Project 05 — Voeding

Repost van Tumblr.

Schakelingen met ICs werken gewoonlijk op 5 volt. Die kun je dus niet direct op een batterij aansluiten. Er zijn wel converters en ICs waarmee je een voltage kunt verhogen of verlagen. Met een IC moeten er gewoonlijk nog wat componenten bij om de schakeling compleet te maken.

Wat voor batterijen kun je het best gebruiken? Welke invoerspanning? Hieronder een overzicht van de verschillen in capaciteit van een aantal opties.

Capaciteit volgens Wikipedia:

Op de Engelse Wikipediapagina worden (veel) lagere waardes gegeven.

Geen enkele omzetting van voltage is zonder verlies, en bij de ene omzetting is het verlies groter dan bij de andere. Maar hier heb ik me niet door laten leiden.

Ik heb gekozen voor twee AA-batterijen, bijna even compact als een blokje van 9 volt, maar met een veel grotere capaciteit. Bovendien vond ik een IC voor de omzetting die blijft werken tot de invoerspanning is gedaald tot 1,8 volt. Je kunt hiermee de batterijen dus aardig leeg trekken.

Benodigde onderdelen:

3 V → 5 V

Minimum invoerspanning 1,8 V

Uitvoer 5 V, 200 mA (met 2× AA als voeding)

In het schema is de SELECT-pin niet aangesloten, maar in de tekst van de datasheet staat dat je die met aarde (GND) kunt verbinden. Dat heb ik maar gedaan. Verbind je de SELECT-pin met de plus, dan is de uitvoer niet 5 maar 12 volt.

Okaphone had een mooie dichte behuizing voor twee AAs, inclusief schakelaar, ook een reden om deze optie te kiezen.

De datasheet raadt aan een spoel met een weerstand van minder dan 0,03Ω te gebruiken. Maar ik had er een nodig die op een breadboard kan, en die was alleen beschikbaar van 0,09Ω. Dat zou minder efficiënt zijn, maar het werkt.

Voor het eerst heb ik een mini-breadboard gebruikt. Dus zonder die comfortabele voedingsrails over de lengte. Dat maakte het een gepriegel om uit te vinden hoe de componenten het beste geplaatst konden worden.

Het resultaat is een voeding die op twee AA-batterijen 5,15 volt levert.

Maar het rendement valt vies tegen. Gebruik ik de voeding voor m’n morse-schakeling dan houdt die het maar een dag vol. Met alle LEDs uit verbruikt die schakeling zo’n 22 mA, maar de voeding verbruikt dan 76 mA. De schakeling met de ATtiny verbuikt 8.1 mA, maar de voeding verbruikt daarvoor 25 mA. M’n voedingsschakeling heeft dus een rendement van niet meer dan rond de 30%. Volgens de grafiek uit de datasheet zou het rendement tussen 83% en 87% moeten liggen.

Hieronder de andere opties die ik bekeken heb.

1,5 V → 5 V

Invoerspanning 0,7 V tot 1,8 V

Uitvoer 5 V, 200 mA

9 V → 5 V

Invoerspanning 7 V tot 25 V

Uitvoer 500 mA ?

9 V → 5 V

Zie figuur 15 in datasheet.

Invoerspanning 3,5 V tot 15 V

Uitvoer -5 V, 100 mA

Wat betekent dat, -5 V uitvoer?

Carlo Rovelli — Helgoland

Carlo Rovelli, Helgoland — Het verhaal van de kwantumfysica, de ingrijpendste wetenschappelijke revolutie aller tijden, 2020, 212 blz.
Gekocht: maart 2021, ’t Hartje
Uitgelezen: april 2021
★★★☆☆

Kaasstolp

Repost van Tumblr.

Stofvrij onder de kaasstolp.

Colum McCann — Het verre licht

Colum McCann, Het verre licht, 1998, 282 blz.
Gekocht: maart 2011, ’t Hartje
Uitgelezen: maart 2021
★★★☆☆

Project 04 — Joule Thief

Repost van Tumblr.

Met een batterij die nog maar 0.6 volt levert een LED die toch minimaal 2 volt nodig heeft laten branden. Dat kan met behulp van een dubbele spoel, een weerstand en een transistor, zoals Big Clive laat zien in deze video. Hij noemt het de Joule Thief.

