Description
Book SynopsisSuchen Sie einen einfachen Einstieg in die Elektronik? Dann sind Sie hier richtig. In diesem Buch werden zunächst die wichtigsten Utensilien und Werkzeuge aufgeführt, die Sie zur Ausübung Ihres neuen Hobbys brauchen. Nebenher erfahren Sie gleich am Anfang, welche Funktionen die verschiedenen elektronischen Bauteile haben und wie Sie sie beim Basteln und Experimentieren einsetzen. Von der Theorie wird nur das Nötigste vermittelt. Schnell geht es an die Praxis: Schritt für Schritt bauen Sie einfache elektronische Schaltungen auf, deren Komplexität im Verlaufe des Buches zunimmt. Und am Schluss kommt die Kür: Bauen Sie eine Zeitschaltung, ein Lauflicht oder eine Sprechanlage! Lehnen Sie sich zufrieden zurück und betrachten Sie Ihr Werk! Und genießen Sie Ihren Wissenszuwachs!
Table of ContentsÜber den Autor 11
Einführung 25
Über dieses Buch 25
Konventionen in diesem Buch 25
Was Sie nicht lesen müssen 26
Törichte Annahmen über den Leser 26
Wie dieses Buch aufgebaut ist 26
Teil 1: Bauteile, Werkzeuge und sonstige benötigte Dinge 26
Teil 2: Schaltzeichen und etwas Theorie 26
Teil 3: Die ersten praktischen Erfahrungen 27
Teil 4: Schaltungen zum Nachbauen und Experimentieren 27
Teil 5: Weitere Bauteile und Komponenten zum Elektronikbasteln 27
Teil 6: Der Top-Ten-Teil 27
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 27
Teil I Bauteile, Werkzeuge Und Was Sonst Noch Benötigt Wird 29
Kapitel 1 Grundbegriffe und die wichtigsten Bauelemente: IC, Transistor & Co 31
Vorweg ein paar Grundbegriffe 31
Aktive und passive Bauteile 33
Die wichtigsten Bauteile einzeln vorgestellt 34
Widerstand leisten 34
Kondensator 36
Richtungsweisend: die Diode 36
Aktiv schalten und verstärken mit dem Transistor 38
Leistungsstark: der Thyristor 38
Diac und Konsorten 39
Es werde Licht: die Leuchtdiode 40
Alles in einem: die integrierte Schaltung (kurz IC) 41
Integrierte Spannungsregler 42
Als kleiner Vorgeschmack: Schaltzeichen einiger elektronischer Bauteile 44
Kapitel 2 Werkzeuge und wichtige Utensilien fürs Elektronikbasteln – frisch ans Werk 45
Vorweg ein paar Worte zu den Werkzeugen 45
Schraubendreher – damit es auch rund geht 46
Die wichtigsten Arten von Zangen 47
Löten und entlöten, eine heiße Sache 49
Mit Multimeter und Oszilloskop messen, prüfen und testen 52
Kompakt und vielseitig einsetzbar: das Multimeter 52
Das Oszilloskop sorgt für den richtigen Durchblick 55
Bauteiletester für Kondensatoren, Transistoren und mehr 56
Weitere praktische Handwerkzeuge 56
Die wichtigsten Werkzeuge und Utensilien für den Anfang 57
Die Werkzeuge einschließlich Lötwerkzeugen 57
Messwerkzeuge & Co 57
Steckplatinen, Lochrasterplatinen und Zubehör 58
Der Stromverlauf auf einer Steckplatine 59
Kapitel 3 Batterien, Netzteile und andere Stromquellen – denn ohne Saft läuft nichts 61
Die richtige Stromversorgung für Elektronikschaltungen 62
Akkus und Batterien mit begrenzter Lebensdauer 62
Netzgeräte als zuverlässige und sichere Stromquellen 63
Wann ist elektrischer Strom gefährlich? 68
Sauer macht (nicht nur) lustig: die Zitronenbatterie 68
Kapitel 4 Kaufen kann jeder – hier werden auch Bauteile aus alten Schätzchen verwendet 71
Elektronische Bauteile einzeln und in Sortimenten kaufen 72
Widerstände, Kondensatoren, Transistoren und mehr - vielfältig, aber nicht wahllos 73
Andere Quellen für Bauteile, denn kaufen kann ja schließlich jeder 78
Safety first: einige notwendige Warnhinweise 78
Bei welchen Geräten sich das Ausschlachten lohnt und wo eher nicht 80
