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Nixie Uhr - das Projekt Open Nixie

Limonit 6441 30
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  • Nixie Uhr - das Projekt Open Nixie



    Guten Morgen
    Ich wollte mein nächstes Projekt einer Nixie-Uhr vorstellen. Ich baue seit Jahren Uhren und vor kurzem habe ich festgestellt, dass die meisten Uhren irgendwie verschwunden sind und ich die letzte übrig habe. Dies motivierte mich zu versuchen, meine Sammlung wieder aufzubauen, daher dieses Projekt. Ich nannte es Open Nixie. Erstens, weil es modular aufgebaut ist, sodass man sich nicht auf einen bestimmten Anzeigetyp oder einen einzelnen Mikrocontroller beschränken muss. Zweitens - ich stelle alle Unterlagen zur Verfügung.
    Die Uhr besteht aus drei Modulen auf drei Platinen.
    Das Basismodul enthält einen Gleichspannungswandler (am MC34063), Tasten, Stromversorgung, Beleuchtung der Umgebung und Stunden-/Minuten-Separator.
    Die Anzeige enthält Lampen und Treiber ( Paare MMBTA42 und 92 für die Anoden und eine Schaltung 74141 für die Kathoden).
    Das Logikmodul enthält einen Mikrocontroller. Man kann das Wemos D1 Mini-Modul hier verwenden und die Uhr lädt dann die Uhrzeit über WLAN herunter. Ich habe auch mein eigenes Modul mit Atmega 328, DS3231-Chip und Akkufach für die CR1220/1225 Backup-Batterie entwickelt. Vielleicht werde ich eines Tages zum Spaß ein anderes Modul entwickeln, zum Beispiel auf MSP430 oder STM32.
    Die Uhr wurde so entworfen, dass sie in das Gehäuse von Electronix passt - ästhetisch, leicht zugänglich und zu einem vernünftigen Preis. Ich habe den Innenraum so gestaltet, wie ich es wollte.
    Nixie-Röhren sind es die LC-513 und ähnliche. Es gibt auch eine Version für den Z566M, für deren Einbau eine spezielle Baugruppe erforderlich war (ebenfalls von Electronix) :)
    Ich habe ein paar Teile gebaut, die sich im Logikmodul und in der Farbe der LEDs auf der Rückseite unterscheiden. Die Leds sind, wie sie sind - das Privileg des Designers. Sie beleuchten nicht die Röhren, sondern die Wand/Umgebung hinter der Uhr. Ich weiß, dass es Kritiker für die Montage von Dioden in Uhren gibt - ich war mir nicht sicher, ob ich sie haben möchte - es gibt eine Option, sie auszuschalten. Auch die Wahl der Farbe der Lötmaske ist nur meine Fantasie. Auf der Vorderseite ist es dunkel, so dass die Platte unauffällig ist und auf der Rückseite weiß, um das Licht von den LEDs besser zu streuen.

    Das Projekt hat seine Seite: http://open-nixie.elektrofanklub.pl/.
    Ich füge dem Beitrag Unterlagen hinzu, aber es gibt auch ein Github-Repository: https://github.com/limonit/opennixie

    Nixie Uhr - das Projekt Open Nixie Nixie Uhr - das Projekt Open Nixie Nixie Uhr - das Projekt Open Nixie Nixie Uhr - das Projekt Open Nixie Nixie Uhr - das Projekt Open Nixie Nixie Uhr - das Projekt Open Nixie Nixie Uhr - das Projekt Open Nixie
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    Über den Autor
    Limonit
    Niveau 13  
    Offline 
    Limonit hat 138 Beiträge mit der Bewertung 366 geschrieben und dabei 1 Mal geholfen. Wohnt in der Stadt Wwa. Er ist seit 2007 bei uns.
  • #2
    NIXIE_123
    Niveau 32  
    1. Wie wird die Zeit gemessen? Innerhalb der CPU in der Funktion und ab und zu Korrektur von ds3231 oder bekommt der Prozessor nur regelmäßig Zeit von ds3231?

