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Wenn es die Zeit erlaubt, greife ich zum Lötkolben. So manche Geräte sind im Bau - parallel wie bei vielen Funkfreunden auch. Denn: oft fehlen nur wenige Bauteile zur endgültigen Fertigstellung, und bis die Beschaffung (soweit nicht Vergleichbares greifbar ist) erfolgreich war, bleibt die "Baustelle" liegen...

Eine Wetterstation ist im Bau; die umfangreichen mechanischen Arbeiten sind fast abgeschlossen. An den Teilen der Anlage, die der Windmessung (Windrichtung und Windgeschwindigkeit) und der Niederschlagsmessung dienen, findet sich kein Stück Kunststoff. Der Luftfeuchtesensor sowie der Temperatursensor befinden sich in einem Aspirator, ausgestattet mit einem Computerlüfter für einen gleichmäßigen Luftstrom. Über den jeweiligen Stand der Arbeiten informieren die Bilder in dem entsprechenden Kapitel.

Wichtigstes Werkzeug des Funkamateurs: ...der Lötkolben!
Wichtigstes Werkzeug eines Funkamateurs: der Lötkolben... Schließlich ist Amateurfunk ein technisch-experimenteller Funkdienst!
Die Lötstation hat mittlerweile über vierzig Jahre auf dem Buckel, erfüllt trotz ihres häufigen Gebrauchs aber nach wie vor ihnen Zweck.


  • ein Stationsmonitor mit direkt angezeigtem SWR und Oszi-Röhre
  • ein "kleines" Projekt: die Elektronik für eine Squeeze-Taste - die integrierte Schaltung (CURTIS-Keyer) war erst in meiner Post.
  • ein Frequenzzähler mit Anbindung an DCF77 als "Frequenznormal" 

Gerne gebe ich auch mein Wissen schriftlich weiter (sofern die Schaltungen funktionieren!). Über eine Rückkopplung und Erfahrungsaustausch würde ich mich freuen.



habe ich unlängst - Mitte Dezember 2013 - den Antennentuner für endgespeiste Langdrahtantennen (das Bild zeigt ihn vor dem Einbau in ein Gehäuse zur besseren Darstellung).

Antennentuner (vor dem Einbau in ein Gehäuse)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

Erkennbar sind das Kugelvariometer (Mitte vorne) und dahinter der Drehko. Die - weiter unten näher beschriebene - Zündkerze als "Überspannungsableiter" ist links außen zu sehen. Darunter befindet sich das Mantelwellenfilter. Rechts sind Getriebemotoren angeordnet. Über Kunststoffzahnräder werden die Rückmeldepotis ( 1 kOhm)  betätigt.

Die Schaltung geht auf das Büchlein "Amateurfunkantennen mit geringem Platzbedarf", Verfasser Klaus Böttcher, DJ2RW/Frank Sichla, DL7VFS, zurück (Seite 102 ff.). Es ist beim Verlag für Technik und Handwerk erschienen (ISBN 3-88180-807-8). Weitere hilfreiche Hinweise fand ich im Internet (bei www.dl5cl.de, ferner sehr umfangreich! bei HB9ACC (OM Max Rüegger) eine bebilderte Präsentation sowie weitere Hinweise bei OM Martin Steyer, DK7ZB.. Hier ist der Schaltplan meines Antennentuners als pdf-Dokument hinterlegt. Die farbigen Punkte dienen lediglich zur Orientierung für die Adern der10poligen abgeschirmten Leitung zwischen Tuner und Bedienteil. 

In meiner Bastelkiste fristete ein geeignetes Lastrelais mit Umschaltkontakten sein Dasein. Diese Kontakte sind erfreulicherweise sehr kräftig ausgelegt. Damit wird die Umschaltung zwischen hoher und niedriger Impedanz des Langddrahtes vorgenommen.  Es wurde links neben dem Mantelwellenfilter eingebaut.

                                                                                      




Nebenstehend ist der grundsätzliche Aufbau des Mantelwellenfilters dargestellt.

Es werden zwei Mal 4 ½ Windungen RG 58 auf einem Ringkern FT 240-43 von AMIDON aufgebracht.  

Gehalten wird das Filter  mit einer Kunststoffscheibe, ausgesägt mittels einer Lochsäge, und einer M-5-Kunststoffschaube. Die Leitung habe ich zuvor mit Kabelbindern fixiert.                                                                                                 

Das Kugelvariometer (Bereich ca. 110 µH) und der Drehko (320 pF) haben einen Drehwinkel von 180 °. Die Drehung erfolgt mit kleinen Getriebemotoren. Ursprünglich hatte ich daran gedacht, Schrittmotore einzusetzen, bin aber davon wegen der etwas umständlichen Handhabung abgekommen, nachdem ich im Internet auf die integrierte Schaltung TLE 4209 von Infineon gestoßen war. Dieser IC wird hauptsächlich für die manuelle Scheinwerferverstellung in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Die entsprechende Schaltung wurde dem - allerdings nur ein englischer Sprache verfügbaren - Datenblatt entnommen. Es zeigte sich im weiteren Verlauf aber, dass die wünschenswerte feinfühlige Einstellung des Variometers und des Drehkos nicht möglich war. Ich kam daher auch von diesem Konzept wiederum ab. Nach weiterer Suche im Internet stieß ich bei Conrad-Electronic auf kleine Motore, wie sie im Modellbau verwendet werden. Sie haben eine Untersetzung von 3000 : 1. Bei einer Versorgungsspannung von < 5 V werden knapp zwei Umdrehungen pro Minute erreicht.

Die jeweils für die Rückmeldung der Stände von Variometer und Drehko eingesetzten Potenziometer sind jeweils an der Seite angebracht und werden - wie schon erwähnt - über Kunststoffzahnräder angesteuert. Wichtig sind isolierende Achsverbindungen! Sie können gleichzeitig einen geringfügigen Versatz in der Anbringung ausgleichen und sind auf dem Bild gut erkennbar.  

