is detected using a CdS (Cadmium Sulphide) LDR (light dependent resistor) that directly influences amount of current allowed into the galvanometer. For details on such meter design see my article here (although the relevant PDF isn’t finished yet, the part covering mercury cell based meters is ready).

Being a purely passive, resistive, linear circuit it has no principal problem with a slightly higher battery voltage, besides showing wrong exposure values of course. As CdS cells are not made to very tight tolerances CdS based meters have to provide for a relatively wide adjustment range. Because of this, in most cases it is possible to readjust the meter for 1.55V silver oxide cells with no further hardware modifications. This, however, could require moving some of the adjustment pots towards their extremes and limit the adjustment precision, so as long, as you can solder two wires together, putting in a voltage-dropping diode is a good idea. It will also prevent any surprises with batteries put the wrong way around (the original 625 cells were mechanically keyed, the replacement SR44 aren’t, this isn’t really a problem as Lunasix won’t be damaged by reversed voltage polarity).

Disassembling the meter

Tools needed

1. A flat screwdriver with a narrow blade (2-3mm).
2. A sewing needle or a sharp pin might prove useful.
3. A hair dryer or a nice sunny spot.

As with most Gossen devices there’s going to be some aluminum plate involved In this case it’s the back plate of the meter. It has a hole in it, through which the serial number can be seen. Don’t get fooled: the plastic feet are part of the housing, they don’t hold anything in place and cannot be removed!

The plate is glued in, you have to pry it carefully off taking care not to bend it too much. It helps to warm the glue up, so either use your hair-dryer or put the meter belly-up in the sun (in either case remember to remove batteries first!). Don’t overdo the heating thing, or you will deform the meter housing, or, worse, damage the movement inside. Get it pleasantly warm to the touch, but not very hot! Use a needle or a sharp screwdriver blade to lift the plate through the serial number opening at the back.

Under the plate you will find six screws (see photo to the right, above). Remove four: all that are outermost at the corners (in one corner there are two screws, remove only the one closer to the corner). The upper half of the case will lift off. Inspect carefully the front part where the sensor is.

There will be, from the outside towards the inside:

• A black plate with the incident metering dome.
• A small piece of glass window (it makes the impression of being IR-cut filter too, but I’m not sure)
• A sliding metal plate with silverish ND6 filter mounted in it

The last element in the list you have to be extremely careful about: it will likely spring out if you try switching the meter on. If you lose this part or damage it, it will be extremely hard to replace or repair.

Putting a diode in

Tools and parts needed

1. Soldering iron, some solder and a little flux (or colophony).
2. Tweezers.
3. Side cutter.
4. Pretty much any physically small diode you can lay your hands on. Do not use germanium diodes, they have too little voltage drop and you would need two of them (remember, this meter ran on 2 cells, so we have now 2*(1.55-1.35) = 0.4V to lose.

Inspect the left-top side of the meter. You will notice back of the battery compartment and two wires coming from it. The negative pole goes to the corner of the board, while the positive ends somewhere around the center. Solder the diode into the negative wire, the small bar on the diode housing shall point towards the battery compartment (see photo to the right).

Insert batteries and activate the battery check (no need to reassemble the meter at this point). The needle should stop now within the red field or very close to it. If your meter was dead-on with mercury batteries and the meter needle on battery check stops now within the red field you are most likely done. If your meter was dead-on but the needle doesn’t show good battery voltage now, you might try another diode type. It will cost you less work than recalibrating the meter.

If the battery check passes on current settings, put the top cover again on (look for the small glass window, if it tilts inwards you won’t be able to put the cover on) and test the meter against a good known one. Chances are that it is either dead-on now, or off by a small amount, like 1/3 of a stop. If it’s off by a little and the offset is close to constant across the range, note this offset and compensate with film speed setting. Resist the urge to recalibrate, as it is not as trivial task as it sounds and getting the meter back to factory-quality calibration requires either proper tools or some patience.

