DIY PLC-Trainer und mehr: Ein Blick in Chris Urbans Elektronikwerkstatt

In diesem Interview berichtet Christian Urbanescu von seinem Weg vom Elektronik-Fan zum Lehrer und teilt seine Begeisterung für Technologie und praktisches Lernen. Er spricht über seine Arbeit in der Automatisierung, seine DIY-PLC-Trainer und wie er durch seine Präsenz in sozialen Medien andere in der Maker-Community inspiriert. Mit seinem Arbeitsplatz am Stadtrand von Montréal, Québec, bleibt er über seinen YouTube-Kanal und soziale Medien mit anderen in Kontakt und schafft einen Raum für Lernen und Innovation.

Elektor: Können Sie uns ein wenig über Ihren Hintergrund und Ihre Reise in diesem Bereich erzählen?

Christian Urbanescu: Wenn ich zurückblicke, war mein beruflicher Weg voller Wendungen und Herausforderungen. Ich lasse einen Großteil weg, damit ihr nicht zu sehr grinst. Lass uns beim Militärdienst anfangen, der damals Pflicht war. Ich kam zur Marine und mein Wunsch, im Marineorchester zu spielen, wurde schnell abgelehnt – gutes Gehör, aber nicht die besten Fähigkeiten auf der Geige, mein Freund… Doch jemand bemerkte meinen Hintergrund in der Elektronik und so wurde ich für ein Jahr ins Forschungszentrum der Marine geschickt. Dort sah ich zum ersten Mal die Aufnahmegeräte von Bang & Olufsen. Für mich sah das aus wie Technologie von einem anderen Planeten.

Nachdem ich meinen Militärdienst beendet hatte, arbeitete ich drei Jahre in einer Fernseher-Fabrik. Dort übernahm ich viele Aufgaben, vom Transport der Paletten mit den großen CRT-Röhren bis zur Montage von Teilen und zur Qualitätskontrolle. Ich verließ die Fabrik mit guten Lötfähigkeiten und Wissen über alle Teile eines Fernsehers. Ich lernte sogar, zwischen einem elektrischen Schlag durch einen Hochspannungs-Transformator und einem Kondensator zu unterscheiden. Das ist wirklich wichtig! Ich hätte gerne länger dort geblieben, aber meine Anfragen für die Nachtschicht wurden immer abgelehnt. Mein Traum, morgens an der Universität zu studieren, kam ins Stocken.

Durch einen glücklichen Zufall hat mich jemand empfohlen, der einige Monate zuvor die Fabrik verlassen hatte. Er hat mich für eine Technikerstelle in einem Labor empfohlen, das mit der Druckindustrie verbunden ist. Ich habe sofort zugesagt! So wurde ich Techniker im Tagdienst und ein begeisterter Student im Programm für Automatisierungssysteme, als 1980 die erste Möglichkeit für Abendkurse angeboten wurde. Im Labor habe ich viele spannende Dinge gelernt, zum Beispiel den Umgang mit Thyristoren, den Bau programmierbarer Timer und die Nutzung von PCB-Software unter DOS! Ich wünschte mir wirklich, heute so eine einfache und effektive Software zu finden. Kannst du dir vorstellen, dass sie auf einer Diskette Platz hatte?

Sechs Jahre später wurde ich Ingenieur. Diese Zeit verging wie im Flug! Ich konzentrierte mich auf zwei Bereiche: Computer und industrielle Automatisierung. Dann fand ich einen Job in einem Rechenzentrum und hatte das Glück, von zwei erfahrenen Ingenieuren betreut zu werden. Sie brachten mir fast alles bei, was ich heute über Computertechniken weiß. Dank ihnen lernte ich die neuen DEC PDP Mini-Computer kennen und die Grundlagen eines UNIX-ähnlichen Betriebssystems. Sie schickten mich auch zu Schulungen, um verschiedene Computerplatinen und Peripheriegeräte zu reparieren.