Überspannungsschutz mit Zündkerze

Gerade eine Langdrahtantenne erfordert einen Überspannungsschutz. Es muss sich jeder Funkamateur darüber im Klaren sein: Gegen direkte Einschläge von Blitzen hilft rein gar nichts. Aber schon bei heranziehenden Gewittern kommt es zu Überschlägen, denen mit der "Zündkerzen-Funkenstrecke" begegnet werden kann (ohnehin hat dann die Antennenzuleitung nichts mehr am Funkgerät zu suchen!).

Zum Aufbau: In eine Mutter M 18 wurden zwei Gewinde M 4 geschnitten. In das untere wurde ein Abstandsbolzen (1* Innen-, 1* Außengewinde) geschraubt und mit einer Zahnscheibe gesichert. Da keine Mutter zu bekommen war, die dem Gewinde der Zündkerze entspricht, dient die obere Schraube zur Fixierung. Die blaue Leitung ist "Masseverbindung", am Kabelschuh wird das  "kalte" Ende des Drehkos angeschlossen. Anschließend wird die Mutter fest angezogen. Auch hier werden Zahnscheiben dazwischen gelegt.

Vor der näheren Beschreibung der Schaltung des Bedienteiles vorab einige Bilder:

Bedienteil für den Antennentuner
Zunächst folgt die Ansicht des fertigen Gerätes. Mit dem linken Instrument wird die Stellung des Kugelvariometers (Skala mit µH-Angaben) angezeigt, mit dem rechten Instrument die Werte des Drehkos (in pF). Die Tasten in der Mitte lösen den Rechts- bzw. Linkslauf der Motore aus. Die Frontplatte und die Instrumentenskalen wurden mit einer selbstklebenden druckertauglichen weißen Folie gestaltet. Dabei habe ich das Programm FrontDesigner 3.0 von ABACOM verwendet. 

Mittels der Schalter (darüber die zugehörigen LEDs) wird das Gerät eingeschaltet, zwischen hoch- und niederohmigem Betrieb umgeschaltet bzw. der Halb-Automatikbetrieb aktiviert.
Inneres des Bedienteils von oben




Das Foto zeigt das Innere des Bedienteils von oben.

Für den Aufbau der Schaltungen des Ohmmeters habe ich eine Lochraster-Platine eingesetzt.
Die Anzeige erfolgt durch die Messinstrumente an der Vorderseite.

Die beiden Löcher hinten rechts sind für die Buchsen eines Richtkopplers gedacht.
Inneres des Bedienteils von unten






Hier ist das Innere des Bedienteils von unten gezeigt.

Links sind die vier Relais zur Steuerung der beiden Motore zu erkennen.

Auf der großen Platine wurde das Netzteil aufgebaut. 

Die Elektronik wurde in ein Schubert-Gehäuse Typ 302 (300 * 250 * 125 mm) eingebaut. Die beiden Instrumente (Messbereich 1 mA) fand ich bei eBay. Mit etwas Glück sind sie auch bei Flohmärkten (Friedrichshafen/Neumarkt i.d.OPf.) aufzutreiben.

Zur Motorsteuerung: Ich legte bei meinem Konzept Wert darauf, dass die Stellung des Variometers und des Drehkos am Steuergerät im Shack ersichtlich sind. Die Stellung der mechanisch mit den Motoren gekoppelten Motoren wird - wie bereits erwähnt - mithilfe von Potenziometern mit linearer Kennlinie abgegriffen. Um lineare Anzeigen an den beiden Instrumenten zu erhalten wurden Messschaltungen aufgebaut, die hier als pdf-Datei hinterlegt sind. Die beiden Instrumente im Bedienteil haben einen Anzeigewinkel von 240°, die Potenziometer im Antennentuner einen Stellwinkel von 270 °. Der (geringfügige) Versatz kann durch entsprechenden Abgleich der in Serie mit den Instrumenten geschalteten Trimmpotis ausgeglichen werden. Weitere Hinweise zum Aufbau der Ohmmeterschaltungen gebe ich gerne per E-Mail, da sonst der Rahmen des Internetauftritts gesprengt würde. Die Schaltungen sind dem Büchlein "110 Operationsverstärker-Schaltungen", erschienen bei Heise, entnommen. Es dürfte nur noch in Antiquariaten zu finden sein. Die deutschparachige Ausgabe erschien bereits 1985.

Die Steuerung der Motore erfolgt über Relais, die durch die vier Tasten an der Frontseite des Bedienteils angesteuert werden. Die Schaltung finden sie hier als pdf-Datei. Bemerkenswert ist, dass die Zuleitungen zu den Motoren bei Stillstand kurzgeschlossen sind (durch die Relais-Kontakte K3 und K3'). Bei Nichtbetätigung einer der Taster stoppen die Motore sofort. Es kommt somit zu keinerlei Nachlauf, der die Einstellung wieder verfälschen würde. Das Telegrafenrelais (rot eingezeichnet) ist für die im folgenden Absatz erwähnte "Halb-Automatisierung" vorgesehen. Die eingezeichnete LED leuchtet nur während des Abstimmvorgangs auf.  

Gedanken mache ich mir derzeit über die "Halb-Automatisierung" des Abstimmvorganges. Ob sich die Schaltung von OM Willi Pfadler, DK4MY, hierzu eignet, muss ich noch erproben. Sie war im CQ DL, Heft 9/98 (Seite 707), veröffentlicht. Ich spreche hier von "Halb-Automatisierung" deshalb, weil zunächst eine Grobabstimmung durch das Kugelvariometer "per Hand" erfolgt. Die Feinabstimmung des Drehkondensators könnte durch die modifizierte Schaltung Willis erfolgen. DK4MY steuert den Stellmotor in seinem Schaltungskonzept unmittelbar an. Dies erfordert bei seiner Version den Einsatz von Kleinleistungstransistoren (BD...). Ich beabsichtige, das bereits eingebaute Telegrafenrelais - es verfügt in Ruhestellung über keine Kontaktgabe - einzusetzen. Gerne bin ich zu einem Erfahrungsaustausch bereit.

