FUNKeln am Weihnachtsbaum

FUNKeln am
Weihnachtsbaum
24. Dezember
Gemeinsam mit den Funkamateuren der Ortsstelle
Deutschlandsberg wird die Zeit des Wartens auf das
Christkind durch Selbstbau von funkelndem elektronischen Baumschmuck verkürzt. Überdies wird über
Kurzwellenfunk weltweit nach dem Christkind gefragt.
Idee
Alle Funkamateure haben einmal klein begonnen (siehe auch letzte Seite), nämlich mit dem
neugierigen Blick in das elterliche Fernsehgerät, allerdings durch die schmalen Schlitze von
der Rückseite her, oder mit dem Aufbau von einfachen elektronischen Schaltungen. Fasziniert
von der drahtlosen Kommunikation blieb diese Neugier sowie der Drang zum Forschen und
zum Experiment, ob nun heute als Beruf oder zum Privatvergnügen.
Schon mehrmals werkten im Bezirk Deutschlandsberg die Funkamateure mit Kindern und
Jugendlichen an „Kids Days“ und wirkten bei Jugendveranstaltungen wie „Sommerimpulse“
oder „Aktiv Kreativ Sommer“ mit.
Die Kinder zeigten sich immer sehr interessiert und arbeiteten schon nach kurzer Zeit richtig
fachmännisch. Sie bogen Widerstände, wickelten Spulen und verlöteten Transistoren,
Kondensatoren sowie Dioden. Schlussendlich durften ja alle Kinder selbst gebaute und
funktionierende Radios mit nach Hause nehmen!
Diese FUNKelnde Freude wollen die Deutschlandsberger Funkamateure des Österreichischen
Versuchssenderverbandes, Ortsstelle ADL612, nun auch zu Weihnachten schenken.
Entwickelt wurde dafür diese eigene, vielseitige Schaltung. Beim gemeinsamen Zusammenbauen am 24. Dezember sollten der Jugend das handwerkliche Löten sowie die Grundlagen
der Elektronik vermittelt werden. Um ein kurzes Hineinhören in den Kurzwellenfunk zu
ermöglichen, wird auch eine Funkstation betrieben. Weltweit werden wir zusammen nach den
Weihnachtsbräuchen und vor allem nach dem Christkind fragen.
Am abendlichen Weihnachtsfest werden dann die von der Jugend selbst gefertigten
Schaltungen daheim als Schmuck am Lichterbaum weiter FUNKeln.
Bausatz und Funktion
Legt man die Batterien in den fertig aufgebauten Bausatz, dann beginnen die Leuchtdioden in
geordneten, aber auch anscheinend zufälligen und vom Umgebungslicht abhängigen Mustern
zu blinken. Es wäre aber kein weihnachtliches FUNKeln, wäre in diesem Blinken nicht auch
eine Botschaft verborgen. Die Deutschlandsberger Funkamateure gaben sich viel Mühe,
Weihnachtswünsche in vielen Sprachen sowie ein paar Zeilen eines weststeirischen Gedichtes
als Lichtzeichen zu kodieren. Wie bei ihren globalen Funkübertragungen benutzten sie dazu
den Morsecode, der über hundert Jahre nach seiner Erfindung von Samuel Morse auch in der
Gegenwart die Funkamateure über Kontinente verbindet. Und zu guter Letzt:
Wird es im Raum ganz finster, dann schlummert auch das FUNKeln und spart seine Energie!
Elektronische Bauteile
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2
2
5
3
3
3
2
1
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1
1
Leiterplatte, Durchmesser 60mm
Batteriehalter für 2× AAA Batterien
Micro Alkali-Mangan Batterien, AAA (LR03)
Widerstände 4700Ω (gelb+lila+rot+gold)
Widerstände 220Ω (rot+rot+braun+gold)
Widerstände 270Ω (rot+lila+braun+gold)
Leuchtdioden rot LEDs (Light Emitting Diodes)
Leuchtdioden grün LEDs (Light Emitting Diodes)
Leuchtdioden gelb LEDs (Light Emitting Diodes)
Fotowiderstand
LDR (Light Dependent Resistor)
Kondensator, keramisch, 100nF (blau)
Prozessor-Fassung, achtpolig
Microcontroller PIC12F683, achtpolig, fertig programmiert
Schaltung: Bernd OE6DOE, Programm: Hans OE6PJF, Anleitung: Wolfgang OE6HUD
2
Schaltplan
Den Kern der Schaltung (Abb. 1) bildet der bereits programmierte Mikrocontroller
PIC12F683. Dieser wird von 2×AAA Batterien mit etwa 3V an VDD(+) und VSS(-) versorgt.
