Umbauprojekt 3

Allgemeines

Erstaunlicherweise gibt es auch im Jahr 2009 noch Leute, die Interesse daran haben, sich ihren Playmates Phaser umzubauen und mit ein paar LEDs aufzuwerten. Da der Microcontroller aus Umbauprojekt 2 mittlerweile veraltet und nicht mehr lieferbar ist, wurde es Zeit für ein neues Projekt. Die Software (diesmal in C statt Assembler) für das neue Modell wurde von Martin innerhalb von wenigen Tagen programmiert. Die Steuerungssoftware (ZIP-Datei, 60 kB) von Martin Bickel steht unter der Gnu General Public License (GPL) und kann unter den Lizenzbedingungen frei kopiert werden. Statt Lochrasterplatinen werden nun professionell geroutete und geätzte Platinen verwendet, was den Lötaufwand erheblich reduziert. Die Kosten liegen bei 15 EUR für ein Kit.

Funktionsbeschreibung

• Bei kurzem Drücken eines Tasters geht eine weitere LED an/aus
• Beim Halten eines Tasters gehen die LEDs in definierbaren Zeitabständen automatisch an/aus
• Sind alle LEDs aktiv und drückt man den "Hoch"-Taster, beginnen alle LEDs zu blinken

Siehe Video. Die letzte Funktion soll eine "Überlastung" des Phasers simulieren. Die Funktionen sind beliebig änder- und erweiterbar.

Stückliste

(Preise in EUR, Stand Januar 2009)

Menge	Bezeichnung	Einzelpreis	Gesamtpreis	Bezugsquelle
1	Microcontroller ATMega 48-20 DIP	1,20	1,20	Reichelt
16	LED quadratisch grün 3 mm	0,11	1,76	Reichelt
2	Widerstandsnetzwerk 100 Ohm	0,12	0,24	Reichelt
1	Kondensator 330 nF	0,34	0,34	Reichelt
2	Printtaster	0,42	0,84	Conrad
1	Platine, geätzt	10,00	10,00	-
Gesamtpreis			14,38	EURO

Werkzeug

• Lötkolben
• Bügelsäge
• Heißklebepistole
• Entlötpumpe
• Flachzange
• Spitzzange
• Lötzinn
• Kabel

Aufbau

Zuerst wird die Platine möglichst eng an den Leiterbahnen ausgesägt. Dann werden alle Bauteile auf die Platine gelötet.

Microcontroller:

Da der Controller mit 1,20 € sehr günstig ist und außerdem über den ISP-Anschluss (s.u.) neue Software eingespielt werden kann, besteht keine Notwendigkeit, den Controller zu sockeln. Stattdessen sollte er direkt auf die Platine gelötet werden, um Bauraum zu sparen. An einer Stirnseite des Controllers befindet sich eine Kerbe, diese muss mit der Markierung (Bogen) auf der Platine übereinstimmen.

Widerstandsnetzwerk:

Am Widerstandsnetzwerk ist ein Pin mit einen grauen Punkt markiert. Dieser muss in die Richtung zeigen, in der auch die Pin-1-Markierung des Controllers zeigt (Kerbe, s.o.). Anstelle der 100 Ohm Widerstandsnetzwerke kann man auch welche mit niedrigerer Kapazität verwenden. Dann leuchten die LEDs deutlich heller. Die untere Grenze des Widerstands liegt bei 47 Ohm, da ansonsten der Strom durch den Controller zu groß wird und dieser Schaden nehmen könnte. Widerstandsnetz-werke mit weniger als 100 Ohm sind allerdings nicht so leicht erhältlich, deshalb werden hier 100 Ohm verwendet, die überall erhältlich sind.

Kondensator:

Der Kondensator zur Spannungsstabilisierung ist ungepolt, die Einbaurichtung spielt keine Rolle. Bei der Kapazität gilt die Regel: mehr ist besser. Der Kondensator muss unbedingt flach eingebaut werden (Pins länger lassen und umbiegen), da er sonst zuviel Höhe einnimmt und die Platine nicht mehr in den Phaser passt.