Telegrafenrelais

Das Bild (entnommen bei Wikipedia -
dort auch eine eingehende Beschrei-
bung)  zeigt ein derartiges 
Telegrafenrelais.

Trotz ihrer hohen Empfindlichkeit undder kurzen Schaltzeiten sind die
Kontakte sehr hoch belastbar.

Allerdings braucht es schon sehr viel 
Glück, an an derartiges Bauteil
heranzukommen... Bei eBay könnte
man durchaus Erfolg haben.


Nicht jeder Funkamateur hat die Möglichkeit, Radials in beliebiger Anzahl und Länge vorzusehen. Der im April 2011 verstorbene OM Klaus Böttcher, DJ 3 RW, beschrieb in seinem bereits im vorangegangenen Absatz erwähnten Büchlein "Amateurfunkantennen mit geringem Platzbedarf"  eine schnell zu realisierende Lösung. Sein Erdleitungskoppler - zur Anpassung eines isolierten Drahtes möglichst großer Länge - bedarf nur weniger Bauteile, die beispielsweise auf Flohmärkten oder bei eBay in aller Regel problemlos zu finden sind. Statt der von Klaus beschriebenen selbst anzufertigenden Spule habe ich ein Kugelvariometer eingesetzt. Der Drehko war in meiner Bastelkiste bereits vorhanden. Die Spulen (vier à circa 15 µH) zur Erweiterung auf die "niedrigen" Kurzwellenbänder habe ich bei Oppermann bezogen. Die von mir geringfügig modifizierte Schaltung ist hier als pdf-Dokument zu finden. Die Anzeige erfolgt durch eine HF-Strommessung. Klaus verwendete in seinem Aufbau ein Instrument mit 200 µA Messbereich. Um ein vorhandenes Instrument mit 100 µA Messbereich verwenden zu können, sah ich einen Shunt vor.

Ich meine, dass ich zu dem weiteren Aufbau keine weiteren Erläuterungen geben muss.

Erdleitungskoppler




Außenansicht des fertigen Gerätes
geöffnetes Gerät von vorn




Messungen am fast fertiggestellten Gerät; das Instrument zeigt die "zufällig" eingestellten Spulenwerte in µH an
geöffnetes Gerät von hinten




Hier ist die Anordnung der Bauteile zu sehen: geöffnetes Gerät von hinten

Einfacher geht's nicht mehr...

Wichtiger Hinweis zum Abschluss: Die Abstimmung erfolgt auf maximalen Ausschlag.


Diesen Spruch kennt wohl jeder, der sich mit Elektronik beschäftigt. Ein fehlerhaftes Messgerät, eine fehlerhafte Messmethode oder ein fehlerhaftes System - schon ist es passiert...

Messgeräte mit Analoganzeige sind zwischenzeitlich fast von der Bildfläche verschwunden. Instrumente mit Digitalanzeige sind dank ausgefuchster integrierter Schaltungen mittlerweile sehr preiswert erhältlich. Sie haben nur einen Nachteil: Tendenzen, die bei manchen Messungen oder Abgleicharbeiten erkennbar sein sollen, sind nur schwer nachvollziehbar. Bei einem Zeigerinstrument genügt ein kurzer Blick, wobei es meist nicht einmal auf den genauen Wert der gemessenen Spannung oder des gemessenen Stromes ankommt. Bemerkenswert ist noch der hohe Eingangswiderstand von rund 38 MOhm. Damit wird das Messobjekt unmerklich belastet.

Mit dem hier beschriebenen Gerät lassen sich kleine Gleichspannungen und -ströme messen. Das Gerät ist - wenn man so will - mehr oder weniger ein Zufallsprodukt meiner Basteleien. Vor vielen Jahren erwarb ich spontan auf dem Flohmarkt der HAM-RADIO in Friedrichshafen ein Anzeigeinstrument mit einem Messbereich von 1 mA. Genauere Vorstellungen, was ich damit anfangen sollte, hatte ich seinerzeit noch nicht. Es war wohl eher Sammelleidenschaft, dieses Instrument mit einer 240-Grad-Skala und Außenmaßen von 140 * 140 mm zu kaufen.

Irgendwann fiel mir der Band Nr. 33 der "RPB-electronic-taschenbücher" aus dem Franzis-Verlag in die Hand. Dort war ein Gleichspannungs-Millivoltmeter mit Operationsverstärkern beschrieben. Der Autor Horst Pelka griff auf einen Schaltungsvorschlag von Ekkehard Schulz zurück, der in Heft 4/1977 der Zeitschrift ELO, ebenfalls aus dem Franzis-Verlag, veröffentlicht war. Das Ganze geriet wieder in Vergessenheit, und beim Aufräumen meines Shack fielen mir Buch und Instrument wieder in die Hand. Nun, als Pensionär habe ich (angeblich?) mehr Zeit. Bei weiteren Recherchen stieß ich auf ein passendes Platinen-Layout.

Das von mir realisierte Gerät ist problemlos aufzubauen. Die Messschaltung ist hier als PDF-Datei hinterlegt. Sie arbeitet mit zwei OpAmps vom Typ µA 741 - für wenige Cent bei jedem Elektronikhändler erhältlich. Das Anzeigeinstrument wird im Rahmen einer Graetzbrücke betrieben mit der Folge, dass unabhängig von der Polarität der Messspannung ein positiver Ausschlag erfolgt. Damit ist das Umpolen, das ja oftmals recht lästig ist, entbehrlich. Die Widerstände an dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP1 sind nicht gängig (mit Ausnahme von R14); sie müssen durch Parallel- beziehungsweise Serienschaltung lieferbarer Werte - unbedingt mit höchstens 1 % Toleranz - gebildet werden. Da die Polarität des gemessenen Signals nicht erkennbar ist, wurde eine entsprechende Ergänzung der Schaltung durch OP2 vorgenommen. Zur Anzeige einer positiven Spannung dient die rote LED2, die mit ihrer Anode an Masse liegt. Die blaue LED1 signalisiert eine negative Spannung am Eingang. Nur eine Randbemerkung: als diese Schaltung in den 1970er Jahren entwickelt wurde, gab es noch keine blauen LEDs. 