Am Eingang GP2 wird die aktuelle Lichtstärke über den Fotowiderstand R11 eingelesen. Die
Signal gebenden Leuchtdioden D1…D8 liegen über die Vorwiderstände R1…R8 an den
Ausgängen GP0, GP1, GP4 und GP5, die einerseits hochohmig offen, andererseits als
Quellen (+3V) und Senken (0V) betrieben werden. Durch diesen genialen Trick werden an
einem Ausgang zwei Leuchtdioden voneinander unabhängig im Wechseltakt betrieben. Der
Eingang GP3 ist mit R10 für spätere Anwendungen vorbereitet.
Abb. 1 Schaltplan
Leiterplatte (Platine)
Die Leiterplatte (Abb. 2) ist der Träger für die elektronischen Bauteile und dient der
mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Sie ist in diesem Bausatz rund
gefräst, fertig vorgebohrt und oben mit einem Loch zum Aufhängen versehen.
Abb. 2 Leiterplatte (Platine)
3
Widerstände R1…R10
Zuerst werden die Widerstände sortiert und an den richtigen, mit R1…R10 bezeichneten
Stellen eingesteckt (Abb. 4 links). Wie in Abb. 3 ersichtlich, wird der Widerstandswert in
„Ohm“ (Ω) über Farbringe angegeben, der rechte Ring ist stets gold, silbern oder etwas
breiter aufgedruckt.
So aufgelegt werden die sechs Ringe der Widerstandsreihe E96 von links nach rechts gelesen:
grün + rot + orange + schwarz (+ braun + breit-gelb) → 5+2+3 + 0 Nullen = 523 Ω
Abb. 3 Widerstandstabelle der Reihen E24 und E96
In diesem Bausatz werden ausschließlich Kohleschichtwiderstände der Reihe E24 mit vier
Farbringen verwendet.
Gelesen wird auf die gleiche Weise, gold (wieder rechts) bedeutet ± 5% Toleranz.
R9, R10
gelb+lila+rot+gold → 4+7+ zwei Nullen = 4700Ω = 4,7kΩ = 4k7
R1, R4, R7
rot+lila+braun+gold → 2+7+ eine Null
= 270Ω
= 220Ω
R2, R3, R5, R6, R8
rot+rot+braun+gold → 2+2+ eine Null
Um die abschließende Kontrolle zu erleichtern, soll auf Leiterplatten generell Gold immer
nach oben (oder rechts) ausgerichtet werden. Durch leichtes Spreizen der abstehenden
Anschlussdrähte halten die Bauteile vorläufig in der Platine. → 20×löten!
4
Löten
Sind die Bauelemente richtig eingesteckt kannst Du mit dem Verlöten beginnen. Der
Lötkolben sollte nicht mehr als 30 Watt (siehe Typenschild) leisten. Nach ein paar Minuten
Aufheizzeit wird die richtige Löttemperatur erreicht.
ACHTUNG: Die Lötkolbenspitze erreicht über 350°C, der Lötkolben ist mit äußerster
Vorsicht zu gebrauchen und nach jedem Lötvorgang in einem geeigneten Halter zu versorgen!
Zum Löten führst Du die Lötkolbenspitze "L" auf das Lötauge und erhitzt gleichzeitig (wie in
Abb. 4 rechts gezeigt) den Anschlussdraht "A". Nach ein paar Sekunden sind Lötauge und
Anschlussdraht ausreichend erhitzt, um das zugeführte Zinn "Z" zum Schmelzen zu bringen.
Wird der Anschlussdraht vollständig von einem Zinnbad umgeben, dann ist der Lötvorgang
abgeschlossen. Die Lötstelle sollte kegelförmig ausfallen. Unsaubere Zinnkugeln entstehen
nur bei übermäßiger Zinnzufuhr. Die überstehenden Anschlussdrähte trennst Du mit einem
kleinen Schrägschneider ab.
Abb. 4 Einsetzen der Widerstände,
1×Verlöten
Prozessor-Fassung
Für den achtpoligen Microcontroller IC1 liegt eine Fassung bei. Beim Bestücken muss durch
die halbrunde Kerbe der Fassung das auf der Platine bei PIC12F683 aufgedruckte Dreieck
sichtbar bleiben. Anhand dieser wichtigen Markierung wird auch später der Prozessor richtig
eingesetzt. → 8×löten!
Keramischer Kondensator C1
Kondensatoren besitzen eine elektrische Kapazität, die in "Farad" (F), "Mikrofarad" (µF),
"Nanofarad" (nF) oder "Pikofarad" (pF) angegeben wird, wie hier einige Beispiele zeigen:
100nS → 100nF
S: Toleranz -20%...+50%
.... siehe Abb. 5 links
47nZ → 47nF
Z: Toleranz -20%...+100%
12pJ → 12pF
J: Toleranz ±5%
Nun den 100nF Kondensator C1 einsetzen, → 2×löten!