However, all parts age, so if your meter is old it could be necessary to recalibrate anyway. Or it wasn’t all that well calibrated before. Anyway, it won’t improve with the diode in. You might also have decided to try recalibrating for silver-oxide batteries without using a diode.

There are two approaches to calibration: you can either do it directly, by exposing the meter to different light levels and succesively adjusting the trimm-pots, or indirectly, by recording the LDR characteristics and calibrating with substitute resistors. The first approach is easier when you either have an adjustable lightbox, or several white walls with different levels of illumination accessible at all times. The second approach is easier for a casual tinkerer, it requires more steps and could take more time, but makes calibration without a good reference set possible.

Metering ranges

There’s a neutral density filter of 6 stops attenuation installed in front of the LDR. When you switch the low-light range on, this filter is removed from in front of the sensor for the period of measurement. This means, that the amount of light actually reaching the LDR for EV6 on low-range and for EV12 on the high range is the same, as in the second case there’s an attenuation of 6EV.

The corresponding scale points that result in the same effective illumination of the CdS sensor are listed here:

As you can see, for calibrating the point 20 on the high-light scale you either need a lightbox outputting EV15, or you cheat, remove the filter, set the lightbox to EV9 and adjust the meter as if the filter was there, i.e. to read 20 on the highlight scale. Equally, producing an accurate EV0 for calibrating low-light scale might turn tricky, so you can instead cheat, put the filter in (decoupled from its drive spring) and measure EV6 instead. The net result is, you need only EV5 to EV10 reference range to adjust this meter.

Recalibration by a direct approach

Tools needed

1. A flat screwdriver with a narrow blade (2-3mm).
2. An adjustable lightbox or equivalent.
3. Unless your lightbox is calibrated in EV, you will need a known, good, accurate light meter. If you use a meter built into some camera, make sure it isn’t in ‘matrix’ metering. Center-weighted is best.

Towards the bottom of the PCB you will find four trimm-pots available through holes in the pcb (see photo). The left pair is responsible for low light range (1-12, no ND filter), the right pair – for the high light range (12-22, ND6 filter in the light path). The two pots closer to the center are for adjusting offset, while the two pots that on the outside adjust the slope (more or less, they are actually cross-linked). Adjustments done for the low-light range do not influence the high-light range, nor the other way around.

Calibration is an iterative process:

• For low light: set your lightbox to EV5 and adjust the slope pot for low-lights till the dial read `10′. Set your lightbox to EV0 and adjust the offset to make dial read `5′. Repeat, if this time dial reads more than `10′, reduce slope, else increase slope, and so on.
• For high light: use EV14 (19 on the dial) and EV8 (13) instead, and tweak the right two pots.
• Remember you can cheat: you can set EV6 and put the ND in, when on low light range, to get EV0, and you can set EV6 without ND on high lights to get EV12.

Next step is to completely assemble the meter and check the calibration throughout the range. Especially if you have `cheated’ on EV settings! If you use a dSLR internal meter for reference, don’t rely on camera indicated exposure, but rather make a test exposure of a uniform (preferably white) wall on meter-indicated parameters and evaluate histogram. It should be a centered peak. Remember, that Canon dSLR usually have about ASA125 equivalent on “ISO100″ setting.

You will likely find the meter to be off around the bottom of the scale. If it reads good above 13 on high, and above 4 on low, just accept it. On my meter there’s 1/6 of a stop mismatch about `12′ on the scales, i.e. 12 on low-light is about 11 5/6 on high. While you can get these to match perfectly, it will throw the other end of scale off by much more. Remember, that the upper scale end is more accurate and around cross-over between the scales just take the reading from the lower range as more reliable. The lowest end of low-light will anyway need correcting for Schwarzschild effect, so getting it more accurate than 1/3 stop makes no real sense anyway (even though it is dead on on my meter).

