Neues im Elektronik-Kompendium
Update: Asterisk
Bei Asterisk handelt es sich um eine Software-Plattform bzw. um einen Software-Baukasten für Telefonie-Anwendungen mit dem sich Telefon- oder Vermittlungssysteme (Private Branche Exchange, PBX) realisieren lassen.
Die Software bietet die Möglichkeit, einen handelsüblichen PC in eine voll funktionsfähige, softwarebasierte TK-Anlage zu verwandeln.
UPDATE: Der 555-CMOS-Timer als Impulsbreitenmodulator (PWM)....
Der vollständige Titel lautet "Der 555-CMOS-Timer als Impulsbreitenmodulator (PWM) zur Steuerung eines kleinen DC-Ventilators". Dieser vollständige Titel ist zu lang für die Titelzeile und er vermittelt nicht das eigentliche Ziel dieses Update.
Der Kern liegt in den elektronischen Details, die auch für andere Projekte nützlich sein können. Hier habe ich in Wort und Bild einiges verbessert und erweitert. Ursprünglich ging es um die PWM-Anwendung für einen kleinen DC-Tischventilator mit einer kleinen Leistung von 6 Watt. Mit entsprechenden Ergänzungen, kann man mit der selben Basisschaltung, PWM-Erzeugung mit einem LMC555 oder TLC555 (kein NE555) inklusive Anlaufbeschleunigung, leistungsstärkere DC-Motoren betreiben. Neu ist eine Version mit einem DC-Motor für 24 VDC und maximal 3 A, angedeutet hier im Titelbild mit Bild 1.
Damit die Belastung am Ausgang keine Rückwirkung haben kann auf die Elektronik, die das PWM-Signal erzeugt, eignet sich eine Treiberstufe. Dazu eignet sich durchaus einen zweiten LMC555 oder TLC555 oder aber eine diskrete Schaltung mit zwei Transistoren (BJT). In Bild 2 sieht man eine solche, zwischen Komparator und MOSFET-Schaltstufe.
Dieser Elektronik-Minikurs gehört zur Gruppe, die sich mit der CMOS-Version des 555-Timers (LMC555, TLC555) mit praktischen Anwendungen beschäftigt. Weil hier PWM ein zentrales Thema ist und es zu einem interessanten Vergleich kommt, ist neu die PWM-Methode mit Dreieckgenerator und Komparator mit Pegelshifting ein Thema mit ebenfalls einer praktischen Anwendung. Beide Schaltungs-Varianten haben ihren eigenen Vorteil. Worin dieser besteht wird im neusten Update erklärt. In Bild 2, mit dem Dreieck-Generator, fehlt die ANLAUF-Funktion. Sie ist, wenn überhaupt notwendig, ein Teil der Schaltung, welche die Steuerspannung /Ut liefert. Die seltsame Bezeichnung /Ut ist im Minikurs erklärt und hat seinen Sinn.
Eine Komparatorschaltung neigt oft zum kurzzeitigen Oszillieren (Burst) während der Schaltflanke am Ausgang. In diesem Zustand tritt eine sehr hohe Verstärkung in Erscheinung. Auslöser für solche Bursts sind oft parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten, gegeben u.a. durch die Leiterbahnen. Auch diese Angelegenheit ist hier thematisiert und ebenso auch gleich der "mysteriöse" Widerstand am Gate-Eingang eines Leistungs-MOSFET.
ELKO-Thomas
Tantal-Elko nicht geeignet zum Abblocken der DC-Betriebsspannung!
Es sind in der Zwischenzeit mehr als drei Jahrzehnte vergangen, seit man weiss, dass sich Tantal-Elkos nicht eignen zum Abblocken von Störspannungen in der DC-Betriebsspannung von elektronischen Schaltungen. Die parasitäre Induktivität von Tantal-Elkos ist zwar recht niedrig, aber das niederohmige Ein- und Ausschalten der DC-Spannung verträgt der Tantal-Elko nicht. Zerstörung des Tantal-Elko ist die Regel. Man kann dann Glück haben, dass nichts passiert, wenn die Nennspannung des Tantal-Elko deutlich höher ist, als die DC-Betriebsspannung. Wegen den geringen Verlusten eignen sich Tantal-Elkos für Oszillatoren, Taktgeber und Timerschaltungen, speziell für niedrige Frequenzen bzw. lange Zeiten, wenn an Präzision keine all zu grossen Ansprüche gestellt werden.
Nehmen wir als Beispiel das Titelbild mit der Schaltung eines retriggerbaren Monoflops. Es eignet sich dafür nur die CMOS-Version des 555-Timer-IC, z.B. den LMC555 oder den TLC555. Da genügt zum Abblocken an der DC-Betriebsspannung einen kleinen Keramik-Kondensator (Kerko) mit einer Kapazität von 100 nF. Kommt für eine andere Anwendung der bipolare Oldy NE555 zum Einsatz, ist der 100-nF-Kerko ebenso korrekt in der Nähe der Betriebsspannung-Pins, jedoch parallel dazu benötigt es einen Elko mit etwa 10 µF, um die Stromspitzen beim Umschalten der Endstufe sicher "aufzufangen". Ein Tantal-Elko wäre da Fehl am Platz.
Bei sonstigen digitalen und analogen Schaltungen genügen meist 100-nF-Kerkos. Abweichendes ist teilweise in den Applicationnotes von Datenblättern vermerkt. Elkos kommen oft auch zum Einsatz, häufig zusammenfassend mit grossen Schaltteilen am Eingang der DC-Betriebsspannung auf der Printplatte. Mehr zum Thema Tantal-Elko liest man im Link 1. Link 1 ist Teil von Link 2 und Link 3 ist der Elektronik-Minikurs von dem das Titelbild (aus Bild 8) ist.
Update: DOCSIS
DOCSIS ist ein weltweit einheitlicher Standard für die breitbandige Datenübertragung mit Kabelmodems im TV-Kabelnetz. Mit DOCSIS wird das ursprünglich unidirektionale TV-Kabelnetz um ein bidirektionales Übertragungssystem erweitert, um damit Internet-Zugänge zu realisieren.
Smart City
Bei Smart City geht es darum, im öffentlichen Raum vorhandene Informationen, die aber nicht zentral verfügbar sind, für die Allgemeinheit nutzbar zu machen. Im Fokus stehen Verkehrsmanagement, die städtischen Versorgungsnetze und E-Government-Lösungen für Behördengänge.
Smart Grid
Smart Grid bezeichnet ein Stromnetz, in dem die Erzeuger, Verteiler und Verbraucher von Energie vernetzt sind und miteinander kommunizieren. Die Idee ist die bedarfsgerechte Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie.
Smart Home
Smart Home sieht die elektronische Vernetzung von Gegenständen des Alltags mit selbständigem Informationsaustausch ohne menschliches Zutun vor. Smart Home ist faktisch die Umsetzung von Internet of Things (Internet der Dinge).
Das Mobilfunknetz als Low-Power-WAN
Low Power Wide Area Networks (LPWAN) sind Vernetzungskonzepte bei denen eine hohe Netzabdeckung und ein geringer Energieverbrauch die zentralen Kriterien beim Betrieb eines solchen Funknetzwerks für ein Internet der Dinge maßgeblich sind.
Typische IoT-Geräte sind Sensoren und Aktoren, die keine konstante Verbindung benötigen und auch keine hohen Datenmengen übertragen. Viele davon befinden sich in Gebäuden oder an entlegenen Orten. Es wird also ein Netz mit extrem hoher Abdeckung benötigt, das eine große Anzahl von Teilnehmern gleichzeitig bedienen kann.
Das LTE-Mobilfunknetz ist für die typischen Anforderungen des Internets der Dinge nicht geeignet. Die Einschränkungen ergeben sich aus der Komplexität der Mobilfunkmodems, dem hohen Stromverbrauch und der geringen Reichweite und Netzabdeckung.
Denkbar wäre die Nutzung niederer Gerätekategorien, wie zum Beispiel Cat. 1 oder sogar Cat. 0. Doch das löst die netzseitigen Einschränkungen nicht auf.
Die Standardisierungsorganisation 3GPP hat LTE-Cat-M1 und LTE-Cat-NB1 genau auf IoT-Anwendungen zugeschnitten. Beide Spezifikationen reduzieren die Komplexität des Funkmoduls. So sind Antenne und Transceiver einfach gehalten und somit kostengünstig herzustellen. Sie kommen mit wenig Strom aus (unter 15 µA im Idle-Mode) und erzielen hohe Reichweiten (10 bis 15 km). Beides ist möglich, weil die maximale Datenrate empfangs- und sendeseitig begrenzt ist. Zur Authentifizierung dient wahlweise eine SIM-Karte oder eSIM.
LTE-Cat-M1 und LTE-Cat-NB1 werden weltweit als Nachfolgetechnik von 2G (GSM, GPRS und EDGE) und konkurrierender LPWAN-Lösungen positioniert. Eine flächendeckende Nutzung ist aber nur dann möglich, wenn LTE ausgebaut ist.
- LPWAN - Low Power Wide Area Network
- LTE-Cat-NB1 - NarrowBand-IoT (NB-IoT)
- LTE-Cat-M1 - Long-Term Evolution for Machines (LTE-M)
LTE und 5G in unlizensierten Frequenzbändern
Um im unlizensierten Frequenzbereich um 5 GHz LTE- und 5G-Mobilfunktechnik zu betreiben, gibt es verschiedene Verfahren. Alle Verfahren gehen auf UMA (Unlicensed Mobile Access) zurück, dass es schon für UMTS (3G) gab. Aktuell sind die Verfahren LAA und LTE-U, wobei LTE-LAA weltweit häufiger eingesetzt wird.
Kommentare (2)
Warum Mobilfunk und Rundfunk zusammen nicht funktionieren
Das Mobilfunknetz mit Rundfunk zum Empfang von Radio und TV zu vereinen gibt es bereits seit UMTS (3G). Auf dem ersten Blick scheinen Mobilfunk und Rundfunk auch gut zusammenzupassen. Schließlich kann man beides mit mobilen Geräten, wie Smartphones, empfangen.
Mit 5G gibt es für Mobile-TV eine Neuauflage. Sie nennt sich „5G Today“. Damit sollen großflächige TV-Übertragungen im Mobilfunknetz umgesetzt werden.
Doch wie man es dreht und wendet, für die Rundfunkübertragung wurden die Mobilfunknetze nicht konzipiert.
Und so kann man alle Versuche, Mobilfunk und Rundfunk zu vereinen, als gescheitert ansehen.
Die Gründe dafür liegen in der unterschiedlichen technischen Umsetzung, Einschränkungen bei den Endgeräten, dem untypischen Nutzerverhalten und fehlendes Kundeninteresse.
Technische Gründe
Bei der klassischen Mobilfunkverbindung hat jeder Teilnehmer eine individuelle Verbindung zur nächsten Basisstation. Man bezeichnet das als Unicast. Der Bandbreitenbedarf steigt mit der Anzahl der Geräte. Jedes Endgerät ist im Netz registriert.
Sollen mehrere Endgeräte mit demselben Inhalt versorgt werden, bezeichnet man das als Multicast. Auch hier muss jedes Endgerät im Netz individuell registriert sein. Die Teilnehmer sind in Multicast-Gruppen eingeteilt.
Beim typischen Rundfunk werden alle erreichbaren Endgeräte mit identischen Inhalten versorgt, die nur einmal an alle gesendet werden. Man bezeichnet das als Broadcast. Die Endgeräte sind im Netz nicht registriert und können anonym bleiben. Der Bandbreitenbedarf steigt mit der Anzahl der Broadcast-Angebote.
Spezielle Inhalte
Die Nutzung von Mobile-TV bringt einige Besonderheiten mit sich. Ein direkter Vergleich mit dem normalen Fernsehen ist nicht möglich.
Die Mobilfunkbetreiber und TV-Sender stellen immer wieder fest, dass es für kleine Displays speziell bearbeitetes Videomaterial braucht. Tendenziell muss es mehr detaillierte Ausschnitte geben. In den Sendungen müssen Nah- und Großaufnahmen dominieren. Der Video-Produzent muss sich also schon vorher Gedanken machen, wie das Material nachher genutzt und weiterverarbeitet wird.
Nutzer und Nutzerverhalten
Mobile-TV ist auch für den Nutzer schwierig und gewöhnungsbedürftig. Auch wenn es viele Vorteile geben mag. Fernsehen am Smartphone ist unkomfortabel. Und auch die Anbieter haben ein Problem. Neue Hauptsendezeiten entstehen, etwa zu Berufsverkehrszeiten in den Morgen- bzw. Abendstunden. Zu diesen Zeiten existieren jedoch keine Inhalte für die entsprechenden Zielgruppen.
Außerdem sind die bevorzugten Orte für den Fernseh-Konsum zuhause zur Entspannung. Mobile-TV ist etwas bei Warte- und Fahrtzeiten. Generell ist die Nutzung immer nur kurz, dafür mehrmals täglich oder mehrmals wöchentlich. Eben eine typische Gelegenheitsnutzung.
Zielgruppen
Neben Technik-Freaks und jungen Leuten gehören vielleicht noch Nachtwächter, Taxifahrer und Pförtner zur Zielgruppe. Die Anzahl der Nutzer ist demnach nicht besonders groß und auch nur begrenzt zahlungskräftig.
Fazit
Mobile-TV ist ein Nischenprodukt, das hohe Investitions- und Betriebskosten verursacht. Ein lukratives Geschäftsmodell sieht anders aus.
In der Vergangenheit wurden alle Mobile-TV-Projekte in Deutschland eingestellt oder kamen über die Planungsphase nicht hinaus.