Community-Projekt: Elektronische Zielscheiben

[Gigagnouf]

Die Bestückung ist jetzt schonmal teilweise fertig. Es ist nicht alles drauf, aber alles, was ich für eine
Funktionsprüfung brauche.
Einen Schönheitswettbewerb gewinnen die Lötstellen nicht unbedingt, da ich die Gelegenheit gleich
mal zum Austesten von bleifreiem Lot / verbleitem Lot und Lötpaste missbraucht habe.

Die ICs funktionieren schon mal und lassen sich per PC ansteuern/programmieren. Soweit, so gut.
Die Taster funktionieren auch und werden von Controller erkannt.

Was mir jetzt schon hart auf den Sack geht, sind die LEDs. Ich hatte PLCC4-Lötpads auf die Platine
gesetzt, weil dann jeder die Lieblings-LEDs hätte draufsetzen können. PLCC2 oder PLCC4 in Größe
3530 (und wenn man auf alles scheißt sogar 1206), das hätte alles irgendwie gepasst.

3.jpg (30.49 KiB) 13557 mal betrachtet

Was ich nicht eingeplant hatte: Die Hersteller von PLCC4-LEDs haben sich in einem Anfall völliger
zerebraler Umnachtung dazu entschlossen, ihre Bauteile aus besonders niedrigschmelzendem
Hüttenkäse zu fertigen. Für mich mit Heißluftstation nicht das Drama, aber wer mit Opas altem
Lötkolben sowas anzulöten versucht, kann danach erstmal eine Weile lang Plastikmatsche von der
Lötspitze kratzen.
Das alte Design fiegt deswegen schonmal raus und meine alten LEDs in die Tonne, schade eigentlich.
Stattdessen habe ich jetzt alles durch 3528-PLCC2 ersetzt, die brauchen weniger Feingefühl und
weniger Zeit zum Anlöten. Bei der Gelegenheit habe ich auch die Matrix nochmal umgestellt und
Pads und Routing ein bisschen aufgeräumt.

2.gif (40.55 KiB) 13557 mal betrachtet

Ansonsten scheint die Anzeigen-Matrix aber zu funktionieren. Lässt sich per IC ansteuern und ist
hell genug. Mal schauen, was die 7-Segment-Anzeige sagt.

Schönes Wochenende
Jens

[FeKaliumnitrat]

Soo, ich habe jetzt den Controller der 7-Segment-Anzeige größtenteils fertig programmiert.

Fürs Verständnis: Der mittlere IC auf dem Board ist das Gehirn, der kümmert sich um Datenempfang,
Auswertung, Spielmodi und darum WAS angezeigt werden soll. Er schickt diese Info dann dem oberen
und unteren IC; diese "übersetzen" das dann für ihre jeweilige Elektronik zeigen das dann auf der
Matrix und der 7-Segment-Anzeige an.

Und das funktioniert nach ein paar Abenden von Frust und Gewurschtel jetzt auch sehr gut. Die
Kommunikation zwischen den ICs läuft 1A und die 7-Segmentanzeige tut, was sie soll:

Die kann Zahlen von 000 bis 999, mit beliebigem Ausblenden von nicht benötigten Segmenten.
Zusätzlich ist auch bereits die Anzeige von Symbolen einprogrammiert.

Bisher einprogrammiert sind:

► Text anzeigen

Anzeige ausschalten
Err (für eventuelle Error-Warnung)
BAT (für eventuelle Batterie-Warnung)
---
Ch1 (für Sendekanäle 1-8 der Zielscheiben)
Ch2
Ch3
Ch4
Ch5
Ch6
Ch7
Ch8
P-1 (für "Programm 1", bitte melden wenn jemand nen besseren Namen für verschiedene Spielmodi hat)
P-2
P-3
P-4
P-5
P-6
P-7
P-8
P-9
P-0
-0- (z.B. fürs Anzeigen der zu treffenden Zielscheibe beim Snapshot-Training)
-1-
-2-
-3-
-4-
-5-
-6-
-7-
-8-
-9-

Es sind noch 40 Speicherplätze frei, falls jemand Vorschläge hat. Diese können nun vom mittleren IC aus
durch einfaches Ändern eines Bytes abgerufen werden, der untere IC kümmert sich dann um den Rest:

Code und Anzeige selbst funktionieren wunderbar, das Display ist aber trotzdem Müll. Ich hab den Kram
bei der prallen Sonne die letzten Tage mal vor die Tür geschlurt, kann man nix drauf erkennen. Die billigen
7-Segmente sind einfach bei Weitem nicht hell genug, um gegen die Sonne anzufunzeln. Blöd, weil die billigen
überall leicht zu bekommen sind.
Stellt sich jetzt die Frage - alles in die Tonne und auf LCD-Display wechseln? Das hat auch wieder seine
Nachteile, nur halt andere. Oder teure 7-Segmente, die weniger leicht zu bekommen sind?
Ich versuche erstmal letzteres und bestelle neue Teile, vielleicht sind die ja dann hell genug. Ich muss ja
sowieso noch die neuen PLCC2-LEDs für die Matrix bestellen.