Recalibration using substitute resistances

As you must have already noticed, calibration is a repetitive process that converges on the proper value in several steps. While many meters can be easily calibrated in one-shot by computing necessary resistor values and just setting them, Gossen meters make this approach extremely difficult by using a non-linear scale. Working the scale nonlinearities back into their original formulas would likely lead to too many assumptions and thus inaccuracies, so I consider it a void attempt in this case. However, repetitive process like this requires you to have a necessary set of reference luminances at hand, e.g. an adjustable lightbox. For many a hobby tinkerer this is not the case.

An observant reader might have noticed, that the CdS cell does not change during calibration. All we really do with the adjustable lightbox is making the cell assume its characteristic resistances for a given set of illumination levels in sequence, repeatedly. Since CdS cells will vary from piece to piece, I can’t tell you what your cell’s resistance at EV10 or EV5 is, but it will be the same at EV10 each time. You can actually measure it with a multimeter. If you collect enough data, you can pick a few fixed resistors and put them in place of the LDR cell during calibration. That’s what I did, and how I did it is described below, note, however, that this method requires some idea about basic electronics and may not actually be easier for you than the direct approach.

Tools needed

1. A digital multimeter. It has to be a digital one, as much as I love analogue meters they are not accurate enough for this task (with a few noble exceptions, but if you have one of these you’d know it).
2. A known, good, accurate light meter. If you use a meter built into some camera, make sure it isn’t in ‘matrix’ metering. Normal, center-weighted is best.
3. A spreadsheet program (Excel, Gnumerics, OpenOffice Calc etc.) or (hardcore) a programmable calculator with statistic functions.
4. This file: LDR calibration sheet.web. It’s an Excel 97-2000 xls sheet, I believe the other spreadsheet programs should be able to import it. Notice me if this is not the case, I’ll try my best to provide a solution.
5. Some thin insulated wire and a few resistors evenly spaced in the range of 1kΩ – 220kΩ

First, disassemble the meter and unsolder the negative battery wire as before. But don’t put a diode just yet in. Have a closer look under the galvanometer dial. At the same pad, as the battery wire, arrives another one, in a yellow sleeve (or at least it was yellow in my meter). Slightly deeper there’s another one just like that. These are the LDR leads. You need to unsolder at least one of them (if you prefer to do a minimum of disassembly, unsolder just the one going to the negative battery pole, it’s closer and easier to reach). Once one leg is free, connect two thin, flexible wires to the LDR – one to each leg – and route them out of the meter. Close the meter as far as it goes, making sure that the one leg of the LDR does not make contact anywhere.

Now connect your multimeter to these two wires and start collecting data, use the sheet referenced before to evaluate it. Remember, that each evenly lit, preferably white or gray surface you target, can provide you with two readings: one with and one without the ND filter. The ND filter is very close to 6 stops, but just in case: mark your measured values taken with and without ND filter to track them back later, shall discrepancies show. Take a route around your house, in and out. A wall in a windowless toilet can be as dark as EV-3, a whitewashed wall outside in the sun will hit EV17, try your best to fill at least the gray marked range in the spreadsheet. You don’t need values every 1/3 stop, but try to avoid gaps exceeding 2 stops. Remember to remove the dummy data from the column “R measured” in the spreadsheet before use (there will be a lot of DIV/0 errors until you feed some numbers in, that’s OK)! Also, remember, that by default the ND filter is there, you need to press and hold the wiper towards the ‘low-light’ range to remove it (it pops back in as soon as you let go).

Once you have collected some data, put it in the provided sheet, in the column ‘R measured’. Compare them with the reference data I have put in for you – you may be few stops off, that’s ok, but be suspicious if you get readings 5 or more stops off. As soon as you input few points you should get some line plotted in the plot area. If you did your homework right, it will be almost parallel to the sample data, and it will be not too far from it either. Your points, marked as red crosses, should not stray too far from the green line, if they do, either you did something wrong, or the CdS cell is cooked, or I screwed the XLS. I have put a lot of notes into the XLS, look for the red cornered fields and read them, they might explain what hasn’t been made clear here.

