Hardware-Experimente mit SMD-Platinen

Ein bestehendes Gerät verbessern, umbauen, völlig anders einsetzen oder zum Teil eines größeren Projekts machen, das nennen viele einen Hardware-Hack. Ein gelungener Hack ist immer auch ein Triumpf über die Technik und wird viel bewundert. Wer selbst ein erfolgreicher Hardware-Hacker sein will, muss schon einiges drauf haben oder es irgendwie erst mal lernen. Und dazu braucht man ein geeignetes Übungsprojekt und das nötige Fachwissen. Beides soll hier vermittelt werden. Der Anlass dazu kam mit einem Zufall, genauer gesagt durch ein großes Missgeschick.

Es handelt sich um die Platine zum Franzis-Fledermausdetektor. Statt eines AM/FM-Radio-ICs CD2003 wurde bei der Neuauflage versehentlich ein Darlington-Leistungstreiber ULN2003 eingebaut. Der Hersteller hat den Fehler sofort erkannt und auch den Hergang rekonstruieren können. Kurz vorher war schon mal eine ähnliche Frage im Zusammenhang mit CMOS-ICs aufgetreten. Da hieß es, die Zahl ist entscheidend, die Buchstaben vorn stehen nur für den Hersteller (HEF4001 oder MC4001, ganz egal). In diesem Fall schien es ähnlich, und ein Mitarbeiter wollte nicht gleich wieder die (scheinbar) gleiche Frage stellen. Sieht auch gleich aus, gleiche Gehäusebauform, wird schon stimmen. Stimmte aber leider nicht. Und so kam es, dass eine große Anzahl dieser falsch bestückten Platinen nun sehr preiswert für Experimente zur Verfügung stehen.

Ein gelungener Hardware-Hack geht so: Man bekommt ein Gerät oder ein Platine in die Hände und versucht erst einmal zu ergründen, was genau die ursprüngliche Funktion war. Dann analysiert man so gut es geht die Schaltung und besorgst sich nach Möglichkeit auch die Datenblätter der verbauten ICs. Und dann kommt die kreative Phase: Was könnte man daraus bauen, was wird gebraucht und ist mit vertretbarem Aufwand hinzubekommen. Also Schaltungen planen und überlegen, wie es gehen könnte. In der nächsten Phase dann wird das dann umgesetzt und ausprobiert. Kann sein, dass man ein IC auslöten muss, was natürlich eine gewisse Herausforderung darstellt. Oder es müssen Leitungen durchtrennt und Drähtchen eingelötet werden. Gerade bei SMD-Platinen ist das nicht ganz einfach. Da nun genügend genau gleiche Platinen vorhanden sind, kann all dies aber in aller Gründlichkeit ausprobiert werden.

Was natürlich auch dabei herauskommen soll sind mehrere nützliche Anwendungen der Platine bzw. der Bauteile. Die Platine gibt es sozusagen im Dutzend billiger, da kauft man am besten gleich einen ganzen Stapel bzw. einen größeren Haufen, wenn man in der Gruppe arbeitet. Daraus werden dann nach und nach ganz unterschiedliche Anwendungen. Einige sinnvolle Projekte sollen hier vorgestellt werden. Aber dabei soll es nicht bleiben. Wer eine neue Anwendung entwickelt hat, möge sie bitte kurz dokumentieren und einsenden. In Elexs soll dann nach Möglichkeit eine Sammlung dieser Projekte entstehen. Und die besten sollen auch in der ELO bei Franzis veröffentlich werden. Das Projekt wird von Franzis unterstützt. Und Franzis winkt zusätzlich noch mit einem ganz besonderen Preis: Wenn es jemand gelingt, ein richtig überzeugendes und nachbausicheres Bauprojekt mit dieser Platine auf die Beine zu stellen, dann kann er der Autor eines Franzis-Lernpaketes oder Bausatzes werden.

Dies ist das Schaltbild des originalen Federmausdetektors. Eine genaue Schaltungsbeschreibung findet man im Elektronik-Labor: http://www.elektronik-labor.de/Lernpakete/Fledermaus.html

Im Kern handelt es sich um einen Mischer mit den Radio-IC CD2003. Nähere Informationen zu diesem IC gibt es ebenfalls im Elektronik-Labor:
http://www.elektronik-labor.de/HF/AMFM1.html

Das folgende Eagle-Schaltbild hilft dabei, die einzelnen Bauteile auf der Platine zu identifizieren.

Dazu gibt es das Eagle-Paltinen-Layout, mit dem man die einzelnen Verbindungen besser verfolgen kan. Wichtig ist das vor allem bei Leitungen, die untere einem IC verlaufen.

Und was natürlich nicht fehlen darf sind Informationen über das IC, das nun versehentlich auf der Platine gelandet ist. Es handelt sich um den Leistungstreiber ULN2003. Er enthält sieben Darlington-Leistungstransistoren mit den passenden Basis-Vorwiderständen und zusätzlichen Freilaufdioden an den Ausgängen. Das IC ist außerordentlich nützlich und wird vielseitig eingesetzt, z.B. als Lampentreiber, zur Ansteuerung von Relais oder als Leistungstreiber für Schrittmotoren. Ein direkter Einsatz auf der Platine ist machbar und auch sinnvoll, sogar in Zusammenhang mit den anderen Baugruppen. Das war also gar nicht die schlechteste Wahl, wenn schon eine Verwechselung, dann bitte genau dieses IC.

Wie man sieht, ist noch ein Lautsprecherverstärker LM386 auf der Platine vorgesehen. Allerdings sollte hier ein bedrahtetes Bauteil selbst eingelötet werden, zusammen mit den zugehörigen Elkos. Der Verstärker ist eine in sich abgeschlossene Einheit und kann ohne jede Änderung der Platine verwendet werden. Das wäre also schon mal der erste mögliche Einsatzzweck: ein NF-Verstärker. Der LM386 ist ebenfalls bei Modul-Bus erhältlich. Was man außerdem gleich mitbestellen kann ist der CD2003, also der Baustein, der ursprünglich auf die Platine gehört. Mit etwas Geschick lässt sich das IC austauschen. Damit käme man etwas mehr an den ursprünglichen Einsatzzweck der Platine.

Bei Modul-Bus erhältlich:
SMD-Platinen
Piezo-Schallwandler
Glühlampe 6V/100 mA
NF-Verstärker LM386
Radio-IC CD2003