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\renewcommand{\figurename}{Bild}

\begin{document}

\title{Forth im Garten}
\author{Rolf Schöne}

\begin{document}
\maketitle

\begin{figure*}[b]
\begin{center}
\includegraphics[width=0.7\textwidth]{2010-0203/R8C-Board-Desulfator}
\caption{\label{Garten:Bild1}Schaltung der Desulfator--Steuerung}
\end{center}
\end{figure*}


\begin{multicols}{2}
In einem Garten gräbt man um, düngt, sät, pflanzt, erntet, und das war's. Das war's? Nein, ab und zu (wöchentlich!) muss man auch den Rasen mähen.
In einem Garten lebt man naturnah. Naturnah? Nein, viel Energie muss man zum Tee- und Kaffekochen in Form von Gasflaschen importieren.

In einem Garten lebt man ohne Strom. Ohne Strom? Das geht. Aber wenn man einen akkubetriebenen Rasenmäher hat, eine solche Bohrmaschine dazu, und auch noch einen solchen Trimmer, dann möchte man den Transport von Akkus nachhause (zum Aufladen) schon gerne vermeiden. Es gibt doch eine ausgereifte Solar-Technik. Und die installierte ich [1].


Und wenn man schon Solarstrom hat, dann hänge ich doch auch noch eine Kühlbox dran. Aber Vorsicht: Die zieht satte 5 Ampère aus einem Akku mit 85 Ah. Für 17 Stunden würde das theoretisch reichen - wenn der Akku voll geladen ist. Ist er das nicht und hat man keinen Tiefentladeschutz (wie ich), dann ist der Akku schnell kaputt.

Es schadet ihm auch, wenn man nicht berücksichtigt, dass er als Solarakku mit seiner Plattengeometrie für einen Dauerstrom von 0,85 A ausgelegt ist (und nicht für 5 A). Schade, der war mit 300 € ja nicht gerade billig. Was tun?

Googeln. Und da findet man eine Anleitung zum Regenerieren von Akkus [2]. Also, versuche ich das und baue mir nach diesem Rezept einen Desulfator [3]. Nur musste ich täglich 22 km radeln, um ihn morgens einzuschalten und abends wieder auszuschalten, damit eine neue Tiefentladung des Akkus während der Nacht nicht geschehen kann.

\begin{figure*}[t]
\begin{center}
\includegraphics[width=0.7\textwidth]{2010-0203/Desulfator}
\caption{\label{Garten:Bild3}Schaltung des Desulfators}
\end{center}
\end{figure*}

Nun hat Erich Wälde in der VD 3,4/2006 und 1/2007 gezeigt, dass man mit dem Forth von Heinz Schnitter und Bernd Paysan (VD 2/2006 S.16f.) auf dem R8C/13 so einiges machen kann. Zwei selbstgestrickte R8C/13-Bretter liegen noch rum, also gehe ich dran, meine Forth-Kenntnisse nach langer Zeit aufzufrischen (das ging ziemlich flott) und das Ein- und Ausschalten des Desulfators zu automatisieren.

Warnung: Dies ist ein typisches Anfänger-Projekt und einer ambitionierten Zeitschrift wie dieser eigentlich nicht würdig. Profis mögen weiterblättern. Aber vielleicht gibt es doch Interessenten, die einen ersten Einstieg in Forth anhand eines ganz einfachen Problems suchen.


\figurename\ \vref{Garten:Bild1} zeigt die Schaltung, die parallel zum Programm 1 entwickelt wurde. Das ist in zwei halben Tagen erledigt. Das Programm könnte durch ein paar Konstanten mehr noch lesbarer formuliert werden.

Die \emph{Auftragslage} ist klar: Ein Desulfator ist abhängig von Tageszeit und Ladezustand des Akkus in einen bestehenden Ladekreis einzubinden. Möglichst lange soll er pro Tag aktiv sein.

Eine \emph{Problemanalyse} war schon lange im Kopf, nur war ich mir nicht gewiss, ob eine hochgenaue Referenzspannung benötigt wird. Ich baue sie auf, verwende sie aber nicht sofort.

Die \emph{Detailentscheidungen} sind anhand des Datenblattes sehr schnell zu treffen. Beispiel: Eine Zustandsanzeige muss sein, die Ports P10..13 bieten sich dafür an und sind auch schon vorverdrahtet. Statt separate Ports zur Steuerung der Optokoppler zu verwenden und deren Zustand auf P10..13 zu spiegeln, verwende ich diese Ports für beide Zwecke und schlage zwei Fliegen mit einer Klappe. Können die Ports doch laut Datenblatt 40 mA treiben - so viel ist hier gar nicht nötig, 2 mA reichen aus.

Die Löterei und die Installation brauchten weitere drei halbe Tage, und der Test braucht keine Zeit, lief die Steuerung doch auf Anhieb. Mit einem benachbarten Mittelwellen-Radio konnte ich das erwartete Kilohertz hören (ein alter Trick aus den Tagen, als Rechner noch begehbar waren).


Jetzt wollte ich die Ladeimpulse des Desulfators aber auch auf einem Oszilloskop sehen. Da kommt mir das zweite brachliegende R8C/13-Brettl gerade recht.

Wenn man nur schätzen kann, welche Pegel zu erwarten sind, dann klemmt man sie zum Schutz der Eingänge über einen Vorwiderstand vorsichtshalber an VCC, und nachdem Induktivitäten im Spiel sind, dann klemmt man sie besser auch noch GND.
\figurename \vref{Garten:Bild2} zeigt die Schaltung. Auf die Buchsen X8 und X9 kann man eine Eichquelle setzen, deren Schaltung hier nicht gezeigt wird. Das Programm 2 liefert Daten, in diesem Fall an VisualBasic, welches das Ergebnis auf einem Laptop anzeigt.

\begin{figure*}[t]
\begin{center}
\includegraphics[width=0.9\textwidth]{2010-0203/R8C-Board-Scope}
\caption{\label{Garten:Bild2}Schaltung des Oszilloskops}
\end{center}
\end{figure*}


VisualBasic mag ich nicht, und Win32Forth [4] bereitet mir noch Schwierigkeiten bei der grafischen Darstellung. % Der schnelle Erfolg war mir zunächst wichtiger\ldots
\end{multicols}

Hier das Ergebnis der Messung: 


\hfil\begin{minipage}{0.45\textwidth}
\hfil\includegraphics[width=1.0\textwidth]{2010-0203/3-2R2}\hfill

\begin{quote}
Impulse von 3,5 A erwartete ich und war enttäuscht. Aber denkt man sich     
den Messwiderstand von 2,2 Ohm weg, dann kommt das schon hin.
\end{quote}
\end{minipage}
\hfil
\begin{minipage}{0.45\textwidth} 
\hfill\includegraphics[width=1.0\textwidth]{2010-0203/3-2R2-F}\hfill

\begin{quote}
Die Fourier-Analyse. Dieser Ripple
 scheint darauf hin zu deuten, dass Verbände von Bleisulfat-Kristallen
 zertrümmert werden (zu beweisen!).
\end{quote}
\end{minipage}
\hfil

\bigskip

\centerline{Und so kam Forth-Schritt endlich auch in unseren Garten, und das gleich zweifach.}


\section{Quellen}

{}[1] \url{http://www.rolf-schoene.de/html/fotostrom.html}\\
{}[2] \url{http://www.members.shaw.ca/pferlow/desulfator.htm}\\
{}[3] \url{http://www.rolf-schoene.de/html/desulfator.html}\\
{}[4] \url{http://win32forth.de.vu/}\\

\vfill
\begin{center}
\includegraphics[height=10cm]{2010-0203/Bonsai}
\hfil
\includegraphics[height=4cm]{2010-0203/R8C-Steuerung-1015}
\end{center}
\vfill

\newpage

\section{Programm 1 --- \texttt{Desulfator.fs}}
\begin{quote}
\listinginput[1]{1}{2010-0203/Desulfator.fs}
\end{quote}

\section{Programm 2 --- \texttt{Scope.fs}}
\begin{quote}
\listinginput[1]{1}{2010-0203/Scope.fs}
\end{quote}

\end{document}
