Technik im Herbst: Ein ELF-Empfänger, ein selbstgebauter barometrischer Höhenmesser und mehr

Sind Sie auf der Suche nach dem perfekten technischen Herbstprojekt? Schauen Sie sich die folgenden Projekte und Artikel aus den vergangenen (englischen) September- und Oktober-Ausgaben von Elektor an. Wir fanden sie inspirierend. Was finden Sie?

USB-zu-S/PDIF-Schnittstelle (2020)

Die meisten PCs und mobilen Geräte, wie Tablets und Smartphones, haben keinen echten Audioausgang. Stattdessen haben sie einen Multifunktion-USB-Anschluss und einen Kopfhörerausgang, was unzureichend sein kann, wenn Sie eines dieser Geräte an einen hochwertigen Verstärker oder einen AV-Empfänger anschließen möchten. Glücklicherweise können Sie dieses Problem mit einer hochwertigen USB-zu-S/PDIF-Schnittstelle lösen.

 
"Die Schaltung, die wir hier beschreiben, ist ein USB-zu-S/PDIF-Wandler", erklärt Stephan Lück. "Der Konverter wird einfach über den USB-Anschluss mit einem PC oder ähnlichen Geräten verbunden. Über den S/PDIF-Ausgang kann er an AV-Empfänger, High-End-Verstärker oder Stand-Alone-Audio-DACs angeschlossen werden. Der S/PDIF-Ausgang ist zweifach ausgeführt (elektrisch und optisch), und dank eines IR-Empfängers ist eine Fernsteuerung möglich."

ELF-Empfänger (Extremely Low Frequency): Arduino + ADC = ELF (2014)

Was sind die niedrigsten Frequenzen aller EMI-Signale? Sind es die, die von elektrifizierten Eisenbahnen erzeugt werden? Nein! Laut Kurt Diedrich "können Sie einige äußerst interessante Signale zwischen 0 Hz und der 'Eisenbahn'-Frequenz von 16 2/3 Hz empfangen". Sie können den von ihm beschriebenen Empfänger mit einem ADC-Modul und einer kostenlosen PC-Software verwenden, um diese Signale zu empfangen und aufzuzeichnen.


 
"Der hier beschriebene Empfänger arbeitet in Verbindung mit dem in einem separaten Artikel beschriebenen ADC-Modul, einem Arduino Uno und einer - selbstverständlich kostenlosen - Aufzeichnungssoftware für den PC. Diese Kombination ermöglicht es, schwache Wechselströme und/oder magnetische Wechselfelder mit Frequenzen bis hinunter zu weniger als 1 Hertz zu erfassen, anzuzeigen und aufzuzeichnen. Der Ausgang des Empfängers kann zusätzlich an andere Aufnahmegeräte angeschlossen werden, wobei zu beachten ist, dass Signale unter 16 Hz von PC-Soundkarten stark gedämpft werden."

Barometrischer Höhenmesser (2009)

Mit unseren Smartphones und Smartwatches können wir heute eine ganze Reihe von Informationen über unsere Umgebung in Echtzeit erfassen. Technische Lösungen gibt es zuhauf. Aber damals in 2009 war das nicht so einfach. Aber man konnte selbst Hand anlegen, wie C.V. Niras mit seinem Entwurf eines barometrischen Höhenmessers bewies.

  "Da der barometrische Druck dem hydrostatischen Druck, der durch das Gewicht der Luft über Ihnen entsteht, sehr nahekommt, kann Ihre Höhe auf dem Planeten über einer Bezugsebene recht einfach berechnet und auf einer Anzeige angezeigt werden. Der hier beschriebene Höhenmesser ist so kalibriert, dass er Ihre Höhe über dem mittleren Meeresspiegel (MSL) auf der Grundlage eines mathematischen Modells namens International Standard Atmosphere (ISA) anzeigt. Das ISA-Modell beschreibt den Bereich der Troposphäre mit einer linearen Temperaturverteilung, und obwohl es unwahrscheinlich ist, dass sich diese mit der Zeit ändert, tut sie das als Funktion der Temperatur, wobei der barometrische Druck eine inhärente Abhängigkeit darstellt. Richtig, bei diesem Projekt wird die Temperaturabweichung berücksichtigt, um die Höhenmessung zu kompensieren!"