Die Zuführung der Messspannung erfolgt über eine isoliert angebrachte BNC-Buchse. Der Tiefpass (gebildet aus R2 und C1) hat eine Grenzfrequenz von rund 40 Hz. Damit werden vagabundierende Einstreuungen vom Stromnetz eliminiert. Zum Abgleich des fertigen Geräts werden die Stufenschalter auf "U" beziehungsweise 1 mV gestellt. Der Trimmer P2 wird etwas über den Vollausschlag eingestellt - das war's!

Zur Versorgung mit den erforderlichen Spannungen (± 12 V) habe ich meinem Millivoltmeter ein Netzteil mit den üblichen Festspannungsreglern spendiert. Zur Vermeidung von Brummeinstreuungen in die Messschaltung befindet sich dieses in einem Weißblechgehäuse. Diese Spannungen können auch an der Buchse an der Frontseite entnommen werden. Gleichzeitig kann das Instrument über die Kontakte 1 und 5 für weitere externe Messschaltungen eingesetzt werden. Mit S3 und S4 erfolgt die entsprechende Umschaltung. LED3 beziehungsweise LED4 signalisieren nicht nur, ob das Instrument dem internen oder externen Betrieb dient; sie sind gleichzeitig Einschaltkontrolle.

Ansicht Millivoltmeter







Gesamtansicht des Millivoltmeters:

Für Demonstrationszwecke angeschlossen wurde eine verbrauchte 9-Volt-Blockbatterie.
Blick in  das geöffnete Gerät




 


Blick in das geöffnete Gerät
                    
Blick in das geöffnete Gerät

Die Frontplatte wurde mit einer Selbstklebefolie versehen, die mit dem Programm "Front-Designer" (erhältlich bei Abacom-Online - siehe Seite mit den Links) gestaltet wurde. Diese Software enthält auch ein Unterprogramm, das die Erstellung der Skala ermöglichte.


  


Für die "höheren" Kurzwellenbänder bietet sich als weitere Alternative der Bau einer magnetischen Antenne an. In der Literatur und (selbstverständlich auch) im Internet finden sich zahllose Beschreibungen dieses Antennentyps. Bevor man sich jedoch das erforderliche Material besorgt, sind einige Überlegungen und Berechnungen unerlässlich:

  • Welche Bänder will ich abdecken?
  • Für welche Leistung soll meine Antenne ausgelegt sein?
  • Wo finde ich Programme zur Berechnung?
  • Kann ich evtl. erforderliche Mindestabstände einhalten?

Das Material ist leicht zu beschaffen: bei einem Rundgang in einem Baumarkt wird der "Selbstbauer" schnell fündig. Den Drehkondensator hoher Spannungsfestigkeit findet man beispielsweise bei eBay oder anderen Auktionshäusern im Internet. Mit etwas Glück kann die Suche bei einem Amateurfunkflohmarkt (z. B. in Friedrichshafen oder in Neumarkt i. d. OPf.) erfolgreich sein. Wer Wert auf Neuware legt, kann auf den Internetauftritt der Otto Schubert GmbH zurückgreifen.

Wer sich mit der Theorie einer magnetischen Antenne bereits einmal beschäftigt hat weiss, dass zur Abstimmung ein Drehkondensator hoher Spannungsfestigkeit bereits bei kleinen Leistungen erforderlich ist.

Nun ist es zweckmäßig, für eine einfühligere Abstimmung zusätzlich einen kleinen Drehkondensator parallel zu schalten. Der große Drehkondensator deckt eine Kapazität von ca. 8 bis 150 pF ab; ich habe ihn im Shop von funkamateur.de erstanden. Leider ist er dort nicht mehr erhältlich. Der kleine Drehkondensator überstreicht einen Bereich von 3...19 pF und wurde bei der Fa. Schubert gekauft.

Ursprünglich habe ich beabsichtigt, die Getriebemotore für die beiden Drehkondensatoren werden mithilfe der integrierten Schaltung TLE 4209 anzusteuern. Sie wird in PKWs zur Höhenverstellung der Scheinwerfer verwendet. Es zeigte sich allerdings, dass hiermit die Einstellung für eine Magnetantenne nicht feinfühlig genug erfolgen kann. Daher bin ich von diesem Konzept wieder abgekommen. Es ist sinnvoller, Gleichstrommotore mit hochuntersetzendem Getriebe zu verwenden, betrieben mit einer Spannung, die wesentlich unter der Nennspannung liegt. Wer sich dennoch für den IC TLE 4209 interessiert, möge sich an mich wenden.  

Die hier hinterlegte Schaltung ist zwei Mal aufzubauen. Links ist die Schaltung für die Motore zu sehen. Anzumerken ist, dass die Motorwicklung bei Nichtbetrieb sofort kurzgeschlossen wird. Dadurch läuft der Motor nicht nach. Rechts ist die Messschaltung zu sehen, die den Stand der Drehkos zurückmeldet. Die Anzeige erfolgt durch Instrumente wie bei dem eingangs beschriebenen Tuner für die Langdrahtantenne. Auf diesen "Luxus" kann selbstverständlich verzichtet werden.