    2. Gibt es eine Helligkeitsanpassung der Displays und wie wird diese implementiert? Über Software-Funktion oder vielleicht Hardware-PWM und Multiplexing?
  • #3
    Limonit
    Niveau 13  
    Ad1. Bei der Version mit ATmega328 und DS3231 wird die Zeit in der CPU gemessen und alle 30 Minuten vom RTC-Chip aktualisiert. Da der Prozessor von einem internen RC-Oszillator getaktet wird, ist diese Zeitgenauigkeit ziemlich schlecht. Daher wird während jeder Aktualisierung eine Kalibrierung durchgeführt (es handelt sich genau um eine Änderung des Betriebsbereichs des Zählers, der die Timer 0-Interrupts zählt). Da es mit ganzen Zahlen arbeitet, weist die Kalibrierung selbst einige leichte Ungenauigkeiten auf. Aus diesem Grund erreicht die Uhr erst nach 1-2 Stunden eine gute Genauigkeit. Ohne Kalibrierung beträgt die Ungenauigkeit auf der Stundenskala je nach Gerät sogar einige Dutzend Sekunden.

    Ad2. Es gibt eine Helligkeitsregelung - es ist eigentlich ein einstufiges Dimmen. Die Anzeige wird dynamisch gesteuert - das Dimmen besteht in der Auferlegung von PWM mit 50% Einschaltdauer und einer Periode von 200 µs. Das Display verfügt über eine implementierte Auffrischungsfunktion, die alle 100 µs aktiviert wird und zusätzlich zur Dimmunterstützung auch die Überblendung unterstützt, d. h. die Zifferndiffusion während einer Änderung.
  • #4
    lombard1
    Niveau 13  
    Ich schaue mir die Bilder an und es schien mir, dass dies eine neu entwickelte ElectroNIXclock Z560M Nixie-Uhr ist.
    Hier der Thread: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2858244.html#14293490
    Und das sind nur Gehäuse aus dieser Quelle. Die Z560M sind schöne Röhren, ich habe einige auf Lager.
    In dem Projekt von elektroNIXclock wurde RTC in ATmange16 mit Asynchronous Timer realisiert.
    Ich werde hinzufügen, dass ich alle Uhren aus dieser Quelle gemacht habe.
  • #5
    yego666
    Niveau 33  
    Es sieht gut aus.
    Ich beneide dich um deinen ästhetischen Sinn.
    Meine Entwürfe haben immer ein ästhetisches Finish verpasst, daher meine Frage, wo kann man so schöne, stilvolle Gehäuse kaufen?
  • #6
    lombard1
    Niveau 13  
    Suchen Sie auf einer bekannten Auktionsseite nach dem Namen elektroNIXclock ;)
  • #7
    yego666
    Niveau 33  
    Vielen Dank.
    Ich habe endlich etwas gefunden, das meiner Nixie-Uhr gefallen wird.
    Es war einmal eine solche Uhr auf der DCF77, aber ich hatte keine schöne Box.
  • #8
    Limonit
    Niveau 13  
    lombard1 hat geschrieben:
    Die Z560M sind schöne Röhren, ich habe einige auf Lager.
    In dem Projekt von elektroNIXclock wurde RTC in ATmange16 mit Asynchronous Timer realisiert.

    Die ZM1020 Tesla sehen am schönsten aus. Sie haben einen seltenen Filterton - sehr intensives Rot. Leider habe ich nur 2 Stück davon. Es ist schwer, diese zu finden.

    Ich entschied mich jedoch für eine dedizierte RTC. Soweit ich mich erinnere, wird in Electronix die Zeit mehrere Stunden lang mit einem Kondensator gehalten. Da ich meine Uhren oft für längere Zeit ausschalte, war das etwas zu wenig. Lithiumbatterien halten viele Jahre. Ich hatte eine CR2032 in einer alten Uhr und sie funktionierte nach ungefähr einem Dutzend Jahren weiter. Der CR1220 hat ein paar Mal weniger Kapazität, aber ein paar Jahre wird sie definitiv funktionieren.

    yego666 hat geschrieben:
    Es sieht gut aus.
    Ich beneide dich um deinen ästhetischen Sinn.