Schönes Wochenende euch allen
Jens

[FeKaliumnitrat]

Schlechte Nachricht für den Funkempfang und meinen Geldbeutel :-(

Ich habe jetzt versucht, ein stabiles Funkprotokoll für den 434MHz-Empfang zu coden - das will aber
ums verrecken nicht laufen. Tatsächlich liegt es aber nicht an mir, sondern am Funkmodul. Das Problem
wurde in Vergangenheit schon von mehreren Leuten angemerkt: Funkmodule sind ein Roulettespiel.
Manche sind gut, andere völlig unbrauchbar und man hat keine andere Wahl, als mehrere durchzutesten.

Das von mir bereits in vorherigen Posts eingebaut gezeigte Modul (RCRX-434 von RadioControlli) ist zwar
teuer, dafür aber ziemlicher Scheiß. Auf den ersten Blick empfängt es ganz toll viele Daten,...

1.gif (28.95 KiB) 13375 mal betrachtet

...wenn man aber weiter rauszoomt und sich die Daten über einen größeren Zeitraum ansieht,...

2.gif (52.22 KiB) 13375 mal betrachtet

... erkennt man, dass es sich dabei in erster Linie um eine absurde Menge von völligem Datenmüll handelt.

4.gif (66.56 KiB) 13375 mal betrachtet

Ich arbeite mit 433MHz nicht zum ersten Mal, ich kann softwareseitig einiges an Müll aussortieren. Aber aus
DER digitalen Abfalldeponie kann auch ich nichts Verwertbares mehr ziehen.

► Text anzeigen

Die Problemlösung ist eigentlich sehr einfach, man schickt mit dem Sendemodul vorweg eine solide Zeit
lang "1", der Empfänger regelt seine Emfindlichkeit dann auf die stärkste Quelle ein und gut is. Dummerweise
hielten die Leute von RadioControlli es für eine gute Idee, dass das Modul danach SOFORT wieder auf schwächere
Quellen zugreift, sodass jeder Garagenöffner noch aus mehreren Kontinenten Entfernung einem dazwischenfunkt.

Ich habe jetzt das getan, was ich von Beginn an befürchtet hatte, tun zu müssen: So lange Funkmodule gekauft und
ausprobiert, bis ich auf eines stoße, das zum Sender der Zielscheibe passt. Ich kotze im Strahl.
Ich hab auch eins gefunden - ironischerweise eins der billigsten überhaupt - RFM210LH von HopeRF in der 5V
SMD-Version. Etwas unerwartet, dass deren Empfänger gut laufen, weil die Sender von Hope völliger Schrott sind.

Naja, jedenfalls scheine ich jetzt Funkdaten rüberzukriegen. Genau weiss ich das erst, wenn eine neue Platine
damit steht. Das Layout ist bereits entsprechend umgestellt:

5.gif (69.64 KiB) 13375 mal betrachtet

Deutlich mehr Getüdel als mir lieb gewesen wäre, aber was soll man machen. Neue LEDs und 7-Segmente sind
auch rausgesucht und gekauft.

Grüße und schönes Wochenende
Jens

Budget: -3.91 - 100.35 = -104.26€

[icp-ms]

Wahnsinns Projekt

bist du am Kill&Grill dabei und kannst es da evtl mal vorführen?

[FeKaliumnitrat]

Sieht leider nicht danach aus.

Falls bis dahin eine "sichtbare" Trefferanzeige steht, könnte ich den ganzen Krempel kurz vorher
einem von euch per Post schicken.

[SeMoose]

Auch wenn’s auf Kosten der Reichweite geht, schon an fertige Module wie LoRaWAN (868MHz) oder den NRF24L01+ (Je nach Platz auch +PA) (2,4GHz) gedacht?

[FeKaliumnitrat]

Moin Moose!

Das 2.4GHz-Band ist für uns untauglich, weil wegen Reichweite. Dabei musst du insbesondere im Hinterkopf behalten,
dass die Elektronik der Zielscheibe direkt hinter einer 1.5mm-Stahlscheibe liegt und bei 2.4GHz-Modulen die Antenne
integriert ist. Da funkst du so einfach nicht durch. Bei 433MHz ist das deutlich unproblematischer, da eine einfache
Kabelantenne sowohl relativ leistungsstark ist, als auch größtenteils unter der Stahlplatte durchhängt.

LoRaWAN sagte mir vorher nichts, soweit mein Verständnis reicht, handelt es sich dabei aber in erster Linie um
ein Übertragungsverfahren, nicht um dessen Hardware. Dazu gehören dann in erster Linie kryptographische Verschlüsselung
und die Optimierung von Transceiver-Funktionalität. Wir haben hier aber ja nur Receiver und Transmitter, getrennt voneinander.
Und 128-bit AES-Verschlüsselung sollten wir nicht brauchen; ich verspreche hiermit hoch und heilig, dass ich niemandes
Rentenversicherungsnummer in den Funkcode schreibe.

Ich weiss natürlich was du meinst - Module mit internem Kommunikationsaufbau und digitaler Ausgabe in fertigen Bytes.
In dieser Anwendung (ein paar Bytes übermitteln) bringt dir das aber meiner persönlichen Erfahrung nach unterm Strich
keinen Vorteil. Die Daten müssen ja weiterhin vom Controller eingelesen und ausgewertet werden. Falls du aber andere
Funkmodule rumliegen hast oder gewohnt bist, schau nach, ob die einen "OOK" oder "analogen" Ausgang haben. Falls ja,
solltest du die damit anklemmen können. Hauptsache ist, Sender- und Empfängermodul passen zueinander.