So lustig es heute scheint, damals verstand ich sogar einige BASIC-Anweisungen wie „print“. Im berühmten Keller des Rechenzentrums — gesteuert von einem österreichischen Klimaanlagensystem — arbeiteten die Betreiber von Großrechnern und Mini-Computern an "Terminals". Im Gegensatz zu heutigen Mikrocomputern war ein Operator-Terminal eher wie eine automatisierte Schreibmaschine. Es hatte eine Tastatur und einen doppelgerichteten Drucker, der zur Kommunikation mit dem Hauptrechner angeschlossen war und kontinuierliches Papier verwendete. Drei Dinge wurden erfüllt: Der Bediener konnte Befehle an den Computer senden, Rückmeldungen oder Antworten auf Anweisungen erhalten und die Anfragen der Netzwerkbenutzer ausführen. Je nach gewählten Optionen konnte der Befehl print entweder die Informationen direkt anzeigen oder sie an den großen Linien-Drucker senden — ähnlich wie das Versenden einer großen PDF-Datei heute. Dieses Rechenzentrum war der beste und herausforderndste Ort für meinen technischen Hintergrund.

Wie bei all den schönen Dingen, ging auch das zu Ende. Am Vorabend der 90er Jahre verschwanden viele mittelgroße Rechenzentren wie unseres und wurden abgebaut. Mit vier Kollegen gründeten wir unser erstes Unternehmen, und unser erstes Projekt war, einen unserer Wettbewerber abzubauen! Wir bemerkten, dass sie mehr und bessere Computer hatten als wir, aber trotzdem endeten sie in Einzelteilen. Es kann Wochen dauern, einen Großrechner in einer spezialisierten Fabrik zusammenzubauen. Es brauchte etwas Planung, aber wir benötigten nur drei Tage, um den Inhalt des Zentrums abzubauen und wegzutragen. Wir haben den ganzen Sommer damit verbracht, die Teile zu bergen und die Materialien zu organisieren. Wir hatten so viel Spaß!

Das beste Projekt war die Organisation des Services für Mini-Computer für das Finanzministerium und die sechs Finanzbezirke in der Hauptstadt. Das haben wir über mehrere Jahre gemacht. Bei all den verschiedenen Projekten habe ich meine Kunden immer sehr gut geschult, damit ich nicht hunderte von Kilometern zu ihnen zurückreisen musste. Mit meiner Erfahrung im Training habe ich 1998, als ich in Kanada ankam, den Wechsel vom Ingenieurwesen zum Unterrichten gemacht.

Und hier sind wir, 25 Jahre später. 2007 habe ich meine Lehrerlaubnis an der McGill University erhalten und währenddessen ein Zertifikat in Programmierung an der Universität Montréal gemacht. Obwohl ich viele Jahre lang PLC-Programmierung gemacht habe, habe ich mich nie wirklich als Programmierer gesehen, sondern eher als jemand, der sich mit Hardware beschäftigt.

Elektor: Wie haben Sie Ihre Reise als Content Creator auf YouTube begonnen? Was sind deine Hauptthemen oder Schwerpunkte, die Sie in Ihren Videos behandeln?

Urbanescu: Ich war lange Zeit unsicher, ob ich Videos in meinen Klassen einsetzen sollte. Eine der wenigen Ausnahmen war die Präsentation über den Stuxnet-Virus, der speziell entwickelt wurde, um die Siemens PLC-Software anzugreifen. Ich habe gemerkt, dass die neuen Studenten gerne Videos anschauen. Deshalb habe ich überlegt, einige Videos hinzuzufügen, um sie anzusprechen und auch den wenigen Studenten zu helfen, die zu Hause ihre eigenen PLC-Trainer aufbauen wollten und nicht immer direkt zu mir kommen konnten, besonders spät abends oder am Wochenende.