Getriebemotoren mit den anmontierten Drehkondensatoren
Das Bild zeigt die beiden Drehkondensatoren vor der endgültigen Bestückung mit der "Steuerelektronik". Die Kupplungen mit den Isolierungen (links neben den Zahnrädern erkennbar) gleichen auch geringfügigen Achsversatz aus. Auf die Isolierung kann übrigens keinesfalls verzichtet werden!
Die Vorderseite des Steuergeräts mit Instrumenten und Bedienteilen                                                                                                     


Das Bild zeigt das Steuergerät mit den beiden Instrumenten, die den Stand der Drehkos anzeigen (links für die Grob-, rechts für die Feineinstellung). Darunter sind ie Schalter für die Drehrichtung und die Taster zum Einschalten der Motore zu sehen.                                   
     
Rückseite des Steuergerätes




Anschlüsse an der Rückwand; die zehnpolige Mehrfachbuchse führt zur Antenne. 





Das Bild zeigt den Anschluss der Koppelschleife (Gehäuse geöffnet).





Hier die Gesamtansicht:

Oben ist die Koppelschleife zu sehen.













Die kleinen Getriebemotoren mit den Drehkos habe ich in ein Installationsgehäuse mit Klarsichtdeckel eingebaut.

Darunter befindet sich der Antennenrotor (in einer Größenordnung, wie er früher für kleinere Fernseh- oder UKW-Antennen verwendet wurde). Links davon ist das vorstehend beschriebene Steuergerät zu sehen.

Für den Ring - Durchmesser 130 cm - habe ich Wicu-Rohr in der Sanitär- und Heizungstechnikabteilung eines Baumarktes gefunden. Das Material lässt sich leicht bearbeiten, die Isolierung ist selbstredend zu entfernen. Interessanterweise wird das Wicu-Rohr in Ringen gelagert, die annähernd den erforderlichen Durchmesser aufweisen.

Die Neuauflage einer magnetischen Antenne ist in Arbeit. Die oben beschriebene Version lässt eine Sendeleistung von nur rund 25 W zu - der Plattenabstand des Abstimmdrehkos ist relativ gering. Ich gebe mein Erstlingsmodell gerne zum Materialwert - geschätzt 50 € - an Selbstabholer ab. Einige Nachjustierungen müssten vorgenommen werden. Wer Interesse hat, möge sich bei mir melden - siehe Kontakt/Impressum !   


Wenn eine magnetische Antenne - wie die im vorangegangenen Absatz beschriebene - selbst gebaut werden soll, kommt man nicht an der Suche eines geeigneten Drehkondensators vorbei. Auch bei relativ kleinen Sendeleistungen wird dieser Drehko mit hohen Spannungen beaufschlagt. Im 20-m-Band tritt bei der amateurüblichen Sendeleistung von 100 W nach meinen Berechnungen eine Spannung von fast 5 kV auf! Laut Nührmann, Das große Werkbuch Elektronik (erschienen bei Franzis, Poing), beträgt der Plattenabstand 3,6 mm.

Hier stellt sich die Frage für den Funkamateur, ob ein Selbstbau zweckmäßig ist. Auch im Handel sind geeignete Drehkos, z. B. bei Otto Schubert GmbH, zu finden. Von diesem Unternehmen können auch Einzelteile bezogen werden. Eine weitere Bezugsquelle wären die Auktionshäuser im Internet, wie beispielsweise eBay oder funkboerse.de. Mit etwas Glück - wie in meinem Fall - findet man Händler, die Plattensätze, also Rotorplatten mit passenden Statorplatten, anbieten. Googeln lohnt sich allemal...

Ich habe hier eine Tabelle (Logo anklicken) angefügt, aus der die wichtigsten Daten für den Bau einer magnetischen Antenne entnommen werden können, unter anderem die Kapazität des Drehkos und die hier auftretende Spannung.

Für die Funkfreunde, die sich zu einem Selbstbau entschlossen haben, liefere ich hiermit ein unter EXCEL erstelltes Rechenblatt. Es ist weitgehend selbst erklärend; die Felder, in denen Eingaben vorzunehmen sind, habe ich rosa hinterlegt. Die Felder, denen Ergebnisse entnommen werden können, habe ich blau markiert. Für Fragen stehe ich gerne zur Verfügung, weise aber vorsorglich darauf hin, dass durch die Rundungen innerhalb des Programms Abweichungen zwischen der errechneten Zahl der Rotor- und Statorplatten zu den Eingaben des "erwünschten" Drehko-Wertes ergeben können. Das Rechenblatt erscheint nach Anklicken des Logos.

Platten-C.xlsx
   Wichtiger Hinweis: Beschrieben wird ein Split-Drehkondensator. Die Gesamtkapazität teilt sich auf zwei um 180 ° versetzte Statorplattenpakete auf. Analog sind die Platten des Rotors versetzt eingebaut. Es treten daher durch die kapazitive Kopplung der Rotorplattenpakete keine Spannungen an den Lagerungen auf. Die Serienschaltung der (gleich großen) Statorplattenpakete bewirkt die Halbierung der Gesamtkapazität. Dies ist bei der Berechnung mit meinem Rechenblatt zu beachten.

Die folgenden Bilder zeigen meinen Versuchsaufbau eines Split-Drehkondensators.








Erkennbar sind die beiden um 180 ° versetzten Rotorplattenpaare, verdeutlicht durch die eingezeichnete blaue Linie.






Diese Aufnahme zeigt, wie die Statorplatten montiert werden. Sie werden durch jeweils zwei Gewindestangen (hier: M6) gehalten. Die Abstandsröllchen sorgen für den gleichmäßigen Aufbau. Links im Bild ist ein Lagerflansch zu erkennen, an dessen Innenseite ein Kugellager für die Achse der Rotorplatten eingefügt ist. An die mit den blauen Pfeilen gekennzeichneten Gewindestangen-Enden wird der Ring der Magnetantenne angebracht.







Die Zeichnung soll den Einfluss auf die jeweils benachbarte Platte belegen. In meinem Rechenblatt ist die Zahl der Zwischenräume - wie weiter ersichtlich - stets gerade. 



Sofern die Fläche einer Rotorplatte nicht bekannt ist, wird diese durch das Rechenblatt ermittelt. Der rot umrandete Teil ist insoweit wirksam. Grundlage für die Berechnung bilden der Durchmesser der Platte und die Angaben zum Kreisausschnitt.