    Danke, aber leider gehört das Gehäuse nicht mir. Aber Tatsache ist - es ist großartig. Allerdings Leiterplatten - in China bestellt. Es gibt keine Probleme mit den Farben der Lötmaske, es gibt auch keine Probleme mit der doppelseitigen Beschreibung - sie ist normalerweise im Standardangebot enthalten. Man kann etwas an die Leiterplatte anbringen, Inschriften, Informationen, Logos usw.
    Es war ein bisschen mühsam, das Design in das Gehäuse einzubauen. Ich hatte das Gehäuse schon früher. Nach der ersten Messung musste ich das Projekt der Platine mehrmals drucken, auf die Gehäuseelemente aus Plexiglas setzen und prüfen, ob alle Löcher passen usw. Dann mußte ich es immer wieder korrigieren. Aber es hat geklappt und die Platinen passen gut hinein.
  • #9
    yego666
    Niveau 33  
    Limonit hat geschrieben:
    Danke, aber leider gehört das Gehäuse nicht mir.

    Komm schon, niemand wird dich beschuldigen. Was zählt, ist die Fähigkeit, verschiedene Elemente anzupassen, um ein großartiges Endergebnis zu erzielen.
    Leider habe ich sie nicht, aber ich kann die Leistungen anderer Leute bewundern 😉
  • #10
    danthe
    Niveau 30  
    Man kann die Atmega in den Sleep-Modus versetzen und nur bei Unterbrechung des Timers jede Sekunde die erforderlichen Vorgänge ausführen, prüfen, ob die Uhr extern mit Strom versorgt wird und wenn nicht, wieder in den Sleep-Modus versetzen.
  • #11
    fotomh-s
    Niveau 22  
    Limonit hat geschrieben:
    Bei der Version mit ATmega328 und DS3231 wird die Zeit in der CPU gemessen und alle 30 Minuten vom RTC-Chip aktualisiert.

    Was ist der Vorteil dieser Lösung gegenüber dem Abrufen der Zeit vom RTC-Chip in Echtzeit?
  • #12
    Judas
    Niveau 14  
    Kein. Es ist ungenau und die CPU wird sowieso die meiste Zeit kaum belastet. In meinen Lösungen nehme ich mir regelmäßig Zeit von RTC und muss mich nicht um Genauigkeit und alle Arten von Zeitkorrekturalgorithmen kümmern. Wenn man bei DS einen präzisen Quarzoszillator hat, muss die Uhr praktisch nicht eingestellt werden. Auch nach vielen Jahren.
  • #13
    marek-zarzycki
    Niveau 27  
    Könnten Sie eine Uhr mit Radiosynchronisation machen? Es geht um Zeitsynchronisation wie Wanduhren usw.
  • #14
    Limonit
    Niveau 13  
    Es gibt viele Informationen, dass eine häufige Kommunikation mit dem RTC-Schaltung zu Ungenauigkeiten bei der Zeitmessung führt. Meine Erfahrungen bestätigen dies nicht, sowohl mit dem DS3231 als auch mit dem DS1307. Persönlich hatte ich ein anderes Problem - von Zeit zu Zeit verlor der RTC-Chip die richtige Zeit und wechselte zu einer zufälligen Zeit (nach dem Einschalten). Ich vermute, dass dies mit dem Stromausfall während der Kommunikation zusammenhängt. Bis zum Ende habe ich es nie bestätigt, vielleicht gab es nur einige andere Fehler in der Software. Jetzt wird die Kommunikation jede halbe Stunde durchgeführt und es funktioniert seit fast einem Jahr perfekt. Dies ist jedoch möglicherweise nicht erforderlich.

    Ich wollte DCF77 nicht machen - es funktioniert bei mir sehr durchschnittlich. Ich habe solche Uhren und manchmal können sie einige Tage lang nicht synchronisiert werden. Theoretisch wäre es möglich, ein Logikmodul mit einem Funkempfänger herzustellen, aber meiner Ansicht nach sind diese Module und Antennen groß, und ich weiß nicht, ob sie in das Gehäuse passen würden. Ich kann einen solchen Empfänger nicht selbst herstellen. Also theoretisch ja, praktisch eher nicht.
  • #15
    Judas
    Niveau 14  
    Es gibt mehrere Probleme mit DCF77, von denen Nummer 2 wahrscheinlich "schmerzhafter" ist:
    1 - in der Tat, wie Kollege Limonit beschreibt, die Abmessungen des Empfängers, die Schwierigkeit die Wicklung der Antenne 77,5-kHz zu machen. Man kann versuchen, Module und Antennen von asiatischen billigen Uhren zu verwenden.
    2 - Störung durch den HV-Wandler. Ein funktionierender Konverter (wie bei dieser Konstruktion) verursacht Funkstörungen, und darauf basiert die DCF-Kommunikation. Das Thema wurde mehrfach in verschiedenen Foren angesprochen und niemand hat eine sinnvolle Lösung gefunden. Das Abschirmen des Konverters, das Wegschieben der DCF-Antenne von der Uhr usw. sind Er­satz­lö­sungen.