Im Herbst 2022 habe ich beschlossen, den Kanal zu starten. Fast aus dem Nichts habe ich als neuer und unerfahrener YouTuber jetzt etwa 130 Videos online. Der Kanal umfasst bisher vier Bereiche:

• “PLC-Trainer Schritt für Schritt.” Es wird beschrieben, wie sich ein Personal Trainer entwickelt, Ich teile, wie ich für meine Projekte die Teile bestelle und das fertige Produkt zusammenbaue. Ich bin fest davon überzeugt, dass es wichtig ist, einen echten PLC-Trainer zu haben, um die PLC-Programmierung besser zu verstehen. Keinen Software-Simulator oder YouTube-Videos, sondern echtes Hardware. Sie werden erstaunt sein, wie viele Dinge Ihnen erst auffallen, wenn Sie sie in eine physische PLC eingeben und die Ergebnisse Ihrer Anweisungen sehen.
• “Ihre Zeit im Rampenlicht.” Ein Abschnitt von 11 Videos zeigt, wie zwei meiner Schüler hart daran arbeiten, ihre eigenen Trainer zu erstellen und zum Laufen zu bringen. Ich bin sehr stolz auf meine Schüler für jedes ihrer fertigen Projekte. Also warum nicht Diyu und Rodney die Anerkennung geben, die sie verdienen?
• “PLC-Netzwerk: Die französische Verbindung.” Da nicht alle Schüler mich als Lehrer für den PLC-Kurs haben konnten, wollte ich in diesem Video einen umfassenden Überblick darüber geben, wie ein lokales Netzwerk funktioniert. Es ist ähnlich wie in einer Fabrik, wo die Arbeitsstationen entweder ähnliche oder ganz unterschiedliche Aufgaben übernehmen können – digitale Ausgänge, analog oder in Kombination. Der Titel soll alle an den gleichnamigen Film erinnern, da das Netzwerk in Montréal ist und wir auch Französisch sprechen.
• “Elektronikprojekte.” Ich habe das Projekt gestartet, um Anfänger zu motivieren, eigene Ideen umzusetzen und die Grundlagen der Elektronik zu lernen. Ich bespreche viele einfache Logikschaltungen und günstige Werkzeuge wie einen Logikprüfer oder LED-Tester. Solche Werkzeuge sind für Anfänger in jedem Bereich sehr nützlich. Außerdem schaue ich mir bereits veröffentlichte Projekte aus Elektronikmagazinen an und analysiere sie. Schaut euch meine Videos wie „TV-B-Gone“, „Miniatur-Larson-Scanner“, „PC-Tastaturtester“ und „Beep Logic Tester“ an. Ich werde auch einige analoge Schaltungen und Erklärungen zu elektronischen Bauteilen hinzufügen, ähnlich wie in der Elektor-Magazinreihe „Peculiar Parts“, „Q&A“, „From the Labs“, „Tipps und Tricks“ und mehr.

Mit dem großen Radio war alles in Ordnung und es hat seine Aufgabe wunderbar erfüllt. Doch das stellte sich erst viel später nach den Ereignissen heraus. Mit meiner neuen Besessenheit im Hinterkopf bemerkte ich dann, dass ich nichts tun konnte. Es sei denn, ich könnte die Pappabdeckung irgendwie abnehmen.

Also begann ich Tag für Tag, in den kurzen Momenten, in denen meine Mutter weg war, die sechs Schrauben eine nach der anderen zu lösen, bis die Abdeckung fast nicht mehr an ihrem Platz blieb. Ich hatte keine Ahnung, was ein Schraubendreher war. Das Besteck wollte auch nicht wirklich helfen.

Und schließlich war der große Tag da. Meine Mutter war für länger als 15 Minuten nicht da und bat mich, ruhig und still zu bleiben. Na klar! Ohne zu zögern, kickte ich die nervige Abdeckung einfach weg. Die warmen Heizstrahlen, die aus dem großen Kasten kamen, waren so einladend. Um es kurz zu machen: Ich zauberte mir ein breites Lächeln ins Gesicht und steckte zuerst meine Hände hinein. Das war das Letzte, woran ich mich erinnere. Um die ganze Geschichte kurz zu halten: Es dauerte etwa zwei Wochen, bis die Ärzte im Krankenhaus mich wieder auf die Beine gebracht hatten.

Und wie es bei jeder guten Geschichte ist, hat sie ein Ende. Mein Großvater erkannte mich im größten Radioclub der Stadt. Er wusste, dass der arme Junge vielleicht noch mehr Begegnungen mit dem Strom haben würde. Das war der erste Schritt, Jahre später ein Profi zu werden.