[FeKaliumnitrat]

So, das blödeste Problem ist schonmal gelöst. Die neuen 7-Segmente sind wesentlich heller,
sodass wir nicht alles nochmal komplett auseinanderreissen und mit LCD neu aufsetzen müssen.
Damit ihr das sehen könnt, hab ich zum Vergleich mal ein neues Segment auf das alte Board
gepflanzt. Hier einmal ein Bild unter Gegenlicht:

Ein paar Änderungen an der Elektronik waren notwendig, aber kein Drama. Ich habe zusätzlich
noch die Gelegenheit genutzt, nochmals das Routing optimiert und - welch frohe Botschaft -
nochmals einen halben Zentimeter Platz rausgeholt, um den die Platine jetzt kürzer ist.

Machen wir uns nichts vor, das wird wahrscheinlich immer noch nicht das finale Layout sein.
Irgendwas muss immer noch besser. Aber wünscht mir Glück, vielleicht kommt bei der nächsten
Platine ja bereits ein funktionierender Empfänger raus.

Grüße
Jens

[FeKaliumnitrat]

Ich hab die Platine jetzt geätzt, sieht gut aus:

Hier einmal neben der alten Platine, dann könnt ihr den Größenunterschied sehen:

Ich werde mal mein bestes versuchen, die alten ICs zu bergen und wiederzuverwenden,
bin mir aber nicht sicher, wie gut das funktionieren wird.
Als nächstes kommt die vollständige Bestückung der Platine, mal schauen was danach so
an Problemen auf uns lauert...

[Snowman2010]

Wow. Es ist echt beeindruckend zu sehen, wie aus einer „Spaß“ Idee so ein umfangreiches Projekt wird. Was schon weit nichtmehr die Qualität von einem
Typischen „ich bastel mal da was zusammen“ ist. Wirklich richtig gute Arbeit!

[Snowman2010]

Bäm, einmal den kompletten Satz Bauteile aufs neue Board geschmissen. Mittlerweile
sieht´s nach was aus:

Die grundlegenden Funktionstests sind auch bereits durch. Dabei haben sich nochmal
ein paar kleine Änderungen an der Platine ergeben; allerdings nichts, wofür ich das
jetzt akut neu ätzen müsste.

Die Segmentanzeige ist jetzt ganz dolle hell, war ich total stolz drauf. Was ich allerdings
im Voraus nicht vollständig durchdacht hatte, ist, dass die Segmentanzeige es schafft,
400mA Strom zu ziehen. Zunächst hat das Ding mir beim ersten Test direkt mal schön die
Klüsen zerlasert, ich sehe jetzt überall Zahlen. Zweitens hat sich der zuständige IC bis
zur Verdampfung erhitzt und liegt jetzt tot im Mülleimer. Blöd.
Die Platine habe ich zum Glück bereits so ausgelegt, dass man die Stromversorgung zum
Display drosseln kann. Zusätzlich habe ich jetzt die Software der Segmentanzeige so
geändert, dass sie sich nach kurzer Zeit selbst dimmt. Wenn man neue Daten reinschiebt,
läuft die Segmentanzeige für 10 Sekunden hell und halbiert dann den Strom. Nach
insgesamt einer Minute wird die Helligkeit nochmal halbiert (200mA - 100mA - 50mA).
Zusätzlich zusätzlich habe ich ins Layout der Platine jetzt noch Kühlflächen eingebaut,
wobei die aber nach ersten Tests nicht wirklich nötig sind.

Die Matrixanzeige hat ne Zeit lang Zicken veranstaltet, läuft jetzt aber auch.

Und FUNK! Wir haben Funkempfang! Es möge mich ein jeder Mensch und Tier mit
ausschweifender Lobhudelei überschütten!
Bringt natürlich nichts, bis ich ein brauchbares Funkprotokoll dafür geschrieben habe,
aber zumindest die elektronische Seite davon funktioniert endlich.

Schönen Rest vom Wochenende euch allen
Jens

[Jens]

[Gigagnouf]

Aaalso ....

Die Zielscheibe hat nicht stillgestanden (wortwörtlich), sondern war zunächst ein wenig auf Reisen.
Erste Station Kill and Grill, wo sich @icp-ms für euch darum gekümmert hat, dass ihr die Scheibe
mal persönlich angrabbeln könnt.

Danach wieder bei mir, war erstmal die bisherige Software zu überarbeiten. Hier und da sind immer
ein paar Bugs versteckt, die muss man halt einfangen und vor die Tür setzen. Das ist aber naturgemäß
ziemlich langweilige Arbeit, die hier keiner lesen will.
Was zu diesem Zeitpunkt am meisten störte (und immer noch stört) ist die Funkreichweite. Normalerweise
sind 100m kein Problem und 200m machbar; die Stahlscheibe setzt der Rechnung aber ein jähes Ende.

Deswegen wollte ich erstmal die Antenne auswechseln. Meine Idee war erstmal, ein Koaxialkabel zur
Antenne umzubauen, weil das jeder einfach nachmachen kann und die Kabel überall zu bekommen sind.
Der Zulieferer meines Vertrauens hat es allerdings geschafft, sage und schreibe 1.5 Monate ins Land
gehen zu lassen, bis das Stück Kabel tatsächlich bei mir ankam.
Mittlerweile ist es eingebaut/umgebaut und der Empfang ist tatsächlich etwas besser - aber immer noch
lange nicht gut genug. Deswegen hatte ich davon auch noch nicht hier berichtet.