If the data seems OK, take few fixed resistors (or precision potentiometers), read from the column “R computed” to what reading do their values (measured values!) correspond, and note it down.
Now install the diode into your meter, reattach the battery wire, but DON’T re-install the LDR yet. Disconnect the thin wire you previously attached to the free leg of the LDR and attach it to the corner pad on the meter’s PCB, where the LDR should be connected. Now put your reference resistors between the wires, activate the meter and set the trimmpots as described before, i.e.:

• take a resistor that has a value appropriate for something close to EV5, connect it to the two thin wires, activate the meter and adjust the slope pot for low-lights till the dial reads what stands in the Excel table as appropriate for your resistor.
• take a resistor that has a value appropriate for something close to EV0… etc., you get the drift.

You can’t cheat this time and you have to check the meter after you reassemble it with LDR in. It might still need a slight adjustment, but it will be tiny.

Final step – battery check

After all is done and the meter reads right on check, that the battery check shows ‘red strip’ for fresh 1.55V batteries. Very fresh silver oxides will be 1.6V, so better take ones that are good, but not right-out-of-the-box. Adjust the fifth trimmpot so, that the battery check reads “red”. Remember the exact needle position to tell any voltage drift in the future.

enjoy,
Marek

This is work in progress, but I wanted to use this excerpt in a web discussion already.

I will update this post as new versions are available. PLEASE don’t link to the file directly. The link will break as soon as I update the file.

April 7th, 2010: initial release
April 10th, 2010: expanded part on mercury battery based meters
April 27th some updates, mostly diagrams, not much new work done

Enjoy,
Marek

0. Who can profit from my experience?

This text might help you if your PDA:
- doesn’t switch on at all (using the power button)
- switches on, but shows just a green screen (or whatever unicolor screen)
- switches on and shows only the startup screen (and either stays so forever or dies out in a moment)
- you attempted a flash update and it failed.
or
- you did a flash update, it sucks and you can’t get it downgraded.

However, your PDA must not be completely dead, this means in particular:
1) when plugged in it should charge (blinking LED that goes on when the battery is full)
2) when turned on with the monkey-grip it should show some sort of bootloader (see following section on what the monkey grip is)
3) your PDA, when powered on and plugged into USB, shall NOT be recognized by the PC (active Sync / device manager) – does not apply if you need a downgrade.

Why so?

First, if it’s dead to the point it won’t take charge, the internal power circuitry is either damaged or locked up to an extent, that will prevent even an otherwise healthy PC from starting. Read: you might have a good ,,smart part” and you are missing the ,,power cord” to get it going. No point in fixing what ain’t broken.

Then, if the bootloader isn’t there, or is dead for some reason, you have absolutely no way to get the firmware in, out or booted. It just doesn’t matter WHY it fails, I just can’t help you, go on looking for a solution, maybe there’s one, but I don’t have it.

The last thing is, if your PDA does get recognized when attached to PC’s USB port, it simply isn’t dead. If you can’t see a thing, it means that your LCD is dead, or backlight is off, or something, but the system behind it is up and running and – if you wish – you can reflash the PDA from your desktop PC without the tricks here. Possibly it will help anyway, possibly not, sure will be less risky then the procedures here. However, read on about the monkey-grip, it can be useful if you need a flash downgrade.

I. The Monkey Grip

PC’s have (or used to have, as it has changed somewhat now) the [ctrl]-[alt]-[del] three-finger-salute paid to dead software. PocketPCs have something similar too. However, don’t mistake it with a soft reset, which is more soft than a reset!

The reset options for a pocket Loox, from lowest-impact to the most-devastating one, are as follows:

(o) the soft reset: punch the small button in the hole, the device reboots. Your data is there, your settings are there, just the misbehaving app was killed (and whatever you didn’t save is gone).