Dat wilde ik ook proberen. Het ziet er zo simpel uit. Wat kun je verkeerd doen? Maar mijn versie werkte niet. En hoe vaak ik alles ook nakeek, ik had alles goed aangesloten. En dat met een volle batterij die bijna 1,6 volt leverde.

Ik had deze video van Julian Ilett gezien waarin hij de Joule Thief laat werken met slecht twee keer vier windingen voor de spoel, in plaats van twee keer twintig. Dat werkte als hij een condensator toevoegde, parallel met de weerstand. Dat probeerde ik ook, en toen brandde de LED.

Waarom werkte het eerst niet? Is mijn koperdraad te dun? Heeft het iets met schakelsnelheid te maken? Je zou een oscilloscoop moeten gebruiken om dat uit te zoeken. Daar heb ik nog geen geld voor.

Of zijn het de verbindingen van de spoel? Ik heb nog steeds geen soldeerbout, dus ik moest de contacten maken door het koperdraad, de uiteinden ontdaan van isolatie met schuurpapier, aan dikke draden met een enkele kern vastmaken door het koperdraad er strak omheen te draaien, en met isolatietape stevig vast te drukken. Dat is niet ideaal.

Audrey Niffenegger — Ghostly

Audrey Niffenegger (samenstelling), Ghostly — A Collection of Ghost Stories, 2015, 450 blz.
Gekocht: november 2015, Van der Velde 3
Uitgelezen: februari 2021
★★★★☆

Project 03 — LED-waardes

Repost van Tumblr.

Ik wilde bepalen hoeveel vermogen verschillend gekleurde LEDs verbruiken, met de vraag, welke voorschakelweerstand je zou moeten gebruiken bij een spanning van 5 volt.

Ik heb getest met drie verschillende weerstanden, van 220, 470 en 680 ohm. Ik heb de weerstanden gemeten, en de waardes wijken ietsje af.

Met LED en weerstand in serie heb ik het stroomverbruik gemeten.

Daarna heb ik de volgende waardes berekend:

• De spanning over de weerstand (U_R) is weerstand (R) maal stroomsterkte (I)
• De spanning over de LED (U_D) is 5V min spanning over de weerstand
• Het gebruikte vermogen van de LED (P_D) is stroomsterkte maal spanning over de LED

De resultaten staan in onderstaande tabel:

De voltage drop over de LEDs is vrij constant, rond de 2 volt voor rood en geel, 2.7 à 2.8 voor groen, blauw en wit. Dat valt redelijk in het bereik dat wordt gegeven op Wikipedia.

De vraag is natuurlijk: hoeveel vermogen kan een LED verdragen? In schakelingen zie ik vaak 220 ohm gebruikt als voorschakelweerstand. Maar gebruik je 470 ohm, dan gaat het vermogen met meer dan de helft omlaag, en voor het oog brandt de LED vrijwel niet zwakker.

Op Calculating The Minimum Resistor Value For An LED wordt 330 ohm aanbevolen als minimum.

Poul Anderson — Satan’s World

Poul Anderson, Satan’s World, 1968, 223 blz.
Gekocht: februari 2000, Sphinx
Uitgelezen: februari 2021
★★★☆☆

Project 02 — Tiny

Repost van Tumblr. Sources op github.

Dit is m’n eerste experiment met een microcontroller-chip, de ATtiny85.

Op de foto, op de rechter helft van het breadboard zie je de uiteindelijke schakeling van de ATtiny85 die drie LEDs aanstuurt. Op de linker helft zie je een Arduino Nano, inclusief drie controle-LEDs, waarmee de tiny is geprogrammeerd. De Nano is nu losgekoppeld van de tiny. (Bij dit breadboard zijn de powerrails halverwege onderbroken.)

Je kunt de ATtiny85 heel simpel programmeren met een Arduino. In de IDE van Arduino zit hiervoor bij de voorbeelden een kant-en-klare sketch ArduinoISP. Gewoon alles aansluiten volgens de documentatie… wat toch niet vanzelf ging.

Je wordt aangeraden om de Arduino met de tiny te verbinden vanaf de zes ICSP/SPI-pinnen, die je op de Nano rechts ziet. Ik had wel een datasheet van de Nano, waarin ook de zes ICSP/SPI-pinnen staan vermeld in een schema, maar ik had niet door dat dat schema de onderkant van de Nano weergeeft. Ik keek naar de bovenkant, en had daarom de volgorde van de pinnen verkeerd om. Dat werkte dus niet. Omdat ik dit nog niet doorhad heb ik de oude manier van aansluiten gebruikt, via de standaard datapinnen, zoals je op de foto kunt zien. Hiervoor moet je in de sketch USE_OLD_STYLE_WIRING definiëren.