    Die Synchronisation mit dem Sender ist in unserer Region auch ohne diese Störung durch den Wandler schlecht. Ich habe eine Uhr mit DCF-Synchronisierung hergestellt, aber nach vielen Experimenten bin ich zu dem Punkt gekommen, dass sich der Empfänger mit der DCF-Antenne an einem 1,5 m langen abgeschirmten Kabel befindet :) Die Software sollte standardmäßig zu jeder vollen Stunde Synchronisierung durchführen. Durch Manipulieren der Antennenausrichtung konnte ich die richtige Synchronisierung 18/24 erreichen.
  • #16
    lombard1
    Niveau 13  
    Ich bestätige das Problem Nummer 2 im Fall des Gleichspannungswandlers.
    Ich bin jedoch mit Problem 1 nicht einverstanden. Ich verwende DCF77-Empfänger ähnlich dem Typ auf dem Foto und habe kein Problem mit dem Signalempfang und seiner Synchronisation.
    Und es war in einem Gebäude durch mehrere Mauern und ich habe im Osten des Landes getestet.
    Ich muss jedoch bemerken, das war ein anderer Typ der Uhr.
    Und über die entsprechende Mikroprozessorsoftware kann ich über RS232 am Terminal den Moment der Synchronisation verfolgen.
    Die RS232-Signalüberwachung ist nur eine Option zur Steuerung.
    Die Module auf dem Foto sind derzeit im Verkauf, sie sind abgestimmt und man muss keine billigen asiatischen Uhren kaufen, um sie zu erhalten ;)
    Nixie Uhr - das Projekt Open Nixie

    Man kann die Verwendung des ESP8266-Chipsatzes für die NTP-Zeitsynchronisierung erwägen.
  • #17
    fotomh-s
    Niveau 22  
    Limonit hat geschrieben:
    Es gibt viele Informationen, dass eine häufige Kommunikation mit dem RTC-Schaltung zu Ungenauigkeiten bei der Zeitmessung führt. Meine Erfahrungen bestätigen dies nicht, sowohl mit dem DS3231 als auch mit dem DS1307.


    Es ist wahrscheinlich so ein Mythos, die ganze Idee von RTC-Schaltungen ist es, die Zeit richtig zu messen. Ich verstehe nicht, was der Grund dafür wäre, das Register wird wie jedes andere abgelesen, wie würde es den Betrieb der RTC und ihr Timing beeinflussen?
  • #18
    Limonit
    Niveau 13  
    lombard1 hat geschrieben:
    Man kann die Verwendung des ESP8266-Chipsatzes für die NTP-Zeitsynchronisierung erwägen.


    Diese Lösung ist bereits vorhanden. Die Uhr verfügt über ein abnehmbares Logikmodul und passt zum Wemos D1 mini, der über ESP8266 verfügt und über NTP synchronisiert wird.
    Ich habe es in Arduino programmiert. Das Problem ist, dass dort im Hintergrund noch viele Dinge erledigt werden und es manchmal nicht einfach ist, eine dynamische Röhrensteuerung durchzuführen. Infolgedessen blinkt die Anzeige manchmal für einen Moment.
  • #19
    yego666
    Niveau 33  
    Judas hat geschrieben:
    1 - in der Tat, wie Kollege Limonit beschreibt, die Abmessungen des Empfängers, die Schwierigkeit die Wicklung der Antenne 77,5-kHz zu machen. Man kann versuchen, Module und Antennen von asiatischen billigen Uhren zu verwenden.