Die vereinfachte Darstellung - Blick auf die Achse - soll das Zusammenspiel von Rotor- und Statorplatten verdeutlichen. Die Kapazität bestimmt sich nach den farblich gleich umrahmten Elementen. Jeweils die Hälfte einer Rotorplatte ist hier wirksam.


ist fast fertiggestellt. Er wird zur Überwachung der Sendesignale dienen (Sendeleistung, Stehwellenverhältnis, Güte des Signals durch eine Oszillografenröhre): "alte" Technik in modernem Gewand... Die Röhre, eine DG7-32, fristete ihr Dasein in meiner Bastelkiste. Wer ein Faible für Röhrentechnik hat, kann sich an die Arbeit machen. Bei eBay wird man sicherlich fündig. Zwischen 30 und 40 € muss man für die DG7-32 schon investieren. Aus Lagerbeständen hingegen kostet sie so um die 120 €. Geduldiges Suchen lohnt sich also.

Die folgenden Bilder zeigen das geöffnete Gerät.

Ansicht mit Frontplatte






Die Frontansicht des Gerätes mit den Anzeigeinstrumenten und den Bedienungs-elementen
Stationsmonitor: Innenansicht von oben







Die wichtigsten Baugruppen sind hier beschrieben.

Das Layout für die Frontplatte und die Skalen der beiden Anzeigeinstrumente wurden mithilfe der Software "Front Designer" von ABACOM erstellt. Die Zeichnung der Schaltpläne erfolgte mit "sPlan" des gleichen Softwareherstellers (siehe auch Seite mit den Links).

Die Schaltpläne sind hier als pdf-Dateien hinterlegt (bitte anklicken):

    1.  Blockschaltbild             2. Anschluss Oszillografenröhre     3. Sägezahngenerator  
   4. Stromversorgung             5. Messkopf     6. Leistungsmessung


Vorab einige Bilder:

PSK 31-ControllerPSK31 - ohne PC mit Soundcard, aber eigenständigem Gerät
Interfaceempfehlenswert: Interface zur galvanischen Trennung von PSK 31-Controller und Transceiver
Vorderseite InterfaceDas Bild zeigt die Vorderseite des Geräts (Deckel abgenommen).
Rückseite InterfaceHier die Rückseite des Geräts. Die drei 3,5-mm-Klinkenbuchsen sind unbedingt isoliert einzubauen, damit die galvanische Trennung zum Funkgerät gewährleistet ist.

Hier ist der Schaltplan des Interface' als pdf-Datei hinterlegt. Die Schaltung stammt von einem Münchener Funkfreund, der nicht genannt sein möchte. Übermittelt wurde sie mir von Karl, DL2MAV. Tnx, Karl!

Getestet habe ich das Gerät derzeit noch nicht.


Vorangekommen bin ich mit dem Bau meiner Wetterstation. Ich hoffe, dass ich nach meiner Pensionierung (Ende März 2012) die nötige Zeit finden werde, das Ganze fertigstellen zu können.

Vorab: Ich beabsichtige, die Daten mit einem ARDUINO UNO - oder besser: einem ARDUINO MEGA - aufzubereiten. Im Endausbau möchte ich die Daten per APRS weitergeben (einen betriebsbereiten KF 163 von Bosch habe ich vor kurzer Zeit erstanden). Wer mir Programmiertipps für den ARDUINO geben kann: ich wäre sehr dankbar dafür!


So sieht die Windmesseinrichtung aus:

geöffnetes Gehäuse mit der Windmesseinrichtung  










Abtastung der Windrichtung mit Gray-Code - Codierscheiben rechts im Bild (Gehäuse geöffnet).
In der Mitte befindet sich die Platine zur Aufbereitung der Signale von den zugehörigen Gabellichtschranken.
Links unten ist die Gabellichtschranke mit zugehöriger Platine zur Abtastung der Windgeschwindigkeit zu sehen.Darüber befinden sich Lötstützpunkte, an die eine achtpolige abgeschirmte Leitung zur Ableitung der Signale gelötet ist.
Codierscheiben











Bildausschnitt:

Das Bild zeigt die fünf Codierscheiben, die an dem Gewindestab (M 6) mit Muttern und Beilagscheiben befestigt sind. Links sind die Gabellichtschranken, auf eine Lochrasterplatine aufgelötet, zu sehen. Das Flachbandkabel  (über eine Pfostensteckverbindung) führt zu der im unteren Bild gezeigten Platine.

Wie später noch beschrieben wird, erfolgt die Auflösung mit 1/32 entsprechend 11,25°. Um ein Verdrehen der Codierscheiben zu verhindern, habe ich diese mit zwei Gewindestäben (M 3) fixiert. Im  Bild ist allerdings nur der vordere Gewindestab erkennbar.
 
Unten ist der Lagerbock für das untere Kugellager zu sehen, der mit Schrauben M 4 im Inneren des Gehäuses befestigt ist.
Platine Gray-Code





Hier noch einmal die Leiterplatte mit den OpAmps für die Gabellichtschranken und dem Leitungstreiber

Der eine oder andere Betrachter wird der Meinung sein, dass auch fertige Windmessgeräte im Handel erhältlich sind. Davon bin ich nicht begeistert: Wie lange Windfahne und Schalenkreuz, aus Kunststoff gefertigt, der ständigen Sonnenaustrahlung standhalten, mag dahingestellt bleiben. Der gesamte Selbstbau der Mechanik ist die andere Seite...

Die Stellung der Codierscheiben wird mit fünf Gabellichtschranken abgetastet. Da bei jedem Schrittwechsel stets nur eine Änderung von einem Bit erfolgt, ist eine eindeutige Zuordnung der Richtung gewährleistet. Es ergibt sich eine Auflösung von 2^5 - somit 1/32. Die Struktur des hier verwendeten Gray-Codes wird in dem hinterlegten PDF-Dokument dargestellt, ebenso die Gestaltung der Codierscheiben. Sie wurden mithilfe der EXCEL-Diagrammfunktion gezeichnet.