5
Abb. 5 keramischer Kondensator C1
Fotowiderstand R11 (LDR)
LEDs D1…D8
Leuchtdioden (LED, Light Emitting Diode) sind Halbleiter und haben eine Polung, die Du dir
leicht merken kannst:
Pluspol
= Anode = langer "mehr" Anschluss
= rundes Gehäuse
Minuspol = Kathode = kurzer "weniger" Anschluss = flaches Gehäuse = Trägerplatte
Sie werden in vielen Formen, Farben und Leuchtstärken hergestellt (Abb. 6).
Abb. 6 Leuchtdioden - LEDs
Abb. 7 Leuchtdioden - Feststellen der Polarität, Trägerplatte mit "–" bezeichnet
6
Bei den im Bausatz enthaltenen 3 mm Leuchtdioden ist die Gehäuseabflachung kaum
erkennbar. Den Minuspol erkennst Du am kürzeren Anschlussdraht, der bei allen LEDs in die
obere Bohrung gesteckt wird (oben ist da wo das Loch zum Aufhängen ist). Die LEDs kannst
Du ganz einstecken oder auch bis zu 15 mm abstehen lassen. Achte auch hier auf die richtige
Position der LED-Farben. → 16×löten!
D1, D4, D7: rot
D2, D5, D8: grün
D3, D6: gelb
Fotowiderstand R11
Der Fotowiderstand R11 (LDR, Light Dependent Resistor) hat keine Polung und wird in
ähnlicher Höhe wie die Leuchtdioden montiert (Abb. 5 rechts). 2×löten!
Abb. 8 Microcontroller IC1 PIC12F683
Montage des Batteriehalters
Microcontroller IC1
Beim Prozessor, einem integrierten Schaltkreis vom Typ PIC12F683, ist beim Einstecken in
die bereits verlötete Fassung unbedingt auf die richtige Polung zu achten. Den Anschluss 1
am Prozessor (Abb. 8 links, rot) markiert ein eingeprägter Punkt oder eine Kerbe. Diese muss
genau über der Dreiecksmarkierung auf der Leiterplatte liegen. Eventuell müssen die
Beinchen noch vorsichtig ausgerichtet werden. Der Prozessor ist bereits programmiert, kann
jedoch für eine Neuprogrammierung wieder entnommen werden.
Batteriehalter
Der Batteriehalter wird nach abschließender Kontrolle aller Lötarbeiten mit isolierten, kurzen
Anschlussdrähten (evtl. 2×löten) an der Platinenrückseite (Lötseite) richtig gepolt mit "plus"
und "minus" 2×verlötet (Abb. 8 rechts). Nun kann die Schaltung erstmals getestet werden,
hierzu werden die Batterien richtig gepolt eingelegt.
Achtung: Verpolte Batterien zerstören den Microcontroller.
Nach der Funktionskontrolle wird der Batteriehalter auf die Lötseite heiß aufgeklebt.
Batterien
Es dürfen nur handelsübliche nicht-wiederaufladbare Alkali-Mangan Batterien,
zwei Stück vom Typ AAA (Micro, LR03) verwendet werden.
Verwende keinesfalls aufladbare Batterien (Akkus) und keinesfalls Netzadapter für das 230VStromnetz! Der fertige Bausatz darf nur in trockenen, geschlossenen Innenräumen FUNKeln!
Sowohl Batterien als auch gegebenenfalls der Bausatz gehören nicht in den Hausmüll und
sind als Sondermüll zu entsorgen!
7
Liebe junge Freunde!
So wie Euch, Kinder und Jugendliche, hat es jeden
Funkamateur einmal "gepackt", das könnt Ihr uns
wirklich glauben, denn auch wir haben in jungen Jahren
so manches Röhrenradio vom Fetzenmarkt zerlegt, um
sein Inneres zu erforschen. Wir bauten vorerst selbst
Empfangsgeräte, absolvierten dann die Amateurfunkprüfung und funken heute mit der ganzen Welt.
Dazu reichen, wie Ihr heute seht, ein Funkgerät, einige
Meter Draht als Antenne und ein wenig Strom, zur Not
aus der Autobatterie! Die Funkwellen laufen dabei bis
zur die Erde umgebende Ionosphäre in einigen hundert
Kilometern Höhe, werden dort reflektiert und erreichen
tausende Kilometer weiter wieder den Erdboden.
Interkontinentale Funkverbindungen sind nicht die
Ausnahme sondern alltäglich.
Amateurfunk ist ein technisch autonomer Funkdienst
und deshalb für Notfälle prädestiniert. Im Gegensatz zu
(Mobil-) Telefon, Skype, Chat oder E-Mail wird kein
kommerzielles Kommunikationsnetzwerk beansprucht.
So dient dieses Hobby neben der eigenen Weiterbildung
auch experimentellen und technisch-wissenschaftlichen
Studien, zur Völkerverständigung, aber auch dem eigenen Kommunikationsbedürfnis und im Besonderen zur
Unterstützung von Hilfsaktionen in Not- und Katastrophenfällen.
Bleiben wir doch in Verbindung!
http://adl612.oevsv.at
[email protected]
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