(-) the hard-software reset: hold the power button, punch the soft-reset button. The device re-initializes the system. Say your byes to your data, settings, programs and such. It’s all clean now (except LooxStore and your SD/CF cards). The power is not interrupted, it’s all software, but it leaves nothing behind! It seems, that this kind of a reset is not available in all firmwares.

(o) some devices (Loox 610) have a hardware reset switch. It’s actually rather a main power switch, it just disconnects the secondary battery and so all data in RAM dies. System gets re-initialized afterwards. This is true hardware reset, however not always available (some devices simply don’t have this switch).

(-) the MONKEY GRIP. It’s again a software call, but it not only kills all the data, it boots directly to a built-in low-level flasher instead of rebooting Windows Mobile OS. To activate this mode, do the following…

[ WARNING: even if you want to just-try, REMOVE ALL CARDS FROM THE DEVICE! And - your data, setting, all programs, EVERYTHING will go bye-bye even, if you just try it! You have been warned! ]

…switch the device off (if possible). Press and hold FSC-button/record button (the top button on the left side of the device), the power-on button and press the soft-reset. Keep holding both the power and side buttons till you see the flashloader screen.
Now what you see depends on what device do you actually have. Loox 610 shows some text-mode screen with a header that goes something like ,,Pocket PC OS Flash Loader”. Loox 420 shows the dolphin’s picture that comes upon standard boot, but now there are few letters at the top of the screen (the bootloader version and the system language). To exit this state you have to reset your device. Either a soft reset or a hard-softreset should do. Power switch won’t. Battery is not supervised in this mode, so the device will run till the lights go out! Plug the charger in, or you are in for trouble.

II. WHAT IS IT GOOD FOR?

If you have an SD card with a system image on it in the SD slot (or put one in when the bootloader is active), this bootloader will ,,pull” the image into the main flash memory. What the bootloader looks for is a file with a name that ends with `.nb0′ (that’s a zero, not an `O’). The file contents/internal layout is important too, the bootloader won’t flash just anything that’s called .nb0, however, it won’t check if this specific image is any good for your device or if it’s complete (!). If you don’t pay attention, you might e.g. x-flash a 610BT with 420′s firmware this way and dead-brick your pda.

Now, if your PDA won’t start normally, but will boot to the bootloader after performing the monkey-grip, it means, that either the main flash is corrupt, or it does not match the version of the bootloader. [WARNING: assumptions!] I believe, that when you update the flash of your Loox using the USB-Tool, first it updates the bootloader and then it sends the full flash image. It seems, that not every image can be booted by every bootloader version. What I know for sure is, that the newer images provided by FSC are in general not enough to revive a dead device. [Assumptions mode:off]. Now, if you have a dead flash and live bootloader, you fix flash, ok?

The following is accurate for the Loox 610BT. I don’t know to what extent does it apply to other versions.
Fujitsu-Siemens provides 6 versions of Firmware to download (two are misplaced on the website, marked as WM2003SE, although they are the original WM2003, so you have to check the ,,unsupported OS” checkbox to see them).

They are as follows:

German:
FSC_1002160.EXE P22452-P929-V526.NB0
P22452-P929-V526 1.00 [DE] Windows Mobile 2003 Released: 18.11.2003

FSC_1002161.EXE P22452-P929-V526.dat
P22452-P929-V526 1.01 [DE] Windows Mobile 2003 Released: 11.12.2003

FSC_1002162.EXE P22452-P929-V551.dat
P22452-P929-V551 1.00 [DE] Windows Mobile 2003 Released: 05.03.2004

English:
FSC_1002989.EXE P22452-P929-V527.NB0
P22452-P929-V527 1.00 [EN] Windows Mobile 2003 Released: 18.11.2003 (*)

FSC_1002988.EXE P22452-P929-V527.dat
P22452-P929-V527 1.01 [EN] Windows Mobile 2003 Released: 11.12.2003 (*)

FSC_1002163.EXE P22452-P929-V552.dat
P22452-P929-V552 1.00 [EN] Windows Mobile 2003 Released: 11.02.2004

(*)- these are mistakenly reported on FSC website to be WM2003SE. They are not.