Fingerabdruck als Passwort: Fingerabdruck-basierte Authentifizierung (2005)

Im Jahr 2022 nutzen viele von uns die Fingerabdruck-Authentifizierung für den Zugang zu unseren Laptops, Smartphones und Apps (z. B. Banking). Aber wussten Sie, dass Elektor bereits 2005 über Fingerabdruckerkennung und -authentifizierung berichtet hat? Das war zwei Jahre, bevor das erste iPhone auf den Markt kam! Lesen Sie den Artikel unter hier. In dem Artikel prognostiziert Helmuth Lemme, dass Fingerabdruck-Sensoren "zunehmend zur Absicherung von Finanztransaktionen an Geldautomaten und beim Online-Banking eingesetzt werden. Künftig wird der Fingerabdruck des Besitzers sicher in Personalausweisen und Kreditkarten gespeichert, und sie werden auch zur Authentifizierung von E-Mails mittels digitaler Signaturen verwendet." 

 

Das Kurzwellenradio des armen Mannes (1999)

Wenn Sie sich für Hochfrequenztechnik interessieren, wird Ihnen dieser winzige Empfänger von 1999 gefallen. Auf einer 8,5 × 5 cm großen Platine aufgebaut, besteht das Radio aus wenigen Bauteilen, einer Peitschenantenne am Eingang und einem kleinen Lautsprecher am Ausgang. 
 
  Einige Parameter: 
           

• Frequenzbereich: ca. 5,5-12,5 MHz           
• Empfindlichkeit (6 dB Signal/Rauschabstand): ca. 1 μV           
• AGC-Bereich: 86 dB           
• Zwischenfrequenz: 455 kHz           
• Audio-Ausgangsleistung: 1 W an 8 Ω           
• Ruhestromaufnahme: ca. 50 mA           
• Versorgungsspannung: 12-15 V

 
Wie G. Baars erklärt, empfängt das Design "Sender aus der ganzen Welt: Voice of America, Radio Moskau, Radio Prag und nicht zu vergessen den BBC World Service, wenn man im Urlaub ist. Und das alles mit einem Minimum an Bedienelementen".

Digitaler Funktionsgenerator (1991)

Sehen Sie sich dieses Projekt aus dem Jahr 1991 an. In dem Artikel stellt T. Giffard einen digitalen Funktionsgenerator für Test und Design vor. Der Entwurf basiert auf vier Leiterplatten.

  "Das Herzstück der Frequenzsyntheseplatine oben links ist der Phasenregelkreis (PLL)", erklärt Giffard. "Ein Phasenvergleicher vergleicht die Ausgangsfrequenz eines Quarzoszillators mit der eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO). Jede Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen veranlasst den Komparator, eine Spannung zu erzeugen, die zur Synchronisierung des VCO mit dem Referenzoszillator verwendet wird."

Anemometer: Windgeschwindigkeit auf einem Drehspulmessgerät (1983)

Elektronische Lösungen werden im Bereich der Meteorologie seit Jahrzehnten eingesetzt. Nehmen Sie zum Beispiel dieses Anemometer-Projekt von 1983. Zwar ist das rotierende mechanische Element nach wie vor ein wesentlicher Bestandteil des Instruments, doch der Großteil der Arbeit wird nun von elektronischen Komponenten übernommen. Der Entwurf ist mehr als ein Messinstrument für die momentane Windgeschwindigkeit, er speichert auch die Höchst- und Tiefstwerte, die über einen bestimmten Zeitraum gemessen wurden.

  "Das hier beschriebene Anemometer verwendet einen Magneten, der einen Reedschalter einmal pro Umdrehung des Rotors öffnet und schließt. Diese Information kann elektronisch verarbeitet werden, sodass die Windgeschwindigkeit, die diese Umdrehung verursacht, auf einem Drehspulinstrument oder einer Anzeige angezeigt werden kann. Es ist interessant, nicht nur die momentane Windgeschwindigkeit zu sehen, sondern auch die Höchst- und Mindestwerte, die über einen bestimmten Zeitraum gemessen wurden. Dies ist eine Funktion der Schaltung, die vor allem für Hobbymeteorologen interessant sein dürfte."

Mehr Projekte, mehr Technik

Im nächsten Monat werden wir weitere klassische Elektor Projekte, Artikel und technische Anleitungen vorstellen. Wenn Sie Ideen, Fragen oder Feedback haben, teilen Sie uns Ihre Gedanken bitte in den Kommentaren mit. Das Engineering geht weiter!

Übersetzung: Willem den Hollander