In der Zeitschrift Funkamateur 12/21 hat Thomas DO1ATM eine schöne Anwendung beschrieben, die Digitaltechnik mit Analogtechnik verbindet. Dabei liest und parst ein kleiner Microcontroller ESP8266 von der Internetseite hamqsl.com die aktuellen Funkwetterdaten zu Sonnenflecken, solarem Fluss, Röntgenstrahlung und Maxmimum Useable Frequency (MUF) und wandelt sie in einen Wert für ein pulsweitenmoduliertes Signal, das seinerseits über einen Transistor ein Analogvoltmeter ansteuert. Da das analoge Messgerät viel zu träge ist um dem schnellen Pulsen des Microcontrollers zu folgen integriert es die Pulsfolgen und zeigt so nur einen zeitlich gemittelten Wert an. Insofern eine sehr gelungene Symbiose aus moderner Technik und dem augenschmeichelnden Charme von früher.

Die Schaltung und das Programm für den ESP8266 hat Thomas dankenswerterweise für die Allgemeinheit zugänglich gemacht. So konnte schnell ein Probeaufbau auf dem Breadboard aufgebaut werden und die Funktionalität sichergestellt werden.

Als nächstes stand das Gehäuse an. Wir entschieden uns dafür, den Lasercutter im MGF-Lab anzuschmeißen und die Gehäuseteile aus 3mm Sperrholz zu lasern. Entworfen wurde das Gehäuse online mit makercase.com. Danach wurden die svg-Schnittdaten in die 3D-CAD Software Onshape importiert, was seit einem kürzlich durchgeführten Update glücklicherweise möglich ist. In Onshape wurden dann die Ausschnitte für die Anzeigeinstrumente und deren Verschraubungen designt. Da Onshape auch technische Zeichnungen der entworfenen Objekte ausgeben kann und man diese auch wieder als svg-Datei exportieren kann war das der für uns passende Weg.

Die Schnittdaten wurden dann in die K40-whisperer Software eingelesen und vom K40 Lasercutter wunderbar gelasert.

Danach konnten die Instrumente auch schon verschraubt werden und die Plusschiene sowie die noch nötigen Leitungen angeschraubt werden. Und schon wurde das gezinkte Gehäuse verleimt.

Unterdessen hat Tobias mit Hilfe der Software Lochmaster den Microcontroller, die Transisitoren und die Basiswiderstände auf einer Streifenrasterplatine verteilt und die noch nötigen Querverbindungen angelegt. Somit hatte er einen einfachen Plan für die Lötarbeiten, der den Erfolg garantierte.

Die Lötarbeiten gelangen uns dann an einem halben Nachmittag. Leider haben wir entweder einen Kurzschluss nicht herauspiepsen können oder der ESP hatte schon einen Knacks weg, so dass wir ein Mikrocontrollerboard leider gehimmelt haben. Nach etwas Nachlötarbeiten hat dann aber das zweite Wemos D1 mini Board funktioniert.

Anschließend hat uns auch auch noch der Designfimmel gepackt und wir haben zwei Endkappen für das Gehäuse gedruckt. Entworfen wieder unter Onshape und dann auf unseren Ender3 im MGF-Lab gedruckt.

Zu guter Letzt stand uns aber noch ein riesiger Brocken an Recherche und Ausprobiererei bevor: da die Funkwetteranzeige ja Daten aus dem Internet visualisiert muss der ESP8266 ins schulische WLAN eingebunden werden. An sich wegen vieler vorhandener Bibliotheken keine große Sache, allerdings ist unser Schul-WLAN WPA2 Enterprise verschlüsselt, und Espressif, der Hersteller der Microcontroller, hat nie eine diesbezüglich vollständig funktionierende Bibliothek, die in die Arduino IDE eingebunden werden kann, veröffentlicht.

Eine Recherche im Netz ergab, dass viele Nutzer vor dem selben Problem wie wir standen und die meisten sind wegen mangelndem Erfolg einfach auf den ESP32, den Nachfolger des ESP9266 umgestiegen. Zwar klappt mit diesem Board und seinen zur Verfügung stehenden Bibliotheken das Einbinden meist völlig problemlos, unser Aufbau sollte aber mit dem ESP8266 laufen.

Nach viel Recherchearbeit und Ausprobiererei diverser Code-Schnipsel aus vielen Foren fanden wir dann einen github Eintrag von Matheus Garbelini, in dem er einen funktionierenden Sketch veröffentlichte. Dieser ließ sich problemlos auf unseren ESP8266 flashen und die Verbindung mit dem Radius-Server des Schul-WLANs stand! Also noch schnell die entsprechenden Passagen in den Code der Funkwetteranzeige kopiert bzw. die entsprechenden Stellen geändert und schon – klappte es plötzlich wieder nicht.

Nun war guter Rat erneut teuer, aber man ist ja selten mit seinen Computerproblemen im Netz allein. Wir beobachteten an der Funkwetteranzeige, dass der ESP8266 etwa alle 10 Sekunden neu bootete. Mit dem Beispielsketch von Matheus Garbelini tat er das seltsamerweise nicht. Ein genaues Durchforsten des Codes brachte zu Tage, dass wir versehentlich an zwei Stellen ein Serial.begin(115200); eingefügt hatten. Nach dem Ausbessern des Codes verbindet sich der ESP8266 problemlos mit dem Schul-WLAN.

Was jetzt noch fehlte war das Anbringen der passenden Skalen in den Anzeigeinstrumenten. Die Vorlagen von Thomas waren schnell ausgedruckt, die Deckel der Anzeigeinstrumente einfach zu entfernen und die zwei Schrauben der auf einem kleinen Blechstreifen aufgedruckte Originalskala leicht zu lösen. Dieses kleine Blech diente uns dann aus Schablone um mit dem Cuttermesser die neuen Skalen auszuschneiden.

Doppelseitiges Klebeband fixiert die neuen Skalen auf den Blechen und seither ist unsere Funkwetteranzeige fertig und informiert uns über sich ändernde Bedingungen des Funkwetters.

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Wolfgang Lormes

DJ4QV, Diplomphysiker und Lehrer für Physik und Mathematik am Markgraf-Georg-Friedrich Gymnasium in Kulmbach.
Dort bin ich auch der MINT-Beauftragte, betreue die Robotik AG und das MGF-Lab, bin Fachschaftsleiter Physik und Sammlungsleiter sowie der Strahlenschutzbeauftragte, betreibe die Amateurfunk-Schulstation DK0MGF und führe eine Junior-Ingenieur-Akademie der Deutsche Telekom Stiftung.

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