Für das große PLC-Labor konnte ich die großen Paneele mit den Drehstrommotoren und Wechselstromantrieben nicht ausleihen. Also habe ich meinen eigenen Arbeitsplatz genutzt, um meine eigenen Trainer zu gestalten, die perfekt in den verfügbaren Raum passen. Und rate mal? Die Produkte meiner Designs stehen jetzt in einem kleinen Labor und in mehreren Schränken. Sie werden von allen Studierenden und anderen Lehrkräften genutzt, und einige sind in Video #3 auf meinem Kanal zu sehen! Außerdem können meine Trainer viel günstiger hergestellt werden als ähnliche Projekte auf spezialisierten Seiten. Das war eines der Argumente, um andere zu überzeugen, sich am Bau eines Trainers zu beteiligen: Wenn Sie innerhalb eines Jahres so gut im PLC-Programmieren werden, können Sie deinen Trainer — sagen wir mal auf eBay — verkaufen und Ihr Geld zurückbekommen! 

Elektor: Welche Elektor-Projekte fanden Sie im Unterricht besonders hilfreich? Haben Sie Tipps für Schüler oder Anfänger?

• USB-Umschalter für Drucker: Ich habe ihn gebaut und seit etwa 15 Jahren genutzt. In einigen meiner Videos wird er beschrieben.
• ATX-Netzteil-Recycling: Das war sicher mein erfolgreichstes Projekt. Ich habe es über 150 Mal nachgebaut. Die Studenten haben ein gebrauchtes PC-Netzteil besorgt oder wiederverwendet und wir haben das Projekt darauf aufgebaut. So konnte jeder, der etwas mit Niederspannungs-Elektronik üben wollte, mitmachen. Wir haben sogar das ursprüngliche Design verbessert, um einige Schwächen zu beheben.
• LED-Tester: Auch in einem meiner Videos vorgestellt. Er war der Star in meinem Einführungskurs über LEDs.
• Beep – der Logigtester mit Pfiff: Ein weiterer Star in meinen YouTube-Videos. Über einen unserer Distributoren habe ich viele davon bei Elektor bestellt. Leider wurde er irgendwann eingestellt.
• LCR-Meter: Mein Lieblingsprojekt von Elektor. Ich habe es oft als Demo verwendet.
• Sanduhr: Diese war die größte Herausforderung. Ich habe immer noch ein paar Schwierigkeiten damit.
• LED-Top mit Spezialeffekten: Eine tolle Demo für das POV-Konzept in meiner Klasse.
• Ultraschallmaßband: Zusammen mit dem nächsten Projekt waren sie sehr hilfreich, um einen Standard-Ultraschallsensor wie den HC-SR04 vorzustellen.
• Level- und Distanzmessgerät: Ein super Ergänzung zu dem vorherigen Projekt.
• AVR Playground: Unterstützung für „Das Beherrschen von Mikrocontrollern mit Hilfe von Arduino".

Ich bin mir nicht ganz sicher, aber ich schätze, dass mehr als 100 Elektor-Projekte an meiner Werkbank entstanden sind. Wenn ich einem Anfänger in der Elektronik einen Tipp geben müsste, würde ich zuerst fragen: Sind Sie ein Hobbyist oder möchten Sie beruflich in diesem Bereich arbeiten?

Die einfache Antwort für die zweite Option ist: Bitte melden Sie sich so schnell wie möglich in einem passenden Programm an, das zu Ihren Wünschen passt – sei es im beruflichen Bereich oder an der Uni. Hobbyisten sollten wissen, dass viele Geräte um uns herum von Mikrocontrollern oder Mikroprozessoren gesteuert werden. Ich empfehle, mit dem benutzerfreundlicheren Mikrocontroller zu beginnen, besonders wegen der verfügbaren Ressourcen und deiner Zeit.

Im Elektor-Shop wird dir ein toller Kurs empfohlen: Der Mikrocontroller-Praxiskurs für Arduino-Einsteiger (Bundle). Sie bekommen einen großartigen kleinen Trainer – den Arduino Nano – und ein praktisches Handbuch mit über 40 Projekten. Das ist die beste Investition für Ihre Zeit und Ihr Geld. Sie müssen nichts anderes kaufen, um zu starten.