Danach ging es wieder auf Reisen, der gute @alois.hanse wollte die Scheibe auch mal befingern.

Ich habe die Scheibe jetzt gerade wieder zurück, kann aber jetzt schon mit Sicherheit sagen, dass es mir
zeitlich die nächsten zwei Monate überhaupt nicht passen wird, daran irgendwas zu machen.
Ich kann vielleicht noch 1-2 alte Bilder rauskramen und ein paar Worte dazu schreiben, "richtige" Updates
wird es aber frühestens im Mai geben können.
Umgekehrt wäre jetzt halt Zeit, die Scheibe noch 2-3 Mal zu verschicken. Auf dem KnG hat sie ja nicht jeden
erreicht. Bedingung ist wahlweise ein gut etablierter Name im Hub oder ein ein Pfand (Seele oder gleichwertig),
das ich im Verlust- oder Beschädingungsfall einbehalte.

[FeKaliumnitrat]

Wie schon Nikola Tesla damals sagte: "Ich lass mir jetzt mal sechs Monate Zeit mit der LED-Matrix, da kräht sowieso kein Hahn nach."

Und über den hat sich ja auch keiner beschwert. Deswegen schreiten wir jetzt wohlgemut zur Fertigstellung
der Anzeige der Trefferposition (und in eingeschränketem Umfang ggf. auch anderen Grafiken).
Kurz zur Erinnerung - für jeden Sensor in der Zielscheibe gibt es ein Paar LEDs in der gleichen Position; rot
und grün. Damit das Empfängerboard im Hintergrund mehrere Sachen parallel bearbeiten kann (und um
Nachbauten einfacher zu machen), haben sowohl die LED-Matrix (oben) als auch die Siebensegmentanzeige
(unten) eigene ICs, die sich nur um diese Anzeigen kümmern. Der mittlere IC, das eigentliche Gehirn, muss
so zum Ändern einer Anzeige nur einmal kurz 2-4 Bytes nach oben oder unten rausfeuern und kann sich die
restlichen ~99.98% seiner Zeit um sinnvollere Sachen kümmern. Alle drei ICs sind programmierbar, sprich ich
muss Software dafür schreiben und darauf brennen.
Mittlerweile müsste ich alle Bugs der Matrixanzeigen-Software beseitigt haben, zumindest ist mir bisher nichts
Unerwartetes mehr aufgefallen. Sowohl statische Bilder als auch Animationen mit quasi beliebiger Framerate
sind möglich und laufen, sofern sie in den Speicher passen:

Die ersten zwei Bilder sind animierte Gifs; wers' nicht sehen kann, muss sie einmal separat im Browser öffnen
(z.B. Rechtsklick -> Öffnen in neuem Tab). Ein Unding, was ich mir hier für eine Mühe mache, damit ihr hübsche
blinkende Bilder zum Anschauen habt. Beide unter Gegenlicht und mit reduzierter Spannung, damit die Kamera
nicht komplett blindgestrahlt wird. Die reale Helligkeit ist wesentlich stärker, wie im letzten Bild dargestellt.

Damit rot und grün gleichzeitig angezeigt werden können, sitzen unten rechts in der Matrix zwei Transistoren (die
kleinen schwarzen Rechtecke mit drei Beinchen), die mit 250Hz zwischen rot/grün hin- und herschalten. Dadurch
ist auch das Maximum an Strom deutlich höher, als wenn man den kombinierten Strom der Anzeige direkt durch
einen Pin des Steuer-ICs braten würde - und man kann guten Gewissens die Helligkeit bis auf Anschlag drehen.

voll.jpg (41.09 KiB) 11889 mal betrachtet

Für die Leute, die hier häufiger reinschauen: Es wird nach wie vor ein wenig dauern, bis hier wieder regelmäßig
was kommt. Das lässt sich zeitlich bei mir leider gerade nicht anders machen. Man möge es mir nachsehen.

Bis denn erstmal, schöne Grüße und reingehauen!
Jens

[Account3]

Ist er verschwunden? Womöglich mit seiner Zielscheibe in einem Gletscher eingefroren,
um in fünftausend Jahren im Ötztal wiedergefunden zu werden??
Hat er sich gar mit einem Sack voll Internetfame auf dem Rücken aus dem Staub gemacht???

Mitnichten, meine Freunde! Euer aller Lieblings-FeKalium existiert noch und hat die ganze Zeit
fleißig weitergewerkelt! Die Götter haben es aber mit der Scheibe und mir nicht gut gemeint,
der Funk ist Schuld.

Da eine Funk-Zielscheibe ohne Empfang nicht sonderlich viel Spaß bereitet, habe ich einige
Zeit darauf gebrütet, das über gute Distanzen stabil zum Laufen zu bringen.
Acht verschiedene Antennenformen, ein Dutzend Sender/Empfängerpaare und insgesamt
4 Mal das Funkprotokoll inklusive Filter von Grund auf neu geschrieben.
Und für jede Veränderung der Hardware musste ich jedes Mal das Gehäuse aufbrechen, es
gegebenenfalls neu drucken und montieren, damit ich einen richtigen Funktionstest durchführen
konnte. Sehr frustrierend.

