Description
Book SynopsisSo richtig Spaß hat man mit Elektronik, wenn man schraubt, lötet und am Ende funktioniert, was man gebaut hat. Gerd Weichhaus führt Sie ein in das korrekte und kreative Basteln mit Elektronik. Sie erfahren, wie Schaltungen und Schaltbilder aufgebaut sind, wie Sie Geräte ausschlachten und Ihr Werk mit Energie versorgen über Akkus, Netzteile, Spannungswandler oder Solartechnik. Außerdem erhalten Sie eine Einführung in Messtechnik und Fehlersuche, Niederfrequenz- und Hochfrequenztechnik, Analog- und Digitaltechnik und vieles mehr. Zum Abschluss stellt Ihnen der Autor noch einige Projekte vor, an denen Sie das frisch Erlernte ausprobieren können.
Table of ContentsEinführung 23
Über dieses Buch 23
Konventionen in diesem Buch 23
Was Sie nicht lesen müssen 24
Törichte Annahmen über den Leser 24
Wie dieses Buch aufgebaut ist 24
Teil I: Bauteile, Werkzeuge und sonstige benötigte Dinge 24
Teil II: Schaltzeichen und etwas Theorie 25
Teil III: Die ersten praktischen Erfahrungen 25
Teil IV: Schaltungen zum Nachbauen und Experimentieren 25
Teil V: Weitere Bauteile und Komponenten zum Elektronikbasteln 25
Teil VI: Der Top-Ten-Teil 25
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 26
Teil I: Elektronikbasteln und dessen Sinn im Zeitalter des Internets 27
Kapitel 1 Warum elektronische Schaltungen selber aufbauen 29
Das Basteln mit »echten« Bauteilen 30
Das erste Beispiel zum Aufbau einer Schaltung 30
Die Widerstände 30
Elektrolytkondensatoren 32
Die Transistoren vom Typ BC548 33
Leuchtdioden (LEDs) 34
Die übrigen Bauteile 35
Die (erste) Schaltung für den Selbstaufbau 35
Der Aufbau der Schaltung nach dem Schaltbild 36
Der Aufbau der Schaltung auf dem Steckboard 37
Der LED-Wechselblinker aus der Beispielschaltung 40
Mögliche Veränderungen der Schaltung zum Experimentieren 41
Eine Schaltungsvariante aufbauen 41
Der Wechselblinker mit einstellbarer Blinkfrequenz 42
Der Anfang ist getan 44
Kapitel 2 Basteln mit Widerstand, Transistor und Co 45
Die Stromversorgung für zukünftige Schaltungen und Experimente 46
Einfache Schaltungen mit Widerständen und Kondensatoren 47
Widerstände an Spannungsquellen 47
Reihenschaltungen mit unterschiedlichen Widerständen 49
Spannung, Strom, Widerstand und Wärme 51
Variabel: das Potenziometer als veränderbarer Widerstand 52
Das Potenziometer im Experiment kennenlernen 54
Die Reihenschaltung aus LED und (Vor-)Widerstand 55
Widerstände und Kondensatoren im Stromkreis 56
Kondensator und Elektrolytkondensator (Elko) 56
Die ersten Experimente mit Kondensator und Elko 57
Was passiert, wenn ein Elektrolytkondensator falsch angeschlossen wird? 59
Kondensatoren und Widerstände im Zusammenspiel 59
Eile mit Weile: Kondensatoren zeitverzögert auf- und entladen 60
Schalten und warten mit dem Transistor 61
Weitere Schaltungen in den folgenden Kapiteln 65
Kapitel 3 Elektronische Schaltungen nach Schaltbildern aufbauen und in Betrieb nehmen 67
Die wichtigsten Schaltzeichen 68
Schaltzeichen leicht interpretiert: einige Erläuterungen 68
Gute Verbindung: die Leitungen und Verbindungen in Schaltbildern 70
Einfache Schaltbilder mit Stromkreisen und ein paar Bauteilen 70
Von der Theorie zur Praxis: Schaltbild und Aufbau der Schaltung 71
Energiequelle: die Stromversorgung und ihre Kennzeichnung im Schaltbild 72
Bauelemente in Schaltbildern erkennen 73
Einfache Transistorschaltungen zum Aufbauen und Messen 75
Strommessung an Basis und Emitter 77
Emitter- und Kollektorschaltung 80
Transistor und Relais im Vergleich 81
Schaltbilder selber zeichnen oder erstellen 84
Kapitel 4 Bauteile aus alten Geräten ausbauen und verwenden 85
