Elektor Labornotizen 21: Digitale Musik, Batterietests, Testgeräte und vieles mehr!
über
Saad Imtiaz (Senior Ingenieur, Elektor)
Labornotizen: Batterieüberwachungssystem und Fahrzeugsensoren-Dashboard
Batterieüberwachungssystem für Blei-Säure-USV-Batterien
Eines meiner neuesten Projekte ist ein Überwachungssystem für Batterien, das speziell für die Blei-Säure-Batterien meiner USV entwickelt wurde. Das Hauptziel dieses Systems ist es, wichtige Werte wie die Batteriespannung, Lade- und Entladezyklen sowie die Temperatur der Batterien zu überwachen.
Blei-Säure-Batterien, besonders die in USV-Systemen, brauchen Verwaltung. Deshalb ist es wichtig, ihre Leistung und Gesundheit gut zu beobachten. Mit der Überwachung wichtiger Werte wie Spannung, Lade- und Entladezyklen sowie Temperatur gibt dieses System einen aktuellen Überblick über den Zustand der Batterien.
Dieser Ansatz sorgt dafür, dass der Zustand der Batterien immer zuverlässig geschätzt wird. Das hilft, Probleme frühzeitig zu erkennen. Außerdem ermöglicht er eine ständige Verbesserung der Batterieleistung, sodass die Batterien effizient arbeiten und länger halten. Das ist besonders wichtig in Bereichen, wo eine zuverlässige Notstromversorgung entscheidend ist. Dadurch wird das Risiko unerwarteter Ausfälle verringert und der Nutzen des Batteriesystems maximiert.
Fahrzeugsensoren-Dashboard für einen 2001 Land Cruiser
Eine weitere spannende Idee, die ich verfolge, ist die Entwicklung eines modernen Armaturendisplays für meinen 2001 Toyota Land Cruiser. Obwohl es sehr zuverlässig ist, fehlt es die Eleganz der modernen Fahrzeugdashboards. Zum Glück hat er einen OBD2-Anschluss, der den Zugriff auf die CAN-BUS-Daten des Fahrzeugs ermöglicht.
Der Plan ist, diesen Anschluss zu nutzen, um Sensordaten wie Motortemperatur, Kraftstoffeffizienz, Öldruck, Ladedruck und mehr auszulesen und auf einem modernen LCD anzuzeigen. So können wichtige Werte besser sichtbar gemacht werden.
Diese Projekte sind zwar noch in der Anfangsphase, aber ich sehe schon das große Potenzial, das sie haben. Ob es darum geht, meine UPS-Batterien in gutem Zustand zu halten oder meinem Land Cruiser die nötigen technischen Upgrades zu geben, freue ich mich darauf, bald die Fortschritte mit euch allen zu teilen!
Jean-François Simon (Ingenieur, Elektor)
Was gibt es Neues im Labor? Wie ich in den vorherigen Labornotizen erwähnt habe, habe ich mir einen gebrauchten Advantest R3132 Spektrumanalysator gekauft. Das einzige Problem? Er funktioniert nicht! Trotzdem finde ich es spannend, ihn zu reparieren. Ich kannte die Probleme schon vor dem Kauf, weshalb der Preis niedriger war. Das erste Problem ist eine Meldung über „BACKUP RAM FAIL“. Das kommt oft vor und liegt an einer leeren Backup-Batterie, die man einfach ersetzen kann. Das zweite Problem ist ernster. Während der Selbstkalibrierung zeigt das System einen „RF FAIL“. Trotzdem gibt es Hoffnung auf Reparatur, da es einige bekannte Probleme mit diesem Modell gibt.
Im RF-Modul ist der zweite lokale Oszillator (LO) auf einem Substrat aufgebaut. Die Dielektrizitätskonstante hat sich nach über 20 Jahren verändert. Im EEVBlog-Forum hat der Nutzer Fraser diese Probleme genau untersucht und mehrere hilfreiche Dokumente veröffentlicht, die ein Reparaturverfahren beschreiben. Wenn keine MMICs (monolithische Mikrowellenintegratschaltungen) ausgefallen sind, könnte es ausreichen, den Dielektrikum-Trimmer anzupassen. Das ist jedoch schwierig, da der Trimmer so eingestellt werden muss, dass er eine Oszillation von etwa 3,8 GHz am Ausgang des Moduls erzeugt. Die genaue Frequenz – 3840 MHz mit geschlossenem RF-Schutz oder 3805 MHz bei entferntem Deckel – hängt vom speziellen Verfahren ab.
Um bei dieser Anpassung zu helfen, wäre es sehr nützlich, einen zweiten Spektrumanalysator zu haben. Damit kann der Trimmer besser abgestimmt werden, um die richtige Frequenz und das maximale Ausgangsniveau zu erreichen. Das ist ein typisches Henne-Ei-Problem. Eine andere Möglichkeit ist, einen Frequenzzähler mit einem Frontend zu nutzen, das hohe Frequenzen verarbeiten kann. Dafür habe ich den FA-3 Frequenzzähler von der chinesischen Marke BG7TBL in der maximalen Version von 6 GHz gekauft.
Der FA-3 ist mit einem 10 MHz OCXO ausgestattet, der als Referenz dient, sowie einer Mikrocontroller-Platine, die bis zu 300 MHz auf Kanal 1 zählt, und einem 6 GHz Prescaler auf Kanal 2. Neugierig habe ich versucht, den IC für den Prescaler zu finden, aber ohne Erfolg. Er trägt die Bezeichnung „M 25037 MT“, was dem LM25037 von Texas Instruments entspricht, einem PWM-Controller, der scheinbar nichts mit einem 6 GHz Prescaler zu tun hat. Habe ich vielleicht etwas übersehen? Verwischte Markierungen sind bei importierten Produkten wie diesen zwar häufig, aber das ist das erste Mal, dass ich eine rein dekorative Markierung auf einem ansonsten funktionalen IC sehe! Wenn Sie einen Hinweis haben, lassen Sie es mich in den Kommentaren wissen. Und bleiben Sie dran für die nächste Folge, um zu erfahren, ob ich meinen R3132 reparieren konnte!
