Daniel Hundt - Der Hobby-Elektroniker

Übersicht

Inhalt

In diesem Bereich sollen einige Bauteile und Module vorgestellt werden, die ich im Laufe der Zeit studiert und mit denen ich in kleineren Projekten Erfahrung gesammelt habe.

Einen kleinen Bericht über meinen Einstieg und Fortschritt habe ich im Abschnitt Elektronik auf der Startseite formuliert.

Achtung: Fehlerteufel!

Da ich mein Wissen bisher nur indirekt (über Bücher und Online-Artikel) erweitert habe und noch nicht so sehr viel Praxis-Erfahrung habe, sind alle Informationen in diesem Bereich mit Vorsicht zu genießen! Wenn etwas falsch ist oder besser geht, bitte ich daher um einen Hinweis. Man lernt schließlich nie aus ;-)

// TODO:

Auch diese Seite soll sich nach und nach weiterentwickeln. Einige Themen sind nur angeteasert und sollen später noch im Detail mit Leben gefüllt werden.

Bauteile

Passive Bauteile

Passive Bauelemente sind jene, die keine Verstärkerwirkung zeigen und keine Steuerungsfunktion besitzen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrisches_Bauelement
  • Widerstand
    Widerstand
  • Kondensator
    Kondensator
  • Spule
    Spule
  • Sicherung
    Sicherung
  • Quarz
    Quarz
  • Lautsprecher
    Lautsprecher

Widerstände begrenzen den Strom und dienen häufig dazu, Elemente auf eine bestimmtes Spannungspotenzial zu bringen (Pull-Up Widerstand). Kondensatoren puffern kurze Spannungsänderungen (Tiefpassfilter) und dienen ggf. als Batterie oder filtern Gleichspannungsanteile heraus (Hochpass). In Spulen wird durch Spannungsänderung eine Spannung induziert, die ggf. höher als die Eingangsspannung ist (Step-Up-Wandler). Spule und Kondensator bilden einen Schwingkreis ("Wechselstrom"), mit dem ich mich bisher allerdings noch nicht wirklich befasst habe. Eine Sicherung begrenzt den Strom. Wird der Wert überschritten, brennt die Sicherung durch und der Stromkreis wird unterbrochen. Der Quarz dient zur Erzeugung einer stabilen Frequenz z.B. für den Takt des Mikrocontrollers. Der Lautsprecher ist intern eine Spule, die Schwingungen und damit Töne erzeugt.

Aktive Bauteile

Aktive Bauelemente zeigen in irgendeiner Form eine Verstärkerwirkung des Nutzsignals oder erlauben eine Steuerung.

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrisches_Bauelement
  • LED
    LED
  • Diode
    Diode
  • Transistor
    Transistor
  • Optokoppler
    Optokoppler
  • 7-Segment-Anzeige
    7-Segment-Anzeige
  • LED-Display
    LED-Display

Eine LED leuchtet bei korrekter Polung und sperrt (wie die Diode) bei umgekehrter Polung. Ein Transistor leitet zwischen Emitter und Kollektor (bzw. Source und Drain) wenn an der Basis (bzw. Gate) eine Spannung anliegt. Er dient als Schalter oder Verstärker. Beim Optokoppler handelt es sich um eine LED und einen Sensor mit Transistor: Leuchtet die LED fließt auf der anderen Seite Strom. Er wird verwendet um 2 Stromkreise zu trennen und z.B. ein Brummen durch unterschiedliche Potenziale oder Beschädigung durch zu große Spannung (Steuer- und Arbeitskreis) zu vermeiden. Die 7-Segment-Anzeige besteht aus 7-LED-Teilen, die eine Ziffer (bzw. einen Buchstaben oder Symbol) bilden. Das LED-Display besteht wie ein Bildschirm aus vielen Pixeln.

Mechanische Bauteile

  • Platine
    Platine
  • Schalter / Taster
    Schalter / Taster
  • Buchse
    Buchse
  • Potentiometer / Trimmkondensator
    Potentiometer / Trimmkondensator
  • Encoder
    Encoder
  • Relais
    Relais

Unter "mechanischen Bauteilen" habe ich Bauteile zusammengefasst, die außer dem Leiten von Strom keine weitere Funktion haben. Auf der Platine werden alle Bauteile durch Drahtbrücken verbunden bzw. verlötet. Via Schalter und Taster kann der Stromkreis geschlossen oder unterbrochen werden. Diverse Buchsen helfen, die Verbindung mit anderen Bauteilen (z.B. Netzteil oder Motor) sicher zu stellen. Potentiometer sind mechanisch regelbare Widerstände, ein Trimmkondensator entsprechend ein mechanisch regelbarer Kondensator. Der Encoder gibt kurze Pulse (verbinden zweier Pins), über die die Drehrichtung ermittelt werden kann. Ein Relais öffnet und schließt einen getrennten Stromkreis mechanisch mit Hilfe einer Spule.