Was den nächsten Schritt angeht – Mikroprozessoren – können wir über Raspberry Pi sprechen. Ich möchte betonen, dass das nicht dasselbe wie Arduino ist. Es ist eher ein richtiger Einplatinencomputer (SBC).

Elektor: Erzählen Sie uns von Ihrem Lieblingsprojekt in der Elektronik. Was haben Sie gebaut und warum?

Urbanescu: In 25 Jahren als Lehrer hat sich meine Sicht auf das Entwerfen von Projekten völlig verändert. Während meines Studiums musste ich oft mit den grundlegenden mathematischen Problemen meiner Schüler umgehen. Später, in der beruflichen Bildung, stellte ich fest, dass viele Leute nicht einmal eine grobe Vorstellung von Ohmschen oder Kirchhoffs Gesetzen hatten. Zusammen mit den fehlenden mathematischen Fähigkeiten wurde mir klar, dass die einfachsten Konzepte der Elektronik – wie Widerstände, Kondensatoren, Spulen und Halbleiter und deren Verbindung zu einem Diagramm – für Anfänger sehr schwer zu verstehen waren. Deshalb begann ich, meine Projekte so zu gestalten, dass sie einfacher wurden.

Auch wenn es einfach aussieht und keine komplizierten Berechnungen braucht – nur grundlegende Stromstärke und Energieverbrauch – bin ich sehr stolz auf die drei Hauptversionen meines PLC (digitaler Ausgang) Trainers.

Ich habe viele Trainer gesehen, und die meisten waren unflexibel, weil die SPS und die Ausgänge in derselben Box waren. Man konnte die Ausgänge nicht einfach mit einer anderen SPS benutzen, ohne alles auseinanderzunehmen. Einige Trainer hatten ein Steckbrett, das den Nutzern erlaubte, ihre eigenen externen Ausgänge an die SPS anzuschließen. In unserem Schulungszentrum hatten wir aber viele SPS zum Programmieren bereit. Um dieses Problem zu lösen, hatte ich eine einfache Idee: Ich trennte die SPS von den externen physischen Ausgängen.

Der Trainer simuliert echte industrielle Lasten. Deshalb habe ich eine Platine entwickelt, die übliche Ausgabegeräte zeigt und den Geräuschpegel niedrig hält. Lichter, Motoren und Ventilatoren. Alarmgeber sowie pneumatische Ventile und Zylinder habe ich aus verständlichen Gründen weggelassen. Mit robusten Lichtern, Ventilatoren und Relais konnten wir die Trainingsziele gut erreichen.

Das wichtigste Element in meinem Design war ein spezieller Anschlussblock, den ich Schnittstelle nenne. Hier laufen alle Ausgänge zusammen. Ich habe an allen SPS-Boards, egal von welcher Marke, einen ähnlichen Anschlussblock angebracht und alle SPS-Ausgänge damit verbunden. Durch das Crimpen eines selbstgemachten Flachkabels konnte ich jeden SPS-Typ mit einem Standard-Ausbildungstrainer verbinden, was die Programmieraufgaben viel einfacher machte. Nach mehreren Versuchen entschied ich mich für drei Versionen: eine Einsteigerversion, die ich meinen Schülern empfehle, selbst zu bauen (detailliert auf meinem Kanal), eine Mittelklasse-Version, die im Video vorgestellt wird, und eine High-End-Version, die bereit ist für 30 digitale Quellen/Senkungen mit zusätzlichen analogen Ein- und Ausgängen im 4-20 mA-System.

Die andere Werkbank ist zum Basteln mit Projekten gedacht. Wie Bob Pease immer sagte: „Meine Lieblingsprogrammiersprache ist Löten.“ Früher habe ich meinen Keller mit vielen kaputten Geräten gefüllt, die ich von verschiedenen Lieferanten gerettet und repariert habe. Irgendwann musste ich jedoch meine emotionale Bindung beiseitelegen und entschied mich, nur die wirklich notwendigen Werkzeuge auf der Werkbank zu behalten. Das ist eine recht kurze Liste: ein dreifaches Netzteil, ein altes HP-Sammlerstück, das ich nicht wegwerfen kann, ein günstiges digitales Oszilloskop und ein analoges, von dem ich mich auch nicht trennen kann, da es viel Mühe gekostet hat, es zu reparieren. Außerdem habe ich einen guten Funktionsgenerator für die Werkbank, ein Fluke-Messgerät und natürlich eine Lötstation. Das war's.