Jens Nickel (Chefredakteur, Elektor-Magazin)
Ein Holzgehäuse mit austauschbarer Batterie
In den Lab Notes #15 habe ich von einem tollen Projekt erzählt, das ich mit einem Freund umsetze: batteriebetriebene Mono-Verstärkerstationen, die fernbedienbar sind und eine drahtlose Verbindung für Audio von einem Musikplayer oder DJ haben. Zuerst haben wir fertige Kunststoffboxen als Gehäuse verwendet, aber jetzt wollen wir einen Ventilator integrieren und den Platz besser nutzen. Zuerst dachten wir an 3D-Druck, aber für eine Länge von etwa 30 cm braucht man einen XXL-Drucker. Dann hatten wir die Idee, Holz zu verwenden, und mittlerweile haben wir verschiedene Holzgehäuse gebaut (das Foto zeigt unseren ersten Prototypen aus 10 mm MDF; inzwischen sind wir bei 5 mm). Da wir den Deckel dauerhaft schließen möchten, um eine robuste Lösung zu schaffen, ist der Austausch des Akkus (um ihn im Feld zu wechseln) eine Herausforderung. Unsere Idee ist eine Art Hintertür, aber das Herumfummeln an den Kabeln kann schwierig sein, und wir müssen noch einen guten Mechanismus finden, um die Tür zu verriegeln.
Digitale Audioübertragung
Für die kabellose Audioübertragung nutzen wir nach wie vor das bewährte FM-Radio, das auch bei Kopfhörerpaarungen und geführten Touren verwendet wird. Ich habe einige Tests mit dem neuen Bluetooth LE Audio-Standard gemacht, aber die ersten Ergebnisse zur Latenz waren nicht gut. Die Anforderungen sind hoch, wenn DJs die Beats eines "lokalen" Kopfhörers und eines kabellosen Lautsprechers synchronisieren müssen. Unterschiede von 25 ms sind deutlich hörbar, daher sollte die Latenz der kabellosen Audioübertragung bei 20 ms oder weniger liegen. Nach intensiver Recherche habe ich entdeckt, dass Phil Schatzmann, der Erfinder der bekannten Arduino Audio Tools, versucht hat, Audio über ESP-NOW zu streamen. Das ist ein Protokoll mit niedriger Latenz, das auf der physikalischen Schicht von Wi-Fi basiert, aber ohne den TCP/IP-Overhead. Das hat mein Interesse geweckt. Nach dem Kauf verschiedener I2S-Module und ESP32-basierter Audiobretter sowie vielen Stunden Arbeit habe ich es geschafft, 32 kHz / 16 Bit unkomprimiertes Audio zu übertragen. Das ist für ein Protokoll, das nicht für die kontinuierliche Audioübertragung gedacht war, ziemlich gut.. Das Bild zeigt einen meiner erfolgreichsten Tests mit einer Latenz von unter 20 ms. Allerdings habe ich bisher nur einen Kanal und kämpfe noch mit Knacksern und Geräuschen, sodass ich noch nicht die perfekte Lösung gefunden habe. Zudem muss ich sicherstellen, dass der linke Kanal mit dem rechten Kanal synchronisiert wird.
Brian Tristam Williams (Redakteur)
Die Klänge der Musik
In der Freizeit über Weihnachten und Neujahr möchte ich mich mit Musik beschäftigen. Ich habe gerade einen Artikel darüber fertiggestellt, wie man einen Raspberry Pi nutzt, um Audio für ein MIDI-Keyboard ohne Synthesizer zu erzeugen. Jetzt experimentiere ich mit KI, um es spannender zu machen. Können Sie sich keinen Backup-Spieler leisten? Vielleicht löst sich das mit Edge Computing.
Vielleicht eine Benutzeroberfläche?
Ich arbeite am liebsten mit meinen Raspberry Pis ohne Bildschirm, Tastatur oder Maus – das klappt für diese Aufgabe super! Meistens gebe ich nur Audio aus und steuere alles über das Musikkeyboard. Wenn ich mich jedoch entscheiden sollte, dass eine Benutzeroberfläche sinnvoll wäre, wäre dieses offizielle Raspberry Pi Touch Display 2 eine gute Wahl:
Informationsüberflutung
Ich arbeite gerade an einem großen Digitalisierungsprojekt. Ich habe Hunderte von Videokassetten mit vielen seltenen Aufnahmen, die man sonst nirgendwo findet. Die Digitalisierung ist eine Herausforderung, aber was bringt einem tausend Stunden Filmmaterial, wenn man nicht weiß, wo was ist? Es muss durchsuchbar sein. Deshalb probiere ich verschiedene KI-Tools aus, um Texte zu transkribieren, zu erkennen und vom Bildschirm zu lesen.
Daher werden Sie wahrscheinlich einen finden, bei dem die Abdeckungen abgenommen sind, wenn ich ihn benutze.
Teletext-Aufnahmen bieten viele Informationen, die leicht erfasst werden können.
bei denen der Audioinhalt eines Radiosenders die
begleitende Musik war – da gibt es eine Menge zu transkribieren!
BeagleY-KI
Ich nutze normalerweise den Raspberry Pi, wenn ich eine gute Projektidee habe. Aber diesen Dezember möchte ich die BeagleY-AI von BeagleBoard.org richtig ausprobieren, besonders die eingebauten KI-Funktionen.
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