Zuerst ein paar wichtige Sicherheitshinweise 86
Suche nach verborgenen Schätzen: Bei welchen Geräten lohnt sich das Zerlegen überhaupt? 87
Ein paar Beispiele für zerlegte Geräte und deren Komponenten 89
Weitere Geräte und Bauteile, die daraus ausgebaut werden können 90
Ein paar Beispiele für Geräte mit geeigneten Bauteilen 90
Worauf Sie beim Ausbau der Bauteile achten sollten 93
Halbleiter und integrierte Schaltungen verwenden 95
Welche Art Bauteile Sie wahrscheinlich weniger benötigen 95
Ein Beispiel, wie aus Bauteilen etwas gebaut werden kann 95
Weitere interessante Bauteile zum Auslöten und Aufheben 99
Kapitel 5 Akkutechnologien, Netzteile, Spannungswandler und Solartechnik 101
Batterien und Akkus zur Stromversorgung nutzen 102
Auch Akkus und Batterien können gefährlich werden 103
Batterien für eigene Schaltungen verwenden 103
Konstante Kraft: Netzteile zur Energieversorgung Ihrer elektronischen Schaltungen 105
Trafonetzteile und Schaltnetzteile verwenden 107
Spannungswandler und ihre Wirkungsweise 107
Zur Praxis: der Testaufbau für das Experiment 109
Automatische Ansteuerung der Spule 110
Die Solartechnik und praktische Anwendungen 112
Kapitel 6 Löt- und Entlöttechnik 115
Heiße Sache: der Lötkolben 116
Feine Sache: ein Feinlötkolben mit geringer Leistung 116
Lötstation oder Lötkolben? 117
Übung macht den Meister: zum Lötvorgang 117
Schaltungen auf der Lochrasterplatine aufbauen 118
Löten rückwärts: Entlöten mit Entlötpumpe und Entlötlitze 119
Bauteile nur mit dem Lötkolben auslöten 120
Bauteile mit mehr als zwei oder drei Anschlüssen auslöten 121
Werkzeuge, die Sie sonst noch gebrauchen können 122
Kabel und Adapter herstellen 123
Teil II: Messtechnik und Fehlersuche 125
Kapitel 7 Messungen mit dem Oszilloskop durchführen 127
Was ist ein Oszilloskop und wie funktioniert es? 128
Zur Funktion eines Oszilloskops 128
Analoge und digitale Oszilloskope 129
Die grafische Darstellung von Spannungsverläufen 130
Die wichtigsten Bedienelemente eines Oszilloskops 132
Einfache Messungen mit dem Oszilloskop 135
Die Auswertung des Signals 137
Sinuswellen mit dem Phasenschieber erzeugen 138
Kapitel 8 Fehlersuche in elektronischen Schaltungen und Geräten 141
Zur Fehlersuche in elektronischen Schaltungen oder Geräten 142
Die Sicherheit sollte stets an erster Stelle stehen 142
Andere Gefahren bei der Reparatur von elektronischen Geräten 144
Bevor Sie an die Fehlersuche gehen 145
Sicherungen ebenfalls überprüfen 146
Mit Akkus oder Batterien betriebene Geräte 148
Die Sicht- und Riechprobe am Anfang der Fehlersuche 148
Beschädigte Platinen und schlechte Lötstellen 150
Kalte Lötstellen und schlechte Lötverbindungen 152
Kurzschlüsse finden und beseitigen 152
Was ein Kurzschluss ist und wie er sich bemerkbar macht 153
Wenn Bedienelemente die Fehlerquellen sind 155
Wichtige Hilfsmittel für die Fehlersuche 156
In eigenen Schaltungen Fehler vermeiden 156
Kapitel 9 Die Signalverfolgung in elektronischen Schaltungen und Geräten 159
Die Fehlersuche mit System 160
Was genau ist die Signalverfolgung? 160
Auf Spurensuche: die Signalverfolgung in dieser Verstärkerschaltung 163
Ein Signal in die Verstärkerschaltung einspeisen 167
Einen Prüfverstärker als zusätzliches Hilfsmittel aufbauen und einsetzen 167
Die Signalverfolgung in heutigen, modernen Geräten und Schaltungen 168
Die Folgen der Miniaturisierung für die Fehlersuche
sowie die Signalverfolgung in der SMD-Technik 170
Kapitel 10 Kontaktschwierigkeiten: kalte Lötstellen, defekte Steckverbindungen und andere häufige Fehler 173
Die Fehlersuche mit dem Durchgangsprüfer 174
Häufige Fehler in gedruckten Schaltungen und elektronischen Geräten 174
Kalte Lötstellen aufspüren und reparieren 174
Mechanische Beanspruchungen durch Bedienelemente 175
Fehlerhaft durchgeführte Lötvorgänge und deren Auswirkungen 176
Die Reparatur von kalten oder schlechten Lötstellen 178
Fehlerhafte Kabelverbindungen und Steckverbindungen aufspüren und reparieren 180
Einige häufige Fehlerbilder an Kabeln und Kabelverbindungen 180
Der Fehler im Detail: Steckverbindungen immer genau ansehen 184
Auf Spurensuche: Unterbrechungen und Wackelkontakte aufspüren und beseitigen 185
Durchgangsprüfer für die Fehlersuche einsetzen 186
Verdächtige Kabel- und Leiterplattenverbindungen probeweise überbrücken 188
Teil III: Weitere interessante Bereiche der Elektronik 191
Kapitel 11 Niederfrequenz- und Hochfrequenztechnik 193
Zu den Begriffen Niederfrequenztechnik und Hochfrequenztechnik 194
Die Niederfrequenztechnik beziehungsweise Niederfrequenz 194
Die Hochfrequenztechnik und ihre Besonderheiten 195
Elektromagnetische Wellen 195
Elektromagnetische Wellen hörbar machen 195
Selber NF- und HF-Signale erzeugen 197
Hochfrequenzsignale und deren Erzeugung 201
Die beiden wesentlichen Bereiche der Schaltung 202
Der eigentliche Oszillator für die Hochfrequenz 202
Ein Testaufbau dieser Schaltung 203
Schwingungen erzeugen mit einem Schwingkreis 204
Damit das Ganze am Schwingen bleibt 205
Hochfrequente Wellen zur Signalübertragung nutzen 206
Besserer Klang: die Frequenzmodulation 206
Die Lautstärke verändert die Amplitude: die Amplitudenmodulation 206
AM und FM im Vergleich 207
Kapitel 12 Mikrocontroller-Grundlagen 209
Was sind Mikrocontroller eigentlich? 209
Futter für den Mikrocontroller: Ohne Software geht nichts 210
Vorteile von Mikrocontrollern gegenüber anderen Schaltungen 210
Mikrocontroller verschiedener Arten 211
Der Arduino als Entwicklungsumgebung 212
Wie kommt der Code auf den Mikrocontroller? 212
Die notwendige Software für den Computer 213
Beispiel für eine Anwendung eines Mikrocontrollers 214
Was benötigen Sie für die ersten Schritte? 214
Erste Schritte mit einem Mikrocontroller 215
Welcher Arduino soll es sein? 215
Die Software herunterladen, installieren und einrichten 216
Futter für den Arduino: der Programmcode 218
Den Code verändern - trauen Sie sich ruhig 219
Mehr Input: Anschlüsse als Eingänge schalten und auslesen 220
Töne mit dem Arduino erzeugen 222
Die Klangerzeugung durch den Arduino 223
Auch hier gilt: Probieren geht über Studieren 223
Musikalischer Arduino: Eine Melodie abspielen 225
Andere Arduinos oder Mikrocontroller verwenden 226
Kapitel 13 Audiotechnik – Verstärker, Lautsprecher und einfache Effekttechnik 227
Die Verstärkertechnik und die Grundlagen 228
Aus klein mach groß: elektrische Signale verstärken 228
Eine einfache Verstärkerschaltung als Mikrofonverstärker 229
Mehr Leistung: Verstärker mit TDA2003 230
Ohne Lautsprecher kein Klang 232
Ein Lautsprecher etwas genauer untersucht 233
Kleines Experiment: Funktioniert der Lautsprecher auch ohne Membran? 234
Vielfältig und klangstark: Lautsprecher unterschiedlicher Art 235
Lautsprecher mal anders genutzt als Mikrofon 237
Lautsprecher (noch) mal anders: der Piezoschallwandler 238
Geteilte Arbeit: Lautsprecher für verschiedene Frequenzbereiche 240
Arbeitsteilung: Hoch-, Tief- und Mitteltöner für verschiedene Frequenzbereiche 240
Klangverteiler: Frequenzweichen in Lautsprecherboxen 241
Auf andere Art den Klang beeinflussen: Klangeffekte 244
Kapitel 14 Analog- und Digitaltechnik und Signale umwandeln 249
Analog und digital im Alltag 250
Analoge und digitale Signale und die Unterschiede 250
Analog ist stufenlos 250
Die Helligkeit stufenweise einstellen 251
Schalter = digital, Poti = analog? 254
Analog in digital umwandeln und umgekehrt 256
Analog zu digital: die Auswertung analoger Spannungswerte 257
Die LED-Zeile für die Spannungsanzeige 257
Zahlen sprechen lassen: Ziffern statt LEDs 259
Analog zu digital umwandeln und der Zeitfaktor 265
Kapitel 15 Einige Grundlagen zur Röhrentechnik 267
Der Aufbau von Elektronenröhren 268
Der Aufbau und die Funktion von Elektronenröhren 268
Die erste Inbetriebnahme einer Elektronenröhre 270
Den Elektronenstrom steuern mit dem Gitter 271
Röhrenarten und Röhren identifizieren 274
Kein Geheimcode: die Typenbezeichnungen von Elektronenröhren 274
Die einfache Identifizierung anhand von Beispielen 274
Diode, Triode, Pentode und andere Röhrenarten 277
Einige Röhrenexperimente und Schaltungen zum Ausprobieren 278
Astabile Kippstufen mit Röhren 278
Einfache Verstärker mit Röhren aufbauen 280
Etwas stärker: Mikrofonverstärker mit BC548 und EL95 282
Weitere Infos zu Elektronenröhren 284
Kaputte Röhren identifizieren 284
Magische Augen und andere Anzeigeröhren 285
Kapitel 16 Wie funktioniert eigentlich … 287
Analoge Audiosignale digitalisieren und speichern 288
Probieren Sie es doch selbst mal aus 289
Die Tonaufzeichnung auf Speicherchips und die Vorteile 290
Speichermodule zur Audioaufzeichnung verwenden 290
Einige Bauteile und deren Funktionen sowie Besonderheiten 293
Lichtempfindlich: die Fotodiode und wie sie eingesetzt wird 293
Empfindlich in Sachen Magnetfelder: der Reedkontakt 295
Temperaturempfindlich: der NTC (Heißleiter) 297
Leuchtendes Beispiel: die Glimmlampe 299
LED-Anzeigen ansteuern mit Mikrocontrollern 302
Die Problemstellung: um was es eigentlich geht 302
Die Lösung: Anschlüsse und Leitungen sparen dank Multiplexing 302
Mehr als Zahlen: Zeitmultiplexing bei Matrixanzeigen 304
Teil IV: Einige Projekte zum Nachbauen und Experimentieren 307
Kapitel 17 Verschiedene Oszillatorschaltungen aufbauen und mit ihnen experimentieren 309
Verschiedene Arten von Oszillatorschaltungen 310
Zu den einzelnen Oszillatorschaltungen 310
Die Hartley-Oszillatorschaltung mit selbst hergestelltem Ausgangstrafo 310
Die Herstellung der Spule 311
Das zweite Beispiel: die Colpitts-Oszillatorschaltung 313
Die dritte Schaltung ohne Spule 315
Der Meißner-Oszillator mit Schwingkreis 317
Impulsgebend: Schaltungen für Impulsgeneratoren 319
Unmodulierte und modulierte Oszillatorschaltungen 321
Kapitel 18 Sinussignale erzeugen mit dem Phasenschieber-Oszillator 323
Was bedeutet der Begriff Phasenschieber? 323
Wie die zeitliche Verschiebung erreicht wird 324
Zum zeitlichen Versatz des Spannungsverlaufs 326
Rückgekoppelte Verstärker erzeugen Sinussignale 326
Der Phasenschieber-Oszillator 327
Das Ausgangssignal der Schaltung weiterverwenden 328
Eine Variante der Schaltung mit zwei Transistoren 328
Die Ansteuerung einer LED mit dem Phasenschieber 330
Kapitel 19 Schaltungen mit LED-Levelanzeigen 333
Einfache LED-Zeilen und deren Aufbau 334
Die LED-Zeile als Füllstandanzeige 334
Ein Lauflicht mit der LED-Zeile 337
Eine LED-Levelanzeige mit dem LM3914 340
Minimal- und Maximalwert einstellen 341
Anzeige eines festgelegten Spannungsbereichs 342
Kapitel 20 Empfindliches Verstärkermikrofon und andere Verstärkerschaltungen 345
Hörhilfe: ein sehr empfindlicher Mikrofonverstärker mit konstanter Wiedergabelautstärke 346
Zum Aufbau der Schaltung 346
Eine Variante dieses Mikrofonverstärkers zum Anschluss an den Computer oder an einen Verstärker 349
Ein Verstärker für elektrodynamische Mikrofone 351
Eine Verstärkerschaltung zum Experimentieren 353
Kapitel 21 Elektronische Signalgeber für Türklingeln oder als Alarm-/Signalgeber 357
Einen klingelähnlichen Signalton erzeugen 358
Experimentieren erwünscht: verschiedene Möglichkeiten 358
Die Länge eines Signaltons bestimmen 359
Eigene Klänge als Klingeltöne verwenden 360
Eine Alarmsirene mit zwei Transistoren 362
Der Aufbau der Schaltung für experimentierfreudige Bastler 363
Kapitel 22 Transformatoren verschiedener Art und die drahtlose Energieübertragung durch Induktivität 365
Die kontaktlose Energieübertragung in einem Transformator 366
Drei Komponenten, ein Trafo 367
Der charakteristische Aufbau eines gängigen Transformators 368
Schaltzeichen eines Transformators 369
Die Windungszahl und die Drahtstärke 369
Vom Trafo zur drahtlosen Übertragung von elektrischem Strom 370
Wireless Power Transfer = drahtlose Übertragung elektrischer Energie 370
Die Energieübertragung mithilfe von Kopplungsspulen 371
Die Herstellung der benötigten Spulen zur Energieübertragung 371
Der Aufbau der ersten Schaltung 372
Eine andere Schaltung zur Stromübertragung 374
Spannende Sache: die Energieübertragung durch hochfrequente Wechselspannungsfelder 376
Noch einige Hinweise zum Aufbau und zur Inbetriebnahme der Schaltung 379
Kapitel 23 Spannungsverdoppler und andere Schaltungen für Spannungswandler 381
Wofür Gleichspannungswandler benötigt werden 382
Einfache Schaltungen für Spannungswandler 383
Ein einfacher Spannungsverdoppler mit dem NE555 383
Der Spannungswandler mit etwas höherer Leistung 385
Die Polarität einer Eingangsspannung verändern 386
Ein Spannungswandler mit einem NF-Verstärker 387
Aus 12 Volt wesentlich höhere Spannungen erzeugen 389
Wie die Schaltung funktioniert 390
Aus 1,5 Volt mach‘ mehr: Spannungswandler für eine einzige Batteriezelle 392
Kapitel 24 Einige Miniprojekte zum Nachbauen und Experimentieren 395
Einfache Schaltungen mit Transistoren 396
Eine einfache Zeitschaltung mit Transistoren 396
Einen Verbraucher mit Tastendruck ein- und ausschalten 398
Die zweckentfremdete LED: Leuchtdiode als Lichtsensor 401
Einige einfache Schaltungen mit dem NE555 und anderen integrierten Schaltungen 402
Verbraucher mit einer Taste ein- und ausschalten 402
Einfacher Transistortester mit dem NE555 404
Impulsdetektor mit dem NE555 405
Mögliche Schaltungsvarianten 406
Weicher Blinker mit dem NE555 407
Radiorekorder mit CD als Teilespender 408
Das Zerlegen des Geräts 409
Das Kassettenlaufwerk in Betrieb nehmen 411
Teil V: Der Top-Ten-Teil 415
Kapitel 25 Zehn Dinge und einige weitere wichtige Informationen für den Elektronikbastler 417
Einige interessante Seiten mit Schaltungen beziehungsweise Schaltbildern 418
Seiten mit Informationen zur Elektronik und mit Schaltbildern 418
Zehn Dinge, die Sie beim Aufbau elektronischer Schaltungen beachten sollten 419
Noch ein Hinweis zur Verwendung von Steckboards und Steckbrücken 420
Zehn häufige Fehler beim Aufbau elektronischer Schaltungen 421
Oft sind es nur Flüchtigkeitsfehler 421
Einfache, aber wichtige Grundschaltungen, die Sie kennen sollten 422
Astabile Kippstufe 422
Wichtige Gleichrichterschaltungen 423
Der Elektrolytkondensator nach dem Gleichrichter 424
Die Spannungsstabilisierung mithilfe einer Z-Diode 424
Die Spannungsstabilisierung mit Z-Diode und Transistor 425
Eine Verstärkerschaltung mit Transistor 426
Der Spannungswandler mit einem Transistor 427
Die drei Grundschaltungen eines Transistors 427
Einfache Spannungsregelung mit dem LM317 428
Die Wechselschaltung mit zwei Schaltern 429
Stichwortverzeichnis 433