Für die Flexibilität bewahre ich in einer großen Box verschiedene tragbare Messgeräte, Logiksonden, PIC-Programmierer, Zangenmessgeräte, das Elektor LCR-Messgerät, eine Ersatzlötstation, ein tragbares Oszilloskop-Tablet und einen Funktionsgenerator auf. So kann ich beim Herumtragen meiner Demos einfach Fehler beheben. Leider haben die kleinen Werkzeuge keinen festen Platz auf der Werkbank und müssen alle in die große Box passen.

Die Instrumente, an dem ich am meisten hänge? Mein Fluke-Bench-Messgerät. Als ich die 400 mA-Sicherung kaputt gemacht habe, war das ein kleiner Schock! Und mein über 30 Jahre alter Logik-Tester. Bisher habe ich keinen besseren gefunden. Die Regale an meiner Wand sind voll mit Ordnern und Demo-Projekten, die ich für meine Präsentationen nutzen kann.
 

Elektor: Erinnern Sie sich an Ihr erstes Elektronikprojekt? Können Sie es beschreiben und welche Technologien Sie dafür genutzt haben?

Urbanescu: Ich habe in meiner Karriere viele gescheiterte Projekte erlebt. Das erste große Projekt, das wirklich gelungen ist, war ein Super-Heterodyne-Transistor-Radio, das ich in der achten Klasse gebaut habe. Es hat mich sehr motiviert für meine zukünftigen Projekte, denn ich habe es meinem Großvater geschenkt. Ich konnte sehen, wie stolz er war, als er sich heimlich in eine Ecke seines Gartens zurückzog, um seine Lieblingssender wie „The Voice of America“ zu hören.

Vor etwa 7 Jahren versuchte ich begeistert, das große Familienradio zu reparieren. Schließlich konnte ich ein funktionierendes Taschenradio zusammenbauen. Der kleine Lautsprecher und der schwache Klang aus den Germanium-Transistorverstärkern waren natürlich ganz anders als bei unserem alten Freund mit den Vakuumröhren. Aber hey, es war tragbar und brauchte nur ein Pack mit vier Batterien. Das Wichtigste war, dass der „Kunde“ sehr glücklich damit war!

Ich wünsche mir einen gemeinsamen Arbeitsraum mit anderen Hobbyisten außerhalb meines Hauses. Leider ist das nicht so einfach, weil Arbeitsräume teuer sind. Für Anfänger habe ich den gleichen Rat, den ich meinen Schülern seit Jahren gebe: Gebt euer Geld nicht für teure Sachen aus, aus zwei Gründen:

• Erstens solltet ihr euch als Anfänger nicht schämen, Fehler zu machen. Ein Sprichwort sagt uns, dass wir besser werden, je mehr Geräte wir kaputt machen. Wenn ihr euer Messgerät auf Widerstand lasst und versehentlich die Netzspannung messt, wird es schnell kaputtgehen. Aber wenn ihr klug seid und ein 10-Dollar-Messgerät kauft, müsst ihr nur 10 Dollar bedauern! Nur ein kleiner Hinweis: Wenn ihr wirklich eine falsche Messung machen wollt, dauert es bei einem billigen oder einem Fluke-Messgerät gleich lange, bis es kaputtgeht.
• Zweitens, benutzt euer Geld, um wichtige Dinge zu erledigen. Eines Tages werdet ihr euren Traumjob haben und dann könnt ihr euch alles kaufen, was ihr wollt.

Um meinen Schülern bei der Jobsuche zu helfen, habe ich ein LinkedIn-Profil erstellt, wo sie mich als Referenz angeben können. Manchmal teile ich dort kurze technische Artikel, auch wenn die Zeichenbeschränkungen von LinkedIn manchmal etwas hinderlich sind.