As you can see, there are the original releases (v52x 1.00), the first updates (to v52x 1.01) and then a major update to v55x.
The last digit tells the FW language, so v526 == v527 except for that the first one is german and the second one is english.
The very first update in each language ist actually not an update, but a PRIMARY RELEASE, i.e. the original flash that got shipped. It is also an NB0 file, which means, it can be safely flashed directly from an SD card. This is what you need if your device is half-dead (i.e. bootloader OK, but no system).

III. HOW TO REVIVE MY LOOX?

0. Get the firmware from FSC. The filenames for Loox 610 are lised above for your reference. Install it to your harddrive, check for the NB0 file in the installed directory (default c:\fsc.temp).

1. Get a good SD card, 64MB is enough, 1GB is maximum officially supported. Format it as FAT. Put the NB0 file in the main dir. Pay attention to the language: the bootloader (at least in Loox 610BT) does not check the flash language before flashing, so if you screw it up you may wake up with your pda in german!

DON’T rename .DAT to .NB0: they will flash, but the device will be dead, just get the proper NB0 file.

Warning: the bootloader WILL find the right file even if the card is not empty, but due to a bug in the initial bootloader it may crash if the NB0 file comes up too late in the list. So CLEAR the card and play safe.

2. Remove CF cards, unplug any connectors except for the power supply, charge the battery (so if the lights go out it keeps running). Doublecheck that everything is in place, SD card secure in the slot, and do the monkey-grip. If you did it right, the flash loader will come up and start reading your NB0 file in. After few moments it will start writing the flash. Cross your fingers and wait till it finishes. Once it says it’s finished, press the power button. ALLOW PLENTY OF TIME FOR THE FIRST BOOT, it has taken almost two minutes for my pda to initialize! It’s definitely longer than the usual soft-reset.

3. Remember to remove the NB0 file from the SD card. If you don’t, you will have problems when upgrading your device later.

4. Optional: update your PDA to the newest flash release (use ActiveSync and the Update Tool from FSC).

Good luck,
Marek
locust@poczta.onet.pl

I’ve switched over almost completely to analog. I don’t touch my digital cam except for the cases when I want to have something real fast, or when I want to have it in color. It’s not like that I believe film to be truly better yadda yadda, it’s just that I spend like 10 hours a day in front of a PC at work every day and it’s enough. Film gives me pictures without the PC

Still, as I want to email some pictures every now and then, I got me a scanner. I got me a complete darkroom too, no worry, no more guerilla works like before but still – no scanner, no photos online and that’s too bad

[ click ]

• a plastic ice-cream box for the developer tray
• two glass jars — stop bath and fixer
• I had no paper developer, so I used Rodinal
• I had no stop bath, so I have diluted some citric acid and crossed my fingers
• I had no copying frame, so I glued a small sheet of foam rubber onto some board and got a piece of thick glass frosted on one side to press this sandwich flat
• I had no enlarger and no timer, so I counted the time out aloud and used a bare bulb of my vanity mirror lamp
• I used plastic clips, such meant for hanging laundry, to move paper around my ,,trays”
• I used a small neon light in a red cap as my safelight Wasn’t really providing any usable light, but halped me to keep oriented in the darkness
• and last, but not least, my paper has still ,,made in DDR” stamps on the pack…

Here’s the very first print I’ve managed to make:

Don’t complain too much, the scanner used was the one built into my office photocopier, it wasn’t ever meant to scan photos

I have tried myself with a twin-lens-reflection Yashica Mat — a 6×6 MF camera, a lovely thing the size of a shoebox. I love it. Silent shutter — [click] and it’s there — no mirror slap, no viewfinder blackout, you shoot from the waist level, so you the perspective is better when shooting people, it’s discrete and it’s got a — 6×6 — bright matte screen. If all you have seen till now were APS-C class dSLR viewfinders you better sit before you have look into one like this here

Sure, it’s nowhere close to the ,,top”, mainly since there’s no ,,top” — you can make it better if you put more money in, period.