1.jpg (92.96 KiB) 11350 mal betrachtet

2.jpg (93.69 KiB) 11350 mal betrachtet

Fazit ist: Operation gelungen, Patient tot. Von der bisherigen Scheibe verbleibt durch das permanente
Zerpflücken nur noch das gezeigte Häufchen Elend; es möge sich ein Jeder nun in Ehrfurcht von ihr
verabschieden, bevor sie zur ewigen Ruhe gebettet wird. In meiner Mülltonne.
Sie hat aber tapfer ihre Aufgabe erfüllt: Das CAD-Modell, die Elektronik, das Antennendesign und das
Funkprotokoll sind praktisch fertig. Quasi alles einmal erneuert.
Und es gibt 2-3 Bonusfeatures, die ich auf dem Weg dahin zu entwickeln gezwungen war.

Funkempfang steht jetzt stabil auf mindestens 50m. Bis auf 100m könnte sich rausholen lassen, dafür
muss ich das Ding aber erstmal neu Drucken und zusammenbauen. Wer noch mehr Reichweite braucht,
muss neu chronen.

Es sind viele Änderungen vorzustellen, zuviele für einen Post.
Ich werde die jetzt nach und nach hier dokumentieren, erklären und gleichzeitig eine neue Scheibe bauen.

Schönes Wochenende euch erstmal
Jens

[Jens]

Ich bewundere Deine Ausdauer!

[FeKaliumnitrat]

Ein entscheidendes Hindernis der Funkübertragung war die Synchronisation von Sender und Empfänger.

Der Sender schickt dazu anfangs ein Byte (Präambel), um sich als Sender zu identifizieren und einen
gemeinsamen Synchronisations-Zeitpunkt festzulegen:

RxTxSync.jpg (63.69 KiB) 10723 mal betrachtet

Die übertragenen Daten können nun vom Empfänger zeitlich korrekt zugeordnet werden. Das Problem
ist jetzt Folgendes: Wenn die Taktfrequenz von Sender und Empfänger nicht exakt gleich ist, läuft das
Timing schnell wieder auseinander und die Daten werden vom Empfänger falsch zugeordnet:

RxTxDesync.jpg (44.7 KiB) 10723 mal betrachtet

Und hier standen nun meine guten Intentionen im Konflikt mit der Realität. Ich wollte so wenig und so
einfache Teile wie möglich verbauen, die Schaltung so verständlich wie möglich halten.
"Die Synchronisation schreibst du heimlich softwareseitig rein, fragt sowieso keiner nach warum das funktioniert."
Bisher verwendete ich die integrierten 8 MHz-Taktgeber der Mikrocontroller, die laufen auf ~1% genau.
Aber das reicht gerade so nicht aus. Stattdessen muss da ein Quarzoszillator rein, das Gleiche wie in Uhren.
Sieht so aus:

Osc.jpg (82.3 KiB) 10723 mal betrachtet

Damit ist die Abweichung der Frequenzen unter 0.005%, das reicht dann locker. Die Teile wären auch an sich
gar kein Drama, wenn ich dafür nicht gefühlt das halbe Routing von Sender UND Empfänger hätte rausreissen
und neu schreiben müssen:

1.pdf

(100.78 KiB) 20-mal heruntergeladen

2.pdf

(44.8 KiB) 27-mal heruntergeladen

Durch die veränderte Pinbelegung sind leider auch die Boards hinfällig und taugen nur noch zum Ausschlachten;
trauriger Anblick:

3.jpg (94.84 KiB) 10723 mal betrachtet

Will eventuell jemand die Überreste als Trainingssobjekte, um mitm Lötkolben darin rumzustochern?

Ich wünsche euch allen jedenfalls einen Guten Rutsch ins neue Jahr;
reingehauen und wir hören uns im nächsten!
Jens

[Jens]

Na jetzt bin ich aber gespannt. Ist ja wie Mission impossible.

[FeKaliumnitrat]

Aaaaalso von vorne. Wir brauchen neue Platinen und ein neues Gehäuse - Alles.

Bei der Gelegenheit möchte ich einmal einen groben Überblick darüber geben, wie zugänglich das
Herstellen eigener Platinen mittlerweile ist. Früher war das quasi undenkbar, heute kann man hingegen
alles dafür billig kaufen.
Das fängt bei dem Platinenlayout an, das bekommt ihr von mir gratis vor die Füße gelegt. Das sind
auch eigentlich schon direkt 97% der gesamten Arbeit:

1.pdf

(100.78 KiB) 19-mal heruntergeladen

2.pdf

(44.8 KiB) 22-mal heruntergeladen

Das druckt man sich jetzt auf einer Folie aus. Je nachdem, wie anspruchsvoll die Platine ist, braucht man
dafür einen qualitativ hochwertigen Ausdruck. In unserem Fall habe ich alle Leiterbahnbreiten und
Komponenten so gewählt, dass euer normaler Tintenstrahl- oder Laserdrucker dafür ausreichen sollte.
Die Folie sieht dann z.B. so aus:

1.jpg (95.69 KiB) 10457 mal betrachtet

Die Folie wird auf eine Fotoplatine gelegt und beleuchtet. Fotoplatinen kauft man für 1-3€, die sind fertig
beschichtet und ohne Vorbereitung einsatzbereit. Zum Beleuchten eignet sich prinzipiell jede gleichmäßige
UV-Quelle, im Notfall tuts auch eine einfache Glühlampe. Dort wo die Folie das Licht durchlässt, reagiert der
Fotoresist und wird abwaschbar.
Die Fotoplatine muss danach entwickelt werden. Das "Entwicklerbad" ist einfach nur irgendeine Schüssel,
der Entwickler ist 1.5%ige Natronlauge. Bekommt man für ein paar Euro in jedem Elektronikhandel, aber
auch in Apotheken.
Da legt man die belichtete Platine rein und schwenkt ein bisschen hin und her, bis der Fotoresist aufgelöst ist:

2.jpg (91.25 KiB) 10457 mal betrachtet

Danach mit fließend Wasser abspülen; destilliertes Wasser ist hier überall völlig unnötig. Die entwickelte
Platine kommt jetzt ins Ätzbad. Das kann eine 200€-Ätzanlage sein, muss aber nicht. Was warm ist und
sich bewegt, wird hier ausreichen. Beispielsweise das Druckbett eines 3D-Druckers. Wer komplett auf Ghetto
setzen will, stellt einfach nur einen Tupperpott auf die Heizung und stupst alle halbe Minute mal dran.

3.jpg (93.88 KiB) 10457 mal betrachtet

Ätzbäder bestanden früher mal aus problematischem Eisenchlorid, das aber mittlerweile komplett durch
freundliches Natriumpersulfat abgelöst worden ist, das jeder im Elektronikhandel so kaufen kann.
Nach dem Ätzen ist die Platine im Prinzip schon verwendbar, an dieser Stelle könnte man bereits aufhören:

4.jpg (93.88 KiB) 10457 mal betrachtet

Schöner ist, wenn man Lötstopplack aufträgt. Den kann man mittlerweile für verdächtig geringes Geld aus
China bekommen, am besten über Ebay. Ich habe mir irgendwann mal das etwas professionellere Zeug
zugelegt - teurer, dafür habe ich davon jetzt ein Kilo rumstehen. Das schmiert/streicht/pinselt/rakelt man
auf die Platine und lässt es trocknen:

5.jpg (92.03 KiB) 10457 mal betrachtet

Danach kann man das genauso belichten wie vorher, siehe Belichtungsfolie. Typischerweise allerdings
umgekehrt; dort wo die Folie Licht durchlässt, härtet der Lack aus, Unbelichtetes kann man danach abwaschen:

6.jpg (83.06 KiB) 10457 mal betrachtet

Das Entwicklerbad ist auch hier einfach irgendeine Schüssel, der Entwickler ist 1%ige Natriumcarbonat-Lösung.
Das bekommt man quasi überall, beispielsweise als "Waschsoda" im Supermarkt.
Danach muss man noch die Löcher bohren (hier gehen 0.9mm oder 1.0mm) und auf die finalen Maße zurecht
schneiden/schleifen. Und denn sind unsere neuen Platinen fertig:

7.jpg (94.92 KiB) 10457 mal betrachtet

Einen schönen Rest vom Wochenende euch allen.

[alois.hanse]

Achtung Achtung, alle aufgepasst; der folgende Post ist langweilig!
Ich wiederhole: Der nun folgende Post ist hart langweilig! Alle Anwesenden sind angehalten, zum Ausgleich sofort
in irrationale Panik zu verfallen, um einem Koma durch akute Unterlastung des zentralen Nervensystems vorzubeugen!

Ein wichtiger Schritt zum Aufbau einer stabilen Funkverbindung war es, das Funkprotokoll ein Stück
weit zu verändern. Ich werde das jetzt einmal detailliert beschreiben, damit die null bis zwei Leute, die
später mal darin rumpfuschen wollen, die Funktionsweise hier nachlesen können. Bei allen anderen bitte
ich um Entschuldigung fürs Datengeballer.

Die Funkfrequenz ist 433.92 MHz, die Mikrocontroller laufen auf 8 Mhz (externe Clock über einen Oszillator, CKDIV8-Fuse darf
NICHT gesetzt sein) und die Bitrate der Funkübertragung ist 6900 Bit/s. Die verwendeten AM-Funkmodule laufen über OOK.
Es werden keine Transceiver verwendet; die Zielscheibe kann nur senden, der Empfänger nur empfangen.
Ein Bit dauert 145µs, ein Datenblock 3.48 ms und die gesamte Übertragung 30 ms.

Bei jeder Übertragung werden zunächst 8 Bits (1 Byte) einfach nur "1" gesendet. Das dient dazu, dass der Empfänger seine
Empfindlichkeit auf die Signalstärke des Senders runterregelt. Auf der Empfängerseite werden diese Bits manchmal
verschluckt oder sorgen für Artefakte, weil der Empfänger sich vorher auf irgendwelches Hintergrundrauschen
eingepegelt hatte.
Es wird daraufhin derselbe Datenblock 8 mal wiederholt. Sieht so aus:

Oder hier als vergrößerter Ausschnitt:

Durch die mehrfache Wiederholung kann der Empfänger auch bei sehr schlechtem Empfang und starken Störquellen im
Hintergrund korrekt arbeiten. Dazu sucht die Software vom Empfänger nach zwei identischen Datenblöcken innerhalb
derselben Übertragung und nimmt diese dann als korrekt an.
Jeder Datenblock besteht aus drei Bytes: Präambelbyte, Datenbyte und Counterbyte.
Die werden in dieser Reihenfolge und von hoher zu niedriger Priorität (Bit7 -> Bit0) übermitelt.