    Es besteht keine Notwendigkeit, chinesische Uhren zu verwenden.
    Es gibt ein Kit 2002A, das auf dem Chip U4221B basiert, es ist ein vorgefertigter DCF-Signalempfänger. Ich benutze es in meinen NIXIE-Uhren und es gab nie Probleme damit.
    Natürlich "fängt" es das DCF-Signal im Westen des Landes häufiger, aber auch in Warschau wird es mehrmals am Tag durchgeführt, was völlig ausreicht.
    Wenn es keine Synchronisation gibt, misst der Prozessor, der mit 2^15 Hz Quarzoszillator läuft, die Zeit selbst und ich habe ihn kalibriert, bis die wöchentliche Abweichung weniger als 1 Sekunde betrug.

    Judas hat geschrieben:
    2 - Störung durch den HV-Wandler. Ein funktionierender Konverter (wie bei dieser Konstruktion) verursacht Funkstörungen, und darauf basiert die DCF-Kommunikation. Das Thema wurde mehrfach in verschiedenen Foren angesprochen und niemand hat eine sinnvolle Lösung gefunden. Das Abschirmen des Konverters, das Wegschieben der DCF-Antenne von der Uhr usw. sind Er­satz­lö­sungen.

    Ich habe es so gelöst, dass das Display und damit der Konverter vom Bewegungsmelder ausgelöst werden.
    Wenn der Gleichspannungswandler nicht funktioniert, wird der Prozessor von Superkondensatoren 40 F gespeist, was für etwa 14 Betriebsstunden ausreicht. Dann fängt der DCF-Empfänger normalerweise die Synchronisation ab. Natürlich beginnt der Prozessor mit dem Laden der Superkondensatoren, wenn diese bereits niedrige Spannung haben. Wenn zufällig keine Spannung im Netz vorhanden ist, funktioniert die Uhr nicht mehr. Wenn die Spannung zurückkehrt, wird die Uhr nach einiger Zeit wieder aufgeladen und mit dem DCF-Signal synchronisiert. Es reicht für mich aus. Darüber hinaus gab es nie einen Fall, in dem die Uhr ausgeschaltet war.
  • #20
    pawelr98
    Niveau 39  
    Da laut der Website die Stromversorgung zwischen 10 und 12 V liegt, warum verwendet Kollege die veraltete 34063 anstelle der UC3843, die für solche Anwendungen vorgesehen ist?
    Wir haben sofort einen eingebauten Mosfet-Treiber und müssen keine Transistoren hinzufügen, um das Gate zu steuern.
    Zusätzlich kann der Widerstand, der den Schlüsselstrom misst, einen niedrigeren Wert haben, was den Wirkungsgrad des Wandlers erhöht.

    In Nixie-Designs halten sich die Leute an 34063/555 fest, wenn es andere beliebte ICs gibt, die für diesen Zweck viel besser geeignet sind.
  • #22
    pawelr98
    Niveau 39  
    Judas hat geschrieben:
    2 - Störung durch den HV-Wandler. Ein funktionierender Konverter (wie bei dieser Konstruktion) verursacht Funkstörungen, und darauf basiert die DCF-Kommunikation. Das Thema wurde mehrfach in verschiedenen Foren angesprochen und niemand hat eine sinnvolle Lösung gefunden. Das Abschirmen des Konverters, das Wegschieben der DCF-Antenne von der Uhr usw. sind Er­satz­lö­sungen.


    Das Problem kann anders gelöst werden, indem einfach die Stromversorgung direkt vom Netz 230 V verwendet wird.
    Aber dann kann man die 74141 für diesen Zweck eher nicht verwenden, da sie einfach solche Spannung nicht aushalten kann (soweit ich mich erinnere, können sie etwa 50-60 V aushalten). Es sei denn, wir verwenden ein transformatorloses lineares Netzteil und begrenzen die Spannung auf 180-200 VDC. Andernfalls benötigen wir eher die CD4028 + eine Reihe MPSA42 oder in einer anderen Version einen Schaltkreis mit Leistungstransistoren für 250-300 V.
  • #23
    NIXIE_123
    Niveau 32  
    Limonit hat geschrieben:
    Dimmen besteht in der Auferlegung von PWM mit 50% Einschaltdauer und einer Periode von 200 µs.