Den Schaltplan habe ich als pdf-Datei hinterlegt. Die Ausgänge an den Dioden D1... nach den Operationsverstärkern liefern "TTL-taugliche" Signale (bei offenen Lichtschranken habe ich 3,4 V [entsprechend H], bei geschlossenen Lichtschranken 0,7 V [entsprechend L] gemessen). Als Leitungstreiber habe ich einen TTL-IC 74LS540 eingesetzt. Damit stehen die Signale invertiert zur Verfügung. Falls dies nicht gewünscht ist, kann der pinkompatible IC 74LS541 verwendet werden.

Für die beiden Achsen des Windmessers habe ich Gewindestäbe M6 aus Messing eingesetzt. Sie sind durch kleine Kugellager, angebracht beidseitig mithilfe kleiner Lagerböcke im Gehäuse, geführt. Dadurch habe ich ein leichtes Spiel der Messeinrichtungen erreicht. Für den weiteren Aufbau fand sich in meinem "Materiallager" zufälligerweise noch ein spritzwasserdichtes Alugussgehäuse. Auf jeden Fall sollte darauf geachtet werden, dass sich die Codierscheiben beim späteren Einsatz nicht verdrehen können. Weitere Ausführungen möchte ich mir an dieser Stelle ersparen. Ich will hier nur eine Art Kochrezept ("man nehme...") der am Nachbau Interessierten in die Hand geben, richtet sich doch die weitere Gestaltung nach dem vorhandenen Material. Die Kugellager und die Lagerböcke habe ich von einem bekannten Elektronikversender (Rubrik "technischer Modellbau") bezogen.

Eine ausführliche Beschreibung ist im Praxisheft 22 des Arbeitskreises Amateurfunk und Telekommunikation in der Schule e. V. (AATiS) zu finden, das hier bestellt werden kann (angezeigt wird die Inhaltsübersicht; Bestellanschrift dort eine Seite zurück).


Die nächste Messeinrichtung ist bereits auch im Bau: ein Niederschlagsmessgerät. Nach den Vorgaben des Deutschen Wetterdienstes werden Niederschlagsmengen ab 0,1 mm gemessen, Dies entspricht einer Menge von 100 ml/m². Feste Niederschläge in Form von Schnee, Hagel oder Graupeln werden vor der Messung eingeschmolzen.

Es gibt mehrere Möglichkeiten zur Erfassung der Niederschlagsmengen. Am bekanntesten ist dier Regenmesser nach Hellmann. Er erlaubt allerdings keine automatisierte Messung. Vielmehr muss der aufgefangene Niederschlag laufend an einer Skala abgelesen werden. Derartige Einrichtungen findet man an den Stationen des Deutschen Wetterdienstes oder bei privaten Wetterstationen, die ständig personell betreut werden. Im Handel sind registrierende Geräte erhältlich, meist aus Kunststoff gefertigt, was mich wiederum nicht überzeugte. Meine Recherchen im Internet haben ergeben, dass diese Geräte durch Heizfolien "wintertauglich" gemacht wurden. Die Messungen erfolgen mithilfe einer kleinen Wippe mit zwei Kammern, was mich dazu anregte, etwas Vergleichbares selbst zu konstruieren.

So sieht das "Herzstück" meines Niederschlagsmessers aus (vor dem Einbau in ein kleines Metallgehäuse und dem Ansatz des Auffangtrichters) aus:

das Herzstück der Regenmesseinrichtung...

Erkennbar befindet sich vor dem Lagerbock eine Gabellichtschranke, in die ein kleiner Metallstreifen reicht, der mit der Gewindestange der Wippe (näheres folgt) verbunden ist.  Wenn eine Kammer der Wippe gefüllt ist, kommt es zu einem Kippvorgang, der dadurch registiert wird. Die Wassermenge, die zur Auslösung führt, lässt sich mit den Justierschrauben unterhalb der Wippe genau kalibrieren. Mit den beiden Hochlastwiderständen an der Rückseite wird die Messeinrichtung bei Außentemperaturen < + 4 ° C beheizt. Ein Thermostat, weiter unten beschrieben, sorgt für das Ein- und Ausschalten der Heizwiderstände.

Bemaßung der Wippe  


Die Skizze zeigt  die Maße der
Wippe.
Ich habe 0,5 mm starkes Kupferblech verwendet. An den blau eingezeichneten Linien erfolgt die Abkantung.





Dieses Bild zeigt die Wippe nach ihrer Fertigstellung. An dem Lagerbock wird noch mittig die Gabellichtschranke befestigt.

Die Wippe ist auf einem rund zehn Zentimeter langem Gewindestab M5 aus Messing aufgelötet. Die Lagerung erfolgt wie bei der zuvor beschriebenen Windmesseinrichtung in kleinen Kugellagern. Das Nähere kann der Zeichnung entnommen werden. Der Gewindestab reicht über den vorderen Lagerbock ein Stück hinaus, so dass ein kleiner Metallstreifen angebracht werden konnte, der in die Gabellichtschranke reicht und mittels Mutter und Hutmutter gehalten wird. Vergessen werden darf auf keinen Fall die Abtrennung zwischen den beiden Kammern. Sie wird im Bereich der roten Linie eingesetzt. Ich habe für die Konstruktion meiner Wippe 0,5 mm starkes Kupferblech verwendet; auch beidseitig mit Kupferauflage versehenes Platinenmaterial dürfte geeignet sein.

Der Zulauf erfolgt genau in der Mitte der Wippe über ein kleines Messingröhrchen mit ca. vier Millimetern Innendurchmesser. Die weitere Verbindung zu dem Auffangtrichter habe ich mit einem Stück Schrumpfschlauch hergestellt.