Die Präambel lautet immer "01011001". Dies identifiziert die Zielscheibe als Zielscheibe, damit der Empfänger sie nicht
mit Nachbars Garagentoröffner verwechselt.

Danach folgt ein Datenbyte, in diesem stehen Informationen der Zielscheibe. Es setzt sich folgendermaßen zusammen,
in chronologischer Reihenfolge: Bit7 = 0, Bit6 = Jumper2, Bit5 = Jumper1, Bit4 = Jumper0, Bit3-0 = Sensor
Also im ersten Bit steht immer 0.
In den nächsten drei Bits steht der Zustand der drei Jumper auf der Zielscheiben-Platine:

Wenn dort kein Jumper eingelötet ist, wie im Bild gezeigt, wird eine "0" übermittelt. Wenn dort ein Jumper eingelötet
ist, stattdessen eine "1". Auf die Art können Leute, ohne sich auch nur ansatzweise mit der Software auseinandersetzen
zu müssen, die Software durch das Einlöten eines Jumpers verändern. Geplant ist bisher, diese Jumper zur Differenzierung
verschiedener Zielscheiben einzusetzen. Mit 3 Jumpern könnte man dann gleichzeitig acht verschiedene Zielscheiben
einsetzen und empfängerseitig voneinander unterscheiden.
Die letzten vier Bits (Bit3-Bit0) enthalten die Trefferposition, also Sensor 1 bis Sensor 13 als Zahl (Beispiel: "1101" wäre Sensor 13).

Danach folgt das Counterbyte, das ist eine fortlaufende Zahl, die mit jedem Treffer um 1 erhöht wird. Nach 255 erfolgt ein
Überlauf und der Counter fängt bei 1 neu an. Falls das mal wichtig werden sollte, das Counterbyte ist niemals Null, da dies zu
fehleranfällig für falsche Übertagungen aus Hintergrundrauschen ist. Gleiches gilt auch fürs Datenbyte.
Das Counterbyte ist dafür nütze, dass der Empfänger eine Übertragung immer von der vorherigen unterscheiden kann,
außerdem kann so die Anzahl der Treffer auf der Zielscheibe selbst dann noch verlustfrei errechnet werden, wenn bis zu 126
Funkübertragungen vorher komplett fehlgeschlagen sind.

Die drei Bytes zusammen sehen folgendermaßen aus:

In diesem Beispiel steht also "01011001 00001101 00111001", bedeutet:
Präambel (01011001): "Ich bin eine Zielscheibe"
Daten (00001101): "Anfang" (00001101), "keine Jumper sind eingelötet" (00001101), "Sensor 13 wurde getroffen" (00001101)
Counter (00111001): "Es handelt sich um den 57ten Treffer"

Und der Kram wird halt dann 8 mal direkt hintereinander gesendet.

Aus Rücksicht auf die fachlich vollständig Desinteressierten habe ich die Funktionsweise der Zielscheibe auch noch einmal
stark vereinfacht zusammengefasst:

► Text anzeigen

5.jpg (76.14 KiB) 1132 mal betrachtet

Ich wünsche euch allen ein frohes Wochenende,
Jens

[alois.hanse]

Und erneut können die Platinen erst ihren Dienst tun, wenn da auch Bauteile drauf sind. Die Bauteile sind
alle groß genug (und die Abstände zwischen ihnen weit genug), damit man das mit einem 15€-Lötkolben
schaffen kann. Qualitativ etwas hochwertigeres Gerät macht es natürlich einfacher.
Darf man halt nur nicht im Baumarkt kaufen, dort gibts in der Abteilung nur unbrauchbaren Schund.

Statt dem überall bekannten Lötkolben kann man an dieser Stelle auch sehr gut Heißluft einsetzen. Als
Einstieg eignen sich bereits 10€-Gaslötkolben, aber auch die billigsten Heißluftstationen fangen schon um 40€ an.

Man kann über die ganze Platine erst einmal großzügig Lötzinn rotzen; die verzinnten Oberflächen verhalten
sich deutlich kooperativer als Kupfer. Wichtig ist grundsätzlich Eines: Der Hobbyist verwendet bleihaltiges Lot!
In der Elektronik-Industrie wird nur noch bleifrei verwendet, weil wegen Umwelt. Ist ja auch gut so.
Dadurch wird aber auch an private Anwender, auf die Industriebeschränkungen überhaupt nicht zutreffen, fast
nur noch bleifreies Lot verkauft. Das Zeug wollt ihr nicht haben; wer irgendwas mit Elektronik machen will,
sollte sich unbedingt nach einer Rolle Sn60Pb40 oder Sn62Pb36Ag2 umsehen.

Beim Heißluftlöten kann man da jetzt, zusammen mit ordentlich Flussmittel, die Bauteile einfach drauflegen
und aufheizen. Meist saugen sich die Bauteile dann von sich aus an ihren angedachten Lötpads fest. Wo sie
das nicht tun, hilft man mit einer Pinzette nach.