—

blah, blah on technical BS, but it’s not why we went for a trip, isn’t it?
Okay, the time was short and we wanted to see a lot, so it was kinda intense. We started by going to Milano, but we stayed there only for several hours, had a look around the cathedral and a bit of the old town and then we moved to Pisa. We spent the first night in Italy there, actually I screwed the organisation a good bit — we could have had a night view of Pisa, but hadn’t, because I haven’t had checked the buses beforehand and it turned out, that we’d have to walk back to the hostel (located in the outskirts…). Anyway, we slept and refreshed we took a sturm on the Pisa’s Leaning Tower, had a peek into the Baptisterium and a short rest at the ancient cementery. We walked across the oldtown and had a dinner at a small restaurant. In the early afternoon we moved on to Firenze. The hotel owner, Bettricia, picked us up at the railway station and gave us a ride to the place we were to stay.
After we stuffed our luggage there and had a quick shower we left for an evening round through the city. Charming. Pisa looked small and old, Florence looked big and old. Both felt like an old city living, unlike Rome, where I had the feeling, that people try living a modern life on ruins of an ancient, long dead civilisation. Well, whatever.
We’ve had as much look of Firenze, as we could, on the following day. We stayed there in total two nights and on Tuesday morning left for Roma.

Roma disappointed me… Maybe I have just expected too much, or maybe ist’s destiny of every old, huge agglomeration, but it felt to me like new life was trying to live around the artifacts of the ancient empire rather than enjoying it. You know, like an owner of an old house, who feels burdened by the need to keep the original look of his property rather than wanting himself to preserve it. I don’t know if I can make this feeling clear…
Whatever. The main checklist had to be read, we’ve been thru it all — Colosseo, Palatinat, Forum Romanum, San Petro, the famed museum of Vatican (hey, do they have any descriptions for their collections, or they themselves don’t have a clue of what they show?! No map, no tags, either go study art’s history before or feel dumb like we did), San Angelo, and, and, and. We stayed for three days and we could just as well stay another month, it wouldn’t be enough really to see it all. We were running low on time and wanted still to see Venezia, so we left on Thursday evening on a night train heading north…

Venezia! This was really a pearl of our trip. Two days went by REALLY fast, the city is beautiful and if you avoid the surroundings of San Marco — almost tourist free (sic!). Although the city gets visited by more than 20 Million tourists a year, they mostly stay in the city center and avoid geting lost in the labirynth of small streets, bridges and channels. Just forget that map you have, we had like three of them and none really listed all streets correctly. There street names repeat, there are many places called just the same, not all bridges are marked and some marked turn non-existing. Houses are not numbered by streets, but by districts, and pretty at random if we’re at it. good luck, the trip will be lovely! Just start looking for a way out something like an hour before you need to depart, you can get to the station from just about wherever in the city within one hour so no worries

Well, Venezia was our last stop, we just took a sleeper back to Germany from there. As soon as I have my photos developed and scanned, I’ll post some…

and a few photos from Lichtenstein (the one not too far away from Reutlingen…):
[click]

(both photos shot with Industar 50/2.8 mounted on an ancient Praktica FX3 – thanx Dizel!)

And one I’m not so sure about…

I have uploaded some photos already, these are almost exclusively ones shot by Xinyi. I have taken only my analogue camera along, so I have first to develop the films I shot.

http://www.pbase.com/mareklew/trips_bad_urach

Keep your eyes open, don;t hold your breath though, it’s still a moment

Wrzucam link do wykładów gościnnych. Będzie aktualizowany w miarę przenoszenia pliku:
wyklady_goscinne.pdf (ca. 270kB)

Bruchsal frontdoor:

and backdoor: