Techbotch

Audio Dummy Load

2026-03-10T00:00:00+01:00

Wenn man einen defekten Audio-Verstärker testet und repariert, hat man nicht immer Boxen zur Hand (Repair Cafe), oder will einfach den Krach nicht im Raum haben, wenn man die maximale Leistung testet (und Eure Lautsprecher halten das vermutlich auch nicht lange aus). Nun könnte man auf die Idee kommen, die Lautsprecher einfach ersatzlos wegzulassen, aber erstens kann der Verstärker dann nicht beweisen, wieviel Leistung er bringt, da er ja ohne Last läuft und zweitens nehmen es manche Verstärkertypen sehr übel, wenn Sie ihre Energie nirgends loswerden (Röhrenverstärker!).

Dafür gibt es eine elegante Lösung – eine Dummy Load, die man anstatt der Lautsprecher anschließt. Was nach High-Tech klingt ist allerdings denkbar simpel: Haushaltsübliche Lautsprecher haben eine Impedanz von 8Ω oder in selteneren Fällen auch mal 4Ω. Alles was wir brauchen ist also ein entsprechender Widerstand pro Kanal, eine Klemme für das Lautsprecherkabel und idealerweise noch Anschlüsse für Oszilloskop und/oder Multimeter für Messungen.

Dummy Load planen

Im Netz überbieten sich die Audio-Bastler mit elaborierten Designs, die neben 8Ω und 4Ω auch noch andere Werte bieten, eine Durchschaltung für dann angeschlossene Lautsprecher, einen oder mehrere Lüfter, eine Temperaturüberwachung und einen Außenbordmotor mitbringen. So aufwändig brauche ich es nicht. Ich stelle mir folgendes Features vor:

2x 8Ω Last
Montage auf Alugehäuse oder -platte für gute Wärmeabfuhr
2x 2 Polklemmen für den Anschluss der Lautsprecherkabel
Eine BNC Buchse für's Oszilloskop
Ein DPDT Schalter zum umschalten der BNC Buchse von links auf rechts.

Woher bekommen wir nun unsere 8Ω Impedanz? Ganz einfach: ein Drahtwiderstand. Hifi Verstärker haben meist irgendwo zwischen 10 und ein paar hundert Watt Sinusleistung pro Kanal (maximal). Typische Werte dürfen wohl eher bis 200W gehen und niemand will im Wohnzimmer die Lautstärke auf 11 Stellen. D.h. ein 200W Lastwiderstand sollte dicke reichen. Auch wollen wir den Verstärker da ja nicht stundenlang dran betreiben, sondern immer nur kurz eine Messung machen. Auch werden wir nur selten für die Messung voll aufdrehen. Also sollten wir thermisch im grünen Bereich sein. Das einzige was man mit diesem Setup nicht so gut machen kann, sind Langzeitmessungen bei hoher Leistung – z.B. um intermittierende Ausfälle zu diagnostizieren.

Also habe ich je ein Paar solcher Widerstände beim fernöstlichen Fachversand für Nerdbedarf geordert:

Natürlich höre ich schon den Aufschrei aller audiophilen Leser, die auf die Gefahr einer induktiven Komponente hinweisen und bezweifeln, dass die Impedanz über den Frequenzbereich exakt genug sei, bevor sie sich wieder der feinstofflichen Optimierung ihrer polaren 30mm² Lautsprecherkabel mit Sonnenwindabschirmung zuwenden. Um auch denen Genüge zu tun, schreiten wir zum Äußersten und nehmen eine Impedanzkurve der beiden Widerstände auf (ET4410):

Ich würde mal behaupten, dass das eine super flache Impedanzkurve ist – jedenfalls im Audio-Frequenzbereich bis 20kHz. Hier finden wir 0.2% Abweichung zwischen der kleinsten und größten Impedanz. Und selbst bei 100kHz weicht die Impedanz um gerade mal 3% vom Wert bei 100Hz ab. Ich glaube kaum, dass echte Lautsprecher da mithalten können. Und ich habe auch Evidenz dafür – so sieht z.B. die Impedanzkurve meiner Lautsprecher in der Bastelhöhle (Teufel Kombi 11) aus:

Nun mögen das keine high-end Boxen sein, aber ich finde den Unterschied dennoch beeindruckend.

Aufbau

Es ist zwar etwas übertrieben, einen Schaltplan für eine simple Dummy Load zu zeichnen, aber für Euch tue ich bekanntlich alles:

Der Schalter dient dazu, den Oszilloskop-Port zwischen den beiden Kanälen umzuschalten. Das finde ich besser, als zwei separate BNC Buchsen, weil man die negative Seite der beiden Kanäle bei vielen Verstärkern nicht zusammenschalten darf. Das ist kein gemeinsamer Ground! Und genau das täte man, wenn man zwei Oszilloskopkanäle gleichzeitig anklemmt. Also außer man hat ein Oszi mit untereinander vollständig isolierten und nicht geerdeten Kanälen. Hab ich aber nicht. Manche Verstärker finden gemeinsamen Ground ok, aber manche reagiern da allergisch drauf. Im Zweifel kann man prüfen, ob die schwarzen Polklemmen im Verstärker verbunden sind (also Durchgang haben), aber so finde ich es sicherer und ich kann gut damit leben, nicht zwei Kanäle auf einmal sehen zu können.

Zunächst dachte ich, ich könnte die Widerstände auf einen großen Kühlkörper schrauben. Das hätte perfekt gepasst und stylish ausgesehen, aber dann hätte ich nicht so recht gewusst, wie und wo ich die Buchsen befestigen soll und so habe ich ein Alu-Festplattengehäuse genommen, das ich noch im Vorratsstapel hatte.

Zunächst mal Löcher zur Befestigung von Widerständen und diversen Buchsen bohren. Damit das halbwegs exakt wird, habe ich zunächst eine Bohrschablone in Inkscape erstellt, ausgedruckt und mit Klebestift auf das Gehäuse geklebt.

Ankörnen, bohren und schließlich die Schablone mit warmem Wasser ablösen. Da die Widerstände auf der Außenseite montiert sind, brauchen wir nun noch Löcher zur Kabeldurchführung. In diese pfriemle ich dann so Gummi-Kabeldurchführungen rein, damit die Isolierung der Kabel nicht beschädigt wird.

Dann ordentlich Wärmeleitpaste unter die Widerstände schmieren und das Ganze auf das Alugehäuse schrauben, die diversen Buchsen in die Frontplatte einbauen und alles verkabeln. Fertig:

Ich finde das sieht gut aus. Die Frontplatte ist leider nur eingeclipst und dadurch etwas wackelig. Vielleicht spendiere ich der später noch etwas Kleber um den Rand.

Testfahrt

Das muss natürlich sofort ausprobiert werden! Also her mit dem nächstgelegenen Verstärker (Yamaha S202D Stereo-Receiver – ein Mistding! Kauft den nicht!) und an die Load anklemmen. Das Oszilloskop anschließen und den Funktionsgenerator an den Verstärker klemmen (1kHz Sinuswelle, 300mVpp) und schon kann es losgehen. Aber halt – mit welchen Spannungen ist da in etwa zu rechnen? Machen wir mal eine Überschlagsrechnung. Angenommen der Verstärker liefert 100W pro Kanal:

$$ U = \sqrt{P \cdot R} $$

$$ U = \sqrt{100W \cdot 8Ω} $$

$$ U = 28.28V $$

Also wären ca. 10V/Div angebracht. Da wir aber zunächst nicht volle Pulle aufdrehen (ich starte mal auf Stufe 11 von 99), werden wir dann die Sensitivität ordentlich erhöhen müssen, um das Signal schön zu sehen. Die folgenden Abbildungen zeigen den linken Kanal. Da der rechte exakt genauso aussieht spare ich mir den hier. Bei einer Reparatur kann das aber natürlich völlig anders sein.

Wir erkennen klar unser Sinus-Signal, wenn auch deutlich von hochfrequenten Störungen überlagert – willkommen in einer Welt voller Schaltnetzteile. Als nächstes erhöhen wir nun schrittweise die Amplitude am Signalgenerator und beobachten den Output. Bei $6.4 V_{pp}$ bzw. $2.26 V_{rms}$ Eingangssignal fängt es an zu clippen:

Nun wieder zurück auf einen moderateren Signalpegel (2Vpp) und dann drehen wir die Lautstärke am Verstärker so lange hoch, bis erneut Clipping zu sehen ist:

Das ist oberhalb von Lautstärke-Stufe 94 (von 99) der Fall. D.h. Dann wollen wir mal versuchen, die maximal Leistung ohne Clipping zu berechnen. Zunächst fällt auf, dass ich ein Depp bin, denn ich habe das Oszilloskop auf 10x Probe eingestellt, aber in Wahrheit ein simples Koaxkabel verwendet. Kurz: alle Spannungen betragen nur ein Zehntel des angezeigten Werts. Also zeigt der Screenshot 20 V/div (nicht 200V/div) und unser Signal hat ca. $4.3 \cdot 20V = 86 Vpp$. Das wiederum entspricht $86 V_{pp} / 2\sqrt{2} = 30.4 V_{rms}$. Somit hat der Verstärker pro Kanal eine maximal nutzbare Leistung von

$$30.4 V^2 /8Ω = 115 W$$

Das entspricht verblüffend exakt der Angabe des Herstellers – hier der Auszug aus dem Handbuch:

Leider ist das dort nur für 4Ω spezifiziert, aber offenbar gilt es auch bei 8Ω.

Der Lastwiderstand hat sich bei der kleinen Messung übrigens nur minimal aufgeheizt – vielleicht handwarm ist er nun.

Fazit

Ich finde die Dummy-Load ist gut gelungen. Sie hat ein handliches Format, keinen Schnickschnack, und alles was ich brauche. Sollte ich irgendwann doch mal eine 4Ω Version brauchen, baue ich einfach eine zweite – ich glaube aber nicht, dass das passieren wird.

Eaton USV ist tot

2026-03-04T00:00:00+01:00

In meinem kleinen Server- und Netzwerkschränkchen lebt neben Fritzbox, Homeserver, Switch und Patchpanel auch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für den Server. Meine ist eine Eaton Ellipse 850 mit der ich immer sehr zufrieden war. Kürzlich fing sie an rumzuzicken, so dass ich sie zunächst außer Betrieb genommen habe und als ich sie mal in Ruhe testen wollte, ließ sie sich garnicht mehr einschalten – seltsam.

Als erstes bauen wir den Akku aus:

Ein 12V 9.0Ah AGM Bleiakku also. Die USV ist inzwischen fast 5 Jahre lang im Dauerbetrieb gewesen – insofern wäre es dem Akku nicht zu verdenken, wenn er langsam schwächelt. Also messen wir als erstes mal die Leerlaufspannung. Alles unter 10V gilt als Kandidat für einen Austausch.

Oh – 0.17V sind sehr wenig. Da dürfte sich jeder Versuch, den Akku wiederzubeleben erübrigen und auch die weitere Fehlersuche wird vertagt. Also bestellen wir einen neuen – 35€ inkl. Versand. Am nächsten Tag war er da. Leider völlig unzureichend verpackt: Der ca. 3kg schwere Akku flog ohne jede Polsterung in einem riesigen Karton rum! Merke: sowas nicht bei Böttcher kaufen (Wobei man da eigentlich eh garnicht kaufen sollte). Der neue Akku hat eine Leerlaufspannung von 12.8V. Das ist jetzt nicht der Brüller, aber ok. Also einbauen und Schraube wieder festziehen und USV ans Stromnetz anschließen.

Dann drücken wir mal den Einschaltknopf und hoffen:

Na, das sieht doch schon viel besser aus! Also nehmen wir die USV wieder in Betrieb – da wird sich das Serverchen freuen.

Fazit

Ich gebe zu, das war diesmal eher banal, aber ich fand es insofern doch nützlich, als ich eigentlich nicht erwartet hätte, dass ein toter Akku die USV komplett lahmlegt. Ich hätte gedacht, dass sie angeht und über den toten Akku meckert.

Again what learned...

ASA Component Tester

2026-02-20T00:00:00+01:00

Vor vielen Jahren hatte ich mir mal einen einfachen Komponententester gebaut. Der erzeugte via Trafo eine sinusförmige Wechselspannung von ein paar Volt und ans Oszilloskop angeschlossen konnte man damit Strom-Spannungskurven von Bauteilen aufnehmen. Viele alte analoge Oszilloskope hatten sowas früher eingebaut.

Auf der anderen Seite gibt es richtig aufwändige Curve-Tracer, die mit verschiedenen Spannungen und Frequenzen arbeiten und noch so manch anderen Trick auf Lager haben. Das sind in der Regel riesige uralte analoge Kisten die sicher viel Spaß machen, aber selten sind und entsprechen immer noch einen Arm und ein Bein kosten. Also eher nicht. Auf der anderen Seite gibt es deutlich kompaktere Geräte, wie das Tektronix TR210, die man dann wiederum an sein Oszi klemmt.

Solche Dinger nennt man auch gerne ASA Component Tester, wobei ASA für Analog Signature Analysis steht. Aber auch der Name Huntron Tracker ist immer wieder zu lesen.

Und was kann man nun damit machen? Zum einen sind sie nützlich, um Bauteile aus der Grabbelkiste zu charakterisieren – z.B. um zu prüfen, ob sie noch OK sind, oder auch um gefälschte Bauteile zu entlarven. Zum anderen kann man sowas aber auch verwenden, um bei Reparaturen im stromlosen Schaltkreis herum zu messen, um defekte Bauteile aufzuspüren.

Manche Geräte haben auch einen zweiten Kanal, um die Signatur eines fragwürdigen Bauteils mit einem Referenzbauteil zu vergleichen. Das alles klingt praktisch und so habe ich beschlossen ein bisschen aufzurüsten. Also habe ich so einen "ASA VI Curve tester" für eine guten Fuffi in Fernost bestellt. Mein Exemplar hat zwei Kanäle, die es alternierend am externen Oszi anzeigen kann. Ein Handbuch lag nicht bei, aber ich konnte soetwas wie eine Anleitung online herunterladen. Das taugt allerdings garnichts und so empfehle ich sich das Manual für das Tektronix TR210 zu besorgen. Zwar kann die billige China-Kopie längst nicht alles, was das Vorbild zu bieten hatte, (obwohl es auch einen fast exakten Nachbau gibt), aber mir hat das Tek Handbuch sehr geholfen die Funktionen des Geräts zu verstehen und obendrein enthält es haufenweise Referenzgraphiken von intakten und defekten Bauteilen.

Und so sieht mein neues Spielzeug aus:

Als erstes habe ich es natürlich geöffnet:

Die Platine ist übersichtlich und wirkt ganz ok verarbeitet. Leider sind alle Typenbezeichungen von ICs weggelasert oder -geschliffen, was ich ziemlich lustig finde, denn zum einen sind die Chinesen doch die Weltmeister des Produktplagiats und zum anderen ist so ein Curve-Tracer nun auch nicht Rocket-Science. Was soll das also?

Egal – wir wollen das Teil nun mal ein bisschen ausprobieren und herausfinden, wie es zu bedienen ist und was es so leisten kann.

Funktionsübersicht

Mein Tester hat zwei Kanäle: A und B, die sich eine gemeinsame Masse (COM) teilen. Die Blaue Buchse, die mit G beschriftet ist, stellt einen Puls-Ausgang zum schalten von Transistoren und MOSFETs dar.

Also schauen wir uns mal genauer an, was das Gerät so treibt. Mein Multimeter sagt, dass die Spannung zwischen A und COM 3.3V AC beträgt. Wenn es sich um eine sinusförmige Wechselspannung handelt dann wären das 4.67V Peak-to-Peak. Mal mit dem Oszilloskop nachschauen:

Zunächst einfach open circuit, also ohne irgendwas am Testausgang:

Und dann nehmen wir einen Widerstand und drehen ein bisschen am Poti des Testers bis die beiden Signale eine ähnliche Größe haben:

Und dann das gleiche mit einem Kondensator:

Man kann schön erkennen, dass Kanal 2 mit Kondensator eine Phasenverschiebung erfährt.

Mit den Tasten in der oberen Reihe wählt man die Messfrequenz aus. Welche das genau sind habe ich mal mit meinem Multimeter gemessen:

Taste	Freq
Low	44 Hz
Med 1	350 Hz
Med 2	2.1 kHz
High	13.8 kHz

Wie Ihr Euch vielleicht erinnert, wird das device under test (DUT) in Serie zu einem internen Widerstand geschaltet (in unserem Fall ein Poti), so dass ein Spannungsteiler entsteht. Hier das vereinfachte Schaltbild des Tektronix TR210 Tracers (aus dessen Manual kopiert) dem der chinesische nachempfunden sein dürfte:

Mit dem Oszilloskop wird nun die Spannung über dem DUT auf der X-Achse gemessen und auf der Y-Achse die Spannung über einem internen Widerstand, der als Stromsensor dient (im Schaltplan als Amperemeter dargestellt).

Der Taster rechts schaltet das Gerät in den alternierenden Modus bei dem abwechselnd das Signal für Kanal A bzw. B angezeigt wird. Die Geschwindigkeit mit der der Wechsel Erfolg wird mit dem rechten Poti eingestellt.

Ganz oben befinden sich dann die Anschlüsse für die Spannungsversorgung (24V DC) sowie für die beiden Oszilloskop-Kanäle (X/Y).

Nun, da wir halbwegs verstanden haben, was die Bedienelemente tun, beschriften wir mal alles:

Let's test!

Nun ist es an der Zeit, mal ein paar herumfliegende Bauteile zu testen, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie das so aussieht.

Also Oszilloskop anschließen und alles einstellen:

Kanal 1 auf X
Kanal 2 auf Y,
DC-coupling
1x probe,
1V/div
timebase 1ms/div
und dann in den XY-Modus schalten.
Damit die Bilder so aussehen, wie im Handbuch des TR201 beschrieben müssen beide Kanäle invertiert werden. Das hatte ich bei den ersten Messungen vergessen, aber sofort bei der Diode bemerkt und korrigiert. Aber letztlich egal – man kann auch einfach die Messspitzen vertauschen...

Grundlegende Bedienung beim Test

Im Prinzip ist Testen super simpel: einfach mit den beiden Messspitzen über einer zu testenden Komponente Kontakt herstellen und auf den Bildschirm schauen. Wie bei einem Multimeter. Je nachdem, was wir für ein Bauteil vor uns haben und was das Oszi anzeigt kann es Sinn machen, dann den Frequenzbereich zu ändern, oder den interen Widerstand des Tester zu verstellen, damit man eine vernünftige Kurve zu sehen bekommt. Und so tastet man sich Bauteil für Bauteil durch die Schaltung bis man etwas auffälliges findet.

Im folgenden sehen wir verschiedene typische "analoge Signaturen" typischer Bauteile. Mehr davon gibt es in den Links, v.a. dem Manual des TR210.

Open Circuit – nix angeschlossen

Als erstes wieder open circuit. Diesmal aber korrekt im XY-Modus und bei Frequenz Med 1:

Wir bekommen eine schöne horizontale Line, da die volle Spannung anliegt und kein Strom fließen kann. Wechseln wir aber auf den Frequenzbereich High und drehen die Dämpfung maximal auf sehen wir eine deutliche kapazitive Komponente:

Kurzschluss

Diesmal bekommen wir eine vertikale Line, denn die Spannung bricht über dem DUT augenblicklich zusammen, de es keinen Widerstand hat – dafür fließt der Strom frei.

Widerstand

67kΩ, F=Med1

67kΩ, F=Med1, maximale Dämpfung:

67kΩ, F=High, maximale Dämpfung:

Zunächst sieht es eigentlich nach open circuit aus, aber wenn man den Ausgangswiderstand des Tester hochdreht (Dämpfung), erkennt man, dass die Line eine klare Steigung hat. Geht man dann auf die höchste Messfrequenz addiert sich die schon anfangs erwähnte kapazitive Komponente.

Und hier bekommen wir eine diagonale Line, wie es sich für einen ohmschen Widerstand gehört: der Strom steigt proportional zur Spannung.

Dioden

Zunächst mal eine stinknormale Silizum-Gleichrichterdiode (GP10Y):

Oops – das sieht irgendwie verkehrtherum aus im Vergleich zu dem Bild, das ich mal gelernt hatte. Und siehe da: ich hatte vergessen dass man die Kanäle invertieren muss. Schnell korrigiert und schon erscheint das gewohnte Bild:

Als nächstes versuchen wir mal eine rote LED auf Frequenz Low:

Und eine 3.0V Zener Diode:

Nehmen wir eine 3.9V Zener Diode wird es am linken rand schon knapp:

Und bei einer 5.1V Zener Diode nehmen verpassen wir das spannendste:

Kondensatoren

47µF Elko bei ~40Hz:

Alternierender Modus

Dieses Gerät gibt es in zwei verschiedenen Varianten:

Wechselanzeige: d.h. das Gerät kann zwischen der Anzeige der beiden Kanäle hin- und herschalten und man kann die Wechselgeschwindigkeit einstellen
Dualanzeige: beide Kanäle werden gleichzeitig angezeigt und man kann die y-Verschiebung einstellen.

Ich habe die Variante 1. Der Wechseltakt kann im Bereich von ca. 1/s bis 5/s eingestellt werden – das ist jedenfalls meine ultimativ akkurate Schätzung, denn nachgemessen habe ich es nicht.. Dieser Modus ist nützlich, um ein unbekanntes oder fraglich defektes Bauteil mit einem bekanntermaßen funktionierenden als Referenz zu vergleichen. Oder sogar bei der Fehlersuche in einer Platine das Referenzbild einer identischen, funktionierenden Platine heranzuzuiehen.

Und zuguterletzt kann man den Wechselmodus verwenden, um aktive Bauteile mit drei Beinen zu testen: Transistoren oder MOSFETs. Dabei verbindet man dann die blaue G Buchse mit dem Gate oder Base Pin, die beiden anderen mit A und COM. Beim automatischen Wechseln wird nun die Spannung an Gate/Base ein und ausgeschaltet und wir bekommen das Bauteil im aktiven und inaktiven Zustand zu sehen. Z.B bei diesem Transistor, der im Takt ein- und ausschaltet:

Die ganzen bisherigen Screenshots stammten von meinem Siglent SDS2104X plus. Damit geht es recht gut. Doch für das kleine Video habe ich dann doch mein altes analoges Hameg HM2005 verwendet, denn es reagiert viel spritziger. In dem Bereich sind analoge Oszis einfach unschlagbar. Mit vielen älteren, billigeren Sigitaloszilloskopen ist der XY-Modues fast unbrauchbar, also selber erstmal ausprobieren, ob euer Oszi das vernünftig kann und notfalls eine billiges altes Hameg auf Ebay kaufen ;-)

Fazit

Im Großen und Ganzen bin ich zufrieden. Das Ding tut was es soll und lässt sich ganz ok bedienen.

Aber ich finde es nicht uneingeschränkt gut. Die maximale Testspannung von ± 4.6V ist nicht so das gelbe vom Ei – für moderne, hauptsächlich digitale Schaltungen ist das OK, aber schon bei einer 5V Zener-Diode oder manchen Komponenten auf der Primärseite eines Netzteils reicht das nicht mehr aus, um alle Eigenschaften zu prüfen.

Das Manual ist sehr knapp und teils unverständlich – Beispielgraphiken fehlen ganz. Hier besser das Handbuch des Tekronix Testers besorgen. Und der Hersteller hätte ruhig 20 Cent mehr ausgeben können um den beiden Potis richtige Drehknöpfe zu spendieren.

Mit einem modernen Digitaloszi klappt die Visualisierung im XY-Modus ganz ordentlich. Noch viel besser aber flutscht es mit einem alten analogen Oszi - allerdings hat mein Hamekg HM2005 hnehin einen integrierten Komponententester, so dass ich normalerweise den verwende. Ältere/billigere Digitaloszis sind im XY-Modus eine Qual – also Finger weg für diese Anwendung.

Wem das jetzt alles zu Hardware-lastig war, der kann natürlich auch auf eine Softwarelösung zurückgreifen: In Form einer App für Keithley 2450 Source Meter. ;-)

SMD Bauteile sortieren

2026-02-15T00:00:00+01:00

Bei zahlreichen Projekten hatte ich immer wieder festgestellt, dass ich mir dringend ein System ausdenken muss, nach dem ich meine diversen SMD Bauteile sortieren und aufbewahren will, damit ich sie schneller finde.

Auf den ersten Blick klingt das simpel: Ordne sie doch einfach nach Nennwert in aufsteigender Reihenfolge und bewahr' sie in kleinen Tütchen oder Döschen auf. Aber da steckt mehr dahinter, denn die Bauteile unterscheiden sich in diversen Parametern. Für Widerstände z.B.:

Widerstand [Ω]
Toleranz [%]
Leistung [W]
Bauform (Größe)
Spannungsfestigkeit [V]

Zum Glück sind die nicht alle unabhängig voneinander, denn sonst bräuchten wir wirklich sehr viele Döschen!

Widerstand

Fangen wir mit dem offensichtlichsten an – dem Widerstand. Der kann theoretisch natürlich jeden beliebigen Wert haben, aber in der Realität hält man sich beim Schaltungsdesign an bestimmte fixe Standardwerte und weicht von diesen nur ab, wenn es unbedingt sein muss. Die Standardwerte entstammen dann einer von mehreren Normreihen, wie z.B. E6, E12, E24, E48 oder E96. Die Zahl gibt an, wieviele verschiedene Werte es für jede Dekade (Zehnerpotenz) gibt. Also z.B. je 12 verschiedene Werte in jedem Bereich für die E12 Reihe. Die typischen Widerstandssortimente die man so kaufen kann enthalten meist die E12 Reihe oder sogar E24. Sie decken dann oft den Bereich von 1Ω bis knapp unter 1MΩ ab, also sechs Größenordnungen.

Im Falle der E24 Reihe sind das also $24 \cdot 6 = 120$ verschiedene Widerstandswerte. Das sind ziemlich viele. Aber es kommt noch schlimmer...

Toleranz

Der nächste Parameter, der unsere Widerstände charakterisiert ist die Toleranz. Also wie genau der Widerstand sich an den Nennwert hält. Das sind dann z.B. 10%, 5% oder 1% oder so.

Und hier kommen wieder die Normreihen ins Spiel, denn je mehr Werte ich in einer Dekade habe, desto enger muss die Toleranz sein, damit benachbarte Nenn-Widerstände nicht überlappen. So hat die E12 Reihe eine Toleranz von 10% und E24 dann schon 5%. Mal rechnen:

Die Werte der E12 Reihe lauten: 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2 und alle sind $\pm 10%$. Also berechnen wir mal die Toleranzgrenzen (in R):

> r = c(1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2)
> data.frame(r=r, min=r*0.9, max=r*1.1)
     r     min    max
1    1.0   0.90   1.10
2    1.2   1.08   1.32
3    1.5   1.35   1.65
4    1.8   1.62   1.98
5    2.2   1.98   2.42
6    2.7   2.43   2.97
7    3.3   2.97   3.63
8    3.9   3.51   4.29
9    4.7   4.23   5.17
10   5.6   5.04   6.16
11   6.8   6.12   7.48
12   8.2   7.38   9.02

Und für E24:

> r = c(1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 
        2.7, 3.0, 3.3, 3.6, 3.9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 
        6.8, 7.5, 8.2, 9.1)
> data.frame(r=r, min=r*0.95, max=r*1.05)
      r     min     max
1     1.0   0.950   1.050
2     1.1   1.045   1.155
3     1.2   1.140   1.260
4     1.3   1.235   1.365
5     1.5   1.425   1.575
6     1.6   1.520   1.680
7     1.8   1.710   1.890
8     2.0   1.900   2.100
9     2.2   2.090   2.310
10    2.4   2.280   2.520
11    2.7   2.565   2.835
12    3.0   2.850   3.150
13    3.3   3.135   3.465
14    3.6   3.420   3.780
15    3.9   3.705   4.095
16    4.3   4.085   4.515
17    4.7   4.465   4.935
18    5.1   4.845   5.355
19    5.6   5.320   5.880
20    6.2   5.890   6.510
21    6.8   6.460   7.140
22    7.5   7.125   7.875
23    8.2   7.790   8.610
24    9.1   8.645   9.555

In der Praxis findet man aber manchmal auch Sortimente der E12 oder E24 Reihe, die eine Toleranz von 1% haben – quasi Widerstände der E96 Reihe, aber nur die Werte aus E24. Und wer wissen möchte, wie genau die Werte einer Reihe hergeleitet bzw. berechnet wurden möge das gerne bei Wikipedia nachlesen.

Bauform

Als nächstes ist zu beachten, dass Widerstände unterschiedlich groß sein können. Bei SMD Bauteilen gibt es eine Menge verschiedener Standardgrößen. Freundlicherweise gibt die Bauform auch gleich die maximale Leistung vor. Ein paar gängige Größen sind z.B.:

Code inch	Code metrisch	Länge [mm]	Breite [mm]	Leistung
0402	1005	1.0	0.5	1/16 W
0603	1608	1.6	0.8	1/10 W
0805	2012	2.0	1.25	1/8 W
1206	3216	3.2	1.6	1/4 W
1210	3225	3.2	2.5	1/2 W

Der metrische Code macht in unseren Breiten mehr Sinn, aber beim Teile-bestellen braucht man meist den "imperialen".

Spannungsfestigkeit

Kauft man Markenwiderstände, bekommt man ein Datenblatt und kann das leicht nachschlagen. Auf Ebay/Aliexpress & Co sieht es anders aus, da hilft nur raten und hoffen. Solange wir uns im Kleinspannungsbereich bewegen ist es wurscht, aber wenn es z.B. um ein Schaltnetzteil oder gar einen Röhrenfernseher geht sieht die Sache anders aus. Irgendwo im Microcontroller Forum habe ich z.B. diese Werte für Metallfilm Widerstände von Samsung gefunden:

Bauform	Working voltage
0201	25 V
0402	50 V
0603	50 V
0805	150 V
ab 1206	200 V

Als Richtwerte vermutlich brauchbar, aber ohne Gewähr und immer das Hirn einschalten...

Ordnung schaffen

Das war interessant, aber eigentlich wollten wir ja Widerstände in Döschen sortieren und sind etwas abgedriftet. Also zunächstmal zu den Döschen. Zwar gibt es spezielle SMD Container, die man anreihen kann und mit so kleinen Federdeckeln, aber die fand ich zu teuer. Außerdem sind sie nicht durchsichtig, was ich schon praktisch fände. Also habe ich eine Weile Aliexpress durchforstet und letztlich etwas gefunden, das mir optimal erschien:

Die werden als Aufbewahrungslösung für kleine Perlen und ähnliches angepriesen. Die Boxen gibt es mit 28 oder 56 Mini-Döschen, die jeweils ca. 20x25x25mm haben. Das finde ich sehr passend. 28 Döschen finde ich ebenfalls gut, denn dann habe ich genug für eine E24 Reihe plus vier extra für Sonderwerte. Ich habe also mal ein paar von den 56-er Boxen bestellt. Aber wieviele brauche ich nun?

Aktuell habe ich Sortimente der E24 Reihe (wenn auch mit ein paar Lücken) über 6 Dekaden in vier verschiedenen Bauformen. Also insgesamt $24 \cdot 6 \cdot 4 = 576$ verschiedene. Da wir 2 komplette Dekaden der E24 in eine 56er Box bringen brauche ich also 3 solche Boxen pro Bauform, insgesamt also 12, auf die Dauer mehr, wenn weitere Bauformen gebraucht werden. Wenn man das professionell macht ist das vermutlich genau die richtige Herangehensweise, aber ich finde, dass ziemlich viel Platzbedarf für einen Esslöffel voll Widerstände.

Nun könnte man natürlich in jedem Schächtelchen ein paar Dinge gemeinsam lagern. Z.B.

Ein paar benachbarte Werte der Reihe: Z.B. 1.0 - 1.8, 2.0 - 2.7, etc.
Ein paar (oder alle) Dekaden: 1.0Ω, 10Ω, 100Ω, 1kΩ, 10kΩ, 100kΩ etc.
Verschiedene Bauformen (0402, 0603, 0805, ...)

Variante 1 ist mir unsympathisch. 24 Werte sind nicht die Welt und das würde ich gerne separat halten, damit man schnell zum passenden Wert kommt. Auf der anderen Seite hätte es den Vorteil, dass es egal wäre aus welcher Normreihe ein Widerstand kommt.

Variante 2 gefällt mir ganz gut. Wenn ich einen 75k Widerstand (753) brauche, gehe ich zum Schächtelchen mit dem Label "75" der Box der gewünschten Bauform und suche nur noch nach der passenden Endziffer 3. Das sollte recht effizient sein. In diesem Fall brauche ich eine halbe 56er Box pro Bauform, aktuell also 2 Boxen. Das klingt ok.

Aber auch Variante 3 ist nicht ganz blöd: Zur Suche nach meinem 75K Widerstand ginge ich also zum Schächtelchen 75 in der Sektion für die 10kΩ Dekade und müsste dann per Auge abschätzen welche Größe benötigt wird. Das dürfte in der Praxis auch gut funktionieren. Insgesamt bräuchte ich dazu eine halbe 56er Box pro Dekade, also alles in allem 3 solche Boxen. Auch das ist kein übertriebener Aufwand.

Nun habe ich also die Qual der Wahl. 2 oder 3? Wie soll ich mich entscheiden? Ein bisschen tendiere ich zu Variante 2, denn sie braucht die wenigsten Boxen und erscheint mir sehr gut durchsuchbar. Andererseits lagere ich meine normalen bedrahteten Widerstände nach System 3 in kleinen Papiertütchen.

Mal ein anderer Gedanke: es gibt ja nicht nur Widerstände. Z.B. habe ich auch Keramikkondensatoren im SMD Format in diversen Werten. Die haben den Nachteil, dass sie eigentlich immer unbeschriftet sind, obwohl es einen standardisierten Code dafür gäbe. D.h. ich darf nicht einfach verschiedene Dekaden zusammenwürfeln. Die Bauform korreliert hier leider auch nicht so klar mit irgendwelchen elektrischen Eigenschaften, obwohl große Kapazitäten tendenziell größer sind, als kleinere und die Größe auch mit der Maximalspannung wächst. D.h. Variante 2 ist keine Option für Kondensatoren, während Variante 3 gut möglich wäre.

Letztlich habe ich mich für System 3 entschieden weil

es für Widerstände und Kondensatoren gleichermaßen funktioniert
es konsistent mit meinen "großen" Widerständen ist
der Bedarf an Boxen nur geringfügig höher ist, als in Variante 2
der Platzbedarf nicht steigt, wenn ich zukünftig noch mehrere andere Bauformen kaufen muss.
man die richtige Größe meist auf Anhieb mit bloßem Auge trifft, wenn man einen Widerstand durch einen neuen ersetzen will während man zum suchen der richtigen Dekade die Beschriftung lesen muss. Dazu müsste ich wohl jedes mal das Döschen ausleeren und mit Lupe oder Mikroskop auf Suche gehen.

Also habe ich mich in den semi-erleuchteten meditativen Zen-Bauteil-Sortiermodus gebracht und viele Stunden im Labor verbracht. Hier das Ergebnis:

Ich weiß – das sieht fast leer aus, aber das war eine Schweinearbeit die ganzen Widerstände aus den Streifen in die passenden Döschen zu füllen, ohne was durcheinander zu bringen. Und deshalb bin ich sehr stolz auf mein Werk, auch wenn es nach wenig aussieht, jawohl!

Samsung A53 5G Reparatur Fail

2026-02-08T00:00:00+01:00

Heute haben wir mal wieder ein Handy hier. Diesmal ist es aber nicht der Akku, der Probleme macht. Das Handy wurde als neu gekauft, erkennt aber die eingelegte SIM-Karte nicht. Der Verkäufer hat die Reklamation wohl akzeptiert und sendet Ersatz, will das defekte aber wohl nicht zurückhaben. Und so wurde ich gefragt, ob ich mal schauen kann, ob da evtl. noch was zu machen ist.

Erstmal testen

Zuerst will ich das mal mit eigenen Augen sehen. Also habe ich mal meine SIM-Karte eingelegt und das Gerät eingeschaltet. Und wie beschrieben erkennt es die Karte nicht (No service). Bei einem nagelneuen Handy ist es zwar sehr unwahrscheinlich, aber bevor wir es öffnen, versuchen wir noch einen sanfteren Weg: Wir gehen zu Settings > Apps, suchen dort das SIM tool und öffnen es. Dann tippen wir auf Storage und wählen Clear Cache. Handy neu starten und hoffen. Nee – das hat nichts gebracht. Die gleiche Übung nochmal – diesmal mit Clear data, aber auch das hat nicht geholfen.

Beim einlegen der SIM fiel auf, dass das SIM-Tray nicht ganz neu wirkt, sondern eine kleine blanke Stelle aufweist. Komisch.

Aufmachen

Also öffnen wir es mal. Dazu heizen wir die Handy-Wärmematte auf ca. 85°C und legen das gute Stück drauf.

Ein oder zwei Minuten warten und dann mit einem Plastik-Plektrum vorsichtig die Rückwand ablösen. Das ging völlig problemlos und nun sehen wir das Innenleben vor uns:

Sehr gut. Aber Moment mal! Das sieht nun nicht wirklich nach einem neuen Handy aus! Zum Einen ist diese graue Folie ziemlich zerknittert und zum Anderen findet sich einiger Schmutz im Rahmen:

Und auch der Eindruck, dass das SIM-Tray nicht ganz makellos ist verfestigt sich weiter, denn es ist leicht verbogen:

Nicht gut. Da bin ich gespannt, was mich erwartet.

Als erstes lösen wir mal die ganzen kleinen Schräubchen am unteren Ende, die das schwarze Plastikteil halten. Darunter liegt der SIM-Slot.

Das sieht soweit ok aus, aber da sind auch blaue Markierungen auf den beiden Steckerchen, sowie einem der Kontakte an der Kante. Ist das normal?

Nun lösen wir die diversen Stecker und die kleine schwarze Schraube und nehmen die Platine heraus. Auf der Unterseite findet sich der Slot für SIM und SD-Karte, sowie der USB-C Port.

Beides sieht von außen gut aus. Und auch die Kontakte im Inneren des SIM-Slots sehen ok aus. Keiner scheint verbogen oder abgebrochen. Ich würde Euch das sehr gerne im Bild zeigen, aber es ist mir nicht gelungen, in den schmalen Schlitz hinein zu photographieren, d.h. Ihr müsst es mir einfach glauben. Schade, denn darauf hatte ich gehofft und hätte dann zunächst versucht, das gerade zu biegen und ggf. nach einer Ersatzplatine gesucht.

Für den Fall der Fälle habe ich noch die ganzen Pins des SIM-Ports nachgelötet – einer sah mäßig verdächtig aus. Aber auch das hat das Problem nicht behoben.

Was kann aber noch die Ursache sein? Das Flachbandkabel kommt in Frage, aber es sieht auch bei genauer Inspektion völlig OK aus. Also bauen wir das wieder zusammen und sehen uns mal auf der Oberseite um, wo das Kabel hinführt. Auch hier erstmal diverse Schräubchen lösen und die schwarze Kunsstoffabdeckung entfernen.

Alles unter dem Mikroskop inspizieren und auch hier sehe ich nichts offensichtliches. Hm.

Was nun? Als nächstes müsste man nun versuchen, alles durchzumessen und eine Unterbrechung im Signalweg zu finden. Aber das ist eine furchtbare Fummelei, weil ich irgendwie an die Kontakte im SIM-Slot herankommen müsste. Und die Kontakte in den Verbindungssteckern sind so winzig, dass ich gerade garnicht weiß, womit ich die zuverlässig kontaktieren könnte, ohne gleich mehrere Pins auf einmal zu erwischen. Dann könnte man evtl. auf die Suche nach irgendwelchen defekten Kondensatoren oder gar Chips gehen, aber auch das ist auf einer Handyplatine kein Spaß.

So unsportlich es klingt: ich gebe auf.

Also alles wieder zusammenbauen, frischen Kleber auf die Rückwand und mit Federklemmen fixieren, bis der Kleber fest ist.

Und dann der Super-Gau: Das Display ist gesplittert. Na toll, das hat gerade noch gefehlt.

Und mir ist auch völlig unklar, wie das passiert ist. Das sowas beim Displaywechsel passieren kann ist klar, aber beim Einkleben der Rückwand? Vielleicht hatte es einen Sturz hinter sich und daher auch die verbogene SIM-Schublade? Der Ort würde gut zu der Theorie passen. Aber vorher waren mir keinerlei Risse aufgefallen. Ich kann also auch falsch liegen.

Fazit

Das war ja mal ein Totalreinfall! Nicht nur hat mein Reparaturversuch zu nichts geführt, am Ende habe ich auch noch das Display geschrottet. Grumpf!

Neuer Homeserver

2026-01-03T00:00:00+01:00

Wie Ihr sicher wisst, liebe ich meinen Homeserver. Und so verkünde ich heute schweren Herzens, dass er nach 10 Jahren zuverlässigem Dauerbetrieb in den wohlverdienten Ruhestand geht.

Ich habe diesen Sever geliebt, weil er ein richtiger Server ist – ein HP Proliant Microserver Gen8 um genau zu sein. Das heißt, dass er sehr wartungsfreundlich gebaut ist und vor allem über ein eigenständiges Fernwartungssystem (HP iLo) verfügt. Das erfreut das Nerd-Herz! Aber nun laufen die beiden Harddisks als RAID1 schon seit 10 Jahren 24/7 und die SSD mit dem Betriebssystem ist auch nicht mehr ganz neu. Und so hatte ich ohnehin schon überlegt, neue Platten zu kaufen, oder vielleicht besser SSDs.

Und dann brachte er plötzlich eine Fehlermeldung bezüglich des Filesystems der Datenplatten. Zwar war es kein Problem, das in Ordnung zu bringen (fsck), aber ich nehme das dennoch zum Anlass, ihn in den Ruhestand zu versetzen.

Der Neue

Der Posten des Homeservers wird selbstverständlich nachbesetzt und so habe ich erstmal Hardware besorgt. Diesmal wird es kein echter Server mehr, sondern ein Mini-PC. Der braucht weniger Raum und Strom:

Lenovo ThinkCentre tiny M920x
Intel Core i7-9700T (8 cores, 8 threads)
32GB RAM
System disk: 1TB SATA SSD
Data disks: 2x 2TB NVME

Für die Lenovo ThinCentre tiny Serie habe ich eine Schwäche. Die sehen super aus (fast wie Puppenstuben-Server), sind solide gebaut und ebenfalls ziemlich wartungsfreundlich. Nur das Fernwartungsmodul werde ich vermissen.

System aufsetzen

Viele Leute haben einen Horror davor, ihren Server neu aufsetzen zu müssen. Ich nicht. Die Betriebssystem-Installation ist simpel, die Konfiguration habe ich im Wesentlichen in Ansible Playbooks und compose files und ich mache jede Nacht automatische Backups. Also kein Stress.

Fangen wir mit dem Betriebssystem an: Debian 13 (Trixie). Eine Minimalinstallation, d.h. nur das Basissystem vom Netinst-Medium plus den Task SSH Server. Keine Desktop Umgebung oder normale User-Software:

Konfiguration

Als erstes fügen wir meinen user mal der Gruppe sudo hinzu

adduser phil sudo

Dann installieren wir vom Laptop aus meinen Public Key für bequemeren (und sicheren) ssh Zugriff:

ssh-copy-id hal

Daten SSDs einrichten

Ich habe insgesamt 3 SSDs eingebaut. Die erste ist die Systemplatte. Damit die ein wenig geschont wird, tragen wir in /etc/fstab noch die Option noatime für dieses Device ein und reduzieren die Neigung zum Swappen ein wenig, indem wir ein File /etc/sysctl.d/local.conf anlegen und vm.swappiness=1 hineinschreiben.

Die beiden anderen sollen als mirror eingerichtet werden, um im Falle eines Falles nicht gleich das Backup bemühen zu müssen. Dazu gibt es verschiedene Optionen:

Hardware RAID
Das benötigt einen entsprechenden RAID Controller und den habe ich nicht. Außerdem macht das Probleme, wenn man im Ernstfall auf einen anderen Controller umsteigen muss.
Software RAID
Das hatte ich bisher und es hat gut funktioniert. Es ist vermutlich nicht ganz so robust wie Hardware RAID, dafür sehr portabel.
ZFS
Das hat einen hervorragenden Ruf in der Server-Welt und bietet diverse Vorteile. Leider ist es aus Lizenzgründen kein Standardbestandteil des LINUX-Kernels. Man kann es aber problemlos installieren, muss dann aber bei jedem Kernel-update die Module neu bauen. In der Praxis geht das aber automatisch.
BTRFS
Soll auch gut sein, scheint mir aber weniger reif und ich lasse vorerst die Finger davon.

ZFS

Bezüglich der Daten-Platten habe ich beschlossen, von RAID1 auf zfs umzusteigen. Erstmal ein paar Sachen installieren:

apt install zfs-dkms zfsutils-linux

Nicht vergessen, das dann auch gleich in mein Ansible Playbook aufzunehmen. Dann bauen wir einen zmirror Pool mit unseren beiden NVMEs:

#               __________________________ label / mount point
#              |      ____________________ make a mirror group     
#              |     |       _____________ device1
#              |     |      |        _____ device2
#              |     |      |       |
zpool create data mirror nvme0n1 nvme1n1

data ist dabei der Name meines Pools und zugleich der Mountpoint (/data/). ZFS kümmert sich um den Rest, also Filesystem erstellen und mounten. Einen Eintrag in /etc/fstab braucht es nicht.

Und weil das SSDs sind, schalten wir das schreiben von access times ab, um die Flash-Zellen etwas zu schonen (analog zu noatime für die Systemplatte):

zfs set atime=off data

Schauen wir mal nach:

$ zpool list
NAME   SIZE  ALLOC   FREE  CKPOINT  EXPANDSZ   FRAG    CAP  DEDUP    HEALTH  ALTROOT
data  1.81T   609G  1.22T        -         -     0%    32%  1.00x    ONLINE  -


$ zpool status
  pool: data
 state: ONLINE
config:

    NAME         STATE     READ WRITE CKSUM
    data         ONLINE       0     0     0
      mirror-0   ONLINE       0     0     0
        nvme0n1  ONLINE       0     0     0
        nvme1n1  ONLINE       0     0     0

errors: No known data errors

`home` und `srv` verschieben

Damit dieser Platz auch genutzt wird müssen wir noch /home und /srv dorthin verschieben. Dazu werden wir erstmal root und schieben die Folder dann durch die Gegend:

mv /home /data/ 
ln -s /data/home /home
mv /srv /data/
ln -s /data/srv /srv

Sehr gut. Damit sind die manuellen Vorarbeiten beendet.

Ansible

Nun lassen wir das Ansible Playbook laufen, um die Konfiguration abzuschließen:

ansible-playbook -K install-homeserver.yml

Das installiert automatisch diverse essentielle Pakete, wie z.B. vim, aptitude, unison, podman, nmap, fwupd, borgbackup, mosquitto etc. Außerdem konfiguriert es den ssh Server, so dass Logins nur noch mit key und nicht mit Passwort möglich sind und kopiert diverse compose.yaml Files in Ordner unter /srv/. Homeassistant und Paperless-ngx zum Beispiel. Das entsprechende Playbook, passende Roles etc. hatte ich mir schon früher mal erstellt, um in genau diesem Fall nicht stundenlang von Hand jede Menge Zeug konfigurieren zu müssen.

Nachdem das durchgelaufen ist, können die Daten wiederhergestellt werden.

Daten kopieren

Grundsätzlich gibt es zwei mögliche Wege, die Daten auf den neuen Server zu bekommen:

Restore aus dem Backup
Direkt von der alten Festplatte kopieren.

Ich mache heute mal Option 2, denn das Array ist OK und das Problem im Filesystem ließ sich mit fsck schnell reparieren.

Halben RAID Array lesen

Im Prinzip könnten wir die Daten vom kompletten RAID Array lesen: mit zwei USB-SATA Adaptern an den neuen Server, mounten und los geht's. Oder via Netzwerk.

Aber weil ich es so schön finde, zeige ich hier noch schnell, wie das auch mit einer der beiden Platten des Arrays geht – vorausgesetzt, das Array ist gesund oder im Notfall, wenn eine der beiden Platten im Mirror den Geist aufgegeben hat (dann mit der anderen). Also ziehen wir eine der beiden Platten aus dem Slot am alten Server, nehmen sie aus dem Wechselrahmen und stecken sie in den SATA-USB-Adapter.

An den neuen Server anschließen und schon sehen wir sie:

$ lsblk
sdb           8:16   0   3.6T  0 disk  
└─sdb1        8:17   0   3.6T  0 part  
  └─md0       9:0    0   3.6T  0 raid1 
    └─md0p1 259:6    0   3.6T  0 part  /mnt

Im Netz hatte ich gelesen, dass man zunächst das RAID1 Array wiederherstellen müsse (mdadm --assemble --readonly --run /dev/md0 /dev/sdb1), allerdings scheint es, dass mein System das RAID1 Volume ganz von selbst erkannt hat. Und wir können es mounten:

$ sudo mount -O ro /dev/md0p1 /mnt

und die Daten in ihr neues Zuhause kopieren:

$ cp -ar /mnt/home /data/
$ cp -ar /mnt/srv /data/

Benchmark

Und wie lang hat der Spaß nun gedauert?

Schritt	Zeit
Debian Installation	06min 04s
ZFS einrichten	ca.5min
Ansible Playbook	ca. 8 min
Restore data	01h 43min

Alles in allem also knapp über 2h. Etwa 20 Minuten Arbeit muss man investieren, der Rest ist Wartezeit bis die Daten wieder da sind. Und auch während der Installation überarbeitet man sich nicht wirklich. Die Zahlen finde ich erfreulich und ich bleibe bei meiner Strategie, nur die Daten zu sichern und keine OS Backups zu machen – das lohnt den Aufwand nicht.

In Wahrheit hat die ganze Prozedur aber länger gedauert, weil ich nicht einfach alles wieder hergestellt habe, sondern bei der Gelegenheit diverse Änderungen an meinen Ansible Playbook vorgenommen habe, aber das habe ich hier bewusst nicht eingepreist, weil es mir darum ging, zu ermitteln, wie lang eine unveränderte Disaster-Recovery dauert.

Streng genommen könnte ich auch das Einrichten von RAID oder ZFS automatisiert mit Ansible machen, tue das aber bewusst nicht. Wer weiß schon, welche Ideen ich beim nächsten mal habe und der Aufwand ist echt minimal.

Fazit

Neuer Homeserver läuft wie geschmiert. Sehr schön.

VDE Gerätetester

2025-12-18T00:00:00+01:00

Wenn ich ein Gerät repariere das mit Netzspannung läuft, oder eines aus China kaufe, mache ich typischerweise einen kleinen Sicherheitscheck, bevor ich es in Betrieb nehme. Mit Multimeter, Isolationstester und Leckstromzange kann ich alle nötigen Dinge messen. Das ist lehrreich und funktioniert, ist aber etwas aufwändig. Es gibt auch halbautomatische Gerätetester für diesen Zweck, aber leider kosten die Dinger neu so zwischen 500 und ein paar tausend Euro Das ist es mir nicht wert. Aber so hin und wieder schaue ich mal auf einschlägigen Auktions- und Kleinanzeigenportalen, ob vielleicht ein Schnäppchen zu machen ist.

Und so fand ich kürzlich eine Annonce für ein Benning ST720 in Neuzustand. D.h. es ist neu und alt zugleich – also einige Jahre alt, aber unbenutzt. Dieses Modell wurde schon vor Jahren vom ST725 abgelöst, das auch Datenspeicherung und einen Drucker unterstützt. Aber sowas brauche ich echt nicht und so scheint mir das ST720 perfekt. Im Gegensatz zum ST710, das nur Ersatzableitstrom messen kann, bietet das ST720 auch die echte Differenzstrommessung im Betrieb, was v.a. bei Geräten mit internen Relais ein riesen Vorteil ist. Der Preis war auch ok und da konnte ich nicht widerstehen und hab das Teil gekauft.

Auspacken

Ein paar Tage später war es da. Gut verpackt und offenbar wohlbehalten. Also Tester aus der Tragetasche nehmen und in Augenschein nehmen. Sieht gut aus – wie in der Anzeige beschrieben sind keine Gebrauchsspuren zu erkennen.

Das ist doch schomal gut. Also Messkabel dranmachen und einschalten – nix. Hm. OK, da werden keine Batterien drin sein. Also schnell 6 AA Zellen herauskramen und Batteriefach öffnen. Oh, Schreck:

Mist! Da sind 2 Zellen massiv ausgelaufen und haben einigen Korrosionsschaden angerichtet. In einer der Mulden steht etwas Flüssigkeit. Nicht gut. Ich hoffe, der Schaden ist auf das Batteriefach begrenzt und dieser weißliche Mist ist nicht auf die Platine gelaufen und hat dort Leiterbahnen oder Kontakte zerfressen. :-(

Instandsetzung

Also erstmal die defekten Zellen entsorgen und das Batteriefach provisorisch saubermachen. Dann neue Zellen rein und testen, ob er überhaupt geht. Ja – tut er.

Als nächstes habe ich dann erstmal den Verkäufer kontaktiert und wir haben uns geeinigt, dass ich das Ding öffne, um die Lage im Inneren zu beurteilen. Wenn der Schaden nicht zu groß und mit vertretbarem Aufwand reparabel ist, behalte ich es und bekomme einen Preisnachlass, andernfalls gebe ich es zurück. Hoffentlich ist es nicht zu schlimm, denn ich hatte mich schon sehr auf den Tester gefreut!

Zunächst sind mal 6 Schrauben zu entfernen. Dann muss man die schwarzen Gummiteile am oberen und unteren Ende abziehen und schon lässt sich der Boden abnehmen. Vorsichtig kann man den dann etwas anheben, bevor man dann zwei Stecker aus ihren Buchsen zieht, um das Ganze dann vernünftig auseinandernehmen zu können. Im Gerät finden sich zwei Platinen: Die Hauptplatine ist direkt unter der Gerätefront und enthält die meisten Bauteile. In der unteren Schale ist unter einer Art Papptrenner eine Tochterplatine. Um diese entnehmen zu können, müssen weitere Schrauben gelöst werden.

Die Hauptplatine sieht tiptop aus – da ist nichts korrodiert. Offenbar war sie durch die zweite Platine und dieses Trennblatt geschützt. Leider sind ein paar Lötstellen und Kontakte auf der anderen Platine aber grünlich korrodiert. Soweit ich es erkennen kann, ist aber nichts durchgefressen. D.h. das sollte sich reparieren und konservieren lassen. Also wende mein übliches Verfahren auf Batteriefach, Gehäuseschale und Platine an:

Mit Essigsäure das ätzende Alkali-Zeug auflösen (schäumt schön)
Großzügig mit destilliertem Wasser spülen
Mit Bürstchen, Glasfaserpinsel und Schleifpapier verbliebene Krusten entfernen
Nochmal mit destilliertem Wasser spülen
Trockentupfen
Angegriffene Lötstellen nachlöten (frisches Lot zugeben)
Mit Isopropanol putzen
Vollständig trocken lassen
Platine, Kontakte etc. mit Kontakt 61 einsprühen, um restliches Wasser zu verdrängen und alles mit einem schützenden Film zu überziehen.
Die korrodieren Batteriekontakte haben zudem noch ein bisschen Polfett bekommen.

An den Batteriekontakten ist teils die Nickelbeschichtung abgeplatzt – ich hoffe, das hält so auf die Dauer. Notfalls muss ich irgendwann die Kontakte tauschen.

Alles wieder zusammenbauen und testen: Gerät schaltet ein und scheint zu funktionieren:

Probelauf

Nun ist es an der Zeit, mal ein paar Geräte damit zu prüfen.

Als erstes nehmen wir einen simplen Weller 80W Lötkolben. Stecker in den Tester und Krokoklemme an die Lötspitze. Taste für Geräte Klasse I drücken und kurz warten. Es klicken ein paar Relais und nach ein paar Sekunden bekommen wir das Ergebnis:

Also der Lötkolben ist betriebssicher. :-)

Als nächstes schnappen wir uns ein Kaltegrätekabel aus der Kabelkiste. Auch hier kommt der Stecker wieder in die Dose am Tester und für den Kaltgerätestecker gibt es eine passende Buchse auf der Oberseite des Testers. Auch hier wieder die Klasse I Taste drücken:

Und auch das Kabel ist elektrisch sicher. Leider habe ich gerade kein defektes Gerät zur Hand, um auch mal ein Problem zu demonstrieren. Aber egal. Es gibt momentan keinen Grund zur Annahme, dass das Gerät out of spec sein könnte. Und die Erfahrung mit meinen zahlreichen Multimetern legt nahe, dass die meisten Messgeräte auch über längere Zeiträume echt stabil sind.

Nichtsdestotrotz würde es mich schon wahnsinnig reizen, mal die Kalibrierung systematischer zu testen. Aber das machen wir ein andermal – bis dahin denke ich mir was aus, wie ich das angehe.

Fazit

Das war jetzt schon Arbeit, aber ich denke es hat sich gelohnt. So ein Tester ist schon eine praktische Sache und ich freue mich schon, ihn bei den nächsten Reparatur-Projekten zum Einsatz zu bringen. Entweder nach Reparatur, oder auch mal davor, um mir den Gang zum Sicherungskasten zu ersparen. Und ich werde mich bemühen, das Gerät immer brav ohne Batterien zu lagern...

Werkzeugakkus – echt und falsch

2025-11-16T00:00:00+01:00

Akkuwerkzeug ist eine ambivalente Angelegenheit. Auf der einen Seite kann es sehr praktisch sein, nicht auf irgendwelche Kabel achten zu müssen. Auf der anderen Seite bedeutet ein Akku zusätzliches Gewicht und erfordert zwischendurch Pausen zum Laden bzw. das Mitnehmen von Ersatzakkus und natürlich langfristige Zusatzkosten. Zu allem Überfluss verwendet jeder Hersteller andere Akkus, so dass man entweder mit einer Flut verschiedener Akkus und Ladegeräte leben muss, oder sich an einen Hersteller bindet.

Ich habe mich auf das Makita 18V System festgelegt und habe diverse Geräte dafür (Akkuschrauber, kleiner Bohrhammer, Rasentrimmer, etc.). Einzige Ausnahme ist mein kleiner 10.8V Bosch Akkuschrauber. So hin und wieder stirbt so ein Werkzeugakku auch mal und man kauft dann einen neuen. Und die sind nicht billig. Da reizen einen schon die Angebote der Drittanbieter, die z.B. Makita-kompatible Akkus erheblich billiger verkaufen. Aber taugen die auch was?

Dieser Frage wollen wir heute mal ein wenig auf den Grund gehen. Der Zeitpunkt ist günstig, denn ich musste eh mal wieder ein paar neue Akkus besorgen und habe einen originalen von Makita (nominell 5.0Ah) und zwei identische fernöstliche No-name Akkus (nominell 6.0Ah, Aliexpress) erworben. Und so können wir die vergleichen, ohne Alterungseffekte berücksichtigen zu müssen.

Und spaßeshalber nehmen wir noch zwei alte Akkus mit in die Analyse: einen original Makita-Akku mit 3.0Ah, der ca. aus der späten Bronzezeit stammt und vermutlich total ausgelutscht ist (Ich glaube er war bei meiner ersten Makita Schrauber dabei, was bedeutet, dass er gute 12 Jahre alt ist). Der Zweite ist wieder ein No-Name, mit dem ich subjektiv zufrieden war. Er behauptet 4.5Ah zu haben und ich habe ihn vor 9 Jahren gekauft.

Messaufbau

Der Plan ist, beide mit einem original Makita-Ladegerät vollständig aufzuladen und dann unter kontrollierten Bedingungen zu entladen, um so die Kapazität zu ermitteln. Dazu verwenden wir eine Electronic Load (East-Tester ET5410A+). Als erstes stellt sich nun also die Frage, wie stark wir den Akku belasten können, ohne ihn kaputt zu machen. Ich habe zunächst das getan, was kein klar denkender Mensch je tun würde und an Makita geschrieben und nach Spezifikationen oder Datenblatt gefragt. Erwartungsgemäß bekam ich eine inhaltsleere Antwort mit viel Blabla:

Sehr geehrter Kunde,

da unsere 18Volt LXT-Akkus- Serie in Kombination mit den jeweiligen Maschinen, elektronische Sicherheitskomponenten verbaut haben, können wir zu Ihrer Anfrage leider keine Auskunft geben.

OK – ich glaube der Makita-Support hat sich noch nie mit formaler Logik befasst. Die Worte weil und da bedeuten in dieser Verwendung, dass es einen Kausalzusammenhang zwischen den beiden Aussagen gibt – d.h. $A \Rightarrow B$:

A: unsere 18Volt LXT-Akkus- Serie hat in Kombination mit den jeweiligen Maschinen, elektronische Sicherheitskomponenten verbaut

und

B: wir können zu Ihrer Anfrage leider keine Auskunft geben.

Einen solchen kann ich aber beim besten Willen nicht erkennen, denn wie sollte das Vorhandensein von Sicherheitskomponenten es verhindern, ein Datenblatt mit Spezifikationen zu maximalem Entladestrom und minimaler Spannung zu erstellen und seinen Kunden zu schicken?

Doch die Textanalyse gibt noch mehr her: Der interessierte Leser wird sich fragen, wie man Sicherheitskomponenten in Kombination mit den Geräten verbauen kann. Traditionell finden sich Sicherheitsschaltungen, wie etwa ein Tiefentladeschutz, eine Strombegrenzung oder Temperatursicherungen eindeutig bestimmbar in einem der beiden Elemente Maschine oder Akku. Aber vielleicht bin ich einfach nicht auf dem Stand der Technik und die Japaner haben sowas wie die Heisenberg'sche Schutzschaltung erfunden, von der man Funktion und Aufenthaltsort niemals gleichzeitig bestimmen kann.

Und um auch der Spitzfindigkeit Raum zu geben, weise ich noch darauf hin, dass es "LXT-Akku-Serie" heißen muss und nicht "LXT-Akkus- Serie" und dann auch "verbaut haben" im Singular stehen muss. Hier hätte man durch besonnenere Statzkonstruktion verhindern können, sich selbst ein grammatikalisches Bein zu stellen.

Eigentlich fehlt nur noch ein 🖕Emoji, um den Text inhaltlich abzurunden. Setzen, mangelhaft.

Aber egal, jeder Maker/Hacker kennt das und weiß sich auch ohne Datenblatt zu helfen. Also machen wir mal eine Überschlagsrechnung. Stromhungrige Geräte wie z.B. Laubbläser machen so einen Akku innerhalb von vielleicht 10-15 Minuten leer, wenn man ordentlich Gas gibt. Aber wir wollen es nicht übertreiben und so schauen wir mal, welchen Strom wir brauchen, wenn wir den Akku z.B. in 30 Minuten leeren wollen:

$$5Ah / 0.5h = 10A$$

Das sind $10A \cdot 18V = 170W$. Das packt meine Last problemlos und sollte auch die Akkus nicht sonderlich stressen.

Nun darf man so einen Akku nicht einfach auf 0V entleeren. Zumindest nicht, wenn man ihn danach nochmal benutzen will. Also müssen wir einen Cutoff festlegen, bei dem die Entladung stoppen soll, um den Prüfling nicht zu beschädigen. So als Faustregel soll man eine Lithiumzelle nicht unter 2.5V entladen. Unser Makita Akku hat nominell 18V, eine einzelne Zelle 3.6V, also dürften da $18/3.6 = 5$ Zellen in Serie geschaltet sein. Und vermutlich dann auch mehrere parallel, um auf die nötige Kapazität zu kommen. Bleibt zum Schluss noch die Frage, ob die Last einen konstanten Strom, Widerstand oder Leistung abgreifen soll. Ich bin für konstanten Strom. Also sind unsere Parameter:

Constant current, 10A Entladestrom
12.5V cutoff Spannung

Es kann aber sein, dass das BMS (Battery Managment System) in den Akkus uns garnicht so weit entladen lässt und die Batterie schon bei einer höheren Zellenspannung abriegelt. Wir werden sehen...

Um den Akku anzuschließen kann man normale Flachstecker für Kabelschuhe verwenden, oder eine passende Makita-Akkuaufnahme. Sowas gibt's beim freundlichen Chinesen zu kaufen. Mein Messaufbau sieht so aus:

Wenn es uns nur um die reine Kapazitätsmessung geht, könnten wir nun einfach an der Last den CC Batterie-Test Modus einstellen und am Ende der Entladung die Kapazität ablesen. Ich würde aber gerne auch die Entladekurve aufnehmen und deshalb verbinden wir die Last mit dem PC und verwenden meine Python-Klasse für das Gerät. Damit bauen wir schnell ein kleines Entladeskript zusammen:

#!/bin/env python3
import time, datetime
from ET54 import ET54

def main():
    el = ET54(f"ASRL/dev/ttyUSB1::INSTR")
    el.ch1.off()
    el.ch1.Vrange = "low"
    el.ch1.Crange = "high" 
    el.ch1.BATT_mode("CC", 10, "V", 12.5)
    el.ch1.on()

    t0 = datetime.datetime.now()
    print("time,V,I,Ah")
    while el.ch1.input=="ON":
        V = el.ch1.read_voltage()
        Ah = el.ch1.BATT_capacity
        print(",".join(
            [str(x) for x in 
                [(datetime.datetime.now()-t0).total_seconds(), V, Ah]
            ]), 
            flush=True)
        time.sleep(1)

if __name__ == "__main__":
    main()

Nun alle Akkus frisch aufladen und dann kann's losgehen:

❯ ./discharge.py > discharge-makita1-10A.csv

etc.

Das sollte dann theoretisch jeweils bis zu 30 Minuten laufen und abbrechen sobald der Akku auf 12.5V gefallen ist.

Ergebnisse

Und so sehen die Entladekurven aus:

Das ist krass!!! Die chinesischen "6Ah" Akkus sind völliger Schrott! Sogar der prähistorische 3Ah Akku von Makita hält fast doppelt so lang, wie diese. Und auch der alte Drittanbieterakku deklassiert seine Landsleute.

Zusammenfassend ist das Ergebnis also folgendes:

Akku	Alter	Nennkapazität	gemessene Kapazität
Makita1	neu	5.0Ah	4.3Ah (86%)
Makita2	12 Jahre	3.0Ah	2.3Ah (77%)
No-Name1	neu	6.0Ah	1.3Ah (22%)
No-Name2	neu	6.0Ah	1.1Ah (18%)
No-Name3	8 Jahre	4.5Ah	2.9Ah (64%)

Keiner der Akkus kommt auf seine Nennkapazität, aber wir wissen leider auch nicht, unter welchen Bedingungen diese spezifiziert ist. Also v.a. bei welchem Entladestrom und welcher Endspannung die Nennkapazität erreicht werden soll. Dennoch sind die Unterschiede der Wahnsinn in Dosen...

Autopsie

Jetzt will ich aber schon mal wissen, was die in den Fake-Akkus verbaut haben. Also schrauben wir mal so einen Schwindelakku auf und werfen einen Blick hinein. Vier Torxschrauben später finden wir dies:

Hm – irgendwie hatte ich mit einer CR2032 und ein paar Kieselsteinen gerechnet, aber da sind scheinbar echt 10 Zellen verbaut. Und eigentlich wirkt alles ordentlich verarbeitet. Die Zellen selbst haben keinerlei Beschriftung und so kann ich nicht nachvollziehen welche Kapazität sich rechnerisch ergeben müsste. Aber es steht wohl außer Frage, dass die Zellen fake sind.

Fazit

Caveat emptor! Da bin ich ja mal ordentlich beschissen worden.

Nach Fake-Komponenten, wie MOSFETS & Co sind Fake-Akkus natürlich keine echte Überraschung...

Allerdings heißt das natürlich nicht, dass alles außer Original-Akkus Mist sein muss. Es gibt auch seriöse Anbieter da draußen, aber vor dem Kauf weiß man das halt nicht und auch danach misst wohl kaum jemand nach. Mein alter Drittanbieter-Akku wirkt zumindest plausibel.

Optokoppler testen

2025-11-09T00:00:00+01:00

Neulich im Repair-Cafe kam ein LCD-Fernseher rein, der fast nix mehr tut. D.h. eine LED blinkt noch irgendeinen Fehlercode, aber es gibt kein Bild mehr. Also haben wir ihn aufgemacht und uns umgeschaut. Dabei haben wir drei Testpunkte gefunden: 5V, 16V und 64V. Der erste und der letzte hatten die erwartete Spannung, aber die 16V fehlten komplett. Also haben wir uns weiter umgesehen und so dies und das durchgemessen. Letztlich fanden wir drei Optokoppler, die wohl das Feedback für die drei Spannungen sein dürften.

Also Optokoppler testen. Aber wie macht man das eigentlich? Das wollen wir heute mal als kleine Trockenübung durchprobieren, denn im Repair-Cafe habe ich keine Photos gemacht.

Prüflinge

Zunächst tauchen wir mal in die Bauteilekiste ab und ziehen zwei Optokoppler hervor: Einen PC817 und einen 4N35. So ein Optokoppler besteht ja aus zwei Bauteilen in einem gemeinsamen Gehäuse: einer LED (meist infrarot) und einem Phototransistor. Hier das Schema aus dem Datenblatt des PC817:

Wie versprochen: LED und NPN-Transistor.

Also stecken wir die beiden mal auf ein Breadboard und machen Leitungen dran, damit wir da was messen können.

LED

Als erstes messen wir die LED, wie wir es mit jeder anderen Diode auch machen würden: Dioden-Test-Modus an und in beiden Richtungen messen. In beiden Optokopplern ist die LED auf Pins 1 und 2. In Sperrrichtung bekommen wir open circuit aber in der Durchlassrichtung finden wir den Spannungsabfall der Diode:

Da es eine Leuchtdiode ist, sind 1.1V völlig in Ordnung. D.h. die LED in diesem Optokoppler ist ok. Und auch der zweite (4N35) sieht genauso aus.

Phototransistor

Als nächstes ist der Phototransistor dran. Beim 4N35 ist die Basis auf Pin 6 herausgeführt, so dass man den messen könnte, wie jeden anderen Transistor auch, aber der PC817 hat nur vier Pins und so kommen wir nicht an die Basis ran. Also messen wir einfach mal den Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke in beiden Richtungen. Da der Optokoppler nicht angesteuert wird, ist sie hochohmig:

Das ist schonmal was – also kein Kurzschluss, aber noch wissen wir nicht wirklich, ob der Optokoppler wirklich funktioniert. Nun könnte man eine Testschaltung bauen und z.B. über ein Netzteil und einen Vorwiderstand Strom auf die LED geben, aber wenn wir ein zweites Multimeter zur Hand haben, brauchen wir das garnicht. Wir messen einfach so:

Also Multimeter 1 im diodentest-Modus auf die LED und Multimeter 2 im Widerstandsmodus über Kollektor und Emitter des NPN-Transistors. Ein paarmal mit Multimeter 1 hin und wieder weg vom Pin und schon sieht man, ob und wie der Transistor schaltet.

Mein Handmultimeter bringt LEDs beim Diodentest typischerweise zum leuchten. Das können wir in diesem Fall nicht sehen, denn es ist eine Infrarot-LED und sie steckt in einem lichtundurchlässigen Gehäuse, aber das ist egal. Wenn wir mal schnell nachmessen, welche Spannung mein Multimeter für den Diodentest anlegt, finden wir 7.3V:

Das sollte genügen, um eine Reaktion im Phototransistor zu erzeugen. Also Diodentest nochmal an und an PIN 1 und 2 ran. Dann den Widerstand des Transistors messen (achtung, Polung beachten).

170Ω beim PC817:

und 533Ω beim 4N35:

Aber auch wenn man das mit der Polung verbaselt, sieht man zumindest eine kleine Veränderung:

PC817:

4N35:

Perfekt! Beide sind eindeutig in Ordnung.

Fazit

Wenn man zwei Multimeter hat, kann man so einen Optokoppler vollständig auf Funktion prüfen. In der Regel klappt das auch ohne Auslöten gut. Und so haben wir bei obigem Fernseher entdeckt, dass einer der Optokoppler im Eimer ist. Nun heißt es einen neuen besorgen und dann schauen, ob das der einzige Fehler war, denn eigentlich sind Optokoppler keine der üblichen Verdächtigen, die einfach so sterben. Wir werden sehen...

LED-Strahler defekt – mal wieder

2025-10-01T00:00:00+02:00

Heute haben wir etwas langweiliges: einen defekten LED-Spot – mal wieder. Es handelt sich um einen A5068T der Firma Nobile. Davon haben wir jede Menge und einer davon war hier auch schonmal zu Gast. Der war damals komplett ausgefallen und der Treiber leider irreparabel.

Der heutige Patient ist noch nicht ganz tot, sondern wirkt neuerdings weniger hell und flackert/blinkt etwas.

Also mal den Treiber (EL-8R-230 D) öffnen und nachsehen:

So auf den ersten Blick sieht eigentlich alles gut aus. Nichts wirkt verkohlt und die drei Elkos weisen keine Wölbungen oder ähnliches auf. Nichts desto trotz werden wir die mal vermessen.

Der Glättungs-Elko auf der Primärseite ist ein 10µF, 450V, 105°C Exemplar von Fujicon. Markenware also.

Entladen, auslöten messen:

Hm – die Kapazität ist eigentlich ok, aber der ESR geht garnicht. Also tauschen wir den.

Testen. Flackert immernoch :-(

Weitersuchen

Als nächstes schaue ich mir den mini-Elko an. Mir scheint, der gehört zur Bootstrap-Schaltung für den Controller. Die Beschriftung sagt 100µF, 25V, 105°C. Ich messe dies:

Eigentlich sieht er gut aus, aber egal – ich baue einen neuen ein. Alles zusammenbauen, Strom an, Trommelwirbel, blinkt immernoch. Grrrrr.

Also löten wir noch den Filterkondensator am Ausgang raus und messen auch den:

Spezifiziert ist er als 220µF, 50V, 105°C und die Messwerte sehen gut aus. Es gibt keinen Grund den zu tauschen, aber wir tun es dennoch. Haben wir es repariert? Nein – haben wir nicht. Das nervt jetzt aber echt!

LED prüfen

Also eigentlich predige ich ja immer, dass nie die LEDs ausfallen, sondern immer die Treiber, aber diesmal beschleicht mich der Verdacht, dass ich die LED doch mal genauer prüfen sollte. Also den LED-Tester rauskramen und auf 1mA einstellen. Potztausend! Da sind echt LEDs ausgefallen:

Und wenn ich den LED-Tester mit Vollgas laufen lasse, kommt auch das Blinken wieder! D.h. diesmal ist es nicht der Treiber, oder zumindest nicht allein.

Fazit

Das lief anders als erwartet, aber immerhin ließ sich der Fehler finden. Und das Auswechseln der gealterten Elkos bereue ich auch nicht, denn so kann ich den Treiber als Ersatzteil verwenden, wenn der nächste Decken-Spot den Geist aufgibt.

Fluke 17B Batterie ausgelaufen

2025-09-14T00:00:00+02:00

Wie Ihr wisst, liebe ich Messgeräte – vor allem Multimeter natürlich. Ich habe viele davon, schätze jedes einzelne und versuche, sie auch alle hin und wieder zu benutzen. Und so war neulich mal mein Fluke 17b wieder an der Reihe. Das ist ein Modell, das Fluke rein für den chinesischen Markt herausgebracht hat und das damals sehr preiswert war. Heute ist es kein Problem, das bei Ebay oder Aliexpress zu bestellen, aber als es neu rauskam, war das schwierig und ich habe es nur bekommen, weil ein chinesischer Doktorand es mir damals netterweise während seines Heimaturlaubs gekauft und mitgebracht hatte (Danke nochmal Qibin!).

Dem Preis entsprechend ist es ein relativ basales Instrument und es kann auch keine True-RMS Messung, aber es ist absolut nicht schlecht und ich freue mich, es in der Sammlung zu haben.

Also messen wir mal ein paar Dinge damit. Doch wollte es sich nicht einschalten lassen. Vermutlich Batterie leer. Also Batteriefach öffnen und schnell neue rein. Doch, oh Schreck, die Batterien sind nicht nur leer, sondern eine ist ausgelaufen! Mist!

Reinigungsarbeiten

Also erstmal das Gehäuse ganz öffnen, um den Schaden beurteilen zu können und sauber zu machen. Zum Glück hat sich das weißliche Zeug aus der Batterie nicht ausgebreitet, sondern pappt nur auf den Kontaktfedern. Der Batteriehalter selbst ist aus Plastik und nicht betroffen – den hab ich nur schnell mit destilliertem Wasser ausgespült. Aber eine der Kontaktfedern hat es schwer erwischt. Zunächst mal des weiße Zeug mit Essigessenz betupfen – das schäumt schön. Mit einem Wattestäbchen die Kruste bearbeiten bis alles weg ist.

Die Flüssigkeit in Alkalibatterien ist, wie der Name schon sagt, alkalisch. Also muss man mit Säure putzen. Aber auch die will man nicht lange auf Platine oder Kontakten haben, also danach sehr gründlich mit destilliertem Wasser nachspülen und alles gut trocknen. ggf noch mit Sandpapier oder feiner Drahtbürste nacharbeiten. Normalerweise reibe ich die korrodierten Kontakte dann noch zum Schutz mit etwas Kriechöl ein. Aber dieses mal war die Lage schlimmer, denn der eine Federkontakt war nicht nur sehr dunkelgrau korrodiert, sondern am oberen Knick beim Putzen endgültig abgebrochen. Sch***e!

Reparatur

Diese Feder ist zu allem Unglück auch noch direkt auf die Platine gelötet, was es schwierig macht hier etwas zu improvisieren. Zunächst habe ich über den Eigenbau eines passenden Kontakts nachgedacht, aber dann begab ich mich in die Wunderwelt orientalischen online Shoppings und fand etwas passendes:

Perfekt. Das hab ich bestellt und kaum 6 Wochen später lag es im Briefkasten

Erstmal die Platine ausbauen. Dazu muss man vier Schrauben lösen, die die 4mm Buchsen halten, sowie vier kleinere mit denen die Platine gehalten wird. Dann noch zwei kleine Plastikclips an den Seiten ausrasten und auch den runden Clip in der Mitte. Platine rausnehmen und die Lötstation anheizen und erstmal die Reste der gebrochenen Feder auslöten. Dazu braucht man ordentlich Leistung, denn diese ist nicht nur an den beiden kleinen Beinchen eingelötet, sondern auf der ganzen unteren Fläche. Aber das war kein Problem:

Nun alles schön mit Wattestäbchen und Isopropanol sauber machen und dann das Ersatzteil einlöten:

Alles wieder zusammenbauen, neue Batterien rein und einschalten:

Sehr schön! Es geht wieder.

Fazit

Alkalibatterien sind die Pest! Zwar liefern sie meist über Jahre problemlos Strom, aber wenn sie auslaufen, dann richten sie oft schwere Zerstörungen an. Nun arbeite ich an einer Strategie solche Havarien zukünftig zu vermeiden und ziehe die folgenden Optionen in Betracht:

Batterien aller Messgeräte jährlich wechseln.
Con: Verschwenderisch, denn eigentlich halten Batterien sehr lang.
Messgeräte die ich nicht ständig brauche ohne Batterien lagern.
Con: Batterien einlegen und wieder entnehmen wenn man ein Gerät mal braucht ist sehr lästig.
Lithiumakkus mit eingebautem Buck-Converter nehmen
Con: Buck Konverter dürften ordentlich Ripple & Noise haben und RF Rauschen abstrahen. Beides könnte die Messergebnisse beeinträchtigen.

Ich denke, ich werde mit einer Mischung aus allen dreien starten und mal Erfahrungen mit diesen Lithumzellen sammeln, die als AAA,AA oder 9V-Block Ersatz angeboten werden.

Tote USB-Festplatte

2025-07-28T00:00:00+02:00

Heute haben wir wieder eine Festplatte. Es handelt sich um eine große dicke 3.5" Disk mit 1.5TB in einem externen USB-Gehäuse:

Und die geht nicht mehr, sagt ihre Besitzerin. Und dummerweise sind da Daten von großem persönlichem Wert drauf, für die es teils kein Backup gibt. Also sind wir im Datenrettungs-Modus.

Zunächst aber mal ausprobieren – Netzteil anschließen, USB-Kabel rein, abwarten. Und in der Tat registriert der Computer absolut garnix.

Hm – vielleicht ein Strom-Problem? Also messen wir mal das Steckernetzteil nach. Es soll 12V liefern (innen positiv) und das tut es:

Also aufmachen. Wie heute üblich, ist das Gehäuse geklipst und muss mit Geduld und Spucke aufgehebelt werden:

Voilà:

Wie man sieht, handelt es sich um eine stinknormale SATA-Platte, die über eine Adapterplatine zur USB-Platte konvertiert wurde. Nun ein paar Schräubchen lösen und die Disk samt USB-Platine herausnehmen:

Und das USB-Board von der Platte trennen:

Sehr gut. Nun kann das Problem auf der USB-Seite liegen, oder bei der Festplatte selbst. Mein Bauchgefühl sagt USB, denn sonst müsste sich das Gerät zumindest am Rechner bemerkbar machen. Und um das abschließend zu testen, stecken wir die Festplatte nun in meine SATA Docking-Station und versuchen erneut, sie mit dem Computer zu lesen:

❯ dmesg -Tx
[...]
kern  :info  : [Mon Jul 28 23:35:00 2025] scsi host0: uas
kern  :notice: [Mon Jul 28 23:35:00 2025] scsi 0:0:0:0: Direct-Access     ASMT     USB 3.0 Destop H 0    PQ: 0 ANSI: 6
kern  :notice: [Mon Jul 28 23:35:00 2025] sd 0:0:0:0: Attached scsi generic sg0 type 0
kern  :notice: [Mon Jul 28 23:35:00 2025] sd 0:0:0:0: [sda] 2930277168 512-byte logical blocks: (1.50 TB/1.36 TiB)
kern  :notice: [Mon Jul 28 23:35:00 2025] sd 0:0:0:0: [sda] Write Protect is off
kern  :debug : [Mon Jul 28 23:35:00 2025] sd 0:0:0:0: [sda] Mode Sense: 43 00 00 00
kern  :notice: [Mon Jul 28 23:35:00 2025] sd 0:0:0:0: [sda] Write cache: enabled, read cache: enabled, doesn't support DPO or FUA
kern  :info  : [Mon Jul 28 23:35:00 2025] sd 0:0:0:0: [sda] Preferred minimum I/O size 512 bytes
kern  :info  : [Mon Jul 28 23:35:00 2025] sd 0:0:0:0: [sda] Optimal transfer size 33553920 bytes
kern  :info  : [Mon Jul 28 23:35:00 2025]  sda: sda1
kern  :notice: [Mon Jul 28 23:35:00 2025] sd 0:0:0:0: [sda] Attached SCSI disk

Da ist sie ja – sehr schön! Zur Sicherheit schauen wir uns noch die SMART-Werte an, aber die sehen alle bestens aus für eine 15 Jahre alte Platte:

❯ sudo smartctl -a /dev/sda
smartctl 7.3 2022-02-28 r5338 [x86_64-linux-6.1.0-37-amd64] (local build)
Copyright (C) 2002-22, Bruce Allen, Christian Franke, www.smartmontools.org

=== START OF INFORMATION SECTION ===
Model Family:     Western Digital Caviar Green
Device Model:     WDC WD15EADS-00S2B0
Serial Number:    WD-WCAVY3659624
LU WWN Device Id: 5 0014ee 2047bca91
Firmware Version: 01.00A01
User Capacity:    1,500,301,910,016 bytes [1.50 TB]
Sector Size:      512 bytes logical/physical
Rotation Rate:    5400 rpm
Device is:        In smartctl database 7.3/5319
ATA Version is:   ATA8-ACS (minor revision not indicated)
SATA Version is:  SATA 2.6, 3.0 Gb/s
Local Time is:    Mon Jul 28 21:16:57 2025 CEST
SMART support is: Available - device has SMART capability.
SMART support is: Enabled

=== START OF READ SMART DATA SECTION ===
SMART overall-health self-assessment test result: PASSED

General SMART Values:
Offline data collection status:  (0x82) Offline data collection activity
                    was completed without error.
                    Auto Offline Data Collection: Enabled.
Self-test execution status:      (   0) The previous self-test routine completed
                    without error or no self-test has ever 
                    been run.
Total time to complete Offline 
data collection:        (31560) seconds.
Offline data collection
capabilities:            (0x7b) SMART execute Offline immediate.
                    Auto Offline data collection on/off support.
                    Suspend Offline collection upon new
                    command.
                    Offline surface scan supported.
                    Self-test supported.
                    Conveyance Self-test supported.
                    Selective Self-test supported.
SMART capabilities:            (0x0003) Saves SMART data before entering
                    power-saving mode.
                    Supports SMART auto save timer.
Error logging capability:        (0x01) Error logging supported.
                    General Purpose Logging supported.
Short self-test routine 
recommended polling time:    (   2) minutes.
Extended self-test routine
recommended polling time:    ( 361) minutes.
Conveyance self-test routine
recommended polling time:    (   5) minutes.
SCT capabilities:          (0x303f) SCT Status supported.
                    SCT Error Recovery Control supported.
                    SCT Feature Control supported.
                    SCT Data Table supported.

SMART Attributes Data Structure revision number: 16
Vendor Specific SMART Attributes with Thresholds:
ID# ATTRIBUTE_NAME          FLAG     VALUE WORST THRESH TYPE      UPDATED  WHEN_FAILED RAW_VALUE
  1 Raw_Read_Error_Rate     0x002f   200   200   051    Pre-fail  Always       -       1
  3 Spin_Up_Time            0x0027   196   151   021    Pre-fail  Always       -       7183
  4 Start_Stop_Count        0x0032   084   084   000    Old_age   Always       -       16401
  5 Reallocated_Sector_Ct   0x0033   200   200   140    Pre-fail  Always       -       0
  7 Seek_Error_Rate         0x002e   100   253   000    Old_age   Always       -       0
  9 Power_On_Hours          0x0032   078   078   000    Old_age   Always       -       16095
 10 Spin_Retry_Count        0x0032   100   100   000    Old_age   Always       -       0
 11 Calibration_Retry_Count 0x0032   100   100   000    Old_age   Always       -       0
 12 Power_Cycle_Count       0x0032   091   091   000    Old_age   Always       -       9456
192 Power-Off_Retract_Count 0x0032   200   200   000    Old_age   Always       -       19
193 Load_Cycle_Count        0x0032   174   174   000    Old_age   Always       -       79098
194 Temperature_Celsius     0x0022   126   090   000    Old_age   Always       -       26
196 Reallocated_Event_Count 0x0032   200   200   000    Old_age   Always       -       0
197 Current_Pending_Sector  0x0032   200   200   000    Old_age   Always       -       0
198 Offline_Uncorrectable   0x0030   200   200   000    Old_age   Offline      -       0
199 UDMA_CRC_Error_Count    0x0032   200   200   000    Old_age   Always       -       0
200 Multi_Zone_Error_Rate   0x0008   200   200   000    Old_age   Offline      -       0

SMART Error Log Version: 1
No Errors Logged

SMART Self-test log structure revision number 1
No self-tests have been logged.  [To run self-tests, use: smartctl -t]

SMART Selective self-test log data structure revision number 1
 SPAN  MIN_LBA  MAX_LBA  CURRENT_TEST_STATUS
    1        0        0  Not_testing
    2        0        0  Not_testing
    3        0        0  Not_testing
    4        0        0  Not_testing
    5        0        0  Not_testing
Selective self-test flags (0x0):
  After scanning selected spans, do NOT read-scan remainder of disk.
If Selective self-test is pending on power-up, resume after 0 minute delay.

An dieser Stelle könnten wir eigentlich aufhören. Die Diagnose ist gestellt: die Festpatte ist OK, aber die USB-Platine ist defekt. Und die Therapie klar: es muss ein neues USB-Gehäuse her. Aber ich will eigentlich schon wissen, was genau auf der USB-Platine ausgefallen ist und so schauen wir uns die nochmal genauer an. Schon auf den ersten Blick fällt auf, dass der USB-Port irgendwie krumm aussieht. Also mal unter das Mikroskop und genauer hinsehen. Und da offenbart sich uns ein nicht unerheblicher Schaden: Auf der rechten Seite sind beide Ground–Pads abgelöst:

Zwar sieht es so aus, als wären sie noch leitend verbunden und da es Ground ist und die andere Seite gut aussieht, wäre das eh egal, aber da sind wir wohl dem Problem auf der Spur. Und so schauen wir uns mal die Kontakte der Datenleitungen an:

Man muss sehr genau hinsehen und das Bild lässt es kaum erkennen, aber die drei rechten Lötkontakte sind gebrochen. Das sieht man völlig eindeutig, wenn man mit der Skalpellspitze gegen die einzelnen Kontakte drückt. Die beiden linken sind fest, aber die anderen bewegen sich.

Also Lötstation an, eine dünne Lötspitze rein und alle Kontakte unter dem Mikroskop nachlöten. Nun sollte das alles wieder Kontakt haben. Also Platte und USB-Platine wieder verbinden, Strom an, an den Computer anschließen und:

❯ dmesg -Tx
[...]
kern  :info  : [Tue Jul 29 00:29:33 2025] usb 1-2: new high-speed USB device number 10 using xhci_hcd
kern  :info  : [Tue Jul 29 00:29:33 2025] usb 1-2: New USB device found, idVendor=1058, idProduct=1021, bcdDevice=20.02
kern  :info  : [Tue Jul 29 00:29:33 2025] usb 1-2: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
kern  :info  : [Tue Jul 29 00:29:33 2025] usb 1-2: Product: Ext HDD 1021
kern  :info  : [Tue Jul 29 00:29:33 2025] usb 1-2: Manufacturer: Western Digital
kern  :info  : [Tue Jul 29 00:29:33 2025] usb 1-2: SerialNumber: 574341565933363539363234
kern  :info  : [Tue Jul 29 00:29:33 2025] usb-storage 1-2:1.0: USB Mass Storage device detected
kern  :info  : [Tue Jul 29 00:29:33 2025] scsi host0: usb-storage 1-2:1.0
kern  :notice: [Tue Jul 29 00:29:34 2025] scsi 0:0:0:0: Direct-Access     WD       Ext HDD 1021     2002 PQ: 0 ANSI: 4
kern  :notice: [Tue Jul 29 00:29:34 2025] sd 0:0:0:0: Attached scsi generic sg0 type 0
kern  :notice: [Tue Jul 29 00:29:34 2025] sd 0:0:0:0: [sda] 2930272256 512-byte logical blocks: (1.50 TB/1.36 TiB)
kern  :warn  : [Tue Jul 29 00:29:34 2025] sd 0:0:0:0: [sda] Test WP failed, assume Write Enabled
kern  :err   : [Tue Jul 29 00:29:34 2025] sd 0:0:0:0: [sda] Asking for cache data failed
kern  :warn  : [Tue Jul 29 00:29:34 2025] sd 0:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through
kern  :info  : [Tue Jul 29 00:29:34 2025]  sda: sda1
kern  :notice: [Tue Jul 29 00:29:34 2025] sd 0:0:0:0: [sda] Attached SCSI disk

Sie geht wieder :-)

Fazit

Cool! Das war eine schöne Reparatur. Aber obwohl die Platte wieder läuft, werde ich der Eigentümerin empfehlen, ein neues Gehäuse anzuschaffen, denn so eine Platte sollte zverlässig laufen und man will nicht mit einem nur halb festen USB-Port arbeiten. Ja – man könnte da vielleicht UV-Harz drüberpappen oder sowas, aber bei den Preisen für USB-Gehäuse lohnt sich der Aufwand nicht.

Garmin S2 Batterie tauschen

2025-07-24T00:00:00+02:00

Meine Schwiegermutter hat eine Garmin Approach S2 Golf Uhr.

Und die ist schon ziemlich alt – also die Uhr. Wobei ... eigentlich auch. Im Grunde geht sie (die Uhr) noch und v.a. kennt sie (die Schwiegermutter) sich gut mit deren Bedienung aus und so präferiert sie (die Schwiegermutter) die alte (Uhr) gegenüber einer neueren. Leider hält der Akku keine 18 Loch mehr durch und so ist sie (die Uhr) bei mir gelandet, um die Lage zu verbessern.

Ein kurzer Blick ergab, dass sich das Gehäuse mit einem Torx 5 Bit öffnen lässt ...

... und bei Aliexpress Ersatzakkus für gute 10€ zu finden sind. Also habe ich einen bestellt.

Mal reinschau'n

Also Gehäuse öffnen, vorsichtig die Platine entnehmen und umsehen.

Wie man sieht, führen die beiden Anschlussleitungen des Akkus gemeinsam mit den Leitungen zu den Ladekontakten in einen sehr filigranen Stecker. Ich habe sehr wenig Lust, die Leitungen des Ersatzakkus in diesen Mikrostecker reinzupfriemeln und so habe ich mich entschlossen, die Leitungen an der Miniplatine beider Akkus lieber abzulöten und die des alten an den neuen wieder anzulöten. Der Akku ist eingeklebt, lässt sich aber mit sanftem Hebeln mit dem Spatel gut lösen. Dann Kapton-Tape abziehen, Lötstation anheizen und los geht's. Das ging eigentlich recht einfach, nur eine Lupenbrille war schon sehr hilfreich bei den Dimensionen.

Jetzt den neuen Akku mit einem Streifen Tape isolieren, damit da nirgends ein Kurzer entstehen kann und mit etwas Silikonkleber wieder an die Gehäuserückwand pappen.

Stecker rein und alles wieder zusammenbauen. Am schwierigsten war die Positionierung der Dichtung, die die Uhr wasserfest macht – das war ein fürchterliches Gefummel. Aber letztlich hat es geklappt und die Uhr ist wieder einsatzklar.

Feddich

Das ging gut und hat Spaß gemacht. Nun lade ich das gute Stück noch einmal komplett auf und dann geb ich's zurück und hoffe, die neue Laufzeit ist zufriedenstellend.

Logitech Bluetooth Adapter Netzteil

2025-07-21T00:00:00+02:00

Ich habe eine Stereoanlage – bzw. was davon übrig ist, denn während man früher einen stolzen Turm mit Verstärker, Doppel-Kassettendeck, Tuner, CD-Player und Plattenspieler als Monument der musikalischen Coolness im Zentrum seiner Studentenbude stehen hatte, ist es heute ja eher üblich, Musik aus minderwertig quäkenden Mini-Lautsprechern vom Telefon aus abzuspielen. Kassetten gibt es schon lange nicht mehr und auch den Plattenspieler habe ich vor Ewigkeiten abgeschafft und wenig später zog auch der CD-Player zunächst auf den Dachboden und schließlich auf den Wertstoffhof. Was blieb waren ein Receiver und ein Kabel zum Laptop. Und etwas später dann ein kleiner Logitech Bluetooth Audioadapter, der mehr Beweglichkeit erlaubte.

Und dann kam DAB. Zunächst habe ich es ignoriert, aber schließlich wollte ich einen neuen Receiver der das kann und hab mir einen Yamaha R-S202D angeschafft. Der hatte ordentlichen DAB+ Empfang, aber in allen anderen Aspekten ist er das größte Scheißding, dass ich je hatte. Ich glaube das User-Interface wurde von Sadisten entworfen: Es gibt am Gerät keine Stationstasten, so dass man mühsam mit den Pfeiltasten durch eine Million Sender klicken muss. Und das dauert ewig, denn bevor man was hört, oder den Sendernamen angezeigt bekommt, muss er erstmal tunen und das dauert jedesmal ein paar Sekunden. Die Fernbedienung hat immerhin Zahlentasten ist aber ansonsten unübersichtlich und der Receiver reagiert sehr langsam auf den Input. Und zuguterletzt ist das Display an der Front winzig und kontrastarm, so dass man entweder direkt davor stehen, oder ein Fernglas bemühen muss.

Mit anderen Worten – den hab ich schleunigst auf den Dachboden getragen und den alten wieder in Betrieb genommen und um einen DAB-Tuner ergänzt. Und da kommt nun der Logitech Bluetooth Adapter wieder ins Spiel, denn ich will ja auch mal Musik vom Laptop hören. Der war schnell gefunden, aber das dazugehörige Netzteil ist absolut und völlig unauffindbar. Macht ja nix, dachte ich mir, ich habe ja wirklich keinen Mangel an Steckernetzteilen und 5V bei maximal 150mA sind nun keine schwierigen Anforderungen. Also in die Stecknetzteilkiste abtauchen und was passendes suchen. Pustekuchen: keines hat den passenden Tonnenstecker – grumpf!

Selbst ist der Mann

Na gut, dann eben mit manueller Anpassung: einfach irgendein 5V Netzteil nehmen, Stecker ab und direkt auf die Platine löten, so der Plan.

Zuerst aber muss ich den Adapter mal aufkriegen. Nach viel Suchen, Hebeln und Knibbeln habe ich auch die Schraube gefunden, die das Ding zusammenhält und schon lassen sich die Clips auch lösen:

Nun können wir die Platine entnehmen, die kleine Tonnenbuchse auslöten und die Lötstellen schön sauber machen:

Kabel vom Netzteil durch das Loch im Gehäuse ziehen, Enden abisolieren und in die passenden Löcher einlöten. Noch mit einem Blob Lötzinn die beiden GND Löcher verbinden – fertig.

Zuguterletzt einen Mini-Kabelbinder fest aufs Kabelende ziehen – als Zugentlastung.

Dann noch mit einem ordentlichen Schuß Heißkleber im Gehäuse fixieren, alles zusammenbauen, Schraube rein und nochmal einen Tropfen Heißkleber von außen durchs Loch. Und schon ist das Ganze endgültig fertig.

Das war ein schönes kleines Feierabendprojekt! Und weil meine Frau grade nicht da ist, mach ich mir jetzt ein Bier auf, dreh die Lautstärke auf 11 und höre meine Lieblingskrawallmusik.

Bezahlbarer Isolationstester: VC4060AT

2025-07-20T00:00:00+02:00

Ich weiß – so langsam hängen Euch die Isolationstester-Posts vermutlich zum Hals raus, aber dieser eine muss noch sein. Ich habe mich nämlich gefragt, wie weit man preislich für so ein Gerät runter kommt, wenn man hartnäckig genug sucht. Die Auswahl ist schließlich riesig: Am oberen Ende findet man die großen Namen wie Fluke, Gossen Metrawatt & Co – die kosten so 750 bis mehrere Tausend Euro. Wer nicht so viel ausgeben kann oder will wird, wie ich, bei Uni-T fündig. Aber es gibt auch noch ein Segment darunter. Aber sind die brauchbar?

Mein Referenzgerät

Seien wir ehrlich: mein UT505A ist natürlich kein Referenzgerät; dazu bräuchte ich ein Fluke 1507 oder besser noch ein fettes Gossen Metrawatt oder sowas. Aber das Uni-T ist das teuerste Gerät dieser Art auf das ich Zugriff habe und so dient es als Massstab in der folgenden Betrachtung.

Es kann Isolationsmessung bei 50, 100, 250, 500 oder 1000V durchführen und bietet zusätzliche Messbereiche für Gleich- und Wechselspannung sowie einen speziellen Niederohm-Bereich, der den vorgeschrieben Messstrom nach VDE701 verwendet und auf 10mΩ genau auflöst. Die mitgelieferten Messkabel sind ordentliche Qualität und man kann als Sonderzubehör eine Testsonde mit Taste (UT-L31) kaufen, um die Isolationsmessung zu starten, ohne direkt am Gerät was drücken zu müssen. Bisher bin ich sehr zufrieden mit dem Gerät – auch weil ich es für nur 150€ bekommen habe, während es in vielen Shops deutlich teurer angeboten wird.

Im folgenden wollen wir mal erforschen, was die billigen Geräte zu bieten haben und ob etwas dabei ist, das empfehlenswert sein könnte. Denn der Preis spielt für Hobby oder Repair-Cafe durchaus eine Rolle.

Billigheimer

Und so habe ich mich auf eine Expedition quer durch das Aliexpressland gemacht und viele Angebot gefunden.

Das billigste Gerät, dass ich finden konnte, ist das SZBJ BM500A:

Es ist schon für ca 15€ zu bekommen und kann genau eine Sache: Isolationswiderstand messen. Und das bei 250, 500 oder 1000V. Für den Preis ist das nicht übel, allerdings hatte ich dieses Gerät in einem Video von IMSAI Guy gesehen und da schien es eher nicht richtig zu funktionieren und so habe ich davon Abstand genommen, eines zu kaufen.

Das nächste im Preis-Ranking ist ein SDKY IT811. Das äußerliche Erscheinugsbild ähnelt dem Uni-T und es misst bei 100, 250, 500 oder 1000V den Isolationswiderstand und bietet zudem eine Wechselspannungmessung bis 750V. Es ist für knapp 40€ zu bekommen:

Und dann gibt es noch ein Angebot von Zoyi (ZT1000R, aktuell 43€):

Und eins von einer "Marke" von der ich noch nie gehört habe: Snakol (SK-505a, aktuell 39€):

Auf dem Papier sehen beide sehr ähnlich aus, was die Daten betrifft und ähneln sehr dem Funktionsumfang des UT505a. Das ZT1000R scheint, wie das UT505a 0.01Ω auflösen zu können, das SN-505a scheinbar nur 0.1Ω, aber verlassen würde ich mich darauf nicht, ohne es getestet zu haben, da die chinesischen Datentabellen auf Aliexpress oft schwer zu interpretieren sind. Nur zum Thema Messstrom im Niedrig-Ohm konnte ich für beide keine Angaben finden.

Schließlich bin ich dann auf das Vici VC4060 gestoßen. Davon gibt es verschiedene Varianten, die sich in Funktionsumfang und Preis unterscheiden. Alle Modelle haben Messbereiche für V, A, mA (jeweils AC und DC), Widerstand, Diodentest, Kapazität und Temperatur. Einige Modelle bieten NCV (non-contact voltage detection) und/oder können Induktivitäten messen oder haben einen µA Range.

Alle diese Geräte haben eine Funktion zur Isolationswiderstandsmessung. Die Basismodelle VC4060A und VC4060B können Isolation nur bei 1000V messen, wohingegen das VC4060B+ schon 1000V und 500V bietet und das VC4060AT kann 100V, 500V und 250V. Die Preise bewegen sich, je nach Modell zwischen 35 und 52€. Teils werden sie als Motortester angepriesen.

Vici ist immerhin ein richtiger Hersteller, der für seine Multimeter im unteren Preissegment bekannt ist. Der eine oder andere hatte vielleicht mal ein VC99 oder VC8145. Letzeres hat M.J. Lorton vor Jahren mal auf seinem Youtube Kanal auf Herz und Nieren getestet und trotz diverser Einschränkungen für durchaus brauchbar befunden. Wie gesagt – das sind keine super hochwertigen Instrumente, aber es hat mich neugierig gemacht und so habe ich mir ein VC4060AT besorgt (war in einer Sonderaktion für unter 50€ zu haben).

Eindrücke

Und das wollen wir jetzt mal genauer untersuchen. Die Verarbeitung wirkt auf den ersten Blick billig, aber nicht fürchterlich. Sofort fällt auf, dass der ausklappbare Standfuß auf der Rückseite klemmt und nur ausgeklappt werden kann, wenn man etwas Gewalt anwendet. Das liegt daran, dass der Ausschnitt im Gummiholster nicht optimal geformt ist. Als nächstes legen wir mal Batterien ein: 6x AA. Und schon erlebe ich die nächste Überraschung – sie passen nicht! D.h einzeln passen sie schon, aber alle sechs nebeneinander gehen nicht und mindestens eine springt immer heraus, wenn man die vermeintlich letzte einlegt. Sowas hab ich noch nie erlebt! Nach etwas rumprobieren und mit viel Nachdruck ist es mir letztlich gelungen, Batterien eines anderen Herstellers gerade so hineinzuquetschen. Uff!

Einschalten und testen. Die Bedienung geht in Ordnung, der Drehschalter fühlt sich gut an und die Gummitasten sind ok, aber nicht toll. Die LCD-Beleuchtung ist ebenfalls ok und die mitgelieferten Messleitungen (2 Paar: einmal mit Prüfspitzen und einmal mit Krokoklemmen) sind sichtlich günstig aber in Ordnung.

Nun wollen wir mal sehen, wie gut die Messungen zwischen den beiden Instrumenten übereinstimmen. Zuerst hatte ich es mit dem Trenntrafo und anderen Elektrogeräten versucht, aber beide Geräte zeigten einfach nur an, dass der Widerstand jenseits des Messbereichs lag (>500MΩ). Das ist im Sinn der Geräteprüfung natürlich erfreulich, aber hilft uns wenig, die Messgeräte zu vergleichen. Also anders: Ich habe wie in meinen Handschuh-Isolationsmessungen einen Pol an einen Ball mit Messingwolle geklemmt und den andern an eine Messingschiene. Nun brauchen wir nur noch einen nicht zu perfekten Isolator. Und da fiel mein Blick auf einen Radiergummi von Staedtler (Modell Mars Plastic). Wolltet Ihr nicht auch schon immer wissen, wie gut ein Radiergummi Euch schützt, wenn Ihr die Beschriftung spannungsführender Teile wegradiert? Ich schon!

Wie man sieht, liegen die Messwerte recht nah beieinander. Perfektion würde ich hier kaum warten, denn der exakte Wert hängt auch ziemlich davon ab wie stark ich mit der Messspitze aufdrücke. Ich finde das Ergebnis völlig OK.

Und nun zu einer zweiten Disziplin: Sehr niedrige Widerstände. Diese Messung ist wichtig, wenn man den Schutzleiterwiderstand bei der Geräteprüfung bestimmen will, denn die VDE701 fordert einen Widerstand >0.3Ω. Zum Test schließen wir die Krokoklemmen einfach kurz und messen:

Auch hier zeigen beide Geräte, dass der Widerstand vernachlässigbar ist, aber das UT505a punktet mit einer Auflösung von 0.01Ω, während das VC4060AT nur 0.1Ω Auflösung hat. Bei einer so eindeutigen Messung ist das OK, aber in Grenzfällen (tatsächlicher Widerstand 0.2Ω oder 0.25Ω) kann das günstigere im Zweifel keine eindeutige Aussage liefern bzw falsch liegen. Außerdem ist ein Messstrom von mindestens 200mA gefordert. Das UT505a liefert den laut Datenblatt, beim VC4060AT findet man nichts dazu im Datenblatt.

Wie man klar erkennen kann, hält sich das UT505a an die Vorgabe, während beim VC4060AT extrem wenig Strom fließt.

Fazit

Für Sparfüchse ist das keine schlechte Lösung, ich rate aber unbedingt dazu, die AT Version zu nehmen, weil nur die bei der Isolationsmessung bis auf 250V runterkommt, was ich bei etwas empfindlicheren Prüflingen wichtig finde. Die ganzen Multimeterfunktionen hätte ich nicht gebraucht, denn im Vergleich zu "richtigen" Multimetern sind die Messbereiche nicht so toll, das Autoranging zäh und ein ordentliches Multimeter habe ich eh immer parat.

Insofern ist mir mein UT505A lieber – es ist viel besser verarbeitet, reagiert prompt auf Eingaben und fokussiert klar auf die Dinge, die ein normales Multimeter eben nicht kann: Isolationsmessung von 50V bis 1000V, PI, DAR und Werte speichern und ein Niederohm-Messbereich, der die vorgeschriebenen 200mA verwendet und auf 10mΩ genau auflöst. Vor allem letzteres können die Vici Geräte nicht, so dass eine unangenehme Lücke bei der Testung von Elektrogeräten bleibt. Wer aber vor allem Fehlersuche im Auge hat und keine offiziellen VDE701 Tests, der kann mit dem VC4060AT in meinen Augen ein Schnäppchen machen. Die Geräte von Zoyi oder SNAKOL könnten vielleicht auch eine gute Alternative sein, aber ich habe keins zum Testen.

Schutz gegen Stromschläge?

2025-06-27T00:00:00+02:00

Wie Ihr zweifellos im Laufe der letzten Posts bemerkt habt, habe ich einen hübschen kleinen Isolationstester. Und sicher kennt Ihr den Spruch "If all you have is a hammer, everything looks like a nail.". Nun habe ich nicht nur den Isolationstester, aber ich habe ihn und insofern sehen aktuell schon viele Dinge aus wie Isolationsprobleme. Z.B. Arbeitshandschuhe.

In der Tat habe ich irgendwo schonmal richtige Elektrikerhandschuhe gesehen, mich aber wenig dafür interessiert, denn sie waren groß und dick und unhandlich. Nichts für filigrane Reparaturen, wohl eher für die Arbeit an irgendwelchen elektrischen Anlagen, die aus irgendwelchen Gründen nicht abgeschaltet werden können oder sowas.

Aber das Grundprinzip fand ich schon einleuchtend und habe mich gefragt, ob normale Mechanikerhandschuhe vielleicht zumindest ein bisschen was bringen, wenn man versehentlich an ein spannungsführendes Teil kommt. Und dann habe ich auf Aliexpress welche gefunden, die sogar speziell für elektrische Arbeiten angepriesen wurden. Und so kam mir der Gedanke, doch mal eine kleine Testreihe zu machen, um herauszufinden, ob improvisierter Handschutz gegen Strom eine gute Idee ist, oder totaler Quatsch.

Also prüfen wir heute mal ein paar verschiedene Versionen auf ihre Isolationswirkung.

Disclaimer: Alles was ich im folgenden mache oder schreibe ist eine blöde Idee, die ihr nicht nachmachen solltet. Wenn ihr es trotzdem tut und tot umfallt, seid ihr selber schuld.

Versuchsaufbau

Die Anordnung ist simpel. Zunächst brauchen wir mal einen Finger-Dummy. Dazu nehme ich ein kurzes Stück Messingschiene (15x1x100mm). Die polieren wir erstmal blank, damit sie schön leitet. Unser Prüf-Finger wird dann auf verschiedene Weise geschützt (z.B. in den Handschuh gesteckt) und so auf einen Ball aus Messingwolle gelegt. Damit das ganze möglichst realitätsnah ist, tauchen wir den Messfinger vor jedem Versuch in Salzlösung (0.1g/ml), damit auch die Situation mit schwitzenden Händen abgedeckt ist. Das Ganze beschweren wir mit einem Buch, damit etwas Kraft auf dem Kontakt ist, wie wenn man den Leiter mittelfest greift und nicht nur zart berührt. Messingwolle und Messfinger werden dann an den Isolationstester angeschlossen und je eine Messung bei 1000V und ggf. auch niedrigeren Prüfspannungen durchgeführt.

Zunächst mal das Ganze bei der Referenzmessung ohne jeden Schutz. Natürlich finden wir keine Isolation und müssen das Ganze auch nochmal im niedrig-Widerstands-Modus nachmessen:

0.09Ω.

Testreihe

Zuerst stellen wir mal die verschiedenen Varianten der zu testenden Schutzmaßnahmen vor.

Aliexpress Elektrikerhandschuh

Die erste Schutzmaßnahme ist ein Elektrikerhandschuh von Aliexpress, der angeblich bis 400V isoliert. Er hat keinerlei Prüfzeichen (CE/VDE oder ähnliches), daher ist unklar, ob er bei uns für diesen Zweck überhaupt zulässig wäre. Der Aufbau des Handschuhs ist wie bei vielen Modellen dieser Art: ein dünner Textilhandschuh, der mit Kunststoff getränkt ist. Die Gummierung ist wohl als mittelstark einzuordnen – ähnlich wie bei vielen Gartenhandschuhen.

Im Gegensatz zu vielen Mechanikerhandschuhen gleicher Machart reicht die Gummierung auch über den Handrücken, wenn auch nicht so dick, wie an Fingern und Handfläche. Das spricht zumindest ein bisschen dafür, dass er tatsächlich für den Schutz gegen Strom entworfen wurde.

Das sieht doch schonmal vielversprechend aus! Lässt man die Messung eine Weile weiterlaufen, sinkt der Wert im Laufe von ca. einer Minute von anfänglich 595MΩ auf knapp unter 500MΩ. Klarerweise sehen auch die Messwerte bei niedrigeren Spannungen hervorragend aus und das Gerät zeigt dort immer einen Range Overflow (">500MΩ", ">200MΩ", etc. – je nach Messbereich).

Und weil das so schön war, testen wir nun auch noch die Isolation am Handrücken.

303MΩ – nicht so perfekt, wie an den Fingern, aber immer noch sehr gut.

Hase Arbeitshandschuh

Der Nächste ist ein Mechanikerhandschuh der Firma Hase (Modell Padua Pro). Er ist recht dünn und die Beschichtung fühlt sich wie Gummi an. Laut Hersteller ist das Gewebe aus Nylon und die Gummierung ist Nitrilschaum. Das vorgesehene Einsatzgebiet sind Montagearbeiten.

Elektrischen Schutz verspricht er nicht.

Wow! Das isoliert mal so gut wie garnicht. Der Tester schlägt sofort Alarm und piepst und blinkt wie wild. Das ändert sich auch nicht, wenn ich die Prüfspannung auf 500V, 250V, 100V oder 50V senke. Der Isolationswert schwankt ziemlich und liegt in der Größenordnung von 20kΩ.

Aliexpress Arbeitshandschuh

Als nächstes prüfen wir einen dünnen Mechanikerhandschuh von Aliexpress.

Der ist genauso aufgebaut (Textil mit Plastik, hier laut Hersteller PU). Gedacht ist er für feine Arbeiten mit geringer mechanischer Beanspruchung. Es ist ziemlich dünn und sehr angenehm zu tragen. Der Handrücken ist hier nur mit Stoff bedeckt und nicht gummiert. Ich würde sowas z.B. für Fahrradreparaturen nehmen. Einen Schutz gegen Elektrizität nimmt auch er nicht für sich in Anspruch.

Und das ist auch gut so, denn auch dieser Handschuh fällt in Sachen Isolation komplett durch: Wie beim vorigen, schlägt der Isolationstester Alarm bei allen Spannungen. Der Messwert in der Größenordnung von 10–200kΩ wild herum.

Nitril-Einmalhandschuh

Als nächstes prüfen wir einen Einmalhandschuh aus Nitril, wie man ihn im medizinischen Bereich verwendet oder auch zum Lackieren und ähnlichen Arbeiten. Hier müssen wir nicht zwischen Fingern und Handrücken unterscheiden, da er völlig homogen aufgebaut ist.

Es ist wenig überraschend, dass auch der versagt:

Elektrikerhandcreme

Zuguterletzt prüfen wir noch die gute alte Elektrikerhandcreme:

Dazu verteile ich einen ca. erbsgroßen Klecks der Creme so gleichmäßig wie möglich auf dem Prüf-Finger und lasse sie gemäß Anleitung 10 Minuten trocknen. Anfeuchten, Buch drauf und:

Wow! 90MΩ – das hätte ich nicht erwartet.

Fazit

Das war extrem aufschlussreich! Der fernöstliche Elektrikerhandschuh leistet tatsächlich ganz gute Dienste, wohingegen man die Mechanikerhandschuhe absolut vergessen kann, weil sie keinerlei Schutz bieten. Ich hatte nicht erwartet, dass der Unterschied so groß ausfallen würde. Der Einmalhandschuh aus Nitril taugt ebenfalls nicht als Schutz gegen Strom, zudem ist er völlig ungeeignet, weil er sehr leicht reißen oder z.B. von scharfen Teilen durchbohrt werden kann (scharfe Kanten, Anschlussdrähte, etc.).

Ich denke ich werde unseren Testsieger wohl tatsächlich zukünftig verwenden. Wer aber sicher gehen will, nimmt einen richtigen Elektrikerhandschuh mit Prüfzeichen, oder lässt seine Pfoten komplett aus Spannungsführenden Geräten.

Und Elektrikerhandcreme gibt es natürlich nicht.

Trennen nicht alle Trafos?

2025-06-24T00:00:00+02:00

Im letzten Post hatten wir uns mit meinem Trenntrafo befasst und überprüft, ob er sicher ist. "Aber halt mal" hat der eine oder andere da vermutlich gerufen – "sind nicht alle Trafos isoliert?". Schließlich ist ihr Job normalerweise, eine andere Spannung als am Eingang zu liefern und diese beiden Spannungen gefälligst nicht zu vermischen – trennen also!?!

Da ist natürlich was dran: zwischen der primären und der sekundären Wicklung sollte eine Isolierung sein. Nicht umsonst sieht man schon auf dem Schaltzeichen, dass die beiden Spulen separiert sind:

Die Kontakte 1 und 2 sind die Primärseite, in der Regel 230V, 3 und 4 sind die Sekundärseite, z.B. 12V. Und wie man sieht, ist da keine Verbindung zwischen den Seiten. Aber vielleicht ist das in der Realität ja anders? Also schnappen wir uns einen beliebigen Trafo aus der Bastelkiste (dieser stammt aus einem uralten Nokia Ladegerät und hat noch einen Brückengleichrichter an Bord)

... und messen mit dem Isolationstester nach. Wie beim letzten mal bei 500V:

OK – komplett isoliert. Das ist gut. Aber wieso dann der Wirbel um spezielle Trenntrafos? Liegt es an dem ungewöhnlichen Windungsverhältnis von 1:1 und dass der Trafo eben nichts tut außer trennen? Sicherlich auch, denn für alle anderen Anwendungen, als galvanische Trennung würde das ja wenig Sinn machen. Aber es hält uns auch nichts davon ab, einen Trenntrafo mit anderem Verhältnis zu bauen. Und ganz praktisch kann man auch welche kaufen, die 1:2 bzw. 2:1 haben, um z.B. USA Geräte in Europa zu reparieren. Und es gibt auch Trenntrafos mit 12V Ausgangsspannung für die Beleuchtung in Pools. Trenntrafos sind normalerweise besonders gut/doppelt isoliert, da galvanische Trennung ihr Hauptberuf ist.

Variacs

Heißt das also, dass ich mir den Trenntrafo sparen kann, wenn ich einen Stelltrafo (aka Variac) habe? Nein! Jedenfalls in der Regel nicht. Zwar gibt es Stelltrafos, die auch trennen, aber das preisgünstige Modell, dass ich habe (und Ihr bestimmt auch) bietet keine Trennung.

Aber haben wir nicht gerade gesehen, das eigentlich alle Trafos grundsätzlich trennen können? Kann ich nicht einfach die intern offenbar vorhandene Erdungsverbindung abzwicken und fertig ist der Trenn-Stelltrafo? Leider nein, denn diese Stelltrafos sind keine normalen Transformatoren, sondern sogenannte Spartransformatoren (engl. Autotransformer). Und die haben nur eine Spule, an der man dann durch einen verschiebbaren Kontakt an verschiedenen Stellen Spannung abgreifen kann, um die gewünschte Spannung zu liefern. Diese Dinger trennen prinzipbedingt nie.

Aber man kann natürlich einen Trenntrafo davor schalten oder einen regelbaren Trafo mit zwei Spulen bauen. Beides gibt es zu kaufen, aber sie sind teurer, als die normalen Variacs.

Achtung Lebensgefahr: Gerade fernöstliche Firmen kennen den Unterschied oft selber nicht und schreiben fälschlicherweise "Trenntrafo", auch wenn es keiner ist! Z.B. dieses Gerät der renomierten Marke VoOqo:

Ich vermute, dass "Vo Oqo!" der in China übliche Aufschrei bei elektrischem Schlag ist und in etwa mit "Scheiße hab ich eine gewischt gekriegt" zu übersetzen ist.

Im Zweifel also immer selber prüfen! Mein Variac trennt definitiv nicht:

Fazit

Augen auf beim Trafokauf und immer schön die Pfoten von spannungsführenden Teilen fernhalten – mit oder ohne Trenntrafo.

Trenntrafo Sicherheitsprüfung

2025-06-20T00:00:00+02:00

Wer hier hin und wieder mitliest, weiß: Ich bastle gerne an elektrischen Sachen. Die meisten sind elektronische Geräte, die von einem externen Netzteil mit irgendwo zwischen 3 und 20V versorgt werden. Das bedeutet, dass es meist ungefährlich ist, an diesen herumzumessen, -löten oder -schrauben, selbst wenn sie in Betrieb sind (Ausnahmen bestätigen die Regel). Ganz anders sieht das aus, wenn ein Gerät direkt mit 230V versorgt wird und/oder man sogar direkt am Netzteil arbeitet. Da kann man im Zweifel ordentlich eine gewischt kriegen, wenn man seine Pfoten nicht unter Kontrolle hat. Deshalb ist die erste Regel: Immer Stecker ziehen, bevor man sich ans Innere heranwagt. Es gibt allerdings manchmal Situationen, in denen es nötig ist, am eingeschalteten Gerät zu messen. Natürlich muss man dann extrem vorsichtig sein, um nicht tot umzufallen. Ein Trenntrafo kann helfen, die Gefahr etwas zu reduzieren, wenn man versteht, was der tut.

Disclaimer: Ich bin keine Elektrofachkraft, sondern Hobbybastler. Ich gebe mir größte Mühe, die Dinge die ich hier mache, so korrekt wie möglich zu tun und darzustellen. Obwohl ich hoffe, dass dieser Post hilfreich ist, handelt es sich nicht um eine erschöpfende Referenz zur Geräteprüfung. Und es wäre auch ziemlich dämlich, sein Leben einem Blog-Post anzuvertrauen, ohne sich auch seriöser Quellen zu bedienen. Wenn Ihr also am offenen Gerät basteln wollt, macht Euch vorher mittels Fachliteratur oder ähnlichem klug und beschwert Euch nicht bei mir, wenn Ihre eine gewischt bekommt.

Solltest Du selbst Elektrofachkraft sein und hier sicherheitsrelevante Fehler entdecken, lass es mich gerne wissen.

Was macht ein Trenntrafo?

Ein Trenntrafo hat gewöhnlich ein Windungsverhältnis von 1:1. Auf den ersten Blick scheint er also recht sinnlos: 230V gehen rein und 230V kommen wieder raus. Was also soll das?

Um das zu verstehen, muss man kurz überlegen, wie bei uns eine Elektroverteilung aufgebaut ist.

Elektroverkabelung im Haushalt

Da sind zunächst mal die beiden Leiter, die den Strom liefern – das sind die beiden runden Metall-Nupsies am normalen Schuko- oder Euro-stecker. Zumindest bei uns in Deutschland, kann man den Stecker in zwei verschiedenen Orientierungen in die Steckdose stecken ohne einen Unterschied zu bemerken. Dennoch sind die beiden Leiter nicht das gleiche: Einer heißt Neutralleiter (aka N. Bei uns blaues Kabel) und der andere heißt Außenleiter (aka Phase oder L. Bei uns braunes Kabel). Der Unterschied zwischen beiden besteht u.a. darin, dass der Neutralleiter bei uns normalerweise geerdet ist.

Wenn Du also mit einem Nagel in der Steckdose popelst und den Neutralleiter erwischst passiert nichts. Berührst Du aber den Außenleiter, fließt Strom durch den Nagel, durch Deine Pfoten, den Arm, den Körper und wieder raus aus den Füßen und durch die Erde zurück zur Verteilung. Stromkreis geschlossen – alles perfekt. Also außer für Dich, denn Du wirst dabei möglicherweise sterben.

Außerdem gibt es noch den Schutzleiter (aka PE oder Schutzerde. Bei uns Grün-Gelb). Der ist bei uns normalerweise im Hauptanschluss des Hauses mit dem Neutralleiter verbunden. Dieser Schutzleiter wird in einem eingesteckten Gerät dann z.B. mit dem Metallgehäuse verbunden. Wenn nun aus irgendwelchen Gründen das Kabel des Außenleiters Kontakt mit dem Gehäuse bekommt, kann der Strom über den Schutzleiter abfließen und wenn Du das Gehäuse berührst, ist dieser Schutzleiter (hoffentlich) der geringere Widerstand und Du bekommst nicht so viel Strom ab.

Und was soll nun der Trafo?

Der Trenntrafo trennt die Verbindung zur Erdung. D.h. wenn Du den Nagel von vorhin noch hast und ihn in die Steckdose am Trafo steckst, gibt es keinen Stromfluss, egal welche Seite Du nimmst, weil es keinen Erdbezug mehr gibt. Und das macht das Basteln am Gerät ein kleines bisschen sicherer. Allerdings sollte man sich auch nicht allzu sicher fühlen, denn wenn Du es schaffst, beide Leiter zu berühren (was bei geöffneten Geräten oft erschreckend leicht ist), hilft der Trenntrafo kein bisschen. Also weiterhin Augen auf und keine Hektik bei der Arbeit! Auch sollte erwähnt werden, dass der RCD (aka FI-Schalter) in Deiner Hausverteilung nicht auslöst wenn Du auf der Sekundärseite des Trafos irgendwas anfasst.

Darf ich vorstellen? Mr. Bronson

Mein Trenntrafo ist ein Bronson TT1000. Wie der Name suggeriert, ist er ein ganz harter Typ und kann kurzfristig bis zu 1000W liefern. Auf die Dauer verträgt er 800W. Das ist massig genug für meine Zwecke – das meiste, mit dem ich so bastle, hat vermutlich unter 300W und er hat genügend Reserven, um auch mal eine kleine Bohrmaschine daran zu testen oder so.

Ja – der scheint auf dem Kopf zu stehen, denn er ist eigentlich dafür entworfen, irgendwo fest eingebaut zu werden und dann wird er mit der "Unterseite" irgendwo oben angeschraubt. Vielleicht ist er ja auch für den australischen Markt gedacht – egal.

Und weil wir den ja als Sicherheitseinrichtung benutzen wollen, kann es nicht schaden, ihn einer Sicherheitsprüfung zu unterziehen, z.B. sich davon zu überzeugen, dass er auch wirklich trennt, aber auch die übrigen Test, die zu einem eCheck gehören. Dazu werden wir im Folgenden ein paar Dinge prüfen/durchmessen.

Sichtprüfung

Bevor wir irgendwelche Messgeräte zücken, schauen wir uns den Trafo erstmal gründlich an. Dabei geht es darum, ob irgendwelche Schäden zu sehen sind. Ich gehe sehr pfleglich mit meinen Sachen um und so schaut er von allen Seiten bestens aus: Keine beschädigten Kabel, lose Schalter oder sowas und auch im Inneren klappert nix. Gut.

Messungen

Das Messprogramm richtet sich nach der VDE 701 und sieht folgendermaßen aus:

Schutzleiterwiderstand
Isolationswiderstand
Ableitstrom (Leckstrom)
Berührungsstrom
Ausgangsspannung

Für Widerstände und Spannungen nehme ich meinen Isolationstester (UT505A). Die Ströme messe ich mit dem Multimeter und einer Leckstromzange.

Gute Hinweise speziell zu Trenntrafos fand ich in diesem Artikel.

Schutzleiterwiderstand

Zunächst machen wir einen ganz basalen Test: Wir prüfen, ob der Schutzleiter angeschlossen ist und den geforderten geringen Widerstand von <0.3Ω aufweist.

Gehäuse

Dazu klemmen wir uns mit einer Messspitze auf den Schutzleiteranschluss an der Kaltgerätebuchse und prüfen den Widerstand zu diversen Metallteilen am Gehäuse. Solche berührbaren leitfähigen Teile sollten entweder sehr niederohmig mit dem PE verbunden, oder sehr gut isoliert sein.

Hm – an den Schrauben ist alles bestens, aber die LED-Fassung hat einen Widerstand von 1.56Ω – also ist sie schon mit dem Schutzleiter verbunden (über das Gehäuse), aber nicht so gut, wie es sein soll. Ich schätze mal, da ist zuviel Lack dazwischen. Das müssen wir beheben, bevor es weitergehen kann. Also Gehäuse öffenen, LED ausbauen und am Blechgehäuse ein bisschen Lack abschmirgeln, damit der Kontakt besser wird. Danach besteht auch dieser Messpunkt den Test und wir können weitermachen.

Nun sieht es sehr gut aus: Wir liegen unter dem vorgeschriebenen Grenzwert von 0.3Ω.

Wenn Ihr die Messung normgerecht machen wollt, muss das Messgerät übrigens einen Prüfstrom von mindestens 200mA verwenden. Das tun die meisten Multimeter nicht und viele haben auch nicht die nötige Auflösung im mΩ Bereich:

Dennoch gibt es einen guten Anhaltspunkt. Das Multimeter im Bild zeigt klar unter 0.3Ω, aber man würde sich wünschen, dass es um eine Stelle mehr Auflösung hätte, um in Grenzfällen Klarheit zu haben. Bei so kleinen Widerständen spielt auch der Widerstand der Messleitung eine Rolle, also vorher prüfen, wie hoch der ist und mit der Rel Funktion ausgleichen, wenn vorhanden.

Und lest unbedingt den echten Widerstandswert ab und verlasst Euch nicht auf die Durchgangsprüfung! Die piepst, je nach Modell, oft schon bei 30-50Ω. Ich hatte da mal ein chinesisches Anschlusskabel mit 5Ω PE-Widerstand – da piepst es fröhlich, ist aber um den Faktor 16 zu hoch.

Sekundärseite

Aber was ist mit dem Schutzleiter an der Sekundärseite? Bei einem Trenntrafo zum Schutz bei Reparaturen sollte dieser nicht mit dem Schutzleiter am Stecker verbunden sein, denn sonst wäre die gewünschte Potentialtrennung in Gefahr. Wird der Trenntrafo hingegen eingesetzt, um irgendwelche Brummschleifen zu unterbrechen und nicht als Sicherheitseinrichtung, sollte auch dieser Schutzleiter verbunden sein. D.h. es lohnt sich sehr, diesen Punkt zu überprüfen bevor man das Ding zu Schutzzwecken nutzt.

22kΩ? Das klingt nicht gut, aber aufgepasst: da steht ">22kΩ" und das will uns sagen, dass wir am oberen Ende des Messbereichs für "normale" Widerstandsmessung angekommen sind und der wahre Widerstand auch erheblich höher sein kann. Messe ich das mit dem Multimeter nach, sagt selbiges OL – also open circuit (bei meinem Multimeter also >50MΩ).

Isolationswiderstand

Als Nächstes wollen wir wissen, wie gut der Trafo isoliert ist. D.h. welcher Widerstand zwischen der eingehenden Netzspannung und Gehäuse bzw. Sekundärseite ist. Gefordert sind Isolationswiderstände von >1MΩ (>2MΩ bei Schutzklasse II), wobei man bei gesunden Geräten typischerweise Werte im GΩ-Bereich findet (ausgenommen Heizlüfter, Kochplatten etc.).

Zur Messung muss der Hauptschalter des Trafos auf An stehen, damit auch Strom reinkommt. Dann klemmen wir uns mit dem Isolationstester auf beide Pole (N und L), so dass diese verbunden sind:

Nun eine Messspannung von 500V (ja, echt) einstellen und los geht's.

Achtung: Mein Trenntrafo wird diese Spannung problemlos abkönnen, aber viele sensiblere elektronische Geräte könnten das sehr übel nehmen. In solchen Fällen ist es zulässig, den Isolationstest bei 250V zu machen oder bei empfindlichen Geräten auch ganz zu übergehen.

Berührbare Teile

Zunächst mit der Prüfspitze die ganzen Metallteile am Gehäuse testen:

Passt: alle Messungen zeigen einen Isolationswiderstand >500MΩ – das ist vom Grenzwert meilenweit entfernt.

Sekundärseite

Bei einem normalen Gerät wäre die Isolationsmessung hier beendet, aber bei einem Trenntrafo interessiert uns natürlich auch die Isolation gegenüber der Sekundärseite! Also messen wir noch die beiden Pole der Steckdose am Trafo:

Passt – der Trenntrafo trennt wirklich.

Zuguterletzt schauen wir uns auch nochmal die Isolation des sekundärseitigen PE Kontakts an:

Und auch das sieht gut aus.

Die Isolationstests sind mit dem Multimeter kaum machbar. Mein Fluke 87V z.B. kann zwar bis zu 50MΩ messen, aber die Messspannung liegt typischerweise bei nur ein paar Volt. Aber auch hier gilt: im Hobby-Bereich ist das besser als hoffen.

Ableitstrommessung

Nun wollen wir noch wissen, ob es irgendwelche Leckströme gibt. D.h. ob Strom auf anderen Wegen fließt als Außenleiter und Neutralleiter. Dazu nehme ich eine sehr sensitive Stromzange und messe gemeinsam den Außen- und Neutralleiter. Dafür habe ich einen speziellen Adapter:

Der ermöglicht es, nach Wunsch PE, N oder L einzeln oder gemeinsam mit einer Stromzange zu messen.

Alternativ ist es auch möglich, den Strom im Schutzleiter zu messen, was dann ggf. auch mit einem normalen Multimeter möglich wäre, aber die Stromzangenmethode ist aus verschiedenen Gründen besser.

Wenn alles mit rechten Dingen zugeht, sollte dieser Differenzstrom genau Null sein. Die Norm fordert <3.5mA. Also hat unser Trafo auch diesen Test bestanden. Zwar differieren die Werte beider Methoden, aber beide sind klar im grünen Bereich (25 bzw. 13µA).

Und wie beim Berührungsstrom auch nochmal mit umgedrehtem Stecker messen. Passt alles.

Berührungsstrom

Nun ist der sog. Berührungsstrom an der Reihe. D.h. der Strom, der fließt, wenn man das Ding mit einem geerdeten Kabel berührt. Der muss unter 0.5mA liegen. Für diesen Test muss der Trafo in Betrieb sein, also eingeschaltet und ans Netz angeschlossen und wir messen einfach den Strom zwischen Schutzleiter und Metallteilen am Gehäuse. Dafür ist mein Multimeter wieder gut geeignet und eine Mehrfachsteckdose liefert leichten Zugang zum Schutzleiter. In den µA Bereich schalten, Messleitungen richtig einstöpseln und messen:

Wunnebar – alles im grünen Bereich.

Und weil das so viel Spaß gemacht hat, drehen wir nun den Stecker um und wiederholen die Messung mit umgekehrter Polung. Also Stecker abziehen und andersrum wieder in die Steckdose. Ja – das ist ernst gemeint, denn wir wissen bei unseren deutschen Steckdosen und Steckern nicht, welche Seite der Außenleiter ist und welche Neutral.

Auch diese Messungen sind OK.

Prüfung der Ausgangsspannung

Als Letztes prüfen wir, ob die Ausgangsspannung eigentlich korrekt erzeugt wird und der Trafo nicht auf die Idee kommt, z.B. 1000V zu liefern, denn unser Trafo sollte laut Spezifikation am Ausgang mehr oder weniger die gleiche Spannung haben, wie am Eingang. Also Trafo in Betrieb nehmen und messen, was da rein und wieder rausgeht:

Ebenfalls in Ordnung – die Spannungen stimmen nahezu perfekt überein. Im Falle unseres Trenntrafos ist das gleichzeitig auch die abschließende Funktionsprüfung.

Werkzeugüberlegungen

All diese Messungen kann man am einfachsten mit einem speziellen VDE Gerätetester machen. Im Repair-Cafe haben wir z.B. einen Benning ST-710, um nach einer Reparatur zu prüfen, ob ein Gerät ruhigen Gewissens an den Besitzer ausgehändigt werden kann. Diese Dinger sind nahezu idiotensicher, führen einen durch die verschiedenen Messungen, sind speziell zu diesem Zweck gebaut und haben diverse Prüfzeichen. Leider sind sie sehr teuer – das geht so bei 500€ los und man kann auch ein Vielfaches dafür ausgeben. Für den professionellen Einsatz spielt das keine Rolle, privat oder im Repair-Cafe schon.

Außerdem finde ich es sehr förderlich für das Verständnis, alle Tests auch selbst und ohne automatische Führung durchführen zu können. Auch kann die automatische Führung Einschränkungen mit sich bringen – z.B. wenn das Messprogramm nur einen einzigen Messpunkt für PE-Widerstand oder Berührungsstrom vorsieht. Ich verwende deshalb gerne meinen UT505A Isolationstester. Der kann ebenfalls nach den Regeln der Kunst messen und deckt alles außer der Strommessung ab. Für diese verwende ich Multimeter und Leckstromzange.

Ein Isolationstester hat noch einen weiteren Vorteil: Er kann bei einem defekten Gerät nicht nur diagnostizieren, dass ein Isolationsfeher vorliegt, sondern auch helfen, die diversen Komponenten im Inneren zu prüfen, um die Quelle des Fehlers zu finden und so ggf. eine Reparatur zu ermöglichen.

Auch wenn mein Isolationstester mit ca. 150€ deutlich günstiger ist als ein automatischer Gerätetester, ist das im privaten Bereich allerdings ein eher exotisches Messgerät.

Die Messung mit dem Multimeter ist, je nach Modell, nicht normgerecht, weil sie in der Regel nicht alle geforderten Auflösungen/Messbedingungen (10mΩ bei 200mA Prüfstrom, $\ge$10MΩ bei 500V Prüfspannung) abdeckt, aber im privaten Bereich ist das besser als nichts. Wer sichergehen will, kann sich an einen Elektriker wenden, aber auch viele Repair-Cafes haben Gerätetester und helfen Privatbastlern hier gerne weiter – Prüfplaketten dürfen sie aber normalerweise nicht verteilen.

Fazit

Mein Trenntrafo ist bis auf eine Kleinigkeit in Ordnung – diese habe ich gleich behoben und nun passt alles. Ich bin froh, ihn zu haben.

Die oben beschriebenen Messungen sind auch für ganz normale Geräte (der Schutzklasse I) relevant – v.a. nachdem man an ihnen herumgeschraubt hat. Aber auch für Neugeräte aus Fernost ist ein Sicherheitscheck erfahrungsgemäß keine schlechte Idee.

Und wenn das Gerät Schutzklasse II oder III hat? Dann sind einige der Messungen nicht anwendbar – ich bin sicher, Ihr merkt selber welche. Und es gelten zum Teil andere Grenzwerte. Aber das führt hier zu weit und ich empfehle das in der Norm oder einem entsprechenden Fachartikel nachzuschlagen – die sind leicht zu finden und manche enthalten schöne Diagramme, was wann zu tun ist und welche Grenzwerte gelten.

PS

Sorry für die schlechte Qualität der Photos. Als ich das gemacht habe, war es schon spät und dunkel und ich musste den Kontrast im Nachhinein deutlich anheben, damit die Messgeräte ablesbar werden.

Elektrische Fliegenklatsche

2025-06-15T00:00:00+02:00

Sommerzeit – Insektenzeit. Das freut Blumen, Vögel und Fliegenschwammhersteller, mich aber freut es nicht, denn die blöden Viecher versuchen mein Blut zu trinken und mir durch ihr Surren nachts den Schlaf zu rauben. Deshalb habe ich im Haus verteilt mehrere Insektenabwehrsysteme, die in etwa die Form eines Tennisschlägers haben und die blöden Biester bei Kontakt mit dem Metallgeflecht elektrisch verbrutzeln. Das ist effektiv und höchst befriedigend für den Nutzer.

Doch als ich gestern nach dem Ding griff um eine besonders lästige Mucke zu vernichten zeigte es keine Wirkung. Batterie leer? Also Deckel auf, Batterien raus und schon zeigt sich das ganze Ausmaß der Misere:

Was ist hier geschehen? Fox News titelt sofort "Breaking News: Migrant Mosquito Terrorist Attack in Germany". Gemäßigtere Nachrichtenportale ziehen ein gewöhnliches Auslaufen von Alkalibatterien in Betracht. Ich schließe mich letzterer Meinung an.

Glücklicherweise ist das Krisengebiet auf Batteriefach mit Kontakten und dem Anschlusskabel begrenzt, so dass eine Rettung möglich erscheint.

Zur Tat!

Erstmal alles auseinanderbauen: Schrauben raus, Gehäuse auf:

Dann die Federkontakte rausziehen und alle befallenen Teile mittels Wattestäbchen mit Essigessenz betupfen. Das schäumt sehr unterhaltsam und löst die basischen weißen Verkrustungen auf. Ein paar Minuten einwirken lassen, alles gründlich mit Wasser spülen und trocken. Zum Schluss habe ich die Metallteile noch mit einem kleinen Spritzer Brunox Turbo-Spray versehen – in der Hoffnung, dass das ein bisschen gegen künftige Korrosion der angegriffenen Metallteile helfen möge.

Beim Zusammenbau ist mir dann natürlich noch ein kleines Kabel abgebrochen – Grrr. Also wieder anlöten. Das war weniger leicht als erwartet, denn das Kabel war sehr steif und nahm auch das Lötzinn nur widerwillig an. Definitiv keine Kupferlitze – eher Stahl. Billigprodukt halt...

Egal. Nun sind alle Schrauben wieder drin und es ist an der Zeit frische Batterien einzulegen und einen kleinen Test zu machen. Also eine Mücke suchen, Knopf betätigen und Mücke berühren – Brrrzzzzzzzzz – Rauch steigt auf – Mücke verkohlt. Schön – die Welt wie sie sein soll!

Seagate Barracuda Datenrettung

2025-06-03T00:00:00+02:00

Heute haben wir eine defekte Festplatte. Konkret handelt es sich um eine Seagate Barracuda ST31000528AS mit 1TB Speicher. Der Besitzer hatte sie in seinem PC laufen, als er einen brenzlichen Geruch verspürte und die Platte nicht mehr ging. Die Platte ist schon älter und nicht irre viel Wert, aber es könnte sein, dass sich noch Daten darauf befinden, die dem Eigentümer etwas bedeuten und so versuchen wir uns heute an einer Datenrettung.

Werfen wir mal einen Blick darauf:

Der Plastik-Konnektor sieht in der Tat ziemlich verschmort aus. Also Platine ausbauen und mal einen Blick von der anderen Seite werfen:

Wow! Da hat's ordentlich gebrannt. Und eines der kleinen Bauteile ist zu einer kleinen schwarzen Kugel verbrutzelt und auch die Nachbarn sind well-done.

Nun könnte man versuchen, einfach den Konnektor und die verschmorten Bauteile zu ersetzen, aber das birgt ein nicht unerhebliches Risiko, denn wenn wir was wichtiges übersehen ist es nicht auszuschließen, dass die Platte den Controller beschädigt.

Der sicherere Weg ist, die ganze Platine zu tauschen. Auf Ebay finden sich diverse Anbieter (in der Regel aus China) bei denen man gebrauchte Festplattenplatinen bekommen kann. Aber welche brauchen wir genau? Dazu sollten wir uns nicht allein auf die Modellnummer oder gar den Namen verlassen unter dem die Platte verkauft wurde, denn Hersteller vertreiben häufig verschiedene Versionen und manchmal sogar völlig andere Hardware unter dem gleichen Namen. Was wir brauchen ist die Teilenummer der Platine. Die finden wir auf selbiger:

Also suchen wir nach dem Board 100536501 Rev A. Also auf in die Bucht und eine Ersatzplatine suchen. Die kostet nicht die Welt. Die Angebot liegen so zwischen $20 und $50. Diese hier habe ich dann genommen:

Wie man sieht wird das gleiche Board für verschiedene Plattenmodelle eingesetzt und unser konkretes ist nichtmal in der Liste des Verkäufers, aber das sollte eigentlich keine Rolle spielen solange wir das richtige Platinenmodell haben.

Platinentransplantation

Nun heißt es also Platine tauschen. Aber halt – nicht so eilig! Zwar haben wir die richtige Platine besorgt, aber sie würde mit großer Wahrscheinlichkeit nicht korrekt funktionieren, denn jede Platte hat einen Flash-Chip (oder auch mal mehrere), der Firmware und quasi persönliche Daten genau seiner Platte enthält. Z.B. Seriennummer, SMART data, die Map defekter Sektoren und welche nun ersatzweise verwendet werden und evtl. auch irgendwelche Kalibrierdaten. Diese Daten sind essentiell für eine korrekte Funktion.

Also suchen wir den mal:

OK – neben diversen kleinen SMD Widerständen und Kondensatoren haben wir da:

TI SH6968B: Microcontroller
Dieser scheint direkt mit dem Schreib-Lesekopf verbunden zu sein
ST V60131 Microcontroller
Dieser scheint das SATA Interface zu bedienen
Samsung K4H561638J-LCCC: 256MB DDR SDRAM
Fairchild 2P102A: Integrated P-Channel MOSFET and Schottky Diode
Motorsteuerung?
Winbond 25X40ALS15: 4Mbit/512KB SPI Flash
Das dürfte unser Firmware Chip zu sein

Diese Typenbezeichnungen sind der Ersatzplatine entnommen – auf der originalen sind teils leicht andere (bzw. von anderen Herstellern) verbaut, die aber kompatibel sein dürften.

Firmware-Transfer

Als nächstes müssen wir die Daten des original-Firmware-Chips auf die Ersatzplatine bringen. In der Regel macht man das einfach durch aus- und wieder einlöten. Alternativ könnte man die Daten auch auslesen und den Chip der neuen Platine damit programmieren. Beides hat seine Vor- und Nachteile: Auslöten erfordert eine Heißluftstation und etwas Übung. Auch ist in diesem speziellen Fall darauf zu achten, dass der Chip direkt neben dem SATA Konnektor liegt und der somit geschützt werden muss damit er nicht wieder schmilzt. Da klingt umprogrammieren besser, aber das wiederum setzt ein entsprechendes Programmiergerät voraus und in der Praxis kann es manchmal Schwierigkeiten geben Flash-Chips in-circuit auszulesen und zu programmieren, was dann auch wieder Auslöten nach sich ziehen würde.

Flash!

Als erstes habe ich mal meinen CH341A Programmer herausgekramt und mit einem Clip an den Flash-Chip angeschlossen. IMSprog starten, autodetect anklicken und:

Hm. Doof. Aber gut – dann eben auslöten.

Oder eben doch auf die heiße Art...

Zunächst löten wir mal den Chip von der verbruzelten Platine runter. Dazu verwenden wir die Heißluftstattion – 400°C, 70% Luftstrom:

Da die Platine eh entsorgt wird mache ich mir nicht die Mühe den bereits geschmolzenen Konnektor irgendwie zu schützen. Ein paar Sekunden draufhalten und der Chip kann mit der Pinzette abgehoben werden. Erfreulicherweise zeigte das Plastik des Konnektors keinerlei Tendenzen zu schmelzen, d.h. das Abschirmen können wir uns vermutlich auch bei der neuen Platine sparen.

Nun also auf die gleiche Weise den Chip von der Neuen Platine entfernen.

Dann erstmal sauber machen: Mit etwas Entlötlitze und dem Lötkolben alles Lötzinn von den Pads entfernen und mit Isopropylalkohol putzen. Dann die Pads mit etwas bleihaltigem Lot verzinnen und ein bisschen Flussmittel auf das Ganze und den Chip schonmal daneben legen:

Nun den alten Chip vorsichtig darauf positionieren, so dass die Ausrichtung stimmt und die Beinchen schon in etwa auf den Pads liegen. Heißluft an und einlöten. Zuletzt nochmal kurz mit dem Lötkolben nacharbeiten, alles mit Isoprop putzen, fertig.

Testen

Das ging problemlos von der Hand – aber geht die Platte nun auch? Also erstmal den IDE/SATA2USB-Adapter anschließen:

Strom drauf und an den Rechner anschließen. Die Platte läuft hörbar hoch – gut. Wird sie detektiert?

❯ lsblk
NAME                        MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE  MOUNTPOINTS
sda                           8:0    0 931.5G  0 disk
└─sda1                        8:1    0 931.4G  0 part
nvme0n1                     259:0    0   1.8T  0 disk
├─nvme0n1p1                 259:1    0   512M  0 part  /boot/efi
├─nvme0n1p2                 259:2    0   488M  0 part  /boot
└─nvme0n1p3                 259:3    0   1.8T  0 part
  └─nvme0n1p3_crypt         254:0    0   1.8T  0 crypt
    ├─wintermute--vg-root   254:1    0   1.8T  0 lvm   /
    └─wintermute--vg-swap_1 254:2    0   976M  0 lvm   [SWAP]

nvme0n1 ist meine Laptop SSD und sda ist die reparierte Platte – cool. Als nächstes auf konkretere Lebenszeichen testen:

❯ sudo smartctl -a /dev/sda
smartctl 7.3 2022-02-28 r5338 [x86_64-linux-6.1.0-37-amd64] (local build)
Copyright (C) 2002-22, Bruce Allen, Christian Franke, www.smartmontools.org

=== START OF INFORMATION SECTION ===
Model Family:     Seagate Barracuda 7200.12
Device Model:     ST31000528AS
Serial Number:    9VP39LTJ
LU WWN Device Id: 5 000c50 01a20815b
Firmware Version: CC38
User Capacity:    1,000,203,804,160 bytes [1.00 TB]
Sector Size:      512 bytes logical/physical
Rotation Rate:    7200 rpm
Device is:        In smartctl database 7.3/5319
ATA Version is:   ATA8-ACS T13/1699-D revision 4
SATA Version is:  SATA 2.6, 3.0 Gb/s
Local Time is:    Tue Jun  3 20:23:53 2025 CEST

==> WARNING: A firmware update for this drive may be available,
see the following Seagate web pages:
http://knowledge.seagate.com/articles/en_US/FAQ/207931en
http://knowledge.seagate.com/articles/en_US/FAQ/213891en

SMART support is: Available - device has SMART capability.
SMART support is: Enabled

=== START OF READ SMART DATA SECTION ===
SMART Status command failed: Connection timed out
SMART overall-health self-assessment test result: PASSED
Warning: This result is based on an Attribute check.

General SMART Values:
Offline data collection status:  (0x82) Offline data collection activity
                    was completed without error.
                    Auto Offline Data Collection: Enabled.
Self-test execution status:      (   0) The previous self-test routine completed
                    without error or no self-test has ever 
                    been run.
Total time to complete Offline 
data collection:        (  600) seconds.
Offline data collection
capabilities:            (0x7b) SMART execute Offline immediate.
                    Auto Offline data collection on/off support.
                    Suspend Offline collection upon new
                    command.
                    Offline surface scan supported.
                    Self-test supported.
                    Conveyance Self-test supported.
                    Selective Self-test supported.
SMART capabilities:            (0x0003) Saves SMART data before entering
                    power-saving mode.
                    Supports SMART auto save timer.
Error logging capability:        (0x01) Error logging supported.
                    General Purpose Logging supported.
Short self-test routine 
recommended polling time:    (   1) minutes.
Extended self-test routine
recommended polling time:    ( 176) minutes.
Conveyance self-test routine
recommended polling time:    (   2) minutes.
SCT capabilities:          (0x103f) SCT Status supported.
                    SCT Error Recovery Control supported.
                    SCT Feature Control supported.
                    SCT Data Table supported.

SMART Attributes Data Structure revision number: 10
Vendor Specific SMART Attributes with Thresholds:
ID# ATTRIBUTE_NAME          FLAG     VALUE WORST THRESH TYPE      UPDATED  WHEN_FAILED RAW_VALUE
  1 Raw_Read_Error_Rate     0x000f   112   099   006    Pre-fail  Always       -       46938546
  3 Spin_Up_Time            0x0003   095   094   000    Pre-fail  Always       -       0
  4 Start_Stop_Count        0x0032   098   098   020    Old_age   Always       -       2698
  5 Reallocated_Sector_Ct   0x0033   100   100   036    Pre-fail  Always       -       0
  7 Seek_Error_Rate         0x000f   075   060   030    Pre-fail  Always       -       33428981
  9 Power_On_Hours          0x0032   096   096   000    Old_age   Always       -       4186
 10 Spin_Retry_Count        0x0013   100   100   097    Pre-fail  Always       -       0
 12 Power_Cycle_Count       0x0032   100   100   020    Old_age   Always       -       597
183 Runtime_Bad_Block       0x0032   100   100   000    Old_age   Always       -       0
184 End-to-End_Error        0x0032   100   100   099    Old_age   Always       -       0
187 Reported_Uncorrect      0x0032   100   100   000    Old_age   Always       -       0
188 Command_Timeout         0x0032   100   098   000    Old_age   Always       -       29
189 High_Fly_Writes         0x003a   098   098   000    Old_age   Always       -       2
190 Airflow_Temperature_Cel 0x0022   077   053   045    Old_age   Always       -       23 (Min/Max 23/23)
194 Temperature_Celsius     0x0022   023   047   000    Old_age   Always       -       23 (0 15 0 0 0)
195 Hardware_ECC_Recovered  0x001a   036   027   000    Old_age   Always       -       46938546
197 Current_Pending_Sector  0x0012   100   100   000    Old_age   Always       -       0
198 Offline_Uncorrectable   0x0010   100   100   000    Old_age   Offline      -       0
199 UDMA_CRC_Error_Count    0x003e   200   200   000    Old_age   Always       -       0
240 Head_Flying_Hours       0x0000   100   253   000    Old_age   Offline      -       6303 (79 5 0)
241 Total_LBAs_Written      0x0000   100   253   000    Old_age   Offline      -       3319003999
242 Total_LBAs_Read         0x0000   100   253   000    Old_age   Offline      -       3300937566

SMART Error Log Version: 1
No Errors Logged

SMART Self-test log structure revision number 1
No self-tests have been logged.  [To run self-tests, use: smartctl -t]

SMART Selective self-test log data structure revision number 1
 SPAN  MIN_LBA  MAX_LBA  CURRENT_TEST_STATUS
    1        0        0  Not_testing
    2        0        0  Not_testing
    3        0        0  Not_testing
    4        0        0  Not_testing
    5        0        0  Not_testing
Selective self-test flags (0x0):
  After scanning selected spans, do NOT read-scan remainder of disk.
If Selective self-test is pending on power-up, resume after 0 minute delay.

Das sieht hervorragend aus. Als nächstes mounten und einen Blick werfen:

❯ df -h
Filesystem                       Size  Used Avail Use% Mounted on
[...]
/dev/sda1                        932G  767G  165G  83% /media/phil/RESCUE

Top! Die Platte läuft wieder. Allerdings sollte man sie nicht einfach weiterverwenden, sondern umgehend alle Daten in Sicherheit bringen. Also

cp -ar /media/phil/RESCUE /media/phil/BACKUP/

Und laaange laufen lassen.

Fazit

Es ist uns wirklich gelungen die Patte wiederzubeleben und alle Daten zu retten. Solche Projekte machen Spaß!

Neue Strombegrenzer Glühbirne

2025-03-31T00:00:00+02:00

Vor einer ganzen Weile hatte ich mal meinen luxuriösen dim bulb tester aka Strombegrenzer-Glühbirne vorgestellt. Den benutze ich nach wie vor und bin sehr glücklich damit. Neuerdings hatte ich aber das Bedürfnis, eine kleinere, einfachere Version zu bauen, die man leichter mitschleppen kann (Repair-Cafe).

Also habe ich den ursprünglichen Schaltplan ein bisschen zusammengestrichen und ein kleineres Gehäuse, sowie ein digitales Einbauinstrument für Strom und Spannung besorgt. Hier meine Einkaufsliste:

Gehäuse 120120x90mm (8,60€, Aliexpress)
E27 Lampenfassung (3€, Amazon)
Wippschalter mit 3 Positionen (3€, Amazon)
Digitales Panel-Meter, 230V, (4,20€, Aliexpress)
Schuko-Verlängerungskabel, 1m (8€, Amazon)
Kleiner Sicherungsautomat 10A (ca. 3-5€)
2 Kabelverschraubungen (ca. 2€ wenn man eine ganze Tüte nimmt, Amazon)

Also um die 30€, das finde ich OK.

Zudem brauchen wir ein bisschen Litze (1.5mm²) und Material zum Kabel verbinden, Laubsäge, Teppichmesser und Feile zur Gehäusebarbeitung, sowie natürlich eine Glühbirne.

Planung

Diesmal halten wir die Dinge einfacher als beim letzten mal. D.h. mein Schaltplan sieht so aus:

Achtung: das eingezeichnete Amperemeter ist in Wahrheit Teil des Kombi-Instrument und funktioniert berührungslos in Form eines kleinen Stromwandlers.

Mit einer Sache habe ich eine Weile gehadert: der Position des Voltmeters. Grundsätzlich haben wir nämlich zwei Optionen:

Vor der Lampe (wie oben eingezeichnet)
Hinter Lampe und Schalter

Variante 1 hat den Nachteil, dass die Netzspannung auch angezeigt wird, wenn der Schalter auf Off steht, was evtl. irreführend sein kann. Variante 2 wirkt von daher sauberer, hat aber das Problem, dass das Panelmeter eine Mindestspannung braucht und wenn wir eine stromhungrige Last anschließen bricht diese hinter der Glühbirne zusammen und die Anzeige geht nicht mehr. Also habe ich Variante 1 gebaut.

Letztlich habe ich dann auch den Lamp Test Taster weggelassen, weil man auch ohne klarkommt und Taster für 230V ziemlich groß sind, wenn sie auch ein bisschen Strom vertragen.

Bei der Sicherung habe ich mich für 10A entscheiden – das ist genug für eigentlich alle Geräte, die man mit sowas in Testbetrieb nehmen würde und deutlich unter den 16A in der Verteilung, so dass im Falle eines Falles im Repair Cafe nicht der Hausmeister gerufen werden muss, weil die lokale Sicherung zuerst auslöst.

Frisch ans Werk

Also erstmal wieder die Ausschnitte für Schalter und Panelmeter anzeichnen, mit dem Teppichmesser nachziehen, hübsche Löcher in die Ecken der Ausschnitte bohren und den Rest mit Laubsäge, Feile und Messer erledigen bis die Ausschnitte perfekt sind. Dann noch die Löcher für die Kabelverschraubungen machen und schon sind die Gehäusearbeiten beendet.

Nun alle Elemente in die frisch gesägten Löcher einbauen, Verlängerungskabel durchschneiden, abmanteln und durch die Verschraubungen popeln. Dann die Adern abisolieren und alles nach Plan verkabeln. Dabei habe ich diesmal keine Wagoklemmen verwendet, sondern so Crimp-Kappen (CE1, CE2 und CE5 je nach Anzahl und Querschnitt der Kabel, die rein müssen). Oh – und nicht vergessen, den Stromwandler für die Stommessung über die braune Ader zu schieben, bevor man diese anklemmt. Fragt nicht, woher ich das weiß. ;-)

Fertig. Und so sieht das Ganze dann live und in Farbe aus:

Sehr schön – gefällt mir gut.

Noch eine LED-Leuchte reparieren

2025-03-07T00:00:00+01:00

Irgendwas scheint gerade in der Luft zu liegen, denn kaum habe ich die eine LED-Leuchte repariert fängt die nächste an zu spinnen. Die Symptome sind recht ähnlich wie beim letzten mal: Die Leuchte geht an, aber manchmal auch einfach so wieder aus und je nach Lust und Laune irgendwann wieder an. Also vermute ich mal, dass das heute langweilig wird und wir wieder die Ausgangs-Elkos wechseln werden – gäääähn.

Aber Eins nach dem Anderen. Erstmal Lampe von der Decke holen und einen Blick darauf werfen:

Schwester – Zange

Gehäuse von der Leuchte abschrauben, mit einem kleinen Schraubenzieher den Deckel abklipsen und schon können wir die Platine herausnehmen:

Das nenne ich mal eine wirklich billige Platine! Sie ist leicht verzogen, alles wirkt billig und mäßig vertrauenerweckend. Dafür sehen die beiden Ausgangs-Elkos eigentlich unauffällig aus. Und auch eine Messung von Kapazität und ESR macht sie nicht verdächtig. Ja – nur in der Schaltung gemessen, aber ...

Dafür findet sich an der unteren Kante leicht links von der Mitte ein sehr dekorativer Brandfleck.

Also Platine umdrehen und mal nachsehen, was sich auf der anderen Seite des Flecks findet:

Zwei Widerstände (R31, R32). Und sie sehen aus, als hätten sie ein hartes Leben gehabt, jedenfalls sind sie schön knusprig gebraten und die Lötstellen sehen sehr unglücklich aus. Noch viel unglücklicher sehen sie aber von der anderen Seite betrachtet aus:

Die linke ist hauchdünn und die rechte existiert im Grunde nicht (mehr?). Schlecht.

Operation

Also erstmal raus mit den beiden, Lötzinn schön mit etwas Entlötlitze aufsaugen und alles mit Alkohol putzen. Die beiden sind parallel geschaltet und tragen die Aufschrift 7502 – also 75kΩ. Dann frische Widerstände suchen. In meiner SMD-Widerstandsschachtel habe ich nach einigem Kramen zwei passende gefunden. (ich muss die dringend mal besser sortieren...) Beide einlöten, alles wieder zusammenbauen und die Lampe aufhängen. Strom an und geht wieder :-)

Unschuldsvermutung

Hiermit entschuldige ich mich förmlich bei den beiden Ausgangs-Elkos und gelobe zukünftig immer die Unschuldsvermutung zu respektieren wenn ich einen Blog-Post schreibe oder was repariere.

LED-Leuchte reparieren

2025-02-23T00:00:00+01:00

Die Umwelt ist was schönes und deswegen versuchen wir ja auch, sie zu beschützen. Z.B. indem wir alle Glühbirnen weggeschmissen und durch LED-Leuchtmittel ersetzt haben. Das spart Strom und so eine LED hält viel länger als ein Glühwendel. Leider ist das nur die halbe Wahrheit, denn mit der LED hat sich auch die Bauform "mit fest verbautem Leuchtmittel" verbreitet und so muss man im Defektfall nicht nur die LED ersetzen, sondern oft die ganze Lampe. Und so eine Lampe kostet schnell mal 50 bis mehrere hundert Euro.

Warum sterben die so schnell? Ich dachte LED laufen ewig? Tun sie eigentlich auch, aber die Lampenhersteller wollen natürlich möglichst günstig produzieren und entsprechend billig sehen die LED-Treiber dann aus. Und um die Sache schlimmer zu machen, müssen die Treiber hohe Temperaturen ertragen, weil sie in der Regel in enge Gehäuse eingebaut und/oder unter abgehängten Decken verborgen werden. Das stresst die Billigkomponenten über Gebühr und so sind es fast immer die Treiber, die sterben – nicht die LEDs. Leider hat das den gleichen Effekt: neue Lampe kaufen. Geld spart man also durch die LEDs ganz sicher nicht und ob es wirklich ökologischer ist, wenn man dauernd ganze Lampen wegwerfen muss ist auch fraglich. Da machen Reparaturen total Sinn. Leider kann man die Treibermodule nur in den seltensten Fällen als Original-Ersatzteil bekommen und ist dann auf generische Treiber unbekannter Herkunft angewiesen, wobei man gut aufpassen muss, dass sie auch wirklich zur Lampe passen. Oder besser: selber reparieren.

Heute war es mal wieder so weit: Es hat eine große Deckenleuchte erwischt. Konkret ist es eine etwa 6 Jahre alte Eglo Sarsina-C. Die leuchtet zwar noch, verhält sich beim Einschalten aber ungewöhnlich: Sie geht kurz an, dann für ca. eine Sekunde wieder aus bevor sie dann doch zu funktionieren beliebt. Ich denke, darum sollte ich mich sofort kümmern und nicht abwarten, bis die endgültig stirbt.

Obduktion

Also erstmal Lampe von der Decke holen und einen Blick hinein werfen. In der Blende finden wir den LED-Treiber:

Deckel runter und hineinschauen und das Problem springt uns förmlich an:

Die beiden Elkos (820µF, 50V, 105°C) sehen deutlich gerundet aus. Sie liegen auf der Sekundärseite und haben den Job, die Ausgangsspannung zu glätten.

Die Lampe ist ca. 6 Jahre in Betrieb und im Laufe der Zeit steigt dann der ESR (Equivalent series resistance = Serienwiderstand) der Kondensatoren, wodurch sie noch heißer laufen und schließlich die Elektrolytflüssigkeit vor sich hin köchelt und die Elkos bläht.

Also löten wir die mal aus und vermessen sie:

OK – die sind hin. Nicht nur ist die Kapazität von 820 auf 34 bzw. 22 µF gesunken, auch der ESR ist wie schon vermutet auf ca. 5-7 Ohm gestiegen. Zwar haben wir kein Datenblatt für die konkreten Elkos, aber man kann Tabellen finden, die ungefähre Richtwerte liefern. Und nach diesen Tabellen sollte ein 820 µF Elko, der für 50V ausgelegt ist einen ESR in der Größenordnung von 0.1 Ohm haben.

Reparieren

Also müssen wir neue Elkos einbauen. Gesagt, getan: neue Elkos rein, Netzteil wieder einbauen und Lampe an die Decke zurück hängen. Runter von der Leiter und Strom an. Trommelwirbel – geht wieder :-)

Nachtrag

Wer genau hingeschaut hat wird vielleicht gemerkt haben, dass meine Messung nicht nach den Regeln der Kunst ausgeführt wurde: Um den ESR von Elkos zu bestimmen, sollte man bei 100kHz messen während ich oben nur 1kHz eingestellt hatte. Für die Kapazitätsmessung hingegen wären so ca. 100Hz besser gewesen. Das verfälscht das Ergebnis. Leider habe ich die defekten Elkos schon entsorgt und kann somit keine korrigierte Messung nachliefern. Aber es besteht dennoch kein Zweifel, dass beide total im Eimer sind...

eBooks unter LINUX nutzen

2025-02-11T00:00:00+01:00

Wie Ihr sicher schon mitbekommen habt, interessiere ich mich für Elektronik und da bleibt es nicht aus, dass ich mir Bücher zum Thema kaufe. Die meisten Bücher meiner Elektronik-Bibliothek sind auf Englisch, denn irgendwie schaffen es deutsche Autoren scheinbar nicht, den langatmig belehrenden Stil von Schulbüchern der 50er Jahre abzustreifen. Englische Werke sind in der Regel viel zugänglicher, ansprechender illustriert und einfach angenehmer zu lesen. Allerdings gibt es auch Ausnahmen; so stehen seit vielen Jahren ein paar Bücher aus der Reihe "Beuth Elektronik" in meinem Schrank, die ich recht gut fand.

Kein gutes Werk bleibt ungestraft

Nun juckte es mich neulich, mal wieder in den dritten Band (Grundschaltungen) hineinzuschauen und ich finde das Buch nach wie vor gut (ich habe die 8. Auflage, aktuell ist die 18.). Nun liest man so ein Buch ja normalerweise nicht von Anfang bis Ende, wie einen Roman, sondern schlägt es eher gezielt auf, wenn man ein konkretes Problem hat und da wünsche ich mir oft ein PDF. Das kann man schnell durchsuchen und ich kann es immer auf meinem Rechner haben und auch unterwegs hineinschauen. Also habe ich ein wenig im Netz recherchiert und bin auch schnell fündig geworden. Buecher.de hat es im Angebot:

Sehr gut. Und umso besser, dass es nicht dieses blöde epub Format ist, sondern ein richtiges PDF! Und 28€ ist es mir wert auch wenn ich das Buch eigentlich schon habe. Also schnell auf Bestellen klicken, bezahlen und sich auf den Download freuen.

Umso größer war die Ernüchterung, als ich das File vor mir hatte:

❯ ls
Beuth_Grundschaltungen_7968143316389.acsm

acsm – WTF!?!

Was in aller Welt ist ein acsm File? Okular oder Atril können es jedenfalls nicht öffnen und das System hat keinen sinnvollen Vorschlag, womit man das lesen kann. Bei genauerer Betrachtung ist das auch kein Wunder, denn mit 1167 Byte ist es eindeutig zu klein, um tatsächlich ein Buch zu enthalten. Was also ist das?

❯ file Beuth_Grundschaltungen_7968143316389.acsm
Beuth_Grundschaltungen_7968143316389.acsm: ASCII text

Aha. Text also. Mal reinschauen:

<fulfillmentToken fulfillmentType="buy" xmlns="http://ns.adobe.com/adept" xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/">
    <distributor>urn:uuid:xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx</distributor>
    <operatorURL>https://acs.pageplace.de/fulfillment</operatorURL>
    <expiration>2025-03-10T20:32:27Z</expiration>
    <transaction>SHBUECHER.BWS_xxxxxxxxx.xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx</transaction>
    <resourceItemInfo>
        <resource>urn:uuid:xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx</resource>
        <resourceItem>0</resourceItem>
        <metadata>
            <dc:title xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/">Grundschaltungen</dc:title>
            <dc:format xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/">application/pdf</dc:format>
            <dc:identifier xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/">urn:uuid:xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx</dc:identifier>
        </metadata>
        <src>https://api.pageplace.de/v1/files/adrm/xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx/DT0xxx.xxxxxxxxxxxxx_xxxxxxxxx.pdf</src>
        <downloadType>simple</downloadType>
    </resourceItemInfo>
    <hmac>xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx</hmac>
</fulfillmentToken>

Die ganzen UUIDs und ähnliches habe ich zensiert, da zu vermuten ist, dass das mein Zugangs-Schlüssel ist. Das erste das mir ins Auge sticht ist, dass da ein Expiration Datum drin ist – in 1 Monat!?! Soll das heißen, dass ich danach den Zugriff verliere? Oder zumindest der erneute Download nicht mehr möglich ist? Das wäre sehr problematisch, denn was, wenn ich mal einen neuen Rechner habe und das File irgendwo in den Tiefen des Adobe Systems verborgen ist und ich garkein echtes PDF habe, das sich in meinem Backup findet?

Also tun wir das was eigentlich nie jemand tut: wir lesen das Kleingedruckte.

Na toll – da bin ich auf so ein blödes Digital Restriction Management reingefallen. Also kein PDF. Stattdessen ein Key-File für irgendein System von Adobe, das (selbstverständlich) nicht für LINUX zur Verfügung steht.

Also habe ich Buecher.de kontaktiert und sinngemäß wurde mir mitgeteilt:

ätsche-bätsch ist kein richtiges PDF. Stand ja auch da, dass mit "PDF" kein PDF gemeint ist, sondern ein DRM Dings. Wer lesen kann ist echt im Vorteil.

Bin ich hier bei den Simpsons oder was?

Also habe ich zurückgeschrieben, dass ich das sehr betrüblich finde und man halt nicht "PDF" schreiben soll, wenn man das garnicht so meint. Und überhaupt würde ich das Buch gerne zurückgeben, wenn ich es schon nicht nutzen kann.

Aber da habe ich wenig Hoffnung. Grrrrr.

Hilfe zur Selbsthilfe

Aber was kann man da sonst noch tun?

Laute Flüche und Verwünschungen ausstoßen – das erleichtert.
Sich ein bisschen mit dem DRM System befassen

Zunächst habe ich einen Online-Konverter probiert, der aber nur endlos eine "Bitte Warten" Animation gezeigt hat. Nach 10 Minuten hatte ich keine Lust mehr zu warten.

Also habe ich mich dann schnell Punkt 2 zugewandt und ein wenig recherchiert. Es scheint verschiedene Wege zu geben – der einfachste ist wohl unter Windows, denn soweit ich das lesen konnte bietet dieses Adobe Digital Editions Ding die Möglichkeit, das PDF (oder in anderen Fällen ePub) herunterzuladen und lokal zu speichern. Vermutlich braucht man dann immernoch das ACSM File oder ein Passwort oder so, aber immerhin kann man das PDF speichern und verliert es nicht. Aber das geht eben nur unter Windows oder MacOS.

Also erforschen wir mal, ob wir das unter LINUX hinkriegen.

Als erstes brauchen wir libgourou. Leider gibt es kein fertiges Debian Package, also selber bauen.

Zunächst müssen wir ein paar Dependencies installieren:

sudo apt install libcurl4-openssl-dev openssl libzip-dev libpugixml1v5-dev

Und dann klonen wir das git repository:

git clone https://forge.soutade.fr/soutade/libgourou.git

Und versuchen das zu kompilieren:

cd libgourou
make all

Doch leider:

Building libgourou 0.8.6
mkdir lib
./scripts/setup.sh
Cloning into 'lib/updfparser'...
fatal: remote error: access denied or repository not exported: /updfparser.git
./scripts/setup.sh: line 6: pushd: lib/updfparser: No such file or directory
make[1]: Entering directory '/home/pagel/tmp/libgourou'
Building libgourou 0.8.6
mkdir obj
g++ -Wall -fPIC -I./include -I./usr/include/pugixml -I./lib/updfparser/include -O2 -c src/libgourou.cpp -o obj/libgourou.o
src/libgourou.cpp:25:10: fatal error: uPDFParser.h: No such file or directory
   25 | #include <uPDFParser.h>
      |          ^~~~~~~~~~~~~~
compilation terminated.
make[1]: *** [Makefile:72: obj/libgourou.o] Error 1
make[1]: Leaving directory '/home/pagel/tmp/libgourou'
./scripts/setup.sh: line 8: popd: directory stack empty
make: *** [Makefile:63: lib] Error 1

Hm. Nach kurzer Fehlersuche wird klar: da ist ein Fehler in scripts/setup.sh. dort steht in Zeile 5:

git clone git://soutade.fr/updfparser.git lib/updfparser

Der Pfad stimmt nicht. Korrekt muss es heißen:

git clone git://soutade.fr/soutade/updfparser.git lib/updfparser

(Inzwischen ist das Problem im repository korrigiert worden.)

Also neuer Versuch:

make ultraclean
make all

Passt – der Build läuft brav durch. Sehr schön.

Die Tools liegen nun unter ./utils. Nun könnte man das ganze mittels sudo make install installieren, aber eigentlich glaube ich nicht, dass ich das so oft brauche. Also einfach lokal laufen lassen – ohne installation. Damit die gourou library von den Tools gefunden wird müssen wir erstmal eine Umgebungsvariable setzen:

LD_LIBRARY_PATH=$PWD
export LD_LIBRARY_PATH

Nun können wir die tools aufrufen:

❯ ./utils/adept_activate
adept_activate create new device files used by ADEPT DRM

Usage: adept_activate OPTIONS

Global Options:
  -a|--anonymous    Anonymous account, no need for username/password (Use it only with a DRM removal software)
  -u|--username     AdobeID username (ie adobe.com email account)
  -p|--password     AdobeID password (asked if not set via command line)
  -O|--output-dir   Optional output directory were to put result (default ./.adept). This directory must not already exists
  -H|--hobbes-version   Force RMSDK version to a specific value (default: version of current librmsdk)
  -r|--random-serial    Generate a random device serial (if not set, it will be dependent of your current configuration)
  -v|--verbose      Increase verbosity, can be set multiple times
  -V|--version      Display libgourou version
  -h|--help     This help

Sehr gut.

Als nächstes brauche ich einen Account bei diesem Adobe-Dienst. Dazu muss ich mich hier registrieren. Nun können wir ein config File erstellen:

❯ ./utils/adept_activate -u phil@techbotch.org
Enter password:
phil@techbotch.org fully signed and device activated in /home/phil/.config/adept/

Als nächstes laden wir das verschlüsselte PDF herunter:

❯ ./utils/acsmdownloader ~/media/books/electronics/Beuth_Grundschaltungen_9783834361769.acsm
Download 100%
Created Grundschaltungen Elektronik 3.pdf

Das PDF file ist passwortgeschützt. D.h. Okular & Co können es im Prinzip öffnen, aber Ihr müsst jedes mal das Passwort eingeben. Das Passwort, dass Ihr nicht kennt. Nun kann man das sicher aus den Daten im acsm File konstruieren, aber dazu habe ich gerade keine Lust.

Einfacher ist es, den Passwortschutz einfach zu entfernen:

❯ ./utils/adept_remove Grundschaltungen\ Elektronik\ 3.pdf -o Grundschaltungen\ Elektronik\ 3_unlocked.pdf
DRM removed into new file Grundschaltungen Elektronik 3_unlocked.pdf

Und schon kann man das Ganze ohne lästige Passworteingabe nutzen. Und um sicherzustellen, dass ihr das gekaufte PDF nicht versehentlich verbreitet, könnt Ihr mit pdftk wieder ein neues Passwort vergeben, das Ihr dann kennt:

pdftk Grundschaltungen\ Elektronik\ 3_unlocked.pdf output Grundschaltungen\ Elektronik\ 3_locked.pdf user_pwd GreaTsEaCret

Sehr schön. Nun bin ich wieder versöhnt und kann das Buch so verwenden, wie gedacht.

Lustigerweise hat sich Buecher.de gerade als ich fertig war wieder gemeldet: Sie würden das Buch kulanzweise zurücknehmen und mir eine Gutschrift geben. Ich glaube das wird nicht nötig sein und sie werden die Begründung nicht gut finden.

Immerhin ist das Buch immer noch so gut wie früher – nur die Abbildungen sind eine Katastrophe: Die wurden vom Verlag bei niedriger Auflösung und hoher Kompression als JPG eingebunden und sind entsprechend unscharf und voller Kompressionsartefakte. Da waren echte Profis am Werk ...

Darf man das?

Schwierige Frage. Einerseits haben die großen Medienkonzerne ja durchgesetzt, dass die Umgehung von derartigen Nutzungseinschränkungen als Kaptitalverbrechen gilt und mit dem Tode bestraft werden sollte. Andererseits gibt es da die Sache mit der Privatkopie. Wobei ich ja nicht mal eine Kopie gemacht, sondern einfach das Produkt nutzbar gemacht habe. D.h. wenn Ihr eine kompetente Antwort auf die Fragen haben wollt, müsst Ihr mit einem Anwalt reden. Ob die Antwort verständlich ausfällt wage ich nicht zu prognostizieren.

8858 Heißluft "Station"

2024-12-28T00:00:00+01:00

Manchmal muss man Zeug auslöten und wenn es sich dabei um SMD Bauteile handelt, dann ist ein Lötkolben nicht die erste Wahl. Deshalb habe ich eine Heißluftstation (Aoyue 852A++) – die war damals ziemlich billig und ist sicher nicht das Gelbe vom Ei, aber sie funktioniert einigermaßen. Hin und wieder liebäugle ich mit dem Gedanken, mir eine moderne von Atten oder Quick zuzulegen, aber bisher hat die alte gereicht.

Neuerdings hatte ich aber manchmal das Bedürfnis nach einer mobilen Lösung (Repair-Cafe) und da will man keine ganze Heißluftstation rumschleppen. Also habe ich mich mal umgesehen und bin auf Aliexpress fündig geworden. Die Beschreibung Hot air gun 8858 Micro Rework soldering station LED Digital Hair dryer for soldering 650W Heat Gun welding repair tools Heat Gun klingt natürlich vielversprechend und der Preis war sehr verlockend.

Ja – kann gut sein, dass sie Müll ist, aber das wollte ich ausprobieren und ich will sie ja auch nicht verwenden, um Laptopprozessoren zu wechseln, sondern eher für Kleinkram, wie den gelegentlichen MOSFET oder Kondensator oder auch mal für Schrumpfschlauch.

Erster Eindruck

Was bekommt man also für so kleines Geld? Zunächstmal ein Handstück, in das der Ventilator für den Luftstrom eingebaut ist. Selbiges wird über einen 8-poligen Stecker angeschlossen. Die Stromversorgung und Regelung erfolgt dann über ein externes Netzteil, das größenmäßig an übliche Laptopnetzteile erinnert, aber auch ein Display und drei Folientasten zur Einstellung von Temperatur und Luftstrom beherbergt. Außerdem bekam ich drei verschiedene Düsen, ein Ersatz-Heizelement und eine Ablage für das Handstück.

Laut Hersteller hat das Ding eine Leistung von max 700W, anderswo steht 100-650W Heizleistung. Die Temperatur lässt sich auf Werte zwischen 100 und 480 °C einstellen. Das Gebläse schaltet man in Stufen von 1 bis 10.

Die Düsen werden aufgesteckt und haben eine Art Bajonettverschluss, der allerdings wenig vertauenerweckend wirkt. Aber sie halten.

Innenleben

Also erstmal Gehäuse aufmachen. Das ist unerwartet einfach, denn es gilt nur, vier Philips Schrauben zu lösen und schon sind wir drin. Keine Verklebung oder irgendwelche "Tamper-Proof" Albernheiten. Deckel ab und schon sehen wir die Platine:

Insgesamt recht aufgeräumt. Und freundlicherweise sind alle Buchsen ordentlich beschriftet – das macht das Leben leichter. Zum Handstück gehen 8 Leitungen. Zwei davon sind merklich dicker als die anderen – die dürften für die Heizung sein. Zwei steuern vermutlich das Gebläse und zwei gehören zum Temperatursensor. Der PE Anschluss ist ebenfalls zum Handstück geführt und der achte Pin dürfte zum Magnetschalter gehen, der das Gerät abschaltet, wenn man das Handstück in die Halterung legt.

Messen wir mal nach, wieviel Spannung da verwendet wird. Die Heizung wird mit 240V betrieben, während der Lüfter nur 12 V bekommt. Auf der Platine kann man gut den dicken Triac sehen, der das Heizelement steuert – leider ist er unbeschriftet, so dass man im Falle einer Reparatur Spaß haben wird.

Test

Also probieren wir das Ding mal aus. Die Verarbeitung fühlt sich erwartungsgemäß eher billig an, aber nicht unterirdisch.

Sicherheit

In der Vergangenheit hatte ich ein paar "interessante" Erlebnisse bezüglich Sicherheit bei Billigimporten technischer Geräte. Deshalb prüfen wir zunächst mal grob, ob zu erwarten ist, dass wir bei der Benutzung tot umfallen oder nicht. Ich habe keinen richtigen Gerätetester, aber zumindest schauen wir mal ein paar Basics an:

Es sind keine Schäden zu erkennen und auch keine exponierten Teile, die so aussehen, als sollen sie Strom führen.
Das Netzkabel hat einen Schutzleiterkontakt und mündet in einen Kaltgerätestecker.
Es gibt zwei offenliegende Metallteile: die Überwurfmutter am Stecker ist nicht an den Schutzleiter angeschlossen, das Metallrohr des Handstücks schon. Ich messe ca. 0.4-0.5Ω bis zum Schutzleiter am Netzstecker.
Im eingeschalteten Zustand messe ich am Metallrohr so ca. 10-50 mV (AC) gegen den Schutzleiter und einen Strom von < 1 µA (AC). Im DC Modus messe ich garkeine Spannung oder Strom.

Die Widerstandswerte sind vermutlich überschätzt, denn ich hab das mit normalen Prüfspitzen gemacht und bei so kleinen Werten macht es einen großen Unterschied, wie groß die Kontaktfläche ist und wie gut man andrückt.

Ich bin keine Elektrofachkraft, aber ich hätte das Gerät nach obigen Erkenntnissen in Schutzklasse I eingeordnet und dann sollten nach meinem Verständnis auch Buchsengehäuse und Überwurfmutter geerdet sein. Im Großen und Ganzen erscheint mir der Betrieb aber sicher.

Bedienung

Sobald das Gerät Strom bekommt leuchtet das Display auf ("OFF"), aber das Gerät ist inaktiv. Um es aufzuwecken drückt man Set/ON und schon laufen Heizung und Gebläse an. Beim Aufheizen zeigt das Display dann die aktuelle Temperatur des Heizelements.

Die Temperatur lässt sich einfach durch die beiden Pfeiltasten verstellen. Durch Drücken der Set/On Taste wechselt man zur Gebläseeinstellung. Hält man eine Pfeiltaste länger gedrückt geht sie in den Speed-Modus und man kann zügig die Zieltemperatur einstellen. Positiv ist auch zu erwähnen, dass das Handstück erkennt, ob es in der Halterung liegt, oder nicht und dann die Heizung abschaltet und das Handstück kühlt, bevor das Gebläse dann abschaltet.

Kurz: die Bedienung ist voll OK. Einzig das geringe Gewicht der Halterung stört etwas, denn so fällt sie schnell um und man schiebt sie leicht ungewollt durch die Gegend – ich glaube die ist dazu gedacht irgendwo festgeschraubt zu werden. Vielleicht spendiere ich ihr mal eine kleine Stahlplatte als Fuß, um das zu stabilisieren.

Temperatur

Der Pedant in mir will natürlich eine möglichst perfekte Übereinstimmung zwischen Soll- und Ist-Temperatur. Aber wenn man ehrlich ist, hat das bei einer Heißluftstation eher untergeordnete Bedeutung, da man in der Praxis ohnehin eher heiß loslegt und einfach aufhört, wenn das Lötzinn geschmolzen ist. Dennoch will ich wissen, wie gut die Kalibrierung ist. Nachkalibrieren ist weder in der Firmware vorgesehen, noch findet sich irgendwo etwas zum einstellen auf der Platine.

Also messen: K-Typ Temperatursensor wenige Millimeter vor der Düsenöffnung platzieren und in verschiedenen Einstellungen messen:

Flow	$\vartheta_{set}$ [°C]	$\vartheta_{meas}$ [°C]
3	100	101
3	150	165
3	200	199
6	150	155
6	300	278
6	350	319
6	400	370
9	150	147
9	300	273
9	350	321
9	400	371

Besser als ich erwartet hätte. Erst wenn das Gebläse stärker pustet kommt es zu deutlichen Abweichungen. Es ist noch anzumerken, dass beim Anheizen oder höher schalten die Temperaturanzeige des Displays der wahren Luftstromtemperatur um etliche Sekunden vorauseilt.

Luftstrom

Der Luftstrom ist auch auf höchster Stufe nicht gerade orkanartig. Ich würde das für mein Leben gerne quantifizieren, habe aber kein geeignetes Messgerät. (Schnappatmung setzt ein – mir fehlt ein Messgerät – aaaahhhhh).

Praxistest

Nach all den Trockenübungen ist es nun an der Zeit das Gerät mal im vorgesehenen Einsatzfeld auszubrobieren. Also suchen wir eine alte Platine aus der Bastelkiste und löten mal wahllos ein paar Sachen aus. Einstellung: 380°C, Gebläse auf 9.

Als Erstes habe ich ein paar kleine SMD Kondensatoren ausgelötet – das flutschte wie geschmiert. Als nächstes probieren wir mal einen Atmega 8 (TQFP Package):

Ging problemlos. Die Zeit habe ich jetzt nicht gestoppt, aber ich würde tippen, dass es so 20-40 Sekunden waren bis ich den Chip abheben konnte.

Fazit

Alles in Allem bin ich positiv überrascht. Der Fön funktioniert ordentlich und bietet für den Preis wirklich einiges. Wenn Ihr professionell Laptops repariert ist er sicher nicht die richtige Wahl, aber für den Hobbybereich durchaus brauchbar – v.a. wenn man wenig Platz hat und/oder eine mobile Lösung braucht.

Unterputzradio reparieren

2024-12-26T00:00:00+01:00

Gerade ist Weihnachten und da sind wir normalerweise bei den Schwiegereltern. Und die haben im Gästebad ein Unterputzradio. Also ein kleines Radio, das in einer Unterputzdose montiert ist, wie sie normalerweise von Lichtschaltern oder Steckdosen bevölkert werden. Das hat zwar nicht gerade Hifi Qualität, aber fördert doch den frühmorgendlichen Erwachensvorgang. In letzter Zeit leistete es aber keinen merklichen Beitrag zur Munterkeit mehr, weil es kaputt ist und keinen Mucks mehr macht. Das sollte geändert werden. Also habe ich es ausgebaut und mitgenommen, um es mal gründlicher zu untersuchen und falls möglich zu reparieren:

Autopsie

Als erstes gilt es das Ganze auszubauen und zu öffnen. Das war erfreulich einfach. Zunächst muss man die Platte mit dem Display und den Tasten einfach abziehen, dann kann man das Gehäuse aus der Unterputzdose herausschrauben. Nun muss man vier Clips anheben und die Rückseite des Gehäuses entfernen und schon kann man das Netzteil entnehmen:

Die 14polige Buchsenleiste auf der Sekundärseite ist die Verbindung zum Bedienteil.

Und auch die Bedieneinheit ist geklipst und lässt sich mit einem Spatel und etwas Geschick schnell öffnen, so dass wir freien Blick auf die Hauptplatine bekommen:

Nachdem das Display völlig dunkel bleibt und das Radio auf nichts zu reagieren scheint, liegt die Vermutung nahe, dass das Netzteil defekt ist. Also mal genauer unter die Lupe nehmen. Die Sicherung ist ok. Die beiden Elkos sehen äußerlich gut aus und wenn man sie in der Schaltung misst, passen auch die Kapazitätswerte ganz gut. Das ist zwar noch kein Beweis, dass sie ok sind, aber fürs erste schaue ich weiter. Der Gleichrichter wirkt beim Durchmessen auch ok. Die Widerstände zeigen alle Werte, die zumindest in der richtigen Größenordnung liegen und das gleiche gilt für die kleinen Keramikondensatoren. Zunächst kommt mir die Schottky-Diode neben der Buchsenleiste spanisch vor, aber nachdem ich sie ausgelötet habe, messe ich nichts auffälliges mehr. Also wieder einlöten. Da ist noch ein MOSFET, der keine Zeichen von Kurzschluss zeigt.

Also mal an den Trenntrafo hängen und Netzspannung draufgeben. Über dem großen Elko liegen ca. 220V an. Und hinter dem Gleichrichter messe ich 310V Gleichspannung. Passt. Mal auf die Sekundärseite wechseln. An dem Glättungs-Elko messe ich ca. 5V und finde diese auch an der Buchsenleiste wieder. Wie es aussieht ist das Netzteil in Ordnung.

Hm. Dann sehen wir uns mal auf der Hauptplatine um. Die visuelle Inspektion ergibt nichts auffälliges. Um sicherzugehen, dass es nicht doch noch was mit der Spannungsversorgung ist, habe ich die Platine an mein Labornetzteil gehängt und auf 5V eingestellt. Kanal an und mal sehen, ob das Ding nun evtl. auf die Sensortasten auf der Rückseite reagiert...

AUA! Da hab ich mir doch glatt die Pfoten verbrannt! Irgendwas auf der Platine wird sehr unangenehm heiß! Also Platine fallen lassen, Spannung aus und alles schön auf die Silikonmatte legen. Wärmebildkamera herauskramen und einschalten – Pustekuchen – Akku leer. Dann eben anders: Finger auf die Platine und Strom kurz an. Aha – die Hitzequelle liegt also in der Nähe der Platinenkante in Verlängerung der Steckerleiste (oben rechts auf obigem Bild). Da finden sich zwei Kondensatoren, ein paar Spulen und so ein kleines Insekt. Etwas Isopropanol draufspritzen, Strom wieder an und beobachten wo der Alkohol am schnellsten verdampft. Es ist ganz eindeutig einer der beiden Kondensatoren. Beide mal nachmessen: Durchgang. Also ist der heißere vermutlich abgebrannt und nun leitend. Also auslöten. Nun ist der Kurzschluss weg. Sicherheitshalber den anderen auch auslöten und isoliert vermessen: 100µF.

Reparatur

Mal sehen, ob ich so einen da habe. Zwar finde ich in meiner SMD Sammlung Kondensatoren der passenden Größe, aber leider keinen mit so hoher Kapazität – bei 4.7µF ist Schluss. Grumpf!

Dann eben Plan B: in der Bastelkiste wühlen und ein PC-Motherboard hervorkramen und mal alle Kondensatoren messen, die in etwa die richtige Größe haben. Und nach einer Weile werde ich fündig. PC085 hat 100µF. Perfekt. Heißluft an, Pinzette im Anschlag und Kondensator auslöten. Er ist zwar physisch etwas kleiner, als das Original, aber das wird schon gehen. Einlöten und alles wieder zusammenbauen. Strom dran und:

Das Radio reagiert wieder. Sicherheitshalber habe ich dann noch einen kleinen Lautsprecher rausgesucht und angeschlossen und ihm waren Töne zu entlocken. Sieg!

Allerdings werde ich noch einen neuen Kondensator bestellen, denn der aktuell verbaute verträgt nur die Hälfte der Leistung des Originals.

0b100 Advent

2024-12-22T00:00:00+01:00

Lötkolbenwettstreit

2024-12-12T00:00:00+01:00

Zum Elektronikbasteln muss man oft löten. Und so habe ich schon seit Jahrzehnten einen Lötkolben. Mein erster war ein Ersa Tip 16. Der hatte wenig Leistung und keine Temperaturregelung, hat mir aber lange Zeit gute Dienste geleistet wenn es darum ging kleine Bauteile ein- oder auszulöten. Er funktioniert bis heute und ich habe ihn erst kürzlich verschenkt.

Lange Zeit habe ich nicht verstanden wieso man viel Geld für eine Lötstation ausgeben sollte. Bis ich dann eine hatte: eine Weller WS 81. Ich weiß nicht mehr wann ich sie gekauft habe oder was sie gekostet hat, aber ich schätze dass sie bestimmt 20 Jahre alt ist. Die gibt es immer noch und man muss inzwischen deutlich über 300€ dafür hinblättern. Soviel habe ich mit Sicherheit nicht bezahlt... Auf alle Fälle hat sie mir die Augen geöffnet, wozu man eine geregelte Station mit 80W braucht: während mein Tip 16 konstant mit 16W heizte und dann eben erstmal ordentlich eingebrochen ist, sobald man die Lötstelle berührte, heizt die Station mit Volldampf nach, sobald die Spitzentemperatur unter den Sollwert sinkt. Das macht viel mehr Spaß und auch dicke fette Stecker auf einer großen Kupferebene sind plötzlich kein Problem mehr und auf der anderen Seite gehen auch die fitzelich kleinsten SMD Krümel ohne Kollateralschäden.

Später habe ich mir noch einen TS100 Lötkolben angeschafft, weil der sich aufgrund seiner Größe gut für unterwegs eignet. Allerdings wird der selten benutzt.

Und kürzlich wünschte ich mir des öfteren, ich hätte eine zweite Lötstation, um sehr hartnäckige, eher größere Bauteile von zwei Seiten beheizen zu können, damit das Auslöten besser geht. Über 300€ für eine zweite Weller kamen nicht in Frage und so habe ich mich mal umgesehen, was es sonst noch so gibt. Und so bin ich natürlich auf die üblichen Verdächtigen gestoßen:

Ersa
Weller
JBC
Metcal
Hakko

Alle sehr gut, aber teuer. Zu teuer für ein Zweitgerät, außer man nimmt eine der neueren mit viel weniger Leistung. Und so bin ich nach einiger Recherche auf diverse chinesische Angebote gestoßen, die preislich attraktiver waren. Viele wirkten wenig vertrauenerweckend, aber einige sahen sehr ordentlich aus und konnten auch gute Reviews im Netz vorweisen. Eine stach für mich aus der Masse heraus: Aifen A9 Plus. Die ist stilistisch einer JBC Station nachempfunden und verwendet die selben Spitzen. Und sie war für etwas über 100€ zu bekommen. Und das etwas ältere Modell A9E kann man teils für 60€ ergattern. Also habe ich eine bestellt. Sie kam erstaunlich schnell an, obwohl sie den halben Globus umrunden musste. Allerdings bedeutet das auch, dass im Falle eines Defekts eine Rücksendung praktisch unmöglich ist (Versandkosten!).

Mein erster Eindruck ist sehr gut: Alles fühlt sich vernünftig verarbeitet an, die Spitze ist ruckzuck auf Temperatur und erste Lötversuche verliefen sehr angenehm. Aber das wollen wir heute mal objektivieren. Und wo wir schon dabei sind mache ich einen Vergleich meiner drei Lötgeräte daraus. Hier nochmal die Wettbewerber:

Weller WS 81

Miniware TS100

Aifen A9 plus

Leistung

Als erstes schauen wir uns mal an, welche Leistung die drei haben. Dazu sehen wir zunächst ins Datenblatt und messen dann auch selber nach – mit einem normalen Energiemessgerät in der initialen Aufheizphase, wenn eigentlich alles auf Vollgas laufen sollte.

Modell	Nennleistung	max. Leistung, gemessen
Weller WS 81	80	82
Miniware TS100	65	73
Aifen A9 Plus	120	105

D.h. die Aifen Station hat nominell fast doppelt so viel Leistung wie der TS100. Bei letzterem ist darauf zu achten, dass die 65 W nur bei einem 24V Netzteil zur Verfügung stehen und sich die Leistung proportional zur Spannung reduziert wenn man z.B. eines der gängigen 19V Laptop-Netzteile verwendet. Meine Messwerte sind mit ziemlicher Vorsicht zu genießen, denn mein Energiemessgerät ist nicht das schnellste. Also bitte nur als grobe Orientierung betrachten.

Haptik

Der Lötkolben der Weller Station (WSP 80) ist schlank und liegt sehr angenehm in der Hand. Das Kabel ist lang genug (150cm) und flexibel. Zum Wechseln der Lötspitzen (LT-Serie) muss man die Hülse des Lötkolbens abschrauben, was problemlos funktioniert, aber etwas umständlicher als bei der Aifen. Dank eines Plastikrings geht das aber auch wenn er heiß ist.

Der TS100 ist etwas klobiger und auch nicht rund, sondern eher oval. In der Praxis liegt er aber viel besser in der Hand als ich ursprünglich vermutet hatte. Für industrielles Löten im Akkord ist das nix, aber für Reparaturarbeiten oder Hobby voll ok. Die Kabellänge und Qualität hängt vom verwendeten Netzteil ab (leider nur 115cm bei meinem). Der Spitzenwechsel ist eine Qual, denn die Spitze wird nicht einfach nur eingesteckt, sondern mit einer winzigen Imbusschraube gesichert und der dazugehörige Imbusschlüssel ist natürlich immer unauffindbar. Beim Nachfolgemodell TS101 ist stattdessen eine Schlitzschraube verbaut. Das Netzteil das ich dazu habe funktioniert gut, stört aber beim Aufheizen merklich den Radioempfang in der Männerhöhle.

Das T245 Handstück der Aifen Station liegt, genau wie das der Weller, super in der Hand. Wie auch beim Vorbild von JCB ist am vorderen Ende des Handstücks eine giftgrüne Schaumstoffhülse drübergestülpt, die wohl mehr Grip geben soll. Ich finde sie gewöhnungsbedürftig, aber vielleicht lerne ich das im Laufe der Zeit noch lieben. Auch hier hat man genug Kabellänge (135cm) und ordentliche Flexibilität. Der Spitzenwechsel ist der angenehmste der drei Konkurrenten: einfach stecken bzw. rausziehen. Zudem hat die Station ein Blech mit dessen Hilfe man die Spitzen auch im heißen Zustand gut wechseln kann.

Anheizzeit

Wir starten komplett kalt, also bei Raumtemperatur, Schalten die Station ein und messen, wie lange es dauert, bis die Station bei der Zieltemperatur angekommen ist. Dabei verwende ich 350°C, außer bei dem TS100, denn der steht beim Einschalten immer erstmal auf 300°C. Bis 350°C braucht er dann noch ein paar Sekunden.

WS81: 13s
TS100: 9s (300°C)
A9Plus: 2-4s

Die Werte beruhen, wie gesagt, auf den Messwerten des internen Sensors des jeweiligen Lötkolbens. Wie genau die sind sehen wir später. Außerdem hinkt die extern gemessene Temperatur an der Spitze ein paar Sekunden hinterher. Das einigermaßen genau zu quantifizieren ist mir nicht wirklich gelungen, aber vermutlich auch nicht kriegsentscheidend.

Kalibrierung

Als nächstes will ich wissen, ob die eingestellte bzw. angezeigte Temperatur auch einigermaßen stimmt. Das sollte man nicht überbewerten, denn auf ein paar Grad rauf oder runter kommt es normalerweise eh nicht an. Zur Messung verwende ich ein original gefälschtes FG-100 Lötspitzenthermometer von Aliexpress.

Hier die Ergebnisse:

Station	Solltemperatur [°C]	Messwerte im Gleichgewicht [°C]
WS81	200	194-198
	300	286-295
	350	348-352
	400	386-391
TS100	200	203-208
	300	291-295
	350	343-344
	400	390-394
A9 Plus	200	213-214
	300	317-318
	350	357-359
	400	411-413

Alle drei Lötstationen lassen sich auch nachkalibrieren. So kann man beim TS100 und bei der Aifen Station eine Temperaturkorrektur über die Software einstellen und bei der Weller Station kann man mit einem Schraubenzieher einen kleinen Poti an der Front unter dem Einstellkopf verstellen (vorher Abdeckkappe entfernen).

Overshoot

Eine andere interessante Frage ist die Qualität der Temperaturregelung. Vor allem ob und wieviel die Spitzentemperatur über das eigentliche Ziel hinausschießt und so unter Umständen ein sehr empfindliches Bauteil beschädigen könnte.

Um das zu untersuchen, starten wir den Lötkolben kalt (<100 °C) und beobachten die Temperaturanzeige des Thermometers. Bei einer Zieltemperatur von 350°C habe ich die folgenden Maximaltemperaturen beobachtet:

Station	T [°C]
WS81	382
TS100	364
A9Plus	382

D.h. alle drei haben einen gewissen Overshoot. Die mit mehr Leistung schießen stärker über das Ziel hinaus.

Wärme-output

Als nächstes wollen wir die Kandidaten mal Stress-testen indem wir versuchen, eine schöne große Lötzinnpfütze auf einem 5 Cent Stück zu schmelzen. Das ist schwer zu quantifizieren und so gebe ich hier meinen 100% subjektiven Eindruck wieder.

Vorab: Alle drei Wettbewerber schaffen die Aufgabe. Der TS100 tut sich erwartungsgemäß am schwersten, aber letztlich ist das Lot flüssig und lässt sich auf der Kupfermünze verteilen. Die beiden richtigen Stationen schaffen die Aufgabe geradezu erstaunlich schnell. Ja – ein paar Sekunden Geduld braucht man schon, aber wir reden hier auch von dem fettesten Kühlkörper auf dem ich je herumgelötet habe.

Erdung

Manchmal wäre es wünschenswert, mit einem geerdeten Lötkolben zu arbeiten, um Schäden durch elektrostatische Entladungen zu verhindern. Also prüfen wir mal den Widerstand zwischen Lötspitze und Schutzerdung. Die Spitze der Weller Station ist geerdet – das kann man ändern und das Handbuch gibt konkrete Instruktionen, wie ein 3.5mm Klinkenstecker zu beschalten ist um verschiedene Effekte zu erzielen. Auch bei der Aifen Station messe ich Durchgang zwischen Spitze und Schutzleiter. Einzig beim TS100 gibt es zunächst keine Erdung. Die kann man aber herstellen, indem man ein Erdungskabel an der dafür vorgesehen Erdungsschraube anbringt und es mit dem Schutzleiter verbindet. Etwas umständlich ist das allerdings schon.

Fazit

Es gibt nichts zu meckern. Ich finde alle drei Lötstationen gut – je nach Einsatzzweck.

Mein TS100 ist praktisch für unterwegs, wenn auch mit weniger Leistung als seine großen Geschwister. Die beiden großen Stationen funktionieren beide super und sind gut verarbeitet. Die Aifen Station bietet natürlich viel mehr digitalen Schnickschnack, aber wenn ich ehrlich bin ist ein simpler Poti das beste User-Interface, dass ich mir für eine Lötstation vorstellen kann. Dennoch hat mich die Aifen Station besonders positiv überrascht, weil sie nur ein Drittel der Weller kostet und noch mehr Wumms hat als diese. Damit ist sie meine neue Empfehlung für Leute, die eine Lötstation suchen und keinen Geldscheißer haben (evtl. auch in der noch preiswerteren A9e Variante oder sogar als A5 für ca. 50€).

FG-200 Funktionsgenerator auf USB-C umrüsten

2024-11-30T00:00:00+01:00

Manchmal muss man bei Reparaturen und Experimenten ein Test-Signal generieren – z.B. um das Verhalten einer Schaltung bei verschiedenen Frequenzen oder Signalformen zu prüfen. Dazu habe ich einen Juntec PSG-9080 Funktionsgenerator. Der ist wohl nicht die Krone der Messtechnik, hat aber für meine bisherigen Bedürfnisse völlig ausgereicht.

Kürzlich habe ich mir zudem einen FG-200 Funktionsgenerator zugelegt. Nicht weil der besser wäre – ganz im Gegenteil! Ich wollte den haben, weil er etwa so groß ist wie eine Zigarettenschachtel und somit optimal, wenn man mal unterwegs oder im Repair-Cafe ein Signal braucht und es nicht so auf Perfektion ankommt. Z.B. ein einfaches Tonsignal.

Ich hab ihn noch nicht oft benutzt und muss mich erstmal ein bisschen in das Gerät einarbeiten, aber bisher erschien er mir für den geplanten Zweck tauglich. Aber es gibt jetzt schon eine Sache, die ich lästig finde: Das Ding hat zur Stromversorgung eine Tonnenbuchse und kam mit einem USB-Kabel mit dem passenden Stecker.

Das verliere ich bestimmt und überhaupt hat sich die Welt doch schon lange auf USB zur Stromversorgung solcher Kleingeräte geeinigt. Warum also keine USB-C Buchse? Da ich den Hersteller nicht persönlich kennengelernt habe, werde ich wohl keine Antwort auf meine Frage bekommen, aber umrüsten kann ich ihn!

Auf geht's

Die Originalbuchse ist denkbar simpel und schnell ausgelötet. Als Ersatz habe ich so eine USB-C Buchse mit Kabeln vorgesehen:

Also Leitungen kürzen und abisolieren, leicht verzinnen und anstelle der ursprünglichen Buchse einlöten und mit Laubsäge und Nadelfeile das Loch für die Buche passend vergrößern. Die neue USB-C Buchse musste ich noch ein bisschen zurecht schnitzen, damit das Gehäuse nach der Operation vernünftig zugeht, aber das war kein Problem.

Ich finde das Ergebnis sieht professionell aus:

Und funktioniert sogar:

Manöverkritik

Das war einfach und nützlich. Einen Wermutstropfen gibt es aber: Die Buchse die ich zur Hand hatte besitzt nur zwei Kabel – für +5V und Masse. Mit traditionellen USB-A auf USB-C Kabeln funktioniert das wunderbar. USB-C auf USB-C Kabel hingegen gehen nicht, denn der Standard fordert, dass das Gerät die Pins CC1 und CC2 über je einen 5.1kΩ Widerstand auf Masse zieht und so signalisiert, dass es gerne 5V hätte. Streng genommen signalisiert das wohl auch, dass man bis zu 3A will, was natürlich nicht jedes Netzteil liefern kann. Aber das würde nicht stören, denn das schöpfen wir eh nicht aus. Details findet Ihr in diesem Post im Digikey Forum.

Aber ich hatte keine passende Buchse da und für den Moment habe ich auch genug USB-A auf C Kabel und Ladegeräte griffbereit. Vielleicht rüste ich das aber später irgendwann mal nach...

Multimeter post-Halloween Schreck

2024-11-02T00:00:00+01:00

Jeder der auch nur im entferntestes mit Elektronik oder Mikrocontrollern rumspielt, verwendet immer wieder ein Multimeter um mal schnell Spannung, Strom, Widerstand oder auch einfach nur Durchgang zu messen. Das Multimeter ist einfach das wichtigste Instrument eines jeden Elektronikbastlers.

Laut Wikipedia leitet sich das Wort Multimeter von lat. multus „viel“ sowie altgriechisch μέτρον métron „Werkzeug zum Messen“ ab.

Viele Leute interpretieren das als "Messwerkzeug mit dem man vieles messen kann". Wobei es eigentlich nur Spannungen messen kann – fast der ganze Rest wird dann über das Ohm'sche Gesetz berechnet und/oder über eine zusätzliche Zeitmessung.

Und überhaupt weiß ohnehin jeder, dass in Wahrheit gemeint ist, dass man im Laufe der Jahre sehr viele Messgeräte anhäuft (multi metros = viele Messgeräte): billige und teure, große und kleine, Hand- oder Tisch-Geräte, gelbe, rote oder blaue, mit und ohne Computerschnittstelle, TRMS oder mittelnd, etc.

Und auch ich habe jede Menge davon. Einige habe ich im Laufe der Jahre wieder verschenkt: Z.B. mein Uni-T UT-61E, das Uni-T UT-8803E, ein Extech EX430, das Voltcraft M-3850 (mein erstes Digitalmultimeter), oder mein allererstes analoges Multimeter. Aber keine Sorge, es sind noch genügend viele übrig ;-) Z.B.:

AEG analog Messgerät
Benning MM P3
Brymen 789
Brymen 869s
Fluke 179
Fluke 17b
Fluke 87V
Keithley DMM6500
Siglent SDM3065X
Uni-T UT216C

Braucht man so viele? Nein, natürlich nicht. Zwei oder drei sind eigentlich völlig ausreichend und auch mit einem einzigen kommt man recht weit. Aber ich liebe die Dinger und jedes hat so seine Stärken und Schwächen und so verwende ich Sie je nach Fragestellung, Präferenz und Mondphase.

Aaaaahhhrggg!

Und so begab es sich, dass ich einen kürzlich aus dem fernen Orient eingetroffenen Encoder ausprobieren wollte und schnell zwei Pull-Up Widerstände prüfen musste, bevor ich sie ins Breadboard stecke. Meine Wahl fiel auf das Siglent SDM3065X. Schnell in den Widerstandsmodus schalten, Messspitzen an den Widerstand und – nix! Hä? Nochmal probieren. Mal testweise eine Spannung messen – auch nix. Was ist da los? Messleitungen prüfen. Die sind ok. Hm...

Nach viel Hin und Her habe ich den Selbsttest gestartet und, oh Schreck:

Nicht nur weisen die Spalten der Tabelle ein ästhetisch inakzeptabeles Alignment auf, nein – das Ding ist im Eimer!!! Das gibt's doch nicht. Es ist vielleicht 1 1/2 Jahre alt und ich war immer sehr sorgsam bei meinen Messungen und habe ihm nichts besonderes zugemutet. Tot – einfach so!?!

Also habe ich gleich den Händler kontaktiert, von dem ich es gekauft hatte. Aber es ist Wochenende und so werde ich wohl erst am Montag was hören. Immerhin steht auf der Siglent-EU Seite was von 3 Jahren Garantie. Also bin ich optimistisch. Wäre auch sehr schade, denn ich mag dieses Multimeter sehr.

Update 2024-11-26

Alles wieder gut. Siglent hat das Gerät zur Garantiereparatur angenommen und heute habe ich es wiederbekommen nd erwartungsgemäß geht nun alles wieder. Leider hatte ich meine Seriennummer nicht notiert, so kann ich nicht prüfen, ob sie sich geändert hat. Aber ich glaube das komplette Board oder Gerät wurde getauscht, denn es meldet nun es sei erst dreimal gestartet worden. Aber Ende gut, alles gut.

Heizung einschalten

2024-09-15T00:00:00+02:00

Seit einer Woche ist es saukalt draußen. Und seit gestern auch drinnen. Das verdrießt mich. Offenbar ist es an der Zeit die Heizung in Betrieb zu nehmen. Aber dazu müsste ich vom Sofa aufstehen, den Heizungsraum aufsuchen und mich erinnern, welchen Knopf man da drücken muss. Ich finde das ist ein unzumutbarer Aufwand und so gehen wir das anders an.

BSB-LAN

In einem früheren Beitrag hatte ich ja schonmal von BSB-LAN berichtet und wie schön man damit die ganzen Heizungsparameter auslesen kann. Auch hatten wir dann schon einen Haufen MQTT-Sensoren definiert und seitdem kann ich der Heizung bequem bei der Arbeit zusehen. Aber heute ist Schluss mit der reinen Zuschauerrolle – wir wollen was schalten!

Was wir dazu brauchen ist ein MQTT-Switch – oder mehrere, je nachdem wieviele Heizkreise Ihr so habt und ob das Trinkwasser ebenfalls geschaltet werden soll.

Gesagt – getan:

mqtt:
  switch:
    - name: "Modus Fussbodenheizung"
      state_topic: "BSB-LAN/700"
      command_topic: "BSB-LAN"
      payload_on: "S700=1"
      payload_off: "S700=0"
      state_on: "1 - Automatik"
      state_off: "0 - Schutzbetrieb"
      optimistic: false
      qos: 0
      retain: true

Und falls wir das Trinkwasser ebenfalls schalten wollen fügen wir noch dies hinzu:

- name: "Modus Trinkwasser"
  state_topic: "BSB-LAN/1600"
  command_topic: "BSB-LAN"
  payload_on: "S1600=1"
  payload_off: "S1600=0"
  state_on: "1 - Ein"
  state_off: "0 - Aus"
  optimistic: false
  qos: 0
  retain: true

Per Default, ist BSB-LAN auf read-only gesetzt. Das müsst Ihr ggf. noch ändern (im Web Interface unter Einstellungen):

Und schon können wir das in die HASSIO GUI einfügen

... und können die Heizung bequem vom Sofa nach Belieben ein- oder ausschalten. Die Welt wie sie sein sollte!

SCPI Nervenzusammenbruch

2024-09-06T00:00:00+02:00

Ich liebe es meine diversen Messgeräte fernsteuern zu können. Und deshalb achte ich darauf, dass Neuanschaffungen eine entsprechende Schnittstelle bieten – RS232, LAN, WLAN oder USB. Der Industriestandard in puncto Kommunikationsprotokoll heißt SCPI und wird von den meisten meiner Geräte unterstützt. Wie das mit Standards aber oft so ist, hält sich die tatsächliche Standardisierung sehr in Grenzen und abgesehen von der Kommandostruktur unterscheiden sich die verschiedenen Gerät doch erheblich und v.a. billige Hersteller kochen da manchmal sehr ihr eigenes Süppchen. Und spätestens bei Features, die sehr gerätespezifisch sind muss der Hersteller sich eh was ausdenken. Und so bin ich gerade dabei, für meine diversen Geräte je eine Python Klasse zu schreiben, um die Steuerung zu vereinfachen und nicht jedes Mal in das SCPI Handbuch des Geräts schauen zu müssen und dann diese eher sperrigen Kommandos einzutippen. Dabei lerne ich gerade viel über die Instrumente, weil ich ja ihre diversen Funktionen alle umsetzen will. So zum Beispiel für mein Uni-T UDP3305S Netzteil, oder meine ET5410A+ Elektronische Last.

UDP3305S Labornetzteil

Im Großen und Ganzen klappt die Ansteuerung sehr gut.

Und wenn ich nun z.B. die Spannung auf 12V setzen möchte, dann geht das so:

SOURCE:VOLT 12

Und wenn ich wissen will, auf welchen Wert die Spannung eingestellt ist, dann schreibt man dies:

SOURCE:VOLT?

Aus Gründen, die ich auch nicht verstehe gibt es aber ein weiteres Kommando, das das selbe tut:

APPLY: 12V
APPLY? VOLT

So weit so einfach. Aber manchmal fragt man sich auch, ob das der Praktikant entworfen hat.

Kanalauswahl

Das Netzteil hat drei echte Kanäle und zwei virtuelle Kanäle:

Ch1 (0-30V, 5A)
Ch2 (0-30V, 5A)
Ch3 (0-6V, 3A)
SER : Dabei werden Ch1 und Ch2 in Serie geschaltet, so dass bis zu 60V zur Verfügung stehen
PARA: Hier sind Ch1 und Ch2 parallel geschaltet so dass wir bis zu 10A kriegen können.

Verwendet man nun die obigen Kommandos, dann beziehen diese sich auf den aktuell aktiven Kanal. Das ist nicht sehr elegant und deshalb ist es natürlich möglich, im Kommando den gewünschten Kanal explizit anzugeben. Leider ist die Syntax hier überraschend inkonsistent.

Sagen wir mal, wir wollen Kanal 2 auf 24V setzen, dann lauten die Befehle

APPLY CH2: 24V

oder

SOURCE2:VOLT 24

What?? Warum in aller Welt ist das so total unterschiedlich implementiert? Aber es wird noch besser. Stellen wir mal SER auf 9V:

APPLY SER: 9V

bzw.

SOURCE5:VOLT 9

Quizfrage: Wie lauten die Befehle im Falle von PAR? So:

APPLY PARA: 9V
SOURCE6:VOLT 9

D.h. die Kanal IDs sind so zugeordnet:

APPLY	SOURCE
`CH1`	1
`CH2`	2
`CH3`	3
`SER`	5
`PARA`	6

D.h. SOURCE4 gibt es nicht. Waaaaaaaaaaaaaaarum??? @§$%&#* Wer denkt sich denn sowas aus?

ET5410A+ Electronic Load

Aber es geht noch spaßiger. So bei meiner Last von EastTester. Zugegebenermaßen ist die preislich am unteren Ende angesiedelt. Und das merkt man bei der Firmware ziemlich. Erfahrungsgemäß ist das bei fernöstlichen Billiggeräten oft so, dass Software und Firmware weit hinter der Qualität der Hardware zurückbleiben, so auch hier. Mit dem Gerät an sich bin ich eigentlich für den Preis ganz zufrieden, aber die SCPI-Implementierung hat mich teilweise schon an den Rand der Verzweiflung gebracht.

Z.B. *IDN? – dieser Befehl soll laut Standard vier Felder liefern:

Hersteller
Modell
Seriennummer
Firmware version

Und was sagt meine Load?

ET5410A+ 09937662737 V1.00.2213.016 V1.00.2213.016

Hm. Hersteller Fehlanzeige, Reihenfolge anders und Feld 3 ist die Hardware revision. Und die Beschreibung im Handbuch stimmt nullkommanull damit überein:

Query returns <model>,<SN>,<software>,<NL>

Note <model> gives the machine model number as ET54XX,< SN> gives the serial number,<software> gives the software version number, and <hardware> gives the hardware version number.

What? Das ist ja schon in sich nicht konsistent...

Noch besser wird es bei dem baugleichen Gerät mit "Mustool" Branding:

XXXXXX   V1.01.2251.018 V1.06.2247.016

Kein Modell, und anstatt einer Seriennummer gibt es einen Space(!). Das macht es wirklich zum Vergnügen, das zu parsen und dennoch beide Geräte korrekt zu behandeln...

Die nächste Überraschung ist, dass die Load keinen *RST Befehl unterstützt. Warum zum Geier? So ein Geräte-Reset ist schon eine sehr nützliche Sache und bisher hatte absolut jedes Gerät, mit dem ich gespielt habe diese Kommando.

Und der dritte Schmerzpunkt bei diesem Gerät ist das SCPI-Handbuch. Es fängt schon damit an, dass es nirgends zum Download angeboten wird und man den Support nerven muss, um es zu bekommen. Hält man es dann in (virtuellen) Händen, stellt sich schnell heraus, dass es in wirklich schwierig verständlichem Englisch ist und allen Ernstes mit der Free-Version des Word-PDF Konverters von pdf.youdao.com erstellt wurde, denn dessen Banner prangt jedenfalls quer über allen Seiten. Ist es echt zuviel verlangt die paar Kröten für Adobe auszugeben, oder einfach LibreOffice zu verwenden???

Dafür deckt es inhaltlich scheinbar alles ab, auch wenn man es oft mehrfach lesen muss bis man versteht was gemeint ist.

Zuguterletzt ist es mir mehrfach gelungen, das Instrument durch zügiges Senden von SCPI-Befehlen ins Nirvana zu schicken, auch wenn diese bei der manuellen Überprüfung dann problemlos liefen.

Fazit

Ich bin sowas von froh, wenn meine Python Implementierung fertig ist und ich im normalen Betrieb nie wieder manuell SCPI-Befehle eingeben muss...

Eismaschine

2024-08-31T00:00:00+02:00

Ich liebe Eiscreme! Und seit wir vor Jahren mal günstig eine Eismaschine ergattert haben, kann ich leider kein Eis mehr im Supermarkt kaufen, weil es einfach sch***e schmeckt. Und so hat besagte Eismaschine den Sommer über einen festen Platz in unserer Küche. Und wie ich feststellen muss, scheint die Eismaschinenkrankheit sehr ansteckend zu sein – jedenfalls kaufen sich gerade diverse unserer Freunde ebenfalls solche Geräte nachdem sie unser Eis probiert haben. Nun war es so, dass ich ein paar Versuche benötigt habe, bis das Eis so wurde wie es soll. Es galt ein paar Parameter zu optimieren und zu lernen, worauf es ankommt:

Exakt an das Rezept halten. Experimente kommen später.
Die Behälter in die wir das Eis am Ende füllen sollten aus Glas sein und müssen unbedingt vorgekühlt werden.
Das Eis nicht zu früh abfüllen, sondern geduldig abwarten bis es wirklich fertig ist.

Diese Tips habe ich an meine Freunde weitergegeben – nur der dritte Punkt war problematisch, denn was in aller Welt heißt "wirklich fertig"? Woran erkennt man das? Nun, ich erkenne es inzwischen am Geräusch der Eismaschine und durch visuelle Überprüfung. Ich sehe es einfach wenn die Konsistenz stimmt. Nur hilft das dem ambitionierten Eisneuling wenig. Die Rezepte enthalten in der Regel Zeitangaben, aber die sind von der Menge, Anfangstemperatur sowie der Kühlleistung der Maschine abhängig und somit schlecht übertragbar. Also muss das unbedingt genauer erforscht werden, um soetwas wie das Urmeter der Speiseeisproduktion zu bekommen, damit die Nachwelt zuverlässig gutes Eis produzieren kann.

Science!

Primär wäre es wohl die Viskosität, die bestimmt, wann das Eis fertig ist, aber wer hat schon ein Viskosimeter zur Hand? Das zweitbeste dürfte bei einigermaßen konsistentem Eisrezept wohl die Temperatur sein, bei der die gewünschte Konsistenz erreicht wird. Also brauchen wir zunächst mal ein IR-Thermometer:

Aber wenn wir schon dabei sind messen wir nicht einfach nur die Endtemperatur vor dem Abfüllen, sondern erheben mal die Kühlkurve. D.h. wir Messen die Temperatur der Eismasse im Verlauf während die Eismaschine das ganze unter dauerndem Rühren herunterkühlt. Wenn man diese Kurve hat kann man zukünftig die Starttemperatur ablesen und weiß, wie lange es in etwa dauern wird bis das Eis fertig ist.

Also frisches Eis ansetzen:

400 ml Sahne
400 ml Milch
300g Zucker
eine Prise Salz
einen großen Teelöffel Vanillepaste (oder eine halbierte und ausgekratze Vanilleschote)

Alles in den Topf, aufkochen, abkühlen lassen, so lange die Geduld hält und rein in die bereits vorgekühlte Eismaschine gießen. Und dann immer wieder die Temperatur messen und in einem CSV File protokollieren.

Daten einlesen:

dat = read.csv("vanille.csv")

Und schnell prüfen, ob alles OK aussieht:

    time  temp
1  12.00   6.3
2  15.50   1.5
3  17.00  -0.2
4  19.00  -4.3
5  20.00  -3.4
6  21.50  -2.7
7  24.00  -3.3
[...]

Ja – passt.

Das ganze schnell plotten und auch gleich einen LOESS-Smoother inkl. 95%-Konfidenzintervall mit einbauen, damit wir es besser einschätzen können.

ggplot(dat) + aes(x=time, y=temp) + 
    geom_point() + 
    geom_smooth() + 
    ggtitle("Vanille")

Das sieht doch schon ganz gut aus. Wie man sieht habe ich die erste Temperaturmessung erst nach 12 Minuten gemacht und die Masse auch nicht auf Kühlschranktemperatur vorgekühlt, sondern lauwarm eingefüllt und es der Maschine überlassen, das herunter zu kühlen.

Und noch eine Runde – diesmal Karamelleis:

400 ml Sahne
400 ml Milch
300 g Zucker
2-3 Prisen Salz

Die hälfte des Zuckers in einen Topf geben und bei mittlerer Hitze schmelzen und erhitzen bis er schön braun ist. Dabei mit dem Kugelbesen langsam rühren. Dann Milch-Sahne-Gemisch schwungvoll zugießen, restlichen Zucker und Salz dazu, aufkochen rühren bis das Karamell vollständig aufgelöst ist. Alles Abkühlen lassen und in die vorgekühlte Eismaschine geben. Diesmal hab ich mir Zeit gelassen und wirklich kühlschrankkalte Eismasse eingefüllt. Wie gehabt, die Temperatur protokollieren und plotten:

Sehr schön. Wie man sehen kann streuen die Messwerte ein bisschen. Das kann an meinem sehr günstigen Thermometer liegen, aber ich denke es ist eher die manuelle Messung, die in Sachen Reproduzierbarkeit zu wünschen übrig lässt. Wie auch immer – die Kurve macht schon Sinn, auch wenn sie nicht exakt ist.

So aus dem Bauch heraus würde ich erwarten, dass die Temperaturkurve Eine Art "Zerfallskurve" ist, also einen exponentiellen Abfall darstellt. Also erstmal recherchieren. Und lag richtig. Das ganze folgt der Newton'schen Kühlkurve:

$$ T_t = T_{env} + (T_0 - T_{env}) \cdot e^ {-rt} $$

wobei

$t$: Zeit

$T_0$: Anfangstemperatur [K]

$T_t$: Temperatur zum Zeitpunkt $t$ [K]

$T_{env}$: Umgebungstemperatur (= Endtemperatur) [K]

$r$: Wärmeübergangskoeffizient

Der zu fittende Parameter ist dann also $r$ – und irgendwie auch $T_{env}$, denn das haben wir, zumindest bei der ersten Runde, auch nicht gemessen und wo wir schon dabei sind, lassen wir das Modelle auch $T_0$ schätzen. Also auf geht's.

model = nls(
    temp ~ T_env + (T_0 - T_env) * exp(-r*time),
    dat,
    start = list(r=0.1, T_0=8.9, T_env=-15)
)

Streng genommen sind alle Temperaturangaben der Formel in Kelvin und nicht in °C, aber das können wir an der Stelle ignorieren, weil der letzte Term die Temperaturdifferenz enthält und die ist in K und °C identisch.
Außerdem brauchten wir ungefähre Startwerte für die drei Parameter:

$T_0$: da habe ich einfach mal den Startwert der Messreihe genommen. Tatsächlich waren es aber sicher über 25 °C.
$T_{env}$: geratene -15 °C
$r$: das ist schwieriger, denn ich hab keine Ahnung in welcher Größenordnung sich das zu bewegen hat. Also hatte ich vorab ein paar Plots gemacht mit $r = 1, 10, 100, 0.1, 0.01$ und bei 0.1 sah es nicht total verrückt aus.

Und nun lassen wir uns mal das Modell anzeigen:

> summary(model)

Formula: temp ~ T_env + (T_0 - T_env) * exp(-r * time)

Parameters:
      Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
r      0.08197    0.01297   6.319 5.90e-06 ***
T_0   30.01423    6.92980   4.331 0.000402 ***
T_env -9.75786    0.70998 -13.744 5.52e-11 ***
---
Signif. codes:  0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1

Residual standard error: 0.9918 on 18 degrees of freedom

Number of iterations to convergence: 9
Achieved convergence tolerance: 2.394e-06

Und weil das so viel Spaß gemacht hat erledigen wir das auch noch für die Vanille Daten:

Formula: temp ~ T_env + (T_0 - T_env) * exp(-r * time)

Parameters:
      Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
r      0.13499    0.01091   12.38 7.18e-13 ***
T_0    8.58448    0.56838   15.10 5.50e-15 ***
T_env -8.79020    0.35013  -25.11  < 2e-16 ***
---
Signif. codes:  0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1

Residual standard error: 0.8194 on 28 degrees of freedom

Number of iterations to convergence: 7
Achieved convergence tolerance: 3.665e-06

Und plotten beide:

Alles in allem haben wir also gefunden, dass $r ≈ 0.1$ und $T_{env} ≈ -9$ °C. Und wir haben gelernt, dass die Vanillemasse noch ca 30 °C hatte, als ich sie eingefüllt habe. Ich finde das ist schon eine ganze Menge für so ein einfaches Experiment und so bin ich hochzufrieden.

Allerdings fällt auf, dass die Datenpunkte gerade so ein bisschen unter 0 °C doch deutlich abweichen, während sie anfangs und später viel "glatter" verlaufen. Etwas Nachdenken und Recherche ergaben, dass hier neben der reinen Abkühlung noch ein anderer Effekt am Werke ist: Kristallisation. Konkret kristallisiert das Wasser in der Mischung und das ist ein exothermer Vorgang. Und so flacht die Kurve etwas unter Null ab oder steigt sogar wieder an bevor sie später wieder schön regelmäßig fällt. In den Daten ist das tatsächlich zu sehen: Bei etwa -4 °C steigt die Temperatur plötzlich wieder auf etwa -2.5°C an bevor sie dann wieder sinkt. Im Extremfall kommt es sogar zur sog. Unterkühlung – d.h. Wasser bleibt unter 0°C zunächst flüssig und gefriert dann schlagartig, wobei dann die Temperatur wieder ansteigt. Ein Unterkühlen in der Eismaschine eigentlich nicht zu erwarten, da das Rühren und die teils rauhe Oberfläche des Behälters das verhindern/vermindern sollten, aber dennoch muss wird die Kristallisationswärme freigesetzt. Mehr Info dazu findet Ihr z.B. hier

Ich finde, all das sollten die Hersteller von Eismaschinen so in ihre Bedienungsanleitungen aufnehmen – das würde den Neulingen der Eisherstellung sicher sehr helfen.

Warum vertragen kleine Hunde keine Hitze?

2024-08-21T00:00:00+02:00

Wir haben seit einer Weile einen Hund – einen Rauhaardackel um genau zu sein. Und der hat so seine Eigenarten: Er ist stur wie ein Esel, entscheidet im Zweifelsfall selbst ob mein Kommando oder der vorbeifahrende Trecker von größerer Bedeutung ist und hat einen sehr ausgeprägten Freiheitsdrang. Außerdem hasst er Hitze – seine Wohlfühltemperatur endet so bei 18°C – alles darüber findet er eigentlich unzumutbar und so habe ich die "Dackeldusche" erfunden und gehe im Sommer immer mit einer Blumenspritze auf unsere Spaziergänge. Das sieht albern aus, hilft aber etwas.

Einige dieser Eigenarten kannte ich natürlich schon als "dackeltypisch", aber das mit der Temperatur hatte ich nicht erwartet. Von den Labradoren die wir früher hatten kannte ich diese Temperatursensibilität nicht (und auch manch anderes...).

Und so stellt sich die Frage: "Warum sind kleine Hunde im Vergleich zu großen so temperaturempfindlich?" Eine Umfrage unter Hundebesitzern scheint genau dies zu ergeben. Im Netz fand ich den Erklärungsversuch, die kleinen Hunde seien halt näher am heißen Asphalt und würden daher überhitzen. Das klingt für mich nach kreativem Unsinn. Ein so weltbewegendes Problem darf nicht ungelöst bleiben und so versuchen wir uns dem mal wissenschaftlich zu nähern.

Ich vermute, das hat eher etwas mit der Aufnahme und Abstrahlung von Wärme zu tun.

Annahmen

Gegeben sei ein Dackel $d$ und diverse andere Hunde $h_1$, $h_2$, etc. unterschiedlicher Größe

Die Wärmekapazität $C$ eines Hundes ist das Verhältnis der zugeführten Wärme $Q$ zur dadurch bewirkten Temperaturerhöhung. Nehmen wir an, dass der Hund homogen ist, ergibt sie sich aus dem Produkt der spezifischen Wärmekapazität und der Masse:

$$C_h = c_h \cdot m_h $$

Die Wärmezufuhr erfolgt durch Sonnenbestrahlung, sowie die warme Luft, die den Hund umgibt und ist somit proportional zur Oberfläche des Hundes. Die Masse des Hundes hingegen ist proportional zum Volumen.

Um unsere Betrachtungen zu erleichtern gehen wir von sphärischen Hunden aus. Damit ergibt sich für Volumen und Oberfläche:

$$V_h = \frac{4}{3} \cdot r_h^3 \cdot \pi$$

und

$$A_h = 4 \cdot r_h^2 \cdot \pi$$

Hier eine kleine Illustration der geometrischen Situation:

Wie man nun leicht erkennen kann hängt die Erwärmung des Hundes also vom Verhältnis von Oberfläche zu Wärmekapazität ab und somit vom Quotienten Oberfläche zu Volumen:

$$\frac{a_h}{v_h} = \frac{4 \cdot r_h^2 \cdot \pi}{\frac{4}{3} \cdot r_h^3 \cdot \pi} = 3 \cdot \frac{r_h^2}{r_h^3} $$

Betrachten wir nun die Abhängigkeit dieses Quotienten vom Radius des Hundes, so ergibt sich folgendes Bild:

Um das Ganze etwas praxistauglicher zu machen zeigen wir das auch nochmal gegen das Gewicht des Hundes, das in der Praxis einfacher zu bestimmen ist als der Radius. Hunde bestehen neben Wasser auch aus Fett, Knochen und Fell. Die typische Dichte dürfte also bei ca. $\rho_h = 937 kg/m^3$. liegen.

In der folgenden Grafik habe ich beispielhaft einen Dackel mit 7kg und einen Labrador mit 30kg eingezeichnet:

Das gleiche Prinzip gilt natürlich auch bei Kälte. Ich denke damit dürfte ein weiteres Rätsel der Welt aufgeklärt sein. Die einzig offene Frage ist, warum Katzen mit 3-8 kg Hitze ohne Probleme ertragen und sogar genießen. Meine Theorie ist, dass Katzen die Physik einfach völlig egal ist – die leben eh nach ihren eigenen Regeln.

Hausaufgabe

In obigen Betrachtungen gingen wir davon aus, Hunde seien sphärisch. Dackel sind aber in der Praxis zylindrisch.

a) Berechne Oberfläche und Volumen für Dackel der länge $l_d ∈ [0.5m, 0.8m]$ unter der Annahme $\frac{l_d}{r_d} = 9.82$

b) Zeichne das Masse zu $A/V$ Diagramm

c) Kauf ein Wiener Würstchen und gib es dem Dackel.

iPhone SE 2020 Batteriewechsel

2024-08-11T00:00:00+02:00

Meine Frau hat so ein Obst-Handy und bei dem hat die Akkukapazität merklich nachgelassen. Das Betriebssystem sagt, der Akku habe noch ca 70% der ursprünglichen Kapazität, was die Laufzeit merklich vermindert. Das missfällt ihr.

Also habe ich einen Ersatzakku bestellt und versuche mich am Akkutausch.

Auf geht's

Zunächst legen wir mal Handy und das nötige Werkzeug bereit:

Pentalobe Schraubenzieher
Plastikwerkzeug zur Gehäuseöffnung
Saugnapf
Vorwärm-Matte
B-7000 Kleber
Ersatzakku
Handy-Zwingen

Und los geht's:

Zunächst die Vorwämmatte auf ca. 70°C aufheizen und währenddessen die beiden winzigen Pentalobe-Schrauben neben dem Lightning Connector entfernen. Dann das Handy drauflegen und eine Weile warten, bis der Kleber weich wird.

Wenn sich das Handy ordentlich warm anfühlt fahren wir am unteren Ende mit einem dünnen Werkzeug zwischen Display und Gehäuse. Gaaaaanz vorsichtig, damit es keine Kratzer gibt. Dann mit einem Plastik-Werkzeug langsam und vorsichtig einmal rund um den Rahmen fahren, damit das Display überall abgelöst wird.

Nun können wir das Display um ein paar Millimeter in Richtung Home Button ziehen und dann langsam nach rechts aufklappen.

Jetzt müssen wir die beiden Blechabdeckungen über den Display-Kabeln abschrauben. Achtung: Die sind nicht alle gleich, also gut merken, welche wohin gehört. Ich nehme dafür immer eine kleine Magnetmatte auf der ich die Schrauben dann so ablege, dass sie ursprüngliche Position klar ist.

Nun ziehen wir die drei (!) Display-Stecker ab und auch den vom Akku.

Akku lösen

Der Akku ist auf dern Unterseite mit doppelseitigem Klebeband angepappt. Um keinen Schaden anzurichten darf man den nicht einfach heraushebeln, sondern muss die Streifen vorsichtig lösen. Dazu erstmal rund um den Akku etwas Isopropyl-Alkohol ins Handy tropfen. Ja – wirklich.

Und während der Alkohol seine Arbeit tut popeln wir rund um den Rahmen den alten Kleber weg. Mit Pinzette, Zahnstocher, Alkohol und Wattestäbchen schön alles putzen bis kein Kleber mehr zu sehen ist.

Dann machen wir uns an den Akku: Die Klebestreifen sind praktischerweise auf die Oberseite des Akkus geführt. Das sind diese vier kleinen Laschen, wie man sieht. Die muss man vorsichtig abknibbeln und dann kann man schön langsam nach außen ziehen und der Klebestreifen dehnt sich und kommt ganz langsam raus.

Jedenfalls auf der einen Seite. Auf der andern waren sie irgendwie total spröde und es ist mir nicht gelungen sie rauszubekommen. Also mehr Alkohol und doch ganz vorsichtig mit einem Spatel unter den Akku fahren und alles lösen. Geschafft! Nun wir können zum konstruktiven Teil übergehen.

Neuer Akku rein

Der Ersatzakku war schon mit solchen Klebestreifen ausgestattet so dass wir nur die Schutzfolie ablösen müssen und schon kann er rein. Dazu am besten als erstes den Akkustecker einstecken, denn dann weiß man genau, wie er positioniert werden muss und nix unter mechanischer Spannung steht. Dann an Ort und Stelle positionieren, kurz andrücken, fertig.

Als nächstes ziehen wir den Akkustecker wieder raus, damit das Handy stromlos ist und stecken die Display-Stecker alle wieder rein. Dann Akku einstecken und die beiden Blechabdeckungen wieder montieren.

Zuguterletzt vorsichtig einen dünnen Faden Klebstoff (B-7000) einmal rund um den Rahmen ziehen. Original war das ein Klebenstreifen und die kann man auch fertig mit den Ersatzakkus kaufen, aber der Kleber tuts auch wenn man etwas Geschick hat und ich hatte halt vergessen den mitzubestellen...

Dann das Display wieder einsetzen bis es einrastet und mit Klemmen (mit Gummibacken!) sichern und diese handfest anziehen. Noch die beiden Schräubchen wieder rein und wir sind fertig.

Jetzt können wir das Handy in Ruhe aufladen während der Kleber trocknet. Dabei darauf achten, dass es wirklich 100% voll ist und am besten dann noch eine Stunde am Ladegerät lassen. Wenn es absolut sicher komplett voll ist nehmen wir es vom Ladegerät, entfernen die Klemmen und putzen das Ganze ordentlich.

Damit sich das Handy wieder auf die neue Akkukapazität kalibrieren kann müssen wir es nun komplett leer machen. Also Verwenden, bis es ausgeht. Dann wieder komplett aufladen. Nun sollte es wieder wissen, wieviel Saft in den Akku passt.

Hurra! Wir haben es erfolgreich "repariert".

Zwei Wermutstropfen gibt es aber:

Der Obstfabrikant will nicht, dass man das reparieren kann und deswegen wird das Handy fortan meckern dass es mit einem unlizensierten ekligen Fremdakku läuft.
Ich hab offenbar eine der Klemmen zu fest angezogen und nun ist da ein kleiner Fleck auf dem Display, d.h. dort is alles etwas heller als normal. Grumpf! Naja – erstmal abwarten. Vielleicht gibt sich das ja auch nach einer Weile wieder.

Toter eBike Akku

2024-07-24T00:00:00+02:00

Heute haben wir hier einen Akku eines eBikes. Selbiges hat längere Zeit unbenutzt herumgestanden und nun weigert sich das Ladegerät, den Akku zu laden. Und so sind Akku und Ladegerät bei mir gelandet mit der Frage, ob da noch was zu machen ist.

Steckt man das Ladegerät an den Akku hört man zwei kurze Piepstöne. Mehr erfährt man nicht, denn es gibt keine Statusanzeige. Was aber schnell auffällt ist ein Defekt der Isolation am Stecker:

Ob das schon unser Problem ist? Mal durchmessen. Zwischen dem äußeren Zylinder und der Innenseite des selbigen liegen 26V an. Das entspricht der Sollspannung laut Aufdruck. Zwischen dem zentralen Pin und den Zylinderseiten des Tonnensteckers gibt es keine Spannung und ich konnte auch keinen Widerstand messen. Vielleicht redet das Ladegerät digital mit dem BMS. Jedenfalls scheint das Ladegerät zu funktionieren. Also nur die offene Stelle mit Klebeband isolieren und weiter zum Akku.

Vermutlich haben sich die Zellen mit der Zeit allmählich entladen und sind nun unter die empfohlene Minimalspannung gefallen. Möglicherweise haben die Zellen nun auch verschiedene Spannungen. Akkupacks enthalten aber nicht nur die Zellen, sondern auch ein Batterie-Management-System (BMS). Selbiges hat die Aufgabe zu erkennen, wenn mit den Zellen etwas nicht stimmt und dann aus Sicherheitsgründen den regulären Betrieb zu verweigern. Wenn wir etwas Glück haben, sind die Zellen aber nicht unwiederbringlich defekt, sondern können manuell, also unter Umgehung des BMS, wieder über die kritische Schwelle geladen werden. Wenn wir aber Pech haben sind alle oder manche Zellen komplett im Eimer.

Apropos Eimer:

Sicherheit

Lithium Ionen Akkus sind normalerweise sehr friedliche Geschöpfe und gut an das Zusammenleben mit dem Menschen angepasst. Fühlt sich eine Lithiumzelle aber bedroht, v.a. wenn sie verletzt ist oder Jungtiere hat, dann kann sie in Ausnahmefällen aggressiv reagieren, überhitzen und im Extremfall in Brand geraten. Da wir im Folgenden in das Revier der Zellen eindringen werden, sollten wir auf einen solchen Fall vorbereitet sein. D.h. wir arbeiten auf einer hitzefesten Unterlage (Silikonmatte, die ich auch gerne zum Löten nehme) und stellen einen Blecheimer mit Deckel bereit. Ein paar Zentimeter Sand am Eimerboden schaden auch nicht und zuguterletzt haben wir ein paar Silikon-Ofenhandschuhe griffbereit, um im Falle eines Falles den heißen Akku in den Eimer schubsen zu können. Dann können wir ihn in Ruhe nach draußen tragen und gefahrlos abbrennen lassen.

Diagnostik

Zuerst müssen wir den Akku mal öffnen. Das war einfach – nur drei Imbusschrauben lösen und die Plastikschale lässt sich auseinander nehmen. Im Inneren finden wir einen Haufen Zellen, die in einem großen schwarzen Schrumpfschlauch verpackt sind und an den Seiten klebt je ein dicker Blob Silikon drauf:

Links sieht man eine kleine Platine – das ist das BMS:

Der Akkupack hat einen Aufkleber mit ein bisschen Information:

Laut Label is das ein 48V Akku in 13s4p Konfiguration. Das heißt, dass er 13 in Serie geschaltete Pakete von je 4 parallelen Zellen enthält. Also insgesamt 52 Zellen. Da wir 13 in Serie haben kommen wir auf 13∙3.7V = 48.1V. Die Parallelschaltung dient dazu, eine höhere Kapazität zu bekommen und die Serienschaltung stellt die hohe Spannung sicher. So sieht das also aus:

Als erstes habe ich nun das Zellenpaket vom BMS abgezogen. In die positive Leitung ist eine 30A Sicherung eingeschleift. Eine kurze Prüfung ergibt, dass die in Ordnung ist.

Als nächstes die Ausgangsspannung des Akkupacks messen: 0.562V. Hm – das ist sehr wenig. Bei vollem Akku sollten bis zu 4.2V pro Zelle anliegen und unter 2.5V sollte die Zellenspannung nicht sinken, also erwarten wir so 32.5 bis 54.6V.

Vom BMS gehen 14 dünne Überwachungsleitungen zu den Viererpacks – eine an Minus, der Rest an die Pluspole der dreizehn Vierpacks. So weiß das BMS immer, welche Spannung auf den einzelnen Packungen anliegt. Und genau die wollen wir nun mal mit dem Multimeter überprüfen. Dazu muss die Schrumpfverpackung weg. Also aufschneiden und die Zellen freilegen:

Immerhin: das sind 18650er Zellen von Samsung. Also vernünftige Qualität.

Aber die Prüfung der Spannungen ist ernüchternd. Wir messen jeweils gegen Minus. Ergebnisse in aufsteigender Reihenfolge:

Nr.	Spannung [V]
1	0.015
2	0.035
3	0.047
4	0.075
5	0.116
6	0.12
7	0.163
8	0.224
9	0.33
10	0.38
11	—
12	—
13	0.562

An zwei Leitungen bin ich nicht rangekommen – dazu hätte ich die nächste Verpackungsschicht entfernen müssen und das dürfte unnötig sein, so eindeutig, wie das Ergebnis ist. Das sieht überhaupt nicht gut aus: Die Zellen scheinen samt und sonders tiefentladen zu sein. Ich hatte auf eine Restspannung von 2V oder so gehofft. In dem Fall wäre es den Versuch wert gewesen, die Viererpakete mit dem Labornetzeil bei ganz geringem Strom wieder auf ca. 2.5V zu laden in der Hoffung, dass das BMS sie dann wieder akzeptiert und normal lädt. Aber bei unter einem Volt ist davon auszugehen, dass die Zellen unwiederbringlich hinüber sind und so ein Boosterversuch eher gefährlich ist und eh nix bringt.

Da bleibt nur, alle Zellen auszutauschen und das ist ein teurer Spaß: eine schnelle Online-Suche ergab, dass ich pro Original-Zelle mit ca. 7.50€ rechnen muss – also insgesamt 390€ nur für Zellen. Hinzu kommen dann die Nickelstreifen zum Verbinden und Isolierringe, sowie eine neue Schrumpfschlaufverpackung. D.h. wir kommen auf über 400€. Wenn es auch andere als die Original-Zellen sein dürfen landet man so bei ca 5€ pro Zelle aber auch hier summiert sich das dann immerhin auf 260€ für die Zellen. Das günstigste was ich finden konnte waren 2.73€ pro Zelle unklarer Herkunft – das würde sich lohnen, auch wenn die Qualität unbekannt ist. Aber leider ist auch das keine Lösung, denn ich habe kein Punktschweißgerät und das wäre nötig, um die Nickelstreifen mit den Zellen zu verbinden. Professionelle Anbieter verlangen für den Neuaufbau dieses Modells 360€ – das wäre dann wohl die bessere Option.

Fazit

Schade – diese Reparatur ist nix geworden. Aber der Ausflug in die Akkutechnik war trotzdem spannend. Vielleicht wird's ja beim nächsten mal was....

LINUX auf dem GPD Pocket 3

2024-07-11T00:00:00+02:00

Ich habe ein neues Spielzeug: einen GPD Pocket 3 Mini Laptop. Aber natürlich ist der nicht zu meinem Vergnügen, nein nein – der ist ein essentielles Arbeitsmittel, wenn ich mal unterwegs bin und dennoch für Notfälle einen richtigen Computer brauche, um bedeutende Dinge zu tun denen ein Smartphone nicht gewachsen ist. Wie auch immer, ich fand das Ding sexy und wollte eins haben.

Der Kleine fühlt sich eigentlich recht solide an und ist größenmäßig wirklich putzig. Ich glaube das wird seinen Zweck erfüllen. Jedenfalls nachdem wir die Betriebssystemzumutung aus Redmond vom Gerät verbannt und durch einen freundlichen Pinguin ersetzt haben. Also frisch ans Werk.

Entfensterung

Es soll ein Debian drauf. Also schnell einen entsprechenden Debian netinst Boot Stick vorbereiten, einstecken und starten. Nach dem Einschalten dann dauerhaft F7 (FN+6) gedrückt halten, damit wir in den Bootselector kommen. Wenn das nicht klappt (wie bei mir), dann hat das halbfertig installierte Windows so einen Fast-boot eingerichtet und wir müssen erstmal einen richtigen Kaltstart erzwingen damit wir vom Stick booten können und das geht so:

Laptop starten und abwarten bis das Windows gestartet ist. Dann Shift+F10 drücken um in eine Konsole zu gelangen. Und dort geben wir dies ein:

shutdown /r /o /t 1

Entgegen meiner Erwartung führt das nicht unmittelbar zum Reboot, sondern in ein Menü in dem wir dann die Option Restart Computer wählen. Dabei drücken wir gleichzeitig die ShiftTaste, um sicherzustellen, dass es ein richtiger Neustart wird.

Sobald der Laptop neu startet, dann die Del-Taste halten, um ins BIOS zu gelangen. Dort können wir dann die Bootreihenfolge so einstellen, dass unser USB-Stick Vorrang bekommt (oder wieder F7 für den Boot-Selector). Gesagt, getan und schon begrüßt uns der Debian-Installer.

Äh – der ist ja um 90° gedreht! So mach das keinen Spaß. Grundsätzlich könnte man das vermutlich schon für den Installer irgendwie mit einem Kernel-Parameter beheben, aber für den Moment ist mir das viel zu blöd und ich nehme einfach ein headless installer image und mach die Installation remote. Um die Rotation kümmere ich mich dann im laufenden System.

Also: Debian installieren, diverse Sachen hinzuinstallieren, die ich gewöhnlich so brauche/verwende und neu starten.

Bildschirmrotation

Nun ist es an der Zeit, sich um den gedrehten Bildschirm zu kümmern. Das muss auf zwei bis drei Ebenen passieren.:

Konsole – braucht man selten, aber eben doch manchmal wenn die K***e am Dampfen ist und gerade dann möchte man den Kopf nicht stundenlang um 90° nach links neigen.
X11 – für die normale Arbeit.
Grub – Wäre doch schön, wenn auch das GRUB Boot Menü die richtige Orientierung hätte

Ich habe dazu viel herumgegoogelt und mir diverse Sachen zusammengesucht. Am hilfreichsten waren die folgenden Quellen aus denen das meiste stammt, das ich hier mache:

Konsole

Um die Konsole zu drehen setzen wir ein paar Kernel-Parameter. Dazu editieren wir /etc/default/grub. Das muss drinstehen:

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet fbcon=rotate:1 video=panel_orientation=right_side_up"

Hier und hier findet Ihr mehr infos dazu.

Damit die neue Einstellung auch aktiv wird müssen wir noch das tatsächliche ´grub.cfg´ File bauen:

grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

Beim nächsten Reboot sollte die Konsole dann die richtige Orientierung haben.

X11

Hier führen verschiedene Wege nach Rom. Z.B. kann man das mit xrandr machen:

xrandr -display DSI1 --rotate right

Und das könnte man dann nach dem Login automatisch ausführen. Allerdings wirkt das eben erst nach dem Login, d.h. der Greeter (das Login-Fenster) ist noch gedreht. Auch das kann man konfigurieren, aber es ist besser das Übel an der Wurzel packen und so früh wie möglich die Rotation machen. Dazu können wir entsprechende Konfig-Schnipsel in /etc/X11/xorg.conf.d/ ablegen.

Das File soll 40-gpd-pocket3-monitor.conf heißen und dies enthalten:

# GPD Pocket 3 (modesetting)
Section "Monitor"
  Identifier "DSI-1"
  Option     "Rotate"  "right"
EndSection

# GPD Pocket 3 (xorg-video-intel)
Section "Monitor"
  Identifier "DSI1"
  Option     "Rotate"  "right"
EndSection

Vertical Tearing

Das nächste, was ich loswerden wollte ist ein Effekt, der als "Vertical tearing" bezeichnet wird. Das sind so komische senkrechte Artefakte, die beim Scrollen entstehen. Auch das lässt sich durch eine Konfig-Datei in /etc/X11/xorg.conf.d/ beheben:

Diese nennen wir 20-gpd-pocket3-device.conf:

Section "Device"
  Identifier "Device0"
  Driver     "intel"
  Option     "AccelMethod" "sna"
  Option     "TearFree"    "true"
  Option     "DRI"         "1"
EndSection

Nun einfach den X-Server neu starten und schon greifen beide Konfigurationen und der Bildschirm sieht super aus.

Touchscreen Rotation

Das letze Element, das noch nicht richtig mitspielt ist das touchscreen. Auch das muss um 90 Grad gedreht werden, damit es zur Anzeige passt. Und Ihr habt es Euch sicher schon gedacht: auch diesmal schreiben wir ein Konfig-file in /etc/X11/xorg.conf.d/:

99-touchscreen.conf soll es heißen:

Section "InputClass"
  Identifier    "calibration"
  Driver        "wacom"
  MatchProduct  "GXTP7380"
  Option        "TransformationMatrix" "0 1 0 -1 0 1 0 0 1"
  Option        "Button2" "3"
EndSection

Grub

Daran habe ich mir die Zähne ausgebissen. Ich konnte keinen Weg finden, das Grub-Menü zu drehen – sorry. Ist aber auch nicht so schlimm.

Der ganze Rest

Und was machen wir mit all den anderen Hardware Komponenten? Nix, das lief alles problemlos ohne dass ich irgendwas besonderes tun musste:

Sound
Mikrofon
Wifi
Ethernet
HDMI

Fazit

Ich bin positiv überrascht. Es gab eigentlich wirklich wenige Hardware- Herausforderungen unter Linux. Da habe ich schon ganz anderes erlebt. Und das Mini-Laptop selbst ist erstaunlich gut zu gebrauchen. Klar, es ist winzig, aber selbst die Tastatur ist garnicht schlecht – natürlich mit Abstrichen bezüglich Layout, denn sonst hätten nicht alle Tasten drauf gepasst.

Würde ich täglich damit arbeiten wollen? Nein - dafür ist es mir zu klein. Aber es ist super, als Immerdabei-Maschine oder für Notfälle. Wenn mal der Hauptcomputer die Grätsche macht.

Steuerkarte einer professionellen Schneidemaschine reparieren

2024-07-10T00:00:00+02:00

Heute habe ich was besonderes: Ich habe hier eine defekte Platine aus einer örtlichen Druckerei. Sie trägt die schöne Bezeichnung "Polar 020321 KUP" und gehört zu einer Schneidemaschine. Selbige hat seit kurzem eine Fehlfunktion – ganz habe ich es nicht verstanden, aber ich glaube irgendwas rauscht in einen Endschalter oder ignoriert ein Limit oder sowas. Ein Service-Techniker hatte sich das angeschaut und diagnostiziert, dass besagte Steuerkarte defekt sei. Der Austausch sollte allerdings exorbitant teuer sein und so ist die Platine bei mir gelandet mit der Frage, ob ich da evtl. was machen kann.

Challenge accepted!

Erstinspektion

So sieht das gute Stück aus:

Das ist mal eine wirklich übersichtliche Platine: ein paar Dioden und Widerstände, zwei Kondensatoren, zwei Relais und ein Transistor oder MOSFET oder sowas. Alles Old-School mit klassischen Through-Hole Bauteilen. Also vermutlich älterer Bauart.

Das sollte man doch reparieren können, auch ohne detailierte Infos zur Funktion. Erstmal genau ansehen. Sieht eigentlich alles bestens aus – keine verdächtigen Lötstellen oder offensichtlich beschädigte Bauteile.

Durchmessen

Gehen wir also systematisch vor und prüfen mal alle Bauteile in circuit.

Widerstände

Vier Widerstände finden sich in der Schaltung. Deren Werte messen wir nun und vergleichen sie mit den aufgedruckten Nennwerten:

Nr.	Nennwert	Messwert
R1	390 Ω ±1%	387 Ω
R2	100 Ω ±1%	99.5 Ω
R3	?	248.6 Ω
R4	?	244.6 Ω

Die beiden ersten sind tiptop, R3 und R4 sind dickere Widerstände aus deren Beschriftung ich nicht schlau werde, auch weil sie teils auf der Unterseite liegt. Sie sehen aus, als wären sie für größere Ströme gedacht. Da sie nahezu identische Werte haben denke ich aber, dass sie ok sind.

Beide sind vor die Spule je eines Relais geschaltet und so denke ich, dass sie dazu dienen, den Strom durch die Spule zu begrenzen.

Kondensatoren

Es gibt zwei dicke 2.2µF Kondensatoren – der Optik nach dürften es Folienkondensatoren sein. Die sind parallel geschaltet und die Messung ergibt 4.4µF. Perfekt.

Dioden

Multimeter in den Diodentest-Modus schalten und alle prüfen:

Nr.	Typ	Spannungsabfall
V1	4007	0.394V
V2	5383	0.54V
V3	P600G	0.516V

V2 ist vermutlich eine 150V Zener-Diode. Die sieht also ok aus, auch wenn wir die Funktion nicht 100% garantieren können.

V3 ist eine dicke fette 400V 6A Gleichrichterdiode und der Spannungsabfall scheint in Ordnung zu sein.

In Sperrrichtung messen wir bei beiden, wie zu erwarten nichts (OL).

Aber V1 wirkt nicht normal: eine 4007 Gleichrichterdiode sollte eigentlich so bei 0.65-0.7V liegen; allermindestens 0.5V würde ich erwarten. Und in Sperrrichtung sollte das Multimeter OL zeigen. Aber in beiden Richtungen messe ich den selben Wert. Ist die defekt? Genauere Betrachtung zeigt, dass die aber parallel zu R1 geschaltet ist. Das verfälscht die Messung. Also ein Beinchen auslöten und nochmal messen. OK – jetzt passt es. Also falscher Alarm.

Relais

Kommen wir also zu den spannenden Komponenten: Die Relais sind meine Hauptverdächtigen, denn nach jahrelanger Nutzung kann so ein mechanisches Bauteil schonmal den Geist aufgeben. Relais neigen dazu nach Jahren mal zu "kleben" – also nicht mehr auf allen Kontakten korrekt zu schalten.

Die beiden Relais sind von Elesta und haben die Typenbezeichnung PR 4F. Mal ins Datenblatt schauen:

24V Schaltspannung
Vier geschaltete Kontakte: 2 Öffner und 2 Schließer
Nomineller Spulenstrom: 54,5 mA
Spulenwiderstand: 440Ω,

Zum Testen stellen wir das Labornetzteil auf 24V, setzen die Strombegrenzung auf 55mA und klemmen uns auf ein Beinchen von R3 über den der Strom dann in die Spule fließt und mit der anderen Klemme auf die andere Seite der Spule.

Kanal aktivieren und schauen was passiert: wenig. Es fließt Strom, und das Relais zuckt ein bisschen, aber es schaltet nicht komplett. Beide verhalten sich gleich. Beide defekt? Nun habe ich leider keine Ahnung welche Spannung da normalerweise anliegt und auch der Sollwert der Widerstände ist nicht klar, also kann es gut sein, dass ich mehr anlegen müsste. Also erstmal anders: Wir klemmen das Labornettzteil direkt auf die beiden Spulenkontakte. Dabei ist die Strombegrenzung sehr wichtig, denn wir wollen die Spulen ja nicht durchbrennen. Also: Kanal wieder an und voila – das Relais schaltet mit einem satten "Klick" und man kann sehen, dass alle vier Kontakte arbeiten. Das zweite Relais liefert das selbe Ergebnis. Also dürften die OK sein.

Transistor

Bleibt also noch der Transistor oder MOSFET. Er ist mit ST9635 BU426A beschriftet. Eine kurze Recherche liefert das Datenblatt. Also haben wir hier einen 400V, 6A NPN Transistor vor uns.

Um den zu testen erinnern wir uns kurz, was wir eigentlich erwarten: Aus der Perspektive des Multimeters gleicht ein Transistor zwei gegeneinander geschalteten Dioden (Bildquelle: Biezl, Public domain, via Wikimedia Commons):

D.h. wenn wir im Diodentest-Modus mit der roten (positiven) Testspitze auf die Basis und mit der schwarzen auf den Kollektor gehen, sollten wir den typischen Spanungsabfall eines Silizium PN-Übergangs von etwa 0.6-0.7V sehen. Auf diese Weise messen wir alle möglichen Kombinationen in beiden Richtungen durch und erwarten dies:

↱	B	C	E
B	—	0.65V	0.65V
C	OL	—	OL
E	OL	OL	—

Bei einem PNP-Transistor analog, nur dass die Polung umgekehrt ist. Bleibt noch die Frage, welcher Pin wo zu finden ist und das Datenblatt weiß Rat:

Und was messen wir bei unserem Transistor? Das:

↱	B	C	E
B	—	0.55V	0.06V
C	OL	—	OL
E	0.06V	0.57V	—

Treffer – da ist was faul! Die 0.55V sind im Rahmen, aber 0.06V sind definitiv nicht in Ordnung und schon garnicht in beiden Richtungen. Und die E-C Strecke sollte OL sein. Um sicher zu gehen löten wir den Transistor aus und messen nochmal außerhalb der Schaltung – gleiches Ergebnis. Ich denke wir haben unseren Schuldigen.

Also bestellen wir einen neuen. Das Bauteil kostet fast nix und sicherheitshalber nehme ich gleich drei, falls doch noch was anderes im Argen liegt und er gleich wieder durchbrennt und auch von diesen fetten Dioden hab ich noch drei genommen – man weiß ja nie und wie so oft ist der Versand das teuerste und so ist es besser ein bisschen Redundanz zu schaffen, bevor man am Ende nochmal 6€ Porto für ein 1€ Bauteil bezahlt...

Reparatur

Ein paar Tage später war er da. Paranoid wie ich nunmal bin habe ich auch den neuen ausgemessen und erwartungsgemäß ist alles wie es sein soll. Nun die Lötstelle schön sauber machen: Mit Entlötlitze das restliche Lötzinn entfernen und dann alles mit Isopropanol putzen. Neuen Transistor einsetzen und verlöten – Kühlkörper nicht vergessen. Fertig.

Unmittelbar ausprobieren kann ich das Ganze nicht, weil ich ja die Schneidemaschine nicht habe. Also Karte zurückgeben und auf Rückmeldung warten.

Und siehe da: ich erfahre, die Maschine geht wieder! Sehr cool! Das hat Spaß gemacht und auch noch jemandem geholfen.

HP Microserver Gen8 BIOS Update

2024-06-29T00:00:00+02:00

Ich habe immer noch meinen alten HP Microserver Gen8. Und bisher lief er immer brav. Aber vor ein paar Tagen war er plötzlich nicht mehr erreichbar und die LED an der Front blinkte rot. Also mal ins iLO Event Log schauen und da steht:

2357   06/22/2024 08:29   Embedded Flash/SD-CARD: Restarted.
2358   06/22/2024 08:29   Server power removed.

Komisch – er hat doch eine UPS und ich kann auch keinen Hinweis darauf finden, dass es wirklich einen Stromausfall gab. Auch merkwürdig dass er nach dem Stromverlust nicht automatisch wieder hochgefahren ist. Also habe ich den Server via iLO wieder eingeschaltet und dann lief er wieder brav.

Bis heute Morgen: da passierte exakt das gleiche erneut:

2363   06/29/2024 08:50   Embedded Flash/SD-CARD: Restarted.
2364   06/29/2024 08:50   Server power removed.

Sehr merkwürdig. Sowas hatte er in all den Jahren noch nie gemacht. Keine Ahnung was da los ist. Ich habe eine Weile im Netz recherchiert, aber letztlich nichts wirklich hilfreiches gefunden. Kann natürlich sein, dass er in seinem Alter nun einen Hardware-Defekt entwickelt. Manche Leute in diversen Foren meinten aber auch, man solle in solchen Fällen zunächst versuchen, alle Firmware auf den neusten Stand zu bringen. Mein iLO ist bereits aktuell – das hatte ich neulich ja aus gegebenem Anlass schon aktualisiert. Aber das BIOS Upgrade hatte ich damals dann doch nicht mehr gemacht. Also holen wir das nun mal nach.

Zum Glück konnte ich, im Gegensatz zum letzen mal, wieder eine offizielle Quelle für das BIOS Update finden. Leider gibt es die Version zum booten von USB Stick nicht mehr, aber immerhin bietet HPE noch eine Version für LINUX an, wenn auch nur als RPM Package. Also herunterladen.

Aber wie bekomme ich das nun unter Debian zum laufen? Auch das geht zum Glück recht einfach. Eine Installation ist garnicht nötig. Wir müssen das rpm nur irgendwo entpacken. Dazu brauchen wir das tool rpm2cpio:

sudo apt install rpm2cpio

Nun können wir das konvertieren ...

rpm2archive firmware-system-j06-2019.04.04-1.1.i386.rpm

und bekommen ein vernünftiges tgz Archiv: firmware-system-j06-2019.04.04-1.1.i386.rpm.tgz das wir ganz normal auspacken können:

mkdir tmp
cd tmp
tar xzf ../firmware-system-j06-2019.04.04-1.1.i386.rpm.tgz

Dann das Flash-Tool starten:

cd usr/lib/i386-linux-gnu/firmware-system-j06-2019.04.04-1.1/
sudo ./setup

Hurra – es funktioniert:

Flash Engine Version: Linux-1.5.9.5-2

Name: Online ROM Flash Component for Linux - HP ProLiant MicroServer Gen8 (J06) Servers
New Version: 04/04/2019

Current Version: 07/16/2015

Do you want to install this version (y/n) ?

Sehr gut. Am Ende wie vorgeschlagen den Server rebooten und schon haben wir ein taufrisches BIOS:

Bleibt nun abzuwarten, ob das mein Problem behebt, oder ich mich evtl. mit dem Gedanken anfreunden muss ein neues Serverchen anzuschaffen. So richtig glaube ich ja nicht an ein BIOS Problem, denn er lief ja jahrelang gut mit dieser Version.

Billige LED Taschenlampe

2024-06-09T00:00:00+02:00

Ich liebe Taschenlampen und habe jede Menge davon. Wenn ich eine schöne handliche LED-Lampe sehe kann ich einfach nicht widerstehen. Vor allem seit die Dinger fast nichts mehr kosten haben sich ziemlich viele hier angesammelt. Und so habe ich zum Beispiel dieses Modell:

Die läuft wahlweise mit 3 AAA Batterien oder einem 18650 Lithium-Akku, was ich ganz sinnvoll fand. Zwar muss man den Akku außerhalb der Lampe laden, aber das finde ich ok. Sie leuchtet schön hell und liegt gut in der Hand. Aber als ich sie gestern mal wieder verwenden wollte spendete sie nicht das verheißene Licht. Komisch – beim letzten mal war sie noch total hell. Hab ich sie evtl. nicht ausgeschaltet? Macht ja nix – einfach den Akku wieder laden und die Welt ist gut. Denkste! Als ich den Akku ins Ladegerät eingelegt habe, zeigte es etwas über 2V an. Garnicht gut! Hat die blöde Lampe den etwa tiefentladen? Normale Lithium Ionen Akkus darf man bis maximal 2.5 V entladen, sonst nehmen sie Schaden. Und es ist der Job des Geräts einen entsprechenden Tiefentladeschutz zu implementieren, damit sowas verhindert wird. Nun nehmen es chinesische Produktentwickler oft nicht so genau mit derartigen Kleinigkeiten, also sollten wir diesem Anfangsverdacht mal auf den Grund gehen.

Evidenzlage

Also machen wir mal eine kleine Messreihe: Wir klemmen die Taschenlampe an das Labornetzteil und messen den Strom bei verschiedenen Spannungen von 4.3V bis runter auf 0V. 4.3V sind das Maximum, das ein pickepacke vollgeladener Akku liefern kann.

Und weil das von Hand viel zu mühsam ist verwenden wir ein kleines Skript:

#!/bin/env python3
import time, pyvisa

rm = pyvisa.ResourceManager()

# prepare the PSU
psu = rm.open_resource('TCPIP::192.168.0.66::INSTR')
psu.query(f":OUTPUT:STATE ALL,OFF")
psu.query(f":APPLY Ch1,0V,MAX")
time.sleep(1)
psu.query(f":OUTPUT:STATE Ch1,on")

# run the series
print("V,A")
for volts in [x/10 for x in range(43, 20, -1)]:
    psu.query(f":APPLY Ch1,{volts}")
    time.sleep(2)
    ret = psu.query(f":MEASURE:ALL? Ch1").rstrip()
    (V, A, P) = ret.split(",")
    print(",".join([str(V), str(A)]))

psu.query(f":OUTPUT:STATE Ch1,off")

Nun müssen wir nur noch Kanal 1 mit den Kontakten der Taschenlampe verbinden. Dazu braucht es ein bisschen Kreativität, weil einer davon sich ja in der Tiefe des Lampengriffs befindet. Aber wozu hat man eine selbsthaltende Pinzette? Selbige auf die Kontaktfeder klemmen, etwas Pappe als Isolation drum und mit einer Krokoklemme auf die Pinzette und mit der zweiten auf das Lampengehäuse.

Und schon können wir die Messreihe starten.

./measure.py > dat.csv

Während die Messung abläuft kann man schön beobachten, wie die Lampe allmählich immer dunkler wird. Manche Leute würden das schlecht finden, denn viele teurere Lampen haben einen Boost-Converter und halten die Helligkeit konstant bis die Batterie leer ist bzw. der Tiefentladungsschutz greift. Ich persönlich finde das eigentlich ganz ok, denn es signalisiert mir wenn der Akku zur Neige geht und ich stehe nicht überraschend im dunklen. Alternativ kann man natürlich eine Ladestandsanzeige integrieren, aber das haben so billige Lampen eher nicht. Insofern voll OK für mich.

Aber schauen wir uns mal die Strom-Spannungskurve an:

Hm – das ist tatsächlich genau so wie es sein soll. Bei 2.5V geht der Strom auf Null. Das hatte ich nicht erwartet.

Fazit

Freispruch für die Taschenlampe, sie verhält sich vorschriftsmäßig. Vielleicht spinnt ja auch mein Ladegerät? Mal weiter beobachten...

Maus Reparatur

2024-05-24T00:00:00+02:00

Meine Maus ist runtergefallen und nun fühlt sich der Mausrad-Klick irgendwie leblos an und funktioniert auch nur unzuverlässig. Da ich unter LINUX arbeite brauche ich den oft, denn damit kann ich ohne viel Gedöns zuvor markierten Text anderswo einfügen. Konkret handelt es sich um eine Logitech M720 Maus die so ca. 4 Jahre alt sein dürfte. Das sollte man doch reparieren können, oder?

Fehlersuche

Also zunächst mal die Maus aufschrauben. Dazu müssen wir aber erstmal alle Schrauben finden. In diesem Fall relativ einfach: Batteriefach öffnen, Batterie raus und schon sieht man die ersten drei. Die beiden letzten verstecken sich unter dem Gleit-Pad am Vorderende. Wenn man geschickter ist als ich bekommt man den evtl. ohne Beschädigung ab. Ich habe meinen aber kaputt gemacht und werde ihn dann durch so einen universal Maus-Gleiter ersetzen. Hier also die fünf Schrauben:

Vorsichtig das Gehäuse öffnen und dann das kleine Flachbandkabel ausstecken, das die Maustasten mit der Platine verbindet. Dazu den kleinen hellbraunen Riegel mit einer Pinzette nach oben klappen und Kabel raus.

Nun geht das Puzzle-Spiel weiter: Der fragliche Schalter dürfte irgendwo unter dem Mausrad inkl. Aufhängung stecken. Aber wie kommt man da ran? Nach viel herumprobieren stellte sich heraus, dass man einen kleinen schwarzen Plastikstift hinter dem Rad herausdrücken kann und schon lässt sich das ganze nach oben herausnehmen.

Sehr gut. Bzw. sehr schlecht, denn nun sehen wir den Schalter vor uns und dem sieht man sofort an, dass er eingedrückt ist. Im Grunde ist es nur so ein gewölbtes Metallplättchen unter etwas Kapton-Tape. Das Plättchen sollte sich hübsch nach oben wölben. Tut es aber nicht:

Immerhin scheint es ein eigenständiges Bauteil zu sein, denn da sind Lötanschlüsse. Puh – ob man sowas nachkaufen kann?

Also erstmal grob ausmessen. Ich würde sagen das Schalterchen hat so etwa 5x5x1mm. Und ich habe tatsächlich ein Mikrotaster-Sortiment gefunden in dem es auch 5x5x0.8mm Taster gibt. Das sieht gut aus. Also gleich bestellen und hoffen, dass das passt. Hätte es sicher auch einzeln gegeben, aber diverse Mikrotaster kann man immer brauchen.

Mikrochirurgie

Ein paar Tage später waren die Taster da. Nun muss die Platine ganz raus, damit wir ordentlich löten können. Dazu muss man weitere Schräubchen lösen: zwei unter der Mausradaufhängung die so ein kleines schwarzes Plastikteil halten in das das Mausradmodul eben noch eingeklinkt war und eine am hinteren Ende links. Alles schön verstauen und nicht zu stark atmen, damit die Mikroschrauben nicht weg geweht werden. Und auch darauf achten, dass neben unserem Mikroschalterchen noch zwei kleine Federn sind, die sehr leicht verloren gehen...

Nun die Heißluftstation anwerfen und das Schalterchen auslöten. Aber ein paar Sekunden nachdem ich die Heißluft auf das Teil gerichtet hatte machte das Plättchen leise "klick" und war wieder ordnungsgemäß gewölbt. Cool. Offenbar hat die Hitze das Plättchen wieder in seine Ursprungsform gebracht. Also erstmal nicht auslöten sondern testen, ob der Schalter auch funktioniert. Vorher aber mal schnell das Ersatzteil daneben legen, ob es denn überhaupt passt:

Jepp – das sieht gut aus. Brauchen wir aber nun möglicherweise garnicht.

Also schnell alles wieder zusammenbauen und ausprobieren. Und siehe da: alles wieder bestens! Das war eine wirklich simple Reparatur.

Mit der Heizungssteuerung reden

2024-04-22T00:00:00+02:00

Wie Ihr in vergangenen Posts lesen konntet, habe ich bereits meinen Gaszähler in meine Heimüberwachung integriert. Das ist sehr praktisch, um den Verbrauch zu überwachen. Aber eigentlich wäre es doch schön, auch etwas mehr über die Einstellung der Heizung selbst zu erfahren, denn moderne Heizungen haben natürlich eine digitale Steuerung und es wäre doch toll, die anzapfen zu können.

Und man kann! Im Zwischennetz bin ich schon vor einer ganzen Weile auf das BSB-LAN Projekt gestoßen, das genau das für viele gängige Heizungen realisiert. Und das wollen wir uns heute mal genauer ansehen.

Offenbar verwenden viele Hersteller sehr ähnliche Steuergeräte und die bieten eine Schnittstelle namens Boiler-System-Bus (BSB). Das scheint im Wesentlichen ein serielles Interface zu sein und alles was fehlt ist ein Adapter, um am Ende UART Signal-Pegel zu bekommen und eine Software, die das dazugehörige Protokoll beherrscht. Und genau das ist BSB-LAN.

Hardware

Eine Adapterplatine hatte ich schon vor längerer Zeit mal vom Autor bestellt. Deswegen habe ich die V2. Aktuell wäre V4.3, aber der Funktion tut das keinen Abbruch. Also los geht's. Zunächst mal die Adapterplatine bestücken, alles schön verlöten und nicht vergessen, sie für 3.3V zu jumpern (ESP!). Dann ein paar Pin-header auf den Adapter löten für die Verbindung zum Mikrocontroller-Board.

Ursprünglich wurde die Firmware für Arduino entwickelt, aber auch ESP32 wird unterstützt und so nehme ich lieber das. Konkret nehme ich so ein ESP Devkit v1 Modul, von denen ich noch einige in der Bastelkiste habe.

Das Ganze bauen wir in ein kleines Gehäuse ein. Mit der üblichen Methode: Plastik-Distanzhülsen anschrauben, Plastikkleber drauf und ins Gehäuse drücken. Leider gab es dabei ein Problem: die blöde ESP32-Devkit Platine hat zwar vier schöne Löcher, aber zwei davon sind nicht nutzbar, weil die beiden kleinen Taster so nah dran sind, dass kein Platz für die Schraubenköpfe bleibt. Grumpf! Also mussten die Taster weichen. Die brauche ich eh nicht. Und wenn doch kann man was anlöten, oder das mit einer Pinzette kurzschließen. Für den ESP32 nehmen wir Nylon-Schrauben, weil zumindest zwei davon direkt neben der Antenne sind und Metall dort Ärger machen kann.

Nun also einkleben und warten, bis der Kleber fest ist.

Nun Platinen kurz wieder ausbauen und Löcher ins Gehäuse machen, damit das USB-Kabel und eine Signalleitung für den Anschluss an die Heizung durchpassen.

Firmware bauen

Es gibt ein ausführliches Handbuch zur Soft- und Hardware. Ich gebe hier trotzdem mal meinen Installationsprozess wieder.

Erstmal das Repository clonen (alternativ ein Release-Zip herunterladen.):

git clone https://github.com/fredlcore/BSB-LAN.git --depth=1

Und dann ins Quellverzeichnis wechseln und dort die beiden *.default Dateien umbenennen:

cd BSB_LAN/BSB_LAN
mv BSB_LAN_custom_defs.h.default BSB_LAN_custom_defs.h
mv BSB_LAN_config.h.default BSB_LAN_config.h

In BSB_LAN_config.h müssen wir nun noch das WLAN aktivieren und SSID und Passwort setzen. Beides kommt ziemlich weit oben in BSB_LAN_config.h:

uint8_t network_type = WLAN;

und ein paar Zeilen später:

char wifi_ssid[32] = "YourWiFiNetwork"; // enter your WiFi network name (SSID) here
char wifi_pass[64] = "YourWiFiPassword";// enter your WiFi password here

Damit ist das ganze erstmal konfiguriert und wir können die Firmware bauen. Dazu brauchen wir die Arduino IDE. Schnell noch das ESP Board via USB-Kabel an den Computer anschließen und

arduino BSB_LAN.ino

In der GUI müssen wir nun das korrekte Board auswählen (tools > board > ESP32 > ESP32 Dev Module), sowie das korrekte serial device (tools > Port > ttyUSB0) und die Baudrate (tools > Upload Speed > 115200).

Nun sollte alles richtig eingestellt sein und wir können complieren und flashen (Sketch > Upload). Und wenn alles gutgegangen ist, dann sollten wir ihn über die serielle Schnittstelle belauschen können:

❯ cu -l /dev/ttyUSB0 -s 115200 
Microcontroller: ESP32/NodeMCU
Using RX/TX pins 16, 17
Bus type defined in config: BSB
PPS settings:
Starting network connection via WiFi/WLAN
...
Setting up WiFi interfaceNetwork-Event 2
......Network-Event 4
Network-Event 7
.
Start scanning for SSID philnet
Network-Event 5
Network-Event 1
Scan done.2 networks found:
0: BSSID: 3C:37:86:6E:15:A2  -51dBm,  98%  encrypted  philnet
1: BSSID: B0:39:56:E4:E5:E5  -81dBm,  38%  encrypted  philnet
SSID match found at 0. Connecting...
Attempting to connect to WPA SSID: philnetNetwork-Event 4
Network-Event 7

You're connected to the network:
SSID: philnet
BSSID: 3C:37:86:6E:15:A2
IP Address: 192.168.0.43
Signal strength (RSSI): -51Bm
Waiting 3 seconds to give Ethernet shield time to get ready...
Trying to get NTP time...
[...]

Und schon ist er per Ping erreichbar

❯ ping 192.168.0.43
PING 192.168.0.43 (192.168.0.43) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.0.43: icmp_seq=1 ttl=255 time=233 ms
64 bytes from 192.168.0.43: icmp_seq=2 ttl=255 time=256 ms
64 bytes from 192.168.0.43: icmp_seq=3 ttl=255 time=278 ms

Und nun kann man mit dem Browser die IP-Adresse aufrufen (achtung: nur http, kein https!):

Die Inhalte kann ich Euch noch nicht zeigen, denn wir haben uns ja noch nicht mit der Heizungssteuerung verbunden. Und das holen wir jetzt nach.

An die Heizung anschließen

Für die ersten Tests verwenden wir die Diagnostik-Buchse an der Front:

Die Pinbelegung (von oben nach unten) lautet:

Pin	Signal
Pin 1	?
Pin 2	CL+
Pin 3	CL-
Pin 4	?

Also improvisieren wir schnell ein Kabel und stecken es hier an.

Den ESP versorgen wir direkt vom Laptop über USB, dann können wir auch gleich schauen, was passiert. Also:

Heizung aus
Adapter an die Buchse an die Heizung anschließen
Heizung wieder an und schnell auf Empfang gehen:

❯ cu -l /dev/ttyUSB0 -s 115200
Connected.
HFEPROM option 59: 2050
Size of cmdtbl: 3752
free RAM: 251948
BSB-LAN version: 3.4.4-20240331020948
Microcontroller: ESP32/NodeMCU
Using RX/TX pins 16, 17
Bus type defined in config: BSB
PPS settings:
Starting network connection via WiFi/WLAN
...
Setting up WiFi interfaceNetwork-Event 2
.....Network-Event 4
Network-Event 7
.
Start scanning for SSID philnet
Network-Event 5
Network-Event 1
Scan done.4 networks found:
0: BSSID: B0:39:56:E4:E5:E5  -76dBm,  48%  encrypted  philnet
1: BSSID: B0:39:56:E4:E5:EE  -78dBm,  44%  encrypted  philnet
2: BSSID: 5E:49:79:6C:62:67  -81dBm,  38%  encrypted  FritzAM Gastzugang
3: BSSID: 5C:49:79:6C:62:67  -82dBm,  36%  encrypted  FritzAM
SSID match found at 0. Connecting...
Attempting to connect to WPA SSID: philnetNetwork-Event 4
Network-Event 7

You're connected to the network:
SSID: philnet
BSSID: B0:39:56:E4:E5:E5
IP Address: 192.168.0.43
Signal strength (RSSI): -77Bm
Waiting 3 seconds to give Ethernet shield time to get ready...
Trying to get NTP time...
Date and time acquired: 03.04.24 22:10:07
Device family: 162
Device variant: 5
Start network services
Starting MDNS service with hostname BSB-LAN
Setup complete
DSP1->FUNK QUR      053D0064 
DC 8A 32 0B 06 3D 05 00 64 8F 8C
HEIZ->ALL  INF      05000219 02 6F 00 00 1E 84 FF FF FF FF 00 0C
DC 80 7F 17 02 05 00 02 19 02 6F 00 00 1E 84 FF FF FF FF 00 0C 1E 34
HEIZ->EM1 INF      05040254 00 00 00 64 00 00 00 64 00 00 00 00 00 00 00 00
DC 80 03 1B 02 05 04 02 54 00 00 00 64 00 00 00 64 00 00 00 00 00 00 00 00 AA 11
DSP1->FUNK QUR      053D0064 
DC 8A 32 0B 06 3D 05 00 64 8F 8C
HEIZ->ALL  QINF      05000229 
[...]

Und schon bekommen wir auch im Web-Interface was zu sehen:

Cool!

Konfiguration

Nun ist es an der Zeit, mal unsere Heizung zu befragen, was sie so alles an Parametern unterstützt und dann eine entsprechend angepasste Konfiguration zu basteln. Dazu geht man im Web-Interface auf Reglerspezifische Parameterliste und dort auf Download. Das dauert gefühlt ewig (etliche Minuten) – also nicht die Geduld verlieren. Am Ende hat man dann eine Textdatei mit jeder Menge Hex Codes drin. Um daraus eine funktionierende Konfiguration für die Firmware zu bauen, muss man sie an die Autoren der Software senden und die Konvertieren das dann...

... und zwar wie der Wind. Schon Tags drauf hatte ich mein selbstpersönliches BSB_LAN_custom_defs.h File. Cool!

Also in den source Ordner kopieren, Firmware neu complieren und flashen. Wieder an die Heizung anschließen und einen Blick ins Web interface werfen. Wow! Nun haben ich Zugriff auf eine gefühlte Million Parameter:

Jede Zeile repräsentiert ein weiteres Menü in dem man dann einen Haufen Parameter angezeigt bekommt und teils auch verändern kann. Allerdings beschränke ich mich fürs Erste auf Daten-Lesen, bevor ich mich traue, an irgendwelchen Werten rumzudrehen, deren Bedeutung ich momentan noch nicht verstehe.

In Homeasistant einbinden

Nun ist es an der Zeit, das Ganze in Homeassistant einzubinden. Und tatsächlich gibt es eine BSB-LAN Integration. Leider ist das kein guter Weg, denn diese Integration unterstützt nur uralte Versionen der BSB-LAN Firmware. Aber das macht nix, denn BSB-LAN spricht MQTT und so müssen wir nur die Zugangsdaten für unseren MQTT-Server konfigurieren und schon haben wir einen Kommunikationsweg. Details dazu gibt es wieder im BSB-LAN Handbuch. Das logging-Format setze ich auf Rich JSON und die logging Periode auf 60s. Dann noch die gewünschten Parameter auswählen:

Schnell auf Speichern drücken und schon kann es losgehen. Also gleich mal lauschen:

❯ mosquitto_sub -h hal -u phil -P verysecretpassword -t 'BSB-LAN/#' -v
BSB-LAN/status online
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":8700,"name":"Aussentemperatur","value": "4.6","desc": "","unit": "°C","error": 0}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":8743,"name":"Vorlauftemperatur Istwert Heizkreis 1","value": "33.4","desc": "","unit": "°C","error": 0}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":8773,"name":"Vorlauftemperatur Istwert Heizkreis 2","value": "---","desc": "","unit": "°C","error": 0}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":8314,"name":"Rücklauftemperatur-Istwert","value": "55.1","desc": "","unit": "°C","error": 0}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":8310,"name":"Kesseltemperatur-Istwert","value": "65.2","desc": "","unit": "°C","error": 0}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":6700,"name":"Fehlermeldung","value": "000000000000000000000000","desc": "","unit": "","error": 260}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":8830,"name":"Trinkwassertemperatur-Istwert Oben (B3)","value": "48.8","desc": "","unit": "°C","error": 0}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":8700,"name":"Aussentemperatur","value": "4.6","desc": "","unit": "°C","error": 0}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":8743,"name":"Vorlauftemperatur Istwert Heizkreis 1","value": "33.4","desc": "","unit": "°C","error": 0}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":8773,"name":"Vorlauftemperatur Istwert Heizkreis 2","value": "---","desc": "","unit": "°C","error": 0}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":8314,"name":"Rücklauftemperatur-Istwert","value": "55.2","desc": "","unit": "°C","error": 0}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":8310,"name":"Kesseltemperatur-Istwert","value": "65.0","desc": "","unit": "°C","error": 0}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":6700,"name":"Fehlermeldung","value": "000000000000000000000000","desc": "","unit": "","error": 260}}
BSB-LAN/json {"BSB-LAN":{"id":8830,"name":"Trinkwassertemperatur-Istwert Oben (B3)","value": "48.8","desc": "","unit": "°C","error": 0}}

Sehr schön – das ist doch erfreulich! Aber nun setzen wir das Logging-Format wieder zurück auf Plain Text, denn das ist in HASSIO einfacher zu konfigurieren.

BSB-LAN/status online
BSB-LAN/8700 5.7
BSB-LAN/8743 37.9
BSB-LAN/8773 ---
BSB-LAN/8314 53.0
BSB-LAN/8310 58.8
BSB-LAN/6700 000000000000000000000000
BSB-LAN/8830 47.4

Nun müssen wir noch entsprechende Sensoren für HASSIO anlegen:

mqtt:
  sensor:
    - name: "Aussentemperatur"
      state_topic: "BSB-LAN/8700"
      unit_of_measurement: "°C"
    - name: "Ionisationsstrom"
      state_topic: "BSB-LAN/8329"
      unit_of_measurement: "µA"
    - name: "Kesseltemperatur"
      state_topic: "BSB-LAN/8310"
      unit_of_measurement: "°C"
    - name: "Vorlauftemperatur HK1"
      state_topic: "BSB-LAN/8743"
      unit_of_measurement: "°C"
    - name: "Vorlauftemperatur HK2"
      state_topic: "BSB-LAN/8773"
      unit_of_measurement: "°C"
    - name: "Rücklauftemperatur"
      state_topic: "BSB-LAN/8314"
      unit_of_measurement: "°C"
    - name: "Trinkwassertemperatur"
      state_topic: "BSB-LAN/8830"
      unit_of_measurement: "°C"
    - name: "BSB Fehler"
      state_topic: "BSB-LAN/6700"

Und schon können wir das in Hassio verwenden. Erstmal alle Sensoren in eine Karte im Dashboard einbinden:

Und dort kann man dann auch auf den Verlauf zugreifen:

Finalisieren

Nun da alles funktioniert, bleiben noch ein paar Aufräumarbeiten. Z.B. sollten wir die Hardware nun richtig mit der Steuerung verbinden, anstatt die Service-Buchse zu verwenden. Zunächst suchen wir mal das Steuergerät. Also Haube runter und umschauen. Zuerst muss nun die Schraube oben in der Mitte raus:

Und dann kann man die Steuereinheit herunterklappen:

Seitlich sind dann je zwei Klipps rechts und links. Die muss man lösen und dann geht die Rückseite ab und man bekommt freie Sicht auf das Steuergerät:

Die beiden mit FB beschrifteten Buchsen oben links sind unser Ziel. Hier kommt der Bus raus. Und die Steckerbelegung steht freundlicherweise auf dem Aufkleber, der auf der Rückwand war:

Kabelschuhe tun es, aber ich habe mir einen richtigen Stecker bestellt und installiert:

Nun noch das Kabel durch die Gummi-Durchführung stopfen, rein in unser Projektgehäuse und an den BSB-LAN Adapter anklemmen. Kabelbinder als Zugentlastung fest draufzurren – fertig.

Fazit

BSB-LAN ist wirklich cool! Ich bin schon sehr gespannt darauf, diverse Heizungsparameter langfristig im Blick zu haben und vielleicht kann man darauf aufbauend ja sogar ein bisschen den Energieverbrauch optimieren. Noch überblicke ich die Vielzahl der Parameter nichtmal ansatzweise, aber ich werde mich nun Stück für Stück durch die Liste wühlen – immer auf der Suche nach etwas interessantem.

"USB-Netzteil"

2024-03-23T00:00:00+01:00

Seit langem verwenden fast alle Kleingeräte ein USB-Kabel zur Stromversorgung und wie es aussieht wird das nun sogar auf einen Stecker (USB-C) standardisiert. Und so hat man sich daran gewöhnt zum Aufladen/Betreiben seiner Gadgets einfach schnell in die Kiste mit den ganzen USB-Ladegeräten zu greifen. Kabel rein, geht.

Und genau so habe ich das mal wieder gemacht, als ich ein wenig mit ein paar Funksignalen spielen wollte: ESP32-Modul auf ein Breadboard, 433MHz Empfänger dazu, alles verkabeln, irgendeinen USB-Lader schnappen, z.B. diesen:

Kabel rein, los geht's.

Oder auch nicht, denn irgendwie wollte der ESP nicht im WLAN auftauchen. Komisch. Das Flashen der Firmware war noch problemlos verlaufen und solang er über mein Laptop verbunden war kam er auch ins WLAN. Nur jetzt will er nicht mehr. Was'n da los?

Früher hatte ich schon öfter mal Probleme, wenn ein Gerät mehr Strom wollte, als irgendein Billig-Ladestecker so abgeben konnte. Z.B. ein Raspberry-Pi an einem uralten schwachbrüstigen Lader...

Aber ein ESP32 sollte nun echt nicht viel Strom brauchen. Aber werfen wir trotzdem mal einen kritischen Blick auf das Ladegerät:

Waaaas? Da steht "4.3V"?!? Das ist nun ganz klar außerhalb der USB-Spezifikation! Aber kann es sein, dass das vielleicht nur ein Druckfehler ist? Also nachmessen. Nein – kein Druckfehler. Mein Multimeter zeigt sogar nur eine Leerlaufspannung von 4.2V. Und um uns noch ein bisschen zu verhöhnen, ist auch noch so ein hübsches Piktogramm für die Polung eines Tonnensteckers dabei, der wohl zum ursprünglichen Produkt gehörte, aber ganz offensichtlich nicht fest mit dem Netzteil verbunden ist, das eindeutig eine USB-A Buchse hat.

Und wo ich so darüber nachdenke kommt mir: Das Ladegerät gehört zu den "Heizsocken" meiner Frau. Da sind zwei Akkus dabei, die man mit einem USB-Y-Kabel an dessen Ende solche Tonnenstecker sind, laden kann. Und 4.2V klingt verdächtig nach der Maximalspannung einer Lithiumzelle. Kann es etwa sein, das da nichtmal ein Laderegler verbaut ist und das Ding einfach mit 4.2V draufhält und hofft, dass die Akkus das überleben? Nachschauen:

Die Oberseite sieht aus wie alle billigen Schaltnetzteile. Da ist ein Optokoppler(817b) und ein DK1203 Schaltnetzteil Controller. Soweit nichts besonderes. Die Unterseite könnte aber schon ein richiger Laderegler sein. Auf auf dem Chip (IC4) steht "OPA1612 358S". Unter OPA1612 findet man einen Audio-Verstärker von Texas Instruments. Sucht man nach 358S findet man v.a. einen den LM358S dual Op-amp, der das gleiche Package und Pinout hat wie der OPA1612. Also wohl doch der gleiche oder zumindest ein kompatibler IC. Ansonsten findet man einen 358S Charging and USB Control Chip – der hat aber ein BGA-25 Package, während unser Chip wohl SOP-8 sein dürfte. Mysteriös.

Sucht man weiter, findet man jedoch Ladeschaltungen die auf dem LM358S beruhen. Z.B. hier. Also ist da wohl wirklich ein Laderegler im "Steckernetzteil".

Eine USB-A Buchse zu verbauen ist aber trotzdem unheimlich dämlich. Nicht nur ist das dann eben kein USB-Netzteil, sondern es besteht ja auch die Gefahr, dass der nichtsahnende Nutzer das USB-Kabel in ein richtiges USB-Netzteil steckt und das hat 5V und keinen Laderegler. Und das Y-Kabel sorgt auch zuverlässig dafür, dass es unmöglich ist, die Spannung der beiden Akkus einzeln zu überwachen. Beides dürften die Lithiumzellen auf Dauer übel nehmen...

Welcher Volldepp designt denn sowas?

Da bin ich mal wieder sprachlos.

Noch ein Demagnetisierer

2024-03-17T00:00:00+01:00

Vor einer Weile hatte ich mal ein kleines chinesisches Demagnetisiergerät vorgestellt und ein wenig verbessert. Und weil sich das so alleine fühlte habe ich heute noch ein etwas größeres (TC-1) bekommen:

Es funktioniert wie das kleine auch: Drin ist ein Elektromagnet, der das Magnetfeld mit 50Hz umpolt und man zieht das zu demagnetisierende Werkzeug einfach langsam über das Gerät. Der freundliche Chinese hat mir zwar korrekterweise die 220V Version geschickt, aber der Stecker am Gerät ist wohl nicht für unsere Breiten gedacht:

Also ein passendes Gerätekabel aus der Bastelkiste holen und das Ding mal aufschrauben. Und wo wir schon dabei sind schauen wir uns ein bisschen um:

Ähnlich wie im letzten Gerät ein Quasi "aufgesägeter" Trafo. Aber diesmal ohne LED und ordentlich mit Crimpsteckern mit dem Schalter verbunden.

Diesmal gibt es tatsächlich eine Zugentlastung am Kabel und der Schutzleiter ist sogar mit dem Gehäuse verbunden – löblich! Nur scheint mir der Crimp viel zu groß gewählt – das sind doch nie im Leben 2.5mm² Kabel, oder?

Aber das spielt wohl keine Rolle, denn man hat sich offenbar nicht die Mühe gemacht, den Schutzleiter abzuisolieren und einfach auf die Isolation gecrimpt.

Da fehlen mir jetzt schon ein bisschen die Worte...

Also altes Kabel raus, neues Kabel rein und frische Crimpstecker drauf. Diesmal auch den Schutzleiter korrekt verbinden und alles wieder zusammenbauen. Nun sollte es halbwegs betriebssicher sein...

Gaszähler anbinden 2

2024-02-27T00:00:00+01:00

In einem früheren Post hatte ich mich mit dem Auslesen des Gaszählers via ESPhome befasst und war dabei auf ein paar Probleme gestoßen: Jedes Mal, wenn ESPhome den Kontakt zum Homessistant verlor und dann wiederherstellte, wurde der Zählerstand in ESPhome wieder auf den beim letzen Mal eingegeben Stand zurückgesetzt. In einem follow-up Post hatte ich dann schonmal entdeckt, warum das so häufig passiert, aber endgültig gelöst hat es das auch nicht. Des Übels Wurzel ist, dass der homeassistant Sensor, den ich zur Übergabe des Sollwerts verwendet hatte nicht nur dann aktualisiert wird, wenn man eine neue Zahl eingibt, sondern eben auch beim (Wieder-)Herstellen des Kontakts. Und so hatte ich eine Weile den Kopf gegen die Wand gehauen und hoffte auf eine Eingebung und habe verschiedenes ausprobiert – erfolglos. Letztlich habe ich im Homeassistant-Forum um Tips gebeten.

Und in der Tat: User Mahko_Mahko gab den entscheidenden Hinweis: Neben dem oben erwähnten Home Assistant Sensor gibt es auch noch die Möglichkeit, in ESPhome einen Service über die native API Component zu definieren! Und das hat mein Problem gelöst.

Also zunächst in der YAML config für ESPhome den Service anlegen:

api:
  reboot_timeout: 0s
  services:
    - service: set_reading
      variables:
        new_reading: float
      then:
        lambda: id(count_reading) = int(new_reading * 100);

Und den alten Homeassistant Sensor, sowie den Factory-reset button wieder rausschmeißen und Firmware flashen.

Wenn wir nun den Gaszählerstand manuell korrigieren möchten, gehen wir in Homeassistant nach Developer tools > Services und geben dann den Namen unseres services ein (set_reading) uns schon findet er ihn unter vollem Namen:

Nur noch den am physischen Gaszähler angezeigten Stand in das Eingabefeld (new_reading) tippen und dann Call service drücken – und schon ist das erledigt.

Die angepasste config findet Ihr hier

Nun werde ich das Ganze mal eine Weile testen. Und falls es wider Erwarten immernoch Probleme macht wird das hier eine Gaszähler-Serie... ;-)

Kaufempfehlungen

2024-01-16T00:00:00+01:00

Wenn Ihr, wie ich, gerne Sachen bastelt, repariert und modifiziert, dann kennt Ihr die Qual er Wahl beim Werkzeugkauf. Egal, ob Oszilloskop, Schweißgerät oder Motorsäge – die Auswahl ist schier unüberschaubar und die Preisspanne atemberaubend. Also studiert man die einschlägigen Online-Händler, ein paar Fachhändler und verbringt die kommenden Wochen mit YouTube Videos zum Thema. Schließlich will jede Ausgabe wohlüberlegt sein, denn natürlich will ich das bestmögliche Gerät für mein Budget finden.

Und schon ist man mitten drin im Maker Werkzeugkauf-Dschungel! Um meinen Punkt zu illustrieren, verwende ich mal das Beispiel Schweißgerätekauf – aber das Prinzip gilt eigentlich für jede Werkzeuganschaffung für den privaten Maker-Space. Mein konkreter Schweißgerätekauf liegt schon etwas zurück, aber ein Freund hat sich gerade eins gekauft und so fand ich das ein schönes Beispiel. Ich habe im Folgenden auch vieles aufgenommen, das mir garnicht selbst passiert ist, aber ich nehme mir mal die Kunstfreiheit, auch Dinge einzubauen, die ich bei anderen gesehen habe...

Wir kaufen ein Schweißgerät

Ich wollte endlich mehr mit Metall machen und dazu will ich ein Schweißgerät haben. Schweißen ist cool und wie es scheint, kann man damit wirklich viele Sachen machen und außerdem lerne mal wieder eine neue Fähigkeit – perfekt! Also nur noch schnell ein Gerät auswählen, etwas Metallschrott besorgen und schon ist man mitten drin in der Welt der Metallarbeit – ob Gartenskulptur, Kleinreparatur, oder Wolkenkratzerbau – nichts wäre mir mehr unmöglich!

Also auf ins Internet und schlau machen, was man so braucht. Schnell stellt man dann fest, dass es diverse verschiedenen Schweißverfahren gibt, die in Reichweite des Heimwerkers liegen:

Elektrode
MIG/MAG
Fülldraht
TIG/WIG

Also mal schlau machen, welche Vor- und Nachteile die so haben. Außerdem ist zu klären, wieviel Wumms das Gerät haben soll – also welchen Strom es so liefern kann. Und auch da enden die Entscheidungen nicht, denn die meisten Methoden haben viele Varianten und Parameter und nur die teureren Geräte unterstützen so Sachen, wie Puls-Schweißen, Hochfrequenzzündung oder Synergiesteuerung.

Was also soll ich wollen???

Guter Rat ist teuer

Und bevor wir's uns versehen sind wir dann in einem Spezialforum für Profi-Schweißer angemeldet. Zunächst lesen wir nur ein paar Beiträge, aber dann fassen wir uns ein Herz und: stellen eine Frage! So in der Art:

Hallo Ihr,

Ich bin Neuling und möchte mir mein erstes Schweißgerät kaufen. Ahnung habe ich noch keine, bin aber aber hochmotiviert! Welches Gerät soll ich kaufen?

Vielen Dank für Euren Rat!

Schnell auf Senden klicken und ab dem Moment haben wir immer einen Browser-Tab offen mit dem Forum. Und checken alle 5 Minuten, ob schon Antworten gekommen sind.

Es dauert zwar aber ein bisschen, aber die Antworten kommen. Und so sehen sie aus:

Helmuth Handwerker:

Deiner Frage entnehme ich, dass Du keine abgeschlossene Ausbildung in einem Metallberuf hast. Schweißen ist eine Kunst, die man nicht über Nacht lernt und schon garnicht mit so modernem Quatsch, wie YouTube. Ich rate Dir also, erstmal garkeins zu kaufen, sondern erstmal eine Lehre zum Schweißfachprofi zu machen. Danach kennst Du Dich einigermaßen aus und weißt eh was Du brauchst.

Hm – eigentlich hatte ich nicht vor, mehrere Jahre zu investieren, sondern erstmal mit was kleinem loszulegen. Learning by doing und so. Vielleicht ist ja der nächste Beitrag ermunternder:

Peter Profi:

Mit den mageren Angaben kann Dir hier keiner helfen. Liefer uns erstmal klarere Aussagen dazu, was Du eigentlich machen willst. Welche Materialstärke? Welches Material? Stahl, Edelstahl, Aluminium, Titan, Kryptonit? Flugzeugbau, Brückenkonstruktion, oder Autoblech? etc.

Er hat sicher einen Punkt, aber ich bin Maker – ich will das ALLES irgendwie können, aber eben nix davon ständig! Es muss doch irgendwas geben, das einigermaßen vielseitig ist? Oder?

Aber selbst wenn ich genau benennen könnte, was genau ich machen will, bleibt ja auch noch die Frage, Welche Marke und welches Gerät ich genau kaufen sollte. Natürlich stößt man schnell auf die gut etablierten Profi-Marken, aber wenn man überhaupt Preise findet, sind die typischerweise so hoch, dass einen der Gedanke beschleicht, dass da auch ein Mittelklassewagen im Lieferumfang ist. Andererseits locken zahlreiche bezahlbare bis spottbillige Geräte made in China. Und auch dazu hat das Forum natürlich zahlreiche Meinungen:

Stefan Schmied:

Wer den Kernschrott aus China kauft ist selber schuld. Ich geh lieber zum Schweißhändler im Nachbardorf – den kenn ich schon ewig und da kann ich das Ding auch vor Ort ausprobieren Und wenn mal was ist repariert der mir das sofort. Die Chinadinger fallen ja schon auseinander, wenn ich die mal etwas herzlicher hinten auf den Trecker packe. Nee - sowas kommt mir nicht ins Haus.

Aber auch die Gegenseite meldet sich zu Wort:

Bernhard Bastler:

Also ich hab meins für 100€ gekauft – aus China, aber Top Qualität. Ich hab damit einen Kran im Garten geschweißt und hat alles gehalten, als wir den Pool im gefüllten Zustand damit versetzt haben. Wenn man Ahnung hat kann man damit alles machen.

Der Karlheinz auf YouTube hat auch lauter Geräte von der Marke und der empfiehlt die auch immer. Der Mann hat Ahnung!

Und auch die Fans von Antiquitäten melden sich:

Thomas Trödler:

Kauf Dir ein gebrauchtes Profi-Gerät von einem namhaften Hersteller mit einem richtigen Trafo drinne – die sind unzerstörbar und schweißen alles. Die Maschinen aus der Serie "Hephaistos" von Pfuschmüller & Söhne werden immer wieder im Forum angeboten und kosten kaum mehr als drei Chinaböller. Nimm gleich das 900A Modell mit der Wasserkühlung und dem Zweimannbrenner – dann bist Du gerüstet.

Ja – die haben manchmal einen gebrochenen Trafokernschaftflansch, aber der ist leicht zu ersetzen, wenn man keine zwei linken Hände hat und weiß, wie man eine Drehbank benutzt.

Also eigentlich wollte ich keine 1500 Euro für einen 50 Jahre alten Metallkasten von 400kg ausgeben, der so groß ist, dass ich nicht mehr in die Werkstatt reinpasse, wenn er drinsteht. Außerdem bin ich kein Schweißgerätetechniker – wie in aller Welt soll ich denn beurteilen, ob das Teil das ich da kaufe überhaupt funktioniert, oder nicht irgendwelche schwerwiegenden Probleme hat? Von "kleinen Reparaturen" ganz zu schweigen! Nee.

Und welches Schweißverfahren sollte ich wählen? Auch dazu bekommt man Empfehlungen. Z.B. den pädagogisch motivierten:

Lehrer Lempel:

Man sollte immer mit dem Elektrodenschweißen beginnen. Da lernt man wenigstens wirklich, wie das geht und wenn man das mal gemeistert hat sind die anderen Methoden leichter. So haben auch schon unsere Vorväter geschweißt. -> Das einzig Wahre.

Die Fraktion der Hedonisten meint:

Paul Praktisch:

Unbedingt MIG. Das ist so einfach wie Heißklebepistole und Du hast sofort Erfolge. Das ist einfach die vielseitigste Methode.

Aber auch TIG hat glühende Bewunderer:

Daniel Düsentrieb:

Ich würde TIG nehmen. Damit kann man von super dick bis ganz filigran alles Schweißen und das Auge isst schließlich mit. Keine andere Methode liefert so ästhetisch ansprechende Schweißnähte wie TIG. Nimm gleich ein AC/DC Gerät, dann ist auch Alu kein Problem.

Irgendwie habe sie ja alle Recht, aber was soll ich nun tun?

Kurz war ich dann versucht, tatsächlich ein neues Markengerät zu kaufen und fragte:

Wenn ich mir ein neues gönne, welcher Hersteller ist denn zu empfehlen?

Immerhin bekommt man auf klare Fragen auch klare Antworten:

Lurch – alles andere ist Mist! ...

Murkel – nur die können's wirklich! ...

Nonius ist das einzig wahre. ...

Jockel! ...

EMW sind die besten. ...

Krehm – nur die kommen mir in die Werkstatt. ...

Gut, dass sich alle einig sind...

Kaufentscheidung

Die haben doch alle einen an der Waffel! Am Ende hab ich mir ein Gerät aus chinesischer Produktion aber mit europäischem Vertrieb und Support gekauft. Es hat wirklich viele Funktionen (vermutlich mehr, als ich je beherrschen werde) und hat auch durchaus Geld gekostet, aber lang nicht so viel, wie ein "echtes Markengerät". Soweit ich das beurteilen kann, schweißt es sehr schön (und würde noch viel schöner schweißen, wenn ich es besser könnte). Handwerkerqualität ist es sicher nicht, aber ich bin sehr zufrieden.

Apropos Handwerker: Als Maker habe ich einfach total andere Anforderungen als ein Handwerker. Das verstehen leider viele Leute nicht in ihren wohlgemeinten Tipps. Und das sollte man bei der Werkzeugwahl beachten. Z.B.:

Ich weiß nicht was genau mein Anwendungsfeld ist, denn ich will es heute für dies und morgen für das verwenden. Und das erfordert Kompromisse.
Ich kann kein altes Profigerät einfach so beurteilen oder gar reparieren – und wenn, dann ist es ein Projekt und keine simple Reparatur.
Sollte mein Schweißgerät den Geist aufgeben, dann ruf ich kurz "Sch***e", such mir ein anderes Projekt für dieses Wochenende und bestelle parallel ein Neues. Zwei dieser Geräte sind dann immer noch halb so teuer wie ein Profigerät.
Ich verdiene mein Geld nicht mit Schweißen – also ist die Wartezeit bei Defekt nur in kleines Ärgernis.
Ich kaufe das privat – d.h. ich zahle auch die Mehrwertsteuer! Und der Kauf ist auch keine Betriebsausgabe, die dann meinen Gewinn steuersparend mindern würde.
Als Maker sehne ich mich nach zahlreichen Werkzeugen aus vielen Bereichen – Elektronik, Holzwerken, 3D-Druck, Metallbearbeitung, ... Ich kaufe zwar für mein Leben gerne Qualitätswerkzeug, kann und will mir das aber nicht in allen Feldern gleichzeitig leisten.

Fazit

Ich habe das Beispiel Schweißgerät gewählt, aber das gilt alles auch zu 100% für alle anderen Werkzeuganschaffungen. Also lasst Euch nicht kirre machen...

Ununterbrechungsfreie Stromversorgung

2024-01-11T00:00:00+01:00

In meinem Post zum Gaszählersensor hatte ich mit einem Akkulademodul und einer 18650 Zelle eine mini-USV für ein ESP-Modul zusammengeschustert, die dann beim ersten Stromausfall spektakulär versagt hat: der angeschlossene ESP ist offenbar abgeschmiert und musste neu booten. Zwar fuhr er sofort wieder hoch und lief dann brav mit Akkuversorgung, aber das gelbe vom Ei war das nicht. Heute wollen wir mal genauer untersuchen, was da schiefläuft und vielleicht können wir das ja tatsächlich beheben?

Versuchsaufbau

Als erstes reproduzieren wir nochmal den Aufbau und werden dann versuchen, der Schaltung auf den Zahn zu fühlen. Im Wesentlichen sind wir daran interessiert, was passiert, wenn der Strom ausfällt. Zielgröße ist dabei die Versorgungsspannung für das ESP-Modul.

Das Datenblatt sagt, dass der ESP im Bereich von 2.5 V – 3.6 V funktioniert.

Nun kommt der Strom aus dem USB-Port und der liefert 5V. Auf dem NodeMCU Board haben wir dann einen Spannungsregler (AMS1117), der daraus 3.3V macht. Für diesen ist eine Dropout Voltage von 1.1V (max. 1.3V) angegeben und 4.8V als typische Input-Spannung.

Also schnappen wir uns zunächst mal ein Multimeter und schauen, welche Spannungen wir vorfinden. Dabei messen wir die Versorgungsspannung des ESP an den 3.3V bzw. Ground Pins des nodeMCU boards (Pins 10/11). Die eingehende Spannung messen wir direkt am Spannungsregler. Und das machen wir im Netz- und Akkubetrieb:

Betriebsmodus	V_in	V_ESP
Akku	4.98V	3.32V
Netz	3.96V	3.02V

WTF??? Wie es aussieht liefert das TP5400-Lademodul im Akkubetrieb die korrekte Spannung, aber sobald wir selbiges mit Saft aus dem USB-Netzteil versorgen bekommen wir nur noch knapp 4V??? Das würde bedeuten, dass dieses Technikwunderwerk nicht in der Lage ist, den Akku zu laden und gleichzeitig eine saubere Spannungsversorgung für den Verbraucher zu liefern! Das ist seeehr unschön!

Grundsätzlich funktioniert unser ESP dennoch, denn er bekommt auch im Netzbetrieb ja noch 3V ab und das ist in der Spezifikation. Bleibt die Frage, wie der Übergang von Netzbetrieb zu Akkubetrieb (Stromausfall) bzw. umgekehrt (Strom kommt wieder) aussieht. Das wollen wir mal oszilloskopieren (Ch1: V_in, Ch2: V_ESP). Zunächst mal einfach nur die Spannungen mit USB-Spannungsversorgung: und im Batteriebetrieb

Sofort fällt ins Auge, dass beide Spannungen im Akkubetrieb einen riesigen Haufen Ripple&Noise haben, während sie im Netzbetrieb schön glatt sind. Mit anderen Worten – der Boost-Converter ist scheiße geglättet.

Als nächstes schauen wir uns mal den Übergang von Netzbetrieb zu Akkubetrieb an – also das Stromausfalls-Szenario:

Und wie sieht es aus, wenn der Strom wiederkommt? So:

Das ist vielleicht nicht wirklich hübsch, denn wir kommen schon verdammt nah an die untere Grenze von 2.5V. Allerdings nur sehr kurz und ganz eigentlich sollte der ESP das verkraften, da wir, wenn auch knapp, innerhalb der Spezifikation bleiben.

Was ist dann los?

Also einen Schritt zurücktreten und auf etwas höherem Level forschen. Dazu rufen wir einfach mal den Webserver des ESP auf und schauen, was er zu sagen hat. Wir starten im Netzbetrieb, schalten dann den Strom aus und etwas später wieder an und schließlich wieder aus:

Und so weiter... Ich habe das eine ganze Weile gespielt: an/aus/an/aus/...

Wenn man das geneigte Auge auf die Uptime richtet, stellt man fest, dass diese unerschütterlich steigt, d.h. die Wechsel in der Spannungsversorgung lösen keinen reboot aus. Aber was zum Geier passiert dann?

Und so saß ich betrübt in meinem Labor und verstand die Welt nicht mehr, bis schließlich:

Waaaaas? Ich bin so ein Depp! Natürlich! ESPhome hat einen internen Watchdog, der die Firmware rebootet, wenn für eine gewisse Zeit (15 Minuten) keine Verbindung vom Client (normalerweise Homeassistant) besteht. Das soll dafür sorgen, dass er sich neu startet, wenn da was abgeschmiert ist, oder irgendwie hängt. Bei meinem kleinen Testaufbau ist nie ein Client verbunden, denn den habe ich nicht in HASSIO eingebunden – ich wollte ja nur das Spannungsproblem ergründen. Beim echten Gaszähler ist HASSIO natürlich verbunden. Fällt aber für längere Zeit der Strom aus, fährt irgendwann der Server runter wenn der Akku meiner USV zur Neige geht. Und wenn dann der Strom noch weitere 15 Minuten wegbleibt, dann macht ESPhome einen Reset.

D.h. ich sollte das abschalten. Und das geht im Grunde ganz einfach: Man muss nur die Variable reboot_timeout auf 0 setzen (Siehe Doku):

api:
  reboot_timeout: 0s

Also Firmware neu flashen und abwarten. Und siehe da – das Ding läuft nun auch länger als 15 Minuten, ohne dass ein API-Client verbunden ist:

Fazit

Manchmal bin ich gewaltig auf dem Holzweg. Aber das sind oft die spannendsten Projekte...

Außerdem haben wir gelernt, dass der TP5400 ein Power-Bank Chip ist und eigentlich nicht geeignet, um ein USB-Gerät auch während des Ladens zu versorgen. In unserem Fall sollte es dennoch funktionieren, aber empfehlenswert ist es nicht.

UDP3305S Daten Recording

2024-01-04T00:00:00+01:00

In einem früheren Post hatte ich mein neues Labornetzteil vorgestellt. Kürzlich bin ich durch einen Post im EEVblog Forum auf eine (neue?) undokumentierte Funktion aufmerksam geworden: Unter Utility > Recorder kann man offenbar automatisch aufzeichnen, was das Netzteil so treibt:

Das klingt praktisch. Leider ist das aber im Handbuch nicht beschrieben und das *.REC File, das ich am Ende bekomme ist in einem undokumentierten Binärformat.

Im User-Interface des Netzteils selbst konnte ich auch keine Möglichkeit finden, die aufgezeichneten Werte irgendwie anzuzeigen oder in einem benutzbaren Format zu exportieren. Das ist schade, denn im Grunde ist das eine durchaus nützliche Funktion und ich würde mir wünschen, ich könnte ein CSV File bekommen, um die Daten extern auszuwerten.

Analyse

Aber eigentlich kann es doch nicht so irre schwer sein, das Format zu knacken und einen kleinen Konverter zu bauen, damit das nützlicher wird. Also schauen wir uns das mal näher an.

Grundstruktur

Als erstes mal ganz simpel: Kanal 1, 2 und 3 jeweils auf 5V und max. 1A stellen. Wir starten das recording (1/s), tun aber sonst nichts, d.h. alle Kanäle bleiben abgeschaltet. Das lassen wir ein paar Sekunden laufen und schauen uns das Ergebnis als Hexdump an:

00000000  10 06 54 00 68 00 69 00  73 00 20 00 69 00 73 00  |..T.h.i.s. .i.s.|
00000010  20 00 61 00 20 00 52 00  45 00 43 00 4f 00 52 00  | .a. .R.E.C.O.R.|
00000020  44 00 20 00 66 00 69 00  6c 00 65 00 2e 00 00 00  |D. .f.i.l.e.....|
00000030  00 00 00 00 00 00 00 00  18 12 16 20 ff ff ff ff  |........... ....|
00000040  01 00 00 00 ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff  |................|
00000050  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000060  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000070  00 00 00 00 00 00 00 00  18 12 04 00 00 00 00 00  |................|
00000080  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000090  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000000a0  00 00 00 00 18 12 04 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000000b0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000000c0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000000d0  18 12 04 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000000e0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000000f0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 18 12 04 00  |................|
00000100  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000110  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000120  00 00 00 00 00 00 00 00  18 12 04 00 00 00 00 00  |................|
00000130  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000140  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000150  00 00 00 00 18 12 04 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000160  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000170  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000180  18 12 04 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000190  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000001a0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 18 12 04 00  |................|
000001b0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000001c0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000001d0  00 00 00 00 00 00 00 00  18 12 04 00              |............|

Wie es scheint, beginnt das File mit einem Header von 80 Bytes, der uns mitteilt, dass es ein *.rec File ist und dann folgen hintereinander die aufgezeichneten Datensätze. Jeder davon scheint 44 Bytes zu umfassen. Außerdem fällt auf, dass entweder zu Beginn oder am Ende jedes Datensatzes immer wieder 18 12 04 00 steht. Das könnte z.B. eine Art Magic Number sein, die einen neuen Record einleitet. Diese Sequenz ist das letzte bevor das File endet. Also markiert es offenbar das Ende, nicht den Anfang eines Records. Könnte dann z.B. eine Prüfsumme enthalten oder sowas.

Zudem fällt auf, dass da im Header viel mehr Bytes sind, als nötig. Teils mit 0xff Padding. Und auch dort gibt es eine 18 12 Sequenz. Hm – vielleicht stehen da globale Daten drin? Z.B. die Logging Periode? In den einzelnen Datensätzen stehen ja ganz offensichtlich keine Timestamps oder sowas drin. Also ausprobieren: wir setzten die Logging-Periode auf 1s, 10s, 50000s und 99999s. Und so sehen dann die Header aus:

# 1s
00000000  10 06 54 00 68 00 69 00  73 00 20 00 69 00 73 00  |..T.h.i.s. .i.s.|
00000010  20 00 61 00 20 00 52 00  45 00 43 00 4f 00 52 00  | .a. .R.E.C.O.R.|
00000020  44 00 20 00 66 00 69 00  6c 00 65 00 2e 00 00 00  |D. .f.i.l.e.....|
00000030  00 00 00 00 00 00 00 00  18 12 16 20 ff ff ff ff  |........... ....|
00000040  01 00 00 00 ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff  |................|

# 10s
00000000  10 06 54 00 68 00 69 00  73 00 20 00 69 00 73 00  |..T.h.i.s. .i.s.|
00000010  20 00 61 00 20 00 52 00  45 00 43 00 4f 00 52 00  | .a. .R.E.C.O.R.|
00000020  44 00 20 00 66 00 69 00  6c 00 65 00 2e 00 00 00  |D. .f.i.l.e.....|
00000030  00 00 00 00 00 00 00 00  18 12 16 20 ff ff ff ff  |........... ....|
00000040  0a 00 00 00 ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff  |................|

# 50000s
00000000  10 06 54 00 68 00 69 00  73 00 20 00 69 00 73 00  |..T.h.i.s. .i.s.|
00000010  20 00 61 00 20 00 52 00  45 00 43 00 4f 00 52 00  | .a. .R.E.C.O.R.|
00000020  44 00 20 00 66 00 69 00  6c 00 65 00 2e 00 00 00  |D. .f.i.l.e.....|
00000030  00 00 00 00 00 00 00 00  18 12 16 20 ff ff ff ff  |........... ....|
00000040  50 c3 00 00 ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff  |P...............|

# 99999s
00000000  10 06 54 00 68 00 69 00  73 00 20 00 69 00 73 00  |..T.h.i.s. .i.s.|
00000010  20 00 61 00 20 00 52 00  45 00 43 00 4f 00 52 00  | .a. .R.E.C.O.R.|
00000020  44 00 20 00 66 00 69 00  6c 00 65 00 2e 00 00 00  |D. .f.i.l.e.....|
00000030  00 00 00 00 00 00 00 00  18 12 16 20 ff ff ff ff  |........... ....|
00000040  9f 86 01 00 ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff  |................|

Treffer: die Logging Period steht an Adresse 0x40 und umfasst 4 Bytes (=32 Bits). Das Speicherformat ist Little Endian:

0x00000001 = 1
0x0000000a = 10
0x0000c350 = 50000
0x0001869f = 99999

Um die weitere Analyse einfacher zu machen, verwenden wir ab jetzt ein kleines Python Skript, das wir schrittweise weiterentwicklen. Als erstes soll es mal den Header einlesen und dann so lange 44-Byte records konsumieren, bis wir am Ende angekommen sind. Und wo wir schon dabei sind, geben wir auch gleich die Logging Period aus:

def main(infile, headlen=80, reclen=44):
    header = infile.read(headlen)
    logperiod = int.from_bytes(header[0x40:0x44], byteorder='little')
    print("Logging period =", logperiod, "s")
    i = 0
    while(True):
        rec = infile.read(44)
        if len(rec) == 0:
            break
        print(f"{i:6}  ", " ".join([f"{i:02x}" for i in rec]))
        i += 1

Kanaldaten

Als nächstes machen wir eine neue Aufzeichnung und aktivieren die drei Kanäle der Reihe nach. Der Readout der Kanäle beträgt meist nicht exakt 5.000V, sondern:

Ch1: 5.001 V
Ch2: 5.000 V
Ch3: 4.999 V

Und so schaut nun unser Output des Eigenbau-Decoders aus:

❯ ./decode.py foo.REC
Logging period = 1 s
     0   00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 04 00
     1   00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 04 00
     2   00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 04 00
     3   00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 04 00
     4   5a c3 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 0c 00
     5   5a c3 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 0c 00
     6   5a c3 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 0c 00
     7   5a c3 00 00 00 00 00 00 3a 7f 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 17 00
     8   5a c3 00 00 00 00 00 00 50 c3 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 12 00
     9   5a c3 00 00 00 00 00 00 50 c3 00 00 00 00 00 00 46 c3 00 00 0a 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 1b 00
    10   5a c3 00 00 00 00 00 00 50 c3 00 00 00 00 00 00 46 c3 00 00 0a 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 1b 00
    11   5a c3 00 00 00 00 00 00 50 c3 00 00 00 00 00 00 46 c3 00 00 0a 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 1b 00

Cool – also scheint jeder Kanal je 8 Byte zu bekommen. Dabei wäre es naheliegend, wenn es je 4 für Spannung und Strom wären. Und man darf vermuten, dass wir wieder einen Little-Endian 32-Bit Int vor uns haben:

0x0000c35a = 50010
0x0000c350 = 50000
0x0000c346 = 49990

Also dürfte das die Readout-Spannung sein, nur dass man noch durch 10000 teilen muss, um Volt zu bekommen.

Nun schließen wir zusätzlich einen 12Ω Widerstand an, damit auch wirklich Strom fließt und zeichnen auch das auf:

Logging period = 1 s
     0   00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 04 00
     1   00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 04 00
     2   5a c3 00 00 4a 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 10 00
     3   5a c3 00 00 4a 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 10 00
     4   5a c3 00 00 4a 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 10 00
     5   5a c3 00 00 4a 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 12 10 00

Perfekt: 0x0000104a = 4170. Und genau das (0.417A) hatte ich am Display abgelesen. Also bauen wir das gleich in unser Programm ein.

Ein wenig weiteres Experimentieren ergab, dass wir es insgesamt mit 5 "Kanälen" zu tun haben, die je 8 Byte bekommen:

Kanal 1
Kanal 2
Kanal 3
Serial (Ch1 & Ch2)
Parallel (Ch 1 & Ch2)

Somit bleiben nur noch die 4 Byte am Ende zu klären – und evtl. noch weitere globale Info im Header, falls sie existiert.

Implementierung

Dieses Wissen habe ich nun in mein Skript einfließen lassen und das Ganze auf Github gestellt.

Fazit

Warum UNI-T sich dazu entschieden hat den Recorder in diesem Binärformat zu implementieren ist mir schleierhaft. CSV wäre viel sinnvoller. Aber zum Glück war das Format nicht komplex und so kann ich mein Skript verwenden, um mit den aufgezeichneten Daten zu arbeiten.

Parallel habe ich auch an UNI-T geschrieben und nach Dokumentation des Formats gefragt, aber reverse Engineering war schneller. Auch habe ich dem Support gesagt, dass CSV viel besser wäre. Vielleicht kommt das ja irgendwann mit einem Firmware-Update und mein Skript wird obsolet.

Scans Nachbearbeiten

2023-12-27T00:00:00+01:00

Ich habe einen alten Trecker geerbt. Konkret ist es ein McCormick IHC 624. Baujahr 1969, 58PS und schön rot.

Nun bin ich nicht so der Traktorspezialist und so habe ich als erstes eine Betriebsanleitung organisiert, damit ich vor lauter Hebeln nicht völlig die Orientierung verliere.

Apropos verlieren – Handbücher verliere/verlege ich traditionell schneller, als eine unbeladene Afrikanische Schwalbe fliegen kann. Und deshalb war klar: das muss ich sofort scannen. Ich habe zwar einen schönen Einzugscanner, aber dann hätte ich das Handbuch zerschneiden müssen und das wollte ich nicht. Also lieber den Flachbettscanner nehmen. Damit die Rückseiten nicht durchscheinen, habe ich immer ein schwarzes Blatt Tonpapier dazwischen gelegt. So bekommt man schon ganz ordentliche Scans. Den Scanner habe ich auf 300DPI eingestellt und schon geht es los.

Der Einband ist im Gegensatz zum Inhalt farbig, deshalb habe ich Deckblatt und Rückseite separat eingescannt. Als nächstes dann den Inhalt in ein großes PDF scannen. Leider hat mir der blöde Scanner dann 3 Seiten vor Schluss erklärt, der Speicher sei voll und er werde den Vorgang nun beenden. Na toll! Also nochmal von vorn. Diesmal ca. in der Mitte aufhören und dann den Rest in ein eigenes PDF. Und dann die beiden Teile zu einem zusammenfügen:

pdftk part1.pdf part2.pdf cat output pages.pdf

Eigentlich wären wir nun fast fertig, aber in der Praxis zeigt sich meist, dass die Scans noch etwas nachbearbeitet werden müssen. Z.B. um dunkle Grauschleier loszuwerden, die Buchstaben etwas klarer zu bekommen und angeschnittene Ränder loszuwerden. Das könnte man alles in GIMP machen, aber wenn man viele Seiten hat ist das viel zu mühsam. Also besser in der Kommandozeile mit Imagemagick, pdftk und Co.. Und das wollen wir heute mal gemeinsam machen.

Als erstes müssen wir mal die ganzen Bilder aus dem PDF extrahieren:

pdfimages pages.pdf page
pdfimages front.pdf front
pdfimages back.pdf back

Nun haben wir einen Haufen *.ppm Files – eines pro Seite. Als nächstes schauen wir mal wie groß die so sind:

> file *.ppm
back.ppm:     Netpbm image data, size = 2400 x 3437, rawbits, pixmap
front.ppm:    Netpbm image data, size = 2400 x 3437, rawbits, pixmap
page-000.ppm: Netpbm image data, size = 2400 x 3437, rawbits, pixmap
page-001.ppm: Netpbm image data, size = 2400 x 3437, rawbits, pixmap
page-002.ppm: Netpbm image data, size = 2400 x 3437, rawbits, pixmap
[...]

Und so erfahre ich, dass jedes Bild das Format 2400x3437 hat. Schauen wir uns die Bilder alle mal an stellen wir schnell fest, dass der rechte Rand nicht perfekt ist. Da ist die Papierkante zu sehen:

Die wollen wir nicht sehen. Also schneiden wir die weg. Etwas herumprobieren ergab, dass ca. 3.3% weg müssen. Und die entfernen wir nun mit imagemagick:

for i in *.ppm; do mogrify -crop 96.7%x100%+0+0 $i; done

Besser:

Nun ist es so, dass man auf den meisten Flachbettscannern der Deckel so angebracht ist, dass man die gerade und ungeraden Seiten nicht in der gleichen Orientierung auflegen kann, weil die jeweils andere Seite dann mit den Scharnieren kollidiert. D.h. bei meinem Scanner haben die geraden Seiten die korrekte Orientierung und die ungerade Seiten stehen auf dem Kopf. Null Problemo – dann drehen wir die eben:

for i in page-{000..048..2}.ppm; do mogrify -rotate 180 $i ; done

Das Ergebnis sieht schon sehr manierlich aus. Allerdings hatten wir ja im vorigen Schritt die rechte Kante beschnitten und nun stimmt das Seitenverhältnis nicht mehr, wenn wir am Ende wieder A4 Format haben wollen. Also beschneiden wir nun die Unterkante ebenfalls um 3.3%:

for i in *.ppm; do mogrify -crop 100%x96.7%+0+1.6% $i ; done

Sehr gut – nun sehen die Seiten gut aus. Aber es gibt noch störende graue Artefakte in den Bereichen, die eigentlich weiß sein sollten. Das kann man leicht beheben, indem man eine sigmoidale Helligkeits- oder Kontrastkorrektur anwendet. In GIMP heißt das "curves" (im color Menü). In Imagemagick gibt es dazu die -sigmoidal-contrast Option. Diese braucht zwei Parameter: der Erste gibt an, wie stark die Korrektur ausfallen soll und der zweite bestimmt den Symmetriepunkt. Hier war ein bisschen Ausprobieren angesagt, bis das Ergebnis so ausfiel, wie ich es mir vorgestellt hatte. Am Ende habe ich dann alles so transformiert:

for i in page-*.ppm; do mogrify -sigmoidal-contrast 5,25%  $i ; done

Das sieht schon recht gut aus. Hier war viel Fingerspitzengefühl gefragt, damit man einen guten Mittelweg findet. D.h. dass die weißen Flächen möglichst hell werden und die schwarzen Buchstaben etwas kräftiger, ohne dass man gleichzeitig die Bilder total verhunzt. Perfekt ist es nicht, aber ich glaube ich kann mit dem Ergebnis leben.

Bei Titelblatt und Rückseite habe ich es tatsächlich manuell in GIMP gemacht und auch ein bisschen die Farbflächen retuschiert, damit alles gut aussieht. Alle Seiten nochmal kontrollieren und dann sind wir soweit, das alles wieder zu einem großen PDF zusammen zu schrauben.

Zunächst alles wieder ins PDF Format verwandeln:

for i in *.ppm; do convert $i -page a4 `basename -s .ppm $i`.pdf; done

Und dann zu einem PDF vereinen:

pdftk front.pdf page-*.pdf back.pdf cat output ../manual.pdf

Im PDF-Viewer öffnen und nochmal kontrollieren. Sieht alles gut aus. D.h. eigentlich sind wir fertig. Aber es wäre natürlich noch schön, wenn wir das PDF nicht nur lesen, sondern auch durchsuchen könnten. Dazu müssen wir es mit OCR (optical character recognition) laufen lassen. Ich verwende dazu ocrmypdf, welches seinerseits Tesseract als OCR-Engine verwendet:

ocrmypdf -l deu manual.pdf manual-ocr.pdf

Fertig!

Und zuguterletzt habe ich das alles in ein kleines Bash-Skript verpackt, damit es reproduzierbar ist. Das hilft auch dabei Parameter wie Beschnitt und Helligkeitskorrektur optimal einzustellen.

Gaszähler anbinden

2023-11-19T00:00:00+01:00

Wir haben eine Gasheizung. Nun steht das Haus nicht in der Stadt, sondern in einem kleinen Dorf und so gab es keine Gasleitung. Stattdessen haben wir einen großen unterirdischen Propangastank im Vorgarten verbuddelt. Auch das funktioniert sehr gut, aber einen Nachteil hat das ganze: Es ist furchtbar lästig, immer wieder mal zum Tank zu müssen, um den aktuellen Füllstand abzulesen. Und so habe ich noch einen Gaszähler einbauen lassen. Und den möchte ich ganz gerne elektronisch auslesen und in HASSIO einbinden. Auf diese Weise merken wir nicht nur viel bequemer wenn das Gas zur Neige geht, sondern man kann auch ein bisschen den Gasverbrauch in Abhängigkeit von Parametern wie der Außentemperatur, oder der angestrebten Raumtemperatur analysieren.

Zähler auslesen

Die meisten Zähler haben bereits einen Mechanismus dafür. Typischerweise einen Magneten, der an einer der Zählerwalzen angebracht ist. Und wenn man da einen Reedkontakt oder Halleffektsensor anbringt, kann man die Umdrehungen zählen. Mein Zähler hat aber keinen Magneten, sondern so eine kleine Metallplatte auf einem Zeiger – der Hersteller nennt das Cyble Target:

Das Metallplättchen wird dann mit einem induktiven Näherungssensor registriert. Es gibt vom Hersteller einen fertigen Lesekopf. Alternativ kann man das sicher auch selber bauen – z.B. mit einem LJ12 A3-4-Z/BX. Aber ich hab grade nicht so irre viel Zeit und habe deshalb den Original-Lesekopf gekauft:

Das Loch in der Mitte ist für die Befestigungsschraube, der helle Knopf auf der Rückseite scheint den Lesekopf einzuschalten.

Der Sensor enthält eine (offiziell nicht wechselbare) Lithiumbatterie und wird über ein 2-adriges Kabel an ein geeignetes Lesegerät angeschlossen. Die beiden Drähte verhalten sich genauso wie ein Reed-Kontakt – also open/closed. Die Pulslänge beträgt laut Datenblatt 65ms. Bei meinem konkreten Gaszähler sollte jeder Puls einem Volumen von 0,01m³ = 10l entsprechen. Das entspricht einer 360 Grad Drehung des Cyble Targets. Ich wünschte die Auflösung wäre 1l, aber es ist wie es ist.

Ich hätte den Lesekopf nun eigentlich gerne geöffnet und mir das Innenleben genauer angeschaut, aber leider gibt es keine Schrauben und meine Versuche, die Gehäusehälften zum separieren zu bewegen scheiterten. Ich denke, da muss ich mit dem Dremel ran, wenn die Batterie eines Tages den Geist aufgibt.

So lang der Kopf nicht montiert, bzw. der Knopf auf der Rückseite nicht gedrückt ist, zeigt das Multimeter "overload" wenn man den Widerstand zwischen den beiden Adern misst. Ist er aber gedrückt messe ich ca. 50MΩ. Als nächstes montieren wir den Lesekopf und versuchen das Signal aufzufangen.

Dazu brauchen wir eine Spannungsquelle, einen Widerstand und das Oszilloskop. Laut Datenblatt verträgt der Lesekopf max 30V und bis zu 100mA. Zum Testen nehmen wir mal eine 9V Batterie und einen 4.7kΩ Widerstand. Mit dem Oszilloskop greifen wir dann die Spannung über dem Widerstand ab:

Schließt der Lesekopf den Kontakt fällt dann der Löwenanteil der Batteriespannung an unserem Widerstand ab. Und das wollen wir jetzt messen. Und weil ich keine Lust habe, mein "richtiges" Oszilloskop zum Gaszähler zu schleifen, nehmen wir heute mal mein altes Hantek Scopemeter (DSO1062BV), das ist handlicher. Alles anschließen, Trigger auf Single stellen und abwarten. Irgendwann ist die Heizung angesprungen und fing an Gas zu ziehen und wir messen den versprochenen Puls von 65ms:

Das ist in der Tat ein schöner sauberer Puls. Der leichte over-/undershoot dürfte daher rühren, dass ich zu faul war, den Tastkopf vorher abzugleichen. D.h. wie es aussieht, müssen wir uns keine Gedanken um Debouncing machen, wie es bei einem normalen Reed-Kontakt der Fall wäre.

Hardware

Nun gilt es, das Signal irgendwie zu registrieren. Dazu brauchen wir einen Mikrocontroller, der sich leicht an HASSIO anbinden lässt. Ich habe noch einen nodeMCU-Klon in der Bastelkiste:

Hier der Plan:

Unseren Sensor klemmen wir zwischen GPIO5 (Pin D1 des nodeMCU ) und GND und verwenden den internen Pull-Up Widerstand, damit der Pin einen sauberen high-Level hat solang der Sensor offen ist. Damit wir im Falle eines Stromausfalls keine Pulse verpassen, versorgen wir das ESP-Modul mit einer Lithiumzelle mit Strom und laden diese wiederum über ein USB-Ladegerät. Auch wäre es nicht übel, wenn man die Zellenspannung wüsste. Einfach damit man mitkriegt, wenn sich der Akku aus Altersgründen nicht mehr so super laden lässt. Und auch für die Bastler-Ehre. Auch das lässt sich machen, denn der ESP8266 hat einen ADC Pin. Dieser misst 0-1V mit einer Auflösung von 10 bit (also 0-1023). So eine Lithium-Zelle hat eine maximale Spannung von 4.2V. Das ist zuviel. Allerdings befindet sich auf dem Modul schon ein Spannungsteiler der die Spannung vom Modul-Pin A0 vor dem ADC des ESP8266 teilt:

Die SMD-Widerstände sind mit "224" bzw. "104" beschriftet. Das bedeutet im Klartext $22\cdot 10^4Ω = 220kΩ$ bzw. $10\cdot 10^4Ω = 100kΩ$.

D.h. der Spannungsteiler hat das Verhältnis $\frac{320}{100} = 3.2$. Für unsere Zellenspannung von 4.2V ist das noch nicht ausreichend und wir müssen das Teilerverhältnis ändern. Dazu schalten wir einfach einen 110kΩ Widerstand in Serie vor den A0 Pin und bekommen so ein Teilungsverhältnis von $\frac{430}{100} = 4.3$. Das ist perfekt.

Mein nodeMCU kam mit eingelöteten Pin-Headern (Stiftleisten). Das ist super, wenn man das Modul auf ein Breadboard stecken möchte, aber ich will ja ein Gadget bauen, das auf Dauer zum Einsatz kommt. Ich könnte natürlich trotzdem Steckverbinder verwenden, aber eigentlich möchte ich alle Kontakte lieber anlöten, damit sich auch im Dauerbetrieb nichts losrütteln kann. Also zuerst die Header Pins auslöten. Um mir das zu erleichtern habe ich zunächst die Plastikleiste vorsichtig entfernt und so die Stiftleiste in einen Haufen einzelner Pins verwandelt. Zuerst ein bisschen mit einer Spitzzange am Plastik ziehen und dann mit einem Haken drunter gehen und aushebeln:

Danach kann man die einzelnen Pins schön auslöten. Ich fasse die Pins dazu mit einer medizinischen Klemme, die einrastet, wenn man sie schließt:

Um die Lithiumzelle zu laden verwenden wir ein einfaches TP5400 USB-Lademodul, das über Mikro-USB gespeist wird und dann einen USB-A Lade-Port zur Verfügung stellt – zusammen mit einem Akku hat man dann quasi eine einfache Powerbank:

Nun ist es an der Zeit, das ganze provisorisch zusammenzubauen: Batteriehalter für eine 18650 Zelle an das Lademodul anlöten und gleich auch noch zwei weitere Litzen, die wir dann mit GND bzw. über den 110kΩ Widerstand mit A0 des nodeMCU verbinden (Messung der Zellenspannung).

Dann ein USB-A auf Mikro-USB-Kabel vom Lademodul zum nodeMCU. Und so sieht das in echt aus:

Zuguterletzt das Lademodul noch an einen USB-Ladestecker anschließen und das Ganze in eine einfache Abzweigdose mit klarem Deckel einbauen. Das Gehäuse selbst war schnell gefunden, aber das führt uns sofort zu einer der lästigsten Fragen bei Selbstbauprojekten: Wie befestigen wir die Platine und andere Komponenten darin? Den Batteriehalter konnte ich mit einer kleinen Selbstschneideschraube an einem der vorhandenen Löcher festschrauben (ein tropfen Plastikkleber unter dem Halter schadet auch nicht.) . Und bei der Platine (nodeMCU Modul) nehmen wir meine Lieblingsmethode: Vier Plastikdistanzhülsen (Sechskant mit M3 Gewinde, 6mm Höhe) werden mit M3x5 Maschinenschrauben an den vier Ecken (Löchern) der Platine festgeschraubt. Und dann geben wir je einen Tropfen Plastikkleber auf den Gehäuseboden und setzen die Platine mit den Plastikfüßen in diese kleinen Pfützen. Kurz andrücken und dann ein paar Stunden aushärten lassen. Statt der Distanzhülsen mit Gewinde kann man auch welche ohne nehmen und dazu passende Selbstschneideschrauben. So schauen meine Füßchen dann aus:

Sehr gut. Nun alles verkabeln und nochmal testen. Und dabei feststellen, das ich das nodeMCU Modul zu weit an den Rand gepappt habe und der Micro-USB Stecker nun nicht mehr reingeht. Und außerdem feststellen, das die beiden USB-Buchsen am Lademodul so nah beieinander liegen, dass man bei normalen Steckern nicht beide zugleich rein bringt. Grumpf!

Egal – dann anders: Wir löten die Verbindungen einfach und nehmen keine/weniger Stecker: Am Lademodul gibt es vorgesehene Lötstellen für $V_{in}$, d.h. wir sparen uns den Mikro-USB-Stecker. Für den Spannungs-Output nehmen wir ein normales USB-Kabel und schneiden den Mikro-USB-Stecker ab. Die Leiter für GND(schwarz) und VCC(rot) löten wir dann direkt auf den Spannungsregler (Pins 1, 3) auf dem Node-MCU. Das ist ein AMS1117:

Pin	Funktion
1	Ground/Adjust
2	VOUT
3	VIN

Das Laderegler-Modul hat keine Löcher an denen man es montieren könnte. Also pappen wir es einfach an der Gehäusewand fest. Dafür nehme ich so einen chinesischen Kleber, namens B7000 der dafür gedacht ist, Die Rückseiten oder Displays von Handys festzukleben. Den mag ich gerne, weil er einigermaßen elastisch bleibt und notfalls mit etwas Hitze wieder zu lösen ist. Noch je ein Loch für Lade- und Sensorkabel ins Gehäuse machen und mit je zwei Kabelbindern eine Zugentlastung basteln. Fertig:

ESPhome

Als nächstes brauchen wir eine Firmware für das ESP-Modul. Ich mag aktuell ESPhome sehr gerne und so nehmen wir das. TASMOTA würde bestimmt auch gehen, aber das behandeln wir heute nicht. Mein Ziel ist es, den eigentlichen Pulszähler im ESP Modul abzubilden, so dass dieses immer den aktuellen Zählerstand weiß. Im Modul ist das besser aufgehoben, als im Homeassistant. Letzter kann dann Statistik treiben, Momentanverbrauch ermitteln, Tankfüllstand berechnen etc.

Im Folgenden brauchen wir immer wieder Pin-Bezeichnungen, um verschiedene Sachen anzusteuern. Für meinen nodeMCU gibt es diverse Mappings, sodass man die Bezeichnungen des Moduls verwenden kann. Eine Übersicht dazu findet Ihr hier.

ESPhome bringt schon ein paar Sachen mit, die genau passend klingen: pulse_counter, oder pulse_meter. Damit habe ich zunächst ein bisschen rumgespielt, aber am Ende erschien es mir einfacher und klarer, das selbst aus simplen Komponenten aufzubauen.

Zunächst brauchen wir eine globale Variable für den Zählerstand (Anzahl Pulse) und einen binary_sensor, für die Impulse vom Lesekopf:

globals:
  - id: count_reading
    type: int

binary_sensor:
  - platform: gpio
    id: pulse_sensor
    name: "Pulse Sensor"
    pin:
      number: D1  # GPIO5
      inverted: true
      mode:
        input: true
        pullup: true
    on_press:
      then:
        - lambda: id(count_reading) += 1;

Wenn Ihr statt eines richtigen Lesekopfs einen Reed-Kontakt habt, dann müsst Ihr Euch um Debouncing kümmern. Idealerweise mit einem Hardware-Modul. Notfalls aber auch in Software:

binary_sensor:
- platform: gpio
  [...]
  filters:
    - delayed_on: 100ms

Und außerdem fände ich es hübsch, wenn die on-board LED des Moduls jedesmal kurz blinken würde wenn ein Puls kommt. Also definieren wir erstmal die LED...

output:
  - platform: gpio
    id: 'LED'
    pin: D4
    inverted: True

und ergänzen die on_press Sektion für den binary_sensor noch um die Ansteuerung:

on_press:
  then:
    - lambda: id(count_reading) += 1;
    - output.turn_on: LED
    - delay: 0.5s
    - output.turn_off: LED

Zählen sollte es jetzt, aber ich fände es gut, wenn wir hier Gleichstand mit der Anzeige des Gaszählers hätten. Das macht es leichter zu prüfen, ob unser ESP Zähler korrekt arbeitet. Dazu muss ESPhome aber wissen bei welchem Zählerstand wir starten. Außerdem ist das alles noch nicht 100% idiotensicher, denn sollte unser Modul doch mal den Strom verlieren, gehen nicht nur die Pulse verloren, die während des Blackouts kamen, sondern das Modul verliert auch den bisherigen Stand. Damit das nicht passiert, müssen wir noch konfigurieren, dass der Messwert im Flash Speicher gesichert und bei einem reboot wieder ausgelesen wird. Dazu rüsten wir unsere globals Sektion ein bisschen auf:

globals:
  - id: count_reading
    type: int
    restore_value: true      # restore from flash
    initial_value: '40900'  # initial meter reading in counts, 10l = 1 count

Außerdem muss restore_from_flash noch gesetzt werden:

esp8266:
  board: nodemcuv2
  restore_from_flash: true

Zum Schluss müssen wir noch unseren Akku-Spannungs-Sensor einrichten:

sensor:
  - platform: adc
    name: "Battery Voltage"
    pin: A0
    unit_of_measurement: 'V'
    filters:
      - multiply: 4.3
    update_interval: 600s

Jetzt sollte alles funktionieren und wir können die Firmware in das Modul flashen und schon kann es weitergehen. Zunächst mal schauen, was unser Eigenbau-Zähler so von sich gibt:

Sehr schön – alles scheint zu funktionieren.

Einbindung in HASSIO

Die Einbindung in HASSIO erfolgt dann über die ESPhome Integration, so dass wir sehr simpel an unsere Werte kommen. An dieser Stelle haben wir dann schon mal den aktuellen Zählerstand und die Akkuspannung:

Und wenn man drauf klickt auch den Verlauf:

Und wir binden das noch schnell ins Energy-Dashboard ein: Settings > Dashboards > Energy > Add gas source. Und dort den passenden Sensor auswählen. Nun heißt es eine Weile warten, denn es kann auch mal ein paar Stunden dauern, bis der Gasverbrauch nun im Energy-Dashboard auftaucht. Doch dann werden wir mit einer schönen Verbrauchskurve belohnt:

Tankfüllstand – oder 1 Liter ≠ 1 Liter

Wenn Euer Gas aus der Leitung kommt ist das Folgende nicht mehr relevant für Euch. Aber ich habe einen Gastank und so muss ich erstmal herausfinden, wieviel Gas eigentlich in selbigem ist. Also schauen wir mal in das Datenblatt:


Totalvolumen [l]	4850
Füllmenge [l]	4120
Füllmenge [kg]	2100

D.h. man kann den Tank auf maximal 85% füllen. Und so passiert das auch jedes mal wenn wir neues Gas tanken. Ein Prozentpunkt entspricht dabei $\frac{4850l}{100} = 48.5l$.

Und wenn man kein Datenblatt hat kann man das auch sehr schön anhand der letzten Lieferbelege nachrechnen, die typischerweise angeben, wieviel Liter Gas geliefert wurden ($V$) und was der prozentuale Stand vor ($P_0$) und nach Füllung ($P_1$) war. Also beträgt der Faktor:

$$ f = \frac{V}{P_1 - P_0} $$

Wenn wir also bei 22% Füllstand tanken und dann 3059l geliefert bekommen und anschließend bei 84% sind:

$$ f = \frac{3059l}{84\% - 22\%} $$

$$ f = \frac{3059l}{62\%} $$

$$ f = 49.34l/\% $$

Das liegt tatsächlich sehr nah an den weiter oben berechneten 48.5l/%. Da v.a. der prozentuale Füllstand ziemlich fehlerbehaftet ist, sollte man das mal mit den letzten 5 Gasrechnungen durchexerzieren, um den Faktor korrekt zu berechnen.

Nun muss ich also nur noch am Gaszähler ablesen, wieviel Gas seit der Lieferung verbraucht wurde und das vom maximalen Tank-Füllstand abziehen und schon kenne ich das aktuelle Gasvolumen. Falsch!!!

Wieso? Weil das Propan in meinem Tank nicht gasförmig, sondern flüssig ist! Deshalb heißt das ja auch Flüssiggas. Bei der Entnahme aus dem Tank wird es verdampft und kommt entsprechend gasförmig am Zähler an. Also müssen wir das Ganze umrechnen. Aber wieviel Liter Gas werden aus einem Liter flüssigem Propan?

Unser Datenblatt sagt, dass ich bei maximalem Füllstand von 85% 2100kg Flüssiggas habe und das einem Volumen von 4120l entspricht. Im flüssigen Zustand beträgt die Dichte also:

$$ \varrho_{fl} = 2100kg / 4120l = 0.510 kg/l $$

Im gasförmigen Zustand hingegen beträgt die Dichte $\varrho_{gas} = 2.01 kg/m³ = 0.00201 kg/l$ (Quelle). Und aus einem Liter Flüssiggas werden dann im gasförmigen Zustand:

$$ 0.51kg / 0.00201 kg/l = 254l$$

Diesen Faktor müssen wir berücksichtigen, wenn wir ausrechnen wieviel Gas noch im Tank ist. Aus meinem Gastank bekomme ich also maximal $4120l \cdot 254 = 1047000l = 1047 m³$ gasförmiges Propan. Bei diesen Rechnungen sollte man es mit der Anzahl der signifikanten Stellen nicht übertreiben, denn alle Dichte-Werte sind temperaturabhängig! Aber hier geht es ja auch nicht darum, Aussagen im Milliliterbereich zu machen, sondern grob mitzubekommen was man verbraucht und v.a. wann Tanken angesagt ist.

Tankfüllstand in HASSIO

Nun wollen wir mal Berechnung des Tankfüllstands umsetzen.

Ablesung nach Füllung

Als erstes brauchen wir einen Weg, den Tankfüllstand (%) und den aktuellen Zählerstand unmittelbar nach der Füllung einzugeben. Dazu erstellen wir zwei input_number helpers in configuration.yaml:

input_number:
  gas_percent_fill:
    name: Initial Gas Tank Level  # Typically 85% after fill
    unit_of_measurement: "%"
    icon: mdi:storage-tank
    min: 0
    max: 100
    step: 1
    mode: box
  gas_reading_fill:
    name: Initial Gas Meter Reading # Gas meter reading after last fill
    unit_of_measurement: "m³"
    icon: mdi:meter-gas-outline
    min: 0
    max: 99999.99
    step: 0.01
    mode: box

Und binden diese nun in das Interface ein:

Den Gaszähler habe ich erst nach dem letzten Tanken bekommen und meine erste Ablesung war dann später, als der Tank-Füllstand schon auf 68% gesunken war.

Template Sensoren für berechnete Werte

Als nächstes brauchen wir dann ein paar Sensoren der Kategorie template sensor in denen wir unser ganzes Wissen zu Dichte und Füllständen verwursten:

template:
  - sensor:
    - name: "Gas used since fill" # liters of gas used since last fill
      unit_of_measurement: "m³"
      icon: mdi:meter-gas-outline
      state: >
        {% set v0 = states('input_number.gas_reading_fill') | float %}
        {% set v1 = states('sensor.gas_meter_reading') | float %}
        {{ v1 - v0 }}
    - name: "Liquid gas used since fill"  # volume of liquid gas used up since last fill
      unit_of_measurement: "l"
      icon: mdi:storage-tank-outline
      state: >
        {% set v0 = states('input_number.gas_reading_fill') | float %}
        {% set v1 = states('sensor.gas_meter_reading') | float %}
        {{ ((v1 - v0) * 1000 / 254.0) | round(0) }}
    - name: "Liquid gas remaining"  # Volume of liquid gas left in the tank
      unit_of_measurement: "l"
      icon: mdi:storage-tank
      state: >
        {% set maxvol = 4850 | float %}
        {% set p0 = states('input_number.gas_percent_fill') | float %}
        {% set v0 = p0 * maxvol / 100 | float %}
        {% set v1 = v0 - states('sensor.liquid_gas_used_since_fill') | float %}
        {{ v1 | float }}
    - name: "Gas remaining" # volume of gaseous gas left
      unit_of_measurement: "m³"
      icon: mdi:meter-gas
      state: >
        {% set v1 = states('sensor.liquid_gas_remaining') | float %}
        {{ (v1 / 1000 * 254) | round(0) }}
    - name: "Gas remaining percent" # Percent gas left wrt to maximum fill level of 85%
      unit_of_measurement: "%"
      icon: mdi:storage-tank
      state: >
        {% set maxvol = (4850 * 0.85) | float %}
        {% set v1 = states('sensor.liquid_gas_remaining') | float %}
        {{ (v1 / maxvol * 100) | round(0) }}
   - name: "Gas Tank Level"  # Percent fill level of gas tank. 85% max.
      unit_of_measurement: "%"
      icon: mdi:storage-tank
      state: >
        {% set maxvol = 4850 | float %}
        {% set p0 = states('input_number.gas_percent_fill') | float %}
        {% set v0 = p0 * maxvol / 100 | float %}
        {% set v1 = v0 - states('sensor.liquid_gas_used_since_fill') | float %}
        {{ (v1 / maxvol * 100) | round(0) }}

Und die können wir dann ins User Interface einbinden und bekommen dann zusammen mit den zuvor konfigurierten Sachen eine tolles Gas Panel:

Preisfrage

Und was mache ich, wenn der ESP-Pulszähler doch mal außer Takt kommt, oder ich einen neuen Gaszähler bekomme, mich einfach vertippt habe, oder sowas? Dann muss ich den Startwert ändern. Aber das alleine hilft nicht, denn das Modul liest ja den letzten Stand aus dem Flash-Speicher und verwendet den fixen Startwert nur, wenn das fehlschlägt. Zuerst dachte ich ich könnte einfach temporär restore_values auf false setzen, so dass einmalig der Startwert verwendet wird. Aber das hilft nicht, denn dann werden die Werte auch nicht im Flash Speicher gesichert. D.h. es scheint keinen Ausweg aus diesem Teufelskreis zu geben. Gibt es zum Glück aber doch.

Ich habe zwei verschiedene Ansätze gefunden:

Der erste verwendet einen factory_reset switch in unserer ESPhome Firmware:

switch:
  - platform: factory_reset
    name: factory reset

In Homeassistant kann man dann auf das entsprechende Element zugreifen und den "Factory reset" in der GUI auslösen. D.h. ich kann dann einen Startwert in die ESPhome Firmware einbauen, der noch nicht ganz erreicht ist und dann am Gaszähler lauern, bis er genau erreicht ist und den Factory-Reset auslösen, so dass der eingebaute Startwert nun verwendet wird. Damit wäre das Problem eigentlich gelöst – wenn auch nicht sehr elegant. Der Reset ist eigentlich dann perfekt, wenn man immer auf den selben Startwert zurück will – typischerweise auf Null.

Für meinen Anwendungsfall gibt es aber etwas besseres: den homeassistant sensor. Dabei handelt es sich um einen Mechanismus, Werte über die API direkt aus HASSIO zu bekommen. Z.B. einem input_number Element. Das gefällt mir besser und so wird's gemacht:

Zunächst den Sensor in die ESPhome-Konfiguration einbauen:

sensor:
  - platform: homeassistant
    id: set_gas_counter
    entity_id: input_number.gas_initial_value
    on_value:
      then:
        - lambda: id(count_reading) = int(x * 100);

Und dann das dazugehörige input_number Feld in HASSIO anlegen:

input_number:
  gas_initial_value:
    name: Initial value for ESPhome counter
    unit_of_measurement: "m³"
    icon: mdi:meter-gas-outline
    min: 0
    max: 99999.99
    step: 0.00
    mode: box

Und schon können wir das Input-Feld in ein Dashboard einbauen:

Jedesmal, wenn man diesen Wert anfasst, wird er dann automatisch im ESP gesetzt. D.h. dieses Element sollte man evtl. nicht allen HASSIO-Nutzern freigeben, sondern es auf eine Admin-Seite legen.

Alles in allem sieht die Logik nun also so aus:

ESP startet zum allerersten mal: Zählerstand wird aus initial_value genommen
ESP rebootet später mal: Zählerstand wird aus dem Flash-Speicher wiederhergestellt
User gibt in HASSIO einen neuen Zählerstand ein: Der Zähler wird im ESP auf den eingegebenen Wert gesetzt (und im Flash gesichert). Ab hier geht es dann wieder bei 2. weiter.

Fazit

Das war eine schöne Bastelei und ich freue mich schon auf die nun mögliche Übersicht des Gasverbrauchs und vor allem, dass ich immer im Blick habe wann ich wieder tanken muss. Der Pulszähler scheint zuverlässig zu funktionieren ich habe ihn über viele Tage beobachtet und er hat im Vergleich zum Zähler keinen Impuls verloren.

So praktisch ich Homeassistant finde, ist dennoch zu sagen, dass die Konfiguration in den YAML Files eine sehr hakelige Sache ist. Bis die obigen Konfigurationen fertig waren und tatsächlich funktionierten ist echt viel Zeit ins Land gegangen. Für simple Dinge ist die YAML config ok, aber sobald es etwas komplexer wird, wäre es tausendmal einfacher ein paar Zeilen Python zu schreiben, als durch endlose Google-Suchen herauszufinden, wie man das nun wieder in die YAML Syntax presst...

Und weil die obige Konfiguration inzwischen relativ komplex geworden ist und wir auf dem Weg auch immer mal wieder was geändert haben gibt es meine endgültige Konfiguration hier zum download: ESPhome config und hassio configuration.yaml (only the parts relevant to gas emter plus general framework). Die ESPhome config enthält auch noch den oben erwähnten factory_reset sensor, auch wenn er eigentlich nicht gebraucht wird.

Und mit meinem Laderegler-Modul bin ich nicht ganz glücklich. Das Modul hat entgegen der Beschreibung keinen Tiefentladeschutz. Beim ersten Versuch ohne Ladestrom hat es meine Zelle bis auf 2.2V geleert. Erlaubt sind aber minimal 2.5V. D.h. das Modul tötet Lithiumzellen. Zudem scheint es, dass es nicht in der Lage ist, den Akku zu laden, während es den Verbraucher mit Strom versorgt. Ich werde es mittelfristig wohl gegen ein besseres tauschen. Sollte jemand eine Empfehlung haben – immer her damit.

Updates

2023-12-02

OK – gestern Nacht gab es einen Stromausfall. Und mein tolles Konzept hat versagt: Der ESP musste neu starten – offenbar hat mein Akkumodul es nicht geschafft, die Versorgungsspannung unterbrechungsfrei sicherzustellen. Zudem hat das Modul dann nicht den letzten Zählerstand aus dem Flash wiederhergestellt, sondern den letzten Wert aus dem homeassistant Sensor. Das war zwar leicht wieder zu korrigieren, aber mir ist gerade nicht klar, warum das passiert. Grumpf.

2024-01-12

Ich habe das Phänomen inzwischen in einem neuen Post genauer untersucht und musste feststellen, dass ich vollkommen unrecht habe und der Grund ein ganz anderer ist...

2024-02-27

Die Aussetzer sind durch die Änderungen im letzen Post viel seltener geworden. Aber wenn es doch mal zu einem Reboot von HA oder ESPhome kommt, dann wird er Zählerstand nach wie vor jedes mal auf den letzten manuell eingegeben Stand zurückgesetzt. das ist suboptimal. Also habe ich mich in einem dritten Post damit befasst, das endgültig zu lösen.

Stromzähler auslesen

2023-10-17T00:00:00+02:00

In meinem Verteilerkasten hängt ein Stromzähler. Und zwar so ein moderner digitaler. Wobei modern irgendwie relativ ist, denn statt einer anständigen, Schnittstelle, wie USB, UART, RS232, RS485 oder was weiß ich, hat man eine klobige optische Schnittstelle erdacht, die ungefähr so praktisch ist wie ein Loch im Knie. Gefunkt wird hier mit zwei IR-Elementen – eins zum Senden, eins als Empfänger. Darüber wird dann seriell übertragen. Auf dem Photo sieht man die Schnittstelle deutlich – sie sieht aus wie eine Schweinenase:

Natürlich war kein Lesekopf dabei. Aber zum Glück bin ich nicht der Erste, den das aufregt und so gibt es z.B. das Projekt Volkszähler das sich damit befasst, Strom-, Gas und andere Verbrauchszähler in einem zentralen System zu vereinen, das man selber hosten kann – z.B. auf einem Raspberry Pi. An der Software bin ich nicht so interessiert, weil ich das eher in den Homeassistant einbinden will, aber man findet auf deren Seiten auch Schaltpläne und Stücklisten für Leseköpfe. Z.B. diesen hier. So kann man seinen eigenen Lesekopf bauen. Aber ich war faul und habe das Löten diesmal jemand anderem überlassen und einfach einen solchen Lesekopf bestellt. Da mein Homeserver direkt neben dem Sicherungskasten sein Zuhause hat, habe ich die Variante mit USB-Interface genommen.

Damit das auch funktioniert, brauchte ich zunächstmal ein Loch im Verteilerkasten und ein weiteres in der Trockenbauwand, die das Ganze verkleidet. Das war wegen der engen räumlichen Verhältnisse zwar etwas fummelig, aber auch kein Hexenwerk. Die scharfen Kanten des Lochs im Verteilerkasten habe ich dann noch entgratet und mit vielen schmalen Gewebebandstreifen abgedeckt, damit das Kabel keinen Schaden nimmt. Dafür gibt es auch so Gummidurchführungen, aber sowas habe ich nicht da. Vielleicht rüste ich das später nach.

Erster Test

Also nun das eine Endes des Kabels (Mini-USB) in den Lesekopf und das andere in den Server einstecken und dann voller Spannung schauen, ob wir ihn sehen können:

> lsusb
[...]
Bus 001 Device 006: ID 0403:6015 Future Technology Devices International, Ltd Bridge(I2C/SPI/UART/FIFO)
[...]

Da isser ja – sehr schön!

Als nächstes stellt sich nun die Frage, wie herum der Lesekopf auf den Stromzähler gehört. Erster Versuch – Kabel unten:

Und dann schauen wir mal, ob wir etwas empfangen. Also auf dem Server an dem der Lesekopf hängt:

> cu -l /dev/ttyUSB0
connected.
�bbrevb
       ��

         APA��rbe
                 ��c��vbbrew

                            APA��tw`2APA w`�1APA0193464322�ebRir%�bRicEOvbbreqcI�Y�bbrevb
   ��

     APA��rbe
             ��cJ�vbbrew

                        APA��tw`2APA w`�1APA0193464322�ebRir%�bRicEOvbbreqcI�

OK – das ist zwar Gibberish, aber es kommt was. Immerhin kann ich schon die Zähler-Seriennummer erkennen (APA0193464322, von mir verfremdet). Dass nicht alles glasklar ist liegt daran, dass der Stromzähler ein Binärprotokoll verwendet (SML: Smart Message Language). D.h. wir erwarten garnicht, dass hier schön lesbare Werte kommen. In jedem Fall aber wissen wir, dass der Kopf richtig herum installiert ist, denn sonst würden wir garnichts sehen.

sml2mqtt

Als nächstes müssen wir nun sehen, wie wir diese Daten interpretiert bekommen und zum Homeassistant senden.

Teil 1 der Aufgabe wird von SmlLib erfüllt. Und Teil 2 könnte man z.B. mit paho-mqtt erledigen. Aber netterweise gibt es das Ganze schon fertig gebündelt: sml2mqtt. Das Tool übernimmt das Lesen und Parsen der SML-Pakete und schickt den Inhalt dann an unseren MQTT Server. Und von dort können wir dann in HASSIO darauf zugreifen.

Also installieren wir es zunächst:

# become root
sudo -i
# Install sml2mqtt under /opt/
cd /opt/
python3 -m venv sml2mqtt
source sml2mqtt/bin/activate
pip install sml2mqtt

Und dann brauchen wir noch ein config file config.yml:

# sml2mqtt config for optical head on norax 3d energy meter

logging:
  level: INFO
  file: sml2mqtt.log

ports:
- url: /dev/ttyUSB0
  baudrate: 9600
  byte size: 8
  parity: 'None'
  stop bits: 1
  timeout: 3

mqtt:
  connection:
    client id: sml2mqtt
    host: localhost
    port: 1883
    user: 'phil'
    password: 'VerySecretPassword'
    tls: false
    tls insecure: false

  defaults:
    qos: 0
    retain: false
  topic prefix: sml2mqtt

  last will:
    topic: status

general:
  Wh in kWh: true       # Automatically convert Wh to kWh
  republish after: 120    # Republish automatically after this time

... und können dann loslegen.

Auf dem Laptop starten wir mal einen MQTT-client um zu lauschen:

mosquitto_sub -h hal -u phil -P VerySecretPassword -t 'sml2mqtt/#' -v

Und dann auf dem Server sml2mqtt:

sml2mqtt -c config.yml -v

Und schon bekommen wir Werte auf dem Laptop:

sml2mqtt/1APA0193464322/010060320101 41504120
sml2mqtt/1APA0193464322/0100010800ff 29248.0
sml2mqtt/1APA0193464322/0100020800ff 1.0

sml2mqtt ist unser topic prefix, wie wir es in config.yml gesetzt hatten. 1APA0193464322 ist die ID unseres Stromzählers und das Zahlenwerk am Ende sind sogenannte OBIS Codes gefolgt von Werten. Und die wollen wir mal übersetzen und ein wenig recherchieren, was sie bedeuten:

01 00 60 32 01 01 1-0:96.50.1*1 : Hersteller-Identifikation
01 00 01 08 00 ff 1-0:1-8.0*255 : Stromzählerstand Gesamt [kWh]
01 00 02 08 00 ff 1-0:2-8.0*255 : Stromzählerstand Einspeisung Gesamt [kWh]

Perfekt, das funktioniert offenbar, auch wenn ich mir nicht wirklich erklären kann, wie ich eine kWh Strom ins Netz eingespeist haben soll – Aber gut.

Jetzt wo wir das wissen können wir unser config.yml file um folgendes ergänzen:

devices:
  1APA0193464322:
    mqtt:
      topic: energy_meter
    values:
      0100010800ff:
        mqtt:
          topic: total_energy_consumed
      0100020800ff:
        mqtt:
          topic: total_energy_returned

Und so sehen dann die MQTT messages viel aufgeräumter aus:

sml2mqtt/energy_meter/total_energy_consumed 29248.0
sml2mqtt/energy_meter/total_energy_returned 1.0

Das macht es einfacher nachher damit umzugehen.

SML2MQTT Service einrichten

Damit das dauerhaft klappt, müssen wir sml2mqtt nun als service einrichten. Dazu schreiben wir ein kleines service file (/etc/systemd/system/sml2mqtt.service):

[Unit]
Description=sml2mqtt
Documentation=https://github.com/spacemanspiff2007/sml2mqtt
StartLimitIntervalSec=10
After=syslog.target network.target

[Service]
Type=simple
User=sml2mqtt
Group=sml2mqtt
Restart=on-failure
RestartSec=30s
WorkingDirectory=/opt/sml2mqtt/
ExecStart=/opt/sml2mqtt/bin/sml2mqtt -c config.yml

# View with: sudo journalctl -f -u sml2mqtt -o cat
SyslogIdentifier=sml2mqtt

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Im config file verwenden wir den user sml2mqtt – den müssen wir noch anlegen:

adduser --no-create-home --disabled-password sml2mqtt

Und damit das auch als user sml2mqtt laufen kann sollten wir noch prüfen, ob dieser User auch die nötigen Permissions hat. Oder besser – gleich alles ihm übergeben:

chown -R sml2mqtt:sml2mqtt /opt/sml2mqtt
adduser sml2mqtt dialout

Und mal als dieser User testen:

sudo -u sml2mqtt /opt/sml2mqtt/bin/sml2mqtt -c /opt/sml2mqtt/config.yml

Ob Daten gesendet werden, prüfen wir wieder mit mosquitto_sub wie oben. Wenn das funktioniert aktivieren wir den entsprechenden Service:

systemctl enable sml2mqtt.service

... und starten ihn:

systemctl start sml2mqtt.service

Kurz nachschauen, ob er wirklich läuft:

> systemctl status sml2mqtt.service 
● sml2mqtt.service - sml2mqtt service
     Loaded: loaded (/etc/systemd/system/sml2mqtt.service; enabled; preset: enabled)
     Active: active (running) since Sun 2023-10-15 18:24:26 CEST; 3s ago
   Main PID: 204540 (sml2mqtt)
      Tasks: 2 (limit: 19068)
     Memory: 20.2M
        CPU: 277ms
     CGroup: /system.slice/sml2mqtt.service
             └─204540 /opt/sml2mqtt/bin/python3 /opt/sml2mqtt/bin/sml2mqtt -c config.yaml

Top! Nun sicherheitshalber ein letztes mal prüfen, ob wir auch Daten empfangen:

mosquitto_sub -h hal -u phil -P VerySecretPassword -t 'sml2mqtt/#' -v

Ich sehe erneut Daten – top!

Einbinden in HASSIO

Nun ist es an der Zeit, die Daten in HASSIO zu bekommen. Als erstes legen wir mal einen mqtt sensor an indem wir auf dem Server das configuration.yaml file von HASSIO dies schreiben:

mqtt:
  sensor:
    - name: "Energy Consumed"
      state_topic: "sml2mqtt/energy_meter/total_energy_consumed"
      unit_of_measurement: "kWh"
      device_class: "Energy"
      state_class: total_increasing

Als nächstes müssen wir dem Energy Dashboard mitteilen, dass wir einen Stromzähler haben. Dazu gehen wir nach Settings > Dashboards > Energy und klicken unter Electricity grid auf Add Consumption. Tragen in das Device Feld unseren Energy Consumption Sensor ein – fertig.

Nun gilt es, eine ganze Weile zu warten, bis der Stromverbrauch endlich auftaucht. Das passiert erst, wenn HASSIO eine Änderung im Zählerstand erkennt.

Sehr gut.

Bonusmaterial: norax 3d Erweiterter Betrieb

Soweit hatte das ja nun alles gut funktioniert. Aber ein Punkt hat mich noch gefuchst: Die Auflösung des übermittelten Zählerstands ist 1.0 kWh. D.h. ich bekomme keine brauchbare Kurve über den Tag, weil der Zählerstand halt alle 1-4 Stunden mal um eine kWh steigt. Ich würde aber gerne Ereignisse wie "Herd eingeschaltet" im Stromverbrauch sehen können. Dazu brauche ich entweder mehr Auflösung, oder besser, die Momentanleistung, also wieviel Watt gerade insgesamt gezogen werden. Also habe ich nach einem Handbuch für den Stromzähler gegoogelt und es mehrfach gelesen. Offenbar kann der Zähler in einen "Erweiterten Betriebsmodus" geschaltet werden, um detailierte Werte über die optische Schnittstelle zu senden. Leider war die Beschreibung nicht so 100% verständlich, aber letztlich habe ich es herausgefunden und halte es hier für die Nachwelt fest.

Um den Erweiterten Betriebsmodus zu aktivieren braucht Ihr normalerweise die PIN des Zählers. Ich hatte einfach eine freundliche Email an meinen Stromversorger geschrieben und sie dann problemlos bekommen. Am Stromzähler sind dann die folgenden Schritte nötig:

◀ Taste für 5s gedrückt halten. Dann geht der Zähler in den LCD-Test Modus und verlässt ihn nach ein paar Sekunden von selber wieder.
Nun wird man zur Eingabe der PIN aufgefordert (außer man hat das früher schon deaktiviert.)
PIN eingeben: Der Zähler zeigt nun die erste Ziffer zur PIN-Eingabe an (0---). Durch mehrfaches Drücken der ◀ Taste kann man die gerade aktive Ziffer schrittweise hochzählen. Also wenn diese 0 sein soll garnichts tun und abwarten, bzw. wenn da 3 stehen soll, dreimal die Taste betätigen und dann warten bis das Display die nächste Stelle anzeigt (30--) – usw. Nach der Letzten Ziffer einfach abwarten.
Sobald das Display umgesprungen ist, kann man mit der ◀ Taste durch die ganzen verschiedenen Anzeigen blättern.
Nun so oft die ◀ Taste drücken, bis im Display Inf off steht. Das ist der Menüpunkt in dem man den Erweiterten Betrieb (erweiterte Info) einstellen kann.
◀ Taste 5s lang gedrückt halten. Nun steht im Display Inf on.
◀ Taste so oft drücken, bis im Display PIN on steht. ◀ Taste 5s gedrückt halten bis das Display PIN off anzeigt. Nun ist der PIN-Schutz deaktiviert.
Zählerschrank schließen. Fertig.

Nun zurück an den Computer und schauen, ob wir nun mehr Daten bekommen:

❯ mosquitto_sub -h hal -u phil -P VerySecretPassword -t 'sml2mqtt/#' -v
sml2mqtt/energy_meter/total_energy_consumed 29258.578
sml2mqtt/energy_meter/0100200700ff 222.4
sml2mqtt/energy_meter/01001f0700ff 1.25
sml2mqtt/energy_meter/0100330700ff 1.04
sml2mqtt/energy_meter/0100470700ff 0.16
sml2mqtt/energy_meter/010051070fff -31
sml2mqtt/energy_meter/0100100700ff 444
sml2mqtt/energy_meter/0100200700ff 222.3
sml2mqtt/energy_meter/0100340700ff 219.6
sml2mqtt/energy_meter/0100480700ff 222.4
sml2mqtt/energy_meter/0100330700ff 1.05
sml2mqtt/energy_meter/0100200700ff 222.2
sml2mqtt/energy_meter/010051071aff -58
sml2mqtt/energy_meter/010051071aff -57
sml2mqtt/energy_meter/0100100700ff 445
sml2mqtt/energy_meter/0100200700ff 222.1
sml2mqtt/energy_meter/0100340700ff 219.7
sml2mqtt/energy_meter/0100330700ff 1.04
sml2mqtt/energy_meter/0100100700ff 444
sml2mqtt/energy_meter/0100340700ff 219.9
sml2mqtt/energy_meter/0100480700ff 222.6
sml2mqtt/energy_meter/01001f0700ff 1.24
sml2mqtt/energy_meter/0100330700ff 1.05
sml2mqtt/energy_meter/0100100700ff 446
sml2mqtt/energy_meter/0100480700ff 222.7
sml2mqtt/energy_meter/0100100700ff 445
sml2mqtt/energy_meter/0100200700ff 222.2
sml2mqtt/energy_meter/01001f0700ff 1.25
sml2mqtt/energy_meter/0100330700ff 1.04

Cool!

Bleibt noch, die Bedeutung der ganzen OBIS Codes zu recherchieren. Der für die Momentanleistung lautet nach der Betriebsanleitung 1.0:16.7.0*255 oder 0100100700ff. Aktuell also 445W.

Und wer genau hingeschaut hat wird auch erkennen, dass die Angabe für total_energy_consumed nun Nachkommastellen hat! Und das sieht man auch sofort im Homeassistant, denn nun wird der Zählerstand viel gleichförmiger aktualisiert. Sehr gut!

An dieser Stelle könnte man aufhören, aber wir wollen noch schnell die momentane Gesamtleistung in den config Files nachziehen.

Zunächst für sml2mqtt (config.yml)

devices:
  1APA0193645225:
    mqtt:
      topic: energy_meter
    values:
      0100010800ff:
        mqtt:
          topic: total_energy_consumed
      0100020800ff:
        mqtt:
          topic: total_energy_returned
      0100100700ff:
        mqtt:
          topic: momentary_power

Service neu starten nicht vergessen:

systemctl restart sml2mqtt.service

Und dann im homeassistant (configuration.yaml):

mqtt:
  sensor:
    - name: "Energy Consumed"
      state_topic: "sml2mqtt/energy_meter/total_energy_consumed"
      unit_of_measurement: "kWh"
      device_class: "Energy"
      state_class: total_increasing
    - name: "Momentary Power"
      state_topic: "sml2mqtt/energy_meter/momentary_power"
      unit_of_measurement: "W"
      device_class: "Power"

Und auch diesen neu starten (Settings > System > ⏻). Und schon ist alles eingebunden. Wenn ich irgendwann Lust habe, mache ich das evtl. auch noch für die übrigen OBIS codes, aber für den Moment bin ich völlig zufrieden.

YouTube WTF???

2023-09-27T00:00:00+02:00

Eigentlich liebe ich YouTube. Ja – ich weiß, die Plattform ist auch voll Deppen und total sinnloser Videos, Extremisten, Wirrköpfen etc. aber diesen Teil kann man ja ignorieren. Zur Belohnung gibt es ja auch die vielen Kanäle mit wirklich guten Inhalten zu Wissenschaft, Technik, Programmieren, Heimwerken, Mathematik und eigentlich absolut allem. Und so bin ich ein wirklich regelmäßiger YouTube User und es ist meine erste Anlaufstelle geworden, wenn ich auf effiziente Weise etwas neues lernen möchte. Schweißen zum Beispiel, oder Erklärungen zu einer elektronischen Schaltung, Reparaturen oder so. Und natürlich auch zur Unterhaltung durch Kanäle, die meine Interessen spiegeln.

Empfehlungen? Welche Empfehlungen?

Was mich aber total aufregt oder manchmal auf einfach sprachlos macht ist der unterirdisch schlechte Empfehlungs-Algorithmus von YouTube, das bekanntlich zu Google gehört. Ich meine, Google ist eines der größten und bestfinanzierten Tech-Unternehmen der Welt. Die saugen alle fähigen Programmierer, Data-Scientists, Datenbank-Experten und AI-Spezialisten förmlich auf und entlohnen sie fürstlich. Wenn es eine Firma auf diesem Planeten gibt, die es hinkriegen sollte, mir Dinge zu empfehlen, die mich interessieren, dann ist das Google.

Die wissen eh fast alles über mich, weil sie ja alles daransetzen uns alle im Netz zu tracken, um zielgenaue Werbung verteilen zu können. Sie kennen also einen guten Teil meiner Aktivitäten im Netz und natürlich wissen sie alles darüber welche Videos ich angeklickt habe, wie lang ich jeweils dabei geblieben bin, welche Kanäle ich abonniert habe oder regelmäßig schaue etc. etc. Ich bin gläsern – trotz Cookie-Löscher, Ad-blocker & Co. – Google weiß wohl mehr über mich, als ich selbst. Worin meine Interessen so grob bestehen weiß vermutlich schon jeder, der meinen Blog liest.

Und was empfiehlt YouTube mir also?

Videos von Kanälen die ich abonniert habe
Videos die ich schonmal angeschaut habe
Videos von irgendwelchen großen Kanälen deren Themen mich exakt garnicht interessieren
Irre Verschwörungstheoretiker
Dämliche Shorts von leicht bekleideten Tussen, die begeistert ihre neue Teekanne präsentieren.
Ganz selten mal ein Interessantes Video eine Kanals, den ich noch nicht kenne.

Ja spinn ich?!? Hört auf, mir Sachen zu empfehlen, die ich eh sehe, weil abonniert oder sogar schon angeschaut! Hört auf, mir irgendwelchen Schwachsinn zu empfehlen! Ich bin einzig und allein an Empfehlungen à la Punkt 6 interessiert.

Dabei fällt weiter auf, dass der Algorithmus auch bei Empfehlungen der Kategorie 6 sehr engstirnig vorgeht. Nehmen wir mal an, ich schaue aktuell viele Elektronik-Videos und dann ein paar Tage lang einige zum Schweißen und wieder ein paar Tage später mehrere zum Thema Tricks mit der Kreissäge etc. etc. Wofür interessiere ich mich also? Genau: Making / Basteln / Werkeln / Technik o.ä. – war doch garnicht schwer. Aber unser Algorithmus ist dennoch völlig überfordert und empfiehlt mit halt das was ich genau an dem Tag grade so gesucht habe, aber ist außerstande über den Tellerrand zu schauen und mir mal was zu empfehlen, das nicht exakt zum Thema gehört, aber gut ins Wortfeld/Interessengebiet passen müsste. Und wenn ich das dann niemals anklicke, dann kann man das jeweilige Themengebiet ja wieder fallen lassen. Gerade eine große Plattform hätte doch eigentlich den Vorteil, dass der Algorithmus mich mal mit etwas überraschen könnte, das ich eben noch nie in Betracht gezogen hatte, aber das aufgrund meiner sonstigen Sehgewohnheiten gut passen könnte. Ich glaube solange die KI nicht mal sowas einfaches hinkriegt sind die Sorgen vor der Roboterapokalypse leicht übertrieben...

Also ignorieren wir einfach die Empfehlungen und verwenden die gute alte Suchfunktion. Das sollte doch super funktionieren, denn Google hat schließlich mal die Welt der Web-Suche revolutioniert. Aber Fehlanzeige: Zwar werden die Ergebnisse nun besser, aber es wird schnell klar, dass das Hauptgewicht bei der Reihenfolge (oder ob etwas überhaupt angezeigt wird) vor allem von der Popularität des entsprechenden Videos/Kanals bestimmt wird und auch hier wieder Dinge empfohlen werden, die ich eh schon kenne. Kleine Kanäle, die aber oft viel besser auf die Suchbegriffe passen, kommen kaum vor.

Unerwünschete Helferlein

Und als wäre das alles nicht genug, dachte jemand bei YouTube offenbar, es sei eine tolle Idee, dem User die große Welt anderssprachiger Inhalte zu erschließen. Klingt eigentlich auch gut. Aber was ist das Gegenteil von gut? Genau: Gut gemeint. Denn nicht nur entstehen durch die automatische Übersetzung teils sehr skurril anmutende deutsche Video-Titel, nein – es kommt noch besser: Klicke ich auf ein solches Video, werde ich umgehend mit hochwertigem Content auf Hindi belohnt, denn natürlich wurde nur der Titel übersetzt – das Video selbst nicht. Click-Bait dieser Art erhöht die Zufriedenheit nicht gerade. Wer hat sich das ausgedacht? Und wurde dieses Feature denn niemals von echten Menschen getestet, bevor es ausgerollt wurde? Die hätten sofort zurückgemeldet, dass das völlig sinnlos ist...

Werbehölle

Hat man dann endlich ein Video gefunden, das einen echt interessiert, wird der bereits vorverärgerte Nutzer nun erstmal mit Werbung belohnt, die sich regelhaft durch folgende Attribute auszeichnet:

Schlecht gemacht
Laut
Völlig an der Zielgruppe vorbei
Unüberspringbar
Unerträglich

Glücklicherweise hat sie, zumindest bisher, ein erfreuliches Attribut: Adblockbar!

Demokratie vs. Oligarchie

YouTube hat ein eigenes System von Regeln, was man in Videos darf oder nicht darf. Flucht z.B. jemand in seinen Videos oder verwendet andere "verbotene" Begriffe, werden ihm die Einnahmen aus dem betreffenden Video verwehrt. Die Entscheidung trifft eine KI.

Natürlich will man nicht alles auf einer Videoplattform haben – auch bei uns gibt es bestimmte Dinge, die z.B. strafbar sind und entsprechend nicht einfach verbreitet werden dürfen. Und das ist auch gut so. Mein Punkt ist, das derartige Zensur eine sehr ernste Sache und daher Angelegenheit des Rechtstaats ist und nicht von irgendwelchen Firmen entschieden werden darf. Auch fällt auf, dass YouTube sehr US-amerikanisch geprägte Vorstellungen von Moral und Ordnung zugrundelegt. So sind Waffenvideos offenbar kein Problem, während ein paar nicht ganz jugendfreie Worte einen den Umsatz kosten können. Wollen wir das?

Kanalbetreiber sch***e behandeln

Ich bin kein YouTuber und habe entsprechend keine eigene Erfahrung mit Vergütung, Ranking, etc. bei YouTube. Und das wird auch garantiert so bleiben. Aber was man so auf der Plattform selbst und drum herum mitbekommt, scheint sich YouTube einen Scheißdreck um die Leute zu scheren, die die Inhalte erstellen mit denen hier Geld verdient wird. In letzter Zeit scheint es z.B. ein neues Phänomen geben, das Kanalbetreibern einfach mal den Umsatz kürzt. Begründung? "Invalid Content" – offenbar der Begriff für Unregelmäßigkeiten zur unlauteren Erlangung von Werbe-Klicks und ähnliches. Offizieller Weg, sich dagegen zu wehren: keiner. Mehrere Kanäle die ich sehr schätze, sind momentan betroffen.

Fazit

Frei nach ein Fisch namens Wanda: "disappointed!"

Wenn es nur eine Konkurrenzplattform mit genug Gewicht gäbe...

Neues von Kunibald

2023-09-23T00:00:00+02:00

Wir haben ein Gästebett, das wir gerne verkaufen wollen, weil es das ungewöhnliche Format von 120x200cm hat. Luxuriös für einen Gast. Aber wenn es ein Gästepaar ist, muss selbiges schon noch sehr frisch verliebt sein, um das Format gut zu finden. Also wird es durch ein richtiges Doppelbett ersetzt.

Also frisch ans Werk: ein paar Photos machen und eine Anzeige auf kleinanzeigen.de schalten. Und siehe da – kaum war die Anzeige veröffentlicht, meldete sich auch schon eine Interessentin:

From: "Annie W. über Kleinanzeigen"

Ein Interessent hat eine Anfrage zu Ihrer Anzeige gesendet: 2753420432:

Hallo, mein Mann und ich würden gerne morgen kaufn, ist es möglich? Kann ich bitte Ihre Mobil Numr. haben, mein Mann wird Sie zurückrufen, um Details und Zeit zu besprechen. MfG.

Läuft! Klar kann sie meine Nummer haben.

Und weil sie sich mein Schnäppchen nicht entgehen lassen will, kommt auch nach wenigen Minuten die Antwort:

Ich habe soeben für Ihr Angebot gezahlt. Haben Sie schon eine Bestätigung von Ebay erhalten? Kannst du mir bitte deine Adresse und Zeit zum Vorfahren nennen. LG.

Hm – das finde ich nun sehr merkwürdig! Ich kann mich nicht erinnern, bei kleinanzeigen.de meine Kontonummer oder Zahlungsmöglichkeiten hinterlegt zu haben. Wozu auch. Bei Selbstabholung ist für beide Seiten das beste, vor Ort die Ware zu besichtigen und dann auf die Hand zu bezahlen. Mal in den Account schauen. Genau: da ist nichts hinterlegt und meine Anzeige weist auch keinen "Direkt kaufen" Button auf.

Dafür habe ich eine SMS auf meinem Handy:

Wenn das kein Fall für Kunibald ist!

Aber was ist das überhaupt für eine komische Meldung unter der Nachricht? Mal sehen:

Schade – eine Handynummer wäre eine schöne Sache gewesen. Das hätte den weiteren Verlauf deutlich unterhaltsamer gestalten können. Aber leider ...

Damit ist die Sache klar – ein Phishing Versuch oder sowas. Also erstmal den entsprechenden User-Account bei kleinanzeigen.de melden und sich dann wieder dem Vergnügen zuwenden.

Wunder des Phishphangs

Als nächstes wollen wir mal den Link öffnen. Aber nicht ohne ein paar Sicherheitsmaßnahmen. Also eine isolierte virtuelle LINUX-Maschine hochfahren und darin den Link klicken.

Die Phishing Seite ist erschreckend gut gemacht:

Die Datenprüfung schlägt nach Ewigkeiten letztlich fehl. Schade – ich hatte gehofft, eine Chance zu kriegen vielleicht noch irgendwas hochzuladen – Perso, Führerschein oder eine ZIP-Bombe vielleicht.

Fazit

Augen auf beim Bettenkauf – und auch beim Verkauf. So unterhaltsam wie erhofft lief es diesmal nicht, aber ich wollte es dennoch posten – als Warnung für alle, die diesen Trick noch nicht kennen.

Garmin Fenix 5s Akkutausch

2023-08-25T00:00:00+02:00

Ich bin ja nicht so der Sportler, aber meine Frau. Und die hat so eine Sportler-Uhr die ständig den Puls anzeigt, Laufstrecken vermisst, Schlafberatung macht und so Gedöns. Es ist eine Garmin Fenix 5s und sie liebt das Teil. In letzter Zeit hadert sie jedoch mit ihr, weil längere Lauf- oder Rennradaktivitäten das Zeiteisen offenbar an den Rand seiner Akku-Kapazität bringen und so wertvolle Zeitnahmen verloren gehen. Das war früher angeblich nicht so. Kann schon sein, denn das Wunderwerk ist schon etliche Jahre alt und es scheint plausibel, dass da die Akku-Laufzeit nicht mehr so dolle ist.

Ersatz beschaffen

Als braver Ehemann habe ich mich also mal auf die Suche nach einem Ersatz-Akku gemacht. Der freundliche Chinese hat sowas im Angebot. Der größte Austausch-Akku, den ich finden konnte prahlt mit 600mAh. Also bestellen.

Knapp drei Wochen später war er da:

Nun gilt es die Uhr zu öffnen. Der hintere Deckel ist mit kleinen Torx-Schrauben befestigt, d.h. das ging leicht. Innen findet sich dann ein Flachbandkabel, das in die Platine eingesteckt ist – das ist dann gleich abgegangen. Wenn man etwas vorsichtiger zu Werke geht kann man das evtl. vermeiden. Macht aber auch nix.

Wie man die Augen ein bisschen zusammenkneift und ganz nah ran geht kann man lesen, dass der Original-Akku ein Kapazität von 150 mAh für sich reklamiert. Um ihn aus der Uhr rauszukriegen, muss man mit einem kleinen Spatel hebeln, denn er ist mit doppelseitigem Klebeband befestigt. Der neue Akku hat angeblich die vierfache Kapazität und tatsächlich ist er auch physisch ein winziges bisschen größer, passt aber dennoch exakt in die Uhr hinein:

Die frickelichste Angelegenheit war es, die beiden Stecker wieder rein zu popeln: Den für den Akku selbst und den vom Flachbandkabel, der das Ganze dann mit der Haupt-Platine der Uhr verbindet. Aber mit einer kleinen Pinzette, einem Plastik-Spudger und etwas Mut ging beides dann ganz OK.

Dann noch diesen kleinen roten Abstandhalter neben dem Akku wieder an seinem Ort platzieren, Akku-Kabel etwas zurechtbiegen, damit es nicht eingeklemmt wird und den Deckel wieder drauf. Ging eigentlich ganz einfach.

Kurz ausprobieren – und: Die Uhr läuft, zeigt aber nur 8% Ladung an. Also ist erstmal Aufladen angesagt. Auch das funktioniert einwandfrei. Sehr gut!

Kapazitätsmessung

Bleibt die Frage, ob die 600 mAh einigermaßen der Wahrheit entsprechen. In puncto Kapazitätsangaben nehmen Akkuhersteller erfahrungsgemäß gerne den Mund etwas voll...

Also zunächst die Uhr leer machen – d.h. verwenden, bis sie aufgibt. Dann wieder laden, aber diesmal mit einem Messgerät dazwischen:

Und abwarten, bis die Uhr wieder 100% Batteriekapazität zeigt. Ich habe nicht dauernd nachgeschaut, sondern die Uhr gute vier Stunden laden lassen und dann zeigte sie auch brav 100% an. Und das Messgerät? Dies:

D.h. wir haben knapp 230 mAh in den Akku geladen. Das ist nicht mal die Hälfte der vom Hersteller angegebenen 600mAh. In der Realität sind es sogar noch ein bisschen weniger, denn sobald man die Uhr lädt geht sie auch an und beginnt selbst noch Strom zu verbrauchen. Wundert mich das? Nein – das war natürlich zu erwarten, denn man quetscht nicht einfach mal so die vierfache Kapazität in nahezu das gleiche Volumen. Real haben wir also etwas 50% mehr Strom im neuen Akku. Evtl. auch etwas mehr, denn ob die 150 mAh Stunden des Originalakkus stimmen weiß ich natürlich auch nicht.

Fazit

Akkutausch war eigentlich nicht schwer,
Wir haben nun eine bessere Laufzeit als mit dem original-Akku zu erwarten
Der Anbieter des Akkus ist dennoch ein Betrüger.

Hausstier-Transponder Lesegerät

2023-07-15T00:00:00+02:00

Wer hier öfter mitliest hat inzwischen mitbekommen, dass wir ein paar Haustiere haben. Falls diese mal abhanden kommen, sich verirren oder einen Unfall haben sollten, wäre es natürlich gut wenn sie leicht zu identifizieren wären, damit wir sie zurückbekommen oder schlimmstenfalls wenigstens informiert sind. Deshalb sind sie alle "gechipt". D.h. wir haben ihnen einen ca. reiskorngroßen Transponder im Nacken implantieren lassen. Alle Tierärzte und Tierheime haben dann so ein Lesegerät mit dem sie die ID des Transponders auslesen können, und wenn man sein Tier zentral registriert hat ist der Besitzer dann leicht feststellbar.

Insbesondere einer unserer Kater hat die Gewohnheit bei besonders gutem Wetter auch mal über Nacht weg zu bleiben, oder über zwei Nächte oder drei oder vier... Das ist dann natürlich jedes mal nervenaufreibend bis der Herr wieder heimzukehren geruht. Vor kurzem war es mal wieder so weit – er kam nicht. Und zu allem Überfluss lag da eine tote schwarze Katze an der Hauptstraße. Wir waren uns zwar 95% sicher, dass er das nicht war, aber schön war das nicht, nochmal einen Tag abwarten zu müssen bis er fröhlich pfeifend und mit einer Maus im Gepäck nach hause kam.

Technologie zu Hilfe!

Also dachte ich mir, dass es doch praktisch wäre, so ein Transponderlesegerät zu haben, damit ich in Zukunft 100% sicher sein kann, ob da meine Katze vor mir liegt oder nicht. Die Dinger die die Tierärzte haben sind aber sauteuer und so dachte ich schon an Selbstbau, habe aber vorher mal beim freundlichen Chinesen geschaut. Da gibt es für kleines Geld diverse Geräte und so habe ich mir eins bestellt, das ganz ok klang. Und bei 24€ kann man nicht meckern wenn es dann tatsächlich funktioniert:

Sieht doch ganz manierlich aus. Aber bevor wir es ausprobieren muss es natürlich erstmal aufgeschraubt werden:

Frequenzen und Protokoll dieser Tiertransponder sind sogar genormt (ISO 11784 und 11785). Die üblichen Protokolle heißen EMID und FDX-B und verwenden eine Frequenz von 134,2 kHz, wobei es wohl auch ältere Transponder gibt, die bei 125 kHz funken. Irgendwo hatte ich gelesen, dass billige Lesegeräte oft nur 125 kHz können und darauf hoffen, dass 134,2 kHz schon irgendwie nah genug dran sind, um ein bisschen was zu empfangen. Keine Ahnung ob das stimmt.

Und so will ich natürlich wissen, was mein Lesegerät so treibt.

Transponderfunk belauschen

Um dem auf den Grund zu gehen wollen wir mal nachmessen auf welcher Frequenz das Ding sendet. Als erstes brauchen wir dazu mal eine Antenne. Wie es der Zufall so will, hatte ich mir kürzlich ein super günstiges Set Nahfeldsonden bestellt, die schon ungeduldig auf ihren ersten Einsatz warten. Also mal die mit dem größten Durchmesser ans Oszi anschließen:

Und den Transponderleser oben drauf:

Knopf drücken und schon versucht das Gerät einen Transponder zu finden. Und so schaut das dann am Oszi aus:

OK – es sind also 134.3 kHz. Der genaue Wert schwankt ein bisschen, aber ich denke das ist völlig in Ordnung.

Praxistest

Zuletzt will ich nun also noch wissen, ob es denn die gängigen Transponder auch wirklich lesen kann. Nur wo bekomme ich jetzt einen Transponder her? Mit etwas Geschick konnte ich einen einfangen:

Und in der Tat – der Transponder wird erkannt und die ID angezeigt. Und wenn man keine Lust hat, die Augen zusammenzukneifen, um das winzige Display abzulesen, dann kann man das Teil auch per USB oder Bluetooth verbinden. Dann wird es als Keyboard erkannt und tippt das Gelesene einfach am PC oder Handy ein.

Das einzige das es zu beachten gibt ist, dass man die Lesespule des Lesegeräts ziemlich genau an die richtige Stelle halten muss und zwar in direktem Kontakt mit dem Tier, andernfalls klappt das Auslesen nicht. Also ist das nicht das Richtige als Grundlage für eine smarte Katzenklappe oder sowas.

Ich finde das ist ein schönes Spielzeug und ggf. auch mal nützlich.

Aus dem Server ausgesperrt

2023-06-30T00:00:00+02:00

Kürzlich habe ich meinem Heimserver ein Update auf Debian 12 spendiert. Das ging ganz wunderbar und auf den ersten Blick schien alles auf Anhieb zu funktionieren. Etwas später hatte ich dann aber doch ein Problem: Mein Dokumentenscanner konnte keine sFTP-Verbindung mehr herstellen. Also habe ich ein wenig in meiner ssh config gewühlt und ein paar Sachen ausprobiert. Und dabei muss ich das Config File kaputt gemacht haben – jedenfalls komme ich nicht mehr rein:

❯ ssh hal
ssh: connect to host hal port 22: Connection refused

Hm – schlecht.

In der Tat läuft da offenbar kein sshd mehr:

❯ nmap hal
Starting Nmap 7.93 ( https://nmap.org ) at 2023-06-29 19:21 CEST
Nmap scan report for hal (192.168.0.10)
Host is up (0.0061s latency).
rDNS record for 192.168.0.10: hal.fritz.box
Not shown: 997 closed tcp ports (conn-refused)
PORT     STATE SERVICE
80/tcp   open  http
443/tcp  open  https

Garnicht gut. Nun könnte man einfach via Tastatur und Monitor direkt an der Maschine einloggen und das Problem beheben, nur steht der Server in einem Netzwerkschränkchen das unter der Decke hängt und ich verspüre gerade sehr wenig Lust, auf eine Leiter zu steigen und dabei mit Monitor und Tastatur zu jonglieren. Und außerdem ist das gegen die Hacker-Ehre. Was kann man da also machen?

iLO

In meinem Fall habe ich Glück, denn mein Server ist ein echter Server (HP Microserver Gen8) und besitzt ein separates System zur Systemadministration: iLO4. Und damit kann man z.B. das System reseten und noch ein paar coole Dinge. U.a. bietet es eine Remote-Konsole an:

.Net habe ich nicht. Also das Java Applet. Leider läuft sowas aber heutzutage auch nicht mehr in meinem Firefox. Grumpf!

Aber da steht ja noch was von einer HP iLO mobile App. Also auf in den Playstore! Jedoch:

Na super... Aber so schnell gebe ich nicht auf! Ich meine mich zu erinnern, dass man auch per ssh in das iLO System reinkommt. Also versuchen wir das:

❯ ssh administrator@hal-ilo
Unable to negotiate with 192.168.0.11 port 22: no matching key exchange method found.
Their offer: diffie-hellman-group14-sha1,diffie-hellman-group1-sha1

WTF??? Klar – sha1 ist nicht mehr empfehlenswert und daher wird es nicht akzeptiert. Also nochmal:

❯ ssh -oKexAlgorithms=+diffie-hellman-group1-sha1 administrator@hal-ilo
administrator@hal-ilo's password:  ************************
User:administrator logged-in to HAL-iLO.fritz.box(192.168.0.11 / FE80::D2BF:9CFF:FE46:6606)

iLO 4 Advanced 2.30 at  Aug 19 2015
Server Name: HAL
Server Power: On

Based on customer feedback, we will be enhancing the SSH command line
interface in a future release of the iLO 4 firmware.  Our future CLI will
focus on increased usability and improved functionality.  This message is
to provide advance notice of the coming change.  Please see the iLO 4 
Release Notes on www.hp.com/go/iLO for additional information.

</>hpiLO->

Besser!

</>hpiLO->  help

[...]
HP CLI Commands:

POWER    : Control server power.
UID      : Control Unit-ID light.
ONETIMEBOOT: Access One-Time Boot setting.
NMI      : Generate an NMI.
VM       : Virtual media commands.
LANGUAGE : Command to set or get default language
VSP      : Invoke virtual serial port.
TEXTCONS : Invoke Remote Text Console.
TESTTRAP : Sends a test SNMP trap to the configured alert destinations.

Ah – TEXTCONS klingt gut. Damit werden wir bestimmt ins System kommen!

Oder auch nicht:

</>hpiLO->  TEXTCONS

Monitor is in graphics mode or an unsupported text mode.

Aaaaaargh! Ja – vermutlich verwendet die Konsole nicht den Standard-0815 VGA mode, sondern einen der ein bisschen mehr Zeichen auf den Bildschirm bringt.

Theoretisch wäre auch VSP eine Möglichkeit, aber leider hätte ich das zuvor entsprechend konfigurieren müssen damit da auch ein getty Prozess lauscht. Und das habe ich nicht, also:

</>hpiLO-> VSP

Virtual Serial Port Active: COM2

Starting virtual serial port.
Press 'ESC (' to return to the CLI Session.

... und sonst kommt nix.

So langsam wird es eng und ich sehe mich schon mit dem Monitor auf der Klappleiter, als mir noch eine Idee kommt: Ich könnte das System von einem USB-Stick booten, die System-Platte mounten und das Config File so editieren! Aber auch dazu müsste ich auf die Leiter. Also leicht anders: das iLO kann auch virtuelle Medien einbinden:

Dazu muss man nur das ISO Image auf einen lokalen Webserver legen und die URL im iLO eintragen. Als ISO Image verwende ich ein debian-headless Installations-Image, denn sonst bekomme ich ja keinen Remote-Zugriff.

Mein Webserver läuft auf dem Heimserver – auf den ich ja keinen Zugriff habe, also muss das anders gehen. Python bringt einen schönen simplen Spontan-Webserver mit. Also in das Verzeichnis mit dem Image gehen und dort:

❯ python3 -m http.server
Serving HTTP on 0.0.0.0 port 8000 (http://0.0.0.0:8000/) ...

Leider funktioniert das aber nur lokal – versuche ich vom Handy aus auf den Server zuzugreifen findet das nix. Also anders:

❯ python3 -m http.server -b 192.168.0.84
Serving HTTP on 192.168.0.84 port 8000 (http://192.168.0.84:8000/) ...

Wobei ich hier die IP Adresse meines Laptops verwende. Nun klappt der Handy-Test.

Und so tragen wir das dann ins iLO ein: http://192.168.0.84:8000/debian-12.0.0-amd64-netinst-hl.iso Nun noch Boot on next reset auswählen und auf Insert Media klicken. Und schon sind wir bereit, den Server neu zu starten – auch wieder über das iLO.

Luft anhalten und hoffen. Nix war's! Der Server ist einfach ganz normal hochgefahren. Und unser ad hoc http Server hat einen Fehler geschmissen:

192.168.0.11 - - [29/Jun/2023 21:06:01] "GET /debian-12.0.0-amd64-netinst-hl.iso HTTP/1.1" 200 -
----------------------------------------
Exception occurred during processing of request from ('192.168.0.11', 60361)
Traceback (most recent call last):
  File "/usr/lib/python3.11/socketserver.py", line 691, in process_request_thread
    self.finish_request(request, client_address)
  File "/usr/lib/python3.11/http/server.py", line 1306, in finish_request
    self.RequestHandlerClass(request, client_address, self,
  File "/usr/lib/python3.11/http/server.py", line 667, in __init__
    super().__init__(*args, **kwargs)
  File "/usr/lib/python3.11/socketserver.py", line 755, in __init__
    self.handle()
  File "/usr/lib/python3.11/http/server.py", line 432, in handle
    self.handle_one_request()
  File "/usr/lib/python3.11/http/server.py", line 420, in handle_one_request
    method()
  File "/usr/lib/python3.11/http/server.py", line 674, in do_GET
    self.copyfile(f, self.wfile)
  File "/usr/lib/python3.11/http/server.py", line 873, in copyfile
    shutil.copyfileobj(source, outputfile)
  File "/usr/lib/python3.11/shutil.py", line 200, in copyfileobj
    fdst_write(buf)
  File "/usr/lib/python3.11/socketserver.py", line 834, in write
    self._sock.sendall(b)
BrokenPipeError: [Errno 32] Broken pipe
----------------------------------------

Was soll das denn jetzt??? Nach einiger Recherche habe ich herausgefunden, dass

der Server den korrekten mime type (application/octet-stream) liefern und
range requests unterstützen und dann partial-content zurücksenden muss.

Ich werde wahnsinnig! Beides tut unser ad hoc Server natürlich nicht einfach so. Ersteres ist machbar, aber Zweiteres unterstützt das Python Modul meines Wissens einfach nicht.

D.h. wir brauchen allen Ernstes einen echten Webserver! Letzter Versuch, bevor ich den Server mit der Axt umprogrammiere: NGINX als Docker Container.

Schnell ein kleines Dockerfile bauen:

FROM nginx
COPY debian-12.0.0-amd64-netinst-hl.iso /usr/share/nginx/html

Und in den Ordner mit dem ISO Image legen. Dort dann das Docker Image bauen:

docker build -t nginx-iso .

Und schließlich können wir es starten:

docker run -p 8080:80 -d nginx-iso

Die URL für unser Image lautet dann: http://192.168.0.84:8080/debian-12.0.0-amd64-netinst-hl.iso Diese kopieren wir in das Feld für das virtuelle Medium und starten den Server mal wieder neu. Und man glaubt es kaum – er bootet das Installer Image.

Nun also ein paar Minuten abwarten, bis der Installer das Netzwerk konfiguriert hat und dann versuchen wir einzuloggen:

ssh installer@hal

Es klappt – puh – ich bin drin.

Reparatur

Jetzt wo wir endlich Zugriff haben starten wir den Installationsprozess und brechen ihn sofort wieder ab (Go Back) und gehen dann zu Detect disks. Dort können wir uns orientieren welches Device eigentlich die gesuchte Platte ist. Wie vermutet ist /dev/sda1 die gesuchte Partition. Nun in den Tab mit der Shell wechseln (CTRL-a 2) und die Systemplatte mounten:

mount /dev/sda1 /mnt/

vi gibt es leider nicht in der Installer Shell, aber nano ist vorhanden. Also editieren wir das verfluchte Config-File so:

nano /mnt/etc/ssh/sshd_config

Fehlerhafte Zeile korrigieren, speichern und den Server neu starten. Ein paar Minuten abwarten und versuchen per ssh einzuloggen. Es geht wieder – hurra!

Serial Login konfigurieren

Und damit mir so eine Sch***e nie wieder passiert, konfigurieren wir nun den seriellen Login als Notfallzugang.

Und das ist eigentlich recht einfach. Der virtuelle Serial Port im iLO ist COM2, also /dev/ttyS1. Und auf diesem Device wollen wir einen getty Prozess haben:

systemctl enable serial-getty@ttyS1.service
systemctl start serial-getty@ttyS1.service

Und sicherstellen, dass auch alles geklappt hat:

hal:~$ systemctl status serial-getty@ttyS1.service 
● serial-getty@ttyS1.service - Serial Getty on ttyS1
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/serial-getty@.service; enabled; preset: enabled)
    (HP Microserver Gen8)  Active: active (running) since Fri 2023-06-30 20(HP Microserver Gen8) :19:22 CEST; 2min ago
       Docs: man:agetty(8)
             man:systemd-getty-generator(8)
             http://0pointer.de/blog/projects/serial-console.html
   Main PID: 852 (agetty)
      Tasks: 1 (limit: 19068)
     Memory: 280.0K
        CPU: 3ms
     CGroup: /system.slice/system-serial\x2dgetty.slice/serial-getty@ttyS1.service
             └─852 /sbin/agetty -o "-p -- \\u" --keep-baud 115200,57600,38400,9600 - vt220

Sehr gut!

Bleibt noch das zu testen:

ssh -oKexAlgorithms=+diffie-hellman-group1-sha1 administrator@hal-ilo

[...]

</>hpiLO-> VSP

Virtual Serial Port Active: COM2

Starting virtual serial port.
Press 'ESC (' to return to the CLI Session.


hal login: root
Password:  **************
Linux hal 6.1.0-9-amd64 #1 SMP PREEMPT_DYNAMIC Debian 6.1.27-1 (2023-05-08) x86_64

Passt!

Wichtig: Serial Login ist was anderes als Serial Console – ersteres haben wir gerade eingerichtet. Zweiteres ist einfach die Möglichkeit, alle Kernel-Messages auf dem virtuellen seriellen Port zu sehen. Das kann nützlich sein, erlaubt aber keinen Login! Man kann auch beides aktivieren, aber dann besteht die Gefahr, dass im Falle eines größeren Problems das serielle Terminal mehr oder weniger unbrauchbar wird, wenn der Bildschirm mit Kernel Messages überflutet wird. Deshalb aktiviere ich das nicht.

iLO update

Außerdem habe ich mal geschaut, ob mein uraltes iLO nicht evtl. auf einen neuern Stand gebracht werden kann. Und in der Tat gibt es inzwischen die Version 2.82. Also habe ich mal ein Firmware-Update gemacht und nun schaut das iLO sehr viel moderner aus und ist stinklangsam. Immerhin bietet es nun eine HTML5-Konsole über die man den Bootvorgang beobachten kann – auch im Grafikmodus etc. Am Ende des Boots sieht man dann auch den Login-Prompt:

Leider funktioniert die Tastatur-Eingabe weder in Firefox, noch in Chromium. Keine Ahnung, was da los ist.

Und wo ich schon dabei war wollte ich auch das BIOS mal auf einen neueren Stand bringen, aber HPE listet die entsprechenden Files zwar noch munter auf der Support-Seite, bietet die entsprechenden Images aber nicht mehr um Download an. Also musste ich ein wenig googeln, um sie mir us zweifelhaften Quellen zu besorgen. Zum Glück stehen auf den Support-Seiten noch die sha256 sums, so dass ich immerhin verifizieren konnte, dass die images unverändert sind.

Irgendwie wird mir HP immer unsympathischer – deren Drucker kann man ohnehin schon lange nicht mehr empfehlen und wer auf den Gedanken kommt, BIOS Updates & Co bewusst zurück zu ziehen, obwohl da draußen zahlende Kunden leben, die das brauchen, um Ihre Systeme zu pflegen verdient eigentlich keinen Umsatz mehr.

Fazit

Was ein Aufwand für so eine simple Sache! Ich hätte auf die Leiter steigen sollen...

Neues Labornetzteil

2023-06-18T00:00:00+02:00

Elektronikkram braucht Strom. Und wenn es sich um eine Bastelei oder ein Reparaturprojekt handelt, bei dem kein eigenes Netzteil zur Verfügung steht, oder selbiges im Verdacht steht, Teil des Problems zu sein, dann kommt ein Labornetzteil zum Einsatz. Ich habe schon ewig ein Voltcraft PS405-pro Netzteil und irgendwo fliegt auch noch ein Manson NSP2050 Schaltnetzteil rum. Beide sind ganz OK, aber ich ich verspürte den Drang, mir mal ein neues zu gönnen, das ordentlich programmier- und fernsteuerbar ist und eine möglichst brauchbare Bedienung bietet.

Also habe ich etwas Marktrecherche betrieben und eine Vielzahl von Angeboten gefunden. In die engere Wahl haben es diese geschafft:

Rigol DP832 / DP832A
Siglent SPD3303X / SPD3303X-E
Owon ODP3033 / ODP3063
UNI-T UDP3305S / UDP3305S-E

Siglent und Rigol fallen in die Kategorie "respektable chinesische Anbieter", während Owon eher als Billigheimer bekannt ist und UNI-T genießt in der Community auch nicht den tollsten Ruf, obwohl ihre Multimeter sehr beliebt sind. Dennoch hat mich nach viel Vergleichen von Datenblättern und Handbüchern das UNI-T am meisten angesprochen:

Kanäle 1 und 2 mit je 0-32V, 0-5A. Diese können per Knopfdruck in Serie oder parallel geschaltet werden, um mehr Spannung oder höhere Ströme zu bekommen.
Kanal 3 ist v.a. für die Versorgung von digitalen Schaltungen gedacht. 1.8V, 2.5V, 3.3V und 5V bekommt man auf Knopfdruck, aber es lassen sich alle Werte zwischen 0 und 6.2V einstellen und man bekommt bis zu 3A.
"Kanal 4" ist pures Marketing und existiert nicht wirklich: Es handelt sich um eine USB-A Buchse, die 5V und max. 2A liefert.
Großes Farb-Display
Zahlenfeld zum schnellen Eingeben von Werten
Vielseitig programmierbar
1 mV / 1 mA Auflösung (oder 10 mV / 1mA beim S-E)
Diverse Schnittstellen: Ethernet, USB, RS232 und ein paar digitale Pins
SCPI

Das hat in diesem Umfang keiner der Mitbewerber:

Das Rigol hat viel weniger Leistung und das Zahlenfeld ist unpraktisch im Kreis um den Drehregler angeordnet – ich nehme an das soll hip aussehen...
Das Siglent hat weniger Leistung und garkein Zahlenfeld. Auch die Programmierung ist weniger flexibel.
Das Owon hat etwas mehr Leistung und ein Zahlenfeld, ist aber weniger flexibel programmierbar, Die Kanäle sind in unlogischer Reihenfolge angeordnet (3, 1, 2) und das Display verwendet andere Farben der Kanäle, als die Farbcodes an der Front (zumindest scheint es auf den Marketing-Photos so).

Dennoch habe ich lange gehadert, denn man findet fast keine Erfahrungsberichte über das UNI-T Netzteil. Das mag zum Teil daran liegen, dass es noch recht kurz am Markt ist, aber man fühlt sich irgendwie wohler, wenn man weiß, dass Leute da draußen das schonmal genauer unter die Lupe genommen haben. So gibt es v.a. zu den Alternativen von Rigol und Siglent jede Menge Reviews auf Youtube und in diversen Blogs – inkl. Hacks, um das jeweils kleinere Modell mit den Optionen des großen Bruders auszustatten. Zum Uni-T konnte ich nur einen einzigen, kurzen Thread im EEVblog Forum finden. Ich hatte mich schon entschieden, einfach ins kalte Wasser zu springen und es blind zu bestellen, als user Self Bias dann seine Testergebnisse gepostet hat. Und dann waren meine Zweifel schon deutlich reduziert. Also habe ich es bestellt.

Zwei Tage später war es da:

Und nun wollen wir es mal ordentlich testen und schauen, ob das ein guter Kauf war oder nicht. Also heute mal ein Produkt Review in dem ich meine Ersten Erfahrungen teile..

User Interface und Äußerlichkeiten

Das Gerät macht einen soliden Eindruck. Die Tasten sind aus Gummi und haben einen deutlich spürbaren Druckpunkt. Der Drehregler rastet schön. Das Display spiegelt, aber in meinem Setting stört das kaum.

Die Polklemmen haben den Standard-Abstand von 19mm (3/4") und meine Laborkabel mit Büschelsteckern sitzen fest in den Buchsen. Alle relevanten Daten der drei Kanäle werden übersichtlich im Display angezeigt.

Die Bedeutung der diversen Knöpfe und Menüs erschließt sich fast von selbst und außer einem kleinen Rechtschreibfehler ("Templet" statt "Template") ist mir eigentlich kein Chinglish aufgefallen. Das Interface kann auch auf Deutsch eingestellt werden, aber das habe ich nicht ausprobiert.

Im Display wird immer angezeigt, ob wir im constant voltage (CV) oder constant current mode (CC) sind. Zusätzlich haben die drei Kanäle noch eine LED über den jeweiligen Polklemmen, die grün (CV) oder rot (CC) leuchtet, wie man es von klassischen Netzteilen kennt. Das finde ich super, weil man so sofort sieht wenn die Strombegrenzung bei einem Kanal greift.

Schaltet man die Kanäle 1 und 2 parallel oder seriell, wird dies prominent im Display angezeigt und es gibt eine kleine Grafik wo die Kabel im jeweiligen Modus anzuschließen sind. Was fehlt ist der klassische Tracking Mode – also die Möglichkeit Ch1 und Ch2 miteinander zu koppeln und gemeinsam regeln zu können. In gewisser Weise kann man das bekommen indem man die Kanäle in Serie schaltet und dann trotzdem alle vier Anschlüsse verwendet. Aber das hat den Nachteil, dass man nur die Gesamtspannung angezeigt bekommt und auch unterschiedliche Spannungen an den beiden Kanälen sind so natürlich nicht realisierbar. Ich vermute, dass sich das mittels neuer Firmware beheben ließe, also besteht Hoffnung, das evtl. in Zukunft irgendwann zu bekommen.

Kanal 3 hat einen kleinen Knopf mit gängigen Presets für digitale Schaltungen: 1.8, 2.5, 3.3 und 5V. Aber es lassen sich alle Spannungen von 0-6.2V einstellen. D.h. das ist ein vollwertiger Kanal mit Strombegrenzung etc. – nur eben mit geringerer Maximalspannung.

Was mir total gut gefällt ist die Direkteingabe von Werten via Ziffernblock. Das ist viel angenehmer, als endlos an irgendwelchen Encoderrädchen zu drehen!

Hier noch ein paar Screenshots (sieht in echt viel besser aus, als im Photo):

Alles in allem muss ich sagen, dass das Netzteil vermutlich das beste User-Interface hat, das ich bei chinesischen Geräten bisher erlebt habe.

Lüfterlärm

Nach dem Einschalten läuft der Lüfter sanft an und surrt leise vor sich hin.

Nun wollen wir mal Last draufgeben. Also Netzteil auf 20V stellen und die elektronische Last auf 50W stellen. Nach 10 Minuten habe ich die Last wieder abgeschaltet der Netzteillüfter scheint aber kaum lauter. Vermutlich war das zu wenig Last, um erhöhten Kühlbedarf auszulösen.

Also nochmal:

Ch1 und Ch2 parallel schalten
Am Netzteil 32V einstellen
200W Last draufgeben
10 min warten
Elektronische Last ausschalten und Lüftergeräusch prüfen

Ergebnis: Der Lüfter an der elektronischen Last dröhnt. Der am Netzteil ist weiter schön leise.

Programmierung

Man kann das Netzteil direkt über das User Interface programmieren. Und das geht erstaunlich leicht. Man bekommt eine große Tabelle mit 2048 Zeilen und jede Zeile enthält einen Parametersatz.

Dann sagt man dem Gerät wo es starten soll und bis zu welcher Zeile die Sequenz geht und schon arbeitet es die verschiedenen Settings brav ab.

Und schließlich gibt es noch Presets (fünf Stück): D.h. wenn man bestimmte Dinge häufiger macht, kann man in einem Preset Slot die entsprechenden Parameter aller drei Kanäle hinterlegen und diese dann schnell aufrufen. Z.B. 12V auf Kanal 1, 5V auf Kanal 2 und 3.3V auf Kanal 3 – jeweils mit der gewünschten Strom- und Spannungsbegrenzung. Auch die Parameter für Seriell- und Parallel-Modus können gesetzt werden:

Außerdem kann man auch noch Bedingungen einstellen bei deren Eintreten eine Aktion erfolgen soll – z.B. Eine Warnmeldung, ein Tonsignal oder das Abschalten des Kanals:

Das ist nützlich, um mitzukriegen, wenn etwas aus dem Ruder läuft, oder z.B. auch als automatische Abschaltung beim Laden von Akkus.

Software

Die mitgelieferte Software funktioniert natürlich nur unter Windows. Und so habe ich sie mal in einer virtuellen Maschine installiert. Ausgiebig testen will ich sie nicht, aber wenigstens einen kurzen Blick wollen wir darauf werfen:

Im Grunde ist sie nicht schlecht, aber die Installation ist schon sehr umfangreich und dauert gefühlt ewig. Auch reagiert das Netzteil etwas gemütlich auf die Einstellungen die man in der Software macht, aber vielleicht ist das auch der Overhead der virtuellen Maschine...

Fernsteuerung

Wenn komplexere Abläufe geplant sind, dann ist es oft angenehmer, nicht die Programmierung am Gerät selbst vorzunehmen, sondern es via Skript vom Computer aus fernzusteuern. Zu diesem Zweck bietet das Netzteil drei verschiedene Schnittstellen: USB, RS232 und LAN. Alle drei können dann über entsprechende SCPI Befehle das Netzteil steuern. Ein SCPI Manual ist vom Hersteller zu bekommen.

Die mitgelieferte Windows Software haben wir uns ja gerade eben schon angeschaut, aber ich will lieber unter LINUX arbeiten und auch richtig skripten. Also habe ich mich mal umgesehen, was es da so gibt und bin auf PyVISA gestoßen. Das klingt gut! Also mal schnell ausprobieren. Aber zunächst installieren:

python -m venv .venv
source .venv/bin/activate
pip install -U pyvisa
pip install -U pyvisa-py

Und dann eine Python-Session starten und mal ein wenig testen:

>>> import pyvisa
>>> rm = pyvisa.ResourceManager()
>>> rm.list_resources()
('ASRL/dev/ttyS1::INSTR', 'ASRL/dev/ttyS0::INSTR', 'TCPIP::192.168.0.65::INSTR', 'TCPIP::192.168.0.67::INSTR')
>>> psu = rm.open_resource('TCPIP::192.168.0.66::INSTR')
>>> psu.query("*IDN?")
'Uni-Trend,UDP3305S,ADP5499238404,1.06'

Zwar tauchte das Netzteil nicht in der Ressourcen-Liste auf, aber ich habe dann schnell nachgeschaut, welche IP-Adresse es hat und wie man sieht, hat es sich dann ja brav gemeldet.

Und nun wollen wir mal ein paar Sachen ausprobieren:

# select channel 1
psu.query(":INSTrument:SELE Ch1")

# Set voltage to 12.5V, 0.7A
psu.query(":APPL Ch1,12.5,0.7")

# switch on channel 1
psu.query(":OUTP:STAT Ch1,on")

# Set electronic load to 0.2A
# read values
psu.query(":MEAS:ALL? Ch1")
#  '12.498,0.198,2.475'

# Set electronic load to 2A
# read values
psu.query(":MEAS:ALL? Ch1")
#  '0.054,0.700,0.038'

# switch off channel 1
psu.query(":OUTP:STAT Ch1,off")

So macht das Spaß!

Firmware

Die Firmware in meinem Exemplar hat die Versionsnummer 1.06, Bootloader 1.03.

Leider findet man nirgends einen Menüpunkt zur Firmware Aktualisierung, das Manual hat nichts dazu zu sagen und auf den Webseiten von UNI-T findet man auch keine Firmware Files zum Download. Das ist sehr schade, denn bei einem 600€ Netzteil fände ich es keinen Luxus auch Firmware Updates anzubieten.

Update 2023-06-25: Ich hatte den UNI-T Support kontaktiert und u.a. nach Firmware-Updates gefragt. Lange hatte ich keine Antwort erhalten und dann nochmal nachgehakt. Ich dachte schon, dass ich nie eine Antwort bekommen werde, als es dann doch geschah.

Offenbar wurde die Antwort-Email vom Server meines Email-Providers abgewiesen. Eine Support-Mitarbeiterin hat sich darauf tatsächlich die Mühe gemacht mich auf LinkedIn ausfindig zu machen und mich auf diesem Weg kontaktiert. Das nenne ich mal Einsatz! Und so kam ich zu der Antwort-Nachricht. Zunächst fiel diese ernüchternd aus: Die aktuelle Firmware sei v1.10, aber der Kunde könne keine Updates selbst durchführen. Ich habe aber nicht gleich locker gelassen und so entstand ein längerer Dialog mit erfreulichem Ausgang:

Ich habe ein Firmware-Image der Version 1.10 bekommen und die Anleitung zum Update:

*.rar File auspacken, um das Firmware Image UDP3305S.bin zu bekommen.
Image File in das Root-Verzeichnis eines FAT32-formatierten USB-Sticks legen. Der Filename darf nicht verändert werden.
Power supply ausschalten.
USB Stick in den USB-Port auf der Rückseite stecken.
UTILITY Taste drücken und halten und das Gerät einschalten.
Nun startet der Update-Prozess.
Nach erfolgreichem Update das Gerät aus- und wieder einschalten.
Fertig.

Das hat einwandfrei funktioniert:

Sehr gut! Ich habe natürlich gleich an den Support zurückgemeldet, das ich es total super fände, wenn das im Manual stünde und die Firmware einfach zum Download bereitstünde. Laut support wird UNI-T im August Schritte in diese Richtung unternehmen. Das wäre doch mal super.

Mess-Setup

Im folgenden verwende ich immer wieder eine elektronische Last, um nicht nur Leerlaufspannungen zu erheben, sondern auch zu sehen, wie sich das Netzteil unter Last verhält. Dazu verwende ich meine eher preiswerte East-Tester ET5410A+ Electronic Load. Dabei ist es extrem wichtig, alles korrekt zu verkabeln, denn auch bei Verwendung ordentlicher Laborkabel kommt es bei höheren Spannungen/Strömen zu einem nicht zu vernachlässigendem Spannungsabfall an den Messleitungen. D.h. alle Messungen mit Oszilloskop oder Multimeter erfolgen so nah am Netzteil wie möglich. Würde man hingegen die Messungen an den Buchsen der Last vornehmen, wären diese durch den Spannungsabfall am Kabel verfälscht. Also:

Wobei wir im Falle eines Oszilloskops keine einfachen Messstrippen nehmen, sondern einen Tastkopf mit BNC-Adapter und BNC-Büschelstecker-Adapter.

Trafoanzapfungen

Damit der Spannungsregler im Netzteil nicht den vollen Bereich von 0-30V regeln und dadurch jede Menge unnütze Wärme produzieren muss, schaltet so ein Gerät je nach Bedarf auf eine von mehreren Anzapfungen (Taps) im Transformator, so dass die Trafospannung geringer ist. Um herauszufinden wieviele Anzapfungen der Trafo hat und wo sie liegen drehe ich die Spannung mal ganz langsam von Null auf 30V bzw. 6V (Ch1/2 bzw. 3) und warte auf das Klicken eines Relais – d.h. den Punkt an dem das Netzteil auf einen anderen Tap im Trafo umschaltet:

Kanal 1 & 2 schalten bei ca. 5V, 11V, 17.5V und 25V
Kanal 3 kommt ohne Umschaltung aus.

Die Umschaltspannungen unterscheiden sich ein bisschen, je nachdem, ob man die Spannung von unten kommend über die Schwelle erhöht, oder von oben kommend verringert. Das ist auch gut so, damit das Netzteil nicht so leicht in die Situation kommt, ständig umzuschalten, wenn es genau auf/ sehr nah an einer Umschaltschwelle arbeitet.

Ein-/Ausschaltverhalten

Als erstes schauen wir mal ob und ggf. wieviel Spannung auf den drei Kanälen anliegt, wenn diese noch nicht aktiviert sind. In obigen Thread im EEVBlog wurde angemerkt, dass diese nicht null sei. Also nachmessen:

Kanal 1: -11mV
Kanal 2: -243mV
Kanal 3: 0mV

Das entspricht erstaunlich exakt dem, was im EEVblog Forum berichtet wurde. Offenbar haben sie die Produktion gut reproduzierbar im Griff ;-)

Angeblich ist es nicht so ungewöhnlich, dass Netzteile geringe Spannungen am Ausgang anliegen haben wenn der entsprechende Kanal aus ist. Insofern mache ich mir jetzt mal nicht zu viel Kopf darum, auch wenn ich es nicht verstehe.

Als nächstes schauen wir uns an, wie sich das Netzteil verhält, wenn man einen Kanal aktiviert. Also stellen wir mal verschiedene Spannungen ein und aktivieren den jeweiligen Kanal. Für die Kanäle 1 und 2 nehme ich 2.5, 5, 10, 20 und 30V, Für Kanal 3 dann 2, 4, 6V:

Und nochmal das gleiche, aber diesmal mit 3A (Ch1 & 2) bzw. 2A (Ch 3) Last:

Kanäle 1 und 2 zeigen weder mit, noch ohne Last einen Overshoot. Kanal 3 hingegen hat zumindest bei der geringsten Spannung einen kleinen Overshoot. Bei den beiden höheren Spannungen wird ganz offensichtlich erstmal ordentlich geregelt (Ch1&Ch2) – ob das nur am Netzteil liegt, oder auch an der elektronischen Last weiß ich nicht. Also nehmen wir mal einen Leistungswiderstand (12Ω, 100W) und wiederholen das Experiment damit:

Ch1 & Ch2:

Ch3:

Das sieht etwas besser aus, aber das Regeln ist nicht völlig verschwunden, also hatten offenbar Netzteil und Last ihren Anteil daran. Allerdings ist mir nicht klar, was da genau passiert.

Nachdem wir das Einschaltverhalten angeschaut haben werfen wir noch schnell einen Blick auf den Spannungsverlauf beim Abschalten der Kanäle (je 30V bei 3A bzw. 6V bei 2A Last):

Das ist erwartungsgemäß unspektakulär – im Wesentlichen schauen wir hier einem Kondensator beim Entladen zu. Hier teste ich nur die Maximalspannung, denn es ist nicht zu erwarten, dass wir hier noch etwas spannendes sehen werden.

Zuguterletzt gibt es da noch einen Knopf der mit all on/off beschriftet ist und dementsprechend alle drei Kanäle gleichzeitig ein- oder ausschaltet. Aber was passiert, wenn einige Kanäle eingeschaltet sind und andere nicht? Das Netzteil tut genau das richtige und schaltet in diesem Fall alles aus. Das ist wichtig, z.B. wenn etwas schiefgeht und man schnell alles abschalten muss, um Schäden an einer Schaltung zu verhindern.

Lastwechsel

Als nächstes wollen wir mal schauen, wie sich das Netzteil verhält, wenn sich plötzlich die Last ändert. Dazu programmieren wir die elektronische Last so, dass sie alle 2 Sekunden die Last ändert (Transient mode). Wir stellen 30V am Netzteil ein und die elektronische Last zieht abwechselnd 1A und 4.5A. Auf dem Oszilloskop war nicht wirklich was spannendes zu sehen und so wechseln wir aufs Multimeter (Siglent SDM3065X, Aperture 0.5 PLC):

Das sieht verdammt gut aus. D.h. es gelingt dem Netzteil wirklich gut, die eingestellte Spannung unter Lastwechseln zu halten.

Noch schnell das gleiche für Kanal 3, hier aber bei 6V und 250mA / 2.5A:

Sehr gut – auch hier gibt es nichts zu beanstanden.

Strombegrenzung

Ordentliche Labornetzteile haben eine Strombegrenzung. D.h. man kann einstellen, welcher Maximalstrom erlaubt ist. Und wenn die Last dann bei der vorgegebenen Spannung mehr Strom ziehen möchte regelt das Netzteil die Spannung so weit herunter, bis nur noch der eingestellte Maximalstrom fließt. Auf diese Weise wird die Last geschützt. Je schneller das Netzteil das hinbekommt, desto besser.

Zum Test stellen wir zunächst die Spannung und Strombegrenzung am Netzteil ein. Dann belasten wir das Ganze mit dem ersten Last-Niveau (Last 1), das unter der Grenze liegt. Dann erhöhen wir die Last abrupt auf ein Niveau deutlich über der Stromgrenze (Last 2). Und das Ganze beobachten wir dann am Oszilloskop: Die Spannung auf Kanal 1 und den Strom auf Kanal 2 (mit Hantek CC-65 Stromzange).

So sieht dann unser Messaufbau aus:

Hier erstmal unsere Parameter mit denen wir testen werden:

Kanal	U [V]	I Limit [A]	Last 1 [A]	Last 2 [A]
1 & 2	30	0.500	0.100	1.1A
1 & 2	15	0.500	0.100	1.1A
3	6	0.500	0.100	1.1A

Hier die Bilder für Kanal 1:

Und hier Kanal 2:

Und Kanal 3:

D.h. bei 30V sind ca. 30ms vergangen von dem Moment als der Strom die Schwelle von 500mA überschritten hat bis zu dem Punkt an dem er wieder auf diesen Wert begrenzt war. Dazwischen ist er auf bis zu ca. 1.1A angestiegen. Bei 15V dauerte es nur gute 20ms. Auf Kanal 3 geht es erwartungsgemäß noch schneller, denn da bekommen wir ja auch nur 6V.

Und obwohl ich solche Plots extrem hilfreich finde, krönen wir das Ganze noch mit einem wirklich trivialen, aber praxisrelevanten Test: wir misshandeln eine rote LED.

Die klemmen wir ohne Vorwiderstand an das Netzteil. Bei 20mA leuchtet sie schön hell.

Nun stellen wir die Strombegrenzung also auf 20 mA und die Spannung auf volle Pulle (30V). Nun den Kanal aktivieren und schauen was passiert. Das Netzteil schaltet sofort in den constant current mode und wir bekommen exakt 20mA bei 1.9V. Und natürlich leuchtet die LED recht ansprechend.

Und nun schalten wir den Kanal aus und wieder an – und wieder aus und erneut an und... Und das wiederholen wir so lang bis entweder die LED den Geist aufgibt, oder ich keine Lust mehr habe. Nach 100 Versuchen habe ich dann aufgegeben und die LED lebte immer noch.

Überstromschutz

Zusätzlich zur Strombegrenzung verfügt das Netzteil noch über einen Überspannungs- bzw. Überstromsschutz. Ist dieser aktiviert, schaltet das Netzteil den entsprechenden Kanal umgehend ab, sobald die eingestellten Schwellwerte für Spannung oder Strom überschritten werden. Und auch das wollen wir einmal testen. Das Setup ist das gleiche wie oben, nur dass wir diesmal zusätzlich die over-current protection aktivieren, d.h. sie ebenfalls auf 500mA stellen.

Und das passiert dann:

Als erstes greift der constant current mode, wie oben auch. Und knapp 90ms nachdem der Strom die Schwelle überschritten hatte schaltet das Netzteil den Kanal dann komplett ab.

Kanal 2 und 3 schenke ich mir diesmal.

Richtigkeit von Settings und Readback

Für jeden Kanal kann man eine Spannung und einen maximalen Strom einstellen (Setting) und es wird im Betrieb auch angezeigt, welche Werte aktuell tatsächlich gemessen werden (Readback). In diesem Abschnitt wollen wir überprüfen, wie korrekt diese Zahlen sind.

Das Datenblatt sagt:

Programming accuracy

Voltage: ±(0.03%+10mV)

Current: ±(0.2%+5mA)

Readback accuracy

Voltage: ±(0.03%+10mV)

Current: ±(0.15%+5mA)

Spannung

Dazu stellen wir verschiedene Spannungswerte am Netzteil ein, programmieren einen bestimmten Strom in der elektronischen Last (ET5410A+) und messen dann mit einem neuen SDM3065X Multimeter nach. Netzteil und Multimeter waren zuvor mindestens eine Stunde eingeschaltet, damit sie sich äquilibrieren können. Die Raumtemperatur betrug 22.2 °C (K-Type Fühler, Fluke 87V).

Unser Messprotokoll umfasst:

Kanal 1 & 2:
- Spannung: 1 - 30V in 1V Schritten
- Strombegrenzung: 5.2A
- Electronic load: 0, 1, 2.5, 5A
Kanal 3:
- Spannung: 1 - 6V in 1V Schritten
- Strombegrenzung: 3.2A
- Electronic load: 0, 0.25, 1.5, 3A

D.h. wir plotten nun die absolute Abweichung (in mV) von Set Voltage (V.set) bzw. Readback Voltage (V.psu) gegen die mit dem Multimeter gemessene Spannung (V.dmm) auf und zeichnen die Spezifikationsgrenzen als grüne Linen ein. Zudem färben wir die Datenpunkte nach dem vom Netzteil gemessen Strom (A.psu) ein.

Super – alle Punkte liegen klar innerhalb des Spezifikations-Bandes.

Zuguterletzt schauen wir noch, wie gut der eingestellte und der vom Netzteil gemessene Spannungswert im Mittel voneinander abweichen:

Minimal...

Strom

Zur Untersuchung der Trueness der Strombegrenzung variieren wir die Strombegrenzung bei verschiedenen Spannungen. Die elektronische Last wird auf 6A eingestellt, so dass sie stets versucht mehr Strom zu konsumieren, als die Strombegrenzung erlaubt. Dabei messen wir den Strom mit dem Multimeter und vergleichen dann diese Werte mit dem eingestellten Strom sowie dem Readback.

Kanal 1 & 2:
- Spannung: 5, 10, 20, 30v
- Strom: 0.5, 1, 2.5, 5A
- Electronic load: 6A
Kanal 3:
- Spannung 2, 4, 6V
- Strom: 0.5, 1, 2, 3A
- Electronic load: 6A

Und hier die dazugehörigen Plots analog zu oben:

Das ist alles klar in der Spezifikation, aber Kanal 3 zeigt bei 500mA einen seltsamen Outlier. Auch der ist in spec, aber ich verstehe nicht was da los ist.

Glättung

Ein weiteres Qualitätsmerkmal eines Labornetzteils ist die "Sauberkeit" der gelieferten Gleichspannung. Also wie gut diese geglättet ist. Vor allem Schaltnetzteile haben da so ihre Probleme.

Man unterscheidet dabei zwischen Ripple und Noise. Ripple ist die Welligkeit, die durch die Lade-/Entladezyklen des Netzteilausgangs entstehen. Bei einem linearen Netzteil wie diesem passiert das im Takt der Netzspannung, also 50Hz bei uns in Deutschland. Bei Schaltnetzteilen ist es die Schaltfrequenz des Netzteils – typischerweise im Bereich vieler kHz. Noise ist alles übrige.

Naiv betrachtet klingt es einfach das zu messen: Oszilloskop mit einem Tastkopf ans Netzteil klemmen und Kurve anschauen. In der Praxis bringt mich das aber an die Grenzen meiner messtechnischen Möglichkeiten, denn so einfach ist das nicht. David Jones hat z.B. ein ziemlich gutes Video zum Thema.

Die Spezifikation des Netzteils sagt: "<350μVrms/2mVpp(5Hz~1MHz)". Das ist insofern etwas ungewöhnlich, als es üblich ist das im Bereich unter 20MHz anzugeben, aber gut.

Also versuchen wir mal das zu messen. AC-coupling, Bandwidth Limit 20MHz. Nun einen Tastkopf anschließen und auf maximale Sensitivität (500µV/div) gehen. Und so bekomme ich dieses Bild:

D.h. das kleine bisschen Tastkopf ist schon eine ausreichend gute Antenne für so ein Bilderbuch-50Hz-Signal (Ripple) plus diversen anderen Mist (Noise). D.h. wir müssen versuchen, den Weg zwischen Tastkopf und Netzteil so gering wie möglich halten. Also verwende ich so einen Adapter von zwei Büschelsteckern auf BNC und dann den BNC-Adapter für den Tastkopf:

Damit geht es dann doch unerwartet gut:

Ch1 & Ch1:

Ch3:

OK – das mit den 2mVpp scheint hier zu passen. Also nochmal – diesmal mit der elektronischen Last bei 1A:

Ch1 & Ch1:

Ch3 (Hier musste ich die Empfindlichkeit nochmal runternehmen, damit alles in Bild passt):

Hui – da rauscht es dann schon deutlich stärker. Allerdings ist unklar was davon dem Netzteil zuzuschreiben ist und welcher Anteil der elektronischen Last...

Also nochmal – mit einem Leistungswiderstand (12Ω, 100W). Aber erstmal eine Runde rechnen, damit der nicht abbrennt:

30V / 12 Ω = 2.5A

30V ∙ 2.5A = 75W

Ok – das geht so. Sicherheitshalber klemmen wir ihn noch auf ein Aluprofil als Kühlkörper. Gut warm wird er aber trotzdem innerhalb weniger Sekunden.

Und so schaut das dann aus:

Ch1 & Ch1:

Ch3:

Sehr gut – das sieht doch schon viel besser aus! D.h. inklusive der Störungen die wir über unsere Messleitung auffangen haben wir zwischen 1 und 2.2mV peak to peak ripple & noise. Damit dürfte das Netzteil in der Spezifikation liegen.

Schließlich habe ich noch versucht, es besser zu machen und eine differentielle Messung mit zwei Tastköpfen zu machen, indem ich Ch1 an Minus und Ch2 an Plus halte und die beiden Kanäle subtrahiere. Es ist mir allerdings nicht gelungen, das Rauschen auf diese Weise sichtbar zu machen – die Differenz war immer ein perfekte Nulline...

Bei der obigen Einstellung dürfte das Rauschen in den großen Ripple-Signalen untergehen – man beachte den Unterschied in der y-Skalierung zwischen den Ch1/Ch2 und der Differenzlinie (Faktor 1000). Die Tastköpfe fangen einfach zuviel Signal auf und der ADC löst bei dieser Empfindlichkeit das Rauschen nicht mehr auf. Wenn ich aber die Input-Kanäle deutlich empfindlicher einstelle, dann ist das Signal schnell außerhalb des Messbereichs (Clipping) und wir bekommen auch wieder keine Differenz. Vermutlich muss ich da irgendwie eine Abschirmung basteln.

D.h an dieser Stelle muss ich mich wohl geschlagen geben – ich bin messtechnisch (oder intellektuell) nicht adäquat ausgestattet, das besser zu quantifizieren. Dazu bräuchte ich vermutlich einen sehr rauscharmen differentiellen Messverstärker mit ausreichender Verstärkung.

Fazit

Das Netzteil ist sehr intuitiv zu bedienen, bietet wirklich viele Features und die Performance ist ausgesprochen gut. Programmierung am Gerät und auch die Fernsteuerung über SCPI klappen problemlos. Ich wollte mich eigentlich über die fehlende Möglichkeit beklagen die Firmware zu aktualisieren, aber wie oben beschrieben, ist das nun auch möglich. Das einzige, das ich vermisse ist der tracking mode – aber vielleicht kommt der ja irgendwann mit einem Firmware Update. Zuguterletzt muss man sagen, dass das Handbuch beim Rigol DP832A deutlich besser ist, als beim UNI-T, aber ich hatte trotzdem keine Probleme mich zurecht zu finden.

Alles in allem bin ich sehr zufrieden – ich würde es sofort wieder kaufen.

Update 2023-11-14

Es hat eine Weile gedauert, aber inzwischen stellt UNI-T die Firmware tatsächlich auf ihrer Homepage zum Download zur Verfügung.

Update 2024-04-23

VoltLog hat nun einen sehr ähnlichen Review des Netzteils auf Youtube veröffentlicht und im Nachgang auch noch einen Teardown. Dort werden auch ein paar Dinge getestet, die nicht im Programm hatte also lohnt es sich das anzuschauen.

New lab power supply

2023-06-18T00:00:00+02:00

Electronic gadgets need power. And if the device in question doesn't come with a power supply or it's a repair job and you suspect that the PSU is part of the problem, then a lab power supply comes into play. I've had a Voltcraft PS405-pro power supply for ages and a Manson NSP2050 switching power supply is also hiding somewhere. Both are OK, but I felt the urge to treat myself to a new one that is properly programmable and offers remote control and a better user experience.

So I did some homework and found a variety of offers. These made it onto my shortlist:

Rigol DP832 / DP832A
Siglent SPD3303X / SPD3303X-E
Owon ODP3033 / ODP3063
UNI-T UDP3305S / UDP3305S-E

Siglent and Rigol fall into the "Respectable Chinese Vendors" category, while Owon is known more as el cheapo supplier (although I found some very positive reviews of the PSUs mentioned above). UNI-T's reputation seems to be mixed: Their multimeters are pretty popular but the community doesn't seem to like UNI-T as well as Rigol or Siglent. Nevertheless, after hours of studying data sheets, manuals and reviews, UNI-T's offerings appealed to me most:

Channels 1 and 2 offer 0-32V at 0-5A. They can be connected in series or parallel, easily to get more voltage or higher current.
Channel 3 is mainly intended for the supply of digital circuits. You get 1.8V, 2.5V, 3.3V and 5V at the touch of a button, but you can set any value between 0 and 6.2V and you get up to 3A.
"Channel 4" is pure marketing and doesn't really exist: It's a USB-A socket that supplies 5V at up to 2A.
Large color display
Number pad for entering values quickly
Versatile programming
1 mV / 1 mA resolution (or 10 mV / 1mA for S-E model)
Ethernet, USB, RS232 and a few digital pins
SCPI

None of the competitors offer all of this:

The Rigol is a lot less powerful and the numeric keypad is awkwardly arranged in a circle around the dial - I guess that's supposed to look cool...
The Siglent has less power and no number pad at all. Ch3 is limited to a few fxed settings. Programming is also less flexible.
The Owon has slightly more power and a number pad, but is less flexible in terms of programming, the channels are arranged in a weird order (3, 1, 2) and the display uses different colors for the channels than the color codes on the front (at least that's how it appears in the marketing pictures).

Nevertheless, I hesitated for quite a while, because there are almost no reviews about the UNI-T power supply out there. Part of that may be because it's fairly new to the market, but it would make me feel more comfortable knowing that people out there have given it a good look. For the contenders from Rigol or Siglent, there are plenty of reviews on YouTube and in various blogs – including hacks to upgrade the smaller/cheaper models for free. For the Uni-T, I could only find a single, short thread in the EEVblog forum that didn't have much information at the time. I had already considered jumping in at the deep end and order it without more information as user Self Bias posted his rather positive observations. So I ordered with more confidence.

It arrived two days later:

So let's give it some testing to see if that was a good decision or not.

User interface and build quality

The device makes a solid impression. The keys are made of rubber but have a clearly noticeable click to them. The knob clicks nicely and precisely. The display has glare, but that doesn't really bother me.

The binding posts have the standard spacing of 19mm (3/4") and the banana plugs of my test leads firmly fit into the sockets. The display shows all relevant data in a tidy fashion.

The various buttons and menus are mostly self-explanatory and apart from a small spelling mistake ("Templet" instead of "Template") I didn't really notice any Chinglish.

The display always indicates whether we are in constant voltage (CV) or constant current mode (CC). In addition, all three channels have an LED above the respective sockets, which lights up in green (CV) or red (CC), as is common on traditional power supplies. I think that's great, because it makes it so much easier to see when the current limitation takes effect on a channel.

When channels 1 and 2 are configured to be in parallel or in series, the display prominently shows a small picture of the appropriate wiring in the respective configuration. What appears to be missing is a classical tracking mode in which ch1 and ch2 are tied together and controlled jointly. You can kind of get that in serial mode if you use all four output sockets but the display will only show the added voltage and, of course, both voltages are identical in this mode. I guess a true tracking mode could be added in firmware so maybe there is hope to get that in the future.

Common voltages for digital circuits (1.8, 2.5, 3.3 and 5V) are quickly accessible as presets via a small button for channel 3. But you can still set any voltage you like in the range 0-6.2V. So it is a fully-fledged channel with current limitation, etc. – just with a lower maximum voltage/current.

What I really like is the ability to set voltages or currents via the number pad instead of fiddling with an encoder wheel. It's so much quicker and more convenient.

Here are some screen shots (looks much nicer in the real world than in the pictures):

All in all, I have to say that the power supply probably has one of the best user interfaces I've come across on a Chinese device, so far.

Fan Noise

After switching the device on, the fan whirrs quietly to itself.

Now let's put some load on it. So we set the power supply to 20V and the electronic load to 50W. After 10 minutes I switched off the load, but the power supply fan hardly seemed any louder. That was probably not enough load to really put stress on it.

So let's try harder:

Connect Ch1 and Ch2 in parallel
Set 32V on the power supply
Add 200W load
wait for 10 minutes
Turn off the electronic load and check fan noise

Result: The fan on the electronic load roars. The power supply is still nice and quiet.

Programmability

You can program the power supply directly via the user interface. And that's surprisingly easy. The user interface shows a big table with 2048 rows and each row contains a set of parameters.

To run a sequence, you just tell the device where in the table to start and how many entries to go through.

Finally, you can store five sets of presets: So if there are certain configurations that you need more often, just program the desired values for all channels in one of the presets. E.g. 12V on Ch1, 5V on Ch2 and 3.3V on Ch 3 – including settings for current limits etc.

Oh – and you can define actions that are to be taken under certain conditions – e.g. warning messages, beeps or turning off a channel upon certain events.

That may come in handy for getting notified when things go awry or to shut down the power at the end of a charging cycle.

Software

The software that comes with the instrument will only work on windows, of course. So I installed it on a virtual Windows machine for a quick look but didn't test in depth.

It seems to be decent, but the installation is very large and takes forever. It also seemed to me that the power supply reacts to the software rather sluggishly. But that that may be due to the overhead from the virtual windows.

Remote control

When you want to control more complex scenarios it's often easier to write a script than fiddle with vendor software. The device has three ports you can use to connect it to a computer: USB, RS232 and ethernet. All three will give you the capability to send SCPI commands. A programming (SCPI command) manual is available from the manufacturer's web site.

We already played with the Windows software above, but I prefer LINUX and would love to use Python for scripting. So I looked around and discovered PyVISA. That looks quite promising. So let's install it:

python -m venv .venv
source .venv/bin/activate
pip install pyvisa
pip install pyvisa-py

Now launch an interactive python session and have a look:

>>> import pyvisa
>>> rm = pyvisa.ResourceManager()
>>> rm.list_resources()
('ASRL/dev/ttyS1::INSTR', 'ASRL/dev/ttyS0::INSTR', 'TCPIP::192.168.0.65::INSTR', 'TCPIP::192.168.0.67::INSTR')
>>> psu = rm.open_resource('TCPIP::192.168.0.66::INSTR')
>>> psu.query("*IDN?")
'Uni-Trend,UDP3305S,ADP5499238404,1.06'

As you can see, the power supply wasn't automatically detected, but it did respond without a problem once I had figured out it's IP address.

So let's try a few things:

# select channel 1
psu.query(":INSTrument:SELE Ch1")

# Set voltage to 12.5V, 0.7A
psu.query(":APPL Ch1,12.5,0.7")

# switch on channel 1
psu.query(":OUTP:STAT Ch1,on")

# Set electronic load to 0.2A
# read values
psu.query(":MEAS:ALL? Ch1")
#  '12.498,0.198,2.475'

# Set electronic load to 2A
# read values
psu.query(":MEAS:ALL? Ch1")
#  '0.054,0.700,0.038'

# switch off channel 1
psu.query(":OUTP:STAT Ch1,off")

Now, that is fun!

Firmware

The firmware in my device is version 1.06, bootloader 1.03.

Unfortunately, I could not find a firmware update function in the user interface or the manual. And there are no firmware files on the UNI-T web site for the instrument. That's a pitty because I think getting firmware updates for a $600 power supply isn't asking too much.

Update 2023-06-25: I had contacted UNI-T support with some questions, one of which was about firmware updates. For quite some time I hadn't heard back from them so I gave it another try and it turned out that their reply had been rejected by my email provider's servers for some reason. So a support agent went through the trouble of tracking me down on LinkedIn. A+ for the effort! So I eventually got a reply but at first it was a bit sobering: The current firmware is v1.10 but I would have to send my instrument back to the factory for an update. But I didn't give up, immediately and we got into a constructive conversation – with a great result:

I got a current firmware image (v1.10) along with instructions to perform the update:

Unpack the *.rar file to get the firmware image UDP3305S.bin.
Put the image into the root folder of a FAT32 formatted usb thumb drive. Do not change the filename.
Turn off the power supply.
Insert the usb drive into the usb port on the back of the power supply.
Press and hold the UTILITY button and turn on the instrument.
Now the update process starts.
Once the update has finished turn the supply off and on again.
Done.

That worked like a charm:

Excellent! I did let the support people know that I am very happy with this and I would be even more excited if this information and firmware files were available from their web site. According to their reply, UNI-T is planning to act on this some time in August. Wouldn't that be cool?

Measurement setup

Below, I will use an electronic load so that I can test the device at different currents rather than just look at open-circuit voltages. My electronic load (East Tester ET5410+) is rather inexpensive but seems to do the job. It is important to correctly wire up the setup so that we measure voltages as close to the power supply as possible. At higher currents, there will be a noticeable voltage drop – even when using high quality cables. So:

When connecting the oscilloscope, we use a proper probe with a BNC adapter and a BNC to banana plug adapter rather than simple leads in order to minimize problems with signals flying around the room.

Transformer taps

In order to prevent wasting too much energy in the voltage regulator, lab power supplies have multiple taps at different voltages and choose an appropriate one depending on the set output voltage. So let's try and find out how many there are and at which voltages. For that, I started at 0V and slowly cranked up the voltage until I could hear the telltale click of a relay.

Channels 1 & 2 switch taps at about 5V, 11V, 17.5V and 25V
Channel 3 apparently uses only one tap.

The exact switching voltages differ depending on where you are coming from. If you are increasing the voltage, the switch will be at a slightly different point than when turning down the voltage (hysteresis). And that makes a lot of sense because you don't want to get your power supply in a situation where it keeps switching just because you are operating close to a tap voltage.

On/Off behaviour

First, we'll check if there is any voltage present at the sockets when the channels are switched off. The above mentioned thread on EEVblog forum says there are small negative voltages present. Let's check:

Channel 1: -11mV
Channel 2: -243mV
Channel 3: 0mV

That is exactly what was reported in the forum. Apparently, UNI-T has very consistent manufacturing. ;-)

Apparently, it's not unusual to see something like that in power supplies. I don't understand why but will not make a fuzz about it.

Next, we'll check what happens when a channel is turned on. So we'll set a few different voltages (2.5, 5, 10,20 and 30V for Ch1 & Ch2 and 2, 4, 6V for Ch 3) and record the voltage trace without any load connected:

And again with a load of 3A (Ch1/2) or 2A (Ch3):

I see no overshoot in channels 1 and 2 while there is a little bit of it on channel 3 at lower voltages. Channels 1 and 2 also show some struggling to get to the target voltage in some cases. I have no idea what is going on there. However, I don't know if that is the power supply's fault or if the electronic load has a part in it. So I'll repeat the experiment using a power resistor (12Ω, 100W) instead of the electronic load.

Ch1 & Ch2:

Ch3:

Better, but still not completely smooth.

After studying the on behaviour, let's have a quick look at the trace when turning off a channel (30V @3A for Ch1&2; 6V @2A for Ch3:

As expected, that looks pretty boring. Essentially, we are watching a capacitor discharging.

Finally, there is a button labeled all on/off that turns all three channels on or off, respectively. But what happens, if some channels are on while others are off? The PSU does the right thing and will turn all channels off in that situation. That is important, because turning everything on, instead may put connected circuits in danger when you need to turn off everything quickly – e.g. in order to prevent damage.

Load change

Next, we'll test how well the supply can handle changing loads. I programmed the electronic load to alternate between 1A and 4.5A every 2 seconds (transient mode). The supply is set to 30V. I didn't really see much on the oscilloscope so I switched to the best multimeter I have (Siglent SDM3065X; aperture 0.5 PLC).

That looks really good to me. The supply manages to keep the voltage remarkably stable.

So repeat that for channel 3(6V, 250mA/2.5A):

Again – no complaints.

Constant current mode

Good power supplies have a current limiting mode so that you can set a maximum current and the device will quickly lower the output voltage when the limit is exceeded until we are back at the current limit. That way, we can protect our circuit from over current damage in case it is faulty and tries to draw too much power. The faster our power supply manages to get back to normal, the better.

For testing this feature, I set the current limit to a certain value and ran it at a low current (load 1) before suddenly increasing the load above the current limit (load 2). On the oscilloscope, we observe the voltage (Ch1, yellow) and the current (Ch2, magenta, via a Hantek CC-65 current probe).

This is what our setup looks like:

We are using these parameters:

Channel	U [V]	I Limit [A]	Load 1 [A]	Load 2 [A]
1 & 2	30	0.500	0.100	1.1A
1 & 2	15	0.500	0.100	1.1A
3	6	0.500	0.100	1.1A

And here comes Channel 1:

Channel 2:

And Channel 3:

So at 30V, it took about 30ms between crossing the current limit and getting back to that level after an overshoot of up to about 1A. At 15V, at took ≈20ms. Channel 3 is faster, yet at 6V.

While I really like looking at such plots, we will top it all off with a trivial, yet relevant experiment: We will torture a red LED.

We'll connect it to the supply w/o a series resistor and test it, first. At 20mA it glows nice and bright.

Now we set the current limiter to 20mA and the voltage to full throttle (30V). Turn on the channel and see what happens. The power supply immediately goes into CC mode and the LED glows nicely at 1.9V, 20mA.

Now let's stress test it: Turn if off again, and on and off, and ... until the LED dies or I don't feel like trying any longer. After 100 cycles I gave up and the LED looked unharmed.

Over current protection

In addition to current limiting, the device has an over current protection mode in which it will inactivate the channel after the maximum current was exceeded. To test it, we will use the same setup as above and set both limits to 500mA.

And here is what happens:

First, we see the same current limiting response as above. But about 90ms after the current reached the limit, the channel is turned off entirely.

I'll skip testing Ch2 and Ch3 on this one.

Setting and readback accuracy

In this section, we will explore how closely the voltage and current that we set corresponds to the actual output. We will also test the accuracy of the values that the power supply reports back to us.

The data sheet says:

Programming accuracy

Voltage: ±(0.03%+10mV)

Current: ±(0.2%+5mA)

Readback accuracy

Voltage: ±(0.03%+10mV)

Current: ±(0.15%+5mA)

Voltage

For this experiment, we will set various different voltages and loads (ET5410A+) without a current limit. I am using a new Siglent SDM3065X multimeter to measure the actual output. As this is a pretty precise measurement, I turned on all instruments involved and allowed them to sit and equilibrate for about an hour at 22.2 °C (Fluke 87V with a k-type probe).

Here comes my protocol:

Channel 1 & 2:
- Voltage: 1 - 30V in 1V steps
- Current limit: 5.2A
- Electronic load: 0, 1, 2.5, 5A
Channel 3:
- Voltage: 1 - 6V in 1V steps
- Current limit: 3.2A
- Electronic load: 0, 0.25, 1.5, 3A

Now, we plot the deviation (in mV) of the set/readback voltages (V.set / V.psu) against the measured voltage (V.dmm). The green lines represent the specification limits and the dots are color coded by the current reported by the PSU (A.psu)

Great – all data points are well within spec.

And out of curiosity, we also have a look at how much V.set and V.psu differ in our little data set:

Marginally.

Current

In order to analyze current accuracy, we will take measurements at various voltage/current settings while setting the electronic load to 6A so that it will always try to consume more power than the limit allows, thus putting the PSU into cc mode.

Channel 1 & 2:
- Voltage: 5, 10, 20, 30v
- Current: 0.5, 1, 2.5, 5A
- Electronic load: 6A
Channel 3:
- Voltage 2, 4, 6V
- Current: 0.5, 1, 2, 3A
- Electronic load: 6A

And this is what the data looks like:

Everything is well within the specified limits. There seems to be a weird outlier behaviour for Ch 3 at 500mA – no idea what may cause that. But although strange its in spec.

Ripple & Noise

Good power supplies deliver very "clean" voltage and current – i.e. there is very little AC on the DC. Linear PSUs are typically pretty good while switch mode supplies often struggle in this department.

The term Ripple refers to the periodic AC signal that originates from the 50/60Hz line frequency (or the internal switching frequency in case of a switching supply). Noise is all the remaining junk that comes on top of it.

So measuring that sounds easy enough – just connect some wires to the PSU and connect them to your oscilloscope. In reality, this is a pretty tricky measurement to get right, because your leads or even scope probes will happily act as antennas and ruin your measurement. Dave Jones has a pretty good video on the topic.

The data sheet says: : "<350μVrms/2mVpp(5Hz~1MHz)". That is a bit unusual, as these values are typically given at <20MHz – but well.

So let's try and take some measurements. Crank the sensitivity all the way up – on my scope that means 500µV/div. Without connecting to anything but the bare probe I get this:

Not good. Apparently my probe is enough of an antenna to pick up quite some ripple and noise out of thin air. And, of course, the scope itself also has some noise. All in all we already have 2mVpp which is the spec limit of the PSU... So I connected a BNC-adapter to the probe and plugged that into a BNC to Banana adapter which is then plugged into the scope. If we are lucky, that has enough shielding to get rid of most of the crap.

Now we set the scope to AC coupling and turn on the bandwidth limiter (20MHz).

That worked surprisingly well:

Ch1 & Ch1:

Ch3:

And again, this time with 1A load on it:

Ch1 & Ch1:

Ch3 (I had to lower the sensitivity to capture all of it, here):

Wow – quite a bit noisier than before. But maybe that is due to the electronic load? To sort that out, we'll try again – with a load resistor (12Ω, 100W). But first let's do some math so we don't blow up the resistor:

30V / 12 Ω = 2.5A

30V ∙ 2.5A = 75W

Ok – that's fine. I clamped the resistor to a bit of aluminum extrusion as a heat sink, but it still gets really hot in seconds.

Here comes the result:

Ch1 & Ch1:

Ch3:

Not bad at all! Overall we get somewhere between 1 and 2.2mV peak-to-peak. Given that the scope and probe contribute to the noise, I would say the PSU is in spec.

Finally, I tried to crank up my technique a bit and do a differential measurement using two scope probes – one connected to the positive and the other to the negative terminal of the supply. In theory, I can then subtract the channels to get a good ripple&noise signal without the common mode stuff. However, I couldn't make that work. The difference line was always a perfect zero line.

At the settings above, ripple&noise are drowning in the huge signals. Note the factor 1000 difference in sensitivity between Ch1/Ch2 and the difference trace. The probes just receive too much crap out of thin air and the adc simply doesn't resolve the noise at these settings. Increasing sensitivity on the channels doesn't help either, because then they go off the screen (clipping) and there is nothing left for the math function to work with. Maybe I can bodge together some kind of shielding, later.

So at this point I give up and admit that I am not sufficiently equipped (or knowledgable) to really quantify ripple & noise of the supply any better. I guess I'd need a really low noise differential amplifier...

Verdict

The power supply is easy to operate and has many useful features. All aspects of performance that I tested look really good. The PSU is easy to program via buttons and menus and remote control via SCPI was easy to set up. I was going to complain about the lack of firmware updates but as I said above that has been fixed. It would be nice if a future firmware update added tracking mode to the feature list. And compared to the Rigol DP832A, the manual of the UNI-T device is not that great but I managed to figure everything out without much problems.

Overall I am very happy with the power supply and would buy it again.

Update 2023-11-14

It took a while, but now UNI-T are providing the firmware for download on their homepage.

Update 2024-04-23

VoltLog hs published a very similar review of the PSU on Youtube. He also added a Teardown video briefly after that. He does touch a few thing I did not include so it's worth watching.

Nokia Phone Batterietausch

2023-06-15T00:00:00+02:00

Moderne Handys gelten ja eigentlich als mehr oder weniger unreparierbar. Ganz stimmt das aber nicht. Zwar sind die meisten Geräte heute verklebt und nicht verschraubt, aber wenn man das Handy mit Heißluft oder einem Wärmepad (70-80°C) erwärmt, lässt sich oft die Rückwand entfernen und das eine oder andere tauschen oder reparieren.

Konkret habe ich hier ein Nokia 3.4 Smartphone dessen Akku sich sehr beeindruckend aufgebläht hat. Er sieht nun aus wie ein Kopfkissen für Meerschweinchen und hat dabei den hinteren Deckel des Telefons schon weitgehend rausgedrückt, so dass ich nur kurz mit dem Heißluftgebläse dran musste, um die Rückwand komplett abzukriegen. Den Akku habe ich zügig entsorgt, denn ich hatte keine Lust auf ein heimisches Lithium-Akku-Feuerchen. Hier der Patient im geöffneten Zustand und der Ersatzakku, den ich für 20€ bei einem online Akku Shop mittelprächtiger Seriosität besorgt hatte, hat sich auch schon hinzugesellt:

Man kann noch ganz gut das Flachbandkabel des alten Akkus erkennen (das schmale dunkle) – das hatte ich zuvor abgeschnitten, um den Akku entsorgen zu können.

Als nächstes müssen ein kleiner Plastikrahmen und ein Handvoll kleiner Schräubchen raus, um an den Stecker des Kabels zu kommen. Dann Stecker raus, neue Batterie rein und anschließen und das Rähmchen wieder rein. Abdeckung drauf und alle Schräubchen anziehen.

Zuletzt noch den alten Kleber wegrubbeln und die Rückwand wieder etwas in Form bringen, denn sie hatte ein bisschen gelitten, als der alte Akku "explodiert" ist. Dann neuen Kleber dünn auf den Rahmen geben und die Rückwand wieder installieren. Das Ganze mit ein paar Federklemmen sichern und den Kleber in Ruhe fest werden lassen:

Nach ein paar Stunden alle Klemmen wieder runter und das Telefon einschalten. Und schon funktioniert es wieder – cool.

Wärmebildkamera

2023-05-05T00:00:00+02:00

Ich wollte schon immer eine Thermokamera (aka Wärmebildkamera) haben! Z.B. um Probleme in elektronischen Schaltungen zu finden, oder einfach mal zu schauen, wo das Haus im Winter am meisten Wärme verliert. Flir baut sehr schöne solche Geräte und eigentlich wollte ich immer eine Flir E4 Kamera haben. Die hat nur eine Auflösung von 80x60, was einem nicht gerade die Haare nach hinten föhnt. Aber: es gibt einen Hack, mit dem man sie umsonst in eine Flir E8 verwandelt, so dass man wie von Geisterhand eine Auflösung von 320x240 bekommt.

Aber leider kostet auch die E4 schon weit über 1000€ und das ist mir für eine Spielerei entschieden zu teuer. Also habe ich seit langem immer wieder mal geschaut, was der freundliche Chinese von Nebenan so im Angebot hat. Und kürzlich bin ich dann auf Aliexpress einen guten Deal für eine A-BF RX-500 Thermokamera gestoßen:

256x192 Pixel Auflösung
-20 – 500 °C in zwei separaten Temperaturbereichen ( -20-120 °C und 120-500°C)
3.2" Display
etwas mehr als 200€

Da konnte ich nicht widerstehen. Ca. 14 Tage später war sie da.

Funktionen

Anhand der Beschreibung war nicht so klar, was die Kamera alles kann. Also hier zunächst eine knappe Übersicht:

Overlay des normalen Kamerabildes. Einstellbar in mehreren Schritten von 100% IR bis 100% normales Bild
Manuelle Parallaxenkorrektur
Bilder oder Videos speichern (4GB interner Speicher)
Am PC meldet sie sich als USB storage device und man kann so die Bilder herunterladen.
Es gibt fünf verschiedene Farbskalen (drei bunte und zwei schwarzweiße)
Automatische Skalierung der Farbskala (min/max)
Cursor-Marken zeigen den wärmsten und kältesten Punkt an (abschaltbar)
Emmissionsfaktor ε einstellbar

Was es nicht hat:

Keine fixe manuelle Einstellung der Skalierung (min/max Bereich)
Kein Stativadapter
Kein SD-Kartenslot
Keine Funktion als USB-Cam

Damit kann ich aber gut leben. Höchstens eine manuelle min/max Skalierung hätte ich noch ganz gut gefunden. Aber für den Preis bin ich 100% zufrieden.

Nach der Betätigung des On-Knopfes dauert es gut 15 Sekunden, bis die Kamera bereit ist. Ab da reagiert sie flott und das Bild sieht ziemlich sauber aus und reagiert angenehm zügig.

Nun ist es an der Zeit das gute Stück mal auszuprobieren und die gängigsten Anwendungsgebiete zu erkunden.

Psychedelische Portraits

Oder notfalls auch Landschaftsaufnahmen:

Haustierdämmung

Hunde und Katzen unterscheiden sich in vielen Punkten. Einer davon ist die Fellstruktur – Katzen sind irgendwie flauschiger und wirken besser isoliert. Also sollten sie eigentlich weniger oder geringere Wärmebrücken aufweisen, als Hunde. Mein innerer Energieberater kommt also nicht umhin, das empirisch zu untersuchen:

Wie man klar erkennen kann, befindet sich die Katze bereits auf modernstem Energieeffizienz-Niveau, während der Hund dringend gedämmt werden muss:

Haustierforensik

Wer einen Hund hat kennt die Frage: Lag der Köter etwa wieder heimlich auf dem Sofa? Wenn man reinkommt liegt er dort natürlich nicht, aber man wird das Gefühl nicht los, dass er vor vier Sekunden doch dort lag und uns verarscht. Und nun können wir ihn überführen oder seine Unschuld beweisen.

Wusste ich es doch! Das Mistvieh lag die ganze Zeit da!!!

Geisterjagd

Irgendwie hatte ich das Gefühl, dass da jemand im Zimmer steht. Sehen kann ich ihn nicht, aber ich habe Evidenz:

Pfannentest

Jeder Koch-Nerd kennt die nagende Ungewissheit: erwärmt sich mein Pfannenboden wirklich gleichmäßig, oder habe ich minderwertiges Kochgeschirr?

Ich denke das ist OK.

Energiefresser identifizieren

Viele Geräte verbrauchen im Standby zu viel Strom und erwärmen sich. Z.B. dieses DECT-Telefon:

Das Handy, das hier im Vordergrund liegt bleibt dagegen vergleichsweise kühl:

Fehlersuche in elektronischen Schaltungen

Die Kamera hätte mir z.B. bei der Reparatur der Getränkekühlschranksteuerung sehr geholfen. Mit etwas Glück wäre vielleicht ein defektes Bauteil, wie der SMPS-Steuer-Chip unter Strom heiß geworden und ich hätte das dann sehen können, ohne mit den Pfoten an die Platine unter Strom fassen zu müssen.

Ich hab grade keine geeignete defekte Platine da, aber auch bei einer brav funktionierenden Schaltung bekommt man einen Eindruck. Z.B. bei diesem alten Raspberry Pi:

Und das ist natürlich nicht auf Elektronik beschränkt. Sowas ist z.B. auch bei Motoren, oder anderen mechanischen Geräten interessant – wo heiß, da viel Reibung. Und natürlich sind auch Heizungsrohre oder Sicherungskästen interessante Ziele.

Haus Energie Untersuchung

Laaangweilig! Das weiß jeder und deshalb erzähle ich es hier nicht.

Cat content

Fazit

Ich bin rundum zufrieden. Das war eine gute Anschaffung. Und sie wird sich mit obigen Anwendungen sicher schnell amortisieren. Habe ich jedenfalls meiner Frau gesagt.

Mit einem UT8803E Multimeter reden

2023-04-02T00:00:00+02:00

In meiner Sammlung von Messgeräten findet sich unter anderem ein Uni-T UT8803E Tischmultimeter. Aktuell ist es so um die 160€ zu haben und bietet 6000 counts (3 5/6 Stellen) Präzision – also reden wir hier eher vom unteren Ende der Preis-/Qualitätsskala und in online Foren sollte man lieber nicht zugeben, dass man dieses Instrument besitzt, weil die Klugscheißer sonst in Horden über einen herfallen, weil ein gebrauchtes Agilent oder Fluke Gerät natürlich bei weitem die bessere Wahl sei, wie jeder Nicht-Idiot zweifelsfrei erkenne könne.

Ich mag es dennoch ganz gern. Es hat ein schönes großes helles Display, misst so ziemlich alles, was ich in meinen Projekten so brauche und hat eigentlich ganz passable Messbereiche. Für den günstigen Preis gibt es leider keine Logging Funktion, was schon manchmal praktisch wäre. Aber immerhin hat es eine USB-Schnittstelle über die man dann extern loggen kann. Aber die mitgelieferte Software ist, wie so oft, nur für Windows tauglich und auch nicht gerade auf der Höhe des User Experience Designs:

Aber sie tut was sie soll und gibt uns Hinweise darauf, was man an Daten erwarten darf und welche Funktionen man fernsteuern kann. Und es sieht so aus, als könne man alle Daten über USB empfangen und auch alle Funktionen per Software steuern. Sehr gut!

Protokollerkundung

Jetzt müssen wir nur noch das Protokoll herausfinden. Der Form halber habe ich beim UNI-T Support angefragt, aber erwartungsgemäß keine Antwort bekommen. Also selber herausfinden – Gerät einschalten, USB-Kabel rein und mal schauen:

❯ lsusb
[...]
Bus 006 Device 008: ID 10c4:ea80 Silicon Labs CP2110 HID UART Bridge
[...]

Da ist es. Ich hatte eher auf einen normalen USB-UART Chip gehofft – sowas wie ein CP2102 oder PL2303HX oder so. Aber gut – HID also. Wie man sieht findet sich unser Multimeter an Bus 6 und hat die Gerätenummer 8 bekommen. Achtung: das müsst Ihr jedes mal überprüfen wenn das Gerät z.B. neu verbunden wurde, weil sich die Zahlen fröhlich ändern, je nachdem an welchem USB-Port Ihr es einsteckt und welche anderen Geräte zuvor bereits verbunden wurden. Also nicht wundern, wenn auch im Laufe meines Posts immer wieder mal unterschiedliche Bus und Device Numbers vorkommen sollten...

Vielleicht hat ja jemand schon was geeignetes programmiert? Eine Google-Suche nach Begriffen wie "UT8803E protocol", "UT8803E Linux" oder "UT8803E Python" war unergiebig. Also mal direkt auf Github versuchen – da findet sich mit dem Suchbegriff "UT8803E" immerhin dies: hskim7639/UNI-T. Das klingt sehr gut! Leider scheint das eher work in progress zu sein und verwendet zudem pywinusb, das wie der Name schon sagt, nur für Windows ist. Also schauen wir uns das mal selber an und verwenden ggf. Erkenntnisse aus dem gefunden Code..

Als erstes wollen wir mal prüfen, ob das Instrument von selber Daten sendet, oder ob wir dazu erst irgendeinen Befehl senden müssen. Also bauen wir ein kleines Python Script. Aber wie spricht man so ein HID Device an? Grundsätzlich gibt es die hid library. Alternativ existiert auch eine für den spezifischen Chip: pycp2110. Aber am erfreutesten war ich als ich sah, dass das auch von der pyserial library unterstützt wird. Damit das funktioniert müsst Ihr noch sicherstellen, dass auf dem System auch libhidapi-hidraw0 installiert ist. Und so sieht unser Skript aus:

#! /bin/env python3
import serial

with serial.serial_for_url("cp2110://0006:0008:00") as iface:
    while True:
        dat = iface.read(100)
        print(dat.hex())

Achtung: serial_for_url nimmt es mit dem Format sehr genau. D.h. die Anzahl der Stellen muss genau so sein, wie im obigen Code.

Und ausprobieren:

❯ ./ut8803e.py
ababcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e30303030303030
3c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e3030
30303030303c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd12020131

Sehr gut – es kommen von selber Daten. Das ist doch schon mal eine gute Sache! Bei genauerer Betrachtung fällt auf, dass es bestimmte Dinge gibt, die sich immer wiederholen. Z.B. dieser Block 2e30303030 oder auch die Bytefolge abcd1202. Aber wie groß ist ein einzelner Record? Ausprobieren: Wir lesen einfach mal nicht 100 byte auf einmal, sondern erstmal nur 16:

❯ ./ut8803e.py
ab3c0433abcd120201312b302e303030
303030303c30300433abcd120201312b30
2e303030303030303c30300433abcd1202
01312b302e303030303030303c30300433
abcd120201312b302e30303030303030
3c30300433abcd120201312b302e3030

Nee – das war zu wenig. Also mal 17, 18, 19, und 21 etc. probieren und siehe da – bei Record Länge 21 bekommen wir dies:

❯ ./ut8803e.py
abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433abcd120201312b302e303030303030303c30300433ab
abcd120201312b302e303030303030303c30300433
abcd120201312b302e303030303030303c30300433
abcd120201312b302e303030303030303c30300433
abcd120201312b302e303030303030303c30300433
abcd120201312b302e303030303030303c30300433

Beim ersten read() haben wir mehr bekommen als bestellt (wird da vielleicht erst irgendein Buffer geleert?), aber danach sieht das doch schön regelmäßig aus! Also gehen wir mal davon aus, dass wir die korrekte Länge des Records ermittelt haben. Aber irgendwie ist die Frage, ob wir hier wirklich einen kompletten Record erfassen, oder ob die Grenze vielleicht mitten in der Zeile liegt und wir so quasi an der falschen Stelle schneiden, denn ich sehe hier z.B. kein carriage return oder ähnliches.

Auch stellt sich die Frage, was die ganzen Bytes bedeuten. Zunächst habe ich dazu den Code in dem oben genannten github repo gelesen, aber so richtig erschöpfend war das auch nicht beschrieben oder implementiert. Immerhin konnte ich direkt bei UNI-T ein UT8000E Programming Manual.pdf finden. Darin finden sich zumindest Hinweise wie man bestimmte Bits und Bytes interpretieren muss, auch wenn das dort beschriebene Datenformat offenbar das einer eigenen Library ist und nicht das des eigentlichen Protokolls. Und natürlich konnte ich die im Dokument erwähnte UCI library nirgends finden.

Messwert finden

In unserem obigen Versuch waren alle Records identisch. Das ist auch nicht verwunderlich, denn es ist ja auch nix angeschlossen und das Display zeigt 0.000V. Das wollen wir nun ändern – in der Hoffnung, dass wir identifizieren können, welche Bytes diese Zahl beinhalten. Und es gibt schon einen natürlichen Kandidaten, denn wenn wir die Daten mal als normalen String ausgeben sehen wir dies:

\xab\xcd\x12\x02\x011+0.0000000<00\x043

Und der String '+0.000' riecht doch sehr nach Vorzeichen und Messwert. Also testen wir das mal. Dazu legen wir Spannung von ca 1.5V (Batterie) an:

\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G
\xab\xcd\x12\x02\x011+1.4950100<00\x04G

Und polen diese dann mal um:

\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4950080<00\x04P
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4960080<00\x04Q
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4950080<00\x04P
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4950080<00\x04P
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4950080<00\x04P
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4820080<00\x04L
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4540080<00\x04K
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4960080<00\x04Q
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4950080<00\x04P
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4950080<00\x04P
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4980080<00\x04S
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4950080<00\x04P
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4960080<00\x04Q
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4960080<00\x04Q
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4960080<00\x04Q
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4960080<00\x04Q
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4950080<00\x04P
\xab\xcd\x12\x02\x011-1.4960080<00\x04Q

Es ist naheliegend, dass hier vier Stellen angezeigt werden und der Rest eine andere Bedeutung hat, denn das entspricht der Präzision des Instruments (3 5/6 Stellen). Also halten wir mal fest:

value = dat[6:12]   # Messwert als String

Als nächstes wollen wir mal schauen, wo der aktuelle Modus codiert wird, also Strom, oder Spannung oder... Im Programming Manual steht, dass das in einem eigenen Byte codiert ist. Dabei erwarten wir folgendes:

00: AC V
01: DC V
02: AC µA
03: AC mA
[...]

Also drehe ich mal am Schalter und schaue, wo in den Daten sich was verändert. Das ist an zwei Stellen der Fall: Ganz am Ende und an Position 4. Letzteres ist der Treffer – hier findet man die richtigen Werte. Also unit = dat[4].

Als nächstes machen wir uns auf die Suche nach dem Hold Flag. Multimeter auf Volt stellen und immer wieder Hold ein- und ausschalten. Und so habe ich es im LSB von dat[14] gefunden.

Und nach dem selben Schema erkunden wir nun min/max OL, rel usw.

Fernsteuerung

Was wir bisher noch nicht adressiert haben ist die Fernsteuerung des Instruments. Die Windows Software hat diverse Knöpfe, die im Wesentlichen denen am Gerät entsprechen: Hold, select, range, etc. Wie kommen wir an diesen Teil des Protokolls?

Indem wir die Software belauschen! Dazu installieren wir sie zunächst in einer virtuellen Windows Maschine unter Virtualbox. Als nächstes müssen wir noch den Zugriff auf USB erlauben. Dazu gibt es in Virtualbox unter Devices > USB die entsprechenden Einträge. Einfach das entsprechende Gerät auswählen und schon kann Windows mit ihm reden. Instrumenten-Software starten und hoffen. Und siehe da – es funktioniert. Ich kann die Messwerte in der Software sehen und über die Buttons das Multimeter fernsteuern.

Als nächstes brauchen wir ein Werkzeug mit dem wir den Datenverkehr abfangen können: Wireshark. Also installieren, falls noch nicht geschehen.

Nun müssen wir noch den Kernel-USB-Monitor aktivieren:

sudo modprobe usbmon

Dann Wireshark starten:

sudo wireshark

Nun müssen wir eines der zahlreichen usbmon devices auswählen. Eine kurze Überprüfung mit lsusb ergibt immer noch Bus 006 Device 008. Also usbmon6 auswählen.

Leider befindet sich auch mein WLAN Adapter auf Bus 6 und so werde ich nun fröhlich vollgespammt. Also müssen wir das einschränken, damit wir nur unser Multimeter sehen. Dazu setzen wir einen Display Filter: usb.src == "6.8.0" || usb.dst == "6.8.0"

Und schon bekommen wir dies:

Das sieht zwar schon ganz nett aus, aber es kommen ums verrecken keine weiten Pakete an, obwohl das Multimeter fröhlich Daten sendet, wie ich in der Windows-Software zweifelsfrei sehen kann. Komisch. Nach viel rumprobieren ist dann der Knoten geplatzt: Zwar findet das initiale Setup auf interface 0 statt, aber ganz offenbar wird danach ein neues interface 1 geöffnet auf dem dann der eigentliche Datenfluss passiert. Ändern wir den Display Filter auf usb.dst ~ "6\.8\.." || usb.src ~ "6\.8\.." sieht die Welt schon anders aus:

OK – gut. Als nächstes drücken wir mal den Hold Button in der Software und schauen, ob wir herausfinden können, was die Software dann sendet. Nachdem ich mich durch eine gefühlte Million URB_INTERRUPT in Packages gewühlt hatte, fand ich dann endlich ein paar vom Typ URB_INTERRUPT out – die kamen zur Abwechslung auf interface 2:

Und auf das Interface filtere ich nun erstmal:

OK - also wurden nach unserem Tastendruck vier Datenpakete hintereinander gesendet und die schauen wir uns nun genauer an:

Frame 571: 72 bytes on wire (576 bits), 72 bytes captured (576 bits) on interface usbmon6, id 0
USB URB
    [Source: host]
    [Destination: 6.8.2]
    URB id: 0xffff93fe33fc8840
    URB type: URB_SUBMIT ('S')
    URB transfer type: URB_INTERRUPT (0x01)
    Endpoint: 0x02, Direction: OUT
    Device: 8
    URB bus id: 6
    Device setup request: not relevant ('-')
    Data: present (0)
    URB sec: 1680358519
    URB usec: 534491
    URB status: Operation now in progress (-EINPROGRESS) (-115)
    URB length [bytes]: 8
    Data length [bytes]: 8
    [Response in: 572]
    [bInterfaceClass: HID (0x03)]
    Unused Setup Header
    Interval: 1
    Start frame: 0
    Copy of Transfer Flags: 0x00000000
    Number of ISO descriptors: 0
HID Data: 07abcd04460001c2

Frame 572: 64 bytes on wire (512 bits), 64 bytes captured (512 bits) on interface usbmon6, id 0
USB URB
    [Source: 6.8.2]
    [Destination: host]
    URB id: 0xffff93fe33fc8840
    URB type: URB_COMPLETE ('C')
    URB transfer type: URB_INTERRUPT (0x01)
    Endpoint: 0x02, Direction: OUT
    Device: 8
    URB bus id: 6
    Device setup request: not relevant ('-')
    Data: not present ('>')
    URB sec: 1680358519
    URB usec: 535116
    URB status: Success (0)
    URB length [bytes]: 8
    Data length [bytes]: 0
    [Request in: 571]
    [Time from request: 0.000625000 seconds]
    [bInterfaceClass: HID (0x03)]
    Unused Setup Header
    Interval: 1
    Start frame: 0
    Copy of Transfer Flags: 0x00000000
    Number of ISO descriptors: 0

Frame 573: 72 bytes on wire (576 bits), 72 bytes captured (576 bits) on interface usbmon6, id 0
USB URB
    [Source: host]
    [Destination: 6.8.2]
    URB id: 0xffff93fe33fc8840
    URB type: URB_SUBMIT ('S')
    URB transfer type: URB_INTERRUPT (0x01)
    Endpoint: 0x02, Direction: OUT
    Device: 8
    URB bus id: 6
    Device setup request: not relevant ('-')
    Data: present (0)
    URB sec: 1680358519
    URB usec: 750194
    URB status: Operation now in progress (-EINPROGRESS) (-115)
    URB length [bytes]: 8
    Data length [bytes]: 8
    [Response in: 574]
    [bInterfaceClass: HID (0x03)]
    Unused Setup Header
    Interval: 1
    Start frame: 0
    Copy of Transfer Flags: 0x00000000
    Number of ISO descriptors: 0
HID Data: 07abcd045a0001d6

Frame 574: 64 bytes on wire (512 bits), 64 bytes captured (512 bits) on interface usbmon6, id 0
USB URB
    [Source: 6.8.2]
    [Destination: host]
    URB id: 0xffff93fe33fc8840
    URB type: URB_COMPLETE ('C')
    URB transfer type: URB_INTERRUPT (0x01)
    Endpoint: 0x02, Direction: OUT
    Device: 8
    URB bus id: 6
    Device setup request: not relevant ('-')
    Data: not present ('>')
    URB sec: 1680358519
    URB usec: 751136
    URB status: Success (0)
    URB length [bytes]: 8
    Data length [bytes]: 0
    [Request in: 573]
    [Time from request: 0.000942000 seconds]
    [bInterfaceClass: HID (0x03)]
    Unused Setup Header
    Interval: 1
    Start frame: 0
    Copy of Transfer Flags: 0x00000000
    Number of ISO descriptors: 0

D.h. Zuerst wird ein Paket vom Typ URB type: URB_SUBMIT ('S') geschickt und als Antwort schickt das Instrument dann eins vom Typ URB type: URB_COMPLETE ('C'). Das erste enthält HIDdata, das zweite scheint eine Art Empfangsbestätigung zu sein.

Und das machen wir nun systematisch mit allen Buttons und notieren die gesendeten Messages:

# Hold
07abcd04460001c2
07abcd045a0001d6

# Back light
07abcd04470001c3
07abcd045a0001d6

# Select
07abcd04480001c4
07abcd045a0001d6

# Manual Range
07abcd04490001c5
07abcd045a0001d6

# Auto Range
07abcd044a0001c6
07abcd045a0001d6

# Min/Max
07abcd044b0001c7
07abcd045a0001d6

# Exit Min/max
07abcd044c0001c8
07abcd045a0001d6

# Rel
07abcd044d0001c9
07abcd045a0001d6

# D Value
07abcd044e0001ca
07abcd045a0001d6

# Q Value
07abcd044f0001cb
07abcd045a0001d6

# R value
07abcd04510001cd
07abcd045a0001d6

# Exit DQR
07abcd04500001cc
07abcd045a0001d6

Das erste Byte dürfte ankündigen, dass nun 7 Bytes folgen. Analog findet man bei der häppchenweise Übertragung der Messdaten nämlich Pakete, die so aussehen:

01ab
01cd
0112
0102
[...]

Also lassen wir das erste Byte im Folgenden weg. Wer genau hinschaut wird feststellen, dass die erste Message offenbar den eigentlichen Befehl codiert und die Zweite immer die gleiche ist – offenbar eine Art End-of-command (EOC) oder sowas. Und auch die Struktur der verschiedenen Messages ähnelt sich sehr untereinander. Stellen wir mal alle untereinander und sortiert dar, um das auf uns wirken zu lassen:

abcd04460001c2    # Hold          
abcd04470001c3    # Back light    
abcd04480001c4    # Select        
abcd04490001c5    # Manual Range  
abcd044a0001c6    # Auto Range    
abcd044b0001c7    # Min/Max       
abcd044c0001c8    # Exit Min/max  
abcd044d0001c9    # Rel           
abcd044e0001ca    # D Value       
abcd044f0001cb    # Q Value       
abcd04500001cc    # Exit DQR      
abcd04510001cd    # R value       
abcd045a0001d6    # EOC

Die ersten drei Bytes sind bei allen identisch. Vielleicht eine Art magic number, an der man eine valide Message erkennt? Dann folgen drei Bytes, die vermutlich den Key codieren. 460001, 470001 etc. Das letzte Byte könnte natürlich ebenso dazu gehören, aber die Tatsache, dass es schön brav hochzählt kommt mir irgendwie spanisch vor. Irgendwie riecht das nach einer Prüfsumme. Vor allem wenn man bedenkt, dass das eins zu eins mit den aufsteigenden Zahlen am Anfang der Key Codes korrespondiert. Und noch was fällt mir auf: schaut Euch mal im Vergleich die Daten an, die wir mit unserem Skript vom Gerät empfangen (mV Range DC, nix angeschlossen):

abcd12 0201302b3034352e373435303234303004 45
abcd12 0201302b3034312e393431303234303004 3f
abcd12 0201302b3033382e333338303234303004 45
abcd12 0201302b3033352e353335303234303004 41
abcd12 0201302b3033322e373332303234303004 3d
abcd12 0201302b3032372e353237303234303004 43
abcd12 0201302b3032342e303233303234303004 37
abcd12 0201302b3032322e383232303234303004 3c
abcd12 0201302b3031372e313137303234303004 3d
abcd12 0201302b3031332e363133303234303004 3a
abcd12 0201302b3031302e343130303234303004 32

Ich habe mal die ersten vier Byte und das letzte visuell abgesetzt. Hier ist der Start abcd12 gefolgt von 17 Daten Bytes und der vermuteten Prüfziffer. Bei den Knöpfen war es abcd04 gefolgt von drei Datenbytes und der Prüfziffer. Und:

0x12 = 18
0x04 = 4

Ich wette, das 0xabcd die Magic number für eine Message ist, dann kommt ein Byte, das angibt, wieviele Daten nun folgen (18 bzw. 4 Bytes) und das letze Byte dann die Prüfziffer ist. Natürlich könnte die Prüfung mit etwas wie CRC gemacht werden, aber dann kämen nicht so schöne aufsteigende Zahlen heraus. Vermutlich wirklich eine simple Prüfsumme. Und diese Hypothese prüfen wir nun anhand der ersten drei Messages:

hex(sum(bytearray.fromhex("abcd120201302b3034352e373435303234303004")))
'0x449'

hex(sum(bytearray.fromhex("abcd120201302b3034312e393431303234303004")))
'0x443'

hex(sum(bytearray.fromhex("abcd120201302b3033382e333338303234303004")))
'0x449'

# Empfangener Datensatz von oben: abcd12 0201312b302e303030303030303c303004 33
hex(sum(bytearray.fromhex("abcd120201312b302e303030303030303c303004")))
'0x437'

Hm – korrekt wären nach unserer Theorie 45, 3f, 45 und 33. D.h. wir liegen jedesmal um 0x404 daneben. Oder anders gesagt: die Prüfziffer umfasst die letzten zwei Bytes:

hex(sum(bytearray.fromhex("abcd120201302b3034352e3734353032343030")))
'0x445'
hex(sum(bytearray.fromhex("abcd120201302b3034312e3934313032343030")))
'0x43f'
hex(sum(bytearray.fromhex("abcd120201302b3033382e3333383032343030")))
'0x445'
hex(sum(bytearray.fromhex("abcd120201312b302e303030303030303c3030")))
'0x433'

Das muss natürlich noch mit größeren Datenmengen verifiziert werden, aber mein Bauchgefühl sagt, dass wir es geknackt haben.

D.h. nun fangen wir an, das mal vernünftig zu parsen. Solche Sachen machen direkt in Python keinen Spaß. Aber dafür gibt es die construct library, die ich zum Bitschubsen in Python liebe. Und so definieren wir darin erstmal ein Datenpaket:

import serial
form construct import *

with serial.serial_for_url("cp2110://0006:0008:00") as iface:
    iface.reset_input_buffer()
    while True:
        package = bytearray(iface.read(21))
        print ("\nraw: ", package.hex())

       # Decode values
       record = Struct(
                "signature" / Const(b"\xab\xcd"),
                "length"    / Int8ub,
                "data"      / Bytes(this.length)
                )

        payload = Struct(
                "rectype"   / Bytes(1),
                "mode"      / Int8ub,
                "range"     / Bytes(1),
                "value"     / Bytes(6),
                "foo"       / Bytes(7),  # Hier sind die diversen Flags drin
                "checksum"  / Int16ub
                )

        dat = record.parse(package)
        print(dat)
        val = payload.parse(dat["data"])
        print(val)

Und, oh Freude: Wir bekommen tatsächlich Werte:

raw:  abcd120200312b302e323036303030303c3030043a
Container:
    signature = b'\xab\xcd' (total 2)
    length = 18
    data = b'\x02\x001+0.2060000<00'... (truncated, total 18)
Container:
    rectype = b'\x02' (total 1)
    mode = 0
    range = b'1' (total 1)
    value = b'+0.206' (total 6)
    foo = b'0000<'... (total 7)
    checksum = 1082

raw:  abcd120200312b302e323036303030303c3030043a
Container:
    signature = b'\xab\xcd' (total 2)
    length = 18
    data = b'\x02\x001+0.2060000<00'... (truncated, total 18)
Container:
    rectype = b'\x02' (total 1)
    mode = 0
    range = b'1' (total 1)
    value = b'+0.206' (total 6)
    foo = b'0000<'... (total 7)
    checksum = 1082

D.h. das Parsen funktioniert – nur die Decodierung der diversen Bits (Hold etc.) fehlt noch in obigem Code.

Auf Sendung!

Weiter oben hatten wir kühne Theorien darüber aufgestellt, mit welchen Befehlen man das Instrument fernsteuern kann. Nun wagen wir uns daran, das zu verifizieren, indem wir einfach die oben entdeckten Sequenzen (jeweiliges Kommando und Confirmation Message) an das Gerät senden:

import serial
iface = serial.serial_for_url("cp2110://0006:0008:00")

set_hold = b'\xab\xcd\x04\x46\x00\x01\xc2'
confirm = b'\xab\xcd\x04\x5a\x00\x01\xd6'
iface.write(set_hold)
iface.write(confirm)

Hurra! Es funktioniert! Sobald die beiden Sequenzen gesendet sind, piepst das Gerät kurz und wechselt in den Hold Modus bzw. verlässt diesen wieder.

Device ID?

Nun haben wir fast alle Geheimnisse des Protokolls gelüftet. Aber wenn man die Originalsoftware anschaut gibt es noch einen offenen Punkt: Da wird eine Device-ID angezeigt. Ich habe zwar keine Ahnung, wozu ich die jemals brauchen könnte, aber der Perfektionist in mir will die auch noch auslesen. Also nochmal Wireshark bemühen und mit der Aufzeichnung beginnen, bevor ich die PC-Software in der Virtuellen Maschine starte. Einstellungen analog zu oben, als wir die Buttons ausgetüftelt hatten. Und tatsächlich sendet die Software ganz am Anfang ein Kommando, ohne dass ein Knopf gedrückt wurde:

# request Device-ID
abcd04580001d4
abcd045a0001d6

Und wenn wir das tun, dann kommt kurz darauf ein Datenpaket zurück, das sich von den normalen Messwert Messages unterscheidet:

abcd17003030353030303236333830303030313933

Und wenn man das als ASCII String interpretiert, findet sich darin unsere ID. Sehr gut. Nun bin ich zufrieden!

Implementierung

Nun werde ich mich mal hinsetzen und die ganzen Codeschnipsel in ein richtiges Programm verwandeln. Außerdem müssen wir noch die ganzen Flags korrekt parsen. Das Ergebnis stelle ich dann auf github und werde hier den Link einfügen, sobald es fertig ist.

Update 2023-07-29: Das Github Repository ist nun verfügbar. Ich habe beim Implementieren dann doch direkt das cp2110 Modul verwendet, weil der zusätzliche Layer von pyserial nur die Komplexität erhöht.

Außerdem habe ich inzwischen herausgefunden, dass der confirm/EOC Befehl eigentlich nichts zu tun scheint. Alle Kommandos scheinen problemlos zu funktionieren ohne dieses "Bestätigungs-Paket" zu senden. Mal sehen, ob ich dieses Rätsel noch lösen kann.

rtl-433 MQTT autodiscovery ohne Addon

2023-02-26T00:00:00+01:00

In früheren Posts hatte ich ja schon meine Funkthermometer in Homeassistant (HASS) eingebunden. Das funktioniert wunderbar. Allerdings habe ich inzwischen ziemlich viele solche Temperatursensoren und es wird zunehmend mühsam, die alle im Config-File zu pflegen. Und jedesmal, wenn bei einem Sensor eine neue Batterie fällig wird ändert das blöde Ding seine ID und ich darf wieder ins Config File und den betroffenen Sensor finden, die neue ID rausfinden und dort eintragen. Das ist auf die Dauer etwas lästig.

Bei meiner Recherche bin ich dann auf das rtl_433_mqtt_autodiscovery Addon gestoßen, das dieses Problem adressiert. Bei einem Freund hatten wir das auch schon mal erfolgreich eingerichtet und es funktioniert wie gedacht: Das Addon liest die MQTT Messages mit und wenn es eine rtl-433 Message findet erzeugt es seinerseits eine zusätzliche MQTT Message in einem Format, dass HA versteht und dann die entsprechenden Sensoren von selbst erkennt. Natürlich löst das noch nicht das Problem, mit den Wechselnden IDs, aber zumindest ist es damit getan, zu schauen, welche neuen Sensoren aufgetaucht sind und diese dann entsprechend umzubenennen, dass sie wieder am alten Ort auftauchen.

Nun ist es allerdings so, dass Addons im Gegensatz zu Integrations nicht einfach im Homeassistant eingebunden werden. Addons sind keine Bestandteile von Homeassistant, sondern externe Services, die außerhalb von HASS laufen und mit diesem reden. Dazu muss man verstehen, dass HASS (=Homeassistant) die eigentliche Web Applikation ist und HASSOS ein ganzes Betriebssystem (OS) das dazu gedacht ist, z.B. auf einem Raspberry Pi zu laufen. Und letzteres kann andere Software als Addon verwalten.

Mosquitto ist ein solches Beispiel: es ist ein eigenständiges Stück Software, das einen MQTT Server zur Verfügung stellt. Und bei mir läuft selbiger auch ganz traditionell als Service auf meinem Debian Server. Wer nun HASSOS auf einem Pi laufen hat, der hat garkeinen so direkten OS-Zugriff und würde Mosquitto stattdessen als Addon installieren. Letztlich sind Addons nichts andderes, als irgendwelche Server-Prozesse, die in ihrem eigenen Docker-Container verpackt wurden und dann vom HASSOS Supervisor installiert, gestartet und überwacht werden.

Das ist praktisch, wenn man wenig Ahnung von LINUX hat und/oder es einfach bequemer findet HASS als eine Art Appliance laufen zu lassen, ohne sich direkt mit den Interna befassen zu müssen. Mir persönlich ist das eher unsympathisch und es kommt mir komplexer vor, als es direkt im OS zu verwalten. Z.B. haben wir neulich versucht, ein SSH Addon auf dem Pi eines Freundes zum Laufen zu bekommen. Letztlich hat es funktioniert, aber wir haben ewig daran rumgebastelt, bis es ging. Unter Debian wäre es ein simples apt install sshd gewesen.

Und so wollen wir uns heute mal damit befassen, wie wir in den Genuss dieses Autodiscovery Features kommen, ohne HASSOS zu nutzen.

rtl-433 als Service einrichten

Damit der autodiscovery Service etwas ausrichten kann, brauchen wir zunächst mal den eigentlichen rtl-433 Service der die Sensor-Daten via rtl-sdr empfängt. Das ist bei mir eigentlich schon eingerichtet, aber ich beschreibe es hier trotzdem nochmal, damit man diesen Post als vollständiges Tutorial verwenden kann. Außerdem hatte ich in meiner ursprünglichen Konfiguration das Format der MQTT-Topics der Sensoren verändert und das würde der Autodiscovery Service nicht verstehen. D.h. wenn Ihr meiner ursprünglichen Anleitung gefolgt seid müsst Ihr nun auch zumindest das Config File anpassen. Hier die Schritte:

rtl-433 installieren:

sudo apt install rtl-433

Config File erzeugen (/etc/rtl_433.conf) und diesen Inhalt reinschreiben:

convert si
output mqtt://hal:1883,user=phil,pass=TopS3cret,retain=0
report_meta time:utc
report_meta newmodel

Nun den User für den Service anlegen und in group plugdev aufnehmen, damit er Zugriff auf den rtl-sdr hat:

sudo adduser rtl_433
sudo adduser rtl_433 plugdev

Und noch die permissions einschränken, damit nicht Hinz&Kunz das lesen können (password!):

sudo chown rtl_433:rtl_433 /etc/rtl_433.conf
sudo chmod o-rwx /etc/rtl_433.conf

Als nächstes legen wir das Service File an (/etc/systemd/system/rtl_433.service) – mit diesem Inhalt:

# See https://github.com/merbanan/rtl_433/issues/1651 for original
# suggestion
[Unit]
Description=RTL_433 service
Documentation=man:rtl_433
StartLimitIntervalSec=10
After=syslog.target network.target

[Service]
Type=exec
User=rtl_433
Group=rtl_433
ExecStart=/usr/bin/rtl_433 -c /etc/rtl_433.conf
Restart=always
RestartSec=30s

# View with: sudo journalctl -f -u rtl_433 -o cat
SyslogIdentifier=rtl_433

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Nun können wir den Service starten und dauerhaft aktivieren:

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart rtl_433.service
sudo systemctl enable rtl_433

rtl-433 Autodiscovery ohne Addon

Als nächstes kümmern wir uns um den Auto-Discovery-Service. Dazu habe ich mir mal das git repository genauer angeschaut. Die eigentliche funktionale Komponente ist ein Python Skript namens rtl_433_mqtt_hass.py, das aus dem rtl_433 Package stammt. Unter Debian findet es sich in /usr/share/doc/rtl-433/examples/rtl_433_mqtt_hass.py.

Und das muss man natürlich nicht in einem eigenen Docker Container laufen lassen, sondern kann es wie gehabt in einen systemd Service verwandeln, wie ich es auch schon mit rtl-433 getan habe. Also machen wir das mal.

Das Skript verwendet die paho-mqtt library, also installieren wir die als erstes:

apt install python3-paho-mqtt

Bevor wir das Ganze nun als Service verpacken, wollen wir es erstmal von Hand starten und schauen, ob auch alles funktioniert. Dazu nehmen wir zunächst mal das Discovery Topic Prefix FOO (statt homeassistant), damit beim Testen nicht schon alle möglichen Sachen automatisch in HASS angelegt werden:

> python3 /usr/share/doc/rtl-433/examples/rtl_433_mqtt_hass.py -u phil -P TopS3cret -H hal -D FOO 
MQTT connected: Connection Accepted.
Published inFactory-TH/3/138: battery_ok, temperature_C, humidity

Und in einem anderen Fenster überwachen wir was unter dem neuen Topic ankommt:

mosquitto_sub -h hal -u phil -P TopS3cret -t 'FOO/#'
{"device_class": "battery", "name": "inFactory-TH-3-138-B", "unit_of_measurement": "%", "value_template": "{{ float(value|int) * 99 + 1 }}", "state_topic": "rtl_433/hal/devices/inFactory-TH/3/138/battery_ok", "unique_id": "inFactory-TH-3-138-B", "device": {"identifiers": "inFactory-TH-3-138", "name": "inFactory-TH-3-138", "model": "inFactory-TH", "manufacturer": "rtl_433"}}
{"device_class": "temperature", "name": "inFactory-TH-3-138-T", "unit_of_measurement": "\u00b0C", "value_template": "{{ value|float }}", "state_topic": "rtl_433/hal/devices/inFactory-TH/3/138/temperature_C", "unique_id": "inFactory-TH-3-138-T", "device": {"identifiers": "inFactory-TH-3-138", "name": "inFactory-TH-3-138", "model": "inFactory-TH", "manufacturer": "rtl_433"}}
{"device_class": "humidity", "name": "inFactory-TH-3-138-H", "unit_of_measurement": "%", "value_template": "{{ value|float }}", "state_topic": "rtl_433/hal/devices/inFactory-TH/3/138/humidity", "unique_id": "inFactory-TH-3-138-H", "device": {"identifiers": "inFactory-TH-3-138", "name": "inFactory-TH-3-138", "model": "inFactory-TH", "manufacturer": "rtl_433"}}

Sehr gut – es funktioniert!

Nun brauchen wir ein service file (/etc/systemd/system/rtl433-autodiscovery.service):

[Unit]
Description=RTL_433 autodiscovery service
StartLimitIntervalSec=10
After=syslog.target network.target

[Service]
Environment=MQTT_HOST=hal
Environment=MQTT_USERNAME=phil
Environment=MQTT_PASSWORD=TopS3cret

Type=exec
User=rtl_433
Group=rtl_433
ExecStart=python3 -u /usr/share/doc/rtl-433/examples/rtl_433_mqtt_hass.py -H $MQTT_HOST
Restart=always
RestartSec=30s

# View with: sudo journalctl -f -u rtl_433-autodiscover -o cat
SyslogIdentifier=rtl_433-autodiscover

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Jetzt können wir unseren Service starten und aktivieren, damit er zukünftig von selbst gestartet wird:

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl start rtl_433-autodiscover.service
sudo systemctl enable rtl_433-autodiscover.service

Nutzung in Homeassistant

Die Spannung wächst und wir schauen mal in den Homeassistant:

Super – da sind sie ja! Und ich muss wohl mal zwei Batterien austauschen.

Nun bleiben ein paar Aufräumarbeiten: In meiner alten Konfiguration hatte ich die ganzen Sensoren ja manuell im configuration.yaml File definiert. Das muss nun auskommentiert oder rausgelöscht werden. Wenn ihr das aber gerade von Null auf einrichtet müsst Ihr das natürlich nicht machen.

Die Namen der Devices und der zugehörigen Entities sind aktuell eher kryptisch (z.B. inFactory-TH-1-156) und daher sollten wir sie vernünftig umbenennen. Das geht in HASS unter Settings > Devices&Services > MQTT devices und dann auf das konkrete Device gehen und dort auf das Stift-Icon oben rechts klicken. Nun können wir den Namen des Devices vergeben:

Die Namen der zugehörigen entities passen sich dann von selbst an.

An dieser Stelle können wir die Devices problemlos in ein Dashboard einbinden. Und wenn mal die Batterie gewechselt werden muss, dann muss man nur schauen, welcher Sensor mit kryptischem Namen neu dazu gekommen ist, das alte Device löschen und das neue wieder mit den gleichen Namen versehen. Auf diese Weise bleibt im Dashboard alles konstant und wir behalten auch die Device-History.

Getränkekühlschrank reparieren

2023-02-19T00:00:00+01:00

Wie Ihr schon mitgekriegt habt habe ich das Haus mit Smartplugs gepflastert, die sich nicht nur fernschalten lassen, sondern auch den Energieverbrauch messen. Leider hat kurz danach unser Getränkekühlschrank den Geist aufgegeben und ich bin nun in familiärer Erklärungsnot, dass das bestimmt nix mit meinem Smartplug zu tun hatte. Vor allem aber muss ich zur Rettung meiner Bastlerehre das Ding wieder zum laufen bringen.

Fehlerbild

Sehr einfach: nix geht mehr. Kein Geräusch, kein Kühlen, kein Licht, kein LED-Glimmen. Das hat zwar den Vorteil, dass er nun wirklich viel Energie spart, aber es hat keine Begeisterung ausgelöst. Auf der positiv-Seite würde ich verbuchen, dass also mit hoher Wahrscheinlichkeit das Netzteil im Eimer ist. Und das sollte man doch reparieren können...

Zuerst also den Kühlschrank ausräumen und umdrehen, denn ich vermute die entsprechende Platine hinten. Einmal am Stromkabel entlanghangeln, ein paar Schrauben lösen, Plastikabdeckung abnehmen und schon haben wir die Platine in der Hand:

Die Platine trägt die Bezeichnung PCB110729M1 und kann offenbar unterschiedlich bestückt werden, was dann jeweils das Modell hanny10-12B oder hanny10-12C ergibt – letzteres in meinem Fall. Unten links erkennt man einen dicken ELKO und einen kleineren daneben. Nicht so wirklich zu sehen ist, dass da eine Menge weißer Klebekram dran ist unter dem man dann vier Gleichrichterdioden findet. Etwas weiter rechts gibt es eine verlötete Feinsicherung – die sehr durchgebrannt aussieht.

Bei penibler Inspektion fanden sich an den beiden ELKOS deutliche Schmauchspuren. Offenbar ist wohl mindestens einer davon abgebrannt. Und wenn ich Pech habe hat es die Gleichrichterdioden auch erwischt. Also erstmal alles von diesem Klebekram befreien, auslöten und die Platine putzen. Hier sieht man schön den Rauch an den ELKOs:

Nun die genauen Werte ermitteln:

Feinsicherung F1A250V mit Lötanschluss
4x 1N4007 Diode
ELKO 47µF 25V
ELKO 33µF, 400V

Als nächstes in die Bauteilekiste abtauchen. OK – Ich habe die Dioden und einen 47µF Elko, der 65V aushält. Das ist doch schonmal was. Also Sicherungen und den anderen ELKO bestellen. Die Sicherungen waren als erstes da und so habe ich schonmal alles ersetzt, was da war.

Und nun sieht es auch schon wieder ganz gut aus – fehlt nur noch der dicke ELKO.

Der kam einen Tag später. Meine Elkos sind etwas dicker, als die originalen und so musste ich ein bisschen biegen und tüfteln, um alles unterzubringen. Aber am Ende hat es auf die Platine gepasst:

Ausprobieren

Nun wollen wir es wagen, da mal Strom drauf zu geben. Also erstmal alle Stecker wieder an der richtigen Stelle einstecken. Hatte ich schon erwähnt, dass es eine sehr gute Angewohnheit ist, vor dem Zerlegen ein Photo zu machen?

Dann die Platine in die Halterung einklipsen und die Abdeckung drauf machen. Allen Mut zusammennehmen, Zunge in den Mundwinkel, Luft anhalten langsam bis drei zählen und den Stecker in die Dose. Ich bilde mir ein, dabei eine Art Klicken gehört zu haben, kann mich aber auch irren. Jedenfalls lässt sich der blöde Kühlschrank immer noch nicht einschalten und die anschließende Obduktion ergab, dass erneut die Sicherung durchgebrannt ist. Mist. Immerhin sehen die Elkos etc. immer noch gut aus – keine Schmauchspuren, geblähte Teile oder ähnliches.

Also nochmal die Platine genauer studieren und zudem im Netz recherchieren. Mein nächster heißer Kandidat ist der kleine IC neben den Elkos, die wir schon getauscht hatten. Das ist ein Viper22a SMPS primary switcher, also quasi das Herzstück des Schaltnetzteils. Laut Internet geht sowas gerne mal in Rauch auf und nimmt dabei auch häufiger den Optokoppler (Typ PC817) mit. Netterweise ist beides billig online zu haben und ich habe ein paar davon bestellt.

Zweiter Versuch

Als nächstes also wieder die Sicherung erneuern, IC und Optokoppler tauschen. Dieses mal bin ich weniger forsch und baue nicht gleich alles wieder in den Kühlschrank ein, sondern starte die Platine erstmal auf meinem Basteltisch – zur Sicherheit am Trenntrafo und mit einer 60W Vorschaltbirne zur Strombegrenzung.

Daumen drücken, Luft anhalten und Strom einschalten. OK – die Sicherung hält und es raucht auch nix. Und die Vorschaltbirne ist ebenfalls dunkel geblieben. Das finde ich schonmal gut. Aber funktioniert es auch? Also Spannungen auf der Sekundärseite messen. An den Buchsen für die Lüfter liegen 1,5V an – das scheint etwas wenig, aber die Spannung ist total stabil. Und die größere Buchse liefert, wie auch die Beschriftung nahelegt, 12V. Das klingt eigentlich gut. An diesem Punkt fällt mir jetzt nicht mehr so irre viel ein, das ich "auf dem Trockenen" testen könnte und so schreiten wir zum Härtetest und bauen das Ganze wieder in den Kühlschrank ein.

Und, oh Freude: Die Beleuchtung geht an, er zeigt die aktuelle Temperatur an und der Kompressor läuft:

Und die Temperatur ging dann auch sehr schnell runter. Sehr gut – ich bin der Held der Schaltnetzteilreparatur!

Oder um der Wahrheit die Ehre zu geben: Ich kann ziemlich gut googeln. Und so habe ich viele hervorragende Quellen gefunden, die mein Verständnis von Schaltnetzteilen sowie deren Fehlersuche und Reparatur sehr befördert haben (alle auf Englisch):

IMSAI Guys Video zu Grundlagen von Schaltnetzteilen
Haseeb Electronics gibt einen guten Überblick zur Fehlersuche, auch wenn die persönliche Sicherheit im Video etwas zu kurz kommt.
Thread auf Badcaps, der sich auf fast exakt meinen Getränkekühlschrank bezieht.
Samuel Goldwassers Seite zur Reparatur von Schaltnetzteilen
Jestine Jongs "Trouble shooting & Repairing Switch Mode Power Supplies"

Mikrowellenofen

2023-01-08T00:00:00+01:00

Bei einem lustigen Abend mit Kochen, Wein und Plauderei sagte eine gute Freundin neulich "Alle Leute die ich kenne haben eine coole Küche mit allem Schnickschnack – nur die Mikrowelle ist noch die aus Studentenzeiten."

Ich muss zugeben, dass ich mich dabei irgendwie ertappt fühlte, denn genau so isses: Wir haben bei der Küchenplanung coole Geräte ausgesucht, aber eine neue Mikrowelle haben wir nicht gekauft, sondern meine allererste aus Studententagen in einem Schrank versteckt. Die hatte damals 50 DM gekostet und sieht inzwischen schon etwas strapaziert aus, aber sie funktioniert wie am ersten Tag und ich dachte mir, ich brauche weder eine zusätzliche Grillfunktion, noch spezielle Programme für verschiedene Lebensmittel und auch keinen Internetanschluss. Also ist sie geblieben:

Soweit ich mich erinnere hat sie eine Leistung von 700W und das User-Interface besteht aus zwei Drehknöpfen für Leistung und Zeit sowie einem Druckknopf zum Öffnen der Tür. Was braucht man mehr?

In gewisser Weise sehe ich die Mikrowelle als Küchengerät zweiter Klasse – ich verwende sie halt zum Auftauen von Sachen, oder mache mal eine Tasse Glühwein darin heiß, aber zum wirklichen Kochen kommt sie nie zum Einsatz. Und früher hatte sie gelegentlich noch einen Nebenjob in der sicheren Entsorgung von Datenträgern – also Daten-CDs braten (super Schauspiel, aber lasst Euch nicht von Eurer Frau dabei erwischen...).

Leistungsstufen

Als erstes wollen wir mal die Leistungsaufnahme verifizieren. Dazu verwenden wir einen meiner Smartplugs mit Energiemessfunktion. Dann stellen wir ein Glas Wasser rein und schalten es ein. Die Messdaten holen wir uns dabei direkt vom Smartplug, auf dem die ESPhome Firmware läuft. Dafür nehmen wir unser esphomelogger tool:

esphomelogger test-plug -P Foo3ar5ecret > log.tsv

... und laden die Daten in R, um hübsche Plots zu machen.

Das Gerät hat insgesamt 5 Leistungsstufen, also wollen wir mal erforschen, welcher Leistung die entsprechen. Wir fangen bei Stufe 1 an, lassen ca. 1.5 Minuten laufen, dann 30s Pause und weiter auf Stufe 2 – da capo al fine:

Wie man sieht, regelt das Gerät nicht die Strahlungsleistung per se herunter, sondern die mittlere Leistung durch Pulswellenmodulation, d.h. es wird eine Weile eingestrahlt, dann einen Moment Pause, wieder einstrahlen etc. Da unsere sampling-Rate 1s beträgt haben wir die kurzen Einstrahlungsperioden auf Stufe 1 sicherlich nicht voll erwischt und so scheint es, als würde teils mit reduzierter Leistung mikrowelliert.

Die maximale Leistung beträgt etwa 1150W (gestrichelte rote Line) und das Gerät verbraucht für Licht und Drehteller ca. 41 W (gestrichelte grüne Line). Also bleiben noch $1150 - 41 = 1109\text{W}$ für die "Heizung". Soviel also zu meinem Gedächtnis...

Heizleistung

Nun stehen aber auch diese rund 1110 W Heizleistung nicht komplett für unser Mittagessen zur Verfügung, denn das Magnetron wird sicher keinen 100%igen Wirkungsgrad haben. Also machen wir mal ein kleines Experiment:

Doppelwandiges Glas
250g Wasser
Digitalthermometer mit K-Typ Fühler
Mikrowelle auf höchste Stufe (also ununterbrochene Einstrahlung)

Wir messen zunächst die Ausgangstemperatur $\vartheta_0$, lassen dann die Mikrowelle eine Weile laufen und bestimmen danach die erreichte Temperatur $\vartheta_1$.

Zu Beginn hatte das Wasser 20.3°C und nach 2 Minuten in der Mikrowelle habe ich schnell mit einem kleinen Holzspießchen umgerührt, damit die Temperatur im Glas halbwegs homogen ist und dann 77.2°C gemessen.

Die spezifische Wärmekapazität von Wasser beträgt ca. $4.18 \frac{\text{kJ}}{\text{kg} \cdot \text{K}}$ und ist definiert als

$$ c = \frac{\Delta Q}{m \cdot \Delta \vartheta} $$

, wobei

$Q$: zugeführte Wärme [J]
$m$ : Masse des Wassers
$\Delta \vartheta$: Temperaturunterschied [K]

Nun nach $\Delta Q$ auflösen und unsere Messwerte einsetzen:

$$ \Delta Q = c \cdot m \cdot \Delta \vartheta $$

$$ \Delta Q = 4.18 kJ/kg \cdot 0.250kg \cdot (77.2°C - 20.3°C) $$

$$ \Delta Q = 4.18 kJ/kg/K \cdot 0.250kg \cdot 56.9K $$

$$ \Delta Q = 59.5 kJ $$

Nun kennen wir die zugeführte Energie in kJ. Um auf die Heizleistung $P$ zu kommen, müssen wir durch die Zeit teilen:

$$ \Delta Q = P \cdot \Delta t $$

$$ P = \Delta Q / \Delta t = 59500 J / 120s = 496 W $$

Wie wir oben überschlagen hatten, hat das Magnetron ca. 1110W Eingangsleistung. Also beträgt der Wirkungsgrad $496W / 1110W = 44.7\%$. Wikipedia sagt, ein Magnetron habe "bis zu 80%" Wirkungsgrad und für Mikrowellenherde werden 65% angegeben. Also ist meine alte Mikrowelle nicht so die effizienteste. Aber wenn man bedenkt, dass Sie ca. 30 Jahre alt ist dürfte das schon plausibel sein.

Managing ESPhome configs

2022-11-27T00:00:00+01:00

Wie Ihr Euch vielleicht erinnert, hatte ich ein kleines Gefrierschrank-Malheur das auf dem versehentlichen Ausschalten eines Smartplugs beruhte. Das ist natürlich ärgerlich! Und wenn ich so darüber nachdenke, wäre das auch sehr vermeidbar gewesen, wenn denn der Schalter am Smartplug deaktiviert gewesen wäre. Also habe ich mir ein alternatives Konfig-File für den nous A1T Smartplug gebaut, bei dem der Schalter inaktiv ist.

Da ich inzwischen diverse Geräte habe, auf denen eine ESPhome Firmware läuft habe ich mir ein modulares Konfigurationsschema eingerichtet und ich dachte mir, ich zeige Euch das heute mal.

Modularität

Praktischerweise ist es nämlich möglich, in ESPhome Config Files wieder andere Files zu importieren. Z.B. sieht mein Config File (espresso.yml) für den Sonoff S20, der die Espressomaschine steuert so aus:

substitutions:
  devicename: "espresso"

packages:
  base: !include lib/base.yml
  sonof-s20t: !include lib/sonoff-s20.yml

Das ist sehr übersichtlich. Hier werden nur Dinge konfiguriert, die spezifisch für genau dieses Gerät sind. Alles andere wird importiert. Auf diese Weise kann ich auch sehr bequem Updates oder Änderungen auf alle Geräte ausrollen und halte die Config-Dateien schön einfach.

In base.yml finden sich, wie schon angemerkt, die Konfigurationselemente, die für alle ESPhome Devices gelten. Z.B. die WLAN Konfiguration, Captive Portal Zugangsdaten etc.:

# common settings  for all ESP devices

wifi:
  ssid: !secret wifi_ssid
  password: !secret wifi_password
  fast_connect: on

  ap:
    ssid: "${devicename}-AP"
    password: !secret ap_password

api:
  password: !secret api_password

ota:
  password: !secret api_password

captive_portal:

time:
  - platform: homeassistant
    id: homeassistant_time

logger:

web_server:
  port: 80

sensor:
  - platform: wifi_signal
    name: "${devicename} - Wifi Signal"
    update_interval: 60s
    icon: mdi:wifi

  - platform: uptime
    name: "${devicename} - Uptime"
    update_interval: 60s
    icon: mdi:clock-outline

text_sensor:
  - platform: wifi_info
    ip_address:
      name: "${devicename} - IP Address"
    ssid:
      name: "${devicename} - Wi-Fi SSID"
    bssid:
      name: "${devicename} - Wi-Fi BSSID"
  - platform: version
    name: "${devicename} - ESPHome Version"
    hide_timestamp: true

binary_sensor:
  - platform: status
    name: "${devicename} - Status"

Wie man sieht sind keine echten Passwörter hinterlegt und so kann ich diese Datei hier problemlos teilen. Letzte sind secrets.yml gespeichert (diesmal natürlich mit geänderten Passworten):

wifi_ssid: "mySSID"
wifi_password: "My wifipassword"
ap_password: "My Accesspoint password"
api_password: "My APIpassword"

Die Sonoff-S20 spezifischen Config Elemente stehen wiederum in sonoff-s20.yml:

# sonoff S20 common settings

esphome:
  name: $devicename
  comment: "Sonoff S20 Smartplug"
  name_add_mac_suffix: false

esp8266:
  board: esp8285
  restore_from_flash: true

binary_sensor:
- platform: gpio
  pin:
    number: GPIO0
    mode:
      input: true
      pullup: true
    inverted: true
  name: "Button"
  on_press:
    - switch.toggle: relay

switch:
- platform: gpio
  name: "${devicename} Relay"
  pin: GPIO12
  id: relay

Und mit der Zeit entsteht so ein hübsch aufgeräumter Baum von Config-Elementen:

.
├── dryer.yml
├── espresso.yml
├── freezer.yml
├── fridge.yml
├── lib
│   ├── base.yml
│   ├── nous-a1t-noswitch.yml
│   ├── nous-a1t.yml
│   ├── secrets.yaml
│   ├── sonoff-base.yml
│   └── sonoff-s20.yml
├── secrets.yaml -> lib/secrets.yaml
├── shop-heater.yml
├── washer.yml
└── wine-fridge.yml

Ein YAML File für jedes Gerät, das sich aus den generischen Configs im lib/ Folder bedient.

Und man kann sehen, dass ich nun für den nous A1T Smartplug eine alternative Config nous-a1t-noswitch.yml angelegt habe, die dem Knopf des Plugs keine Funktion zuweist, so dass man ihn nicht manuell schalten kann.

Gefrierschrank ohne Stromverbrauch – Dieser Life-Hack wird Dein Leben verändern!

2022-11-26T00:00:00+01:00

In einem kürzlichen Post hatten wir uns damit beschäftigt, wieviel Strom ein Tiefkühler verbraucht und wie sich die eingestellte Temperatur auf den Verbrauch auswirkt.

Natürlich hat mich das Thema nicht losgelassen und ich habe mich weiter damit beschäftigt und kann Euch heute den ultimativen Stromspartrick für Euren Gefrierschrank verraten!

Tiefkühler mit Null Stromverbrauch

Nein – Ihr braucht kein Perpetuum Mobile oder ähnlichen Quatsch! Es ist wirklich super einfach und absolut jeder kann den Stromverbrauch seiner Haushaltsgeräte mit diesem simplen Trick auf Null kWh drücken. Garantiert!

Glaubt Ihr nicht? Hier der Beweis:

Jetzt seid Ihr platt, was?

Das Geheimnis

Wie ich das hinbekommen habe?

Naja, also äh. Im Wesentlichen muss man versehentlich den kleinen Knopf am Wifi-Smartplug drücken und auf diese Weise das angeschlossene Gerät ausschalten. Dann geht der Energieverbrauch zuverlässig auf Null runter – versprochen.

Gibt es sonst irgendwas zu beachten?

Ja: Tiefkühlgut hält sich ungekühlt nicht lange und so ist es ratsam, den gesamten Inhalt umgehend in den Müll zu werfen. Einiges kann auch auf den Kompost (Pizza, Tk-Brötchen oder Obst und Gemüse).

Das man sich damit bei seiner Gattin unbeliebt macht muss ich nicht extra erwähnen, oder? Keine Ahnung, wie ich das hingekriegt habe – vielleicht waren es ja auch die Katzen...

LINUX auf einem TC241W Thin Client?

2022-11-20T00:00:00+01:00

Landläufig sagt man Windows ja nach ein rücksichtsloser Ressourcenfresser zu sein. Jeder der schonmal versucht hat Windows auf einem Rechner zu betreiben, der exakt den offiziellen Minimalanforderungen genügt, weiß, dass das kein Spaß ist. Microsoft weiß das natürlich auch, aber es ist auch verständlich, dass sie am Markt der Uraltcomputer nur wenig interessiert sind. Etwas anders sieht die Sache aus, wenn das betreffende Gerät ein Thinclient ist – der soll ja keine großen Funktionen haben, sondern nur einen Remote-Login ermöglichen. Und so gab es früher sowas wie Windows 7 embedded – also ein ordentlich abgespecktes Windows für solche Teile. Heute gibt's das nicht mehr separat, aber dennoch kann man z.B. ein extrem abgespecktes Win10 vom normalen Installationsmedium aufspielen.

Um alten Computern zum normalen Gebrauch neues Leben einzuhauchen, kann man aber LINUX installieren und ein sparsames Desktop Environment verwenden. Auf diese Weise werden auch uralte Gurken oft wieder richtig benutzbar. Diese Strategie verwenden auch viele Organisationen, die gespendete alte Computer auf diese Weise für die Empfänger wieder flott machen. Auch bei uns gibt es so einen Verein und kürzlich habe ich auf diesem Weg diverse Hardware einem vernünftigen Zweck zugeführt, die bei mir nur so lange Staub gesammelt hätte, bis ich sie dann doch irgendwann entsorgt hätte.

Thinclient Challenge

Wie es der Zufall so will habe ich gerade ganz frisch eine ganze Ladung ausrangierte Thinclients in die Hände bekommen. Solchen Geräten kann ich bekanntermaßen nicht widerstehen und habe sie, zum Verdruss meiner Frau, nun im Wohnzimmer stehen.

Konkret handelt es sich um Samsung TC241W Thinclients und die haben eine Besonderheit: Das sind All-in-one Geräte, also 24" Monitore mit integriertem Thinclient. Sehen für ihr Alter noch erstaunlich modern aus und kamen mit Win 7 embedded 32bit.

Die Ausstattung ist erwartungsgemäß moderat:

AMD G-T40N CPU, dual core, 1GHz
2 GB RAM
8 GB SSD
AMD Radeon HD 6250 Grafik
24" Bildschirm, 1920x1080
2 Lautsprecher integriert
4x USB2.0
DVI out
RS232
Gigabit LAN
Audio Line in, mic, headphone
VGA in

RAM und Disk kann man ja tauschen, aber die CPU wird wohl der totale Engpass werden. Passmark gibt dem Prozessor sagenhaft jämmerliche 299 Punkte. Mein aktuelles Laptop ist 50 mal schneller und selbst mein HP T520 Thinclient bringt doppelt so viel Wumms. Wobei letzterer sich als Minimal-Server für eine Homeassistant-Installation erstaunlich gut schlägt.

Schmalspur Desktop-Computer

Bleibt die Frage, was man mit denen noch sinnvolles machen kann. Und so will ich mal testen, ob man auf so eingeschränkter Hardware ein Desktop Linux System zum Laufen bekommt und ob das so schmerzhaft in der Benutzung ist, wie ich es mir gerade vorstelle.

Tatsächlich wollen wir das mal mit Xubuntu versuchen. Also garnicht sooo minimal. Bin gespannt, ob es sich auf so wenig Disk überhaupt installieren lässt...

Also den Installations-Stick einstecken, einschalten und dann im Windows Shift-Reboot. Dann wie verrückt Esc, F1, F2 und so drücken und hoffen, dass uns das ins BIOS bringt. Tut es – gut. Dort den USB-Stick zum präferierten Boot-Device machen und neu starten.

Und tatsächlich bootet er vom Stick und die Xubuntu Installation nimmt ihren Lauf. Allerdings hat das Teil keinen Wlan-Adapter und ich keine Lust ein Ethernetkabel zu holen und so musste der Installer erstmal darauf verzichten, die Pakete zu aktualisieren. Aber egal – zum ersten Testen soll es reichen.

Usability Test

Also eine richtige Rakete ist er nicht geworden – das kann ich gleich sagen.

Der Boot-Vorgang ist mit nur 38s bis zum Login-Screen noch erfreulich schnell. Login hingegen finde ich schon eher grenzwertig: zwar reagiert er sofort nach der Passworteingabe, aber bis der Desktop dann wirklich komplett mit allen Icons und Gedöns da ist vergehen satte 20 Sekunden. Spritzig ist anders.

LibreOffice Writer braucht so 9 bis 10 Sekunden bis es komplett betriebsbereit ist und Firefox ohne irgendwelche Plugins 11 Sekunden.

Sobald die Anwendungen aber geöffnet sind reagieren die Menüs recht prompt und fühlen sich fast normal an. Sobald man irgendwas intensiveres anfordert dauert es dann halt wieder ein bisschen.

Internet surfen geht schon, aber Firefox rendert eher gemütlich. YouTube funktioniert auch einigermaßen: Am Anfang jedes Videos ist ein bisschen Geduld gefragt, aber dann kann man ganz ok zusehen.

Speichersituation

Als nächstes habe ich mal in der Bastelkiste nach einem USB-Wlan-Adapter gegraben und dann alle Pakete updaten lassen. Während das Update lief ist ihm eigentlich komplett der Festplattenplatz ausgegangen; irgendwie hat er es dennoch geschafft das komplett durchzuziehen ohne abzuschmieren. Im Anschluss habe ich noch schnell mit sudo apt clean wieder ein bisschen Platz gemacht. Von der 7GB SSD gehen 0.5GB für die Boot-Partition drauf und uns bleiben auf /dev/sda1 noch 1.3GB zur freien Verfügung. Wenn das kein Luxus ist. D.h. die Festplatte ist ein ziemlicher Flaschenhals bei der ganzen Sache – mit den 2GB RAM scheint das System ganz gut zurecht zu kommen, solang wir uns auf ein bisschen Schreiben, Email lesen und Web Surfen beschränken, aber eigene Dateien sollten wir uns eher nicht wünschen...

Zweiter Versuch: Debian i386 (32bit)

Nun war es vielleicht keine so gute Idee, auf so schwacher Hardware ein 64bit System zu installieren. Also versuchen wir mal 32bit. Aber (X)Ubuntu unterstützt das nicht mehr. Also greifen wir zum guten alten Debian.

Die Installation verlief gewohnt problemlos. Im Gegensatz zu Ubuntu ist Debian von Haus aus aber frei von unfreier Software. Wir brauchen aber die nicht ganz so freien AMD Radeon Firmware, damit die Grafikkarte vernünftig geht. Also:

sudo vi /etc/apt/sources.list

Und dort bei den ganzen deb Zeilen am Ende noch contrib non-free hinzufügen und schon können wir das nötige nachinstallieren:

sudo apt update
sudo apt install firmware-amd-graphics

Rechner neu starten und schon sieht das alles manierlich aus.

Wirklich schneller ist er dadurch nicht geworden – war ja auch nicht zu erwarten. Dafür sieht es nun besser aus in Sachen Festplatte: Wir haben nun unglaubliche 2.2GB zur freien Verfügung. Allerdings installiert Debian standardmäßig auch weniger Software.

Hackability

Na dann wollen wir dem Gerät mal ins Innere blicken. Das ist allerdings garnicht so einfach, denn im Gegensatz zu meinen alten HP-Thinclients ist dieser von Samsung nicht sehr wartungsfreundlich! Man muss ziemlich am Plastikgehäuse rumbasteln, um selbiges auf zu bekommen. Dazu legen wir den Monitor mit dem Screen nach unten auf den Tisch. Als nächstes brauchen wir so einen flachen Mini-Spatel (aka Spudger):

Den setzen wir nun an verschiedenen Stellen in die Fuge zwischen den beiden Hälften des Plastikgehäuses und tasten uns langsam seitlich vor bis eine besonders enge, feste Stelle kommt. Dort hebeln wir nun vorsichtig, aber auch energisch bis das obere Plastikteil mit einem leichten Knacken oder Krachen aus der Halterung springt. Auf diese Weise arbeiten wir uns rund ums gesamte Gehäuse bis wir die hintere Plastikabdeckung abnehmen können und mit dem nüchternen Anblick der blechernen Rückseite belohnt werden:

Nachdem das endlich geschafft ist müssen wir nun die Blechabdeckung entfernen. Dazu ziehen wir erstmal die beiden kleinen Stecker, die man am unteren Bildrand sieht. Nun lässt sich der Blechdeckel leicht entfernen und nach oben klappen, darin findet sich die Elektronik:

Links ist das Netzteil zu sehen und rechts das Mainboard – jeweils von hinten. Um an die Vorderseite zu gelangen, müssen wir die vier Schrauben in den Ecken lösen und auch die Schauben DVI und RS232 Port, sonst bekommt man das Board nicht heraus. Und hier ist die Vorderseite:

Wie man sieht, sieht man nicht viel: Ein riesen CPU-Kühler, die ganzen Anschlüsse, ein einzelner Slot für den RAM-Riegel und ein mini-PCIe Slot mit der SSD drin.

Upgrade

Nun könnte man auf den abwegigen Gedanken kommen, das Ding aufzurüsten – z.B. mit 8GB und einer 128GB SSD. Die wären für 32€ bzw. 22€ online zu haben. Das würde natürlich kein normal denkender Mensch machen.

Aber falls man es doch tun sollte und dann wieder ein Debian installiert würde man folgendes sehen:

$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
udev            3.9G     0  3.9G   0% /dev
tmpfs           785M  1.2M  784M   1% /run
/dev/sda1       116G  3.3G  107G   3% /
tmpfs           3.9G     0  3.9G   0% /dev/shm
tmpfs           5.0M  4.0K  5.0M   1% /run/lock
tmpfs           785M   52K  785M   1% /run/user/1000


$ free -h
               total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           7.7Gi       237Mi       7.1Gi       1.0Mi       330Mi       6.8Gi
Swap:          975Mi          0B       975Mi

Und wie benutzbar fühlt sich das Ganze nun an?

Zeit für Boot: 38s
Startzeit LibreOffice: 9s
Firefox: 12s

Hm. Im Klartext: Die Aufrüstung bringt garnichts in Sachen Geschwindigkeit. Schade.

Fazit

Man kann auf dem Gerät in der Tat einfache Arbeiten machen, aber man sollte schon ein eher geduldiges Gemüt haben. Die mikroskopische SSD ist unangenehm, kann aber getauscht werden, ebenso wir das RAM. Aber gegen die unterirdisch langsame CPU ist kein Kraut gewachsen.

Auf der Plus-Seite ist zu bemerken, dass der Bildschirm durchaus OK ist – die Auflösung passt und auch der Kontrast ist in Ordnung. Am besten wäre es wohl, den eingebauten Thinclients still zulegen und durch einen Raspberry Pi oder besseren Thinclient zu ersetzen. Nur schade, dass es nur einen VGA-Eingang gibt und nichts digitales. Vielleicht würde es sich lohnen, das interne Video-Flachbandkabel zu nutzen – vielleicht ist es DVI? Aber das muss warten – vielleicht gehe ich das ein anderes mal an. Und der VGA-Eingang wartet auch noch darauf, mal getestet zu werden.

Alles in Allem würde ich sagen, man kann die Kiste für kleine Projekte verwenden, die entweder ganz ohne GUI auskommen, oder eine sehr einfache Anwendung erfordern: als Linux-basierter Kiosk, interaktives Kunstwerk oder sowas. Als Desktop Computer ist er nicht zumutbar.

Strombegrenzer Glühbirne

2022-11-19T00:00:00+01:00

Ich versuche mich gerne an Reparaturen elektrischer Geräte. Wenn diese den Geist aufgeben, sind oft diverse Bauteile "abgeraucht" und die Schaltung verhält sich dann beim Einschalten auf interessante Weise anders, als vorgesehen. Und wenn es dumm läuft hat das Gerät durch den Defekt einen Kurzschluss in der Schaltung, oder zumindest fließt mehr Strom, als vorgesehen.

Beim Reparaturversuch tauscht der geneigte Bastler nun also den einen oder anderen Elko oder vielleicht eine Diode und der Form halber noch einen Widerstand etc. Nun sollte eigentlich alles wieder funktionieren. Eigentlich – oft tut es das aber noch nicht und anstatt uns mit tadelloser Funktion zu erfreuen brennen die soeben eingelöteten Bauteile erneut durch, weil wir eben doch nicht alle Probleme entdeckt hatten. Das ist frustrierend und kostet Zeit und Geld.

Nun könnte man irgendwie vorsichtiger zu Werke gehen. Nur wie? Bei kleinen Schaltungen mit ein paar Volt Versorgungsspannung nehme ich dann mein Labornetzteil und stelle an selbigem die Strombegrenzung ein. Auf diese Weise bekommt meine 5V Platine dann nur ein paar mA und nicht alles was geht. Oft verhindert diese Maßnahme das sonst unvermeidliche Kondensatorfeuerwerk.

Aber was machen wir mit Geräten, die mit 230V versorgt werden und z.B. das Netzteil selbst im Verdacht steht, des Übels Wurzel zu sein?

Herr Edison zu Hilfe!

Im Netz habe ich irgendwann mal ein coolen Trick gelesen, der bei Radiofreunden und anderen Elektrobastlern beliebt und an Einfachheit kaum zu überbieten ist: Wir schalten eine altmodische Glühbirne in Serie! Wichtig: es muss eine echte Glühbirne sein, keine LED oder Leuchtstofflampe!

Solange nur ein relativ geringer Strom fließt, stört die Lampe den Stromfluss kaum. Wenn das dahinter geschaltete Gerät sich aber einen richtig dicken Schluck Elektronen gönnen will, dann wird die Birne heiß und fängt an zu leuchten. Dabei steigt ihr Widerstand ordentlich an. Das hat zwei Vorteile:

Das Leuchten zeigt uns an, dass da mehr Strom fließt, als gewünscht.
Das zu reparierende Gerät wird vor noch höheren Strömen geschützt.

Mit anderen Worten: die Glühbirne ist ein Kaltleiter! Und Kaltleiter (PTC Widerstände) verwendet man bekanntlich in Schaltungen als Überstromschutz.

Glühbirnen Kennlinen

Die Glühbirne wird hier ja wegen ihrer Kaltleiter-Eigenschaft als eine Art Sicherung missbraucht. Und um das besser zu verstehen, werden wir mal ein paar Glühbirnen genauer untersuchen.

Konkret habe ich drei Glühbirnen mit jeweils 40W, 60W und 150W Leistungsangabe durchgemessen. D.h. ich habe mit dem Variac verschiedene Spannungen zwischen ≈1V bis 240V angelegt und den Strom gemessen ( Daten hier).

Aus Strom und Spannung können wir dann noch Leistung (P[W]) und den Widerstand (R[Ω]) ausrechnen. Und diese ganzen Werte wollen wir nun einmal gegeneinander plotten:

Strom gegen Spannung

Das erste das auffällt ist, dass die Linien keine Geraden sind, wie es sich für einen anständigen ohm'schen Widerstand gehören würde, sondern die Kurve sich mit zunehmender Spannung abflacht. Ein Kaltleiter eben.

Leistung gegen Spannung / Strom

Auch hier ist natürlich die Kaltleitereigenschaft zu sehen. Vor allem aber hat mich verblüfft, wie gut die Leistung bei 230V mit der Nennleistung übereinstimmt. D.h. wer kein Energiemessgerät hat wäre tatsächlich garnicht schlecht beraten, seine Energiemessstecker mittels einer Referenzglühbirne zu kalibrieren...

Widerstand gegen Spannung

In diesem Plot können wir schön sehen, wie der Widerstand sich bei zunehmender Spannung um ein Vielfaches steigert: Z.B. startet die 150W Birne mit knapp 26Ω (bei 1.156V) und steigert sich auf knapp 350Ω (bei 240V). Das ist das 13.5 fache.

Widerstand gegen Strom

Nun kommen wir zu meiner Lieblingskurve:

Der Strom durch den Glühwendel heizt selbigen auf und lässt den Widerstand stark steigen. Das zeigt uns, welche Schutzwirkung die Glühbirne entfaltet, wenn sie in Serie zu unserem Messobjekt geschaltet wird.

Temperaturkennline

Noch schöner wäre es natürlich, den Widerstand direkt gegen die Temperatur darstellen zu können. Dazu habe ich erstmal mein Infrarotthermometer rausgekramt. Allerdings musste ich dabei lernen, dass es mir nicht möglich war auch nur einigermaßen zuverlässige Temperaturwerte zu erheben. Ob es am Glas der Birne lag oder eher daran, dass der Glühwendel sehr klein ist kann ich nicht sagen, aber ich habe diesen Ansatz schnell aufgegeben.

Was also tun?

Eine Möglichkeit wäre, die Glühbirne in den Backofen zu stecken und dann den Widerstand zu messen. Allerdings ist das ziemlich aufwändig und ich habe grade keine hitzefeste Fassung da. Auch würden wir damit nur den unteren Bereich abdecken, denn unsere Birne wird bei haushaltsofenüblichen Temperaturen kaum das leuchten anfangen. Nicht einmal auf ein Glimmen dürften wir hoffen.

Also hilft nur schummeln und ein paar Werte nachschlagen. Glühwendel sind aus Wolfram und schlaue Leute haben für gängige Materialien bereits wichtige Eigenschaften ermittelt. So habe ich den folgenden Artikel gefunden:

Electrical Resistivity of Selected Elements P. D. Desai, T. K. Chu, H. M. James, and C. Y. Ho Journal of Physical and Chemical Reference Data 13, 1069 (1984) doi:10.1063/1.555723

download link

Dort wurde unter anderem Wolfram vermessen. Abbildung 10 (auf Seite 1093 bzw. S. 25 im PDF) zeigt den spezifischen Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur.

Der spezifische Widerstand ist definiert als

$$\rho = R \cdot \frac{A}{l}$$

wobei $A$ die Querschnittsfläche und $l$ die Länge des Leiters sind.

Wenn wir also Durchmesser und Länge des Glühfadens und $\rho_\text{Wolfram}$kennen würden, könnten wir also den Widerstand berechnen:

$$ R = \rho \cdot \frac{l}{A} $$

Ich würde Euch die Originalabbildung gerne hier zeigen, aber leider ist meine Anfrage beim Journal zwecks Genehmigung noch unbeantwortet.

Aber um dem mathematischen Zusammenhang zwischen spezifischem Widerstand ρ und der Temperatur nachzugehen, habe ich die o.g. Abbildung mit Engauge digitalisert. Das ist ein sehr nützliches Werkzeug, um aus einer Abbildung wieder Daten zu erzeugen. Man lädt die Abbildung einfach in das Programm, markiert den Nullpunkt und bekannte Positionen auf beiden Achsen und im Anschluss jede Menge Punkte auf der Kurve. Engauge rechnet dann aus, welche Koordinaten die Punkte haben und man kann das Ganze in CSV exportieren und weiter verarbeiten.

Und das machen wir jetzt mal – als erstes plotten wir die Daten nochmal:

Wie in der Originalgrafik ist die Temperatur in K und der spezifische Widerstand in $10^{-8}\Omega\text{m}$ angegeben.

Wie man leicht sehen kann, ist der Zusammenhang nicht linear. In der Praxis geht es aber oft um relative kleine Temperaturbereiche, so dass eine lineare Näherung ausreichend ist. Entsprechend wird meist der lineare Temperatrkoeffizient angegeben. Laut Wikipedia liegt er für Wolfram und Temperaturen in der Nähe von 20°C bei $\alpha = 4.4\cdot 10^{-3} \text{K}^{-1}$. Der Widerstand verändert sich um 0.44 % mit jedem Grad Temperaturunterschied.

Mal sehen, ob wir das anhand unserer Daten reproduzieren können. Als erstes müssen wir mal einen Ausschnitt der Daten nehmen, der so in der Gegend von 20°C liegt:

> dat2
temp resistivity
 178        2.85
 195        3.30
 209        3.59
 223        3.94
 241        4.30
 256        4.67
 275        5.08
 301        5.71
 322        6.11
 344        6.59
 364        7.08
 396        7.77

Mit ein wenig Interpolation finden wir $\rho_\text{293.15K} = 5.499$. Und damit können wir den Faktor f berechnen und ein lineares Modell fitten:

dat2 <- transform(dat2, f=resistivity/5.499)
> lm(f~temp, dat2)

Call:
lm(formula = f ~ temp, data = dat2)

Coefficients:
(Intercept)         temp  
   -0.19610      0.00407

D.h. wir kommen auf $\alpha = 4.07\cdot10^{-3} \text{K}^{-1}$ Garnicht schlecht für Daten, die wir aus einer alten unscharfen Abbildung extrahiert haben.

Da wir es aber mit einer Glühbirne zu tun haben müssen wir deutliche Temperaturunterschiede abbilden und brauchen ein polynomiales Modell und sollten statt des Faktors f besser direkt den spezifischen Widerstand modellieren.

Also fitten wir mal ein quadratisches Modell:

> summary( lm(resistivity~poly(temp,2), dat) )

Call:
lm(formula = resistivity ~ poly(temp, 2), data = dat)

Residuals:
    Min      1Q  Median      3Q     Max 
-0.7260 -0.2218  0.0072  0.2518  1.0673 

Coefficients:
               Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)    
(Intercept)     44.5695     0.0288 1547.36   <2e-16 ***
poly(temp, 2)1 310.7857     0.3207  968.96   <2e-16 ***
poly(temp, 2)2  16.3832     0.3207   51.08   <2e-16 ***
---
Signif. codes:  0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1

Residual standard error: 0.3207 on 121 degrees of freedom
Multiple R-squared:  0.9999,    Adjusted R-squared:  0.9999 
F-statistic: 4.707e+05 on 2 and 121 DF,  p-value: < 2.2e-16

OK – alle Terme sind signifikant, also in der nächsten Runde ein polynomiales Modell dritten Grades. Wieder alle signifikant. Und so weiter, bis ...

> summary( lm(resistivity~poly(temp,5), dat) )

Call:
lm(formula = resistivity ~ poly(temp, 5), data = dat)

Residuals:
     Min       1Q   Median       3Q      Max 
-0.32042 -0.07610  0.00384  0.07709  0.30683 

Coefficients:
                 Estimate Std. Error  t value Pr(>|t|)    
(Intercept)     44.569452   0.009989 4461.861   <2e-16 ***
poly(temp, 5)1 310.785659   0.111233 2794.016   <2e-16 ***
poly(temp, 5)2  16.383215   0.111233  147.288   <2e-16 ***
poly(temp, 5)3  -2.815581   0.111233  -25.313   <2e-16 ***
poly(temp, 5)4   1.749259   0.111233   15.726   <2e-16 ***
poly(temp, 5)5  -0.024603   0.111233   -0.221    0.825    
---
Signif. codes:  0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1

Residual standard error: 0.1112 on 118 degrees of freedom
Multiple R-squared:      1, Adjusted R-squared:      1 
F-statistic: 1.566e+06 on 5 and 118 DF,  p-value: < 2.2e-16

... der Term fünften Grades schließlich nicht mehr signifikant ist.

D.h. wir brauchen ein Modell vierten Grades um die Daten zu fitten:

> lm(f~poly(temp,4), dat)

Call:
lm(formula = f ~ poly(temp, 4), data = dat)

Coefficients:
   (Intercept)  poly(temp, 4)1  poly(temp, 4)2  poly(temp, 4)3  poly(temp, 4)4  
        8.1050         56.5168          2.9793         -0.5120          0.3181

Und was lernen wir daraus über die Temperatur der Glühbirne?

Die 40W Birne hat bei Raumtemperatur einen Widerstand von 98 Ohm. Bei 230V leuchtet sie hell und ihr Widerstand steigt auf 1.31 kOhm. Also ein Faktor von 13.4

D.h. Anhand unseres Modells können wir nun auf die Temperatur schließen. Zwar kennen wir die Geometrie des Glühfadens nicht, aber das macht nichts, denn wir sind nur an der relativen Veränderung interessiert. Der spezifische Widerstand bei 20°C beträgt $5.499\cdot 10^{-8}\text{Ωm}$. Wenn wir das mit 13.4 multiplizieren bekommen wir $73.69\cdot 10^{-8}\text{Ωm}$. Und das entspricht nach unseren Daten einer Temperatur von ca. 2480K (=2207°C).

Zeitverlauf

Die obigen Kennlinien zeigen den Steady-State – also einen Stromkreis im seelischen Gleichgewicht. Darüber hinaus interessiert uns das Reaktionsverhalten unserer Glühbirnen-Sicherung. Also wie schnell der Widerstand eigentlich steigt, wenn man Strom drauf gibt. Das ist natürlich eine nicht unerhebliche Eigenschaft eines Bauteils das als Überstromschutz dienen soll.

Unser Experiment is simpel: einfach volle Netzspannung auf die Glühbirne geben und messen, wie schnell der Strom abnimmt. Denn anfangs sollte er um einiges größer sein, weil der Glühwendel ja noch nicht heiß ist.

Das ist schon anspruchsvoller zu messen, denn wie jeder aus Erfahrung weiß, ist eine normale Glühbirne quasi instantan an, sobald man den Schalter betätigt. Also ist das ein Job für's Oszilloskop.

Zur Strommessung könnte man einen Shunt-Widerstand in Serie zur Lampe schalten und dann über selbigem die Spannung messen. Allerdings ist es überhaupt keine gute Idee, einfach mit einem normalen Tastkopf an Stromkreisen mit Netzspannung herum zu messen. Im besseren Fall braucht man ein neues Oszilloskop, im schlechteren ein neues Leben. Warum das so ist übergehe ich hier – das ist vielleicht mal einen eigenen Post wert.

Ein Differentialtastkopf wäre eine Möglichkeit, aber noch viel entspannter geht das mit einem Stromwandlerkopf (aka Stromzange), der nur um einen Leiter herum angelegt werden muss. Im Inneren sitzen dann eine Spule (und für Gleichstrom ein Hall-Effekt-Sensor) in der dann vom Strom ein Magnetfeld induziert wird. Ein Differenzverstärker im Kopf liefert das Signal ans Oszi. Ich habe einen einigermaßen bezahlbaren von Hantek (CC-65), der zwar ziemlich rauscht, aber für unsere Zweck völlig ausreichend ist.

Also: Spannung aus, Trigger am Oszi einstellen, Stromzangenkopf um eines der Kabel und Strom wieder an (230V). Screenshots vom Oszi sehen meist nicht so toll aus und so habe ich die Daten exportiert und lade sie in R. Ein Oszilloskop misst nur Spannungen, d.h. als erstes habe ich die Spannungswerte anhand des Umrechnungsfaktors des Stromwanderkopfs in Ampere umgerechnet (1mV/100mA). Und so sieht nun unser Stromverlauf aus:

Zunächst ist da nur das Grundrauschen des Tastkopfs. Bei t=0s hat das Oszilloskop getriggert. Die allererste (positive) Halbwelle ist abgeschnitten (ADC overflow), aber man kann erahnen, dass sie wohl über 3A erreicht haben dürfte. Die negative haben wir voll eingefangen. Und man kann sehr schön sehen, wie die Welle innerhalb von ≈100ms auf ihre endgültige Amplitude gedämpft wird.

Die Komfort-Version der Vorschaltbirne

In der Vergangenheit habe ich das gelegentlich als fliegenden Aufbau zusammengeschustert, aber das ist nicht das gelbe vom Ei. Und so bauen wir heute mal eine etwas aufgeräumtere und komfortablere Variante der Glühbirnen-Strombegrenzung.

Hier meine Wunschliste:

Zweipoliger Hauptschalter, damit das Gerät auch wirklich spannungsfrei wird
Spannungsanzeige, falls ich noch einen Regeltrafo davor schalte
Stromanzeige zur groben Orientierung
Buchsen zur Strom- und Spannungsmessung mit dem Multimeter, wenn's mal genauer sein muss
Lampentest-Schalter, um bequem zu testen, ob die Birne auch ok ist
Umschaltung auf Direktbetrieb (also ohne Vorschaltbirne)
Sicherung, um auch im Direktbetrieb einen Basis-Schutz zu haben und das Amperemeter zu schützen.

Die echten Freaks da draußen bauen dann auch gleich noch einen mehrfach Umschalter ein mit dem man zwischen Glühbirnen mit unterschiedlicher Leistung wählen kann. Das spare ich mir und schraube dann halt nach Bedarf die richtige ein.

Die Schaltung ist recht simpel – hier mein Entwurf in KiCAD:

Nachdem das Ganze nicht dafür gedacht ist Schweißgeräte zu reparieren, sondern kleinere Geräte mit vielleicht maximal hundert Watt, oder so, sollte eine 3A Sicherung dicke reichen und auch unser Amperemeter soll diesen Bereich abdecken.

Die Frontplatte habe ich in Inkscape entworfen:

Und damit ich mir beim Bohren/Sägen der Ausschnitte leichter tue habe ich in einem zweiten Layer anhand der Datenblätter meiner diversen Elemente Löcher in korrekter Größe eingezeichnet:

Die genaue Lage der Bauelemente ist im Wesentlichen von ästhetischem Wert – außer bei den beiden Buchsen für die Strommessung. Denn wenn kein Messgerät dranklemmt muss da ein Kurzschlussstecker dran, damit Strom fließen kann. Und der hat einen Steckerabstand von 19mm. Die müssen also exakt eingehalten werden. Legt man beides übereinander und erhöht die Transparenz des Frontpanels sieht man alles zusammen und kann prüfen, ob alles passt:

Bau

Das Gehäuse ist ein einfaches Industriegehäuse (263x182x95mm) aus grauem Plastik. Normalerweise gilt bei mir ja das Motto "Schritt 1: mitgelieferte Schrauben und Dübel wegwerfen und vernünftige nehmen.". Und was soll ich sagen? Der Verkäufer des Gehäuses kennt das offenbar auch:

Das finde ich mal sehr sympathisch. ;-)

Die Schablone für die Ausschnitte drucken wir nun aus und kleben sie mit einem Klebestift auf die Frontplatte. Achtung: aufpassen, dass beim Drucken nicht irgendwie skaliert wird – sonst passt am Ende nix.

Wer genau hinschaut wird feststellen, dass ich beim Ausschnitt für den mittleren Schalter links irgendwie die Maße verpfuscht habe – das Loch muss genauso groß sein, wie das obere. Aber egal – das können wir dann beim Sägen korrigieren.

Nun können wir in aller Ruhe die diversen Löcher bohren (Stufenbohrer und Lochsäge sind hier sehr hilfreich). Für die rechteckigen Ausschnitte bohren wir erstmal Löcher mit 5mm in die Ecken (am besten mit einem Holzbohrer mit Zentrierspitze) und schneiden dann den Rest mit der Laubsäge aus wobei wir einen kleinen Rand lassen. Dann mit einem soliden Teppichmesser (nicht die Dinger zum Abbrechen, sondern stabile) vorsichtig an die angezeichnete Line heranarbeiten und zum Schluss alles mit der Feile glätten. V.a. bei runden Ausschnitten bewährt sich ein Handentgrater. Zuletzt den Deckel schön in warmem Wasser einweichen und die Schablone wieder ablösen. Ein paar Löcher kann man mangels brauchbarer Datenblätter der Bauteile erst anzeichnen und bohren, wenn der Haupt-Ausschnitt gemacht ist. Z.B. für die Steckdose oder die beiden Drehspulinstrumente.

Bei der linken Spannungsbuchse ist mir der Bohrer verlaufen – sie sitzt etwas zu hoch und zu weit rechts. Aber das gibt dem Gerät Charakter ;-)

Nun die diversen Schalter, Instrumente, etc. montieren.

Eine Platine braucht es nicht – die paar Sachen lassen sich problemlos direkt verkabeln. Dazu habe ich 1.5mm² Litze genommen und an die Enden Kabelschuhe gecrimpt. Und wo es galt, Kabel zu verbinden kommen Wago Federklemmen zum Einsatz.

Hier ein Bild des Innenlebens:

Um Strom in das Ganze zu bekommen, verwende ich einen Kaltgerätestecker. In der Regel kommt da ein normales Gerätekabel rein, aber alternativ habe ich auch ein Kabel mit Kabelschuhen statt eines Schuko-Steckers, für den Fall dass ich den Regeltrafo vorschalten will. Meiner hat nämlich nur Polklemmen.

Und so sieht das gute Stück nun im fertigen Zustand aus:

Hier beim Lampen-Test:

Im echten Einsatz kommt dann das zu schützende Gerät an die eingebaute Steckdose und los kann's geh'n.

Ich finde, das ist ganz hübsch geworden. Zum Schluss noch die Beschriftung der Schalter mit dem Label-Printer drucken.

Links

Wie bereits erwähnt habe ich das alles andere als erfunden. Viele Leute nutzen diese Methode seit langer Zeit und im Netz finden sich diverse ähnliche Projekte – einige davon erheblich elaborierter, als mein Aufbau. Über einige davon bin ich bei meiner Recherche gestolpert und die möchte ich hier verlinken:

Gefrierschrank Stromverbrauch

2022-10-21T00:00:00+02:00

Energiesparen ist das Motto der Stunde. Vor allem bezieht sich das auf Erdgas, aber natürlich macht es Sinn, in allen Bereichen Energie zu sparen. Zum Einen weil es Geldbeutel und Umwelt schont, zum Anderen, weil man bei Gasmangel eben auch mit Strom Wärme erzeugen kann.

Und so sind die Medien und das Netz voll von Tipps zum Sparen. Smarte Thermostate, Raumtemperatur senken, mit Sand abreiben statt Duschen, richtig Lüften, Heizung warten lassen etc. etc. Aber welche Maßnahme ist wirklich sinnvoll? Und wieviel kann ich damit sparen?

Heute wollen wir uns mal eine Maßnahme herauspicken und untersuchen, was sie bringt: Wie ändert sich der Stromverbrauch eines Tiefkühlers, wenn wir die Solltemperatur ändern?

Der Prüfling

Ich habe im Hauswirtschaftsraum einen Tiefkühler von Liebherr stehen (GNP 1066-20). Als ich ihn gekauft hatte, war er in Energieffizienzklasse A++, durch die Reform der Klassen ist er heute in Kategorie E zu finden.

Der wird nur gelegentlich geöffnet und kühlt die Vorräte so vor sich hin. Ich habe mal nachgeschaut und aktuell ist er auf eine Solltemperatur von -20°C eingestellt. Das ist vermutlich kälter, als es sein muss. Im Netz habe ich ziemlich durchgehend die Empfehlung gelesen den Tiefkühler auf -18°C einzustellen, auch wenn das scheinbar alle nur voneinander abschreiben, denn keine Seite hatte eine vernünftige, nachvollziehbare Begründung zu bieten. Auch gab es zu der dort angegebenen Energieersparnis keinerlei Quellen, die man prüfen könnte. Also: selbst ist der Mann.

Experiment

Zuerst wollte ich unseren "Hauptkühlschrank" in der Küche verwenden (Kühl-/Gefrierkombi), aber der wird natürlich häufiger geöffnet und auch jeden Tag anders. Z.B. recht lange nach dem Einkauf, nur kurz an anderen Tagen. Das ist kein grundsätzliches Problem, aber es bedeutet, dass wir sehr viele Tage einbeziehen müssen, um trotz der Variabilität belastbare Daten zu bekommen. Deshalb nehmen wir den Tiefkühler im Hauswirtschaftsraum – der ist unser Langzeit-Vorrat und wird entsprechend nur selten geöffnet. Und so fällt es leicht, für die Auswertung eine Periode zu finden in der er garnicht geöffnet oder sonstwie manipuliert wurde.

Die Raumtemperatur um den Freezer ist recht konstant und wir werden sie ignorieren.

Fragestellungen:

Gibt es einen signifikanten Unterschied im Energieverbrauch in Abhängigkeit der eingestellten Temperatur von -20°C vs. -18°C?
Wenn ja – wie groß ist dieser Unterschied?
Wie groß ist die Variabilität im Verbrauch?

Daten

Zunächst lassen wir den Freezer eine Weile in Ruhe bei -20°C laufen und zeichnen dabei den Energieverbrauch auf. Nach ein paar Tagen schalten wir dann auf -18 °C. Den Tag der Umschaltung streichen wir aus der Statistik, weil wir hier ja einen Übergangszustand haben.

Zuerst schauen wir uns mal an, wie der Energieverbrauch eines Tiefkühlers überhaupt strukturiert ist:

Wie man sieht, läuft der Kühlkompressor ca. die Hälfte der Zeit. Dabei verbraucht er so ca. 27W. In den Intervallen dazwischen verbraucht das Gerät keinen Strom.

Meine Messdaten decken den Zeitraum vom 4. bis 21.10. ab. Am 9.10. irgendwann zwischen 15:00 und 16:00 habe ich dann die Temperatur auf -18°C umgestellt (rote Line). Also schauen wir uns das mal an:

Als erstes fallen diese Verbrauchs-Spitzen auf. Ich vermute dass es sich dabei um die No-Frost Funktion handelt. Dabei heizt der Freezer kurzzeitig seinen Kühlkreislauf auf, um eventuelles Eis oder Reif wieder loszuwerden.

Einen Unterschied durch die Umstellung sieht man hier nicht, denn der Energieverbrauch beim Kühlen bleibt natürlich der gleiche – was sich verändert ist die Länge der Kühl-Intervalle. Das kann man tatsächlich mit bloßem Auge erkennen, wenn man sich nur den Tag der Umstellung anschaut:

Um nun den Energieverbrauch zu beurteilen schauen wir uns mal an, wie sich der Tagesverbrauch verhält. Homeassistant summiert einfach den Verbrauch im Laufe des Tages auf und setzt ihn dann um Mitternacht wieder auf 0 und das Spiel beginnt von neuem:

Wenn wir die Tage mit No-Frost Aktivität, sowie den der Umstellung ignorieren, dann bekommen wir folgende Zahlen:

Temperatur	Tagesverbrauch [kWh]
-20°C	0.33
-20°C	0.32
-20°C	0.33
-18°C	0.28
-18°C	0.28
-18°C	0.28
-18°C	0.28
-18°C	0.28
-18°C	0.28
-18°C	0.29
-18°C	0.29
-18°C	0.29

Also sinkt der Verbrauch auf $0.28 / 0.33 = 84.9\%$. Ich spare also rund 15% Energie. Das ist durchaus respektabel. Und statistisch signifikant ist es auch:

> V20 = c(0.33, 0.32, 0.33)
> V18 = c(.28, 0.28, 0.28, 0.28, 0.28, 0.28, 0.29, 0.29, 0.29)
> t.test(V20, V18, alternative="greater")

    Welch Two Sample t-test

data:  V20 and V18
t = 11.628, df = 3.0769, p-value = 0.0006061
alternative hypothesis: true difference in means is greater than 0
95 percent confidence interval:
 0.03465154        Inf
sample estimates:
mean of x mean of y 
0.3266667 0.2833333

Also $p=$0.0006061

An den Tagen mit no-frost bekommen wir $0.36/0.41 = 87.8\%$. Es scheint auch, dass der Abstand zwischen den no-frost Aktivitäten größer wird, aber wir haben nicht genug Daten, um das wirklich behaupten zu können.

Und zuguterletzt beantworten wir noch die Frage nach der Variabilität im Verbrauch. Wie wir oben gesehen haben ist die Variabilität bei konstanten Bedingungen so gut wie null. Nur die No-Frost Aktivität bringt Variabilität rein. Um also eine realistischere Idee für die Variabilität im normalen Alltag zu bekommen schauen wir uns an, wie sich der Stromverbrauch der Kühl-Gefrierkombi in der Küche im gleichen Zeitraum verhalten hat:

Unser Datensatz ist nicht besonders groß, aber für eine grobe Orientierung sollte es reichen. Also rechnen wir mal ein paar Kennzahlen aus:

> Vkombi = c(1.01, 0.82, 0.89, 0.91, 0.98, 0.98, 0.85, 0.90, 0.87, 0.85, 0.93, 0.96, 0.95, 0.85, 0.90, 0.94, 0.98)
> max(Vkombi) - min(Vkombi)
[1] 0.19
> mean(Vkombi)
[1] 0.9158824
> sd(Vkombi)
[1] 0.05624265
> sd(Vkombi)/mean(Vkombi) * 100
[1] 6.140816

Der Variationskoeffizient liegt also bei ca 6%. Das hängt aber alles natürlich extrem vom konkreten Nutzungsverhalten ab: Wie oft wird die Tür geöffnet? Für wie lang? Welche Temperatur haben die Lebensmittel beim einräumen? Wieviel (Masse) Lebensmittel werden jeweils hinein gegeben und heraus geholt? Etc.

Modell

Als letztes möchte ich noch wissen, wie der Zusammenhang von Temperatur und Stromverbrauch aussieht. Ist er linear? Oder quadratisch?

Dazu brauchen wir erstmal mehr Daten. Also habe ich noch ein paar weitere Temperaturen eingestellt und den Verbrauch gemessen. Und so decke ich nun den Bereich [-22, -14] in Schritten von 2°C ab:

So vom Hinschauen könnte das eine Gerade sein, aber irgendwie schaut es leicht gekrümmt aus. Also testen:

# lineares Modell fitten
model1 = lm(consumption~temp, dat)

# quadratisches Modell fitten
model2 = lm(consumption~poly(temp, 2), dat)

# Und testen, ob es einen signifikanten Unterschied gibt
anova(model1, model2)

    Analysis of Variance Table

    Model 1: consumption ~ temp
    Model 2: consumption ~ poly(temp, 2)
      Res.Df        RSS Df  Sum of Sq      F   Pr(>F)
    1     17 0.00075644
    2     16 0.00047141  1 0.00028503 9.6742 0.006732 **
    ---
    Signif. codes:  0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1

D.h. das quadratische Modell ($\textit{consumption} = 0.01688 \cdot t^2 - 0.18354 \cdot t + 0.29368$) passt signifikant besser. Das passt auch zum visuellen Eindruck:

Und für Liebhaber von einfachen aber effektiven Experten-Lösungen bekommt Ihr auch noch die Augen-Zukneif-Methode, die ganz ohne Statistik funktioniert:

Fazit

Zwei Grad Unterschied bewirken tatsächlich eine spürbare Änderung des Energieverbrauchs. Und wir haben nun selbst gemessene Zahlen und müssen nicht blind glauben, was die ganzen Internetseiten so behaupten, also hat sich das Ganze schon gelohnt.

Power Sensor-Kalibrierung Teil 2

2022-10-02T00:00:00+02:00

In einem kürzlichen Post hatten wir uns mit der Kalibrierung von Smartplugs mit Energiemessfunktion befasst. Heute wollen wir dem noch ein bisschen weiter auf den Grund gehen indem wir uns die Hardware des Smartplugs mal genauer ansehen und versuchen, die Messung von Strom, Spannung und Leistung genau nachzuvollziehen.

Also Schraubenzieher, Lupenbrille und Energiemessgerät gezückt und los geht's.

Smartplug Hardware

Als erstes wollen wir uns mal das Innenleben des Smartplugs genauer ansehen. Dazu müssen wir den Aufkleber in der Dose abziehen und eine kleine Schraube lösen (natürlich "Tamper-proof"/dreieckig, haha).

Sobald wir die obere Abdeckung entfernt haben bekommen wir freien Blick ins Innere:

Interessant finde ich das kleine schwarze Kabel und den lustigen Aufkleber an der Gehäusewand – das ist die WLAN-Antenne des ESP Chips. Die knibbeln wir vorsichtig ab und drücken dann kräftig auf die Kontaktstifte, um die Schaltung aus dem Gehäuse zu bekommen – ich habe dazu einen Schraubstock benutzt.

Als nächstes versuchen wir mal, die diversen Komponenten zu identifizieren. Dabei beschränken wir uns erstmal auf ICs und ignorieren den Kleinkram. Also habe ich die Lupe rausgeholt und die Augen zusammen gekniffen und die so entzifferten Typencodes in die Suchmaschine meiner Wahl getippt. Und dies habe ich gefunden:

IC	Funktion
ESP8266ex	Microcontroller
P25080H	Flash Memory
FT8440A	step-down constant voltage supply
BL0937	Energy Metering IC

Ich würde sagen, das ist alles wenig überraschend. ESP-Micro wussten wir eh schon und Flash Memory braucht der halt, wenn es nicht gerade eine der Versionen mit onboard Flash ist. Spannungsversorgung macht natürlich ebenfalls Sinn. Das spannendste Element ist der BL0937 – das ist unser Energiemonitor. Der scheint weitgehend kompatibel mit dem HLW8012 Zu sein, nach dem die entsprechende Sensor-Komponente in ESPhome benannt ist, die beide Chips unterstützt.

Hier noch die Übersichtskarte zur Orientierung:

Hintergrund: BL0937 / HLW8012

Als erstes besorgen wir uns mal ein Datenblatt. Und der Vollständigeit halber auch das für den HLW8012 – das ist allerdings nur in Chinesisch zu finden und so habe ich es mit Deep-L übersetzt und außer ein paar sehr amüsanten Stilblüten ist diese Englische Version nun eigentlich ganz gut verständlich.

Der Schaltplan im Datenblatt sieht so aus:

Das Pendant aus dem Datenblatt des HLW8012 sieht so aus (leicht von mir bearbeitet):

Also tatsächlich die gleiche Schaltung mit minimalen Detailunterschieden. Die Messwerte überträgt der Chip indem er Impulse auf den Ausgängen CF bzw. CF1 sendet – die Frequenz der Impulse ist dann proportional zum Messwert.

CF: active Power [W]
CF1:
- SEL=0: Spannung [V]
- SEL=1: Strom [A]

Achtung: Der SEL Pin verhält sich beim BL0937 exakt invers zum HLW8012. Und auch in der Referenzspannung $R_\text{ref}$ unterscheiden sich die beiden Chips:

BL0937: $U_\text{ref} = 1.218\text{V}$
HLW8012: $U_\text{ref} = 2.43\text{V}$

Spannungsmessung

Die Spannung wird im Plug über einen Spannungsteiler gemessen. Im Schaltbild des BL0937 sind $6 \cdot 330\text{Ω} = 1980\text{Ω}$ und 1kΩ angegeben. D.h. Unser Spannungsteiler hat das Verhältnis:

$$ F_\text{div} = \frac{R_1 + R_2}{R_2} = \frac{1980\text{kΩ} + 1\text{kΩ}}{1\text{kΩ}} = \frac{1981}{1} $$

Und für die Spannungen gilt dann:

$$ U_U = \frac{U}{F_\text{div}} $$

Bei $U = 230\text{V}$ fallen also $U_U = \frac{230V}{1981} = 116\text{mV}$ an $R_2$ ab.

Schauen wir nun aber mit der Lupe auf die Platine unseres Smartplugs finden sich dort drei Widerstände á 680kΩ, sowie einer mit 1kΩ. Also

$$ F_\text{div} = \frac{3 \cdot 680\text{kΩ} + 1\text{kΩ}}{1\text{kΩ}} = \frac{2041}{1} $$

Also sehr ähnlich, aber nicht identisch. Bei 230V: $U_U = \frac{230V}{2041} = 112.7\text{mV}$

Das Datenblatt des BL0937 sagt, dass der Pin VP ±141mV (RMS) verträgt. D.h. die Werte sind gut gewählt, denn wir liegen nicht über dem Limit, aber auch nicht zu weit darunter. Schließlich wird die Spannung dann mit einem ADC konvertiert und es wäre ungünstig nur einen kleinen Teil des Messbereichs zu nutzen.

Laut Datenblatt errechnet sich die Frequenz $f_\text{U}$ des Signals auf Pin CF1 in Abhängigkeit der Spannung $V_2$ über dem Widerstand $R_2$ des Spannungsteilers wie folgt:

$$ f_U = 15397 \frac{U_U}{U_\text{ref}} $$

Also ist die Spannung am Pin VP:

$$ U_U = f_U \cdot \frac{U_\text{ref}}{15397} $$

D.h. die Netzspannung $U$ beträgt

$$ U = f_U \cdot \frac{U_\text{ref}}{15397} \cdot F_\text{div}$$

Strommessung

Im Schaltplan ist der Shunt Widerstand schön zu erkennen und auch, wie über ihm die Spannung $U_I$ abgegriffen wird (Pins IP/IN bzw. V1P/V1N). Aus diesem Spannungsabfall berechnet der Smartplug den Strom dann mit dem Ohm'schen Gesetz:

$$I = \frac{U_I}{R_\text{shunt}}$$

Also haben wir bei $I = 16\text{A}$ Strom:

$$ U_I = R_\text{shunt} \cdot I = 1\text{mΩ} \cdot 16\text{A} = 16\text{mV} $$

Zulässig sind laut Datenblatt ±35mV (RMS). Und auch hier wird in eine Frequenz konvertiert. Laut Datenblatt so:

$$ f_I = 94638 \frac{U_I}{U_\text{ref}} $$

Also beträgt die Spannung über den Pins IN und IP:

$$ U_I = f_I \cdot \frac{U_\text{ref}}{94638} $$

Und das bedeutet für den Strom durch den Shunt:

$$ I = \frac{U_I}{R_\text{shunt}} = f_I \cdot \frac{U_\text{ref}}{94638 \cdot R_\text{shunt}}$$

Leistungsmessung

Die Wirkleistung wird vom Chip aus Strom und Spannung berechnet und wiederum als Frequenzsignal ausgegeben:

$$ f_P = 1721506 \frac{U_U \cdot U_I}{U_\text{ref}^2}$$

Und in der anderen Richtung:

$$ U_U \cdot U_I = f_P \cdot \frac{U_\text{ref}^2}{1721506} $$

$$ \frac{U}{F_\text{div}} \cdot I \cdot R_\text{shunt} = f_P \cdot \frac{U_\text{ref}^2}{1721506} $$

$$ P = U \cdot I = f_P \cdot \frac{U_\text{ref}^2 \cdot F_\text{div}}{1721506 \cdot R_\text{shunt}} $$

Umsetzung in ESPhome

In ESPhome haben wir drei Variable zur Konfiguration von Chip und Beschaltung:

model = "BL0937" / "HLW8012" / "CSE7759"

voltage_divider = $F_\text{div}$

current_resistor = $R_\text{shunt}$

Diese müssen korrekt gesetzt sein, sonst bekommen wir lustige Messwerte. In unserem YAML File für ESPhome setzen wir also:

sensor:
  - platform: hlw8012   
    model: "BL0927"
    voltage_divider: "2041"
    current_resistor: "0.001"

Und gehen mal eine Runde messen. Zunächst aber ohne Last, um den Verbrauch des Smartplugs zu bestimmen:

	Referenz	Smartplug
Spannung	223.9 V	269.5V
Strom	0.01 A	0.00 A
Leistung	0.7 W	0.00 W

Und dann mit dem großen Heizlüfter als Last:

	Referenz	Smartplug
Spannung	219.0 V	263.4 V
Strom	12.97 A	13.303 A
Leistung	2831 W	3191 W

Nun den Verbrauch des Smartplugs rausrechnen und die Kalibrierfaktoren ($X_\text{ref} / X_\text{Smartplug}$) ausrechnen:

	Referenz	Smartplug	Kalibrierfaktor
Spannung	219.0 V	263.4 V	0.8314351
Strom	12.96 A	13.303 A	0.9742163
Leistung	2830.3 W	3191 W	0.8869633

Diese Kalibrierfaktoren bauen wir nun in unser yaml file ein:

Sensor:
  - platform: hlw8012
    model: ${hlw_model}
    sel_pin:
      number: GPIO12
      inverted: True
    cf_pin: GPIO04
    cf1_pin: GPIO05
    change_mode_every: 4
    current_resistor: ${current_res}
    voltage_divider: ${voltage_div}
    update_interval: 3s

    voltage:
      name: "${devicename} - Voltage"
      unit_of_measurement: V
      accuracy_decimals: 1
      icon: mdi:flash-outline
      filters:
        - multiply: 0.8314351

Wer keine Lust hat, den Faktor auszurechnen, kann auch einfach Wertepaare für gemessenen und wahren Wert nehmen:

    voltage:
      name: "${devicename} - Voltage"
      unit_of_measurement: V
      accuracy_decimals: 1
      icon: mdi:flash-outline
      filters:
        - calibrate_linear:
            # measured -> true
            0.0 -> 0.0
            263.4 -> 219.0

Das 0.0 -> 0.0 legt den Nullpunkt fest.

Stunde der Wahrheit

Nun sollte alles passen und das testen wir jetzt. Also wieder Heizlüfter anwerfen, Verbrauch des Plugs abziehen und:

	Referenz	Smartplug	Abweichung
Spannung	215.4 V	215.5 V	0.046 %
Leistung	2768 W	2768.8 W	0.029 %
Strom	13.05 A	13.031 A	-0.146 %

Sehr schön – das passt doch ganz hervorragend. In der Realität ist es garnicht so einfach, beide Geräte gleichzeitig abzulesen – am besten geht es zu zweit. Insofern sind obige Abweichungen jedes mal ein bisschen anders.

Es gibt ein Template für den Plug zum Download, das ich als Ausgangsbasis verwendet habe, um mein eigenes Config-File zusammen zu bauen.

Taupunktberechnung in Homeassistant

2022-09-23T00:00:00+02:00

In einem der letzten Posts hatten wir meine 433MHz Temperatur-Sensoren in Homeassistant eingebunden. Das funktioniert nach wie vor gut und ich bin sehr zufrieden.

In dem Zusammenhang habe ich mich gefragt, wie ich eigentlich von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit zum Taupunkt komme – also der Temperatur, bei das in der Luft gelöste Wasser zu kondensieren anfängt. Das kann relevant sein, wenn im Winter die Außenwände sehr kalt werden – kommen sie unter den Taupunkt wird die Wand auf Dauer feucht und es kann sich Schimmel bilden.

Das kann ja nicht so schwierig sein – also suchen wir mal die nötigen Daten dafür zusammen – dabei ist der Wikipedia Artikel zum Taupunkt hilfreich. Und dort finden wir:

$$\varphi = \frac{p_s(\tau)}{p_s(\vartheta)}$$

wobei

$\varphi$: relative Luftfeuchtigkeit [%]

$p_s(\tau)$: Sättigungsdampfdruck [hPa] bei Taupunkttemperatur $\tau$

$p_s(\vartheta)$: Sättigungsdampfdruck bei Raumtemperatur Temperatur $\varphi$

Für den Sättigungsdampfdruck wird dort die Magnus-Formel angegeben, die selbigen näherungsweise angibt:

$$p_s(\vartheta) = K_1 \cdot \exp\left(\frac{K_2 \cdot \vartheta}{K_3 +\vartheta}\right)$$

wobei $K_1 = 6.112$ hPa

Für den Sättigungsdampfdruck über Wasser gilt:

$K_2 = 17.62$

$K_3 = 243.12$ °C

Für Innenräume passt das wohl, aber für den Außensensor brauchen wir auch Werte für den Winter, also die Parameter $K_i$ für $p$ über Eis – und dafür gelten diese Werte:

$K_2 = 22.46$

$K_3 = 272.62$ °C

Und um die Sache ein wenig interessanter zu machen gibt es auch noch sogenanntes unterkühltes Wasser, also flüssiges Wasser bei unter 0°C – dann gelten wieder die ersten Werte. Aber unterkühltes Wasser kann mich mal und ich ziehe die Grenze bei 0°C , wie es sich für anständiges Wasser gehört!

Nun können wir die Magnus-Formel in die erste Gleichung einsetzen und nach $\tau$ auflösen und bekommen

$$ \tau(\varphi, \vartheta) = K_3 \frac{ \frac{K_2 \cdot \vartheta}{K_3 + \vartheta} + \ln\varphi} {\frac{K_2 \cdot K_3}{K_3 +\vartheta} - \ln\varphi} $$

Und wenn wir das in R schreiben sieht das so aus:

tau <- function(phi, theta){
    phi = phi / 100     # percent -> fraction
    K2 = ifelse(theta >= 0, 17.62, 22.46)
    K3 = ifelse(theta >= 0, 243.12, 272.62)
    K3 * ((K2*theta)/(K3+theta) + log(phi)) / ((K2*K3)/(K3+theta) - log(phi))
}

Sehr gut – nun können wir ein bisschen mit der Funktion spielen. Z.B. die Grafik im Wikipedia-Artikel nachstellen:

Passt perfekt! Aber warum ist da nur der Bereich $\vartheta \ge 0$ °C gezeigt?

Darum:

Da ist ein fieser Sprung bei $\vartheta = 0$°C!

Das ist zwar vom ästhetischen Standpunkt eine Zumutung, aber in der Praxis irrelevant, denn es geht ja darum zu sehen, ob die Gefahr besteht, dass Feuchtigkeit an der Wand kondensiert. Da es im Haus aber nie unter 0°C geht ist die erste Grafik ausreichend.

Falsches Lüften

Eine spannende Anwendung dieser ganzen Formeln ist das richtige Lüften – v.a. für kalte Keller. Viele Leute reißen einfach im Sommer die Kellerfenster auf und glauben den Keller auf diese Weise trocken zu bekommen. Das Gegenteil ist meist der Fall. Denn dabei wird warme Sommerluft in den kalten Keller gebracht. Dort kühlt sie ab und verliert dabei die Fähigkeit so viel Wasser zu halten. Mit anderen Worten: Obwohl der Wassergehalt der Luft gleich bleibt steigt ihre relative Luftfeuchtigkeit und damit auch der Taupunkt und das Wasser kondensiert an der Kellerwand. Und wenn das eine Weile so geht kann sich Schimmel bilden. Und das gilt natürlich nicht nur für den Keller.

Also ist es ratsam, bevorzugt dann zu lüften, wenn der Taupunkt draußen geringer ist, als drinnen. Und schon ist der Bereich unter Null °C doch wieder relevant, denn wenn wir im Winter wissen wollen, ob es gerade günstig wäre zu lüften, müssen wir eben auch mir Minusgraden umgehen.

Also doch nochmal genauer nachlesen. So wie ich die Sache verstehe, ist das Problem, dass eben nicht alles Wasser spontan einfriert, wenn die Temperatur unter Null °C fällt. Und so können die Parameter für Wasser noch eine Weile gelten, obwohl wir Frost haben – das oben verhöhnte unterkühlte Wasser... Hm. Im Grunde haben wir drei Alternativen:

So tun, als wüssten wir nichts von der Formel über Eis und einfach die "normale" Kurve auch unter 0 °C anwenden.
Mit dem Sprung leben.
Irgendwie einen fließenden Übergang reinrechnen

Auf Option 3 habe ich garkeine Lust, denn entweder macht man sowas korrekt oder garnicht. Und da ich keine Lösung gefunden habe, wie man das richtig macht und ich zudem vermute, dass es auch garnicht möglich ist, ohne so Dinge wie die Dauer für die diese Temperatur schon herrscht und vermutlich noch vieles mehr zu berücksichtigen, lassen wir das schön bleiben.

Option 1 hat den Charme, dass alles schön kontinuierlich ist und einen in der Sicherheit wiegt, dass die Welt gut verstanden und wohlgeformt ist.

Option 2 ist hässlich, hat aber den Vorzug, dass man im Zweifel den Taupunkt draußen überschätzt und damit lüftungstechnisch auf der sicheren Seite ist.

Nach viel Überlegung habe ich mich entschieden, dass mir Variante 1 am sympatischsten ist. So Pi man Daumen liegen wir schlimmstenfalls um 2 Grad daneben. Von praktischer Relevanz ist das jedoch nicht, weil alle betroffenen Taupunkte unter 0 °C liegen. Im Haus wird aber keine Wand ernsthaft in die Nähe des Gefrierpunkts kommen – und wenn doch ist der Taupunkt vermutlich das geringste aller Probleme...

D.h. ich entschuldige mich in aller Form beim unterkühlten Wasser und wir setzen $K_2 = 17.62$ und $K_3 = 243.12$ °C.

HASSIO

Da wir nun wissen, wie man das berechnet wollen wir es auch gleich in Homeassistant umsetzten. Dazu konfigurieren wir einen template sensor:

template:
  - sensor:
    - name: "Taupunkt Wohnzimmer"
      unit_of_measurement: "°C"
      state: > 
        {% set temp = states('sensor.Temp_Wohnzimmer') | float %}
        {% set rh = states('sensor.Hum_Wohnzimmer') | float %}
        {% set K2 = 17.62 | float %}
        {% set K3 = 243.12 | float %}
        {{ (K3 * ((K2*temp)/(K3+temp) + log(rh/100)) / ((K2*K3)/(K3+temp) - log(rh/100)))  | round(1) }}

Und analog natürlich für den Außensensor und die übrigen Räume.

Billiger Demagnetizer

2022-09-16T00:00:00+02:00

Neulich habe ich mal wieder ein bisschen SMD gelötet. Das hat, wie immer, überhaupt keinen Spaß gemacht! Die Bauteile sind so klein, dass man sie versehentlich einatmen kann und ohne Lupenbrille und Mikro-Pinzette geht garnix. Auch wollen sich die dummen Teile gerne mal allein durch die Oberflächenspannung des Lötzinns senkrecht aufstellen, was absolut nicht im Sinne des Erfinders ist.

Und als wäre das nicht genug der Pein, war auch noch die Pinzette leicht magnetisiert, so dass man manche Bauteile garnicht richtig loslassen konnte. Grrrrrrr!

Um dem Abhilfe zu schaffen, habe ich so ein einfaches De-/Magnetisier-Tool aus der Schublade gekramt, aber ich konnte mit meiner Pinzette in der Öffnung herumstochern wie ich wollte, so richtig wegbekommen habe ich die Magnetisierung nicht. Das fand ich sehr verdrießlich.

Technology to the rescue

Also dachte ich mir ich brauche so einen elektrischen Entmagnetiserer. Die bestehen im Wesentlichen aus einem einfachen Elektromagneten, der sich dann mit Netzfrequenz um-magnetisiert. Könnte man selber bauen, aber Die Dinger werden echt billig im Netz angeboten und so habe ich einfach einen gekauft.

Schon beim auspacken fiel mir jedoch auf, dass da irgendwas lose im Gehäuse rumfliegt und klappert. Nicht gut. Kurz überlegte ich das Ding einfach zurück zu schicken, aber dann siegte die Neugier und ich habe es aufgeschraubt. Zum Vorschein kam dies:

Ich wollte das Gehäuse schon wieder schließen, als ich nicht umhin konnte mir auch den Rest des Innenlebens anzuschauen. Und konnte es kaum fassen:

WTF? Keine Platine, keine Isolation der spannungsführenden Leitungen, keine Zugentlastung am Kabel, keine irgendwie geartete Befestigung, einfach frei verdrahtet. Und das mit Crimp-Schuhen. Wer in aller Welt macht sowas??? Chinesische Qualitätsproduktion vom Feinsten.

Das kann auch ganz schnell mal lebensgefährlich werden: Wenn sich z.B. das Beinchen der LED beim Schließen des Gehäuses ein wenig nach unten biegt kann es Kontakt mit dem Metall des Tasters bekommen und schon haben wir 230V außen am Taster. Toll, nicht?

Da kommen Zweifel auf, ob das CE-Mark auf irgendwelchen Grundlagen beruht. Vermutlich China Export.

Auch hätte sich der Hersteller schon die Mühe machen können, den Aufkleber an den Europäischen Markt anzupassen, denn 60Hz gibt's nur bei den Amis, hier haben wir 50Hz.

Brauchbar machen

Bevor ich das Ding in Betrieb nehme, werde ich erstmal ein bisschen nacharbeiten, um es einigermaßen betriebssicher zu machen:

Kabelbinder auf das Netzkabel als Zugentlastung
Das eine Steckerchen am Taster mit Schrumpfschlauch isolieren
Die freie Verkabelung auf eine Streifenrasterplatine verpflanzen
Platine mit etwas Klebstoff im Gehäuse befestigen

Verwendung

Trotz allem sei noch gesagt, dass die Kiste natürlich funktioniert – das tun alle Geräte dieser Machart, egal wie schlecht sie gebaut sind...

Damit die Entmagnetisierung funktioniert, muss das Werkzeug zunächst mal dem alternierenden Magnetfeld ausgesetzt werden. Und dieses sollte dann allmählich schwächer werden bis es schließlich vernachlässigbar ist. Da solche Demagnetizer aber natürlich keine Schaltung enthalten, die das Magnetfeld mit der Zeit abschwächen würde, muss das anders bewerkstelligt werden: Anfangs legt man das Werkzeug einfach auf den Demagnetizer, drückt den Taster und entfernt es dann ganz langsam, bis es vielleicht einen halben Meter weit weg ist. Nun können wir den Taster loslassen.

Und wenn das Werkzeug größer ist kann man es gleichzeitig über dem Demagnetizer hin- und herbewegen, um es in einem Durchgang komplett zu entmagnetisieren. Mit einem kleinen bisschen Übung funktioniert das ganz prima.

Power Sensor-Kalibrierung

2022-08-22T00:00:00+02:00

Smartplugs sind eine der wichtigsten Stützen in der Heimautomatisierung und so richtig Fahrt aufgenommen hat das mit den WLAN-Steckdosen von SONOFF, die so mit die ersten waren, für die es open source Firmware gab: TASMOTA. Heute gibt es diese Art smarte-Steckdosen wie Sand am Meer und mit Firmware-Alternativen wie ESPeasy, ESPurna und ESPhome stehen dem geneigten Maker jede Menge Optionen offen. Einige Modelle sind nicht nur schaltbar, sondern messen auch gleich den Stromverbrauch.

Und neuerdings habe ich ein paar davon und würde dieses Feature gerne nutzen. Das konkrete Modell heißt NOUS A1T und ist gegen einen kleinen Aufpreis bereits mit TASMOTA Firmware erhältlich, was einem das initiale Flashen erspart. Ja – das klingt unsportlich, aber der chinesische OEM dieser Dinger macht normalerweise seine Tuya Firmware drauf und es gibt ein lustiges Hase und Igel Spiel zwischen Tuya und dem OTA flashing tool, das es ein wenig zum Glücksspiel macht, ob die jeweiligen Smartplugs sich nun umflashen lassen, oder nicht.

Also erstmal einstecken, ins heimische WLAN einbinden und schauen, was das Ding so anzeigt:

Hm – 265V sind ein bisschen viel. Das stimmt nie im Leben. Und tatsächlich sagt mein Multimeter 228V:

Das schreit danach, die angezeigten Werte einmal systematisch zu überprüfen und eine Kalibrierkurve daraus abzuleiten.

Kalibrierkurve erheben

Ähnlich, wie für meinen Rangefinder, wollen wir nun also die Messwerte unseres Smartplugs mit einigermaßen vertrauenswürdigen Referenzwerten vergleichen. Die resultierende Kurve kann dann dazu genutzt werden, richtigere Werte zu bekommen – das nennt man Kalibrierung.

Unsere Referenz ist in diesem Fall ein Voltcraft-Energy-Monitor 4500advanced:

Das ist zwar auch kein Präzisionsinstrument, aber für den Hausgebrauch garnicht nicht übel. D.h. wenn wir unseren Smartplug so kalibieren können, dass er mit diesem Instrument übereinstimmt sind meine Anforderungen erfüllt.

Die folgenden Werte kann ich mit beiden Geräten messen:

Spannung [V] (voltage)
Strom [A] (current))
Leistung [W] (power)
Leistungfaktor (Power Factor)

Die wollen wir nun vergleichen und kalibrieren.

Unser Versuchsaufbau sieht so aus, dass wir das Energiemessgerät in die Steckdose stecken, den Smartplug in das Energiemessgerät und dann verschiedene Verbraucher in den Smartplug.

Wie man sieht, zeigt der Energiemonitor hier schon 0.8W an – das ist der Verbrauch des Smartplugs. Allerdings pendelt der sich über ein paar Minuten hinweg irgendwo zwischen 0.3 und 0.8W ein und so niedrige Level sind sicher auch nicht die Stärke meines eher günstigen Energiemonitors.

Damit das Ganze aussagekräftig ist werden wir versuchen, einen möglichst breiten Bereich von Leistung abzudecken und die jeweils angezeigten Werte beider Instrumente aufschreiben. Also habe ich mir einige Haushaltsgeräte geschnappt und deren Leistung vermessen. Hier die Ergebnistabelle:

                        load voltage current  power   pf voltage.sp current.sp  power.sp pf.sp
1            Electric kettle   217.4   8.690 1900.0 0.99        252      7.798      1939  0.99
2         Hairdryer low cold   223.4   1.375  278.0 0.90        259      1.228       284  0.89
3        Hairdryer high cold   222.8   2.417  538.4 0.99        258      2.163       550  0.98
4         Hairdryer low warm   222.2   2.890  585.0 0.91        258      2.583       598  0.90
5        Hairdryer high warm   221.0   5.184 1146.0 0.99        256      4.634      1172  0.99
6          Hairdryer low hot   221.7   4.040  886.0 0.98        257      3.615       906  0.98
7         Hairdryer high hot   220.0   7.810 1719.0 0.99        255      6.991      1758  0.99
8              Kitchen radio   223.8   0.030    2.8 0.42        260      0.023         2  0.42
9                  Mixer low   224.0   0.260   25.0 0.45        260      0.220        22  0.43
10              Mixer medium   223.0   0.240   47.0 0.88        259      0.211        47  0.86
11                Mixer high   223.0   0.330   76.0 0.99        259      0.290        77  0.99
12              Heater1 high   219.2   6.680 1450.0 0.99        254      5.940      1509  0.98
13               Heater1 low   220.3   4.250  931.0 0.99        256      3.811       955  0.98
14              Heater2 high   221.7  12.520 2786.0 0.99        257     11.235      2854  0.99
15 Vacuum cleaner full power   224.0   7.536 1642.0 0.97        260      6.742      1680  0.96

Der erste Satz Werte stammt vom Energie-Monitor, der zweite (*.sp) vom Smartplug. Um die Daten besser zu verstehen plotten wir sie erstmal – Referenzwerte auf der x-Achse und Smartplug-Werte auf der y-Achse. Die blaue Line ist die Regressionsgerade, das graue Band das 95% Konfidenzintervall für die Gerade und die rote gestrichelte Line kennzeichnet optimale Übereinstimmung:

Wie man sieht, korrelieren die Messwerte sehr gut. Teils stimmen auch die absoluten Werte schon gut überein. Aber in manchen Fällen gibt es eine deutliche systematische Abweichung – v.a. die Spannungswerte sind völlig daneben. Naturgemäß decken wir hier nur einen recht kleinen Spannungsbereich ab, da die Netzspannung einigermaßen stabil ist und sich durch die Belastung mit einem Verbraucher auch nur minimal verändert. Wenn wir das genauer untersuchen wollten müssten wir einen regelbaren Trafo (Variac) verwenden, um von den bei uns üblichen 230V ernsthaft weg zu kommen. Ich würde vermuten, dass der Plug mindestens bis runter auf 100V funktioniert, denn 120V sind in den USA gebräuchlich.

Die Korrelationskoeffizienten lauten:

Leistung (P): $r = 0.9999684$
Strom (I): $r = 0.9999922$
Spannung (U): $r = 0.9934328$
Power Factor (λ): $r = 0.9993514$

Und die Gleichungen der Regressionsgeraden lauten:

$P_{sp} = 1.0253 \cdot P - 0.8815$
$I_{sp} = 0.896767 \cdot I - 0.009003$
$U_{sp} = 1.221 \cdot U - 13.484$
$λ_{sp} = 1.01067 \cdot \lambda - 0.01622$

Es fällt auf, dass alle Geraden fast exakt durch den Nullpunkt gehen. Und das macht auch Sinn: Außer für die Spannung wissen wir, dass bei fehlendem Verbraucher auch 0W und 0A angezeigt werden. Ohne Spannung funktioniert der Plug natürlich nicht, aber ich denke, wir können davon ausgehen, dass auch die Spannungskurve durch Null geht.

Ohne Intercept

D.h. wir sollten unsere Regressionsgerade ohne Intercept berechnen. So sehen dann die Plots aus:

Und die dazugehörigen Geradengleichungen:

$P_{sp} = 1.025 \cdot P$
$I_{sp} = 0.8955 \cdot I$
$U_{sp} = 1.160 \cdot U$
$λ_{sp} = 0.9933 \cdot \lambda$

Für ganz pedantische habe ich zudem die beiden Modelle (mit und ohne Intercept) auch getestet (F-test) und der Unterschied war in keinem Fall signifikant (P = 0.7569, 0.1263, 0.1431, 0.1025).

Insgesammt gibt es also keinen Grund, den Intercept zu berücksichtigen.

Kalibriergleichung

Zur Kalibrierung brauchen wir aber die umgekehrte Richtung der obigen Gleichungen – d.h. wir haben $P_{sp}$ gemessen und möchten wissen, was $P$ ist. Also die Umkehrfunktion:

$P = 0.97561 \cdot P_{sp}$
$I = 1.1167 \cdot I_{sp}$
$U = 0.86207 \cdot U_{sp}$
$λ = 1.0068 \cdot \lambda_{sp}$

Ein kleines bisschen falsch ist das aber noch, weil wir ja auf dem Energie-Monitor auch immer den Verbrauch des Smartplugs mitmessen. Diese 0.3-0.8W, die eingangs erwähnt wurden. Analog beim Strom. D.h. streng genommen hätten wir vor der Berechnung der Kalibriergeraden diese Werte von den Referenzwerten abziehen müssen. Bei der Spannung spielt das keine Rolle und beim Leistungsfaktor bin ich mir nicht so sicher, aber der ist mir eh wurscht.

Spannung die Zweite

Vorhin hatte ich gesagt, dass man einen Variac bräuchte, um eine vernünftige Spannungsreihe zu generieren. Nun – ich habe zufällig einen...

Und so habe ich damit mal eine größere Spannbreite von Spannungswerten untersucht. Unter ≈100V steigt mein Energiemonitor aus und so habe ich diesmal das Multimeter als Referenz verwendet. Alle Werte wurden mit einer Last gemessen – dazu musste ein ungeregelter 80W Lötkolben herhalten.

Hier erstmal die Daten:

  voltage voltage.sp
1    60.0         69
2    75.0         86
3    97.8        113
4   126.0        145
5   170.4        197
6   206.3        238
7   221.8        256
8   234.3        271
9   242.6        281

Und wie vorhin habe ich einen Plot gemacht und ein lineares Modell ohne Intercept gefittet:

$U_{sp} = 1.155 \cdot U$

Lässt man einen Intercept zu beträgt dieser -0.7246V. Also vernachlässigbar.

Kalibrierung in der Praxis

Wie man anhand der Graphen und auch der Korrelationskoeffizienten sehen kann, ist unsere Kalibrierfunktion eine Gerade. D.h. wir haben nur zwei Parameter: Intercept und Steigung und wie wir gerade gesehen haben können wir den Intercept vernachlässigen und brauchen somit nur die Steigung.

In der Praxis bedeutet das, dass wir uns nicht jedes mal die Mühe machen müssen einen Haufen verschiedene Leistungen zu messen, um das Gerät zu kalibrieren. Eine einfache Einpunkt-Kalibrierung ist völlig ausreichend. D.h.:

Last anschließen (Wasserkocher) und einschalten
Refererenzwert am Energiemonitor ablesen (und ggf. 0.5W abziehen).
Steigung ausrechnen ($x/x_{sp}$) oder von der jeweiligen Firmware ausrechnen lassen

Das macht man für Spannung, Strom und Leistung.

Nach erfolgter Kalibrierung zur Sicherheit eine Testmessung machen und schauen, ob alles passt.

Wer kein Energiemessgerät hat braucht eine Last mit bekannter Leistung. Die Spannung wird mit dem Multimeter gemessen und der Stom ergibt sich aus der Definition der elektrischen Leistung: $I = P/U$.

Achung: das gilt nur, wenn der Leistungsfaktor mehr oder weniger bei 1 liegt! Deswegen nimmt man den Wasserkocher und keine Motoren oder elektronischen Geräte.

In eigener Software

Wenn man die Software in der die Messdaten verarbeitet werden sollen selbst geschrieben oder unter Kontrolle hat ist die Sache trivial. Einfach die Werte (v) anhand der obigen Kalibrierfunktion umrechnen:

v = a * v_sp

In TASMOTA

Das Vorgehen ist ausführlich in der original Doku von Tasmota beschrieben, aber ich gebe hier die essentiellen Schritte wieder.

In der verlinkten Anleitung steht "Adjust the power offset". Das ist falsch! Der Offset ist das was im linearen Modell Intercept (Deutsch: Achsenabschnitt) heißt – also ein Wert der auf den Messwert addiert wird. Was wir aber tatsächlich tun, ist die Steigung der Gerade anpassen. Die Durchführung ist aber völlig richtig erklärt.

Also:

Last anschließen (Wasserkocher) und einschalten
Refererenzwert am Energiemonitor ablesen (und ggf. 0.5W abziehen).
PowerSet xx.x in die Tasmota-Konsole eingeben. Dabei ist xx.x der korrekte (Referenz-) Wert.

Analog für Spannung (VoltageSet) und Strom (CurrentSet).

In ESPhome

Bei ESPhome muss der Kalibrierfaktor direkt in das YAML File des entsprechenden Geräts. Im Netz finden sich verschiedene Anleitungen, die dazu einen calibrate_linear Filter verwenden. Dabei übergibt man einen Haufen Messwert-Paare für den jeweiligen Parameter – so wie wir es ganz oben selbst gemacht hatten. Wie wir aber gelernt haben ist das nicht nötig. Eine Einpunkt-Kalibrierung ist völlig ausreichend, solange sie sorgfältig gemacht wird.

Was wir hier wirklich verwenden wollen ist der multiply Filter.

Bei anderen Sensoren mag es jedoch durchaus sinnvoll sein, calibrate_linear zu verwenden, oder eine Kombination von multiply und offset.

Ein YAML Template für meinen Smartplug gibt es hier. Und die Kalibrierung macht man dann so (Beispiel für Spannung):

sensor:

 [...]

 - platform: hlw8012

    [...]

    voltage:
      name: "${devicename} - Voltage"
      unit_of_measurement: V
      accuracy_decimals: 1
      icon: mdi:flash-outline
      filters:
        - multiply: 0.8658

    [...]

Man kann sich aber auch noch viel tiefgehender damit befassen – Fortsetzung folgt...

433MHz Temperatur-Sensor in HASSIO

2022-08-19T00:00:00+02:00

Wie ich in einem früheren Post schon einmal erzählt hatte, habe ich hier diverse billige Funk-Temperatursensoren rumstehen. Die gehören zu einer einfachen Wetterstation, die ich aber aktuell garnicht mehr nutze. Aber es wäre doch ganz schön, wenn ich die Sensoren in meinen Homeassistant einbinden könnte.

Wie schon beim letzten mal beschrieben, ist das Protokoll bekannt und ich sehe zwei denkbare Wege, wie wir das anbinden könnten:

RTL-SDR Empfänger an den Homeserver und Daten auf selbigem decodieren und irgendwie in HASSIO übertragen.
RFlink Firmware auf einen Arduino Mega flashen und selbigem noch ein 433MHz Empfangsmodul spendieren. Die Daten werden dann über die serielle Schnittstelle geliefert, die wir dann an HASSIO anbinden müssten.

Beides sind gangbare Wege. Heute wollen wir mal Variante 1 probieren. Die zweite finde ich sehr spannend, aber es stört mich etwas, dass die RFlink Software zwar umsonst, aber nicht open source ist. Letzteres verhindert, dass sie z.B. auf den ESP8266 portiert wird, was viel mehr Sinn machen würde, da der erheblich billiger ist, als ein Arduino Mega und zudem WLAN kann, was die Anbindung an einen MQTT Server erheblich vereinfachen würde. Es scheint forks basierend auf alten Versionen zu geben, aber die scheinen noch keine richtige community zu haben.

Also mit RTL-SDR!

RTL-SDR installieren

Der RTL-SDR ist bekanntermaßen ein sehr preiswerter und dennoch vielseitiger SDR (Software Defined Radio) Receiver, der ursprünglich als DVB-T Empfänger für den Computer verkauft wurde. Inzwischen ist DVB-T obsolet, aber speziell für Hacker ausgelegte Varianten des Sticks erfreuen sich großer Beliebtheit wenn es darum geht Funksignale im computer zu verarbeiten. Ich habe zwei drei davon in der Bastelkiste...

Also Antenne anschrauben und den Stick an den Server anschließen. LINUX erkennt den Empfänger sofort:

> lsusb
[...]
Bus 003 Device 002: ID 0bda:2838 Realtek Semiconductor Corp. RTL2838 DVB-T

Und auch passende Treiber-Module werden automatisch geladen.

Das ist zwar erfreulich, aber dennoch unerwünscht, denn wir wollen ja nicht fernsehen, sondern den Thermometern ihre Geheimnisse entreißen! Das bedeutet, dass wir verhindern wollen, dass der standard-LINUX-Treiber sich das Gerät schnappt:

sudo sh -c 'echo "blacklist dvb_usb_rtl28xxu" > /etc/modprobe.d/blacklist.conf'

Das sollte eventuelle Konflikte zuverlässig vermeiden ("usb_claim_interface error -6").

Daten empfangen und weiterleiten

Nun brauchen wir noch eine Software, die etwas mit den Signalen anfangen kann, die wir mit dem SDR empfangen. Und die heißt rtl_433 und ist auf github zu finden. Gängige LINUX Distributionen bringen sie aber auch gleich mit und so genügt zur Installation dies:

sudo apt install rtl-433

Nun können wir unseren Lauschangriff starten:

> rtl_433 -C si
rtl_433 version unknown inputs file rtl_tcp RTL-SDR SoapySDR
Use -h for usage help and see https://triq.org/ for documentation.
Trying conf file at "rtl_433.conf"...
Trying conf file at "/home/users/pagel/.config/rtl_433/rtl_433.conf"...
Trying conf file at "/usr/local/etc/rtl_433/rtl_433.conf"...
Trying conf file at "/etc/rtl_433/rtl_433.conf"...
Registered 145 out of 175 device decoding protocols [ 1-4 8 11-12 15-17 19-21 23 25-26 29-36 38-60 63 67-71 73-100 102-105 108-116 119 121 124-128 130-149 151-161 163-168 170-175 ]
Detached kernel driver
Found Rafael Micro R820T tuner
Exact sample rate is: 250000.000414 Hz
[R82XX] PLL not locked!
Sample rate set to 250000 S/s.
Tuner gain set to Auto.
Tuned to 433.920MHz.
Allocating 15 zero-copy buffers
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
time      : 2022-08-19 17:15:37
model     : inFactory-TH ID        : 249
Channel   : 2            Battery OK: 1             Temperature: 23.28 C
Humidity  : 58 %         Integrity : CRC
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
time      : 2022-08-19 17:15:37
model     : inFactory-TH ID        : 249
Channel   : 2            Battery OK: 1             Temperature: 23.28 C
Humidity  : 58 %         Integrity : CRC
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
time      : 2022-08-19 17:15:37
model     : inFactory-TH ID        : 249
Channel   : 2            Battery OK: 1             Temperature: 23.28 C
Humidity  : 58 %         Integrity : CRC
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
time      : 2022-08-19 17:15:39
model     : inFactory-TH ID        : 79
Channel   : 1            Battery OK: 0             Temperature: 24.33 C
Humidity  : 63 %         Integrity : CRC

[...]

Das sieht ja schon ganz gut aus. Und wir haben gelernt, dass der Sensor mit der ID 79 gerne mal eine neue Batterie hätte. Wenn ich jetzt noch wüsste, welcher das ist ...

Freundlicherweise bietet rtl_433 diverse Output-Optionen an, u.a. csv, json und vor allem mqtt! Und so können wir die Ergebnisse direkt an unseren MQTT-Server senden. Wie man den aufsetzt erkläre ich hier nicht – das findet man überall im Netz, u.a. auch in einem älteren Post von mir. Also werfen wir das mal auf unserem Server an:

rtl_433 -F mqtt://hal:1883,user=phil,pass='TopSecret'

Um zu sehen, ob und was da ankommt starten wir anderswo einen mqtt client:

mosquitto_sub -u phil -P TopSecret -t '#' -h hal

Und in der Tat kommen dort Daten an:

{"time":"2022-08-19 17:27:10","model":"inFactory-TH","id":172,"channel":2,"battery_ok":1,"temperature_F":73.7,"humidity":62,"mic":"CRC"}
2022-08-19 17:27:10
172
2
1
73.7
62
CRC
{"time":"2022-08-19 17:27:10","model":"inFactory-TH","id":172,"channel":2,"battery_ok":1,"temperature_F":73.7,"humidity":62,"mic":"CRC"}
2022-08-19 17:27:10
172
2
1
73.7
62
CRC

Hm – irgendwie scheint es, dass wir jedes Event einmal im JSON Format und einmal in separaten Zeilen bekommen.

Also lesen wir doch mal den relevanten Abschnitt in man rtl_433:

Output format option
    [ -F kv|json|csv|mqtt|influx|syslog|null ]
          Produce decoded output in given format.
          Without this option the default is KV output. Use "-F null" to remove
          the default.
          Append output to file with :<filename> (e.g. -F csv:log.csv),
          defaults to stdout.

          Specify MQTT server with e.g. -F mqtt://localhost:1883
          Add MQTT options with e.g. -F "mqtt://host:1883,opt=arg"
          MQTT options are: user=foo, pass=bar, retain[=0|1], <format>[=topic]
          Supported MQTT formats: (default is all)
            events: posts JSON event data
            states: posts JSON state data
            devices: posts device and sensor info in nested topics
          The topic string will expand keys like [/model]
          E.g. -F "mqtt://localhost:1883,user=USERNAME,pass=PASSWORD,retain=0,devices=rtl_433[/id]"

          [...]

Wir sind eigentlich nur an events interessiert. Und wir wollen bitte SI-Einheiten – also °C statt F:

rtl_433 -C si -F mqtt://hal:1883,user=phil,pass='TopSecret',retain=0,events=rtl_433[/model][/id]

Das sieht auf der Empfangsseite schon viel aufgeräumter aus:

{"time":"2022-08-19 17:42:23","model":"inFactory-TH","id":249,"channel":2,"battery_ok":1,"temperature_C":23.27778,"humidity":58,"mic":"CRC"}
{"time":"2022-08-19 17:42:24","model":"inFactory-TH","id":249,"channel":2,"battery_ok":1,"temperature_C":23.27778,"humidity":58,"mic":"CRC"}
{"time":"2022-08-19 17:42:24","model":"inFactory-TH","id":249,"channel":2,"battery_ok":1,"temperature_C":23.27778,"humidity":58,"mic":"CRC"}

`rtl_433` als service

Das funktioniert zwar schon sehr schön, aber sobald wir das Programm abbrechen ist die ganze Pracht dahin. D.h. als nächstes müssen wir dafür sorgen, dass rtl_433 quasi als daemon/service auf unserem Server läuft.

Dazu erzeugen wir ein entsprechendes service file für systemd (/etc/systemd/system/rtl_433.service):

# See https://github.com/merbanan/rtl_433/issues/1651 for original 
# suggestion
[Unit]
Description=RTL_433 service
Documentation=man:rtl_433
StartLimitIntervalSec=10
After=syslog.target network.target

[Service]
Type=exec
ExecStart=/usr/bin/rtl_433 -c /etc/rtl_433.conf
Restart=always
RestartSec=30s

# View with: sudo journalctl -f -u rtl_433 -o cat
SyslogIdentifier=rtl_433

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Und wir brauchen noch ein config file für rtl_433 selbst (/etc/rtl_433.conf):

convert si
output mqtt://hal:1883,user=phil,pass='TopSecret',retain=0,events=rtl_433[/model][/id]
report_meta time:utc

Sobald wir das alles haben können wir unseren neuen Service starten:

systemctl start rtl_433
systemctl daemon-reload

und mal prüfen, ob er auch läuft:

> sudo systemctl status rtl_433.service 
● rtl_433.service - RTL_433 service
     Loaded: loaded (/etc/systemd/system/rtl_433.service; disabled; vendor preset: en>
     Active: active (running) since Sat 2022-08-20 10:11:52 CEST; 22s ago
       Docs: man:rtl_433
   Main PID: 1040053 (rtl_433)
      Tasks: 2 (limit: 19096)
     Memory: 2.9M
        CPU: 313ms
     CGroup: /system.slice/rtl_433.service
             └─1040053 /usr/bin/rtl_433 -c /etc/rtl_433.conf

Aug 20 10:11:52 hal rtl_433[1040053]: Registered 145 out of 175 device decoding proto>
Aug 20 10:11:52 hal rtl_433[1040053]: Found Rafael Micro R820T tuner
Aug 20 10:11:52 hal rtl_433[1040053]: Exact sample rate is: 250000.000414 Hz
Aug 20 10:11:52 hal rtl_433[1040053]: [R82XX] PLL not locked!
Aug 20 10:11:52 hal rtl_433[1040053]: Sample rate set to 250000 S/s.
Aug 20 10:11:52 hal rtl_433[1040053]: Tuner gain set to Auto.
Aug 20 10:11:52 hal rtl_433[1040053]: Tuned to 433.920MHz.
Aug 20 10:11:52 hal rtl_433[1040053]: Allocating 15 zero-copy buffers
Aug 20 10:11:54 hal rtl_433[1040053]: MQTT Connected...
Aug 20 10:11:54 hal rtl_433[1040053]: MQTT Connection established.

An dieser Stelle wäre noch zu erwägen, diesen Service nicht als root laufen zu lassen, denn rtl_433 benötigt nur normale user permissions und aus Security-Sicht ist es sinnvoll, einem Service nicht mehr Rechte zu geben, als er wirklich braucht. D.h. wir legen einen speziellen user dafür an:

sudo useradd rtl_433

Außerdem muss dieser user Zugriff auf USB-Geräte haben. D.h. er muss Mitglied der Gruppe plugdev sein:

sudo adduser rtl_433 plugdev

Damit der Service unter diesem User läuft ändern wir die [Service] Sektion in /etc/systemd/system/rtl_433.service indem wir User und Group wie folgt festlegen:

[Service]
Type=exec
User=rtl_433
Group=rtl_433
ExecStart=/usr/bin/rtl_433 -c /etc/rtl_433.conf

Und wir ändern die Besitzverhältnisse des Config files:

sudo chown rtl_433:rtl_433 /etc/rtl_433.conf

Nun noch den Service neu starten

sudo systemctl restart rtl_433.service 
sudo systemctl daemon-reload

Und schon passt das:

> ps aux | grep rtl_433
rtl_433  1023646  1.2  0.0  56256  7516 ?        Ssl  23:20   0:04 /usr/bin/rtl_433 -c /etc/rtl_433.conf
[...]

Zum Abschluss sollten wir noch sicherstellen, dass der Service automatisch gestartet wird:

sudo systemctl enable rtl_433

Homeassistant konfigurieren

Nun müssen wir unserem Homeassistant noch erklären, das da neue Sensoren sind. Dazu müssen wir auf dem Server das configuration.yaml file editieren. In einer HASSIO Installation liegt das in /config, so auch in meinem Docker Container. Dieses Verzeichnis ahbe ich mir als Docker-Volume auf dem Server unter /srv/homeassistant bereitgestellt. Folgendes muss dort hinein:

sensor:
  - platform: mqtt
    name: Temp_Wohnzimmer
    device_class: temperature
    unit_of_measurement: '°C'
    value_template: '{{ value_json.temperature_C | round(1) }}'
    state_topic: rtl_433/inFactory-TH/79
    json_attributes_topic: rtl_433/inFactory-TH/79
  - platform: mqtt
    name: Hum_Wohnzimmer
    device_class: Humidity
    unit_of_measurement: '%'
    value_template: '{{ value_json.humidity }}'
    state_topic: rtl_433/inFactory-TH/79
    json_attributes_topic: rtl_433/inFactory-TH/79

Für jeden Sensor brauchen wir zwei solche Einträge. Die Details müsst Ihr natürlich Euren konkreten Sensoren und IDs anpassen.

Achtung: Bei meinen Sensoren ändert sich die ID jedes mal, wenn die Batterie gewechselt wird. Dann muss ich die Items state_topic und json_attributes_topic entsprechend anpassen.

Und nun ist es soweit – im Web Interface von Homeassistant können wir nun eine entsprechende Karte anlegen und die ganzen Sensoren darstellen. Die einzelnen Sensoren findet Ihr unter Config > Devices & Services > Entities. Und im Dashboard Editor kann man sie ganz normal aus der Liste auswählen:

Und schon haben wir alle eingebunden:

Dotfile management mit stow

2022-08-07T00:00:00+02:00

Jedes mal, wenn ich ein neues Laptop anschaffe, oder aus irgendwelchen Gründen das Betriebssystem neu installiere stehen drei Dinge an:

System konfigurieren
Daten aus Sync oder Backup kopieren
Anwendungen konfigurieren

Den ersten Punkt habe ich weitgehend mit Ansible automatisiert. Das sorgt dafür, dass alle wichtigen Dinge wieder installiert werden und zentrale Funktionen wie z.B. ssh auch gleich korrekt konfiguriert sind. Programme, die ich spontan mal ausprobiere installiere ich direkt und an Ansible vorbei, aber alles was ich wichtig finde kommt in mein Workstation Playbook.

Punkt zwei ist auch kein Stress – ich habe auf Laptop und File-Server unison und synchronisiere alles von/zu letzterem. So ist die Datenwiederherstellung schnell erledigt. Und im Notfall gibt es auch noch das Server-Backup auf USB-Platte.

Bleibt Punkt drei. Unter LINUX liegen die Configs der verschiedenen Anwendungen ja in "hidden files" aka dotfiles im home-Folder des Users. Grundsätzlich könnte ich diese in die Synchronisation einschließen, aber ich habe mich bewusst dagegen entschieden, weil das zu Konflikten führt, wenn mehrere verschiedene Computer sich mit dem Server synchronisieren. Auch existieren sehr viele dotfiles die nicht backup-würdig sind, weil sie garkeine Konfiguration enthalten, sondern irgendwelche App-spezifische Daten, oder aber zu Programmen gehören, die ich längst nicht mehr nutze, oder nie wirklich konfiguriert habe. Kurz: ich möchte mich eigentlich nur mit den dotfiles befassen, die ich auch wirklich angepasst habe und nicht irgendwelche default configs sichern, die eh von selbst wieder auftauchen. Nun könnte ich den copy Mechanismus von Ansible nutzen, um meine dotfiles wieder herzustellen – so mache ich das ja auch mit den systemweiten config Files in /etc. Aber das gefällt mir nicht so richtig, weil es sich hier ja um user-spezifische Daten handelt, die sich von Nutzer zu Nutzer unterscheiden. Eigentlich wäre das für mein Laptop egal, weil ich eh der einzige Nutzer bin, aber es widerstrebt mir dennoch.

Bisher hatte ich das so gelöst, dass ich automatisch alle dotfiles (bis auf ein paar Ausnahmen wie z.B. den Firefox cache) in einem tgz Archiv sichere – in Ordnern, die den jeweiligen hostname im Namen haben, so dass ich meine verschiedenen Rechner sauber trenne kann. Im Falle einer Neuinstallation bediene ich mich dann aus dieser Sicherung und kopiere alles, was mir wichtig erscheint von Hand an den richtigen Ort. Das funktioniert und bisher ist mir noch nie was verloren gegangen. Allerdings muss ich auch jedes mal daran denken, was ich alles brauche. Und natürlich vergesse ich immer was. Das ist nicht wirklich schlimm, denn ich merke es ja spätestens wenn ich das betreffende Programm dann nutzen will und es nicht so läuft, wie gewünscht. Dann also die nächste config kopieren – geht. Und so geht das dann mit mehreren Programmen bis sich nach ein paar Tagen alles eingeschliffen hat. Geht, aber wirklich elegant ist das nicht.

Das muss doch besser gehen

Manche Leute verwenden nun git direkt in ihrem home Verzeichnis, um die dotfiles zu verwalten, aber das finde ich nur so mittel handlich. Seit einer Weile wandern ja viele config files in ~/.config/. Also das mit git verwalten? Leider sind da aber einerseits noch nicht alle drin und zum anderen ist auch dieser Ordner wieder voller Sachen, die ich nie wirklich angepasst habe und daher auch nicht sichern und verwalten will. Schöner wäre es, wenn ich alle liebevoll angepassten configs irgendwo zentral ablegen und dann davon ein git Repository daraus machen könnte – gepaart mit irgendwas, dass die dotfiles dann dahin kopiert, wo sie hin gehören.

Kurz hatte ich überlegt, mir einen solchen Ordner anzulegen und dann ein kleines Shell Skript zu basteln, mit dem ich diese Configs dann an den richtigen Ort kopieren kann. Aber dann habe ich mich erinnert, dass es schon ein gutes Tool für dieses Problem gibt, das ich zwar schon vor ewigen Zeiten gesehen, aber irgendwie nie genauer angeschaut hatte: stow.

Dieses Tool erlaubt es, alle möglichen Files zentral zu speichern und dann via Symlinks dort bereitzustellen, wo sie eigentlich liegen müssen. Das klingt elegant.

Stow

Und das geht so:

Zunächst habe ich mir einen Folder für meine dotfiles angelegt:

mkdir -p ~/it/stow/dotfiles

Und in diesem Verzeichnis legen wir nun je einen Folder pro Package an. Ein Package kann dabei beliebig viel enthalten – eine einzelne Datei, alle Dateien für eine Anwendung, oder für eine Gruppe von Anwendungen, oder auch einfach alle Files, die wir so verwalten wollen.

Ich habe mich dafür entschieden, im Wesentlichen ein Package pro Anwendung zu haben:

> ll dotfiles/
clementine
digikam
filezilla
git
gnupg
i3
i3status
Insync
keepassxc
msmtp
mutt
offlineimap
rclone
rofi
shell
ssh
thunar
unison
virtualbox
xfce4
zsh

Jeder der Folder enthält nun die gewünschten config files inkl. Pfad ab ./. Z.B.:

> tree -a i3
i3
└── .config
    └── i3
        └── config
> tree -a ssh/
ssh/
└── .ssh
    ├── authorized_keys
    ├── config
    ├── id_rsa
    └── id_rsa.pub

Um diese config Files nun an Ort und Stelle zur Verfügung zu stellen machen wir dies:

stow -t /home/phil i3
stow -t /home/phil ssh

# oder alles auf einmal
stow -t /home/phil */

Und schon finden sich an den entsprechenden Stellen Symlinks auf die echten Files in unserem dotfile Folder:

> ll ~/.ssh
authorized_keys -> ../it/stow/dotfiles/ssh/.ssh/authorized_keys
config -> ../it/stow/dotfiles/ssh/.ssh/config
id_rsa -> ../it/stow/dotfiles/ssh/.ssh/id_rsa
id_rsa.pub -> ../it/stow/dotfiles/ssh/.ssh/id_rsa.pub
known_hosts

> ll -d .config/i3
.config/i3 -> ../it/stow/dotfiles/i3/.config/i3

Das ist praktischer, als wenn die Dateien dorthin kopiert worden wären, denn nun sind eventuelle Veränderungen der Dateien im dotfile-Ordner repräsentiert.

Wollen wir nun ein Package wieder deaktivieren geht das ebenfalls ganz einfach:

stow -t /home/phil --delete ssh

Und damit wir den target Pfad nicht jedes mal angeben müssen, speichern wir den in .stowrc – entweder im home Folder, oder da wo wir auch die stow packeges haben.

echo "--target=/home/phil" > .stowrc
# Und alle installieren
stow .

# deinstallieren
stow -D .

Zuguterletzt kann es noch praktisch sein, im stow folder ein .stow-local-ignore file anzulegen – ähnlich wie man es von .gitignore kennt:

> cat .stow-local-ignore 
.git
.gitignore
todo.md
README.md

So verhindert Ihr, dass diese Dateien ebenfalls in euer home directory verlinkt werden.

Und um das Ganze ordentlich zu versionieren brauchen wir den Ordner nur unter git Kontrolle zu stellen und schon ist alles wohlorganisiert. Zudem können wir nun z.B. je einen eigenen Branch für verschiedene Computer oder unterschiedliche Situationen anlegen, oder nach Herzenslust an einer Config rumschrauben, ohne Angst haben zu müssen, die ursprüngliche (funktionierende) Konfiguration nie wieder zusammen zu kriegen...

Laser Rangefinder Performance

2022-07-17T00:00:00+02:00

Ich liebe Spielzeug. Vor allem wenn es elektronisch ist. Eine ganz besondere Schwäche habe ich für Messgeräte aller Art. Und so besitze ich zahlreiche Geräte mit denen ich so ziemlich alles messen kann, was sich mir in den Weg stellt.

Natürlich sind darunter auch diverse Geräte zum Messen von Strecken oder Entfernungen: Zollstock, Bandmaß, Messschieber, Messschraube, Laser Entfernungsmesser und ein Laser-Rangefinder. Die beiden letzteren klingen auf den ersten Blick identisch und nutzen auch das gleiche Messprinzip, aber während die weit verbreiteten Laser-Entfernungsmesser für das Ausmessen im Haus gedacht sind, eignet sich der Rangefinder fürs Grobe – also größere Entfernungen bei mäßiger Genauigkeit. D.h. hier geht es nicht um Strecken im Bereich von ein paar Metern, die dann auf den Millimeter genau vermessen werden, sondern er zeigt seine Stärke beim Messen von Entfernungen in der Größenordnung von mehreren hundert Metern bei einer Genauigkeit von einem Meter oder so.

Das konkrete Modell, das ich besitze ist fernöstlicher Herkunft und heißt MILESEEY PF210 hunting, der für unter hundert Euro zu haben ist.

Das Datenblatt gibt folgende Merkmale an:

Parameter	Wert
Messbereich	3 – 800m
Genauigkeit	±0.5m + 0.01 digits
Vergrößerung	6x

Papier ist bekanntlich geduldig. Und da stellt sich die Frage, wie genau das Gerät tatsächlich misst. Aber was misst es überhaupt? Diverses:

Entfernung in direkter Linie
Steigungs-/Neigungswinkel über/unter der Horizontalen
Horizontale Entfernung
Höhe eines anvisierten Punkts über der horizontalen
Höhendifferenz zwischen zwei Punkten
Geschwindigkeit

Zudem hat es einen Regen/Nebelmodus, bei dem aus mehreren Messungen die am weitesten entfernte angezeigt wird.

Direkt messen kann das Gerät die Entfernung in direkter Line mittels Time of Flight Verfahren und den Neigungswinkel mittels eines elektronischen Sensors, wie man ihn auch in Smartphones oder den beliebten "Bevel Boxes" findet. Alles andere ist dann elementare Trigonometrie.

Im Folgenden konzentrieren wir uns aber auf die horizontale Entfernung, also die Entfernung in der Ebene.

Wie bestimmt man die Messqualität?

Die Qualität eines Messgeräts setzt sich aus zahlreichen Parametern zusammen. Z.B.:

Präzison (Reproduzierbarkeit der Messung)
Genauigkeit (Richtigkeit/accuracy)
Interferenzen (z.B. Tag/Nacht, Gegenlicht, Temperatur, Regen, ...)
Messbereich (Min/Max)
Linearität
Messzeit
...

Die beiden ersten Aspekte wollen wir genauer untersuchen.

Präzision

Präzision ist die Wiederholgenauigkeit der Messung. D.h. wenn ich die gleiche Entfernung mehrfach messe – wie genau stimmen dann die erhaltenen Messwerte überein? Idealerweise sollten sie natürlich identisch sein, in der Praxis wird man aber meist leichte Abweichung von Messung zu Messung bekommen.

Dabei kann man ggf. noch eine ganze Reihe verschiedener Arten von Messwiederholungen betrachten:

Unmittelbar hintereinander (within run precision)
Mehrere Messserien – z.B. Nach dem wieder Einschalten (between run precision)
An verschiedenen Tagen (between day precision)
Verschiedene Bediener (between operator precision)
Mehrere Geräte der Baureihe (between instrument precision)
In verschiedenen Institutionen (between site precision)

Das volle Programm ist mir heute zu mühsam. D.h. unser Versuchsprotokoll sieht so aus:

10 verschiedene Distanzen (Gruppen)
je 10 Messwiederholungen pro Gruppe
Möglichst gute Abdeckung des Messbereichs von 3-800m

Insgesamt also 100 Messungen. Die dokumentieren wir in einer hübschen Tabelle und speichern diese im CSV Format und analysieren das Ganze. Alle Entfernungswerte sind in Metern.

Als erstes plotten wir mal die Wiederholungen der verschiedenen Gruppen. Die blaue Linie zeigt den Mittelwert der jeweiligen Gruppe:

Wir decken also den Bereich von 2.9 bis ≈785m ab. Das ist schonmal top. Wer genau aufgepasst hat wird sich nun fragen, wie denn 2.9 m möglich waren, wo der Messbereich bei 3m anfängt. Des Rätsels Lösung ist, dass der direkte Abstand schon ≥3m ist, aber der horizontale Abstand nur 2.9m weil ich den Rangefinder leicht nach oben oder unten gehalten hatte. Und in der Tat fehlen hier auch einige Datenpunkte, weil der Messbereich unterschritten wurde.

Um besser beurteilen zu können, wie groß die Abweichung vom Gruppen-Mittelwert ist plotten wir das mal etwas anders.

$$\Delta_{group_i} = value - group\_mean_i$$

D.h. die y-Achse zeigt die Abweichung vom Gruppen-Mittel. Letzteres ist im Titel der Mini-Plots gezeigt.

Wie man sieht ist die absolute Abweichung bei geringen Entfernungen sehr gering – kaum wahrnehmbar. Aber mit zunehmender Entfernung wächst sie bis zu ca. 1m bei knapp 800m. Man kann auch einigermaßen erkennen, dass bei niedrigen Distanzen die Abweichungen Vielfache von 0.1m sind – das ist die Genauigkeit mit der das Gerät seine Messwerte anzeigt. Nicht zu verwechseln mit der versprochenen Präzision...

Neben der absoluten Abweichung $\Delta$ ist auch die relative Abweichung von Interesse. Hier in Prozent auf der y-Achse:

Und hier zeigt sich nun der umgekehrte Effekt im Vergleich zur absoluten Abweichung. Die relative Abweichung ist bei geringen Messwerten zunächst im Bereich von ± 1 bis 2% und fällt dann mit zunehmenden Entfernungen auf wenige Promille.

Um die Abweichungen in den Gruppen zu quantifizieren berechnen wir als nächstes die Standardabweichung (SD) innerhalb der Gruppen und zudem den Variationskoeffizienten (Coefficient of variation, CV). Letzterer errechnet sich als

$$\frac{SD_i}{group\_mean_i}$$

Also die Standardabweichung normalisiert auf den Gruppen-Mittelwert. Das ist sinnvoll, weil bei vielen Messungen der Messfehler mit zunehmendem Messwert steigt. Hier die Plots, SD in Metern, CV in Prozent auf der y-Achse:

Die gestrichelte Linie repräsentiert den medianen Variationskoeffizienten.

Alles in Allem würde ich sagen, dass es in Sachen Präzision nichts zu meckern gibt.

Genauigkeit

Kommen wir zum zweiten Aspekt – der Korrektheit, AKA Genauigkeit, aka Trueness. Während es bei der Präzision darum ging, wie reproduzierbar die Messungen sind, wollen wir nun wissen, wie nah sie im Mittel an der Wahrheit liegen. Das ist eine Stufe anspruchsvoller, weil wir nun Referenzwerte brauchen, die die Wahrheit repräsentieren. Bei den Entfernungsbereichen, die wir hier abdecken ist das garnicht so simpel. Bei ein paar Metern könnte man ein Maßband bemühen, aber 500m? Meine Lösung lautet: Online-Karten. Sowohl bei Google Maps, als auch im Bayern-Atlas gibt es eine Messfunktion, bei der man die Entfernung zwischen manuell gesetzten Punkten auf der Karte ermitteln kann. Bis auf ein oder zwei Ausnahmen habe ich den Bayern-Atlas als Referenz verwendet.

Nun ist die so ermittelte Referenz-Entfernung aber auch nicht korrekt, sondern unterliegt Ungenauigkeiten oder Fehlern im Kartenmaterial und vor allem auch der Ungenauigkeit meiner manuellen Punktsetzung. D.h. das sollte man bei der Interpretation im Hinterkopf behalten.

Zudem ist auch die Entfernungsmessung mit dem Rangefinder nicht nur von der Qualität des Instruments ab, sondern auch von der Bedienung. Da steht man schnell einmal ein paar Handbreit weg vom optimalen Punkt oder visiert nicht exakt den in der Karte ausgewählten Punkt an.

Letztlich fließen beide Unsicherheiten in das Gesamtergebnis ein und machen dies schlechter, als es in einer idealen Welt wäre.

Mein Versuchsplan sieht 20 Einzelmessungen ($value$) und die dazugehörigen Referenzwerte ($ref$) vor. Schauen wir mal auf das Ergebnis. Zunächst als xy-Plot in dem wir die gemessen Entfernungen gegen die Referenzwerte plotten:

Die graue Diagonale stellt die Linie perfekter Übereinstimmung dar. Wie man sieht stimmen unsere Messungen sehr gut mit den Referenzwerten überein. Und auch der Korrelationskoeffizient stützt diese Einschätzung:

$$r = 0.9999741$$

$$r^2 = 0.9999481$$

Und wenn wir ein lineares Modell fitten bekommen wir

$$ y = 1.0004 x - 0.2135 $$

Also hervorragend.

Um die Abweichungen besser beurteilen zu können machen wir aber zusätzlich noch einen sogenannten Bland-Altman Plot. Dabei wird auf der x-Achse der Mittelwert von Referenz und gemessenem Wert ($(value + ref)/2$) aufgetragen und auf der y-Achse die Abweichung der Messung vom Referenzwert ($value - ref$). Auf diese Weise kann man sehr schön sehen, wie stark die Abweichungen in Abhängigkeit von der Distanz ist:

Die graue Line markiert perfekte Übereinstimmung ($\Delta = 0$) und die gestrichelte blaue die mittlere Abweichung (Bias).

Zuguterletzt erstellen wir noch eine Variante dieses Plot, bei dem wir statt der absoluten die relative Abweichung in Prozent auftragen:

Der Vergleich der beiden Plots ist spannend: Während die absolute Abweichung über den Messbereich einigermaßen gleich bleibt resultiert das darin, dass die relative Abweichung bei geringen Distanzen noch recht hoch ist und dann stark abnimmt.

Fazit

Ich finde, mein preiswerter Rangefinder misst sehr reproduzierbar und richtig. Mehr Genauigkeit brauche ich definitiv nicht. Es wäre noch spannend, das gleiche auch für Geschwindigkeitsmessungen zu machen, aber da ist die Sache mit den Referenzwerten nochmal schwieriger. Vielleicht mache ich das irgendwann mal wenn ich Zeit habe.

Laser Rangefinder Performance

2022-07-17T00:00:00+02:00

I love gadgets! Especially electronic devices. Measuring devices, in particular, are pretty irresistible to me. And thus, I own quite number of them to measure anything that may cross my path. Among them plenty of things for measuring distances/thickness/...: Rulers, tape measures, calipers, micrometers, laser tape measures and a laser rangefinder.

The last two may seem identical to the uninitiated reader but they serve different purposes. The laser tape measure excels at measuring things around the house and workshop at millimeter precision while the range finder is designed for much larger scales – several hundred meters/yards outdoors to an accuracy of less than a meter. E.g. on the golf course, while hiking, or just for fun.

The range finder I have is of far eastern provenance and the specific model is called MILESEEY PF210 hunting. You can find it for less than 100 Euros.

From the data sheet:

Parameter	Value
Measurement range	3 – 800m
Accuracy	±0.5m + 0.01 digits
optic magnification	6x

But specs can be misleading, especially with cheap tools, so I am keen to dig deeper and find out how well it really performs. But what does it actually measure? These:

Distance (line of sight)
Slope
Horizontal distance
Height above instrument level
Height difference between two points
Speed

It also features a special rain/fog mode that will scan the distance and keep the largest distance measured.

The device can directly determine distance by the time of flight method and slope using a digital sensor similar to those found in modern smartphones or the popular bevel boxes. The rest is basic trigonometry.

In this analysis, we will focus on horizontal distance.

How to determine quality of such a device?

The quality of a measuring device is determined by many factors:

Precision (reproducibility)
Accuracy (trueness)
Interference (e.g. day/night, direct sunlight, temperature, rain, ...)
Measurement range (min/max)
Linearity
Acquisition time
...

Let's have a closer look at the first two.

Precision

Precision is the measurement repeatability – i.e. if we repeat the same measurement over and over again, how well do they agree? Ideally, they should be identical but in practice you will most likely see some degree of variation between measurements.

There are many different levels/factors to consider in determining precision:

Immediate repetition (within run precision)
Different measurement runs, e.g. after turning the tool off and on. (between run precision)
On separate days (between day precision)
When operated by different people (between operator precision)
Using different instruments of the same type and model (between instrument precision)
When used at different sites (between site precision)

I don't feel like analyzing all of the above so this is my experiment plan:

10 different distances (groups)
10 measurements for each group
Try and cover the measurement range (3-800m) as good as possible

100 single measurements all together. I will collect data in a spreadsheet and store it in csv format for easy analysis. I'm European, so all values are given in meters.

First, let's plot the data by group. The blue line indicates the group mean.

So we managed to cover a distance range from 2.9 to ≈785m. Excellent. If you paid close attention, you will probably wonder how our smallest distance can be 2.9m when the instrument's range starts at 3 m. The reason is that the direct distance actually was ≥3m but I tilted the instrument slightly up or down resulting in a lower horizontal distance. Actually, we are missing a few data points in this group as some measurements failed due to results below the lower limit.

In order to get a better impression of the deviation from the group mean, let's slightly change the plot and show something else:

$$\Delta_{group_i} = value - group\_mean_i$$

I.e. the y-axis now shows the deviation from the group mean which is shown in the headers of the mini plots:

As you can see, the absolute deviation is pretty small at lower distances – almost invisible. But it increases with the measured distance until we get deviations up to almost 1 meter at ≈800m.

In addition, it may be interesting to look at the relative deviation ($\Delta$), instead – shown in percent on the y-axis:

And now we see the opposite of the relative deviation: As the distance grows, relative deviation decreases: starting at ±1 or 2% at the lower end it goes down to fractions of a percent at the higher end of the range.

In order to quantify the precision, we can now calculate standard deviation (SD) in each group and the coefficient of variation (CV) which is given as

$$\frac{SD_i}{group\_mean_i}$$

So it's the standard deviation normalized to the measurement value. That makes sense, because for many measurements, the SD increases with the measured value. The plot shows CV in percent on the y-axis:

The dashed line indicates the median CV.

By and large, I am pretty happy with the precision observed.

Accuracy

So let's get to the second aspect – accuracy, aka trueness. While precision was concerned with how well repeated measurements would agree, accuracy is about how close our measurements are to the true value, on average. Investigating this is a bit more demanding than precision, because we now need reference values that represent the true distance. Given the distance range, things like a tape measure are clearly out as a reference method. My solutions is using online maps. Google maps has measuring capabilities and so does the official geography portal of the state of Bavaria – Bayern-Atlas. Except for two cases, I used that source by manually setting flags on the map and getting the distance value from the platform.

Now, these reference values aren't perfect, either. Errors and imprecisions in the map data are one potential problem, manual accuracy in setting the flags is another source of error. So one should keep this in mind when interpreting the results.

In addition, using the rangefinder can introduce further errors when you are not standing perfectly at the correct position or pointing the device slightly left/right of the spot that you marked in the map. Both effects reduce the agreement between both methods.

My experiment comprises 20 measurements with the range finder ($value$) accompanied by their respective reference values ($ref$). Now we plot the values over the references and get this:

The grey diagonal line represent perfect agreement. As you can see, our data points are almost perfectly located on that line. And the correlation coefficient agrees with that assessment:

$$r = 0.9999741$$

$$r^2 = 0.9999481$$

If we fit a linear model, we get

$$ y = 1.0004 x - 0.2135 $$

Almost perfect!

In order to zoom in on the deviations, we will add a Bland-Altman Plot. I.e. we show the difference between measured value and reference ($value-ref$) on the y-axis and the mean of the two on the x-axis ($(value + ref)/2$). This makes it much easier to see the deviation depending on the distance measured:

Again, the grey line indicates perfect agreement ($\Delta = 0$) and the dashed blue line is the mean deviation (bias)

Finally, we add a variation of the plot by showing the relative deviation (in percent) instead of the absolute difference.

Comparing the two graphs is quite interesting: While the absolute deviation appears pretty constant across the range, this results in large relative errors for small distances while they become miniscule for larger distances.

Conclusion

I am pretty happy with the performance of my range finder. I certainly don't need more than this. It would have been interesting to also evaluate speed measurements but good reference values are much harder to generate in that case. Maybe later in a separate post.

Kindling Cracker 2

2022-05-21T00:00:00+02:00

Letztes Jahr hatte ich einen Kindling Cracker gebaut – mein erstes Schweißprojekt. Und ich war mächtig stolz auf das Ergebnis. Im Grunde bin ich das immer noch, aber einen Fehler hatte ich gemacht: Die selbst geschliffene Klinge hatte einen zu stumpfen Winkel, so dass das Spalten manchmal etwas schwergängig war. Also musste ich nochmal mit dem Geradschleifer dran, um das zu korrigieren. Eine ideale Klinge für den Zweck ist insgesamt schlank und direkt an der Schneide ballig geschliffen, damit sie nicht beim ersten Spalten stumpf wird, oder ausbricht und dennoch gut ins Holz eindringen kann. Damit die Klinge aber nicht nur gut eindringt, sondern auch gut spaltet, muss sie sich nach dem schlanken Abschnitt dann ggf. etwas verbreitern. Das kann man an jeder Axt sehen. So in etwa schaut das im Profil aus:

A: Meine ursprüngliche Klinge
B: Axt

Es war durchaus mühsam, meine alte Klinge etwas näher an die optimale Form zu bringen. V.a. weil der Kindling Cracker ja schon komplett zusammengebaut war und man nur schlecht an die Kante kommt.

Auf ein Neues!

Wie es der Zufall so will, hat ein guter Freund sich kürzlich einen schönen Ofen zugelegt und erfreut sich am Feuer. Und er hat gerade Geburtstag. Also ist klar, was nun getan werden muss: Ein neuer Kindling Cracker muss her! Die Grundkonstruktion behalten wir im Wesentlichen bei, aber diesmal starten wir mit einer kleinen Axt als Klinge.

Also habe ich erstmal ein Beil besorgt:

Zugegebenermaßen musste ich die Klinge ordentlich mit Winkelschleifer und Fächerscheibe nachformen, weil die Schneide nicht gut geschliffen war. Danach habe ich dann mit dem Trennschleifer ungefähr entlang der roten Line abgeschnitten und das Klingenstück auf eine 10mm Stahlplatte geschweißt, damit die Klinge einen Fuß bekommt. Und das ganze dann auf eine 20x20cm Grundplatte. Fertig ist die Klinge:

Um die Spaltwirkung zu erhöhen habe ich dann noch zwei hübsche kleine Keile aus einer Stahlplatte geschnitten und je einen schräg auf jede Seite der flachen Klinge geschweißt.

Der "Axtstummel" sieht irgendwie putzig aus und ich überlege schon, ob man daraus noch irgendwas basteln kann...

Wie schon beim letzten mal habe ich dann den Käfig aus 20mm Vierkantstahl geschweißt:

Noch schnell den selbigen auf die Grundplatte schweißen und die Konstruktion ist fertig:

Noch einmal mit dem Winkelschleifer drüber, damit alles schön glatt ist, Schmiedelack drauf und schon habe ich ein Geburtstagsgeschenk:

Das hat wieder Spaß gemacht und ging schon etwas schneller, als beim letzten mal. Nicht zuletzt, weil ich diesmal das MIG-Schweißgerät genommen habe und das sehr viel einfacher ist. Auch gab es diesmal nicht so viel Pfusch weg zu schleifen – d.h. ich mache Fortschritte ;-)

Allerdings habe ich im Laufe des Projekts auch empirisch nachgewiesen, dass man beim Trennschleifen keine normale Werkstattjacke mit hohem Synthetik-Anteil tragen sollte:

Bin ich ein Verbrecher?

2022-04-12T00:00:00+02:00

Das Internet – schier unendlicher Quell von Wissen, Unterhaltung, Werbung und Betrug. Eine besonders beliebte Form der beiden Letzteren liegt darin, dem potentiellen Opfer eine Email zu schreiben: in der Hoffnung dieses möge den Inhalt lesen und glauben und letztlich irgendwo draufklicken, Kontakt aufnehmen, irgendwas kaufen, einfach so Geld überweisen etc. etc.

Meine erste SPAM Email habe ich irgendwann in den 90er Jahren bekommen. Damals war das was völlig neues und ich war erstmal sehr verwundert, um was es sich da handelte. Heute ist das natürlich ganz normal und der SPAM-Filter ist so selbstverständlich geworden, wie der Regenschirm bei schlechtem Wetter.

Und die Filter funktionieren recht gut – nur wenige unerwünschte Nachrichten schaffen es heute noch bis in mein Postfach. Erfreulicherweise sind die meisten Emails dieser Art sind so schlecht gemacht, dass die paar, die ich von Hand aussortieren muss schon am Betreff eindeutig zu erkennen sind und so ungelesen gelöscht werden können. Ganz selten lese ich sie doch mal – meist vor allem aus einem gewissen Genuss am Abgründigen. Z.B. weil sie so schlecht gemacht sind, dass sie schon wieder Unterhaltungswert haben.

Heute hat mich so ein Exemplar erreicht, dass ich Euch nicht vorenthalten möchte, denn ich fand es recht unterhaltsam.

Es wird ernst!

Geschrieben hat sie laut Absender der brave "Officier Dieter Flick". Die Email selbst ist sehr knapp gehalten. Der liebe Dieter muss ein geplagter Mann sein, denn ganz offenbar arbeitet er unter schwierigen Bedingungen des Schweizer Polizeiapparats, der sich augenscheinlich nicht einmal eine eigene Email Adresse leisten kann. Und so muss der treue Amtmann unter einer @quickline.ch Adresse den Amtsgeschäften nachgehen. Immerhin nimmt Officier Flick den Datenschutz sehr ernst, denn zum Schutze meiner Persönlichkeitsrechte hat er es vermieden die Email direkt an mich zu adressieren und stattdessen ein neutrales Alias Kontrollburo-munchen@alumnidirector.com verwendet. Soviel Umsicht muß gelobt werden.

Officier Flick ist kein Mann vieler Worte und kommt gerne schnell auf den Punkt. Das merkt man schon am Betreff der Email: Betreff: Öffnen der Datei.

Und das wollen wir tun, denn der brave Mann soll sich nicht vergeblich die Mühe gemacht haben.

Die Gewichtigkeit der Angelegenheit wird durch die Tatsache unterstrichen, dass man im Anhang der Email das eigentliche Amtsschreiben im von Behörden favorisierten JPG-Format findet. Auch sei hier auf die inzwischen erreichte europäische Integration der Polizeibehörden hingewiesen, denn unser Schweizer Beamter schreibt im Auftrag der deutschen Bundespolizei – und das auf Antrag von Catherine de Bolle:

Frau de Bolle muss schier übermenschliche Energie haben, denn laut Wikipedia ist sie aktuell die Direktorin von Europol. Zuvor war sie Generalkommissarin der Nationalpolizei des Königreichs Belgien. Und trotz dieser Verpflichtungen findet Sie die Zeit sich mit meinen Fall zu befassen. Respekt! Auch scheint sie dabei mit Maryvonne Caillibotte, Staatsanwältin der Republik Versailles zusammenzuarbeiten. Ich dachte immer, Franzosen und Belgier mögen sich nicht so gerne, aber vielleicht irre ich da. Möglicherweise aber auch nicht – eventuell hat diese polizeipolitische Verwicklung ja auch die Ausrufung der Republik Versailles und die damit verbundene Loslösung von Frankreich maßgeblich befördert?

Das Schreiben selbst ist dann von Michael Rupp, Generaldirektor der Nationalen Gendarmerie unterschrieben. Einer deutschen Bundesbehörde von so großer Bedeutung, dass sie normalerweise im Verborgenen operiert – nur so ist zu erklären, dass ich noch nie von ihr gehört habe.

Ich finde allein das Schreiben ist doch schon ein Krimi in sich! Hier erfahren wir, dass ich die Tat beging, nachdem ich im Internet angegriffen wurde. Wird sich das strafmildernd auswirken? Bin ich gar das Opfer? Und sogleich nimmt die Geschichte eine unerwartete Wendung: Nacktfotos/-videos von Minderjährigen wurden von einem Cyber-Gendarm aufgenommen! Unerhört! Am Ende gar Amtsmissbrauch, um an illegales Video-Material zu kommen? Hat der Cyber-Gendarm damit im Darknet gehandelt?

Doch bevor die Geschichte sich zu diesen Höhepunkten aufschwang gab es eine weniger dramatische Einführung inklusive wertvoller juristischer Belehrungen. Oder wusstet Ihr, dass "Jeder unanständige Mord, der ohne Gewalt oder Drohung gegen die Person oder mit Hilfe der Person eines Kindes beiderlei Geschlechts unter 16 Jahren begangen wird, mit Freiheitsstrafe geahndet wird"?

Da ist eine Textanalyse natürlich Pflicht:

Zunächst wird auf die feine Linie hingewiesen, die den anständigen vom unanständigen Mord unterscheidet. Eine, wie ich finde, sehr feinsinnige Einführung. Auch haben wir hier mitnichten eine plumpe Räuberpistole vor uns, denn es geht um Morde ohne Gewalt oder Drohung gegen die Person. Vielleicht sind hier eher metaphorische Morde gemeint?

Besonders gelungen finde ich aber das subtile Zitat von Luc Bessons Filmkunstwerk Leon der Profi: Wer fühlt sich vom Text nicht sofort an Léon (Jean Reno) und Mathilda (Natalie Portman) erinnert – in der fesselnden Szene in der Léon Mathilda in die Kunst des Auftragsmordens einführt und Ihr väterlich beibringt, immer einen zweiten Sicherheitsschuss ins Herz anzuschließen und darauf zu achten, nicht ins Gesicht zu schießen, damit das Opfer identifizierbar bleibt. Nichts anderes will uns Herr Rupp sagen, wenn er schreibt "Mord [...] mit Hilfe eines Kindes [...]"! Aber auch Freunde moderner Geschlechterbilder werden angesprochen, denn ausdrücklich ist hier die Rede von "einem Kind beiderlei Geschlechts" – ein Zwitter also.

Aber trotz aller Brillanz des Textes sind dem Autor leider auch ein paar handwerkliche Fehler vorzuwerfen die den Genuß trüben. So kennt das deutsche Strafgesetzbuch keinen Paragraphen 372 und in §390, Absatz 1 der Strafprozessordnung geht es weder um Vorladungen durch Kriminalpolizisten, noch um die Verschärfung der Strafe bei sexuellen Übergriffen und Vergewaltigungen im Internet, sondern ganz langweilig um Rechtsmittel des Privatklägers. Auch bleibt offen, wie eine rein digitale Vergewaltigung so konkret ablaufen würde.

Ausblick

Ich werde jetzt erstmal meinen alten Freund Ben Matlock anrufen und fragen, ob er meine Verteidigung übernehmen würde.

Also Ganoven unserer Zeit: seid auf der Hut, denn der lange Arm des Gesetzes schläft nicht und wird auch Euch erreichen...

Update

Nach eingehender Konsultation mit Ben Matlock riet mir dieser, zunächst selbst auf die Anschuldigungen zu antworten, was ich natürlich getan habe:

Bitte lesen Sie meine Antwort.

Dokument, das an Ihre Datei angehängt ist.

MfG
Dr. Kunibert von Socken und Sinnen

On Mon, Apr 11, 2022 at 02:59:13PM +0000, Officier - Dieter Flick wrote:

Bitte lesen Sie Ihre Vorladung.

-Dokument, das an Ihre Datei angehängt ist

Herzliche Grüße .

Dieter Flick

--
Dr. Kunibald von Socken und Sinnen
Simpelweg 7
29693 Hodenhagen

Der Anhang (natürlich jpg) enthält die eigentliche Mitteilung:

Nehmt dies – ihr Schurken. Mal sehen, was zurück kommt. Ich halte Euch auf dem Laufenden.

Update 2022-04-13

Ihr werdet es kaum glauben – die haben echt geantwortet!

ZU DEINER AUFMERKSAMKEIT ,

Wir bestätigen den Empfang Ihrer E-Mail.

Laut den gegen Sie empfangenen Internet-Datenströmen wurde eine Straftat begangen.

Unsere Hauptaufgabe besteht darin, zu schützen und zu sanktionieren, wenn in unserem Tätigkeitsbereich eine Straftat begangen wird.

In diesem Fall werden wir Sie einem Artikel der Justiz unterwerfen, der es Ihnen ermöglichen könnte, sich zu äußern, ohne diese Angelegenheit öffentlich zu machen und ohne Ihren Beruf oder Ihren Ruf zu gefährden. Wir stellen Ihnen folgende Fälle vor:

1- GERICHTSVERFAHREN: Herrn Marcus PAINTINGER, Staatsanwalt der Republik München, wird innerhalb von 72 Stunden von unseren Dienststellen beschlagnahmt. Der Fall wird öffentlich gemacht, um dadurch andere abzuschrecken, die diese Taten im Internet haben. Sie riskieren bis zu 5 Jahre Gefängnis.

2- GÜTLICHE EINIGUNG: Der Fall wird mit den französischen Justizbehörden behandelt und wir, Sie müssen eine feste Geldstrafe von 4.978 € (Viertausendneunhundertachtundsiebzig Euro) zahlen, die von der nationalen Gesetzgebung zu diesem Zweck vorgesehen ist. Sie werden auch in einer Überwachungsfrist von 6 Monaten ausgesetzt sein und im Falle eines Rückfalls werden wir die Justiz ergreifen.

Bitte antworten Sie uns, um das entsprechende Verfahren entsprechend der von Ihnen gewählten Option aus den beiden oben genannten Optionen einzuleiten, andernfalls wird das Gerichtsverfahren eingeleitet.

Ps.Bilanz / EUROPOL

https://www.bmfsfj.de/bmfsfj/aktuelles/alle-meldungen/gemeinsam-gegen-sexuelle-ausbeutung-von-kindern-im-internet-89392

Herzliche Grüße,

Mr. Michael RUPP,

Polizeidirektor

BUNDESPOLIZEIINSPEKTION MÜNCHEN

Diesmal kein jpg – nehmen die die Sache vielleicht nicht mehr so ernst?

Der Text ist natürlich wieder reines Gold! Aber es gibt noch andere spannende Details. Z.B. ist diesmal der Absender Kontrollburo-munchen@alumnidirector.com. Hier die Email header:

Return-Path: <Kontrollburo-munchen@alumnidirector.com>
Authentication-Results: kundenserver.de; dkim=pass header.i=@mail.com
Received: from mout.gmx.com ([74.208.4.200]) by mx.kundenserver.de (mxeue010
        [212.227.15.41]) with ESMTPS (Nemesis) id 1MUo4n-1nW7hn2RGb-00Qj2O for
        <kunibald.von-socken-und-sinnen@techbotch.org>; Wed, 13 Apr 2022 09:50:30
        +0200
DKIM-Signature: v=1; a=rsa-sha256; c=relaxed/simple; d=mail.com;
        s=dbd5af2cbaf7; t=1649836229;
        bh=xAMzgJRoySXc3Qb7UdVLZM1WO70nxdKpQ92RhPf2KlY=;
        h=X-UI-Sender-Class:From:To:Subject:Date;
        b=7Is2t3EmqfuqZQ6yI0U5PKF2Y99RFH+JaXR9hOzEY9zhJbTCI/jLigxQPFeseEjzM
        YLQTYnXGAnCUznIjsLfx64HMPw00eRsSaclAvu7b/a4Ovj7fNsAiks92K8EYTBN0Rz
        IgLMr5hwJ31Biea7sMA47ecPwB5jVrgTH3Q4dalQ=
X-UI-Sender-Class: 214d933f-fd2f-45c7-a636-f5d79ae31a79
Received: from [2.58.241.134] ([2.58.241.134]) by web-mail.mail.com
        (3c-app-mailcom-lxa07.server.lan [10.76.45.8]) (via HTTP); Wed, 13 Apr 2022
        09:50:29 +0200
MIME-Version: 1.0

Nach den Timestamps scheint die email über mail.com an gmx.com zu mir geleitet worden zu sein. Allerdings schreiben SPAM Mailer gerne mal gefälschte header dazu. Die IP Adresse des vermeintlichen mail.com servers ist in Taiwan verortet, die des GMX hosts in Deutschland.

Unter www.alumnidirector.com bekommt man nur eine leere weiße Seite. Bei der Recherche im Netz findet mal auch die Aussage, alumndirector.com sei ein disposable Email Service. Das würde ja gut passen, allerdings findet man keine Seite, um sich dort zu registrieren oder sowas. Vielleicht weiß whois ja mehr:

❯ whois alumnidirector.com
[...]
Domain Name: alumnidirector.com
Registry Domain ID: 3082525_DOMAIN_COM-VRSN
Registrar WHOIS Server: whois.register.com
Registrar URL: http://www.register.com
Updated Date: 2019-02-07T20:35:14Z
Creation Date: 1997-08-22T04:00:00Z
Registrar Registration Expiration Date: 2022-08-21T04:00:00Z
Registrar: Register.com, Inc.
Registrar IANA ID: 9
Reseller: 
Domain Status: clientTransferProhibited http://icann.org/epp#clientTransferProhibited
Registry Registrant ID: 
Registrant Name: ATTN Domain Inquiries
Registrant Organization: World Media Group
Registrant Street: 90 Washington Valley Rd. #1128
Registrant City: Bedminster
Registrant State/Province: NJ
Registrant Postal Code: 07921
Registrant Country: US
Registrant Phone: +1.9089982344
Registrant Phone Ext: 
Registrant Fax: 
Registrant Fax Ext: 
Registrant Email: domains@world.com
Registry Admin ID: 
Admin Name: ATTN Domain Inquiries
Admin Organization: World Media Group
Admin Street: 90 Washington Valley Rd. #1128
Admin City: Bedminster
Admin State/Province: NJ
Admin Postal Code: 07921
Admin Country: US
Admin Phone: +1.9089982344
Admin Phone Ext: 
Admin Fax: 
Admin Fax Ext: 
Admin Email: domains@world.com
Registry Tech ID: 
Tech Name: ATTN Domain Inquiries
Tech Organization: World Media Group
Tech Street: 90 Washington Valley Rd. #1128
Tech City: Bedminster
Tech State/Province: NJ
Tech Postal Code: 07921
Tech Country: US
Tech Phone: +1.9089982344
Tech Phone Ext: 
Tech Fax: 
Tech Fax Ext: 
Tech Email: domains@world.com
Name Server: pdns1.ultradns.net
Name Server: pdns4.ultradns.org
Name Server: pdns2.ultradns.net
Name Server: pdns3.ultradns.org
DNSSEC: Unsigned
Registrar Abuse Contact Email: domain.operations@web.com
Registrar Abuse Contact Phone: +1.8777228662

Hm. Wenig erhellend.

Als nächstes fühlen wir doch mal dem Server etwas auf den Zahn:

❯ sudo nmap -O alumnidirector.com > nmap.txt
Starting Nmap 7.80 ( https://nmap.org ) at 2022-04-13 21:12 CEST
Nmap scan report for alumnidirector.com (35.186.238.101)
Host is up (0.015s latency).
rDNS record for 35.186.238.101: 101.238.186.35.bc.googleusercontent.com
Not shown: 962 filtered ports
PORT      STATE SERVICE
25/tcp    open  smtp
43/tcp    open  whois
80/tcp    open  http
83/tcp    open  mit-ml-dev
84/tcp    open  ctf
85/tcp    open  mit-ml-dev
89/tcp    open  su-mit-tg
110/tcp   open  pop3
143/tcp   open  imap
443/tcp   open  https
465/tcp   open  smtps
587/tcp   open  submission
700/tcp   open  epp
993/tcp   open  imaps
995/tcp   open  pop3s
1084/tcp  open  ansoft-lm-2
1085/tcp  open  webobjects
1089/tcp  open  ff-annunc
1443/tcp  open  ies-lm
1935/tcp  open  rtmp
3389/tcp  open  ms-wbt-server
5222/tcp  open  xmpp-client
5432/tcp  open  postgresql
5900/tcp  open  vnc
5901/tcp  open  vnc-1
5999/tcp  open  ncd-conf
8080/tcp  open  http-proxy
8081/tcp  open  blackice-icecap
8085/tcp  open  unknown
8086/tcp  open  d-s-n
8088/tcp  open  radan-http
8089/tcp  open  unknown
8090/tcp  open  opsmessaging
8099/tcp  open  unknown
9100/tcp  open  jetdirect
9200/tcp  open  wap-wsp
20000/tcp open  dnp
30000/tcp open  ndmps
Warning: OSScan results may be unreliable because we could not find at least 1 open and 1 closed port
OS fingerprint not ideal because: Missing a closed TCP port so results incomplete
No OS matches for host
Network Distance: 7 hops

OS detection performed. Please report any incorrect results at https://nmap.org/submit/ .
Nmap done: 1 IP address (1 host up) scanned in 21.49 seconds

Uiii – da sind aber vieeele Ports offen! Was'n da los? Komisch auch, dass nmap das OS nicht identifizieren konnte. Die scheinbar offenen ports sind größtenteils auch nicht sehr gesprächig. Jedenfalls wollen sie nicht so einfach per telnet mit mir reden:

❯ telnet alumnidirector.com 1443
Trying 35.186.238.101...
Connected to alumnidirector.com.
Escape character is '^]'.
Connection closed by foreign host.

Ein Port hat meine Aufmerksamkeit aber besonders auf sich gezogen: 9100/tcp open jetdirect. Das könnte bedeuten, dass wir auf deren Drucker zugreifen können.

Nach diesem kleinen technischen Exkurs ist es aber an der Zeit, die Herren mit einer Antwort zu würdigen um nicht den Schwung zu verlieren:

Sehr geehrter Herr Rupp,

Nach Rücksprache mit meinem Advokaten, würde ich natürlich eine diskrete Regelung im Sinne einer gütlichen Einigung anstreben. Um die notwendigen administrativen Schritte einleiten zu können benötige ich hierzu die üblichen Dokumente:

Eine Kopie Ihres Personalausweises

Die vom Konsul der Republik München gegengezeichnete polizeiliche Diensturkunde

Die Bankverbindung des Polizeireviers

Ich bin sicher, Sie können mir hier problemlos weiterhelfen, so dass die Sache schnell aus der Welt geschafft werden kann.

hochachtungsvoll

Dr. Kunibald von Socken und Sinnen

Fortsetzung folgt.

Update 2022-04-14

Meine Brieffreunde haben sich wieder gemeldet.

Wir bestätigen den Eingang Ihrer Bereitschaft, diesen Streit mit Option 2 gütlich beizulegen.

Sie haben von uns, lieber Herr, nichts zu verlangen, Sie sind auch nicht verpflichtet, sich für die gütliche Einigung zu entscheiden. Sie haben zwei Möglichkeiten, wenn Sie wissen, dass Sie nicht einbrechen, dann haben Sie die Wahl, sich für das rechtliche Verfahren zu entscheiden. Sie haben nicht das Recht, mich nach meinen persönlichen Daten zu fragen, geschweige denn nach Polizeidokumenten.

Zur Erinnerung:

2 - GÜTLICHE EINIGUNG: Der Fall wird mit den Justizbehörden, Deutschland und unseren Büros behandelt. Sie müssen eine feste Geldstrafe in Höhe von 4.978 € ( viertausendneunhundertachtundsiebzig Euro) zahlen, die in den nationalen Rechtsvorschriften zu diesem Zweck vorgesehen ist. Sie werden auch in einer Überwachungsphase für 6 Monate ausgesetzt sein und im Falle eines Rückfalls werden wir die Justiz ergreifen. Sobald die Geldstrafe bezahlt wurde, schließen wir die Datei und geben Ihnen ein Formular zum Ausfüllen.

Sie haben eine Straftat begangen, die strafrechtlich mit einer Freiheitsstrafe geahndet werden kann, so dass Sie, um Ihre Situation zu regeln, die Geldstrafe in Höhe von 4.978 € (viertausendneunhundertachtundsiebzig Euro) zahlen müssen, die in der nationalen Gesetzgebung zu diesem Zweck vorgesehen ist. Finden Sie so schnell wie möglich die RIB, auf der die Regularisierung vorgenommen werden muss.

RIB (Bankverbindung) GENERALDIREKTION DES FINANZMINISTERIUMS

Kontoname (Schatzmeister) : JEDEMI LENGO PATHI
IBAN : DE42 1101 0101 5384 6101 93
BIC : SOBKDEB2XXX

Grund für die Übertragung: Datei : Ordner : réf Sendung:61133479

Bitte lesen Sie das auszufüllende Dokument und senden Sie es nicht an uns zurück.

P-s: Sobald die Überweisung erfolgt ist, senden Sie uns bitte eine gescannte Kopie des Überweisungsauftrags zur Bestätigung.

Mr. Michael RUPP,
Polizeidirektor
------------------------------------------------------------------
BUNDESPOLIZEIINSPEKTION MÜNCHEN

Also ich finde, die könnten schon ein bisschen mehr auf meine Bitten eingehen, zumal diese natürlich ganz klar in den Gesetzen der Republik München festgeschrieben sind.

Außerdem hat die Email noch ein Formular im Anhang, das ich ausfüllen, aber nicht zurückschicken soll??? Immerhin räumt es mir die Urheberrechte an der Tat ein. Das ist doch schonmal was.

Sehr geehrter Herr Rupp,

In Ihrer Nachricht sagen Sie "Sie haben von uns, lieber Herr, nichts zu verlangen" – das ist nicht korrekt. Ich darf diesbezüglich Artikel 6 des Gesetzes über die Aufgaben und Befugnisse der Bayerischen Polizei (Polizeiaufgabengesetz – PAG) in der Fassung der Bekanntmachung vom 14. September 1990 zitieren:

Auf Verlangen des von einer Maßnahme Betroffenen hat der Polizeibeamte sich auszuweisen.

D.h. ich bin gesetzlich berechtigt, die Ausweiskopie einzufordern.

Weiterhin bin ich auch berechtigt, die von mir angeforderte polizeiliche Diensturkunde anzufordern. §47 des Deutschen Polizeibürokratieaufgabenverfolgungsgesetzes sagt hier eindeutig:

(2) liegt gegen einen Beschuldigten ein imaginiertes Verfahren wegen steuerlicher, sexueller oder verkehrspolizeilicher Vergehen vor, ist die ermittelnde Stelle verpflichtet, dem Beschuldigten die Schwere der Sache durch Übersendung einer vom zuständigen Konsul gegengezeichnete polizeiliche Diensturkunde zu bestätigen.

Ich muss daher auf die Übersendung dieser Dokumente bestehen, da es mir sonst nicht möglich ist, das von Ihnen geforderte Bußgeld zu bezahlen.

Hochachtungsvoll

Dr. Kunibald von Socken und Sinnen

Mal sehen, was sie dazu sagen. In der Zwischenzeit befassen wir uns mal mit der Bankverbindung. Ich war sehr überrascht, eine deutsche IBAN zu bekommen. Ich hatte erwartet, dass sie mir sagen ich solle den Betrag mit Western Union nach Albanien schicken, oder auf ein Konto im Kongo überweisen, oder sowas. Eine Bank ist nicht angegeben, also recherchieren wir doch mal die BIC. Die gehört der Solarisbank AG in Berlin – nie gehört.

Die Homepage dieser Bank sagt "Bauen Sie Ihre eigenen Banking-Produkte mit uns Unsere Banking-as-a-Service-Plattform hat alles was Sie brauchen, um Ihre eigenen Banking-Produkte zu bauen." – hm. Also keine so ganz richtige Bank, sondern scheinbar eines dieser zwielichtigen "Fintech" Startups?

Wikipedia sagt:

Die Bank wurde im März 2016 vom deutschen Fintech-Unternehmen FinLeap[3] sowie Marko Wenthin und Andreas Bittner gegründet

[...]

Am 25. Januar 2022 hat die Bafin eine Sonderprüfung durch PwC angeordnet. Grund dafür sei eine bankaufsichtliche Prüfung aus dem Jahr 2020, in der Mängel in der Compliance festgestellt wurden.

Klingt jetzt nicht gut. Trustpilot findet sie auch nicht so toll:

Und auch dieser Artikel in der Wirtschaftswoche passt in Bild.

Aber ganz eigentlich hatte ich mich auf den Ausweis gefreut. Also Daumen drücken...

Update 2022-04-15

Irgendwie sind die nicht sehr einsichtig:

Wir bestätigen den Empfang Ihrer E-Mail.

Nach der Verweigerung der Zusammenarbeit sind wir verpflichtet, das rechtliche Verfahren einzuleiten, so dass Sie in unsere Räumlichkeiten geladen werden, der Fall veröffentlicht und an die Medien geschickt wird, damit die öffentliche Meinung weiß, was Ihnen vorgeworfen wird. Alle Beweise werden offengelegt (Nacktfotos, Gespräche, besuchte Websites usw.).

Wir haben Ihnen die Möglichkeit gegeben, die Angelegenheit gütlich zu regeln, aber Sie haben unsere E-Mail nicht positiv beantwortet. Innerhalb von 72 Stunden kommen die Gendarmerie-Dienste zu Ihnen nach Hause und bringen Sie an Bord.

Herzliche Grüße

Immerhin wollen sie mich an Bord bringen – eine Kreuzfahrt vielleicht? Wie auch immer – einen Versuch mache ich noch und versuche die angeknackste Email-Beziehung zu kitten:

Sehr geehrte Damen und Herren,

Ich bin ein wenig verwundert über Ihre Antwort, denn ich hatte in unserer Konversation den Eindruck gewonnen, dass Sie das Geld ganz gerne hätten. Ich finde, da könnten Sie sich schon die Mühe machen, die beiden Dokumente zu schicken...

Außerdem finde ich dass meine bisherigen Emails schon ausgesprochen positiv waren. Aber ich verspreche mir Mühe zu geben und zukünftig mehr Enthusiasmus an den Tag zu legen. Als Zeichen meines guten Willens habe ich Ihnen im Anhang ein motivierendes Bild angehängt, das Ihnen bestimmt gefallen wird.

Aber vielleicht haben Sie ja einen anderen Vorschlag? Ich bin schon gespannt.

MfG
Dr. Kunibald von Socken und Sinnen

Und wie geschrieben habe ich ihnen dieses Bild angehängt – im Original scharf, aber ich hab keine Lust auf Copyright-Schwierigkeiten, daher mit Blur. Aber ich denke, Ihr seht schon, worum es geht.

2022-04-18

Ich dachte, das Verbrechen schläft nie, aber scheinbar feiern Ganoven Ostern und arbeiten nicht an den Feiertagen. :-(

2022-04-24

Noch immer keine Antwort. Die haben unsere Brieffreundschaft einfach so einschlafen lassen. :-(

SSH-Bot Statistik

2022-04-10T00:00:00+02:00

In einem Post vor ein paar Wochen hatte ich erzählt, wie ich endlessh auf meinem Homeserver installiert habe, um die ssh-scanner Deppen ein wenig zu ärgern. Vermutlich bringt es nicht wirklich was, aber es verschafft mir ein wohliges Gefühl.

Heute wollen wir uns mal anhand der Logfiles ansehen, wieviele ssh-Attacken überhaupt so passieren.

Daten

Zunächst stellt sich die Frage, wo wir überhaupt Infos dazu finden, wer alles so versucht hat, sich via ssh einzuloggen. Also begeben wir uns mal nach /var/log/, wo derartiges zu erwarten ist. Dort liegen diverse logfiles – aber in welchem/n landen die Meldungen von endlessh?

Dazu verwende ich den silver-searcher, kurz ag, der ist eine schnelle Implementierung des Such-Tools ack. Wer das noch nicht kennt, sollte es dringend anschauen – damit kann man rasend schnell und bequem herausfinden, in welchen Files ein Begriff (typischerweise eine Variable oder ein Befehl) vorkommt.

❯ ag endlessh
user.log:1:Apr 10 00:00:25 hal endlessh[780]: 2022-04-09T22:00:25.627Z ACCEPT host=::ffff:178.62.118.126 port=61000 fd=207 n=204/4096
user.log:2:Apr 10 00:01:05 hal endlessh[780]: 2022-04-09T22:01:05.628Z CLOSE host=::ffff:178.62.118.126 port=61000 fd=207 time=40.001 bytes=45
user.log:3:Apr 10 00:19:11 hal endlessh[780]: 2022-04-09T22:19:11.877Z ACCEPT host=::ffff:112.85.42.229 port=53414 fd=207 n=204/4096
[...]

Uiii – viele Zeilen. Zu viele. Also etwas nachbearbeiten:

❯ ag endlessh | cut -f 1 -d: | sort -u
messages
messages.1
syslog
syslog.1
user.log
user.log.1

Besser. Am wenigsten Rauschen gibt es in den usr.log files. Also nehmen wir die. Zuerst habe ich mal drei davon in einer Datei zusammengeführt. Und als nächstes schmeißen wir mal alles raus, was uns nicht interessiert:

❯ grep endlessh user.log > user.log.clean

Wenn man sich den Inhalt ansieht findet man zwei verschiedene Arten von Einträgen:

07T19:24:02.901Z ACCEPT host=::ffff:112.85.42.229 port=45982 fd=208 n=205/4096
07T19:24:22.904Z CLOSE host=::ffff:112.85.42.229 port=45982 fd=208 time=20.003 bytes=5

Also ACCEPT und CLOSE. Letztere enthalten eigentlich alle Information, die man so haben können wollte: Timestamp, Dauer der Verbindung (time) und die Anzahl der ausgetauschten Bytes.

Damit sollte sich doch was machen lassen. Als erstes aber muss ich das alles mal parsen und in Tabellenform bringen, damit es analysierbar wird. Dazu bauen wir ein kleines Python Script:

#!/usr/bin/env python3
"Format user.log entries as CSV"
import sys, re

print(",".join(["timestamp", "action", "host", "port", "time", "bytes"]))
for line in sys.stdin:
    line = line.rstrip()
    line = re.sub("^.*endlessh\[[0-9]+\]: ", "", line)
    timestamp, action, fields = line.split(" ", maxsplit=2)
    fields = fields.split(" ")
    fields = dict(x.split("=") for x in fields)
    if action == "CLOSE":
        print(
            ",".join(
                [
                    timestamp,
                    action,
                    fields["host"],
                    fields["port"],
                    fields["time"],
                    fields["bytes"],
                ]
            )
        )
    elif action == "ACCEPT":
        print(",".join([timestamp, action, fields["host"], fields["port"], "", ""]))

Und damit können wir die Daten nun formatieren:

❯ ./format.py < user.log.clean > user.csv

... und in R analysieren.

Die Logs, die ich hier auswerte decken den Zeitraum der letzten 13 Tage ab und enthalten 2975 akzeptierte und 2840 abgeschlossene Verbindungen. D.h. 135 sind aktuell offen. Im Mittel gab es also 228 Verbindungen am Tag.

Wie lang dauern die Sessions?

Meine Vermutung war, dass die ssh Bots auch nicht blöd sind und nach ein paar Sekunden aufgeben, um nicht zu viel Zeit zu verschwenden. Für sehr viele stimmt das auch, aber eine erstaunlich große Zahl lässt sich gefühlt ewig festhalten:

Der geduldigste Bot hat sich 72756 Sekunden festhalten lassen – das sind beeindruckende 20 Stunden! Der Median lag immerhin noch bei 1025s = 17min. 60% der Bots blieben länger, als 30s und fast die Hälfte (49.9%) waren über eine Stunde gebunden.

Das hatte ich nicht erwartet.

Wieviel Daten werden übertragen?

Im Median wurden bei den Sessions 1784 Bytes ausgetauscht. In der dicksten Session waren es 125 kB.

Erwartungsgemäß korreliert die Dauer der Verbindung sehr stark ($r^2=0.9999$) mit dem Datenvolumen:

Connections nach Tageszeit

Außerdem hat mich interessiert, ob es irgendein zeitliches Muster für die Bot-Angriffe gibt. Meine Annahme war, dass Bots nie müde werden und die Uhrzeiten der Connections mehr oder weniger gleichverteilt sind. Und damit liege ich sowas von falsch:

Wie es scheint, halten sich viele ssh-Bots einigermaßen an deutsche Bürozeiten. WTF???

Da wir hier nur knapp 2 Wochen abdecken macht eine Analyse nach Wochentag wenig Sinn. Vielleicht reiche ich das in der Zukunft einmal nach.

Wieviele verschiedene IP-Adressen?

Im Datensatz finden sich insgesamt 240 einzigartige IP-Adressen. Und per Augenmaß sind manche sehr aktiv und andere kommen eher selten vor. Also schauen wir uns das mal an:

Schaut man in die Daten findet man dies: 140 IP Adressen haben genau einmal versucht sich zu verbinden, 35 Adressen hatten zwei Connections, drei Connections gab es noch bei 14 IPs. Am anderen Ende des Spektrums gab es je eine IP, die es 746 bzw. 816 mal versucht haben.

In der Grafik ist das aber kaum zu erkennen. Das ist durchaus typisch bei solchen Verteilungen – es dürfte sich hier um eine sog. Power-Law Verteilung handeln. Und die kann man am besten visualisieren, wenn man beide Achsen logarithmisch darstellt – dann sollte der Zusammenhang in etwa linear aussehen, wenn es eine Power-Law Verteilung ist:

Woher kommen die Angriffe?

Zuguterletzt wüsste ich noch gerne, woher die Attacken eigentlich kommen. Anhand der IP-Adressen könne wir versuchen, das Ursprungsland zu identifizieren. Konkret habe ich dazu die API von ipgeolocation.io verwendet. Bei denen gibt es einen kostenlosen Account, der zwar limitiert ist, aber für die Zwecke dieser Auswertung völlig ausreichend ist.

Natürlich muss man diese Daten sehr mit Vorsicht genießen, denn es ist anzunehmen, dass ein Angreifer sowas nicht von seinem heimischen PC aus macht, sondern eher fremder Leute Rechner dafür einspannt, die er unter Kontrolle gebracht hat. Zum Zweck der Analyse betrachte ich nur unique IPs. Und so sieht die Länderverteilung aus:

Fazit

Ich habe in den Daten durchaus ein paar Überraschungen gefunden. Insbesondere hat mich verwundert, dass es wirklich gelingt einen nicht unerheblichen Teil der Connections sehr in die Länge zu ziehen. Aber machen wir uns nichts vor – auch die Bot-Programmierer haben mit Sicherheit schon von asynchronem I/O gehört und so ist nicht zu erwarten, dass sie das besonders schmerzt. Vor allem da sie vermutlich eine Armada gehackter Fremdrechner zur Verfügung haben. Aber vielleicht streut es ja doch wenigstens ein kleines bisschen Sand ins Getriebe einiger naviverer Angreifer.

Funkklingel

2022-04-03T00:00:00+02:00

Hin und wieder wollen andere Menschen uns darauf aufmerksam machen, dass Sie sich gerade vor unserem Haus befinden. Manche davon kennen wir, andere nicht. Manche möchten gerne hereingelassen werden, andere würden nur gerne ein Paket loswerden, das an uns adressiert ist. Allen gemein ist, dass es sie nervt, dass unsere Klingel nicht funktioniert.

Eigentlich gibt es einen Klingelknopf am Gartenzaun, aber der ist uralt und wir wollen die Klingel nach der Sanierung des Hauses eh erneuern, aber aus verschiedenen Gründen ist das bisher nicht passiert. Wenn ich ganz ehrlich bin fand ich den klingellosen Zustand eigentlich auch ganz angenehm, denn man hat so wirklich seine Ruhe. Dennoch wurde die Behebung dieses Misstands im Familienrat auf die Tagesordnung gebracht. Und so hatte ich irgendwann halbherzig so eine Funkklingel angeschafft und den Sender neben dem Briefkasten montiert. Die funktioniert auch ganz OK. Aber es hat sich herausgestellt dass die meisten Leute, mangels Hoftor, einfach ungefragt bis zur Haustür vorrücken und dort vergeblich nach einer Klingelmöglichkeit suchen. Zudem halten die blöden Knopfzellen im Sender nicht ewig und was noch blöder ist – man bekommt nicht wirklich mit wenn sie leer sind – bis einem irgendwann auffällt, dass es in letzter Zeit so friedlich ist und niemand klingelt.

Also muss eine bessere Lösung her.

Wunschliste und Planung

Meine Vorstellung besteht nun darin, je einen Klingelknopf am nicht vorhanden Tor und einen zweiten direkt am Haus anzubringen. Beide sollen dann per Funk je einen Empfänger (je einen im EG und OG) zu verheißungsvollem "Gongen" ermuntern.

Außerdem will ich nicht diese blöden Plastik-Klingelsender einfach an Wand bzw. Zaun pappen, sondern altmodische Messing-Klingelknöpfe haben. Zuguterletzt fände ich es auch ganz nett, wenn auch mein Homeassistant mitbekäme, wenn es klingelt. Also ist ein wenig Basteln angesagt.

Die Einkaufsliste umfasst also

2x Funkklingel mit je einem Sender und Empfänger. Letzter bitte mit Stromversorgung aus der Steckdose
2x Messingklingelknopf
ein bisschen Holz für das Gehäuse
Kleines Netzteil für einen der beiden Sender (beim zweiten gibt's keinen Stromanschluss)

Nach etwas Recherche habe ich mich für das Modell AVANTEK D-3B entschieden. Zwar habe ich nur ein Set mit einem Sender und zwei Empfängern gefunden, aber dafür konnte ich den Sender einzeln kaufen und bin so zu meiner Wunschkonfiguration gekommen. Angeblich reicht das Funksignal bis zu 300m weit und die Empfänger können als Relais-Stationen fungieren, um die Reichweite zu einem Zweitempfänger nochmal zu erhöhen. Die Beschreibung prahlt mit 52 verschiedenen Melodien bei 115dB (niemals...). Laut ist das Teil wirklich (kann man zum Glück runterregeln) aber die 52 "Melodien" haben mir spontan ein DejaVue an die Zeiten des Jamba-Spar-Abos verschafft. Bis auf 2 halbwegs dezente Ding-Dong Töne ist der Rest wohl eher auf die Zielgruppe (prä-)pubertärer Nutzer optimiert. Aber die muss ich ja nicht verwenden.

Und so schaut eine Sender-Empfänger-Kombi aus:

Technik

Zuerst machen wir mal so einen Sender auf. Als erstes fällt auf, dass der Sender keine Dichtung hat. D.h. es empfiehlt sich nicht, ihn einfach so zu montieren. Von wegen IP55... Im Inneren befindet sich eine recht simple Platine, die auf der einen Seite nur den Taster und zwei LEDs trägt und auf der Rückseite finden wir neben einer Knopfzelle diverse Bauteile:

Bei genauerer Betrachtung haben wir da

Knopfzellenhalter (CR2032)
Quarz (26.2982 MHz)
Eine Antenne
Einen IC
Einen Datenport (VCC, GND, CLK, DATA)
Diverse passive SMD Bauteile sowie ein Transistor

Alles in allem recht unspektakulär. Spannend aber ist der IC. Ich musste die Augen ordentlich zusammenkneifen und eine gute Lupe zuhilfe nehmen, um dann bei optimaler Beleuchtung was lesen zu können: CMT2157B steht drauf. Eine Googlesuche später habe ich tatsächlich ein Datenblatt. Die Beschreibung sagt "240 MHz-960 MHz Single Chip OOK Transmitter with Encoder". Das Ding funkt bei der vorliegenden Konfiguration auf der Frequenz 433.92 MHz. Das klingt erfolgversprechend in Sachen HA-Anbindung. Laut Datenblatt ist der Chip programmierbar wenn man einen Jumper brückt. Dazu ist der Datenport da. Allerdings habe ich keine Angaben zum Protokoll. Nur den Verweis auf ein Programmiergerät das ich nicht habe.

Anschließen

Die beiden Empfänger kommen in je eine Steckdose im Erdgeschoss und 1. Stock. Bei Bedarf kann man dann einen davon rausziehen und in eine Außensteckdose auf der Terrasse verpflanzen. Das finde ich einen echten Vorteil gegenüber fest installierten Gongs/Türklingeln.

Ein Klingelknopf soll an den Gartenzaun – netterweise habe ich noch das ursprüngliche Klingelkabel und so habe ich beschlossen, das zu benutzen und den Sender dann im Haus an selbiges anzuschließen. So kann ich mir mittels Netzteil auch die Knopfzelle sparen und der Sender muss weder Wind noch Wetter ertragen.

Den zweiten Sender baue ich in ein kleines Holzkästchen ein, auf das der andere Messing-Klingelknopf kommt. Und anstelle der Knopfzelle nehme ich eine größere Batterie, damit das möglichst lange hält. D.h. ich stelle mir das in etwa so vor:

Funkprotokoll

Bleibt noch die Frage, ob und wie man das Klingelsignal auch am Heimserver auffangen kann. Wäre doch cool, wenn ich das irgendwie in Homeassistant einspeisen könnte und dann z.B. eine Email oder andere Nachricht versenden würde, wenn es an der Tür klingelt.

Wir hatten ja schon gelernt, dass wir hier einen 433MHz Sender vor uns haben und dass der On/Off-keying (OOK) verwendet. D.h. das sollte sich ganz gut reverse-engineeren lassen.

Also erstmal den RTL-SDR Stick rauskramen. Als erstes habe ich einfach mal rtl_433 gestartet, den Klingelknopf gedrückt und gehofft, dass da vielleicht schon was kommt. Leider nicht.

Aber das wäre ja auch zu langweilig gewesen. Also dickere Geschütze auffahren. In diesem Fall den Universal Radio Hacker (urh).

Das wollen wir mal in ein virtual environment installieren:

pipx install urh

Nun können wir es verwenden:

urh

Als erstes mal den Spectrum-Analyzer starten, ein paarmal auf den Klinkelknopf drücken und schauen, ob wir das Signal finden:

Das schaut doch schon ganz gut aus. Als nächstes wollten wir mal das Signal aufzeichnen. Also in den recording mode, dreimal den Knopf drücken. Und schon haben wir dies:

Hübsch. Das speichern wir ab und wechseln in das Interpretation interface.

Zunächst zoomen wir mal ordentlich in das Signal hinein:

Das Signal ist sehr gleichförmig und wird über bestimmte Perioden ein bzw. aus geschaltet. On-Off-Keying (OOK) eben. OOK ist letztlich ein Spezialfall von ASK (amplitude shift keying = Amplitudenmodulation).

Als nächstes gilt es, das zu decodieren. Also setzen wir die Demodulation auf ASK und schauen, was wir bekommen:

Wunderbar. Das sieht schon richtig digital aus. Und nun müssen wir über etwas reden, das mich anfänglich total verwirrt hat: Auf den ersten Blick hätte ich gesagt, dass ich hier ein Folge von Bits sehe, die man als 0101010110010 interpretieren würde. Aber das ist so nicht ganz richtig, denn auf dieser Ebene (Roh-Signal) spricht man noch nicht von Bits, sondern von Symbols. Bits bekommen wir erst nach der Decodierung. Diese kann die Symbols eins zu eins in Bits verwandeln, aber das muss nicht so sein. Z.B. gibt es Signale, die auf Symbol-Ebene nicht binär sind, sondern z.B. vier verschiedene Signal-Level kennen und so 2 Bits pro Symbol übertragen können. Und auf der anderen Seite gibt es Methoden, die binär sind, aber mehr als ein Symbol pro Bit verwenden. Und schließlich gibt es Codierungs-Verfahren die den Input Bit-Stream so verändern, dass es möglichst viele Übergänge von 0 auf 1 im Rohsignal gibt, damit sich der Empfänger leichter tut, den Takt (CLK) sauber synchron zu halten. Die Bits sind quasi die Nutzlast, die Symbols der Träger – so wie wir unser analog Signal durch Demodulation aus dem Radiosignal extrahiert hatten bekommen wir das digitale Signal in Bits durch Decodierung aus dem Symbol-Stream.

Ich habe ein sehr schöne Übersicht der kompletten Kette in einer wissenschaftlichen Publikation (Abb. 5 in Tianqi Wang at al. Deep Learning for Wireless Physical Layer: Opportunities and Challenges, China Communications, 14:11, Nov. 2017) gefunden (Copyright bei den Autoren):

Bevor wir nun anfangen das demodulierte Signal zu decodieren werfen wir mal einen Blick auf das, was wir schon auf Symbol-Ebene sehen:

Die Message startet mit 16 Symbols, die abwechselnd 1 und 0 sind (gelb hinterlegt). Das nennt man die Preamble. Die braucht der Empfänger, um aufzuwachen und zu lernen wie hoch die Symbol Rate ist – also wie lang so ein Symbol dauert.

Als nächstes folgt eine Sequenz, die man Sync oder Sync Word nennt. Das ist eine vordefinierte Folge von Symbols. Der Empfänger prüft nun, ob das Sync Word so aussieht wie erwartet. Wenn ja kann es losgehen.

Lektüre

Jetzt ist ein guter Zeitpunkt, um mit dem reinen Rumraten aufzuhören und sich durch die Lektüre von Datenblättern zu bilden.

Ich habe ein bisschen im großen weiten Netz recherchiert und auf den Seiten www.cmostek.com und hoperf.com weitere Datenblätter und application notes gefunden. Teils bezogen diese sich nicht genau auf diesen exakten Chip, aber ich habe den Eindruck, dass das meiste übertragbar ist. V.a. die Dokumente AN112_CMT2150A_Configuration_Guideline und AN1004-CMT2157A_CMT2219A_communication_example(1920 coding) erscheinen sehr hilfreich.

Und darin findet man, dass es mehrere verschiedene Formate gibt und diese konfigurierbar sind. Das erste im Handbuch ist das 1920 packet format und man kann da im Konfigurations-Tool verschiedenes einstellen:

Zwar ist die Länge bzw. das Vorhandensein der Preamble konfigurierbar, aber das folgende Beispiel legt 16 Symbols nahe und passt somit perfekt zu unserem Signal (0xaaaa, wenn man die Symbols als Bits interpretiert):

Und als nächstes wird dort definiert, dass das sync word (dort head_n pattern genannt) so aussehen muss (0xcaca5353, wenn man die Symbols als Bits interpretiert):

Und auch das finden wir genau so in unseren Signalen (grün hinterlegt). Damit ist das Vorgeplänkel abgeschlossen und es folgen die eigentlichen Daten. Und die können nun laut Data Sheet unterschiedlich codiert sein. Hier die Abbildung aus dem Datenblatt:

Schauen wir also mal auf die Datenpakete, die wir nach Preamble und Sync haben:

1: 11011011011011011011011011011011010011010010011011010011011011010010010011011...
2: 11011011011011011011011011011011010011010011010010010011011010010010010011010...
3: 11011011011011011011011011011011010011010010011011010011011011010010010011011...
4: 11011011011011011011011011011011010011010011010010010011011010010010010011010...

Für mich schaut das doch sehr nach 3 Symbols pro Bit aus:

1: 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 100 110 100 100 110 110 100 110 ...
2: 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 100 110 100 110 100 100 100 110 ...
3: 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 100 110 100 100 110 110 100 110 ...
4: 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 100 110 100 110 100 100 100 110 ...

Ich denke, das dürfte stimmen. Ich sehe nur die beiden Triplets 110 (0) und 100 (1). Und wenn man nun einfach im Texteditor die beiden Symbol-Triplets durch das entsprechende Bit ersetzt, bekommt man das hier:

1: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 ...
2: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 ...
3: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 ...
4: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 ...

Passt!

Gegenprobe – 4 Symbols pro Bit:

1:  1101 1011 0110 1101 1011 0110 1101 1011 0100 1101 0010 0110 1101 0011 ... 
2:  1101 1011 0110 1101 1011 0110 1101 1011 0100 1101 0011 0100 1001 0011 ... 
3:  1101 1011 0110 1101 1011 0110 1101 1011 0100 1101 0010 0110 1101 0011 ... 
4:  1101 1011 0110 1101 1011 0110 1101 1011 0100 1101 0011 0100 1001 0011 ...

Nee – das ist es ganz klar nicht, denn es sollten nur 1110 und 1000 vorkommen.

Analog für 5 und 6 Symbols pro Bit...

Big picture

Bevor wir uns dem genauen Inhalt der Daten widmen, treten wir aber einen Schritt zurück und betrachten nochmal unsere demodulierten Daten:

Für mich schaut das so aus, als hätten wir bei einem Klingel-Event tatsächlich drei separate Datenpakete, die durch eine kurze Pause getrennt sind und so rein optisch ziemlich gleich aussehen.

Also spielen wir mal mit der Einstellung rum, damit er das als separate Messages erkennt. Und schon ...

... sind die Teile als separate Messages erkannt so dass aus den ursprünglich 4 Messages nun 3∙3=9 Messages geworden sind.

Daten Analyse

Nun stellt sich noch die Frage, was die ganzen Daten bedeuten. Vor allem ist zu erwarten, dass jeder Klingelknopf eine andere ID sendet, weil es sonst auch bei allen Nachbarn klingelt. Und in der Tat musste ich den separat erworbenen Sender auch erstmal an den Empfängern anmelden, damit er erkannt wurde. Bei einem so simplen Gerät wie einer Haustürklingel würde ich erwarten, dass hier einfach jedes mal der Gleiche Code gesendet wird und keine Tricks wie Rolling codes verwendet werden, denn die Sicherheitsimplikationen eines Klingel Hacks bestehen im Wesentlichen in der Möglichkeit von Klingelstreichen und dazu braucht man einfach nur den Knopf drücken und wegrennen, also lohnt sich der Aufwand nicht. Oben hatten wir schon gesehen, dass es da so D0, D1 etc. Bits gibt – die sind für den Fall, dass mehr als ein Taster angeschlossen ist.

Um der Sache mit der Sender-ID auf den Grund zu gehen zeichnen wir ein neues Signal auf. Diesmal drücken wir die beiden unterschiedlichen Sender abwechselnd, um zu erkennen, ob es Unterschiede gibt. Hier zunächst das analoge Signal:

Wie man leicht sehen kann ist die Amplitude der beiden Sender sehr verschieden – einen habe ich direkt neben die Antenne meines Empfängers gehalten, den anderen weiter weg. Auf diese weise sehe ich leicht wer der Sender ist und auch urh kann so die Participants automatisch zuordnen. Und so schaut das dann in der Analyse aus:

Wie versprochen, hat urh erkannt, dass hier zwei verschiedene Sender (A: hellgrün und B: dunkelgrün) beteiligt waren und das in der Zeilenbeschriftung kenntlich gemacht). Je drei Messages in jeder Gruppe. Die Preamble hat das Programm korrekt erkannt. Bei der Länge des Sync words habe ich nachgeholfen, weil urh nicht wissen kann wo es endet.

Bisher haben wir also folgendes Bild vom Message Format (Koordinaten und Länge in Symbols):

Start	End	Length	Bedeutung
1	16	16	Preamble
17	48	32	Sync
49	134	86	Address/ID
135	146	12	Buttons
147	154	8	CRC

Das Ganze hat nur ein klitzekleines Problem: Es kann nicht stimmen, denn wie wir uns erinnern, brauchen wir 3 Symbols/Bit und 86 ist nicht durch 3 teilbar. Und auch der Start des Button Feldes kann nicht stimmen, denn dort sind wir bezüglich der Bit-Codierung aus dem Raster:

1:  011 010 011 011 
2:  011 010 011 011 
3:  011 010 011 011 
4:  010 010 010 011 
5:  010 010 010 011 
6:  010 010 010 011 
7:  011 010 011 011 
8:  011 010 011 011 
9:  011 010 011 011 
10: 010 010 010 011 
11: 010 010 010 011 
12: 010 010 010 011

Das sind keine gültigen Codes für Bits. Was ist da los? Also nochmal das Datenblatt studieren. Und dort erfahren wir, dass es mehrere verschiedene Button-Modes gibt: Normal, Matrix, Toggle und PWM. Bei den letzten drei stimmt die Angabe, dass es 4 Bits sind. Im Normal-mode hingegen können 1-4 Button Bits eingestellt werden. Da der Sender eh nur einen Button hat kann es natürlich sein, dass nur ein Bit konfiguriert ist. Wenn wir das mal so annehmen könnte das also so aussehen:

Start	End	Length (Sym/Bits)	Bedeutung
1	16	16	Preamble
17	48	32	Sync
49	144	96/32	Address/ID
145	147	3/1	Buttons
148	154	7 ?	CRC

32 Bit für Address würde auch insofern Sinn machen, als die Seriennummern auf den beiden Sender "1K26" bzw. "1L21" lauten – also 4 Byte = 32 Bit.

Prüfen wir doch mal diese Hypothese, indem wir versuchen, das Address-Wort zu decodieren. Eigentlich kann urh das und man kann eigene Decoder definieren, aber irgendwie habe ich es nicht hinbekommen, meine simple Symbol -> Bit Übersetztung in urh anzuwenden, ohne dass es über decoding errors gemeckert hat Ich glaube da muss ich mal das Handbuch gründlicher lesen.

Also machen wir das von Hand. Dazu habe ich die 96 Symbols aus dem Signal ausgeschnitten und ein eine Textdatei kopiert und mir schnell ein kleines Python-Skript geschrieben, um die Daten in Bits zu übersetzen und in Binär, Hex und ASCII auszugeben.

Bits                                Hex         ASCII
00000000000101100100011100111010    0016473a    ..G:
00000000000101100100011100111010    0016473a    ..G:
00000000000101100100011100111010    0016473a    ..G:
00000000000101011100111101101111    0015cf6f    ..Ïo
00000000000101011100111101101111    0015cf6f    ..Ïo
00000000000101011100111101101111    0015cf6f    ..Ïo
00000000000101100100011100111010    0016473a    ..G:
00000000000101100100011100111010    0016473a    ..G:
00000000000101100100011100111010    0016473a    ..G:
00000000000101011100111101101111    0015cf6f    ..Ïo
00000000000101011100111101101111    0015cf6f    ..Ïo
00000000000101011100111101101111    0015cf6f    ..Ïo

Hm – nicht erhellend. Aber wir haben auch noch was übersehen: Aus dem Datenblatt (dort wird von Sync ID gesprochen, was wir Address nannten):

The Sync ID is sent and received starting from the LSB. For example, if the “Sync ID Length” is set to 16 and the “Sync ID Value” is set to 1, the binary value of the Sync ID is “0000 0000 0000 0001”. In this case, bit<0> = 1 is received first and bit<15> = 0 is received at the end of the Sync ID field.

Also versuchen wir das mal reversed, also LSB zuerst:

Bits                                Hex         ASCII
01011100111000100110100000000000    5ce26800    \âh.
01011100111000100110100000000000    5ce26800    \âh.
01011100111000100110100000000000    5ce26800    \âh.
11110110111100111010100000000000    f6f3a800    öó¨.
11110110111100111010100000000000    f6f3a800    öó¨.
11110110111100111010100000000000    f6f3a800    öó¨.
01011100111000100110100000000000    5ce26800    \âh.
01011100111000100110100000000000    5ce26800    \âh.
01011100111000100110100000000000    5ce26800    \âh.
11110110111100111010100000000000    f6f3a800    öó¨.
11110110111100111010100000000000    f6f3a800    öó¨.
11110110111100111010100000000000    f6f3a800    öó¨.

Nun dürfte es korrekt decodiert sein. Dennoch sehe ich nichts, was der Seriennummer ähnelt. Grumpf!

An diesem Punkt fällt mir wirklich nicht mehr viel ein, das ich noch tun könnte, um der genauen Codierung auf den Grund zu gehen. Vielleicht, wenn ich noch einen Stapel weitere Sender hätte? Wie auch immer. Ich weiß nun, wie die Datenpakete meiner beiden Sender aussehen und kann sie somit erkennen und auf sie reagieren. Ich könnte sie auch klonen und Sender mit anderer ID bauen – nur nicht anhand der Seriennummer, weil mir dieses Puzzle-Teil fehlt. Das fuchst mich zwar gewaltig, aber das Leben ist halt hart.

Und dann ist da noch eine große Ungereimtheit. Schaut Euch mal das Ende der Messages an:

  SYNC-ID    B    CRC?
___________ ___ _______
... 100 110 110 1101101
... 100 110 110 1101101
... 100 110 110 1101101
... 100 100 110 1101101
... 100 100 110 1101101
... 100 100 110 1101101
... 100 110 110 1101101
... 100 110 110 1101101
... 100 110 110 1101101
... 100 100 110 1101101
... 100 100 110 1101101
... 100 100 110 1101101

Alles in Symbols. Die ersten beiden Triplets gehören noch zur Sync-ID. Dann kommt unser Button Bit (B) und schließlich 7 Symbols die CRC sein sollen. Mal davon abgesehen, dass wir laut Datenblatt eigentlich 8 Symbols CRC erwarten und nicht nur 7 fällt nochwas auf: Die vermeintlichen CRC Symbols sind in allen 12 Messages identisch! Das kann nicht sein, denn wir haben ja zwei unterschiedliche Messages von zwei Sendern und es müsste mit dem Teufel zugehen, wenn beide den selben CRC Wert hätten!

Irgendwas ist da noch oberfaul...

Fazit

Das hat Spaß gemacht, obwohl es mir erstmal nicht gelungen ist das Message-Format komplett zu verstehen. Und das trotz Datenblatt... Dafür habe ich unterwegs viel über digitale Funk-Kommunikation gelernt.
urh ist ein wirklich praktisches Werkzeug – das werde ich in Zukunft öfter verwenden.
Wenn ich irgendwann Lust habe bastle ich vielleicht mal eine Lösung, um das an den homeassistant anzubinden (wahrscheinlich würde es reichen, die Events einfach an den MQTT Server weiter zu geben), oder vielleicht auch eine Standalone Lösung um z.B. eine Email zu versenden, wenn es klingelt. Aber für heute soll es gut sein.
Wenn mir noch eine geniale Eingebung kommt, wie genau die Codierung der Seriennummer funktioniert werde ich den Post ergänzen. Sollte der geneigte Leser eine gute Idee haben, wo genau ich auf dem Schlauch stehe – immer her damit.

Natürliche Inhaltsstoffe

2022-03-03T00:00:00+01:00

Natürlichkeit wird ja heutzutage gerne als wichtiges Qualitätsmerkmal beworben und offenbar finden manche Leute, dass eine ganz natürliche COVID-19 Infektion einer bösen künstlichen Impfung vorzuziehen sei. Und auch das Marketing hat den Trend zur Natürlichkeit voll für sich entdeckt. Was da nicht alles als natürlich beworben wird versetzt einen schon hin und wieder in Erstaunen. Z.B. mein Duschbad: Ich stehe noch recht verschlafen unter dem lauwarmen Wasserstrahl und schon schreit es mir entgegen: "94% natürliche Inhaltsstoffe!"

Hä? Ich bin kein Chemiker, aber soweit ich weiß bestehen Duschbäder, Shampoo & Co im Wesentlichen aus Detergenzien, Duftstoffen und verschiedenen Hilfsstoffen. Und die sind alle nicht so wirklich natürlichen Ursprungs. Versteht mich nicht falsch – das ist auch ganz normal und zu erwarten. Was also steht da in meiner Dusche? Ein von naturbeseelten Jungfrauen handgepresster Extrakt der jamaikanischen Duschbadfeige?

Wohl eher nicht...

Nachdenken

Was also steckt dann hinter der Werbebotschaft?

Man kann dem Etikett entnehmen, dass das Produkt zu 85% aus Wasser besteht. D.h. es bleiben noch 9% andere "natürliche" Zutaten. Ziehen wir das Wasser ab, haben wir also 9/15 = 60% Inhaltsstoffe natürlichen Ursprungs. Das klingt schon weniger spektakulär, wäre aber doch auch nicht so schlecht.

Und wir erfahren, dass es sich bei dem Shampoo nicht um ausgepresste Zitronenfalter handelt, denn da steht ohne tierische Bestandteile. Na immerhin.

Mal Inhaltsstoffe nachlesen:

Auf Deutsch:

Wenn ich mir die Liste so ansehe, fallen mir eigentlich nur zwei Bestandteile ins Auge, die ich als komplett natürlich einstufen würde: Wasser und Kochsalz. Natürlichen Ursprungs sind die Zitronensäure, Linalool und Limonen, aber natürlich werden die industriell gewonnen. Nummer 3, 5 und 7 werden offenbar aus Kokosöl gewonnen und dann teils chemisch modifiziert, aber unter natürlich stellt man sich dann doch was anderes vor. Wenn man weit genug zurück geht lässt sich natürlich alles auf ein natürliches Ausgangsprodukt zurückführen.

Und um den Werbe-Sprech auf die Spitze zu treiben, steht auch noch drauf "Flasche besteht zu 100% aus recyceltem Material (exkl. Kappe)". Sind wir hier bei den Simpsons??? Dann rechnet verdammt nochmal die blöde Kappe mit ein und sagt "80%".

Leute – wollt Ihr mich verarschen?

Jeder weiß, dass ein Duschbad aus Chemikalien zusammengemischt wird. Und das ist auch völlig OK so. Aber müssen so peinliche Versuche des Greenwashings unbedingt sein? Glaubt die Marketingabteilung diesen Quatsch selber?

ssh scanner ärgern

2022-01-17T00:00:00+01:00

Eigentlich schützt Euch ja die Firewall in der Fritzbox, oder was auch immer Ihr für einen Router habt, vor unliebsamen Zugriffen aus dem großen bösen Internet. Aber was, wenn ich selber so ein klitzekleines Bisschen Zugriff von außen haben will? Z.B. über ssh? Na ist ja nicht so tragisch – dann muss man halt eine Portfreigabe im Router erstellen und aufpassen, dass der sshd vernünftig konfiguriert ist. Ich deaktiviere standardmäßig root-logins und lasse nur key-authentication zu. Also ist es nix mit Passworte durchprobieren.

Erwartungsgemäß probieren immer wieder böse Buben, ob ich nicht vielleicht ein dusseliges Passwort verwende, oder vergessen habe, irgendeinen Default-login zu deaktivieren:

❯ grep "Invalid user" /var/log/auth.log
Jan 15 00:21:35 hal sshd[185621]: Invalid user test from 107.189.1.92 port 46106
Jan 15 00:21:36 hal sshd[185626]: Invalid user ubuntu from 107.189.1.92 port 46734
Jan 15 00:21:36 hal sshd[185628]: Invalid user test from 107.189.1.92 port 47018
Jan 15 00:21:37 hal sshd[185632]: Invalid user postgres from 107.189.1.92 port 47552
Jan 15 00:21:38 hal sshd[185636]: Invalid user ansible from 107.189.1.92 port 49096
Jan 15 00:21:38 hal sshd[185638]: Invalid user oracle from 107.189.1.92 port 49356
Jan 15 04:00:30 hal sshd[190959]: Invalid user admin from 185.217.1.246 port 15521
Jan 15 04:01:41 hal sshd[190985]: Invalid user 0 from 185.217.1.246 port 29103
Jan 15 04:02:37 hal sshd[191037]: Invalid user !root from 185.217.1.246 port 53051
Jan 15 06:58:18 hal sshd[195374]: Invalid user test from 209.141.35.132 port 34914
Jan 15 06:58:21 hal sshd[195379]: Invalid user ubuntu from 209.141.35.132 port 37472
Jan 15 06:58:22 hal sshd[195381]: Invalid user test from 209.141.35.132 port 38736
Jan 15 11:51:10 hal sshd[203732]: Invalid user admin from 36.110.228.254 port 18399
Jan 15 11:51:15 hal sshd[203736]: Invalid user admin from 36.110.228.254 port 41074
Jan 15 12:07:03 hal sshd[204138]: Invalid user admin from 185.246.130.20 port 12404
Jan 15 12:07:12 hal sshd[204145]: Invalid user 0 from 185.246.130.20 port 28684
Jan 15 12:07:18 hal sshd[204147]: Invalid user !root from 185.246.130.20 port 17496
Jan 15 12:26:48 hal sshd[204774]: Invalid user test from 205.185.120.140 port 53702
Jan 15 12:26:50 hal sshd[204778]: Invalid user ubuntu from 205.185.120.140 port 55166
Jan 15 12:26:52 hal sshd[204780]: Invalid user test from 205.185.120.140 port 56554
Jan 15 12:26:54 hal sshd[204785]: Invalid user postgres from 205.185.120.140 port 58614
Jan 15 12:26:56 hal sshd[204789]: Invalid user ansible from 205.185.120.140 port 32904
Jan 15 13:08:20 hal sshd[205817]: Invalid user test from 107.189.14.180 port 45476
Jan 15 13:08:21 hal sshd[205821]: Invalid user ubuntu from 107.189.14.180 port 45780
Jan 15 13:08:21 hal sshd[205823]: Invalid user test from 107.189.14.180 port 45972
Jan 15 13:08:21 hal sshd[205827]: Invalid user postgres from 107.189.14.180 port 46282
Jan 15 13:08:22 hal sshd[205831]: Invalid user ansible from 107.189.14.180 port 46590
Jan 15 13:08:22 hal sshd[205833]: Invalid user oracle from 107.189.14.180 port 46756
Jan 15 13:25:26 hal sshd[206276]: Invalid user  from 64.62.197.122 port 53472
Jan 15 14:53:57 hal sshd[208592]: Invalid user test from 107.189.29.142 port 58866
Jan 15 14:53:58 hal sshd[208596]: Invalid user ubuntu from 107.189.29.142 port 59282
Jan 15 14:53:58 hal sshd[208598]: Invalid user test from 107.189.29.142 port 59418
Jan 15 14:53:58 hal sshd[208602]: Invalid user postgres from 107.189.29.142 port 59722
Jan 15 14:53:59 hal sshd[208606]: Invalid user ansible from 107.189.29.142 port 60190
Jan 15 14:53:59 hal sshd[208608]: Invalid user oracle from 107.189.29.142 port 60416
Jan 15 14:58:44 hal sshd[208736]: Invalid user admin from 51.89.77.27 port 41136
Jan 15 14:58:44 hal sshd[208738]: Invalid user admin from 51.89.77.27 port 41174
Jan 15 15:20:29 hal sshd[209298]: Invalid user pi from 71.187.69.52 port 37960
Jan 15 15:20:29 hal sshd[209299]: Invalid user pi from 71.187.69.52 port 37964
Jan 15 15:52:18 hal sshd[210060]: Invalid user user from 94.255.228.237 port 36390
Jan 15 15:52:22 hal sshd[210062]: Invalid user admin from 101.205.144.60 port 37998
Jan 15 15:52:28 hal sshd[210084]: Invalid user support from 58.22.132.50 port 40725
Jan 15 15:52:30 hal sshd[210086]: Invalid user User from 136.52.3.49 port 57176
Jan 15 15:52:33 hal sshd[210090]: Invalid user admin from 96.38.146.117 port 52568
Jan 15 15:52:35 hal sshd[210093]: Invalid user admin from 70.163.218.23 port 56940
Jan 15 15:52:39 hal sshd[210097]: Invalid user admin from 178.115.225.144 port 48076
Jan 15 15:52:41 hal sshd[210099]: Invalid user admin from 72.175.211.181 port 42469
Jan 15 15:52:43 hal sshd[210102]: Invalid user admin from 201.173.250.21 port 57601
Jan 15 15:52:50 hal sshd[210104]: Invalid user admin from 122.96.238.19 port 59202
Jan 15 15:52:54 hal sshd[210106]: Invalid user admin from 101.205.151.22 port 44024
Jan 15 15:52:59 hal sshd[210110]: Invalid user engineer from 124.88.248.142 port 40133
Jan 15 15:53:07 hal sshd[210117]: Invalid user squid from 177.99.235.37 port 45643
Jan 15 15:53:09 hal sshd[210119]: Invalid user admin from 45.20.25.125 port 36426
Jan 15 15:53:12 hal sshd[210122]: Invalid user ubnt from 172.115.148.192 port 55202
Jan 15 15:53:18 hal sshd[210124]: Invalid user telecomadmin from 45.23.234.228 port 59974
Jan 15 15:53:20 hal sshd[210126]: Invalid user <empty> from 104.157.37.95 port 53962
Jan 15 15:53:21 hal sshd[210128]: Invalid user <empty> from 2.202.216.226 port 34346
Jan 15 16:21:42 hal sshd[210880]: Invalid user pi from 93.96.81.152 port 51342
Jan 15 16:21:43 hal sshd[210882]: Invalid user pi from 93.96.81.152 port 51350
Jan 15 17:40:25 hal sshd[212791]: Invalid user test from 209.141.40.109 port 49130
Jan 15 17:40:28 hal sshd[212795]: Invalid user ubuntu from 209.141.40.109 port 51232
Jan 15 17:40:29 hal sshd[212797]: Invalid user test from 209.141.40.109 port 52306
Jan 15 17:40:32 hal sshd[212801]: Invalid user postgres from 209.141.40.109 port 54444
Jan 15 17:40:35 hal sshd[212824]: Invalid user ansible from 209.141.40.109 port 56526
Jan 15 20:51:35 hal sshd[217570]: Invalid user ubnt from 171.247.46.2 port 18441
Jan 15 20:52:23 hal sshd[217642]: Invalid user admin from 45.141.84.10 port 6463
Jan 15 20:52:29 hal sshd[217652]: Invalid user 0 from 45.141.84.10 port 45173
Jan 15 20:52:33 hal sshd[217656]: Invalid user !root from 45.141.84.10 port 19301
Jan 15 20:52:48 hal sshd[217678]: Invalid user admin from 171.247.46.2 port 20337
Jan 15 20:52:50 hal sshd[217681]: Invalid user admin from 171.247.46.2 port 20363
Jan 15 20:52:52 hal sshd[217683]: Invalid user admin from 171.247.46.2 port 20497
Jan 15 20:52:55 hal sshd[217685]: Invalid user admin from 171.247.46.2 port 20553
Jan 15 21:08:54 hal sshd[218095]: Invalid user ubnt from 82.15.89.15 port 40376
Jan 15 21:09:08 hal sshd[218183]: Invalid user admin from 82.15.89.15 port 41178
Jan 15 21:09:08 hal sshd[218185]: Invalid user admin from 82.15.89.15 port 41206
Jan 15 21:09:09 hal sshd[218187]: Invalid user admin from 82.15.89.15 port 41210
Jan 15 21:09:09 hal sshd[218189]: Invalid user admin from 82.15.89.15 port 41234

77 Versuche in 24 Stunden – nicht schlecht. Und es wären eigentlich viel mehr, denn ich habe zudem noch fail2ban laufen, um die hartnäckigen Skripte in die Schranken zu weisen: nach ein paar Versuchen werden die entsprechenden IP Adressen geblockt:

❯ grep "Ban" /var/log/fail2ban.log
2022-01-15 00:21:38,387 fail2ban.actions        [721]: NOTICE  [sshd] Ban 107.189.1.92
2022-01-15 04:02:38,438 fail2ban.actions        [721]: NOTICE  [sshd] Ban 185.217.1.246
2022-01-15 11:51:15,822 fail2ban.actions        [721]: NOTICE  [sshd] Ban 36.110.228.254
2022-01-15 12:07:18,717 fail2ban.actions        [721]: NOTICE  [sshd] Ban 185.246.130.20
2022-01-15 12:26:57,248 fail2ban.actions        [721]: NOTICE  [sshd] Ban 205.185.120.140
2022-01-15 13:08:22,238 fail2ban.actions        [721]: NOTICE  [sshd] Ban 107.189.14.180
2022-01-15 14:53:59,716 fail2ban.actions        [721]: NOTICE  [sshd] Ban 107.189.29.142
2022-01-15 14:58:44,637 fail2ban.actions        [721]: NOTICE  [sshd] Ban 51.89.77.27
2022-01-15 17:40:35,500 fail2ban.actions        [721]: NOTICE  [sshd] Ban 209.141.40.109
2022-01-15 20:52:33,700 fail2ban.actions        [721]: NOTICE  [sshd] Ban 45.141.84.10
2022-01-15 20:52:55,733 fail2ban.actions        [721]: NOTICE  [sshd] Ban 171.247.46.2
2022-01-15 21:09:10,049 fail2ban.actions        [721]: NOTICE  [sshd] Ban 82.15.89.15

Mit diesen Maßnahmen fühle ich mich eigentlich ganz sicher.

Aber irgendwie wäre es lustiger, die Skript-Kiddies wenigstens ein bisschen zu ärgern. Und so habe ich mir endlessh installiert und lasse das auf Port 2222 lauschen. Im Router habe ich dann die Portfreigabe so eingerichtet, dass Anfragen auf Port 22 auf endlessh umgeleitet werden. Den echten ssh Port gebe ich dann auf einem anderen externen Port frei. Auf diese Weise dürfte der Großteil der ssh Anfragen bei endlessh landen.

endlessh ist ein ssh tarpit – d.h. es nimmt Connection-Anfragen entgegen und tritt dann in einen quälend langsamen Dialog mit dem Client – bis dieser keine Lust mehr hat. Auf diese Weise wird quasi ein wenig Sand ins Getriebe der ssh Attacke gestreut. Wirklich viel bringt es nicht, spricht aber das allzu menschliche Rachebedürfnis an.

Ich lass das jetzt mal eine Weile so laufen, bis mir eine noch unterhaltsamere Idee kommt.

Homeassistant Mysterium

2022-01-11T00:00:00+01:00

Wie Ihr sicher wisst, habe ich bei mir Homeassistant laufen, um verschiedene Kleinigkeiten zu automatisieren. HA ist sicher nicht perfekt, aber ich habe mich so weit ganz gut darin eingelebt.

Und wie ich gerade so ein bisschen mit dem System spiele bin ich wohl auf irgendwas gekommen, dass ich noch nie gesehen hatte: plötzlich kam ein Dialog der irgendwas mit "create filter" und zwei so komischen Balken mit Dreiecken drauf, die nach Schieberegler aussahen.

Und natürlich habe ich das einzig vernünftige getan: Ich habe auf "create" geklickt, ohne mir das alles genauer anzusehen oder durchzulesen, denn Männer haben ein natürliches Verständnis für Technik und brauchen niemanden, der sie am Händchen nimmt. Ohnehin werde ich ja in einer zehntel-Sekunde selber sehen, was genau das bewirkt...

Verdruss

... nämlich dass das komplette HA Interface komplett unsichtbar wird.

Was???

Kann ja garnicht sein.

Tab neu laden – nix
Browser schließen und neu starten – nada
Cookies und Cache löschen – niente
Vom Smartphone zugreifen und HA neu starten – nö
HA Docker Container neu starten – nein nein
home-assistant.log lesen – kein Glück

GRUMPF!!!

Was in Dreiteufelsnamen hab ich da gemacht??? Also die Suchmaschine meines geringsten Misstrauens anwerfen und suchen. Aber wonach? "HASSIO screen empty"? Nicht sonderlich hilfreich. HA community Forum durchforsten. Kopf gegen die Wand hauen. Hat alles nix gebracht.

Also experimenteller Ansatz und ein wenig im Browser im leeren Fenster rumspielen, linke/rechte Maustaste und so. Vielleicht reagiert die GUI ja auch in unsichtbarer Form auf irgendwas und ich finde irgendwas hilfreiches.

Das Problem befindet sich meist zwischen Bildschirm und Stuhllehne

Und schließlich hat es Klick gemacht: Ich habe diverse Browser-Plugins laufen. Z.B. uBlock, I don't care about cookies, Cookie AutoDelete, etc.. Die habe ich nach und nach alle mal deaktiviert und siehe da: ohne uBlock ist alles wieder normal.

Ich hatte offenbar einen Rechtsklick in den Hintergrund gemacht, bin auf "Block Element" gekommen und hatte dann dies vor mir:

Und so hatte ich sehr effektiv das gesamte HA User-Interface blockiert. Ich bin so ein Depp...

Defekter LED-Strahler

2022-01-09T00:00:00+01:00

Die Glühbirne – Symbol der Erleuchtung und präferierte Lichtquelle des 20. Jahrhunderts. Aber inzwischen ist sie ja in Ungnade gefallen, weil sie sich erdreistet, neben ein bisschen Licht vor allem jede Menge Wärme zu produzieren, was nicht ihre Aufgabe ist. Zur Strafe für diese Kompetenzüberschreitung wurde sie nach und nach durch Halogenbirnen, Leuchtstofflampen und schließlich die LED ersetzt. Als das mit den LED-Leuchten anfing, war ich absolut kein Freund dieser Leuchtmittel, weil sie in der Farbtemperatur so weit von natürlichem Licht entfernt waren, wie ein Mistkäfer vom Nirvana. Und da ich weder mich, noch mein Rib-Eye Steak in blaustichigem kaltem Licht besonders attraktiv fand, bin ich der alten Glühbirne lange treu geblieben.

Doch das ist lang her und die LED hat viel dazugelernt. Daher erleuchte ich mein Heim heute im Wesentlichen mit verschiedenen Ausprägungen von Leuchtdioden. So haben wir z.B. in der Decke jede Menge so kleine runde LED-Strahler. Die machen mit ihren 3000 K Farbtemperatur ein sehr angenehmes, heimeliges Licht.

Die Industrie hatte uns allerdings auch versprochen, dass LEDs quasi ewig halten und daher nicht ständig getauscht werden müssen, wie es bei durchgebrannten Glühbirnen der Fall war. Folgerichtig sind die Leuchtmittel in vielen Lampen garnicht mehr austauschbar – wozu auch, wenn sie ewig halten? Soweit die Theorie. In der Praxis jedoch, sind mir in den letzten drei Jahren drei solche LED-Strahler ausgefallen – und das waren nicht die super billigen. Das nervt!

Jede dieser Leuchten besteht aus zwei Elementen: der eigentlichen LED-Leuchte und einem Vorschaltgerät, das für konstanten Strom bei korrekter Spannung sorgt. Und so stellt sich die Frage, ob ich eigentlich immer beides entsorgen muss, oder ob da nicht evtl. noch was zu machen ist. Es könnte ja z.B. sein, dass "nur" das Vorschaltgerät ausgefallen ist.

Diagnostik

Das sollte sich doch herausfinden lassen. Und so habe ich mal diverse Kombinationen von alten/neuen Leuchten und Vorschaltgeräten getestet. Und siehe da: in allen Fällen funktionierte die Leuchte wunderbar an einem neuen Vorschaltgerät, während auch neue Leuchten kein Photon von sich gaben, wenn sie an alte Vorschaltgeräte angeschlossen wurden.

Mit anderen Worten: die Stromquellen fallen aus, nicht die Leuchten. Das klingt verheißungsvoll, denn wie schwierig kann es schon sein, einen Kondensator oder sowas auf der Platine auszutauschen?

Freundlicherweise haben meine Vorschaltgeräte Schrauben und sind nicht verklebt oder so:

Also öffnen wir mal eins und schauen, ob wir sehen, was da durchgebrannt ist.

Aha – da sehe ich doch schon ein paar Schmauchspuren oben links. Das ist doch bestimmt der Elko, in selbiger Ecke. Elko tauschen kann ich und ich verfüge sogar über einen vorzeigbaren Bestand verschiedener Kapazitäten und Spannungsfestigkeiten. Kurz: der Sieg sollte mein sein.

Demut

Der Vollständigkeit halber betrachten wir auch noch die Unterseite der Platine:

Der Anblick ist ernüchternd! Das bloße Auge erkennt mühelos, dass der IC unten in der Mitte (IC1) einen größeren Krater aufweist, durch den der sprichwörtliche magische Rauch ausgetreten ist und dabei einen fetten schwarzen Fleck links vom Chip hinterlassen hat. Zudem sieht auch die SMD-Diode auf der rechten Seite unten (D9) nicht gesund aus und neben Diode D4 findet sich ein Lötpunkt der irgendwie angekokelt anmutet.

Der IC ist so im Eimer, dass man keine Chance hat, die Typenbezeichnung noch zu lesen. Dummerweise ist das Vorschaltgerät meiner Ersatzlampen nicht mehr baugleich und so muss ich dumm sterben im Hinblick auf die Identität des Bauteils. Grumpf!

Da bleibt mir vorerst nichts, als meine Niederlage einzugestehen, zähneknirschend ein neues Vorschaltgerät einzubauen und die havarierten Exemplare zu entsorgen.

Einziger Lichtblick: die Vorschaltgeräte kann man separat erwerben – so muss ich zumindest die funktionstüchtigen Leuchten nicht immer wegschmeißen...

Netgear EX6130 mit openWRT

2022-01-05T00:00:00+01:00

Damit ich auch in jeder Ecke des Hauses in den Genuss von zufriedenstellendem WLAN-Empfang komme, habe ich neben der Fritzbox noch ein paar kleine Access Points installiert. Mir gefiel der Formfaktor der Netgear EX6130 bzw. EX6120 sehr gut, denn ich wollte nicht überall so richtige Router hinstellen und diese kleinen Geräte sind nicht viel größer, als z.B. ein Sonoff S20.

Sie funktionieren sehr ordentlich. Was mir aber auf den Geist geht ist die Firmware: Netgear möchte einem eigentlich gerne einen Account in ihrer Cloud andrehen und da habe ich null Interesse dran. Außerdem würde alternative Firmware auch weitere Möglichkeiten eröffnen. Z.B. Weitere SSIDs auf der gleichen Hardware. Das könnte evtl nützlich sein, um irgendwann mal die diversen IoT Geräte in ihr eigenes virtuelles WLAN zu verbannen.

Als ich die Dinger gekauft hatte, gab es noch keine freie Firmware dafür, aber inzwischen kann man openWRT auf den Teilen installieren und das wollen wir heute mal machen.

Zuerst galt es ein geeignetes Image zu finden. Das war leicht, denn man findet diese Access Points in der Table of Hardware und dort dann Links zur Geräteseite.

Firmware erstmalig einspielen

Der EX6120/6130 unterstützt Firmware uploads – d.h. man kann ganz einfach in der GUI das neue Firmware-File hochladen und flashen. Danach muss man sich via Ethernet- Kabel mit dem AP verbinden und kann ihn dann unter dem Hostname OpenWrt.lan via http erreichen. Das geht allerdings nur bei Geräten für die ein "factory" image von openWRT existiert. In meinem Fall heißt das Firmware Image openwrt-21.02.1-ramips-mt7620-netgear_ex6130-squashfs-factory.chk – d.h. das passt.

Als erstes ein Passwort setzen:

Und als nächstes das WLAN konfigurieren:

SSID setzten, Verschlüsselung einstellen, WLAN aktivieren, Hostname konfigurieren, DHCP-Client aktivieren und DHCP-Server deaktivieren – fertig. Wie das genau geht erkläre ich jetzt nicht alles – dazu gibt es die Doku auf der openWRT Seite.

Sobald auf dem Gerät mal openWRT drauf ist, verwendet man dann nicht mehr factory , sondern sysupgrade Images – die überschreiben nicht alles und Ihr behaltet die Konfiguration auch nach dem update.

Wenn die Konfiguration umfangreicher ist, lohnt es sich ggf. unter System > Backup/Flash Firmware eine Sicherung zu erstellen. Aber für einen simplen Access Point lohnt es sich nicht.

Firmware via `nmrpflash`

Solange alles glatt läuft ist over the air der beste Weg für Firmware updates. Aber was, wenn was schief läuft und wir nicht mehr in den Router oder AP reinkommen? Dafür gibt es je nach Gerät oft Abhilfe. In meinem Fall das Tool nmrpflash. Gut sortierte Linux Distributionen haben das an Bord, andernfalls von Github (Auch für Windows und Mac).

Zwar habe ich gerade keinen derartigen Notfall, aber ausprobieren will ich es dennoch mal. Dazu schauen wir erstmal welche Interfaces wir so haben:

❯ nmrpflash -L
wlp3s0           192.168.0.84     44:af:28:3a:43:f5
enp2s0f0         0.0.0.0          8c:8c:aa:e4:c4:aa
virbr0           192.168.122.1    52:54:00:c4:12:33

OK – mein Ethernet Interface ist also enp2s0f0. Nun den zu flashenden Router/AP via Ethernet Kabel direkt am Computer anschließen aber noch nicht einschalten, denn der Router/AP ist nur ganz kurz nach dem Einschalten "auf Empfang" für Firmware updates.

Nun das Flash-Kommando absetzen und sofort danach den AP einschalten:

❯ sudo nmrpflash -i enp2s0f0 -f openwrt-21.02.1-ramips-mt7620-netgear_ex6130-squashfs-factory.chk
Advertising NMRP server on enp2s0f0 ... \
Received configuration request from b0:39:56:e4:e5:e5.
Sending configuration: 10.164.183.252/24.
Received upload request: filename 'firmware'.
Uploading openwrt-21.02.1-ramips-mt7620-netgear_ex6130-squashfs-factory.chk ... OK
Waiting for remote to respond.
Timeout while waiting for 0000.

Hm – das klingt nicht so dolle. Ich habe dann noch ein wenig mit der -T Option (timeout) gespielt, aber die Meldung nicht wegbekommen. Dennoch scheint der Firmware Upload funktioniert zu haben, denn während ich im Netz nach Lösungen gesucht habe sind dann irgendwann die ganzen LEDs am AP angegangen und ich konnte ihn via Kabel konfigurieren. Im Anschluss funktionierte der AP im Grunde. Allerdings ist es mir nicht mehr gelungen in das Web interface rein zu kommen. Ich habe dann noch ein paar Versuche gemacht und mit den werten für -t und -T (also verschiedene Timeouts) herumgespielt – ohne echten Erfolg. Um dem Spiel ein Ende zu machen habe ich dann direkt nach dem Flashen via nmrpflash in der GUI sofort das sysupgrade Image geflasht und erst dann mit der Konfiguration begonnen. Aber auch das führte zum gleichen Ergebnis. Grumpf!

Mein Linux hat nmrpflash 0.9.14 dabei. Auf Github gibt es schon die 0.9.16. Ob das den Kohl fett macht? Ausprobieren:

❯ sudo ../nmrpflash -i enp2s0f0 -f openwrt-21.02.1-ramips-mt7620-netgear_ex6130-squashfs-factory.chk
Waiting for Ethernet connection.
Advertising NMRP server on enp2s0f0 ... \
Received configuration request from b0:39:56:e4:e5:e5.
Sending configuration: 10.164.183.252/24.
Received upload request: filename 'firmware'.
Uploading openwrt-21.02.1-ramips-mt7620-netgear_ex6130-squashfs-factory.chk ... OK (5189694 b)
Waiting for remote to respond.
Received keep-alive request (5).  
Remote finished. Closing connection.
Reboot your device now.

Na das klingt doch schon besser!

Und weil ich von Natur aus faul bin habe ich dann doch ein Backup der Config des ersten APs gemacht und hier nur eingespielt und den Hostname geändert.

Die Backups sind übrigens normale tar archive von bestimmten files in /etc/ – das heißt, dass man sie ggf. auch auspacken, manuell oder via Script bearbeiten kann, um sie dann wieder einzupacken. Das kann nützlich sein, falls man echt viele von den Dingern hat und größere Veränderungen im Netz ausrollen möchte. So viele habe ich aber nicht.

Auf jeden Fall geht nun alles wie es soll. Sehr gut!

Nachtrag zur Konfiguration

Nach dem Firmware-Wechsel hatte ich auf einmal ein paar komische Probleme. Meist lief alles gut, aber gelegentlich kam es vor, dass plötzlich hostnames im lokalen Netz nicht mehr aufgelöst werden konnten. Zuerst hab ich mich nur gewundert und nach einem Reboot, oder mal kurz Wlan aus und wieder einschalten ging dann auch wieder alles. Aber dann wurde ich stutzig – könnte das mit openWRT zu tun haben?

Also habe ich ein bisschen herumgestochert und schließlich kam mir der Verdacht, dass hier evtl. ein DNS-Konflikt zwischen dem AP und der Fritzbox vorliegen könnte. Also mal anklopfen:

❯ nmap -Pn ap1
Starting Nmap 7.80 ( https://nmap.org ) at 2022-01-10 21:36 CET
Nmap scan report for ap1 (192.168.0.3)
Host is up (0.0075s latency).
rDNS record for 192.168.0.3: AP1.fritz.box
Not shown: 997 closed ports
PORT    STATE SERVICE
22/tcp  open  ssh
53/tcp  open  domain
80/tcp  open  http
443/tcp open  https

Oha! In der Tat ist da ein DNS auf Port 53 aktiv! Also habe ich das mal in der Konfig abgeschaltet: System > Startup > dnsmasq > Disabled. Und wo ich schon dabei war das gleiche für firewall und odhcpd. Wir betreiben den "Router" ja nur als Access Point und da müssen ein paar Funktionen eines normalen Routers deaktiviert werden.

Das teste ich jetzt mal ein paar Tage und hoffe, dass es meine Probleme auch behoben hat.

Update

Habe das nun ein paar Tage so laufen lassen und die Probleme sind tatsächlich verschwunden. Also lag ich wohl richtig. :-)

Außenbeleuchtung mit dem Handy steuern

2021-12-30T00:00:00+01:00

Seit vielen Jahren ist der ESP8266 eine feste Größe in der Maker-Welt. Einen zusätzlichen Schub für dessen Popularität kam sicher von seinem Einsatz in kommerziell erhältlichen Geräten von Sonoff, Shelly & Co. Und so steuert dieser billige, aber leistungsfähige Microcontroller mit seinen WLAN Fähigkeiten weite Teile der nerdiger Heimautomation.

Die kommerziellen Geräte und sogar manche Module bringen schon eine Firmware mit, aber gewöhnlich gebietet die Maker-Ehre, diese umgehend durch eine open-source Firmware zu ersetzen, die man besser konfigurieren kann und die typischerweise viel mehr Funktionen bietet. Am populärsten dürfte TASMOTA sein – und auch für mich war das bisher immer die erste Wahl in solchen Fällen.

TASMOTA läuft stabil, bietet einen eigenen kleinen Web-Server im Device und spricht auch problemlos mit einem MQTT Server. Ein Update over the air ist nach der initialen Installation auch kein Problem. Was will man also mehr?

Naja – zum Einen hat mich schlicht die Neugierde gestochen und zum Anderen habe ich mich eigentlich schon gewundert, wozu ich den MQTT Server eigentlich brauche: Warum redet die Firmware nicht direkt mit Homeassistant (oder was auch immer Ihr im Einsatz habt)? Und zuguterletzt ist die Unterstützung für den ESP32 in TASMOTA immer noch in der Beta Phase.

Und so habe ich beschlossen, einfach mal etwas anderes auszuprobieren. Auswahl gibt es genug: Z.B. ESPeasy, ESPhome oder ESPurna. Irgendwie hat mich das Konzept von ESPhome angesprochen und so werden wir das heute mal ausprobieren.

Ein Projekt muss also her!

Und das war schnell gefunden: Ich würde gerne die Außenbeleuchtung des Hauses fernsteuern und ggf. automatisieren, damit ich mich mit strahlendem Licht verwöhnen kann, wenn ich im Winter mal abends vom Einkaufen komme, denn es ist lästig dann immer mit Kisten und Tüten im dunklen Hof rumzutappen, nur weil die Sonne zu dieser Jahreszeit zu faul ist, mich abends zu illuminieren.

Irgendwo habe ich noch einen Shelly rumliegen – der sollte doch ideal sein für dieses Vorhaben. Dann brauchen wir noch einen USB-UART Adapter zum Firmware-Flashen und schon kann es losgehen.

Firmware konfigurieren und compilieren

Als erstes müssen wir mal das Konzept von ESPhome verstehen: Von Tasmota ist man es gewöhnt die Firmware zu flashen und dann die Konfiguration im laufenden Modul vorzunehmen. Bei ESPhome läuft das umgekehrt. D.h. zuerst baut man eine Konfiguration in Form eines YAML Files und lässt sich dann die Firmware compilieren.

Also los! zunächst ESPhome Software auf dem Laptop installieren:

pipx install esphome

und dann ein config File erstellen:

esphome wizard außenbeleuchtung.yml

Nun ein paar Fragen zum konkreten Gerät und WLAN beantworten und schon haben wir ein config File. Jedenfalls theoretisch, denn der Wizard kennt den Shelly nicht und so habe ich erstmal ein generisches Board ausgewählt. Diesem Basis config File fehlt aber noch jede echte Funktion. D.h. wir müssen noch definieren, welche GPIO pins in unserem Device das Relais schalten bzw. an den Schalter angeklemmt werden. Hier findet Ihr die nötige Information für unseren Shelly 1 (und viele andere Geräte):

Pin	Function
GPIO4	Relay
GPIO5	SW Input

Dieses neue Wissen lassen wir nun in unser config File einfließen und schreiben je eine switch, light und binary_sensor Sektion. Und so sieht das dann am Ende aus:

esphome:
  name: aussenbeleuchtung

esp8266:
  board: esp01_1m

# Enable logging
logger:

# Enable Home Assistant API
api:
  password: "KdEmwzrv5916as1o"

ota:
  password: "KdEmwzrv5916as1o"

wifi:
  ssid: "philnet"
  password: "tb2wV4Szxv6Nqe6W"

  # Enable fallback hotspot (captive portal) in case wifi connection fails
  ap:
    ssid: "Shelly Außenbeleuchtung Setup"
    password: "syHeaBfGhBVGuso9"

captive_portal:


# Device Specific Config
output:
  - platform: gpio
    pin: GPIO4
    id: shelly_1_relay

light:
  - platform: binary
    name: "Shelly 1 Light"
    output: shelly_1_relay
    id: lightid

binary_sensor:
  - platform: gpio
    pin:
      number: GPIO5
      #mode: INPUT_PULLUP
      #inverted: True
    name: "Switch Shelly 1"
    on_press:
      then:
        - light.toggle: lightid
    internal: true
    id: switchid

Das wollen wir nun compilieren:

esphome compile außenbeleuchtung.yml

Und so sollte das aussehen:

INFO Reading configuration außenbeleuchtung.yml...
INFO Generating C++ source...
INFO Compiling app...
Processing aussenbeleuchtung (board: esp01_1m; framework: arduino; platform: platformio/espressif8266 @ 2.6.3)
--------------------------------------------------------------------------------------
HARDWARE: ESP8266 80MHz, 80KB RAM, 1MB Flash
Library Manager: Installing ottowinter/ESPAsyncTCP-esphome @ 1.2.3

Unpacking  [------------------------------------]    0%
Unpacking  [#-----------------------------------]    3%

   [...]

Unpacking  [##################################--]   96%
Unpacking  [####################################]  100%
Library Manager: ESPAsyncTCP-esphome @ 1.2.3 has been installed!
Library Manager: Installing esphome/ESPAsyncWebServer-esphome @ 2.1.0

Unpacking  [------------------------------------]    0%
Unpacking  [#-----------------------------------]    2%
Unpacking  [##----------------------------------]    5%
Unpacking  [###---------------------------------]    8%

   [...]

Unpacking  [##################################--]   97%
Unpacking  [####################################]  100%
Library Manager: ESPAsyncWebServer-esphome @ 2.1.0 has been installed!
Library Manager: Installing dependencies...
Library Manager: ESPAsyncTCP-esphome @ 1.2.3 is already installed
Library Manager: Installing esphome/AsyncTCP-esphome

Unpacking  [------------------------------------]    0%
Unpacking  [##----------------------------------]    6%

   [...]

Unpacking  [#################################---]   93%
Unpacking  [####################################]  100%
Library Manager: AsyncTCP-esphome @ 1.2.2 has been installed!
Library Manager: Installing Hash
Library Manager: Installing ESP8266WiFi
Dependency Graph
|-- <ESPAsyncTCP-esphome> 1.2.3
|-- <ESPAsyncWebServer-esphome> 2.1.0
|   |-- <ESPAsyncTCP-esphome> 1.2.3
|   |-- <Hash> 1.0
|   |-- <ESP8266WiFi> 1.0
|-- <DNSServer> 1.1.1
|-- <ESP8266WiFi> 1.0
|-- <ESP8266mDNS> 1.2
Compiling .pioenvs/aussenbeleuchtung/src/esphome/components/api/api_connection.cpp.o
Compiling .pioenvs/aussenbeleuchtung/src/esphome/components/api/api_frame_helper.cpp.o
Compiling .pioenvs/aussenbeleuchtung/src/esphome/components/api/api_pb2.cpp.o
Compiling .pioenvs/aussenbeleuchtung/src/esphome/components/api/api_pb2_service.cpp.o

   [...]

Compiling .pioenvs/aussenbeleuchtung/FrameworkArduino/umm_malloc/umm_malloc.cpp.o
Compiling .pioenvs/aussenbeleuchtung/FrameworkArduino/umm_malloc/umm_poison.c.o
Archiving .pioenvs/aussenbeleuchtung/libFrameworkArduino.a
Indexing .pioenvs/aussenbeleuchtung/libFrameworkArduino.a
Linking .pioenvs/aussenbeleuchtung/firmware.elf
RAM:   [====      ]  38.5% (used 31532 bytes from 81920 bytes)
Flash: [====      ]  41.6% (used 425572 bytes from 1023984 bytes)
Building .pioenvs/aussenbeleuchtung/firmware.bin
============================ [SUCCESS] Took 12.95 seconds ============================
INFO Successfully compiled program.

Wenn das ohne Fehler durchläuft, dann sind wir bereit für den nächsten Schritt.

Flash!

Zur Programmierung (flashen) brauchen wir einen USB-UART-Adapter. Z.B. so einen:

Mit dem muss der Shelly nun verkabelt werden. Freundlicherweise ist die UART Schnittstelle beim Shelly von außen erreichbar. Hier das Pinout (Bild © shelly.cloud):

Und so muss das ganze angeschlossen werden:

Shelly		UART Adapter
GND	–	GND
GPIO0	–	GND (Flash mode)
3.3V	–	3.3V
RX	–	TX
TX	–	RX

Achtung! Der ESP Chip im Shelly läuft mit 3.3V – auf keinen Fall 5V anlegen, wenn er länger leben soll.

Wie man im Pinout sehen kann, gibt es da auch noch einen Jumper der entsprechend der zu schaltenden Spannung gesetzt werden muss. Für die Programmierung ist das egal, aber nun wäre ein guter Zeitpunkt, das zu prüfen.

Jetzt ist es an der Zeit, die Firmware zu compilieren und auf den Shelly zu flashen. Also den USB2UART Adapter anschließen:

Anschließend ist etwas Geschick gefragt, denn wir müssen den ESP in den flash mode bringen. Dazu muss GPIO0 auf Masse gezogen sein, wenn wir den USB-UART Adapter einstecken. Manche Leute bauen sich dazu ein spezielles Kabel mit einem Schalter, aber dazu bin ich grade zu faul und deswegen mach ich das mit einer Büroklammer. Und der Moment der Wahrheit:

esphome upload außenbeleuchtung.yml

Und wenn alles gut ging, dann schaut das in etwa so aus:

Found multiple options, please choose one:
  [1] /dev/ttyUSB0 (USB2.0-Serial)
  [2] Over The Air (aussenbeleuchtung.local)
(number): 1
esptool.py v3.2
Serial port /dev/ttyUSB0
Connecting....
Chip is ESP8266EX
Features: WiFi
Crystal is 26MHz
MAC: 80:7d:3a:f0:22:ab
Uploading stub...
Running stub...
Stub running...
Changing baud rate to 460800
Changed.
Configuring flash size...
Auto-detected Flash size: 2MB
Flash will be erased from 0x00000000 to 0x00068fff...
Flash params set to 0x0330
Compressed 429744 bytes to 297901...
Wrote 429744 bytes (297901 compressed) at 0x00000000 in 6.9 seconds (effective 500.6 kbit/s)...
Hash of data verified.

Leaving...
Hard resetting via RTS pin...
INFO Successfully uploaded program.

Wenn das erfolgreich war, dann können zukünftige Firmware Uploads ohne den Adapter durchgeführt werden. ESPhome sucht das entsprechende Gerät dann im lokalen Netz und sendet das Firmware File direkt an den ESP.

Ausprobieren

Bevor wir alles an Ort und Stelle einbauen, wollen wir erstmal einen kleinen Testaufbau machen.

Mein Außenlicht hängt an einem Stromstoßschalter in der Verteilung, der von zwei Tastern angesteuert wird. Einer dieser Taster wird in Zukunft an den Shelly geklemmt, der dann den Stromstoßschalter ansteuert. Und genau so machen wir unseren Testaufbau: einen Taster, eine Glühbirne und zum Schluss den Strom anschließen – Kinder, nicht zuhause nachmachen, denn Strom is böse (Abbildung © shelly.cloud).

Und im echten Leben sieht der Aufbau so aus:

Sieht doch schon ganz gut aus. Man möge mir verzeihen, dass ich einen blauen Draht verwendet habe, um die Phase auf den I Eingang des Shelly zu schalten. Oh und bitte gleich auch, dass ich eine ökologisch völlig unkorrekte Glühbirne nehme. Gut dass mein Blog keine Kommentarfunktion hat... ;-)

Aber tut es auch, was es soll?

Taster drücken – Licht an, loslassen – Licht aus. Auf den ersten Blick mag es so aussehen, als würde das noch nicht wie gewünscht funktionieren, weil wir den Taster halten müssen, damit das Licht brennt. Aber nicht vergessen: Der Taster soll ja letztendlich den Stromstoßschalter steuern, d.h. das passt schon so.

Integration in Homeassistant

Bis jetzt haben wir noch nichts gewonnen, denn die Schaltung tut einfach nur das, was auch ohne den Shelly schon ging. Als nächstes binden wir unseren Shelly also in Homeassistant ein. Damit das funktioniert muss der Shelly im WLAN sein – also Strom dran. Danach gehen wir in Homeassistant nach Configuration > Devices & Services und wählen dort Add Integrations und suchen dann nach ESPhome. Der folgende Dialog will den hostname des Shelly wissen (aussenbeleuchtung) und schon ist er verfügbar.

Im Grunde geht nun schon alles, aber wir müssen wg. des Stromstoßschalters den virtuellen Schalter ein und wieder ausschalten, um das Licht einzuschalten. Das ist doof, also brauchen wir einen virtuellen Taster. Das können wir erreichen, indem wir in HA ein script erzeugen. Das geht ganz leicht unter Configuration > Automations & Scenes > Scripts. Ihr braucht drei Komponenten: 1. Außenlicht an 2. delay 250ms 3. Außenlicht aus

In YAML sieht das Ergebnis dan so aus:

alias: Außenlicht
sequence:
  - type: turn_on
    device_id: 829099e30125c023320cb8131fa7203d
    entity_id: light.aussenlicht
    domain: light
  - delay:
      hours: 0
      minutes: 0
      seconds: 0
      milliseconds: 250
  - type: turn_off
    device_id: 829099e30125c023320cb8131fa7203d
    entity_id: light.aussenlicht
    domain: light
mode: single
icon: mdi:lightbulb-on-outline

Alles was nun noch fehlt, ist ein GUI Button dafür einzubinden uns schon funktioniert das.

Endmontage

Technisch funktioniert nun alles korrekt. Was bleibt ist der Einbau hinter dem Taster. Ich hoffe mal, das passt da wirklich rein. Ich werde berichten...

Und zum Schluss noch ein Tip: Wenn man mehrere ESPhome Geräte im Einsatz hat kann es schnell unübersichtlich werden. Und irgendwie wollen die Dinger auch gewartet werden. Dabei hilft:

esphome dashboard ./

Das ist sehr praktisch um seine ESP-Armee unter Kontrolle zu haben.

Whisky im Käfig

2021-12-19T00:00:00+01:00

Wie jedes Jahr kommt Weihnachten wieder sehr überraschend. Und so ist es höchste Zeit, sich Gedanken über Geschenke zu machen. Das ist nicht immer leicht, denn manche Leute haben einfach schon alles, andere haben keine Hobbies oder Leidenschaften und wieder andere kaufen sich alles, was ihr Herz begehrt umgehend. Und so ist eine eigene Branche entstanden: Geschenkartikel. Also Dinge die man sich selbst im Leben nicht kaufen würde und deren einziger Zweck darin besteht verschenkt zu werden. Die Beschenkten müssen sich dann artig bedanken und Freude heucheln, bevor sie die fragwürdige Gabe weiter verschenken oder diskret entsorgen.

Aber zum Glück gibt es auch Leute, zu denen einem sofort etwas einfällt, worüber sie sich freuen würden. So kenne ich z.B. ein paar Menschen, die meine Leidenschaft für Whisky teilen. Und so habe ich ein paar hoffentlich geschmacklich erhebende Flaschen besorgt und hoffe insgeheim später zu einem Probeschlückchen eingeladen zu werden.

Bleibt noch die Aufgabe, das Geschenk würdig zu verpacken. Normalerweise würde man nun zu einer Pappröhre mit Sternen greifen, eine weihnachtsmanngeschmückte länglich-hohe Geschenktüte verwenden, oder die Flaschen in tannenbaumschwangeres Geschenkpapier hüllen. Aber das ist mir zu langweilig. Ich finde man muss sich seine Geschenke schon auch verdienen. Außerdem futtert man sich über die Feiertage ja gewöhnlich auch etwas Festtagsspeck an und da kann ein bisschen körperliche Betätigung nicht schaden. Und so habe ich beschlossen, die Flaschen in einen maßgefertigten Stahlkäfig einzuschweißen. So kommen die Kinder nicht an den Alkohol und der Beschenkte kann sich mit der Metallsäge ein wenig abarbeiten, so dass die Gans nicht so ansetzt.

Also in die Werkstatt und ein bisschen Material mit dem Trennschleifer zurechtschneiden, Schweißgerät anwerfen und einen hübschen Flaschenkäfig zusammenbraten: Erstmal je zwei 5mm Stahlplatte von 10x10cm zuschneiden. Dann vier Rundstäbe (14mm) von je 27cm abschneiden. Nun die Stäbe auf die Grundplatte schweißen, etwas abkühlen lassen, Flasche hineingeben und zuletzt den Deckel drauf und festschweißen.

Das hat Spaß gemacht und ich finde das Ergebnis sieht ganz gut aus, auch wenn ich immer noch kein Schweißmeister bin.

Das Ganze wird dann noch in einer Schachtel verpackt, bekommt nun doch das obligatorische Geschenkpapier und außen klebe ich noch ein Metallsägeblatt drauf, falls der Beschenkte keine Metallsäge besitzen sollte:

Also wenn das keine Weihnachtsstimmung auslöst, dann weiß ich auch nicht.

Update

Und weil Geschenke auspacken immer Freude macht, habe ich von einem der Beschenkten auch ein paar Unboxing-Photos bekommen.

Kandidat 1 hat sich für rohe Gewalt entscheiden:

Wohingegen Kandidat 2 den Geduldsspielansatz wählte:

Fußpedal für TIG Schweißgerät

2021-10-01T00:00:00+02:00

Neulich hatte ich ja schon von meinem Schweißgerät erzählt. Bisher hatte ich damit nur Elektrode geschweißt, aber eigentlich ist es ein TIG-Gerät mit AC und DC. D.h. man kann auch Aluminium damit schweißen. Das allwissende Netz sagt, dass man dazu unbedingt ein Fußpedal braucht mit dem sich der Schweißstrom während der Arbeit regulieren lässt. Dummerweise war bei meinem (Welbach Entrix 315a) kein Pedal im Lieferumfang und so dachte ich ganz naiv – bestell ich das halt separat. Im Grunde nicht falsch, aber in der Praxis war das sehr beschwerlich, denn der Händler (Expondo) hat zwar sehr nette und freundliche Leute im Service, allerdings scheinen diese von Schweißgeräten absolut überhaupt nichts zu verstehen und auch die Prozesse hat die Firma offenbar nicht so ganz im Griff (lange Geschichte). Jedenfalls hat es mich nun fast 4 Monate gekostet so ein Pedal zu bekommen.

Immerhin ist das ersehnte Pedal nun endlich gekommen. Zwischendurch hatte ich schon die Hoffnung aufgegeben und wollte ein Pedal selber bauen, oder ein x-beliebiges kaufen und dann so umbauen, dass es zu meinem Gerät passt. Eigentlich ist da nichts dabei, denn so ein Pedal enthält eigentlich nur zwei oder drei Bauelemente:

Einen Mikroschalter, der die selbe Funktion hat wie die Taste am Brenner – Gasstrom und HF-Zündung anwerfen.
Einen variablen Widerstand, der sich beim Treten des Pedals entsprechend ändert
Manchmal einen zweiten regelbaren Widerstand zum Voreinstellen des maximalen Schweißstroms

Letzter ist nur nötig, wenn diese Strom-Vorwahl nicht direkt am Gerät erfolgt. Wie Ihr seht taugt also echt jedes Pedal und notfalls muss man halt den Widerstand austauschen, was nicht so schwierig sein sollte.

Allerdings fehlen uns dazu drei wichtige Informationen:

Die Belegung des (bei mir 7-poligen) Steckers
Der Wert der WiderständInnen

Im Netz konnte ich nichts dazu finden und der Versuch das vom Expondo Service in Erfahrung zu bringen blieb erwartungsgemäß fruchtlos.

Aber da ich nun ein original-Pedal habe, wollte ich das hier mal für die Nachwelt dokumentieren, falls jemand das gleiche Problem hat...

Spezifikationen

Im Gegensatz zu vielen anderen Pedalen gibt es keinen Drehwiderstand zum Voreinstellen des maximalen Stroms – den stellt man direkt am Schweißgerät ein. Das Innere ist von zeitloser Schlichtheit geprägt:

Ein Mikroschalter, der bei leichtem antippen des Pedals schaltet (von aus auf an) und ein Schiebewiderstand. Also nichts überraschendes.

Der Stecker sieht so aus:

Freundlicherweise sind die Pins bzw. Buchsen beschriftet: Pin 1 liegt auf Ein Uhr und dann geht es im Uhrzeigersinn bis Pin 6 weiter. Pin 7 befindet sich in der Mitte. Etwas Recherche ergab, dass das wohl ein GX-16 Stecker ist (in meinem Fall weiblich, 7-pin) – auch unter den Namen Luftfahrtstecker oder Aviation connector zu finden. Allerdings bezweifle ich, dass irgendein Flugzeugbauer auf diesem Planeten solche Stecker verbaut, denn diese Sorte Stecker gibt es exclusiv vom Chinesen Deines Vertrauens, aber nicht bei RS Components, Mouser & Co. Auf Ebay, Amazon, Alibaba & Co sind sie für kleines Geld zu haben.

Bleibt noch die Beschaltung zu bestimmen. Dazu habe ich das Multimeter gezückt und alle denkbaren Pin-Kombinationen ausgemessen – in Ruhe und mit getretenem Pedal. Dies habe ich gefunden:

Pin 1–2: Mikroschalter: in Ruhe offen, schließt bei leichter Betätigung des Pedals.
Pin 3–5: 10kΩ Poti: In Ruhe Durchgang, ca. 10kΩ bei voll durchgetretenem Pedal.

Damit sind eigentlich alle relevanten Parameter bekannt und es wäre ein leichtes, ein Pedal eines anderen Schweißgeräts entsprechend anzupassen. Dennoch bin ich ganz froh, dass ich das jetzt garnicht tun muss...

Gartenherd

2021-08-31T00:00:00+02:00

Ich liebe schöne Steaks – am liebsten vom Grill und medium-rare. Lecker! Aber natürlich braucht es Beilagen, wie Salat, oder Kartoffeln. Und im Kartoffel-Fall heißt es dann zwischen Küche und Grill hin- und her-rennen, damit ich beides im Griff habe. Und die Küche ist im 1. Stock. Unzumutbar!

Also muss Abhilfe geschaffen werden. Mein Vorschlag, den Grill in der Küche aufzustellen wurde von der häuslichen Legislative zurückgewiesen, also muss wohl der Herd in den Garten. Aber wie?

Heimwerken

Ein Gartenherd muss also her.

Wie es der Zufall so wollte, hatten wir noch eine Naturholz-Anrichte auf Rollen hier rumstehen, die kürzlich einem neuen Möbelstück weichen musste und nun ganz traurig im Schuppen auf neue Aufgaben wartete. Und die ist genau richtig für mein Vorhaben. Zuerst habe ich ihr neue Rollen spendiert, denn die alten hatten langsam begonnen, sich aufzulösen.

Ein bisschen Recherche später hatte ich auch ein schönes zweiflammiges Gaskochfeld gefunden, das mir gut geeignet erscheint. Das soll nun links in die Anrichte eingebaut werden und rechts bleibt etwas Platz zum Arbeiten und Sachen abstellen. Aber nicht vergessen, die Gasdüsen zu tauschen: Ab Werk sind welche für Erdgas verbaut und für den Betrieb mit Propan liegen passende Düsen bei.

Nun alles schön ausmessen und den Ausschnitt anzeichnen. Ich habe vor, die langen Schnitte mit der Tauchsäge zu machen, weil sie dann schöner werden und nur die Ecken mit der Stichsäge zu vollenden. Also Führungsschiene auf die Linien und los geht's. Bei 4cm Massivholzplatte (ich glaube es ist Buche) hat sich meine Tauchsäge ganz schön gequält und das Ganze war weniger leicht, als erwartet. Aber letztlich hat alles wunderbar funktioniert an den ersten drei Schnitten. Ja – ein wenig schwarz sind einige Schnittflächen schon geworden, aber das sieht man ja später nicht.

Super-GAU

Also noch die letzte Seite, bevor die Stichsäge zum Einsatz kommt. Und was soll ich Euch sagen? Granatensch***e: Trotz aller Vorsicht und Schiene habe ich es offenbar geschafft, die Säge im Schlitz zu verkanten und so den allseits gefürchteten Rückschlag auszulösen. Nein – keine Sorge: Alle Beine und Finger noch dran und ich habe nichtmal einen Kratzer. Zum Glück bin ich sicherheitsbewusst und stelle mich immer schön außerhalb der Gefahrenzone. Außerdem hat der elektronische Motorstopp vorbildlich funktioniert.

Aber die Tischplatte hatte leider nicht so viel Glück und hat was abgekriegt. Zuerst ist die Säge noch in das Hinterende des Schnitts reingerauscht und hat ihn verlängert und dort natürlich Grip am hinteren Ende des Sägeblatts bekommen und so abgehoben. Auf dem Weg nach unten hat sie schließlich die Kante der Platte verunstaltet.

Und die Führungsschiene hat es auch erwischt ...

Die Schiene kann man ersetzen oder vielleicht reicht ja auch eine neue Gummilippe, aber das mit dem Werkstück ist nun super ärgerlich! Was also tun?

Plan B

Der Plan lautet: Narbe füllen. Mit selbstgemachtem Holzkitt aus Holzleim und Holzstaub aus dem Werkstattsauger. Letzterer sollte schon halbwegs die richtige Farbe haben...

Alles schön vermischen und in die Defekte reinpfriemeln.

Trocknen lassen und überschleifen.

Besser – nur ein bisschen dunkel und der Kitt ist etwas geschrumpft, oder einfach verlaufen, jedenfalls braucht es eine zweite Runde: Diesmal ein kommerzieller hellerer Kitt aus der Tube. Rein damit, aushärten lassen, schleifen, fertig.

Feinarbeit

Nun die ganze Oberfläche mal schön mit dem Exzenterschleifer aufhübschen, um auch noch ein paar alte Gebrauchsspuren zu beseitigen. Dann eine Runde Leinölfirnis drauf, einen Tag trockenen lassen, zweite Lage Öl, wieder einen Tag trocknen lassen und final meine neue Wachspaste zum Einsatz bringen und schön polieren.

Schublade anpassen

Da das Kochfeld dicker ist, als die Platte, passt nun die Schublade nicht mehr rein. Zuerst hatte ich erwogen, nur die Front als Blende einzubauen, aber im Grunde fehlt nur ein knapper Zentimeter und so habe ich das Hinterstück der Schublade auf der Tischkreissäge etwas gekürzt und die Ecke der Zargen mit der Handsäge abgeschnitten.

Jetzt passt es schon fast. Nur die linke Zarge ist noch etwas zu dick – da ist noch die Metallklammer im Weg, die das Kochfeld von unten hält. Es fehlen vielleicht 3mm. Abfräsen? Mit der Tischkreissäge nuten? Nee – ich hab dann letztlich ein weiteres Loch in die Blechklammer gebohrt, so dass man sie ein paar mm weiter nach rechts rücken kann. Und schon passt alles.

Finaler Sieg

Das sieht doch ganz gut aus und ich bin sehr zufrieden, auch wenn das Projekt nicht ohne Rückschläge (!) verlief.

Neben dem Gasanschluss ist noch ein Stromkabel zu erkennen – das ist für die elektrische Zündung. Allerdings glaube ich nicht, dass ich mir die Mühe machen werde, jedes mal ein Verlängerungskabel zu bemühen. Also vorerst mit dem Feuerzeug anzünden. Und wenn ich irgendwann ganz viel Lust habe, rüste ich vielleicht so einen Zünder mit Batteriebetrieb nach, wie man ihn am Gasgrill hat.

Nach all der Aufregung ist meine Gartenküche nun doch recht schön geworden, finde ich. Und darauf trinke ich erstmal ein Bier...

Thinclient Stromverbrauch

2021-08-29T00:00:00+02:00

In einem früheren Post hatte ich beschrieben, wie ich einen HP T610 plus Thin Client in eine OPNsense Firewall verwandelt habe. Die verwende ich aktuell gerade nicht mehr, aber ich bin daraufhin gefragt worden, wieviel Strom das Ganze eigentlich zieht. Und so habe ich den Thin Client rausgekramt und wollte mal schnell nachmessen.

Netzteil-Havarie

Allerdings gestaltete sich das komplexer, als erwartet, denn er wollte nicht hochfahren. Bei genauerer Betrachtung stellte sich heraus, dass doch tatsächlich die Netzkabelbuchse am Netzteil den Geist aufgegeben hatte: Die drei Pins standen krumm und schief in der Buchse, die hinten gebrochen war.

Mist! Aber ich habe ja noch das Netzteil von meinem T520 rumliegen – das sollte auch passen. Leider handelt es sich dabei um ein 65W Netzteil, während das Original 90W liefern kann. Und das hat der Thin Client natürlich gemerkt (der Stecker hat einen Sense-Pin) und anstatt zu booten wurde ich mit vier Pieptönen und rotem Blinken des Einschaltknopfs bedacht.

Also anders. Erstmal die Kiste mit den alten Netzteilen durchwühlen. 19V Netzteile waren schon einige dabei, aber keines mit passendem Stecker. Nun könnte ich den Stecker transplantieren und den Widerstand für den Sense-Pin passend einlöten, aber für einen schnellen Test habe ich erstmal einen anderen Weg eingeschlagen.

Erstmal Netzteil öffnen. Leider haben heutige Netzteile keine Schrauben mehr, also Gehäuse knacken. Das geht eigentlich ganz einfach: Seitlich auf die Werkbank legen und mit einem dicken fetten Schraubenzieher an der Naht in der Mitte ansetzen. Mit leichten Hammerschlägen auf den Schraubenzieher Schritt für Schritt die Klebenaht rundum sprengen und dabei nicht zu grob sein, damit nichts absplittert. Wenn man das gut macht lässt sich das Gehäuse am Ende wieder mit Plastikkleber verschließen und man sieht nix.

Interessanterweise haben Netzkabel für Kompaktnetzteile ja seit vielen Jahren immer drei Leitungen, also inklusive Schutzleiter – dieser war im Inneren jedoch nirgends angeschlossen ...

Nun die zerbröselte Buchse rausnehmen und die Pins ablöten.

Dann den Stecker vom Netzkabel abtrennen, abisolieren und anlöten. Schrumpfschlauch zur Isolation nicht vergessen.

Netzteil wieder zusammenbauen und unserer Leistungsmessung steht nichts mehr im Wege.

Stromverbrauch messen

Dazu habe ich so ein günstiges Verbrauchsmessgerät (Voltcraft 4500 Advanced). Also selbiges in die Steckdose, Thin Client einstecken und booten. Diesmal fuhr er brav hoch ohne zu murren. Anfangs schwankt der Verbrauch noch ziemlich, aber sobald alles schön hochgefahren ist hat er sich dann bei 21.2 W eingependelt. Allerdings sind auch eine zusätzliche SSD, sowie eine 4-Port Server-Netzwerkkarte eingebaut. Mal sehen, wieviel die ausmachen. Und zum Vergleich noch der Verbrauch meines T520 (wobei das evtl. auch ein T620 ist – das Typenschild ist mehrdeutig. Gekauft habe ich ihn jedenfalls als T520).

Konfiguration	Verbrauch (idle)
T610 plus	13.7 W
T610 plus + SSD	14.5 W
T610 plus + SSD + Ethernet Karte	21.2 W
T520	8 W

D.h. die Ethernetkarte braucht vergleichsweise viel Strom. Nun ist das ohne jede Last. Für einen Homeserver bzw. die heimische Firewall ist das vermutlich der relevante Wert, denn in diesem Zustand befindet sich das Gerät wohl die meiste Zeit. Aber es wäre natürlich interessant zu wissen, wie hoch man den Verbrauch treiben kann.

Also wollen wir das Ding mal ein bisschen stressen und schauen, wieviel Strom er dann gerne hätte. Dazu installieren wir uns stress-ng und machen mal ein bisschen Druck auf den Kessel:

apt install stress-ng
stress-ng -a 0

Die Option -a 0 sorgt dafür, dass für jeden Prozessorkern Stress bereitet wird. Und in der Tat bricht ein bisschen Stress aus, wie man an den ersten Zeilen des Outputs von top leicht erkennen kann:

top - 19:25:57 up 14 min,  2 users,  load average: 705.59, 385.15, 150.64
Tasks: 618 total, 254 running, 345 sleeping,   0 stopped,  19 zombie
%Cpu0  :  0.5 us, 72.8 sy, 26.7 ni,  0.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu1  :  3.1 us, 69.5 sy, 27.2 ni,  0.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.2 si,  0.0 st
MiB Mem :   3398.2 total,   1712.5 free,   1229.5 used,    456.1 buff/cache
MiB Swap:    976.0 total,    972.5 free,      3.5 used.   1693.4 avail Mem

Ein load average von >700 fällt nun wirklich in die Kategorie Stress – zum Vergleich: wenn ich einfach nur via ssh eingeloggt bin und nichts besonderes mache, bekomme ich:

load average: 0.00

Und wieviel Strom braucht er nun unter Stress? Knapp 32 W. Das ist weniger, als ich erwartet hatte. Aber warum will das Gerät dann ein 90W Netzteil haben? Die Erklärung kann eigentlich nur darin liegen, dass es hier um Leistungsreserven für weitere angeschlossene Peripherie geht. Vielleicht eine besonders stromfressende Grafikkarte oder Festplatte und diverse USB Geräte, die mit Strom versorgt werden wollen. Grafikkarten sind echte Stromfresser: Im Netz habe ich Werte bis zu 300 Watt für high-end Gaming Karten gefunden. Festplatten scheinen eher im Bereich von 3 - 11 Watt zu liegen. Außerdem verfügt der Thin Client über insgesamt vier USB-2 und zwei USB-3 Anschlüsse, die jeweils mit 2.5 W bzw. 4.5W spezifiziert sind – in Summe sind das auch nochmal bis zu 19 W.

Kosten

Laut Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft kostete eine Kilowattstunde Strom im Juli 2021 durchschnittlich 31.94 Cent. Also kostet unser Thin Client im 24/7 Betrieb ohne Last jährlich

$$\frac{21.2}{1000} kW \cdot 24h \cdot 365 \cdot 0.3194 €/kWh = 59.32 €$$

Ob das nun viel oder wenig ist sei jedem selbst überlassen und das hängt natürlich von der Anwendung ab. Was ich aber schon erstaunlich finde ist der vergleichsweise bescheidene Ruhe-Verbrauch meines Heimservers. Das ist ein HP Micro Server Gen8 mit 2 Festplatten, einer SSD und einem Xeon E3-1270 V2 mit 3.50GHz mit 4 Cores. Meine Eaton USV sagt:

$ upsc eaton ups.realpower
23

Also 23 Watt ohne Last. Wenn ich den nun stresse, geht die load average über 800 und der Stromverbrauch steigt auf 85 W.

Kindling Cracker

2021-08-24T00:00:00+02:00

Kürzlich habe ich mir ein Schweißgerät angeschafft. Primär ist es ein TIG-Schweißgerät, aber man kann auch Elektrode-Schweißen damit. Ich hab zwar vor Jahren mal einen kleinen MIG/MAG-Schweißkurs besucht und viel Spaß dabei gehabt, aber TIG und Elektrode sind totales Neuland für mich. Und ich vermute, dass auch MAG nach der Zeit nicht mehr wirklich gut geht. Also wieder neu lernen.

Und das geht am besten mit einem konkreten Projekt, das nicht zu schwierig ist. Und so versuche ich mich heute daran, einen Kindling-Cracker zu bauen. Nun werdet Ihr mit Recht fragen, was in aller Welt ein "Kindling Cracker" sein soll. Ganz einfach: das ist eine kleine Vorrichtung aus Stahl, mit der man Holzscheite relativ gefahrlos in Anzündholz verwandeln kann. Das Prinzip beruht darauf, dass man eine Art Axtkopf mit der Schneide nach oben in einem Stahlrahmen befestigt, oben noch einen Sicherheitsring montiert und dann das Holzscheit in die Vorrichtung stellt und mit einem Hammer drauf haut und so Holz spaltet, ohne sich dabei den Daumen abzutrennen, wie es sonst üblich ist, wenn man das mit Beil und Hackstock macht.

Sowas kann man kaufen, aber selbermachen ist viel schöner und der Sinn war ja, Schweißen zu lernen. Also habe ich ein bisschen Stahl gekauft. Für den Ring und die seitlichen Streben habe ich mich für 20mm Vierkantstahl entscheiden. Der sah sehr stabil aus und ich hoffe, dass ich da nicht gleich ein Loch reinbrenne...

Measure once cut twice

... oder so ähnlich lautet die Handwerkerweisheit in den USA. Gemeint ist damit, dass man es nicht so machen soll, wie ich. Denn wenn man ein Stahlquadrat von 20cm Kantenlänge haben will, dann sollte man keine 25cm Stücke schneiden. Aber ich greife vor.

Zuerst schneiden wir mal den Vierkantstahl zurecht: 20cm Stücke auf Gehrung mit der Kaltkreissäge, oder wenn man keine hat, mit der Flex. Merke: 20cm sind weniger, als 25cm. Keine Ahnung, warum ich das im ersten Durchgang verbaselt habe. Aber hier sieht man die Früchte meiner letztlich erfolgreichen Sägetätigkeit:

Sieht doch garnicht so schlecht aus.

Lasset Metall schmelzen!

Nun kann man das so noch nicht verschweißen, denn die Stäbe sind 20mm dick und der Schweißzusatzstoff wird sich nie und nimmer in diesen winzigen Spalt hineinfinden und außerdem soll ja nicht einfach flüssiges Metall draufgetropft werden, sondern das Basismaterial schön aufschmelzen und mit unserer Elektrode verschmelzen, so dass wir eine schöne belastbare Schweißnaht bekommen. Dazu müssen wir erstmal ein bisschen Material wegschleifen, so dass wir an den zu schweißenden Stellen einen schönen V-förmigen Spalt bekommen in dem wir dann schweißen können. So sah das dann aus, auch wenn es schlecht zu erkennen ist, weil die blöde Handykamera die Perspektive so verzerrt:

So wie ich das geschliffen habe, wird nicht alles Material verschweißt werden, denn in der Mitte habe ich recht viel stehen lassen. Aber das sollte stabil genug sein.

Also alles wieder im Quadrat ausrichten und mit Klemmen fixieren. Schweißgerät an, Elektrode (3.2mm RR) rein und mal grob den Strom einstellen – ich fang mal mit 130A an – das ist an der Obergrenze für die Elektrodenstärke, aber ich hab gehört, dass Anfänger sich leichter tun, wenn sie sich eher auf der "heißen" Seite halten. Eine Weile rumfummeln bis die blöde Elektrode zu zünden geruht und dann schön zusammenschweißen. Also erstmal nur eine kleine Heftung in jede Ecke, damit sich nicht alles verzieht, Moment warten, Schlacke abklopfen und die Spalten schön zuschweißen. Kurz abkühlen lassen, Schlacke abklopfen, laute Flüche ausstoßen, weil das teils überhaupt nicht schön geworden ist.

Einige Nähte sahen auf Anhieb OK aus, aber andere waren furchtbar: Irgendwie voller Krater, oder einfach nicht vernünftig gefüllt und an anderer Stelle dann zu dick geworden. Also in den Schraubstock und nochmal ordentlich mit dem Winkelschleifer bearbeiten, bis die halbwegs brauchbaren Schweißnähte schön glatt sind und die schlechten nochmal neu öffnen für den zweiten Versuch – oder den dritten ...

Hier ein Beispiel für eine wieder aufgeschliffene Stelle:

Und so sah sie nach dem 2. Versuch aus:

Besser – so wird's doch langsam. Diese hier gefällt mir z.B. ganz gut und ist nach dem Abschleifen schön glatt:

Einen viereckigen Ring haben wir nun also schonmal. Aber wir brauchen ja noch mehr.

Klinge und Basis

Unsere Klinge machen wir aus einer 12mm Stahlplatte. Erstmal zurechtschneiden, so dass sie am Ende zwischen die beiden Stützen passt und dann mit dem Winkelschleifer eine Schneide dranschleifen.

Nun die Klinge an die Stützen anschweißen – dazu müssen wir aber erstmal die Seiten der Klinge ein bisschen anschleifen, damit wir das vernünftig verschweißen können.

In jede Ecke eine kleine Heftung und losbraten:

Nicht wirklich schön, aber es scheint zu halten:

Nun dringend mit dem Winkleschleifer bearbeiten, damit es nicht ganz so gepfuscht aussieht ;-)

Als nächstes kommt das eingangs gebastelte Viereck nun auf die Stützen mit der Klinge:

Damit das Konstrukt auch stehen bleibt, brauchen wir nun eine Fußplatte. Ich habe aber keine 20x20cm Stahlplatte da – nur zwei halb so große. Die verschweißen wir in der Mitte:

Mit dem oberen Teil der Schweißnaht bin ich sehr zufrieden und ich dachte schon, dass ich nun zum Großmeister des Elektrodenschweißens werde. Jedoch verließ mich mein Talent offenbar nach dem Neustart mit frischer Elektrode und der untere Teil ist wieder ziemlicher Pfusch geworden.

Aber wie las ich im weisen Netz – "Grinder and paint make me the welder I ain't...". Wohl wahr:

Als nächstes galt es, den Spalter auf die Grundplatte zu schweißen.

Testlauf

Nun muss das Teil natürlich erstmal ausprobiert werden. Also schnell ein Scheit Holz besorgen, rein stellen und mit dem Hammer draufhauen. Geht gut. D.h. ich lasse das so wie es ist und schweiße nicht noch so kleine Keile auf die Klinge, um die Spaltwirkung zu erhöhen. Notfalls kann man das dann später noch nachrüsten. Nur die Klinge werde ich noch etwas nachschärfen.

Säubern und lackieren

Als erstes muss das ganze gesäubert werden – mit der Drahtbürste im Winkelschleifer schön von oben bis unten gründlich durchbürsten, bis der ganze anhaftende Mist weg ist.

Nun das Ganze noch schön lackieren, damit die Narben meiner Schweißkunst gnädig bedeckt werden. Dafür habe ich mir eine Dose "Schmiedelack" besorgt. Der fungiert als Grundierung, Rostschutz und Lack in einem, also ideal für Pfuscher. Meiner ist anthrazitfarben mit so Glimmerkörnchen drin. Zum Lackieren verwende ich meine professionelle Lackierkabine – auch als "großer Pappkarton" bekannt:

Fazit

Nun ist es also vollendet, mein Wunderwerk.

Ich finde, dafür, dass das mein allererstes Schweißprojekt war, ist es garnicht so schlecht geworden. Allerdings muss ich zugeben, dass ich noch wirklich viel zu lernen habe in Sachen Schweißen. Und so habe ich im Laufe des Projekts geschätzte 80% der Zeit nicht mit Schweißen verbracht, sondern mit Winkelschleifen. Zum einen, um die Teile vorzubereiten, aber noch viel mehr für die Nachbearbeitung: verhunzte Schweißnähte wieder wegschleifen, um neu anzusetzen, oder wenigstens um sie etwas weniger furchtbar aussehen zu lassen. Und ich bin froh, mehrere Winkelschleifer zu haben. Im ersten hatte ich die Drahtbürste, im zweiten eine Trennscheibe und im dritten und meistgebrauchten eine Schruppscheibe. So konnte ich schnell im Wechsel bürsten und schleifen, ohne jedes Mal das Werkzeug auswechseln zu müssen.

Neben dem Winkelschleifer braucht man noch jede Menge Schutzausrüstung: Werkstattjacke, Lederschürze, Schweißerhandschuhe, Automatikschweißhelm, Baumwollkappe (damit einem nicht der Funkenregen die Haare absengt), Schutzbrille/Gesichtsschutz, FFP2-Maske und Ohrstöpsel. Offenbar sah ich voller Montur so beeindrucken aus, dass die beste Ehefrau von allen fast einem Lachkrampf erlegen wäre, als ihr Auge auf mich viel.

Das nächste, was ich gelernt habe ist, dass man echt dauernd die Lüftung in der Schweißhöhle laufen haben muss, weil Elektrodenschweißen eine sehr rauchige Angelegenheit ist.

Nun werde ich noch ein bisschen mehr üben und sobald es ein kleines bisschen weniger peinlich ist will ich mein Glück dann mal mit TIG- und MAG-Schweißen versuchen. Beides sollte deutlich sauberer sein und zumindest MAG hatte ich, wie gesagt, schonmal in einen Schnupperkurs gemacht und es erschien mir deutlich leichter, als Elektrode. Mal sehen wie blöd ich mich dabei anstelle...

Nachtrag

Inzwischen habe ich eine neue Version gebaut, die ich noch etwas besser finde.

Wachspaste

2021-08-20T00:00:00+02:00

Ich mag Holzoberflächen. Die haben was sehr Angenehmes, sehen gut aus und fühlen sich einfach gut an – v.a. wenn sie nicht mit Lack oder Farbe versiegelt wurden. Ja – das ist manchmal sinnvoll und erwünscht – z.B. wenn das Stück draußen überleben soll, das Holz billig und hässlich war, oder eben wegen des visuellen Effekts. Aber für viele Möbel oder Gegenstände ist eine natürliche Holzoberfläche am schönsten.

Aber ein bisschen schützen muss man sie doch. Dafür verwende ich gerne gekochtes Leinöl, auch als Leinölfirnis bekannt. Und wenn man das nicht halbliterweise im Baumarkt kauft, sondern einen 5l Kanister von einer Ölmühle nimmt ist das garnicht teuer. Manche Leute schwören aber auf Wachs, oder empfehlen eine geölte und völlig durchgetrocknete Oberfläche zum Abschluss mit Wachspaste zu behandeln. Das mache ich z.B. mit dem Holzgriff an meinem chinesischen Kochmesser. Weil der ständig beim abspülen nass wird und dann mit der Zeit die Oberfläche leidet, bekommt er öfter mal einen Tropfen Leinöl und/oder eine kurze Abreibung mit einer Wachspaste ("Antikwachs"). Die hatte ich mal irgendwo gekauft und sie funktioniert zufriedenstellen, aber die riecht nicht so besonders toll.

Selber machen

Und so will ich mich heute mal daran versuchen, meine eigene Wachspaste herzustellen. Die Zutaten für 300g sind simpel:

240g Leinöl, gekocht
60g Bienenwachs
5-10 Tropfen Orangenöl

Leinöl hab ich eh da und im großen weiten Netz fand ich Bienenwachs in Barrenform, a 30g das Stück:

Das Orangenöl ist nur für den angenehmeren Geruch und kann weggelassen werden.

Auf geht's

Als erstes müssen wir das Wachs und Leinöl abwiegen und das Ganze schmelzen und mischen. Und gegen Ende ein paar Tropfen Orangenöl dazu.

Das offizielle Rezept geht so: Wasser in einem kleinen Topf heiß machen, ein leeres Marmeladenglas mit Wachs und Öl füllen und rein ins Wasserbad. Nun ist Geduld gefragt: Nicht kochen, sondern in aller Ruhe einschmelzen und gelegentlich mal ein bisschen umrühren.

Da Geduld aber nicht meine Stärke ist, habe ich das inoffizielle Rezept verwendet das darin besteht, das Ganze in der Mikrowelle aufzuheizen, ein wenig zu rühren und wieder in die Mikrowelle. Aufpassen, dass es heiß wird, aber nicht zu heiß. Hat gut funktioniert.

Wenn alles schön flüssig und homogen ist, abkühlen lassen. Und da ist nun doch ein Wasserbad zum Einsatz gekommen: ein kaltes, denn das Abkühlen hat mir einfach zu lang gedauert!

Das Ergebnis sieht ein bisschen aus, wie Rapshonig und hat eine ganz ähnliche Konsistenz:

Wenn das so bleibt bin ich hochzufrieden. Morgen schau ich mir mal an, wie die Konsistenz sich über Nacht verändert hat.

Update: über Nacht ist es ein wenig fester geworden, aber immer noch sehr angenehm. D.h. ich werde die Paste nicht weiter verdünnen.

Varianten

Die Konsistenz der Paste kann man über das Wachs/Öl-Verhältnis steuern: Man findet Rezepte von 1:4 bis 1:8. Ich fange mal mit 1:4 an schau mir die Konsistenz nach dem Abkühlen an und wenn mir die Pampe zu fest ist, kann ich sie immer noch erneut schmelzen und mehr Öl zugeben.

Man kann auch unterschiedliches Öl verwenden: Wenn die Paste im Küchenbereich zum Einsatz kommt, wäre es vorteilhaft, wenn das Ganze lebensmittelecht wäre. Manche Leute nehmen dann Parafinöl statt Leinölfirnis – ich bleibe bei Leinölfirnis, weil meine zwar gekocht ist, aber keine Additive enthält, wie es bei vielen Sorten Firnis der Fall ist, um deren Trockung zu beschleunigen. Zuguterletzt könnte man auch Speiseöl (Leinöl) verwenden – das geht auch, trocknet aber langsamer.

Man könnte auch seine eigene Leinölfirnis herstellen, indem man normales Leinöl kocht. Allerdings dauert der Spaß eine ganze Weile und ist nicht ungefährlich, denn heißes Öl brennt auch sehr gut. Der Siedepunkt von normalem Leinöl liegt bei 350 °C und der Flammpunkt beträgt 315 °C. Mit anderen Worten: Wenn das Öl kocht, kann man es anzünden und es besteht die Möglichkeit ein schönes kleines Feuerinferno zu produzieren (vor allem wenn Ihr einen Gaskocher nehmt und eine Flamme in den Topf schlägt, aber nicht nur dann). Wer es dennoch versuchen will, möge es bitte im Freien tun und eine Löschdecke bereit halten (kein Wasser!).

Wenn das Wachs härter werden soll, dann nimmt man nur 50g Bienenwachs und fügt 10g Carnaubawachs hinzu. Das erhöht die Schutzwirkung und je mehr Carnaubawachs Ihr nehmt, desto glänzender lässt sich die Oberfläche polieren.

Dokumenten-Scanner

2021-08-16T00:00:00+02:00

Ich hasse Bürokratie! Vor allem, wenn sie damit verbunden ist, dass ich mich um Papierkram kümmern muss. Und jeder von uns hat genug davon: Rechnungen, Schreiben von Krankenkasse, Rentenversicherung & Co, Autoversicherung, etc. Alle schicken uns dauernd Papier, das man momentan nicht wirklich braucht, aber das dennoch wichtig ist und aufgehoben werden will – und zwar so, dass man es im Falle eines Falles auch wiederfindet.

Dazu hat man normalerweise gefühlte hundert verschiedene Ordner, in die man den ganzen Mist getrennt nach Thema und sortiert nach Datum einsortiert. Und wenn man sehr fleißig und gewissenhaft ist, dann macht man das immer sofort nachdem ein Brief eingegangen ist und hat fast gar keine Mühe. Bin ich aber nicht, und es macht jede Menge Mühe!

Und so haben wir uns zusätzlich zum Multifunktionsdruckkopierscanfaxgerät noch so einen kleinen automatischen Dokumentenscanner angeschafft. Mein Plan ist es, jedes neue Dokument

Mit einer fortlaufenden Nummer zu bestempeln
Einzuscannen
Der Reihe nach abzuheften – ausschließlich nach der Nummer sortiert

Die Scans sollen in ein elektronisches Dokumenten-Management System laufen, in dem ich dann hoffentlich alles schnell wieder finde. Und sollte ich doch mal ein Papier-Original brauchen, kann ich es anhand der Nummer ausfindig machen. Langfristig hoffe ich, die Papierkopien einfach wegwerfen zu können. Aber Eins nach dem Anderen.

Scanner

Der betreffende Scanner ist ein Brother ADS-2800W. Der ist recht flott, scannt in einem Durchgang beide Seiten und kann recht flexibel konfiguriert werden, so dass wir die privaten und beruflichen Sachen leicht separat halten können.

U.a. kann er direkt auf einen sFTP-Server scannen und das ist meine Wunschkonfiguration. Also habe ich auf dem Heimserver einen neuen User ads für den Scanner angelegt und in dessen home Directory je einen Ordner für die unterschiedlichen Scan-Jobs angelegt. Noch je nach Bedarf eine paar User-Groups generieren und die Folder mit passenden Gruppen-Ownerships und Permissions versehen und schon hat alles seine Ordnung.

In unseren eigenen Home-Directories habe ich dann Symlinks auf die Ordner angelegt, für die wir jeweils die nötigen Permissions haben. Sieht doch schon alles sehr ordentlich aus. Der Zugriff funktioniert wie geplant und auch meine Frau hat unter Windows kein Problem, da sie wahlweise die ohnehin eingerichtete Datei-Synchronisation oder den Direktzugriff via SMB verwenden kann.

Die Konfiguration des Scanners erfolgt ganz bequem per https Zugriff. Als erstes stellen wir mal alle Netzwerk-Profile auf SFTP:

Nun können wir jedes der Profile konfigurieren. Dort hinterlegen wir u.a. den User Name für unseren Scanner User ads. Dort könnte man auch das dazugehörige Passwort eintragen, aber auf meinem Server lasse ich keine Passwort-basierten ssh-connections zu – d.h. wir brauchen ein Key-Pair.

Dazu springen wir ans Ende der schier endlosen Liste von Optionen, denn dort findet man die Links Client Key Pair und Server Public Key. Als erstes generieren wir ein Client Key Pair für unseren user ads und exportieren den Public Key auf unseren Rechner. Dort gespeichert muss er noch auf dem Server (meiner heißt hal) hinterlegt und an die richtige Stelle kopiert werden:

scp publickey.pub ads@hal:
ssh ads@hal
echo publickey.pub >> ~/.ssh/authorized_keys

Nun will ssh ja jedes mal verifizieren, dass der Server auch der ist, der er zu sein vorgibt und prüft dazu den Public-Key des selbigen. Ihr kennt das – wenn man sich erstmals einloggt:

The authenticity of host 'hal (192.168.0.XYZ)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])?

Wobei da statt xxxxxxxxxxx... natürlich der echte Fingerprint steht. Also muss unser Scanner den Fingerprint des Servers kennen, um die Verbindung zu akzeptieren. Auch das sah zunächst einfach aus.

Na dann besorgen wir uns mal einen Public Key:

ssh-keyscan hal > serverkey.pub

Und so sieht serverkey.pub dann aus:

hal ssh-rsa XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX[...]
hal ecdsa-sha2-nistp256 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX[...]
hal ssh-ed25519 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX[...]

Sehr gut – das macht Sinn. Also dieses File über das Web-Interface des Scanners importieren Submit drücken. Und schon:

Grumpf! Was'n da los?

Könnte es sein, dass der Scanner garnicht den Key haben will, sondern nur den Fingerprint? Also erstellen wir den mal:

ssh-keygen -l -f serverkey.pub > serverkey.fingerprint

Die -l Option bewirkt, dass wir einen Fingerprint bekommen und -f spezifiziert den Key für den wir selbigen haben wollen.

Neues Spiel – neues Glück: File Upload, submit, Error!

Schlecht.

Eine halbe Ewigkeit habe ich im Netz herum recherchiert, diverse andere Optionen für ssh-keyscan und ssh-keygen ausprobiert. Erfolglos. Die einzige Abwechslung bestand darin, dass ich ab einem gewissen Punkt eine völlig andere Fehlermeldung bekam: "The server public key and file name are already in use.". Das hat es nur noch verwirrender gemacht...

Ich habe mich sogar soweit erniedrigt, das Handbuch zu lesen. Kein Glück.

Und so habe ich letztlich den Brother-Support kontaktiert. Die haben mein Ticket erstmal in die nächste Ebene eskaliert und dann verschiedene Vorschläge gemacht, die es aber auch nicht gelöst haben. Allerdings haben sie mir auf meine Bitte hin einen gültigen Server-Key geschickt:

ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2EAAAADAQABAAABAQC+dUdstqYzMq9ZRJ[...]

Und dann fiel es mir wie Schuppen von den Augen! Wer sieht den Unterschied? Da steht nur ssh-rsa gefolgt vom Key. Aber nicht der Servername!

Also habe ich mein Key-File in den Texteditor geladen und die erste Spalte gelöscht. Und siehe da:

Die Wurzel des Übels ist übrigens der ssh-keyscan Befehl (bzw. meine Unwissenheit) und nicht die Brother Firmware. Alternativ hätten wir uns den public Key unseres Servers auch direkt aus dessen Dateisystem besorgen können:

$ ll /etc/ssh/*.pub
-rw-r--r-- 1 root root 172 2019-10-07 22:28 /etc/ssh/ssh_host_ecdsa_key.pub
-rw-r--r-- 1 root root  92 2019-10-07 22:28 /etc/ssh/ssh_host_ed25519_key.pub
-rw-r--r-- 1 root root 392 2019-10-07 22:27 /etc/ssh/ssh_host_rsa_key.pub

World-readable (public-Key ...) und von vornherein korrekt formatiert!

Nun können wir unsere Netzwerk-Scan Profile schön konfigurieren:

Die Liste der Optionen geht noch ein bisschen weiter, aber ich wollte Euch damit nicht langweilen.

Write only FTP

Was den Dokumentenscanner angeht ist nun alles eingerichtet und einem sicheren Datentransfer steht nichts mehr im Wege. Allerdings habe ich noch ein Multifunktionsgerät, das kein SFTP beherrscht, sondern nur normales FTP. Das gute alte FTP-Protokoll funktioniert zwar zuverlässig, ist aber jetzt nicht so auf der Höhe der Zeit, was Sicherheit angeht. Um das MUFU dennoch nutzen zu können ist es empfehlenswert, ein paar Sicherheitsvorkehrungen zu treffen.

Zunächst brauchen wir aber mal einen Server. Ich verwende proftpd – der ist ziemlich angenehm und flexibel konfigurierbar. Der Server selbst ist im Nullkommanix installiert:

apt install proftpd

Aber wenn wir nichts unternehmen, sind alle user-accounts via FTP zugreifbar – das wollen wir nicht. Nur der user ads soll FTP machen können. Im Config-File (/etc/proftpd/proftpd.conf) fügen wir daher folgendes ein:

<Limit LOGIN>
DenyAll
AllowUser ads
</Limit>

Besser. Aber eigentlich ist es auch blöd, wenn der ads user mehr darf, als er unbedingt braucht. Kurz: ich hätte gerne write-only Zugriff dafür. Kein Lesezugriff auf bereits hochgeladene Files und auch keine Möglichkeit Directories zu listen. Klingt etwas paradox, aber geht ganz leicht:

<Limit READ>
DenyAll
</Limit>

<Limit LIST>
DenyAll
</Limit>

Nun noch schnell den Daemon neu starten und schon ist das einigermaßen abgesichert:

sudo systemctl restart proftpd

EDMS

Was nun noch fehlt ist das EDMS (Electronic Document Management System). Ich teste gerade zwei vielversprechende Kandidaten: Mayan-EDMS und Paperless-ng. Ersteres scheint mir deutlich mächtiger, aber auch komplexer, Zweiteres wirkt sehr übersichtlich, kann aber dafür nicht so viel. Ich werde mit beiden noch ein wenig herumspielen, bevor ich mich festlege...

Neue Stahlbohrer

2021-07-10T00:00:00+02:00

Manchmal bohre ich Löcher in Sachen. Holz, Metall oder Stein/Beton. Und wie es sich gehört, habe ich für jeden dieser Einsatzbereiche andere Bohrer. Nun sind einige meiner Bohrer nicht so die tollste Qualität und ein paar sind im Laufe der Jahre gebrochen oder verloren gegangen und so habe ich mich aufgerafft und mir mal ein neues Metallbohrer-Set gegönnt. Nach ein wenig Recherche habe ich mich für das 25-teilige Set von Bosch entschieden: HSS-G, also geschliffen nicht geschüttelt, äh ich meine gewalzt. Angeblich sind die stabiler oder präziser oder sowas. Durchmesser geht von 1.0 bis 13.0 mm in 0.5mm Schritten. Das sollte für so ziemlich alle meine Metallbohrbedürfnisse reichen. War auch nicht so teuer und kam in einer netten Kassette, die sich ganz ordentlich anfühlt, auch wenn sie nur aus Plastik ist.

Leider hatte ich gerade kein Loch, das dringender Bohrung harrte und so habe ich das Set erstmal einfach so auf dem Esstisch platziert und eingehend bewundert. Und ich hab mir ölige Pfoten geholt, weil ich sie alle mal rausgenommen habe – Beschriftung prüfen; nicht dass da einer doppelt ist und dafür eine andere Größe fehlt. Und mal sehen, ob sie grade sind, ob sie scharf aussehen, wie der Schliff so ist etc. Alle da und Beschriftung gut lesbar, außer bei den ganz winzigen, auf denen eh kein Platz ist.

Alle Bohrer? Nein – da gab es einen rebellischen 5mm Bohrer, dessen Beschriftung so oberflächlich ausgefallen ist, dass man sie nicht lesen konnte. Was'n da passiert? Und ist es auch wirklich ein 5,0mm Bohrer? Also nachmessen – mit der Mitutoyo Schieblehre, die Ihr in einem der letzten Posts kennen gelernt habt.

4.82mm – das ist ein bisschen wenig! Mit ein bisschen Toleranz hatte ich schon gerechnet, aber fast 0.2mm? Sind die alle so weit weg vom angegebenen Durchmesser? Also hab ich die anderen 24 auch mal vermessen. Und was soll ich sagen – alle anderen waren exakt x.0 bzw. x.5mm dick – im Rahmen der Messgenauigkeit von 0.02mm + Ableseungenauigkeit.

Also das nervt mich jetzt schon. Gibt's bei Bosch keine Qualitätskontrolle? Und so hätte ich das Set schon fast wieder zurückgeschickt. Aber hab ich Lust, einen Retourenschein zu drucken, alles wieder einzupacken, zur Post zu fahren und das gleiche erneut zu bestellen?? Nein! Ein neuer 5mm Bohrer dieser Serie kostet 2,99€ und den hab ich dann mitgenommen, als ich eh wegen was anderem in unseren lokalen Baumarkt musste. Und auch den hab ich vermessen (den neuen Bohrer, nicht den Baumarkt): 5.0mm. So soll das sein!

Vergessenes Windows Password

2021-06-05T00:00:00+02:00

Gerade haben wir Besuch von einer Freundin, der ich vor einer ganzen Weile mal ihr Laptop mit Windows 10 eingerichtet hatte – wie es sich gehört mit einem eingeschränkten Account zum arbeiten und einem separaten Admin Account. Dummerweise hat sie in der Zwischenzeit das Passwort für letzteren vergessen. Und so war heute der Versuch angesagt, das wieder in Ordnung zu bringen. Nun kann man vom eingeschränkten Konto aus nicht einfach das Passwort des Admins ändern – dazu wäre ein weiterer Admin-Account nötig. Und den haben wir natürlich nicht.

Was also tun?

Taschenspielertricks

Um das in den Griff zu bekommen, können wir einen kleinen Hacker-Trick anwenden:

Wir jubeln dem Windows die Shell ("Kommandozeileneingabe" / cmd) als Bildschirmtastatur unter, so dass wir vor dem Login Zugriff darauf bekommen und dann schwarze Magie einsetzen können, um das Passwort neu zu setzten. Naiv könnte man glauben, dass wir das ja einfach im laufenden Windows System machen können, aber da wäre man schief gewickelt, denn dafür haben wir mit unserem eingeschränkten Konto keine Berechtigung.

Also anders. Ein Weg führt über ein Windows Installationsmedium, ein anderer über ein portables LINUX auf einem USB Stick. Und letzteres machen wir nun.

Pinguin zu Hilfe

Also erstmal ein LINUX ISO besorgen. Ich hab das Desinfect der Ct genommen, aber es ginge auch genauso eine Debian live-CD oder jedes andere LINUX, das sich vom USB-Stick starten lässt.

Erstmal Stick erzeugen:

dd if=desinfect_ct_2021_12.iso of=/dev/sda bs=1M

Dann den Stick in das Windows Laptop rein und selbigen "Neu starten". Nicht "Herunterfahren" und dann neu einschalten, denn sonst landet man im Windows Quick-Boot und kann nicht vom Stick booten. Während er wieder hochfährt dann ins Boot Menü gehen – beim vorliegenden Lenovo Ideapad geht das mit F12. Im Boot Menu wählen wir den USB Stick aus und landen im LINUX System.

Dann eine Shell öffnen und die Operation kann beginnen:

# Windows Disk mounten (hier müsst Ihr das richtige Device finden)
sudo mount /dev/nvme0n1p3 /mnt/

# In den richtigen Ordner wechseln
cd /mnt/Windows/System32/

# osk sichern und die cmd shell als osk unterjubeln
mv osk.exe osk.bak
cp cmd.exe osk.exe

# Fertig – neu starten
reboot

Diesmal lassen wir den Rechner ganz normal ins Windows booten. Und wenn wir auf dem Login Screen angekommen sind, wählen wir das Eingabehilfe Icon und dort die Bildschirm-Tastatur.

Und wie von Geisterhand bekommen wir nun eine Shell. Sehr gut! In besagter Shell machen wir nun dies:

net user Admin UnserNeuesPasswort

Nun schließen wir die Shell und können uns mit dem soeben festgelegten Admin-Passwort wieder problemlos einloggen.

Aufräumen

Nur eines bleibt noch zu tun: Unseren kleinen Hack wieder rückgängig machen, damit nicht Hinz und Kunz in unsere Admin-Shell reinkommen. Also nicht vergessen!

Dazu müsst Ihr wieder "Neu starten" und in das LINUX booten. Dort dann:

sudo mount /dev/nvme0n1p3 /mnt/
cd /mnt/Windows/System32/
mv osk.bak osk.exe
reboot

Fertig!

Server-Notstrom

2021-06-03T00:00:00+02:00

Wenn Ihr meinen Blog schon länger lest, habt Ihr sicher mitgekriegt, dass ich einen kleinen Heimserver habe, der mir v.a. als Fileserver/NAS und Backup-System für die Laptops dient. Daneben habe ich meinen Home-Assistant darauf laufen und denke gerade darüber nach, auch noch ein Dokumenten-Management-System hinzuzufügen.

Insofern ist normalerweise nicht viel Last auf der Maschine, aber sie ist für mich schon recht wichtig. Und so habe ich beschlossen, dem Serverchen mal eine Unterbrechungsfreie Stromversorgung zu spendieren, damit es im Falle eines Stromausfalls eine Chance hat, sauber herunter zu fahren. Und so habe ich mich ein wenig umgesehen und mich letztlich für dieses Exemplar entschieden (Bild von der Seite des Herstellers):

Das ist eine Eaton Ellipse Pro 850. Die kostet nicht die Welt und sollte mehr als genug Kapazität haben, um meinen kleinen Server ca. 20-30 Minuten zu Versorgen, bevor er dann doch ein Shutdown fällig wird. Eine Nummer kleiner (650) hätte es sicher auch getan, aber der Preisunterschied war so gering, dass ich mir dachte, ein wenig überdimensioniert schadet auch nicht – so bleibt der Akku länger brauchbar, auch wenn er irgendwann langsam an Wums verliert.

Außer dem Server habe ich nichts dran hängen – Fritzbox, Switch etc. brauchen keinen Notstrom.

Das Maschinchen ist erfreulich klein und so passt es im Netzwerkschrank problemlos neben den Server.

Eaton kannte ich bisher noch nicht, aber das Gerät hatte online gute Rezensionen und ich muss sagen, es fühlt sich gut verarbeitet an und der Formfaktor ist perfekt für meine Zwecke. Und wie Ihr gleich sehen werdet, wird das Ding perfekt von LINUX unterstützt.

Software

Solang der Strom nur ein paar Minuten ausfällt ist die Welt in Ordnung: die UPS läuft dann im Akku-Betrieb und der Server bekommt garnichts mit, außer, dass das Netzwerk nicht mehr geht. Und genau da liegt der Hase im Pfeffer: Der Server kriegt garnichts mit! Und wenn der Stromausfall länger dauert, ist das ein echtes Problem, denn dann soll der Server ja herunterfahren, bevor der Batterie die Elektronen ausgehen.

Und deswegen brauchen wir eine Software auf dem Server, die mit der UPS reden kann und mitbekommt, wenn der Akku zur Neige geht und es an der Zeit ist, die Sitze hoch zu klappen und das Licht auszuschalten. Oder so ähnlich.

Für diesen Zweck hat eine UPS eine Schnittstelle, über die man mit ihr reden kann. Früher typischerweise RS232, heute eher USB. Für Windows gibt's eigentlich immer eine Software vom Hersteller, unter LINUX sieht die Sache oft anders aus: da sehen wir uns nach open-source Lösungen um. Erfreulicherweise sind aber viele Hersteller daran interessiert, dass ihre Geräte mit LINUX funktionieren und unterstützen entsprechende Projekte durch Specs, Code oder Hardware.

Also erstmal das USB-Kabel rein in die UPS und das andere Ende in den Server. Und schon können wir nachsehen, ob und was erkannt wird:

$ lsusb
[...]
Bus 003 Device 002: ID 0463:ffff MGE UPS Systems UPS

Aha – das sieht doch garnicht schlecht aus – immerhin weiß LINUX, was wir da vor uns haben. Bleibt die Frage, was für Software wir brauchen. Aber die Frage ist schnell beantwortet. Eine kurze Recherche ergab, dass es da das Network UPS Tools project (kurz NUT) gibt. Debian und andere gängige Distributionen haben das eh im Lieferumfang und so ist es schnell installiert:

apt install nut

Das System beschert uns Treiber, einen Server-Prozess (usbd), der permanent über den Zustand der UPS informiert ist, sowie diverse Tools, um mit dem System zu interagieren. Verwirrenderweise fangen diese Befehle keineswegs mit nut an, sondern mit ups. Aber das seht ihr gleich.

Konfiguration

Damit das alles funktioniert müssen wir nun ein bisschen Konfigurations-Arbeit leisten. Alle config Files finden sich in /etc/nut/. Als erstes erklären wir dem System mal, was für ein Gerät wir haben, damit der richtige Treiber verwendet wird – und dazu fügen wir dies in ups.conf ein:

[Eaton]
    driver = usbhid-ups
    port = auto
    vendorid = 0463
    pollfreq = 30

Außerdem sollten wir mal einen Blick in nut.conf werfen – dort sollte dies stehen:

MODE=standalone

Denn wir haben ja nur einen Server mit einer UPS – NUT kann nämlich auch viel komplexere Installationen managen, bei der mehrere Rechner von einer UPS, oder mehreren versorgt werden und ein Computer mit der UPS redet und im Falle eines Stromausfalls seine Kollegen warnt, so dass auch diese Clients bescheid wissen. Aber das brauchen wir heute nicht, also standalone.

Nun ist es an der Zeit, den Daemon zu starten:

$ upsdrvctl start

Network UPS Tools - UPS driver controller 2.7.4
Network UPS Tools - Generic HID driver 0.41 (2.7.4)
USB communication driver 0.33
Using subdriver: MGE HID 1.39

Als nächstes prüfen wir mal, ob unsere UPS nun erkannt wurde und ansprechbar ist:

$ upsc -l 
Eaton

Da ist sie ja! Gleich mal nachfragen, was die UPS so zu erzählen hat:

$ upsc Eaton
battery.charge: 100
battery.charge.low: 20
battery.runtime: 3328
battery.type: PbAc
device.mfr: EATON
device.model: Ellipse PRO 850 
device.serial: P358M01BMG
device.type: ups
driver.name: usbhid-ups
driver.parameter.pollfreq: 30
[...]

Cool – jede Menge Variablen, die uns Information über die UPS geben. Und die kann man auch gezielt abfragen.

$ upsc Eaton battery.charge
100

Also 100% Akkuladung. Oder

$ upsc Eaton ups.load
9

Also 9% der Maximal-Last. Und wenn wir wissen wollen, wie lange die UPS den Server mit Akku-Power maximal über Wasser halten kann:

$ upsc Eaton battery.runtime
3328

3328s = 55.5 Minuten. Nicht übel, aber ausreizen solle man das sicher nicht...

Automatische Überwachung

Das ist ja alles schön und gut, aber was noch fehlt ist das wichtigste: Der automatische Shutdown. Um den kümmert sich das tool upsmon. Dazu müssen wir erstmal einen user anlegen – also diesen Eintrag in upsd.users hinzufügen:

[upsmon]
    password = GarbleGrr980234234
    actions = SET
    instcmds = ALL

Nun werfen wir noch einen Blick inupsmon.conf. In der Version, die bei meinem Debian mitkam war schon vieles richtig vorkonfiguriert, aber v.a. das MONITOR statement muss man selbst anpassen/erstellen.

MONITOR Eaton@localhost 1 upsmon GarbleGrr980234234 slave
MINSUPPLIES 1
SHUTDOWNCMD "/sbin/shutdown -h +0"
POLLFREQ 5
POLLFREQALERT 5
HOSTSYNC 15
DEADTIME 15
POWERDOWNFLAG /etc/killpower
RBWARNTIME 43200
NOCOMMWARNTIME 300
FINALDELAY 5

Nun ist ein guter Zeitpunkt, den daemon neu zu starten, damit er unsere config auch verwendet:

systemctl restart nut-server.service
systemctl restart nut-monitor.service

Fine tuning

Damit ist das Ganze im Grunde einsatzbereit. Aber wie läuft das nun ab, wenn der Strom ausfällt? Und wann fährt der Server dann runter?

Die ausführliche Antwort ist hier zu finden – aber die Kurzfassung sieht so aus:

Alles normal (ups.status: OL)
Strom fällt aus
UPS schaltet auf Batteriebetrieb (ups.status: OB)
Irgendwann wird der Akku leer (ups.status: OB LB)
upsmon leitet den shutdown ein
Die UPS dreht den Strom ab und fährt sich auch selbst runter
Irgendwann kommt der Strom wieder und die UPS und Server starten wieder

Wann genau Battery low erreicht wird sieht man hier:

$ upsc Eaton battery.charge.low
20

Also bei 20%. Aber was, wenn ich feige bin, oder der Server hundert Jahre für den Shutdown braucht? Dann will ich vielleicht schon bei 30% den shutdown. Kein Problem – dann stellen wir das in der UPS so ein:

$ upsrw -s battery.charge.low=30 -u upsmon -p GarbleGrr980234234 Eaton
OK

$  upsc Eaton battery.charge.low
30

Hat geklappt – sehr schön.

Stunde der Wahrheit

Zeit das alles auszuprobieren!

Stecker an der UPS ziehen. Sofort springt der Lüfter an und sie fängt an zu piepsen. Der Server läuft brav weiter und wir können auch am Status sehen, dass wir nun auf Battery-Power laufen:

$ upsc eaton ups.status
OB

Zudem bekommen eingeloggte user auf ihrem Terminal diese Message:

Broadcast message from nut@hal (somewhere) (Thu Jun  3 16:31:16 2021):

UPS Eaton@localhost on battery

Das Piepsen nervt, also stellen wir das mal ab:

upscmd -u upsmon -p GarbleGrr980234234 eaton beeper.mute

Besser!

Als nächstes schauen wir mal, wie es um die Batterie steht und was der Battery-Low level ist:

root@hal:~# upsc eaton battery.charge
48
root@hal:~# upsc eaton battery.charge.low
30

Also haben wir noch 48% Batterie und bei 30% geht's in den shutdown. Um das zu beschleunigen, setzen wir den Battery-Low Cutoff mal höher:

upsrw -s battery.charge.low=45 -u upsmon -p GarbleGrr980234234 eaton

Und schon geht das System zum Shutdown über:

Broadcast message from nut@hal (somewhere) (Thu Jun  3 16:38:01 2021):

UPS Eaton@localhost battery is low

Broadcast message from nut@hal (somewhere) (Thu Jun  3 16:38:21 2021):

Auto logout and shutdown proceeding

Connection to hal closed by remote host.
Connection to hal closed.

Cool – ich glaube, das war ein guter Kauf.

Messschieber

2021-05-24T00:00:00+02:00

Manchmal will ich kleines Zeug vermessen – Schrauben, Dichtungen, Löcher in irgendwas, die Fortpflanzungsorgane von SUV-Fahrern, Blech, Draht, etc. Solange sich die Dimensionen im Zentimeterbereich abspielen ist ein Lineal das Mittel der Wahl, aber darunter geht es oft nicht mehr um plus/minus ein Millimeter, sondern eher Zehntelmillimeter. Und da wird anderes Werkzeug nötig. Typischerweise eine Schieblehre, auch Messschieber genannt. Damit kann man Innen- und Außenmaße kleiner Objekte leicht vermessen.

Heutzutage sind vor allem digitale Messschieber beliebt – sie sind leicht abzulesen und schon für 10 bis 20€ zu haben. Natürlich sind das dann keine Markengeräte mit Prüfzertifikat, aber sie funktionieren ziemlich gut und sind super simpel in der Bedienung. Auch ich habe zwei davon herumliegen und mag sie im Grunde ganz gern.

Wie man sieht, stammt dieser vom renomierten Messgerätebauer Tchibo. Aber er misst, soweit ich das beurteilen kann, ganz vernünftig und reproduzierbar.

Heute haben viele Modelle eine Datenschnittstelle zum Auslesen von Messwerten und das kann vermutlich praktisch sein. Meine digitalen Schieber sind schon ziemlich alt und haben das nicht. Wobei – wenn man das Batteriefach öffnet, und genau hinschaut, dann kann man vier Kontakte durchscheinen sehen, wo bei neueren Modellen die Schnittstelle lokalisiert ist. Vermutlich haben die "besseren" Modelle einfach eine entfernbare Abdeckung und meins nicht, aber ich hab's auch noch nie vermisst.

Blackout

Was aber mächtig nervt, ist die Tatsache, dass die Teile immer dann, wenn der Gelegenheitsnutzer, wie ich es nunmal bin, etwas damit messen möchte, die blöde Batterie leer ist. Zuerst dachte ich, es liegt daran, dass der Messschieber in der Plastikschachtel versehentlich eingeschaltet wird, weil der Schaumstoff im Deckel auf den on/off Knopf drückt. Also habe ich den Schaumstoff mit einem Skalpell etwas ausgeschnitten und dachte nun wäre alles gut:

Falsch gedacht. Beim nächsten mal das gleiche Spiel: Messschieber geht nicht, LR44 Batterie suchen, keine finden, losfahren, eine kaufen, einsetzen, geht wieder, messen – das nervt!

Aber woran liegt das? Nun – das Ding hat keinen richtigen ein/aus Schalter, sondern einen kleinen Drucktaster. Das bedeutet, dass es niemals völlig stromlos ist, sondern zumindest im Standby-Modus abwartet, ob besagter Taster gedrückt wird, um dann in den "An" Modus zu wechseln. D.h. das Gerät zieht auch dann Strom, wenn es eigentlich aus ist. Nun kann sowas sehr lange gut gehen, wenn der eingesetzte Microcontroller einen super-duper Stromsparmodus hat und die Firmware diesen auch nutzt. Nun weiß ich nicht, welcher µController in meiner Schieblehre steckt und wie sparsam man den schalten kann, aber das Resultat ist unbefriedigend. Online findet man Leute, die sich das genauer angesehen haben und behaupten, dass diese billigen Messschieber eigentlich nur das Display abschalten und ansonsten normal weiterlaufen und es so kein Wunder ist, dass sie Batterien fressen.

Abhilfe?

Was also tun? So prinzipiell sehe ich mehrere Möglichkeiten, das Problem anzugehen:

Batterien nach Benutzung entnehmen
Stromkreis unterbrechen
Größere Batterien verwenden

Lösung 1 ist mir zu lästig. Ja ich weiß – es ist nur ein Handgriff, aber ich weiß genau, dass ich das nicht zuverlässig tun werde.

Ansatz 2 klingt attraktiv. Im Netz finden sich diverse Bastelprojekte in denen ein kleiner Schiebeschalter o.Ä. installiert wurde. Leider ist im Gehäuse der Messschieber echt kein Platz mehr für sowas und die entsprechenden Lösungen bestehen dann darin, den Schalter irgendwie extern anzubringen – meist mit einem Blob Heißkleber oder sowas am Gehäuse befestigt. Das funktioniert und sieht erwartungsgemäß super scheiße aus. Und so richtig haltbar wirkt das auch nicht...

Bleibt Lösung 3: auch das findet sich vielfach im Netz und wird als tolle Lösung beworben, wenn jemand einen Batteriehalter für zwei AAA Batterien an seinen Messchieber angepappt und verkabelt hat. Muss ich darauf hinweisen, dass das Resultat die Eleganz und Handlichkeit eines Wandschranks hat? Also auch keine Option.

Einen kleinen Lichtblick gibt es aber: größere Batterien müssen nicht unbedingt größer sein. Nämlich dann, wenn es Alternativen mit höherer Kapazität bei gleicher Bauform gibt. Das Zauberwort heißt "Silberoxidzelle" – also SR44 statt LR44! Die haben mehr Strom drin und halten länger. Die Spannung ist nicht exakt gleich, aber ich denke, der Unterschied zwischen 1.5V (LR44) und 1.55V (SR44) sollte nicht ins Gewicht fallen. Und so habe ich gerade die leere LR44 Batterie durch so eine SR44 ersetzt. Mal sehen, wieviel das in der Praxis bringt.

Analogisierung

Aber wenn ich ganz ehrlich bin, weiß ich schon, wie das ausgeht: Ich ärgere mich etwas seltener, aber eben doch regelmäßig. Nun wäre eine Möglichkeit, die Billigdinger zu verschenken und mir ein Gerät eines namhaften Markenherstellers zuzulegen. Z.B. einen Mitutoyo 500-181-30. Leider hat der aber einen Listenpreis von 112,00€ und kostet selbst als Sonderaktion noch 83€. Nee – ganz ehrlich: das ist bestimmt die richtige Wahl, wenn wenn Du das beruflich machst und jeden Tag in die Hand nimmst, aber mir ist das deutlich zu teuer!

Also zum letzten Weg aus der Misere: Analogisierung! Digitale Anzeigen sind ja nett, aber ich wäre eigentlich auch völlig zufrieden, wenn ich das ganz altmodisch auf einer Skala ablesen muss. Und als Mitglied der Generation, die noch ohne Handy aufgewachsen ist weiß ich, dass der Messschieber kein Produkt der modernen Digitaltechnik ist, sondern ganz analoge und batteriefreie Messschieber schon ewig existieren.

Und so habe ich dann doch einen Mitutoyo bestellt – einen analogen mit Nonius-Skala. Der war für gut 30€ zu haben und wenn es nicht der Japaner sein muss bekommt man sowas auch schon für 10-20 Taler. Hier meine beiden Schätzchen – oben ein uralter Messchieber unbekannter Provenience und darunter der Neue vom Japaner:

WTF ist eine Nonius-Skala?

Schön, dass ihr fragt, denn die Nonius-Skala gehört zu den Dingen, die mich schon immer fasziniert haben, weil sie einfach eine geniale Erfindung ist! Überhaupt bin ich ein großer Fan von alter Messtechnik, denn es ist unglaublich, was man in puncto Präzision erreichen kann, ganz ohne Elektronik, Laser oder Computer.

Und das funktioniert so: zunächst mal braucht man eine Technik, um eine vorgegebene Strecke in viele gleich große Segmente zu unterteilen. Und das kann die Menschheit schon ziemlich lang und wer es nicht komplett verdrängt hat, wird sich vielleicht erinnern, mal im Geometrie-Unterricht gelernt zu haben, wie man mit einem Zirkel eine Strecke halbiert. Und schlaue Leute haben Wege erdacht, auch andere Teilungen zu konstruieren. Und so konnten schon früh ziemlich genaue Lineale hergestellt werden mit denen man millimetergenau messen kann.

Nun könnte man auf die Idee kommen einfach ein Lineal zu bauen, das eben auch für Zehntelmillimeter entsprechende Striche hat. Aber das würde nicht wirklich funktionieren, denn beim Ablesen würde unser Auge einfach nicht mehr mitmachen. Viel zu viele Striche auf engem Raum, alles sehr unübersichtlich und schwer mitzuzählen... Unsere optische Auflösung für sowas liegt so bei 0.5mm.

Ein gewisser Pedro Nunes (latinisiert Petrus Nonius) kam im 16. Jahrhundert auf eine bahnbrechende Idee, die dann 1631 von Pierre Vernier aufgegriffen und vereinfacht wurde. Und so heißt es bei uns "Nonius-Skala" und im Englischen "Vernier scale". Aber was ist nun diese Idee?

Während wir, wie oben erwähnt, Probleme haben, superfeine Skalen abzulesen, sind wir recht gut darin, die Übereinstimmung von Linien zu prüfen/vergleichen. Wenn wir also die abzulesende Skala irgendwie entzerren könnten und dann prüfen, welche Striche am besten zueinander ausgerichtet sind, dann wäre das viel genauer. Und genau das tut eine Nonius-Skala.

Aber zuerst schauen wir mal, wie man einen simplen Messchieber abliest: Selbiger hat einen Teil, der eine Millimeterskala trägt und einen gegenüber der Skala verschieblichen Teil mit einer Linie zum Ablesen.

Und nun kommt der Trick: Wenn wir nun statt eines einzelnen Ablesestrichs eine Nonius-Skala anbringen, dann können wir genauer ablesen. Dazu nehmen wir z.B. eine Strecke von 9mm und unterteilen diese in 10 Teile a 0.9mm:

Ist der Messchieber geschlossen, steht also der "nullte" Strich der Nonius-Skala auf 0.0mm der zehnte auf 9.0mm und übrigen 9 Striche sind mit keinem der Striche auf der Linealskala so richtig ausgerichtet. Da wir die 9mm in 10 gleiche Abschnitte geteilt haben, befindet sich der erste Stich nun an Position 0.9mm – d.h. es fehlen 0.1mm zur Übereinstimmung. Beim nächsten Strich sind es analog 1.8mm und es fehlen 0.2mm und so weiter. Das bedeutet aber auch, dass eine Verschiebung um 0.1mm dazu führt, dass der erste Nonius-Strich perfekt auf die 1mm Linie ausgerichtet ist:

Und wenn wir einen weiteren Zehntel-Millimeter weiter gehen, ist plötzlich der zweite Nonius-Strich auf die 2mm Linie ausgerichtet ist:

0.3mm:

und 1.0mm:

Aber natürlich ist das nicht auf den ersten Millimeter beschränkt – hier 12.3mm:

Und damit es leichter ist, verwendet man normalerweise nicht 9mm, wie in meiner Erklärung, sondern z.B. 19mm, oder 49mm – das kann man dann sehr gut mit bloßem Auge ablesen – sogar am Bildschirm kann man es gut erkennen und in der echten Welt ist es nochmal einfacher. In der Praxis geht noch mehr und so hat mein neuer Messchieber eine Auflösung von 0.02mm plus meine Ableseungenauigkeit, die in etwa in der gleichen Größenordnung liegt. In Summe kann das geübte Auge also mit so einem Instrument auf ca. 0.04mm genau messen und der billige, den ich in der Werkstatt liegen habe, kommt immerhin auch auf 0.1mm Auflösung.

Ist das nicht toll!?!

Und vor allem: nie wieder über leere Batterien ärgern!

Kühlschranküberwachung

2021-05-16T00:00:00+02:00

Meine Frau ist Kinderärztin und hat in ihrer Praxis diverse Medikamente, wie z.B. Impfstoffe vorrätig – die müssen bei ca. 2-8°C gelagert werden und da ist es wichtig, die Kühlschränke regelmäßig zu kontrollieren, damit keiner unbemerkt ausfällt. Und so sind diese mit Thermometern ausgestattet, die täglich abgelesen und protokolliert werden. Das ist lästig und hilft natürlich auch nicht, wenn mal am Wochenende was schiefgehen sollte.

Das geht doch auch automatisch!

Und so kam der Wunsch nach einer automatischen Kühlschranküberwachung auf. Sowas gibt's kommerziell – z.B. von Liebherr, die auch Medikamentenkühlschränke herstellen. Allerdings haben diese Systeme auch medizinische Preise und da dachte ich mir: Das kann man doch selbst bauen!

Also kurz nachgedacht, ein bisschen im Netz recherchiert und schon hatte ich einen Plan:

Als Sensor nehmen wir einen ZigBee Temperatur/Luftfeuchtesensor, wie z.B. den von Aquara.
Um mit dem Sensor reden zu können, brauchen wir ein ZigBee Gateway. Die Wahl fiel auf den Conbee 2 von Phoscon bzw. Dresden Elektronik.
Zuguterletzt brauchen wir noch einen Computer. Ein Raspberry PI wäre eine gute Möglichkeit, aber ich hatte noch einen alten Thin Client rumliegen (HP T610) und so hab ich den genommen.

Als erstes mal ein Debian netinst image besorgen und installieren.

deCONZ

Als nächstes brauchen wir Software/Treiber für den Conbee 2. Die vom Hersteller heißt deCONZ und es gibt sogar ein ein deb Repository, so dass sie leicht zu installieren ist. Und auch eine systemd Integration kommt mit. Allerdings bietet deCONZ keine eigene Möglichkeit, Daten zu loggen, oder einen Alarm zu konfigurieren. D.h. wir brauchen zusätzlich Homeassistant (oder etwas ähnliches), um diese Funktionen zu realisieren. Homeassistant hat eine deCONZ Integration, aber es geht auch ohne. Und deshalb sparen wir uns ein Element in der Software-Kette und installieren deCONZ nicht.

Homeassistant

Homeassistant bietet alle Funktionen, die mir so vorschweben. Um die Sache möglichst einfach und gut wartbar zu halten verwende ich das Docker-Image.

Erstmal Docker installieren:

sudo apt install docker.io docker-compose

... ein docker-compose.yml file für den Homeassistant bauen

version: '3'
services:
    homeassistant:
        container_name: home-assistant
        image: homeassistant/home-assistant:stable
        volumes:
            - ~/.config/homeassistant:/config
        devices:
            - /dev/ttyACM0:/dev/ttyACM0
        environment:
            - TZ=Europe/Berlin
        restart: always
        network_mode: host

Der Conbee 2 wird auf meinem Rechner als /dev/ttyACM0 eingebunden. D.h. wir müssen zum einen sicherstellen, dass unser user auch die nötigen permissions hat (sudo gpasswd -a phil dialout) und das device im Container eingebunden wird (s.o.).

Nun können wir das Ganze starten:

docker-compose up

Auf Port 8123 des Thinclients findet sich nun der Homeassistant.

Dort unter Configuration > Integrations > Add Integration nach "Zigbee" suchen und die Integration "Zigbee Home Automation" installieren und im nächsten Dialog das richtige Device (/dev/ttyACM0 – ConBee II, ... auswählen und schon haben wir ihn:

Um den Sensor zu verbinden müssen wir nun auf "1 device" gehen und dort auf den einzigen Eintrag "Zigbee coordinator".

Hier nun "Add devices via this device". Nun müssen wir den kleinen Knopf am Sensor ein paar Sekunden gedrückt halten, bis die LED dreimal blinkt. Dadurch schaltet er in den Pairing Mode und verbindet sich auch unmittelbar mit unserem Conbee:

Noch den Sensornamen editieren, damit er netter aussieht, das Ganze ins Dashboard integrieren und wir haben eine Temperaturanzeige:

Sehr schön!

Beim Einrichten des Dashboard haben wir auch herausgefunden, dass der Temperatursensor sensor.lumi_lumi_weather_753be063_temperature heißt und der Batterie-level sensor.lumi_lumi_weather_753be063_power. Das merken wir uns, weil wir es gleich benötigen.

Big brother

Nun fehlt noch die automatische Überwachung, denn es wäre doch ideal, wenn man automatisch eine Email bekäme, sobald die Temperatur aus dem Sollbereich geht. Und ein Battery-low Alarm wäre ebenfalls schön. Dazu brauchen wir mehrere Mechanismen, die Homeassistant zur Verfügung stellt.

Wie im docker-compose File konfiguriert, exportiert der Docker Container seinen config folder unter .config/homeassistant/ und dort spielt sich das Folgende ab.

Als erstes konfigurieren wir eine email notification. Und dazu schreiben wir dieses notifications.yaml file:

- name: email_alert
  platform: smtp
  server: smtp.yourprovider.com
  port: 587
  timeout: 15
  sender_name: "Kuehlschrankueberwachung"
  sender: !secret smtp_user
  encryption: starttls
  username: !secret smtp_user
  password: !secret smtp_pass
  recipient:
    - yourname@yourprovider.com

Und wenn Ihr Euch viel Frust sparen wollt, dann verwendet Ihr im sender_name keine Umlaute oder sowas – das Problem zu debuggen hat mich Stunden gekostet...

Den SMTP User und Passwort haben wir hier in die Datei secrets.yaml ausgelagert:

smtp_user: fridge@yourprovider.com
smtp_pass: ajfdsoi23h;oih;oicjw90213    # or whatever your password is.

Die Notification könnt Ihr im User-Interface testen: Unter Developer Tools/Services wählt Ihr notify.email_alert aus und drückt mal auf Call Service. Wenn alles korrekt ist, solltet Ihr nun eine Email bekommen.

Um nun einen Temperatur-Alarm zu bekommen, brauchen wir noch einen binary_sensor, dessen Status von der Temperatur abhängt und einen alert, der von diesem Sensor ausgelöst wird und den email_alert verwendet. All das kommt in configuration.yaml:

binary_sensor:
  - platform: template
    sensors:
      fridge_temp:
        value_template: "{{ not ( 2.0 <= states('sensor.lumi_lumi_weather_753be063_temperature')|float <= 8.0 ) }}" 
      fridge_battery:
        value_template: "{{ states('sensor.lumi_lumi_weather_753be063_power')|float < 30 }}"

alert:
  fridge_temp:
    name: "Kühlschrank-Alarm"
    entity_id: binary_sensor.fridge_temp
    repeat:
      - 15
      - 30
      - 60
    skip_first: false
    title: "Temperatur-Alarm"
    message: "Kühlschrank-Alarm!\n\nMedikamentenkühlschrank: {{ states('sensor.lumi_lumi_weather_753be063_temperature') }} C."
    done_message: "Kühlschrank wieder im Normbereich.\n\nMedikamentenkühlschrank: {{ states(sensor.lumi_lumi_weather_753be063_temperature'') }} C."
    notifiers:
      - email_alert
 fridge_battery:
    name: "Batterie-Alarm"
    entity_id: binary_sensor.fridge_battery
    repeat:
      - 1440
    skip_first: false
    title: "Batterie-Alarm"
    message: "Batterie-Alarm!\n\nMedikamentenkühlschrank: Batterie {{ states('sensor.lumi_lumi_weather_753be063_power') }} %."
    notifiers:
      - email_alert

Den Temperatur-Alarm bekommen wir also sobald der Sollbereich verlassen wird und dann erneut nach 15 Minuten, dann nach weiteren 30 Minuten und dann alle 60 Minuten. Und wenn wieder alles in Ordnung ist gibt's Entwarnung.

Für den Batterie-Alarm reicht eine Benachrichtigung pro Tag und wir brauchen auch keine Entwarnung.

Außerdem müssen wir noch sicherstellen, dass unsere notification auch eingebunden wird. Dazu diese Zeile in das configuration.yaml:

notify: !include notifications.yaml

Mit den Sensoren für die anderen Kühlschränke können wir nun analog verfahren.

Backup

Soweit funktioniert nun alles und da wäre es schade, wenn uns die Ganze Mühe verloren ginge, wenn der Thinclient abraucht oder ähnliches. Also basteln wir noch schnell ein kleines

Skript, das die ganze Konfiguration in ein TAR Archiv verpackt, so dass wir diese leicht aufbewahren können, falls irgendwann man eine Neuinstallation ansteht:

#!/bin/sh
apt-mark showmanual > manual-packages.txt
sudo tar -czf backup.tgz \
    backup.sh \
    docker-compose.yml \
    .config/homeassistant/ \
    .ssh/ \
    /etc/ssh/sshd_config \
    /etc/apt/sources.list \
    manual-packages.txt

Und passt das alles nun problemlos auf den alten Thinclient? Ja - problemlos:

$ df -h /dev/sda*
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
udev            1.7G     0  1.7G   0% /dev
/dev/sda1       511M  5.2M  506M   2% /boot/efi
/dev/sda2        14G  4.6G  8.0G  37% /

Das ist halt ein ein Minimalsystem, ohne grafische Oberfläche und so Gedöns...

Fertig?

Im Grunde bin ich nun zufrieden, aber es gibt noch zwei Dinge, die ich auf die Dauer nachrüsten will:

Einen Wochenreport, der den Temperaturverlauf der vergangenen Woche darstellt, damit man zeigen kann, dass der Kühlschrank die ganze Zeit ok war.
Ein GSM-Modem, damit im Falle eines Stromausfalls noch ein Notruf abgesetzt werden kann. Dazu braucht es dann entweder eine USV, oder ich ziehe das Ganze auf ein altes Laptop um – das hat die Batterie schon inklusive.

Aber für heute sind wir erstmal fertig.

Nistkasteneinfluglochadapter

2021-04-24T00:00:00+02:00

Frühlingszeit, Vogelbrutzeit! D.h. überall zwitschert es und gefiederte Tiere bekommen den Drang, sich zu paaren und dann geeignete Orte zur Eiablage zu finden. Und die Biester sind anspruchsvoll! Die brüten nicht einfach irgendwo, sondern haben sehr genaue Vorstellungen über Größe, Höhe und Geometrie des Nistplatzes. Sogar der Durchmesser des Einfluglochs spielt eine Rolle – so bevorzugt die Blaumeise Löcher von 26-28mm, während eine Kohlmeise nur einzieht, wenn die Haustür 32-34mm misst. Und da wundert man sich über das Vogelsterben, wenn die Viecher so wählerisch sind...

Wir bauen ein Vogelheim

Und so helfen Vogelliebhaber landauf, landab, dass diese heiklen Wesen geeignete Plätze finden und bauen fleißig Nistkästen. Der Bund Naturschutz hat sogar eine längliche Tabelle im Angebot, aus der man die gewünschten Bedingungen nach Vogelart ablesen kann.

Nun ist ein Nistkasten kein anspruchsvolles Projekt und stellt in der Tat oft das Einstiegsprojekt für angehende Jungheimwerker dar. Ein paar Brettchen, eine Säge und ein paar Nägel oder Schrauben und schon ist die Konstruktion bezugsfertig. Doch wer die Bedürfnisse der gefiederten Mieter ernst nimmt kommt schließlich an den Punkt an dem das Einflugloch gebohrt wird und stellt dann indigniert fest, dass kein 32mm Forstnerbohrer im Haus ist und auch das Lochsägeset die von Vögeln favorisierten schrägen Maße ohne Vorwarnung auslässt!

Moderne Probleme erfordern moderne Lösungen!

Aber einen echten Maker schreckt das nicht, denn wozu besitzt man denn den 3D-Drucker!?! Und schon haben wir einen guten Plan: Das Loch wird in einem übergroßen Standardmaß gebohrt – z.B 35, 40 der 50mm. Und dann kommt ein Adapterring rein, der genau den gewünschten Innendurchmesser hat. Perfekt! Und so kann ich exakt die Wünsche der Blaumeise umsetzen und falls diese die Miete nicht pünktlich zahlt, oder Plastik in die Biomülltonne stopft, dann ändere ich im nächsten Jahr den Durchmesser auf Gartenrotschwanz und hoffe, dass der ein besserer Mieter ist.

Also frisch ans Werk und einen Einfluglochadapter konstruieren! Ich nehme für sowas gerne Openscad – das ist kein interaktives CAD-Programm, sondern eine simple Programmiersprache in der man 3D-Modelle erzeugen kann. Das ist vielleicht nicht ideal, um eine Brücke, oder eine ganze Turbine zu entwerfen, aber es ist super, wenn man Bauteile konstruieren möchte, deren Maße konfigurierbar sein sollen. Parametrische Modelle also. Und genau das haben wir ja vor.

Der Adapter ist im Grunde simpel und besteht aus wenigen Elementen:

Ein Zylinder
Ein zylindrisches Loch
Ein Ring, damit das Ganze nicht ganz durchrutschen kann

Und damit das ganze schön fest sitzt habe ich ihm noch drei dünne Rippen spendiert, die etwas vorstehen. Und für besonders anspruchsvolles Federvieh habe ich noch die Möglichkeit vorgesehen, elliptische Löcher zu machen.

In Openscad kann man solche geometrischen Elemente super leicht erzeugen, modifizieren und kombinieren. Und das sieht dann so aus:

// Nistkasteneinfluglochadapterring
// für perfekte runde, oder ovale Einfluglöcher
//
// v0.1, 2021-04-18 
// Phil


main(od=35, id1=28, id2=28, l=20, rh=2, rw=5, pr=0.7);

///////////////////////////////////////////////////////////

module main (od, id1, id2, l, rh, rw, pr) {
    // od  : outer diameter
    // id1 : inner diameter 1
    // id2 : inner diameter 2
    // l   : length
    // rh  : rim hight
    // rw  : rim width
    // pr  : press fit ridge height

    // increase rendering resolution
    $fs = $fs * 0.01;
    $fa = 1;

    difference(){
        plug(od, l, rh, rw, pr);
        bore(l, id1, id2);
    }
}

module plug(od, l, rh, rw, pr) {
    cylinder(h=l, d=od);     // outer
    cylinder(h=rh, d=od+2*rw); // rim

    // press fit ridges
    translate([od/2,0,0])
        cylinder(d=2*pr, h=l);
    rotate(a=[0,0,120]) {
        translate([od/2,0,0])
            cylinder(d=2*pr, h=l);
    }
    rotate(a=[0,0,-120]) {
        translate([od/2,0,0])
            cylinder(d=2*pr, h=l);
    }
}

module bore(l, id1, id2) {
    translate([0,0,-1]) {
        linear_extrude(height=l+2){
            resize([id1, id2])circle();
        }
    }
}

Sieht doch schon ganz brauchbar aus. Also den 3D-Drucker anwärmen, Modell rendern und slicen und das G-Code File in den Drucker laden. Sehr schön – es gibt doch nichts schöneres, als das beruhigende Surren meines Ultimakers.

Und wenn das ganze ein Geschenk sein soll, dann druckt man gleich zwei verschiedene Größen und legt den Source Code bei. Und dann sieht das so aus:

Da kann der moderne Vogel nun wirklich nichts mehr auszusetzen haben!

Flow	\(\vartheta_{set}\) [°C]	\(\vartheta_{meas}\) [°C]
3	100	101
3	150	165
3	200	199
6	150	155
6	300	278
6	350	319
6	400	370
9	150	147
9	300	273
9	350	321
9	400	371

Flow	\(\vartheta_{set}\) [°C]	\(\vartheta_{meas}\) [°C]
3	100	101
3	150	165
3	200	199
6	150	155
6	300	278
6	350	319
6	400	370
9	150	147
9	300	273
9	350	321
9	400	371

Techbotch

Audio Dummy Load

Dummy Load planen

Aufbau

Testfahrt

Fazit

Eaton USV ist tot

Fazit

ASA Component Tester

Funktionsübersicht

Let's test!

Grundlegende Bedienung beim Test

Open Circuit – nix angeschlossen

Kurzschluss

Widerstand

Dioden

Kondensatoren

Alternierender Modus

Fazit

Links

SMD Bauteile sortieren

Widerstand

Toleranz

Bauform

Spannungsfestigkeit

Ordnung schaffen

Samsung A53 5G Reparatur Fail

Erstmal testen

Aufmachen

Fazit

Neuer Homeserver

Der Neue

System aufsetzen

Konfiguration

Daten SSDs einrichten

ZFS

home und srv verschieben

Ansible

Daten kopieren

Halben RAID Array lesen

Benchmark

Fazit

VDE Gerätetester

Auspacken

Instandsetzung

Probelauf

Fazit

Werkzeugakkus – echt und falsch

Messaufbau

Ergebnisse

Autopsie

Fazit

Optokoppler testen

Prüflinge

LED

Phototransistor

Fazit

LED-Strahler defekt – mal wieder

Weitersuchen

LED prüfen

Fazit

Fluke 17B Batterie ausgelaufen

Reinigungsarbeiten

Reparatur

Fazit

Tote USB-Festplatte

Fazit

Garmin S2 Batterie tauschen

Mal reinschau'n

Feddich

Logitech Bluetooth Adapter Netzteil

Selbst ist der Mann

Bezahlbarer Isolationstester: VC4060AT

Mein Referenzgerät

Billigheimer

Eindrücke

Fazit

Schutz gegen Stromschläge?

Versuchsaufbau

Testreihe

`home` und `srv` verschieben

Flow	\(\vartheta_{set}\) [°C]	\(\vartheta_{meas}\) [°C]
3	100	101
3	150	165
3	200	199
6	150	155
6	300	278
6	350	319
6	400	370
9	150	147
9	300	273
9	350	321
9	400	371