Man sollte dabei mehrere Durchgänge machen, je nach Hitzebeständigkeit der Teile. Als erstes Widerstände,
die sind nicht kaputt zu kriegen. Dann Kondensatoren, Transistoren, Spannungsregler und Schalter, die halten
ebenfalls gut was aus. Dann die Mikrocontroller - hier habe ich möglichst robuste Teile ausgewählt, aber auch
die sollte man nicht komplett zur Hölle braten. Und zuletzt die LEDs und Siebensegmente, die können nur
relativ geringe Temperaturen ertragen, ohne frech den Aggregatzustand zu wechseln.

Und dann ham wir sie, die hoffentlich finale Version der Elektronik. Denn wenn ich das jetzt nochmal neu routen
oder die Pinbelegung umstellen muss, fange ich an mein Mobiliar zu zerhacken.
Getestet sind sie auch schon und funktionieren genau so wie sie sollen. Demnächst können wir dann damit einmal
die realen Funktionstests durchgehen - und wie diese sich auf den Aufbau der Zielscheibe auswirken.

Schönen Rest vom Wochenende euch allen.

[FeKaliumnitrat]

Arbeitet irgendjemand mit Kunststoffplatten und Lasercuttern? Weil so jemanden könnten wir jetzt gut gebrauchen.

Wir müssen nämlich die Metallplatte auf der Zielscheibenfront abschaffen. Nützt nichts, da kommt nicht genug
Signal durch. Auch wenn man per Antenne das Signal ausleitet, verzieht die massive Scheibe das Signal bis zur
Unbenutzbarkeit. Hab ich alles bis zum Erbrechen ausprobiert, zur Antenne schreibe ich nächstes Mal auch nen
eigenen Beitrag.
Stattdessen muss vorne eine Kunststoffscheibe hin, aber kein 3D-Druck (das haben wir ja schon zur Genüge hinter uns).
Ich habe das Design der Sensorscheibe jetzt so geändert, dass jeder da etwas Beliebiges vorklatschen kann (oben alt,
unten neu):

3.jpg (91.76 KiB) 771 mal betrachtet

Also beispielsweise in der Bucht eine 200mm-Plastikscheibe kaufen und davor kleben. Größer geht aber jetzt auch.
Das beste Materiel wäre wahrscheinlich Polycarbonat, zweite Wahl wäre PMMA. Letzteres bekommt man fertig
zugeschnitten in verschiedenen Dicken und Größen; ich bin mir aber nicht sicher, was die Mindestdicke für Beschuss
ist. Wäre cool, wenn etwaige Experten sich da mal zu Wort melden könnten. Oder sogar Tests für uns durchführen würden.

[alois.hanse]

Das Schöne daran, von Beruf nichts mit Elektronik oder Software zu tun zu haben, ist, dass ich mich nicht dafür schämen muss
offen zuzugeben, wenn ich keine Ahnung habe, was ich hier eigentlich mache.
Das Meiste kann ich mir selbst zusammenfrickeln, komplett raus bin ich aber bei Antennen. Ich kenne mehr Wörter als die
meisten Leute: Feedlines, Impedanzmatching und Tuning, Polarisation und Schumann-Resonanzen sind nur einige davon.
Ich weiss nur leider nicht, was sie bedeuten.

Ich stand nun also vor der Auswahl, mir entweder 1-2 Semester ernsthaftes Verständnis der Materie reinzuschrauben, oder
wie ein Affe einfach rumzuprobieren was geht.
Um letztere Herangehensweise effizienter zu gestalten, habe ich unseren ersten "Betriebsmodus" programmiert: Empfangsstärke.
In diesem Modus rechnet der Empfänger aus, wieviele Daten korrekt ankommen und zeigt das dann in Prozent an. Gleichzeitig
werden abwechselnd alle LEDs der Matrix gleichzeitig an-/ausgeschaltet, sodass man den Empfänger auch irgendwo abstellen und
auf Entfernung erkennen kann, dass ein Signal ausreichend gut ankommt.

0.jpg (93.24 KiB) 516 mal betrachtet

Den Modus lasse ich da für euch drin, in erster Linie brauchte ich den halt zum Entwickeln der Antenne. Dazu baute ich mir eine
Reihe verschiedener Antennenformen, deren Richtwirkung ich grob zu kennen glaube, und hab unter gleichen Bedingungen
die Empfangsstärke dokumentiert. Die wichtigste Auswahl ist folgende:

Die besten Antennen sind also:
- ein einfaches langes Kabel, das aus dem Gehäuse raushängt
- ein einfaches langes Kabel, das einmal im Kreis läuft und mit dem anderen Ende an Masse hängt

Ersteres war ja schon in den früheren Versionen und daher ist mir eine eklatante Schwäche davon bekannt. Das Ausleiten
eines frei hängenden Kabels durch ein 3D-Druck-Gehäuse führt zwangsläufig zu sehr ungünstigen Geometrien beim Druck
oder einem Knick im Kabel, der sich schnell zu einem besonders schlecht reparierbaren Kabelbruch entwickelt. Deswegen blöd.

Deswegen ist die Antenne unserer Wahl jetzt eine Loop, die in das Gehäuse integriert ist. Also keine Kabelbrüche, Wartung
oder außen rumfliegende Strippen mehr. Die interne Fassung dafür ließ sich leicht in die CAD der Zwischenscheibe schneiden:

2.jpg (97.25 KiB) 516 mal betrachtet

Und damit ist im Prinzip alles bereit für einen neuen Ausdruck aller Teile.

Beste Grüße
Jens