Elektronik-Hacks. mitp. Ein Do-It-Yourself-Guide für Einsteiger. Simon Monk. Zahlreiche Projekte mit Sensoren, Fernsteuerungen, Motoren und Arduino

Transkript

1 Simon Monk Elektronik-Hacks Ein Do-It-Yourself-Guide für Einsteiger Zahlreiche Projekte mit Sensoren, Fernsteuerungen, Motoren und Arduino Übersetzung aus dem Englischen von Knut Lorenz en mitp

2 Danksagungen 17 Einführung 19 1 Erste Schritte Bezugsquellen Beschaffung von Bauteilen Geräte zum Hacken Die wichtigsten Werkzeuge Abisolieren eines Kabels Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Kabelverbindung durch Verdrillen Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Kabelverbindung durch Löten Schutzvorkehrungen Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Löten Kabel verbinden Durchgangsprüfung Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Computerlüfter als Lötrauchabsauger Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Aufbau Zusammenfassung 41 2 Theorie und Praxis Zusammenstellen einer Ausrüstung für Einsteiger 43 2.I.I Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Identifizieren elektronischer Bauteile Widerstände Kondensatoren Dioden LEDs Transistoren : 50 7

3 2.2.6 Integrierte Schaltkreise (ICs) Sonstiges SMD-Bauteile Strom, Widerstand und Spannung Strom Widerstand Spannung Das ohmsche Gesetz Leistung Lesen eines Schaltplans Erste Regel für Schaltpläne: Positive Spannungen gehören nach oben Zweite Regel für Schaltpläne: Ablauf von links nach rechts Bezeichnungen und Werte Schaltzeichen Zusammenfassung 60 3 Einfache Hacks Erhitzen eines Widerstands Erforderliche B auteile und Werkzeuge Das Experiment Verwenden von Widerständen zur Spannungsteilung Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Umwandeln eines Widerstandswerts in eine Spannung (und Bau eines Belichtungsmessers) Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Mobile Kleinleuchte mit Dämmerungsschalter Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Steckplatine 70 3.^3 Schaltungsaufbau Auswahl eines Bipolartransistors Datenblätter MOSFETs PNP- und N-Kanal-Transistoren Gebräuchliche Transistoren Steuern eines Motors per Leistungs-MOSFET Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Steckplatine 81

4 3.7 Auswahl eines geeigneten Schalters Taster Mikroschalter Wechselschalter Zusammenfassung 86 4 LEDs LEDs vor dem Durchbrennen schützen Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Dioden LEDs Testen Auswahl einer geeigneten LED Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Helligkeit und Öffnungswinkel Mehrfarbige LEDs Infrarot-und Ultraviolett-LEDs LEDs zur Beleuchtung verwenden Konstantstromquelle mit dem LM Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsentwurf Steckplatine Schaltungsaufbau Flussspannung einer LED messen Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Verwenden vieler LEDs LEDs blinken lassen Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Steckplatine Verwenden einer Lötstreifenrasterplatine zum Aufbau des LED-Blinkers 105.1* Entwurf des Schaltungsaufbaus Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Fehlerbehebung Verwendung eines Laserdioden-Moduls Hacken eines Spielzeugautos Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Ladung eines Kondensators 115 9

5 4.9.3 Schaltungsentwurf Schaltungsaufbau Testen Zusammenfassung Batterien und Stromversorgung Auswahl einer geeigneten Batterie Speicherkapazität Maximale Entladungsrate Einwegbatterien Akkus Laden von Batterien und Akkus C Überladung Tiefentladung Lebensdauer Laden eines NiMH-Akkus Normales Laden Schnelles Laden Laden eines verschlossenen Bleiakkus Laden mit regelbarem Labornetzgerät Laden eines LiPo-Akkus Hacken eines Mobiltelefonakkus Spannungsregelung Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Steckplatine Spannungs Verstärkung Berechnung der Laufzeit Notstromversorgung Dioden Ladungserhaltung 138 5:11 Solarzellen Überprüfen eines Solar-Moduls Ladungserhaltung via Solar-Modul Minimierung des Energieverbrauchs Zusammenfassung Arduino-Hacks Anschluss des Arduinos und eine blinkende LED 144 io

6 6.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Arduino anschließen Sketch zum Blinken der LED ändern Relaissteuerung per Arduino Relais Arduino-Ausgänge Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Umbau eines elektronischen Spielzeugs Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Der serielle Monitor Software Spannungsmessung mit dem Arduino Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software LED-Ansteuerung per Arduino Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software (Blinken) Software (Helligkeit) Tonwiedergabe mit dem Arduino Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Arduino-Shields Relaissteuerung über eine Webseite Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Netzwerkkonfiguration Testen Software Steuern eines LCD-Shields per Arduino Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software ;. 179

7 6.10 Steuern eines Servos mit dem Arduino Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Charlieplexen von LEDs Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Automatische Kennworteingabe Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Zusammenfassung Modul-Hacks Bewegungsmelder Erforderliche Bauteile und Werkzeuge (PIR und LED) Steckplatine Erforderliche Bauteile und Werkzeuge (PIR und Arduino) Schaltungsaufbau Software Entfernungsmessung per Ultraschall Erforderliche Bauteile und Werkzeuge (PIR und Arduino) Der Entfernungsmesser HC-SR Der Entfernungsmesser MaxBotix LV-EZi Funkfernsteuerungen Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Steckplatine Funkfernsteuerung und Arduino Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Software 205 7>5 Drehzahlregelung per Leistungs-MOSFET Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Steckplatine Software Steuerung eines Gleichstrommotors mit einem H-Brücken-Modul Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Steckplatine? 214

8 7.7 Steuerung eines Schrittmotors mit einem H-Brücken-Modul Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Ein einfaches Roboterfahrzeug Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Testen Software Siebensegmentanzeigen Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Echtzeituhr Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Zusammenfassung Sensor-Hacks Gasmelder Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Der Komparator LM Steckplatine Anschluss des Methangas-Sensors am Arduino Farbmessung : Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Vibrationsmessung Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Temperaturmessung Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Beschleunigungsmessung Erforderliche Bauteile und Werkzeuge..'

9 8.5.2 Schaltungsaufbau Software Magnetfeldermessen Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Zusammenfassung Audio-Hacks Audiokabel I.I Allgemeines Löten an Audiosteckern Stereosignal zu Mono konvertieren Mikrofon-Module UKW-Abhörwanze Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Testen Auswahl von Lautsprechern i-watt-audioverstärker Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Testen Tonerzeugung mit dem Timer-Baustein Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Steuerung elektronischer Musikinstrumente via USB Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Ay.ssteuerungsmessung per Software 282 ' Erforderliche Bauteile und Werkzeuge Schaltungsaufbau Software Zusammenfassung Elektronische Geräte öffnen und reparieren Vermeidung von Stromschlägen

10 10.2 Auseinandernehmen und Wiederzusammenbauen von Geräten Überprüfen von Sicherungen Überprüfen von Batterien Überprüfen einer Heizspirale Aufspüren und Ersetzen defekter Bauteile Überprüfen von Bauteilen Entlöten Bauteile ersetzen Ausbau noch brauchbarer Bauteile Wiederverwendung eines Mobiltelefonladegeräts Zusammenfassung Werkzeuge Verwendung eines Multimeters Durchgangsprüfer Und Diodentest Widerstand Kapazität Temperatur Wechselspannung Gleichspannung Gleichstrom Wechselstrom Frequenz Überprüfen eines Transistors mit dem Multimeter Regelbare Labornetzgeräte Kurz vorgestellt: Das Oszilloskop Software Simulation Fritzing EAGLE Online-Rechner Widerstandsrechner Zusammenfassung 307 A Bauteile 309 B Über den Autor 317 Stichwortverzeichnis