Die Bemaßung der vier Ausschnitte für den Auffangtrichter ist der folgenden Zeichnung zu entnehmen. Er hat eine Kantenlänge von 250 mm. Somit beträgt die Auffangfläche 625 cm² entsprechend 1/16 m². Für eine Niederschlagsmenge von 1 mm errechnet sich eine Regenmenge von 0,0625 l  =  6,25 cl. Zum Vergleich: ein Schnapsglas  fasst 2 cl! Es soll allerdings eine Regenmenge ab ≥ 0,1 mm festgehalten werden. Dies entspricht einer Menge von wenigstens 0,625 cl (bzw. 6,25 ml). Die Wippe kann mithilfe der unterhalb angebrachten Schrauben so justiert werden, dass - wie bereits erwähnt - eine entsprechende Registrierung möglich ist.

Bemaßung der Ausschnitte für den Auffangtrichter  




Aus einer Blechtafel  können jeweils zwei Teile für den Auffangtrichter gewonnen werden. An den blau gestrichelten Linien wird abgekantet.

Der Schaltplan für die Registrierung der Wippausschläge ist hier als PDF-Datei hinterlegt. Die LEDs 1 und 2 leuchten bei jedem Kippvorgang kurz auf. Der Thermostat ist zweimal aufzubauen. Die Platine mit den identischen Schaltungen (wiederum als PDF-Datei) befindet sich im Inneren des Metallgehäuses. Der eine Thermostat schaltet die Hochlastwiderstände neben der Wippe zu. Der PTC (Kaltleiter, also höhere Widerstandswerte mit steigenden Temperaturen) ist auf der Platine montiert. Der andere Thermostat steuert die Beheizung des Auffangtrichters. Dazu muss der PTC hieran in gutem thermischen Kontakt montiert werden. Damit ist der Winterbetrieb ermöglicht.

An dieser Stelle wird kurz die Funktion der Thermostat-Schaltung erläutert: Der Operationsverstärker (741) arbeitet als Komparator (Vergleicher). Gemessen werden die Spannungen an dem invertierenden Eingang (Pin 2 = -) und nicht invertierenden Eingang (Pin 3 = +). Bei steigender Temperatur erhöht sich der Widerstand des PTC und somit die Spannung an Pin 3. Über den Ausgang Pin 6 gelangt in der Folge positive Spannung über R 5 an T 1. T 1 schaltet durch und sperrt somit T 2. Das Relais fällt ab. Die gewünschte Temperatur wird an P 1 eingestellt. Entscheidend ist das Verhältnis P1 + R 1/R 2 = R 3/PTC.

...der Regenmesser, kurz vor der Fertigstellung  






Das Bild zeigt den (fast) fertig gestellten Regenmesser.

Der Gehäusedeckel ist zur Darstellung noch nicht angebracht.

In dem Gehäuse ist links die Auswerteelektronik für die Wippbewegungen zu erkennen, rechts - unterhalb der Oberseite - ist die Thermostatelektronik mit der Bestückungsseite nach unten zu sehen.Vor der rechten hinteren Ecke ist unterhalb des Randes am Trichter der PTC angebracht. Dazu verwendete ich eine Zugentlastungsschelle eines ausgedienten Netzsteckers. Die Zuleitung (abgeschirmte mehrpolige Steuerleitung wegen der HF in der Nähe) zu den Heizwiderständen und dem PTC wurde durch ein Stück Schrumpfschlauch geführt.

An der Unterseite des Trichters wrerden noch Styropor-Platten angebracht, um den Aufwand für die Heizenergie zu verringern. Weiter ist noch ein Stück engmaschigen Gittters über dem Ablauf vorgesehen; es soll verhindern, dass Schmutz an die Wippe gelangt.

Nicht zu sehen sind die drei spritzwassergeschützten LEDs an der linken Seite des Gehäuses. Eine rote LED signalisiert durch kurzes Aufleuchten einen Kippvorgang. Zwei grüne LEDs zeigen an, dass die beiden Heizwiderstände innerhalb des Gehäuses beziehungsweise die Heizwiderstände am Trichter eingeschaltet sind.


lautet ein etwas böswilliger Spruch, den jedermann, de sich mit Elektronik beschäftigt, kennt.

In der Tat ist etwas dran: Je nach der Art der Messung, die vorzunehmen ist, gilt es bestimmte Spielregeln zu beachten. Messgeräte, mit denen ich beispielsweise Gleichspannungen messe, sollten einen möglichst hochohmigen Eingang besitzen, damit das Messobjekt nicht unnötig belastet und somit das Messergebnis verfälscht wird.

Nach und nach werde ich in dieser Rubrik Geräte vorstellen, die in meiner Hobbywerkstatt zusammengebaut oder zumindest nach meinen Vorstellungen gestaltet worden sind.

Wohl unverzichtbar ist ein Messgerät, mit dem auch extrem kleine Induktivitäten und Kapazitäten gemessen werden können. Oftmals sind die Beschriftungen auf den Bauteilen nur schlecht lesbar - kein Problem mit dem nachfolgend abgebildeten Gerät. Grundlage bildet eine Baugruppe, die ich über den Leserservice der Zeitschrift "Funkamateur" bezogen habe.    

LC-Messgerät





Beeindruckend sind die Messbereiche:



Kapazitäten von 0,01 pF bis 10 µF

Induktivitäten von 1 nH bis 100 H

Die Frontplatte ist aus Kunststoff. Metall würde in das Messergebnis "eingehen". Daher habe ich auch die mitgelieferten Messstrippen ohne Änderungen verwendet. Das Gehäuse habe ich in meinen "Altbeständen" gefunden. Es dürfte in dieser Form nicht mehr erhältlich sein. Versorgt wird die Baugruppe mit 5 V. Doch Vorsicht: ein Schutz gegen Verpolung ist ebenso wenig vorhanden wie ein Schutz gegen höhere Spannungen. Ich habe daher einen Festspannungsregler 5 V/100mA vorgeschaltet,  der an einer 9-V-Batterie betrieben wird.

 
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