    Code: c
    Melde dich an, um den Code zu sehen

    Ich sehe, das wird durch Variable von cntr. realisiert. Ich vermute, sie ist abwechselnd mal 0, mal 1.
    Wo gibt es die Nullstellung?
  • #24
    Limonit
    Niveau 13  
    Man könnte sagen, nirgendwo.
    Die Variable wird inkrementiert und dann wird das niedrigstwertige Bit zum Vergleich herangezogen, das abwechselnd 0 und 1 ist:
    Code:
    ++cntr & 1
  • #25
    NIXIE_123
    Niveau 32  
    Bin ich der einzige, der das leise Multiplexen der Röhren hört? Besonders in der Nacht.
  • #26
    yego666
    Niveau 33  
    Ich kann so etwas nicht hören, also hast du entweder sehr laute Transistoren oder du hast ein wunderbares Gehör.
  • #27
    Krzysztof Kamienski
    Niveau 43  
    Und ich kann nichts hören. Auf das Design bin ich nicht eingegangen, aber auf dem 6. und 8. Foto sehe ich eine Drossel, wahrscheinlich einen Wandler, und es kann bei variabler Last (Kathoden-Multiplexing) etwas brummen.
  • #28
    pawelr98
    Niveau 39  
    Oh, man hört manchmal, junge Leute können bis 20 kHz hören.

    Ich habe eine Nixie-Uhr und habe dafür ein normales 9V Schaltnetzteil verwendet.
    Nachts war es echt nervig, weil das Netzteil im Takt mit dem Aufleuchten der Röhren (im Sekundentakt) "gezwitschert" hat.
    Bis ich auf einen klassischen 12V + 7809 Transformator umgestiegen bin und endlich glückselige Stille.
    Beim Mittelwellenfunk hört man jedoch immer noch, wie das Aufleuchten der Röhren die Art der Störungen verändert.
    Ein primitiver Wechselrichter für ne555 (ich habe so ein Kit einmal gekauft, ich hätte persönlich nie so einen Müll gemacht) verursacht Störungen.

    Wenn die Wandler nicht ordnungsgemäß gemacht wurden oder die Spulen nicht gesichert sind, werden sie "singen".

    Wenn Sie eine solche Option haben, ist die direkte Stromversorgung vom Netz mit einem Minimum an Bauteilen am bequemsten und gleichzeitig können Sie den Strom noch unabhängiger von der Röhre und der aktuell leuchtenden Ziffer machen, da der Serienwiderstand größer ist.
  • #29
    NIXIE_123
    Niveau 32  
    Ich habe nicht geschrieben, dass es ungefähr 4x z566m + 2x z573m sind.
    Bei 6x IN-12s war das Röhrenzwitschern fast gleich Null.
    Der Wandler ist es nicht, er gibt Strom über ein langes Kabel.
    Der Ton nimmt ab, wenn ich die Anodenspannung runtermache, aber auch die Helligkeit nimmt ab.
    Dies sind die Schwingungen der Drähte in den Röhren. Selbst wenn man eine in die Hand nimmt und dreht, kann man hören, wie sie sich bewegen.

    Zitat:
    Das Multiplexen der Anzeige bringt Nachteile mit sich, die hier nicht verschwiegen werden sollen:
    1. es produziert Störungen, die sich negativ auf den DCF-Empfang in unmittelbarer Nähe auswirken und
    2. es läuft nicht geräuschlos ab; die Röhren zirpen ganz leicht.


    Quelle: http://stefankneller.de/elektronik/nixieuhr/nixiebeschreibung.html
  • #30
    Limonit
    Niveau 13  
    Ich auch höre manchmal Röhren.
    Beim Programmieren ist dies einer der Faktoren bei der Auswahl der Bildwiederholfrequenz von Displays. Es sind mit ziemlicher Sicherheit die durch den elektrostatischen Effekt verursachten Schwingungen der Elektroden. Die Schwingungen werden aufs Röhrenglas übertragen und in einigen Frequenzbereichen schwingt die gesamte Röhre mit. Das gleiche passiert bei den VFD-Röhren.
    Der Effekt kann durch Manipulation der Sweep-Frequenz der Displays reduziert werden.