Ook was me niet direct duidelijk wat bedoeld werd met Pin 10 is used to reset the target microcontroller. Niet de fysieke pin 10 van de Arduino, dat was me direct duidelijk. Maar welke dan wel? Bedoeld werd de pin die met D10 is gemarkeerd.

Nadat de sketch ArduinoISP geladen is op de Nano moet je een condensator van 10µF zetten tussen GND (-) en RST (+) van de Arduino. Dit wordt niet vermeld in de documentatie in de sketch, maar moet wel, volgens de diverse video’s hierover die op Youtube zijn te vinden (zoals deze).

Dan, in de Arduino IDE moet je de ATtiny Core installeren. Vervolgens onder Hulpmiddelen de volgens instellingen kiezen:

• Board: ATtiny25/45/85 (No bootloader)
• Chip: ATtiny85
• Clock: 8 MHz (internal)
• Programmer: Arduino as ISP (ATTinyCore)

Daarna, ook onder Hulpmiddelen kies je Bootloader branden.

Hier ging het bij mij eerst mis. Ik kreeg de gevreesde Device signature = 0x000000 Yikes! Invalid device signature, het signaal dat je iets verkeerd hebt aangesloten. Eenmaal opgelost kun je een sketch uploaden vanuit de Arduino IDE naar de tiny, precies zoals je anders een sketch naar een Arduino stuurt.

Als je klaar bent, en de IDE weer wilt gebruiken om een Arduino te programmeren, dan moet je de instellingen herstellen. Voor de Nano:

• Board: Arduino Nano
• Processor: ATmega328P
• Programmer: AVRISP mkII

Om het gebruik van de tiny te testen wilde ik iets interessanters dan de standaard Blink. De tiny heeft drie pinnen die pulse-width modulation (PWM) ondersteunen. Hiermee kun je LEDs aansturen en de lichtsterkte variëren. Ik heb een sketch gemaakt dat op willekeurige momenten, een willekeurige LED laat oplichten, met een willekeurige lichtintensiteit, waarna de LED langzaam uitdooft.

Voor het normale gebruik van de tiny zit er een pull-upweerstand van 10kΩ op de reset-pin, die je kunt laten zitten tijdens het programmeren. Tussen Vcc en GND zit een condensator van 0.1µF om de spanning te stabiliseren.

De schakeling wordt gevoed met 5 volt, maar blijkt ook op 3 volt te werken, al branden de LEDs dan een stuk zwakker.

Elektronische experimenteerdoos

Repost van Tumblr.

Dit had ik toen ik op de lagere school zat. Kon je eenvoudige knipperlampjes mee maken, maar ook versterkers (voor m’n pick-up), en zelfs ontvangers voor MG en FM. En dat allemaal nog zonder ICs. LEDs waren er ook niet. Wel een diode, en een lichtgevoelige weerstand.

Hier is de complete handleiding in het Duits. (Zie ook hier.)

Op de foto op de doos zie je drie lampjes, drie potmeters, en twee grote afstemknoppen (voor regelbare condensators). Maar van elk zat er maar eentje in, net zoals je hier op het paneel in de doos kunt zien.

Een vriendje had de vervolgdoos waar een beeldbuis in zat. Was ik jaloers op. Maar ja, zijn vader werkte in de fabriek bij Philips, dus die kon dat spul goedkoop krijgen.

De doos hierboven kostte al meer dan 100 gulden, als ik het me goed herinner. Dat was schandalig veel voor een verjaardagscadeau.

Ik ben die experimenteerdoos al heel lang kwijt. Het boek met de schema’s heb ik nog een tijdje bewaard, al viel het uiteen in losse bladzijden, maar ook dat ben ik al heel lang kwijt. Evenals de soldeerbout, waarmee ik schakelingen namaakte op kant-en-klare printplaten met parallelle strips van koper. Wel vond ik laatst nog wat soldeertin in m’n gereedschapskist. Heel merkwaardig, want ik heb het in geen veertig jaar gebruikt. Waarom is dit bewaard gebleven?