Selbstbau - für den Eigengebrauch

Der Verfasser gestattet solchen Personen, die kein Fertiggerät kaufen möchten, die ihre Identität nicht offen legen wollen oder nicht zu den Berechtigten gehören, den Selbstbau einer “abgespeckten” Version des vk1 (ohne Mikrocontroller*). Der urheberrechtliche Schutz des Stromlaufplans wird jedoch nur für solche Fälle aufgehoben, bei denen das Gerät für den Eigengebrauch genutzt werden soll. Es ist untersagt, das Gerät mehrfach herzustellen oder es an Dritte zu verkaufen.

Die Elektronik der Nadelanzeige ist absolut identisch mit der des Fertiggeräts. Wer das Gerät nur für investigative* Zwecke einsetzen will, benötigt den Mikrocontroller nicht.

Für die Herstellung sind elektronische Kenntnisse erforderlich. Orientieren Sie sich an der technischen Dokumentation des vk1. Nach deren Studium sollten Sie beurteilen können, ob Sie sich einen solchen Selbstbau zutrauen. Sollten Sie zweifeln, weil Sie bestimmte Sachverhalte in der Dokumentation nicht verstehen, sollten Sie mit einem solchen Projekt nicht beginnen. Wenn Sie jedoch zuversichtlich sind, können Sie die Schaltung entweder auf einer Experimentierplatine aufbauen oder eine industriell gefertigte Leiterplatte verwenden. Sie enthält keine Bohrungen und Aufdrucke für nicht benötigte Bauteile. Das sind zum Beispiel der Mikrocontroller (IC6) und seine Peripherie:

Wegen des fehlenden Mikrocontrollers entfällt beim Selbstbau auch die Diode D4.

https://www.multi-circuit-boards.eu/preise/leiterplatten.html oder http://www.pcb-pool.com sind Firmen, bei denen man die Leiterplatte bestellen kann. Die Daten für das Layout wurden vom Verfasser im SPRINT-Format erstellt und können bei ihm kostenlos als Datei per E-Mail-Anhang bezogen werden. Diese benötigen Sie für Ihre Bestellung beim Hersteller. Für den Bezug der Datei stellen Sie sich beim Verfasser bitte mit Wohnanschrift und Telefonnummer vor, und verwenden Sie dazu die im Impressum angegebene Mailadresse.

Hier das Gesamtschaltbild (ohne Mikrocontroller und ohne DVM) in hoher Auflösung

Das Drehspulinstrument für die Nadelanzeige ist erhältlich bei der Firma AMS und wird auf Wunsch mit der E-Meter-Skala ausgeliefert.

Die Bezeichnung des Drehspulinstruments lautet:

AB 130 DS 600 µA
Skala 40-teilig, ohne Bezeichnung, 105°
3 Farbfelder, zusätzliche Beschriftung: SET
Skalen-Klischee-Nr. 0.126.1.101

Soll das Gerät zum Auditieren verwendet werden, kann auf eine Anzeige des Tonarms* nicht verzichtet werden. Ohne Mikrocontroller gibt es die Möglichkeit, eine solche Anzeige mit einem digitalen Voltmeter zu realisieren. Erhältlich als Einbaumodul im Elektronikhandel. Unter anderem bei Conrad, Völkner oder Amazon unter der Bezeichnung “Voltcraft 70004”.

Es besitzt eine galvanische Trennung* zwischen Eingang und Versorgungsspannung. Das ist für die hiesige Anwendung unerlässlich. Die Versorgungsspannung beträgt 5 Volt, der Endwert der Anzeige ist 199.9 Millivolt. Bei Messspannungen unter 100 Millivolt wird die vorauseilende 1 unterdrückt. Der Dezimalpunkt wird hier eine Stelle nach rechts versetzt.

Anwendung am E-Meter (Beispiel):

Anleitung: Anschluss-Schema für das Voltcraft 70004

Hier das Gesamtschaltbild (ohne µC) mit digitaler TA-Anzeige in hoher Auflösung

Bei der Realisierung einer Tonarmanzeige wird empfohlen, für den Anschluss der Dosen eine Klinkenbuchse mit Umschaltkontakt zu verwenden und daran einen Widerstand von 5 kOhm so anzuschließen, dass er bei herausgezogenem Stecker parallel zu R46 wirksam ist. Wird der Klinkenstecker eingesteckt, ist der Widerstand unwirksam. Bei 5 kOhm wird mit P6 die TA-Anzeige auf 2.00 abgeglichen. Bei einer Buchse ohne Umschaltkontakt muss für den Abgleich extern ein Widerstand von 5 kOhm angeschlossen werden. Dafür eignet sich ein Dosenkabel, das auf einer Seite einen Klinkenstecker und auf der anderen Krokodilklemmen besitzt. Da 5 kOhm im Handel nicht leicht zu erhalten sind, kann man zwei Widerstände zu je 10 kOhm parallel schalten.   

Es folgt die Skala des Empfindlichkeitsreglers in zwei Varianten. Die Datei lässt sich auf eine selbstklebende Folie drucken. Der elektrische Drehbereich des linearen (5 kOhm) Potenziometers soll 285° betragen. (Der mechanische ist meist etwas größer.)  

Da ohne Mikrocontroller die Batteriespannung nicht angezeigt wird, kann man bei Bedarf einen “Batterie-Check” realisieren, wie er früher bei E-Metern verbreitet war. Er gestattet eine Einschätzung des noch zur Verfügung stehenden Energievorrats der Batterie. Dafür eignet sich die nachfolgende Schaltung.

Die fünf zusätzlich benötigten Bauteile befinden sich innerhalb der rot gestrichelten Linie. Sie sind nicht Bestandteil der Stückliste. Der Schalter S1 wird durch einen mit Mittelstellung ersetzt, wobei dieser nach einer Seite als Schalter und nach der anderen als Taster fungiert. Solche Schalter/Taster gibt es im Handel. Zum Beispiel bei www.pollin.de - Bestellnummer 420437. Ein herkömmlicher Umschalter verbietet sich, weil bei ihm das Risiko besteht, dass dieser ungewollt in Stellung “Test” verbleibt und dadurch die Batterie in kurzer Zeit tiefentlädt.

In Mittelstellung ist das Gerät aus. In der Tastposition erhält das Drehspulinstrument über den 10k-Trimmer und die Diode eine positive Spannung. Der Strom fließt durch die Spule über die Z-Diode nach Masse. Der Trimmer wird so eingestellt, dass die Nadel bei einem vollen 9V-Block (9.5 Volt) gerade das rechte Ende des roten Balkens erreicht. Während des Tests wird die Batterie mit 33 Ohm (ca. 280 mA) belastet. Dadurch wird ein realistischer Wert angezeigt. Die Nadel muss während des Tests ihre Position halten und darf sich nicht nach links bewegen. Tut sie das, hat die Batterie einen zu hohen Innenwiderstand und gilt deshalb als ungeeignet oder defekt. Verwenden Sie nur Alkali-Batterien. 

Bewegt sich die Nadel bei einem Test nur bis SET, hat die Batterie noch eine Spannung von ca. 6.2 Volt. Die verbleibende Betriebszeit beträgt dann etwa 3 Stunden. Ab 5.5 Volt ist die einwandfreie Funktion nicht mehr gegeben. Diese Situation ist erreicht, wenn die Nadel sich beim Test nur noch bis zu dem hier eingefügten roten Punkt bewegt. (Dieser Punkt ist auf der Originalskala nicht vorhanden. Man orientiert sich deshalb am 5. Strich der linken Grobskalierung.) So weit sollte man es nicht kommen lassen, sondern die Batterie rechtzeitig ersetzen.

Beispiel für einen Selbstbau mit Batteriecheck:

Das Gehäuse stammt aus der Serie “Bopla ALU-TOPLINE ATPH”. Es ist in verschiedenen Abmessungen bei Conrad, Völkner, Reichelt, RS-Components usw. erhältlich. Es wird zusätzlich mit einem drehbaren Aufstellbügel versehen, damit man die Neigung optimal wählen kann: https://www.buerklin.com/de/Trage--und-Aufstellb%C3%BCgel/p/20H200          

Wer sich die Gestaltung der Frontplatte mit ihren Ausbrüchen, Bohrungen  und Beschriftungen nicht zutraut, kann das industriell zum Beispiel bei der Firma https://www.schaeffer-ag.de/ in Auftrag geben. Dort wird ein “Frontplatten-Designer” zum Download angeboten, mit dem man festlegen kann, wie das Produkt aussehen soll.  

Wird das Gerät nicht für Solo-Auditing* eingesetzt, entfällt der Solo/Norm-Schalter. In diesem Fall müssen auf der Leiterplatte die beiden (roten) Solobrücken gesetzt werden. 

Wenn Sie die Schaltung in ein Metallgehäuse einbauen, dann achten Sie darauf, dass die Masse nur  an einem Punkt elektrisch mit dem Gehäuse verbunden wird. Andernfalls besteht die Gefahr der Bildung einer Brumm- bzw. Erdschleife.  Das könnte sich nachteilig auf den analog arbeitenden Nadelverstärker auswirken. Die Leiterplatte mit ihren vier Löchern für die Befestigungsschrauben trägt diesem Sachverhalt Rechnung.

Zur Erleichterung beim Kauf der Bauteile finden Sie hier die Stückliste.

Wichtiger Tipp: Messen Sie jeden einzelnen Widerstand, bevor Sie ihn in die Platine einsetzen und einlöten, noch einmal mit einem Digital-Ohmmeter nach, ob der geforderte Wert stimmt. Das benötigt nur wenige zusätzliche Sekunden. Bei einer durchkontaktierten Leiterplatte ist es enorm schwierig, einen falschen Widerstand wieder auszulöten und das Lötauge vom verbliebenen Lot zu befreien.   

Beim Einlöten der Elkos achten Sie bitte nicht nur auf den richtigen Wert, sondern auch auf die Polarität. Der negative Pol ist regelmäßig am Elko-Gehäuse gekennzeichnet. Auf der Platine finden Sie für den positiven Anschluss ein aufgedrucktes Pluszeichen.

Fragen zum Zusammenbau werden vom Verfasser aus Zeitgründen nur einmal pro Fragesteller beantwortet. Voraussetzung ist, dass Sie sich vorstellen oder bereits beim Bezug des Layouts vorgestellt haben. Eine solche Anfrage darf mehrere Sachverhalte beinhalten.

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