Aktuelle Hardware im Kurztest

Der Electret Microphone Amplifier von Adafruit eignet sich für das Messen von Lärmpegeln.

Nicht immer geht es bei Audioaufnahmen um hohe Qualität. Wer etwa nur den aktuellen Lärmpegel messen will, der kommt mit einfacheren Mitteln aus. Ein Lärmsensor-Breakout wie das Exemplar mit dem etwas sperrigen Namen Electret Microphone Amplifier – MAX9814 with Auto Gain Control von Adafruit ist in diesem Fall die ideale Lösung. Als Basis des Breakouts fungieren ein kleines Mikrofon sowie der adaptive Verstärkerchip MAX9814. Letzterer sorgt per Automatic Gain Control für eine stärkere Anhebung der Lautstärke von schwächeren Signalen. Die Maximalverstärkung wählen Sie in drei Stufen von 40 bis 60 dB. Über den Out-Pin mit zwischengeschaltetem Kondensator können Sie einen Mini-Kopfhörer anschließen und den Effekt ohne weitere Elektronik testen. Alternativ legen Sie die Ausgabe für die Weiterverarbeitung der Signale an einen ADC-Eingang eines Mikrocontrollers. Zahlreiche Anwendungsbeispiele dazu gibt es im Internet.

Der MPS MP2307DN Buck Regulator stellt flexible Ausgabespannungen zur Verfügung.

Wenn eine Schaltung eine andere Spannung benötigt als gerade verfügbar, dann helfen Konverter. Neben der Effizienz ist dabei nicht zuletzt auch die Bauteilgröße ein wichtiges Kriterium. Der Buck Converter Mini-360 hat mit Maßen von 17 x 11 x 3,8 Millimetern einen besonders kleinen Footprint. In der Abbildung haben wir zum Vergleich einen Jumper danebengelegt.

Das Breakout ist von diversen Versendern unter verschiedenen Namen (Mini Buck Converter, Mini Step Down Converter) verfügbar und basiert auf dem MP2307DN-Chip. Die Eingabespannung reicht von knapp unter 5 bis zu 23 Volt. Die Ausgabespannung lässt sich von 1 bis 17 Volt regulieren, muss aber unterhalb der Eingabespannung liegen. Über einen Drehwiderstand stellen Sie die Spannung ein. Aufgrund der minimalen Abmaße gestaltet sich das alles andere als einfach, für laufende Änderungen eignet sich die Methode eher nicht. Der Stromverbrauch des Konverters im Idle-Betrieb liegt mit zwischen 4  und 15 Milliampere recht hoch, damit qualifiziert sich das Breakout nicht für batteriebetriebene Projekte.

In Sachen Effizienz kann der Buck Converter dagegen so richtig punkten, insbesondere bei kleinen Strömen und geringen Unterschieden zwischen Ein- und Ausgangsspannung. Als maximale Effizienz gibt der Hersteller 95 Prozent an, die das Gerät bei 5 Volt Eingangsspannung, 3,3 Volt Ausgangsspannung und 200 Milliampere Ausgangsleistung erreichen soll.

Die Ladeschaltung Pimoroni LiPo Amigo Pro versorgt LiPo- und LiIon-Akkus.

Lithium-Polymer-Akkus eignen sich ideal für viele Projekte, weil die Spannungseingänge vieler Mikrocontroller variabel ausgelegt sind und zu der typischen Akkuspannung von 3,3 bis 4,2 Volt passen. Das Nachladen der Akkus gestaltet sich aber immer fummelig, weil die üblichen JST-Anschlüsse das Entkabeln erschweren. Manche MCUs bringen deshalb eine Ladeschaltung gleich mit. Fehlt dem von Ihnen verwendeten Mikrocontroller eine solche, dann ist der LiPo Amigo Pro von Pimoroni eine gute Lösung.

Die kleine Platine hat drei Anschlüsse: Auf der einen Seite gibt es eine USB-C-Buchse für die Spannungsversorgung, auf der anderen Seite zwei JST-Anschlüsse für Batterie und Gerät. Die Elektronik auf der Platine ist intelligent und versorgt bei angeschlossenem USB-Kabel sowohl das Device als auch den Akku mit Strom. Die Umschaltung erfolgt dabei automatisch, das Breakout funktioniert deshalb auch als Mini-USV. Ein An-Aus-Taster und je eine LED für den Lade- und Betriebsstatus runden die Ausstattung ab.

Ein besonderes Highlight und Alleinstellungsmerkmal des LiPo Amigo Pro sind aber die zusätzlichen Pin-Anschlüsse. Damit sind Sie nicht auf die JST-Stecker festgelegt. Mit den Pins haben Sie Zugriff auf alle drei Spannungen, also auf die USB-Versorgung sowie die Batteriespannung vor und hinter dem Schalter. Außerdem können Sie sowohl den Schalter als auch die LEDs problemlos nach außen führen. Das ist ideal, wenn das Breakout in einem Gehäuse verschwinden soll.

Der Adafruit LTC4311 erlaubt es, Geräte per I²C über größere Distanzen anzusteuern.

Der I²C-Bus ist keine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen Mikrocontroller und einem einzelnen Device, sondern verkettet mehrere Geräte. Neben der absoluten Obergrenze von 127 Devices durch den Adressraum gibt es auch weitere physikalische Rahmenbedingungen, die die Zahl der Busteilnehmer limitieren. Eine davon ist die Kabellänge zwischen I²C-Host und I²C-Device: Je länger die Leitung, umso mehr Rauschen tritt auf, und umso ungenauer sind die Signale.

Mögliche Lösungen für das Problem sind zum einen stärkere Pullups und zum anderen eine Reduzierung der Frequenz. Hilft weder das eine noch das andere, dann muss eine aktive Terminierung des Busses her. Adafruit hat zu diesem Zweck für wenig Geld den LTC4311 I²C Extender / Active Terminator im Angebot. Der Hersteller stattet seine I²C-Breakouts seit einigen Jahren grundsätzlich mit Stemma/Qt-Anschlüssen aus, was die Verkabelung deutlich erleichtert. Alternativ gibt es traditionelle Anschlüsse für Pins im üblichen 2,54-Millimeter-Raster.

In der Anwendung ist das I²C-Terminator-Breakout völlig problemlos. Sie schleifen das Device am Anfang des Busses ein, das lange Kabel geht dann vom LTC4311 ab. Beim Autor führt es beispielsweise zu einem Umweltsensor, der außerhalb des Hauses angebracht ist. Der Datensammler bleibt dadurch geschützt in der Wohnung in der Nähe einer Steckdose. Der Hersteller gibt als Eckwerte an, ein 400-kHz-OLED über 3 Meter Klingeldraht betrieben zu haben und mit einem 100-kHz-Signal einen BME680-Sensor per Ethernet über rund 30 Meter Distanz auslesen zu können.