Integrierte Schaltungen

Demgegenüber sind u. a. in integrierten Schaltkreisen mehrere gleichartige oder unterschiedliche Funktionseinheiten zu einem komplexen Bauelement integriert, also zusammengefasst.

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrisches_Bauelement
  • Mikrocontroller
    Mikrocontroller
  • USB Programmer
    USB Programmer
  • Odroid U3
    Ein-Platinen-Computer

Der Mikrocontroller kann mit weiteren Modulen verbunden werden und mit diesen Kommunizieren. Durch die Programmierung am PC ("Programmer") können die unterschiedlichsten Anforderungen erfüllt werden.

  • USB-Modul
    USB-Modul
  • 433 MHz Funk-Modul
    433 MHz Funk-Modul
  • Bluetooth-Modul
    Bluetooth-Modul
  • LAN-Modul
    LAN-Modul
  • Funkuhr-Modul
    Funkuhr-Modul
  • Gyroskop-Modul
    Gyroskop-Modul
  • Handy-Modul
    Mobilfunk-Modul (SMS)
  • Verstärker-Modul
    Verstärker-Modul (Class D)

Integrierte Schaltungen (kurz "IC") gibt es in allen möglichen Varianten, für die unterschiedlichsten Funktionen und mit diverser (interner wie externer) Komplexität im Aufbau.

  • Spannungsregler
  • Schieberegister
  • Thermometer
  • Infrarot Empfänger
  • I/O Expander
  • Timer

Spannungsquellen

Damit die ganze Bauteile funktionieren braucht es natürlich Strom. Dieser kann von mehreren Quellen bereitgestellt werden.

  • Stecker-Netzteil
    Block-Netzteil
  • Batterien
    Batterien / Akkus
  • USB-Netzteil
    USB
  • Solarzelle
    Solarzellen

Experimente / Module / Projekte

Modularisierung

Wie in der Softwareentwicklung gilt auch in der Elektronik: Teile und Herrsche. Einzelne aktive und passive Bauteile können mit ihrer eigenen Funktion zu Modulen mit neuer Funktion kombiniert werden. Die fertigen Module können wiederum in kleineren oder auch größeren Projekt eingesetzt werden. Praktisch: Auf jeder Ebene kann man ansetzten. Wenn man auf einer Ebene nicht weiterkommt oder das Detailwissen nicht benötigt wird, wird einfach auf ein fertiges Modul zurückgegriffen. Gibt es kein fertiges Modul, kann es ggf. selbst aus kleineren Funktionseinheiten erstellt werden.

Schaltungen

  • verpolungssichere Spannungsversorgung
  • stabile Spannungsversorgung
  • LED ansteuern
  • Relais als Schalter
  • Transistor als Schalter
  • Optokoppler als Schalter
  • Mikrocontroller Grundschaltung ohne Quarz
  • Mikrocontroller Grundschaltung mit Quarz
  • Schieberegister ansteuern
  • MOS-FET Schalter via Optokoppler
  • 7-Segment-Anzeige ansteuern
  • Tacho-Signal von PC-Lüfter auswerten
  • PC-Lüfter mit PWM regulieren
  • Einfache Kommunikation via GPIO
  • USB-Kommunikation mit Mikrocontroller
  • Infrarot empfangen und senden
  • 7-Segment-Display ansteuern
  • Dreh-Encoder auswerten

Projekte

  • Modul-Platine
  • Lüftersteuerung
  • Solarzellen und Akku / USB-Powerbank als kostengünstige und umweltfreundliche Stromversorgung
  • Steuerung RGB-LED-Strip, Spielereien mit ATTiny2313 und PWM
  • Versenden und Empfangen von SMS via Mikrocontroller
  • Odroid als Homeserver via Homepage ansteuern

zukünftige Entwicklung

Im Laufe der Zeit sollen noch weitere Themen, Experiemente und Projekte im Bereich Elektronik betrachtet werden.

  • Kommunikation: I²C, SPI, 1-Wire, Bluetooth, LAN, WLAN, Infrarot, 433 Mhz Funk, SMS versenden und empfangen
  • Sensoren: Temperatur, Helligkeit, Entfernung (optisch + Ultraschall), Lage/Beschleunigung (Gyroskop)
  • weitere Elemente: Funkuhr, LED-Displays, externe Speicher, Drehpoti/Encoder
  • Wechselstrom: Verstärker, Step-Up-Wandler, Radio, Signal-Generator