LEDs:

Die LED Pins nicht vor der Montage kürzen, die dabei entstehenden Grate würden verhindern, dass die Pins durch die knapp bemessenen Bohrungen geführt werden können. Die LEDs haben zwei unterschiedlich lange Beinchen: kurz = Kathode = Masse = im Phaser nach außen. Die langen Pins der LEDs beider Reihen sind damit direkt nebeneinander:

--------
++++++++
++++++++
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Kabelbrücke:

Leider hat die Platinenrevision 1.0 einen kleinen Fehler, man muss zur Korrektur eine Drahtbrücke zwischen die Pins VCC (7) und AVCC (20) löten. Ansonsten leuchten die 6 LEDs, die an Port C angeschlossen sind, nur ganz schwach. In der folgenden Grafik (Lötseite) sind beiden zu verbindenden Pins dargstellt:

Taster:

Die 3-polige Kontaktleiste dient zum Anschluss der Taster. Die beiden äußeren Pins sind auf der Rückseite beschriftet: B+ und B- , entsprechend der Funktion des Tasters zum Erhöhen bzw. Verringern der Stärke. Der mittlere Pin ist Masse für beide Taster.

Stromversorgung und ISP:

Der 6-polige Anschluss ist der ISP-Anschluss: In System Programming. Damit kann man auf den eingelöteten Microcontroller neue Softwareversionen aufspielen. Zwei Pins sind mit Masse (=GND; schwarz) und Stromversorgung (VCC; rot) gekennzeichnet. An diese Pins sollten die von der Batterie kommenden Kabel angeschlossen werden (rot nach außen).

Einbau

Zum Einbau der Platine wird der Phaser zunächst aufgeschraubt. Anschließend wird der grüne Plastikblock entfernt. Die Schraubenpfeifen sollten mit einem Dremel herausgefräst werden. Wenn man sie mit einer Zange herausbricht, kann das zu Verformungen und damit hässlichen Verfärbungen auf der Oberseite des Phasers führen.

Eventuell muss der vordere Block mit der Glühlampe am Strahlaustritt ebenfalls herausgeschraubt werden. Um beim Einbau des "Lampenblocks" elektrischen Kontakt mit der Hauptplatine zu vermeiden, wird die Kontaktlasche mit der Zange abgekniffen und der Draht oben neu angelötet.

Die Taster werden wie in Umbauprojekt 2 eingebaut. Sie müssen bündig mit der schwarzen Oberseite des Phasers abschließen. Dann werden sie mit Hilfe von viel Heißkleber befestigt. Achtung, das schwarze Gehäuse muss danach noch passend eingesetzt werden können. Gegebenenfalls zuviel aufgetragener Heißkleber muss dann wieder entfernt werden. Die Platine kann dann ebenfalls eingelegt und mit Heißkleber fixiert werden.

Das rote und das schwarze Kabel werden ebenfalls wie in Umbauprojekt 2 an das Batteriefach angelötet. Danach wird das ehemalige Gehäuse für die Schalter wieder eingesetzt. Man muss sich entscheiden, welchen der beiden Sounds man dauerhaft verwenden will (der Schiebeschalter ist entfallen). Die Kabel werden dann entsprechend verlötet und isoliert.

Zum Schluss wird das Batteriefach wieder eingesetzt und der Phaser geschlossen. Fertig!

Betrieb

Beim Einschalten des Phasers wird zunächst für kurze Zeit die Softwareversion angezeigt. Obere Zeile: Major-Version, untere Zeile: Minor-Version. Die Leuchtdioden sind binär abzulesen, die Wertigkeit beträgt somit (1/2/4/8/16/32/64/128) Version 1.5 sieht folglich so aus:

O . . . . . . .
O . O . . . . .

(Major = 1 ; Minor = 1+4 = 5)

Danach erscheint ein Lauflicht, in dem alle LEDs der Reihe nach aufleuchten. Dies dient der Kontrolle, dass alle LEDs funktionieren und in der richtigen Reihenfolge angesteuert werden. Durch Drücken eines Tasters wechselt der Phaser in den normalen Betriebsmodus. Das sieht dann so aus: Video (embedded FLV) Software-Version 1.5 (siehe Binäranzeige auf dem Display)

Leuchtet keine LED, schaltet der Controller automatisch in den low-power Standby-Modus. Der Stromverbrauch liegt dann (gemessen am Prototyp) bei ca. 0,1 µA. Das bedeutet, dass zwei normale Mignon-Batterien für deutlich mehr als 1000 Jahre Standby ausreichen. Deshalb besteht keine Notwendigkeit, bei nicht-Betrieb die Batterien zu entnehmen.

Der Phaser ist für eine Betriebsspannung von 3 V ausgelegt. Ein Betrieb mit niedrigerer Spannung sollte problemlos möglich sein. Der Controller ist für eine Betriebsspannung >= 2,7 Volt ausgelegt, läuft aber erfahrungsgemäß auch mit niedrigerer Spannung.

Weiterführende Links zum Thema Phaserumbau:

• http://www.startrek.xyeroon.de/requisiten/phaser.htm - Umbau von Alex

Siehe auch Phaser, Umbauprojekt 2

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