Was für Bauteile Sie für Schaltungen aus diesem Buch benötigen 84
Teil II Schaltzeichen, Spannung Und Strom Sowie Etwas Theorie 85
Kapitel 5 Viel mehr als Hieroglyphen: Schaltzeichen in Schaltbildern 87
Schaltbilder – die Sprache der Elektroniker 87
Was sind eigentlich Schaltzeichen und wofür werden sie benötigt? 88
Die ersten Hieroglyphen: Schaltzeichen der wichtigsten Bauteile 88
Wie Schaltbilder aufgebaut sind 95
Schluss mit den Hieroglyphen: Schaltbilder lesen lernen für technische Laien 95
Hinweise und Hilfen zum Lesen von Schaltbildern 99
Beispielschaltbild eines Lauflichts – wenn Lichter laufen lernen 100
Übung macht den Meister: Schaltbilder selber anfertigen 102
Computergestützte Schaltbilderstellung mit Freeware oder kommerzieller Software 102
Kapitel 6 Der elektrische Stromkreis: Jetzt geht es rund 103
Was ist ein elektrischer Stromkreis? 103
Der offene und der geschlossene Stromkreis 104
Es werde Licht: Stromkreis mit Batterie, Schalter und Lampe oder LED 105
Ursache und Wirkung: Spannung, Strom und Widerstand im elektrischen Stromkreis 106
Alles zusammen: die Gesetzmäßigkeiten im Stromkreis 109
Immer schön der Reihe nach: die Stromrichtung im Stromkreis 111
Manchmal führen mehrere Wege zum Ziel: Parallelschaltungen in elektrischen Stromkreisen 114
Stromkreise mit Reihenschaltungen 114
Alles sicher: die Sicherung im Stromkreis 115
Wechselspannung und Wechselstrom im Stromkreis 117
Kapitel 7 Spannung, Strom und Widerstand 123
Auf oder ab: die elektrische Spannung und das Spannungsgefälle 124
Spannende Sache: Spannungsunterschiede und Spannungsgleichheiten bei mehreren pannungsquellen 125
Stromquellen und Ströme in Stromkreisen 127
Alles hängt zusammen: Strom, Spannung, Widerstand und Leistung 128
Widerstand regt sich überall: Leiter, Nichtleiter und Etwas-abernicht- ganz-so-gut-Leiter 128
Leistungsstark: Spannung, Strom und die elektrische Leistung 132
Von Knoten und Maschen: die kirchhoffschen Regeln 132
Spannungsquellen mit eingebautem Stromklau: der Innenwiderstand von Spannungsquellen 134
Stromfluss nach Maß: Strom und Spannung mit einem Widerstand gezielt beeinflussen 140
Kapitel 8 Einige Formeln und weitere wichtige Größen 143
Einheitlich und übersichtlich: die wichtigsten Einheiten und dazugehörigen Formelzeichen 144
Spannung, Strom, Widerstand und Leistung – die »Basics« 145
Ein Kapitel für sich: Widerstandsberechnungen in Reihen-, Parallel- und Mischschaltungen von Widerständen 147
Ladung, Kapazität, Induktivität und Leitfähigkeit – weitere wichtige Größen 153
Leiter oder nicht - Stoffe und ihre elektrische Leitfähigkeit 157
Leistungsstark: verschiedene Arten von Leistung 157
Leistungen in Stromkreisen berechnen 158
Teil III Jetzt Geht Es Endlich An Die Praxis –Planen, Aufbauen Und Messen 161
Kapitel 9 Erste einfache Stromkreise und Schaltungen aufbauen 163
Stromkreise im Schaltbild 164
Verdrahtungen in Geräten der Unterhaltungselektronik aus verschiedenen Epochen 166
Einige Grundschaltungen zum Ausprobieren und Experimentieren 168
Spannungsbegrenzer: die Z-Diode 178
Kapitel 10 Messen von Spannungen, Strömen und Widerständen in Schaltungen 183
Die wichtigsten elektrischen Größen durch Messungen feststellen mit analogen und digitalen Messgeräten 184
Mittel zum Zweck: analoge und digitale Messgeräte und ihre Eigenheiten 185
Sicherheitshalber: einige grundsätzliche Hinweise zu den Messungen 186
Grundlegend: erste Messungen an elektronischen Schaltungen 187
Mittendrin statt nur dabei: Ströme in elektronischen Schaltungen messen 193
Weitere Messungen und Prüfungen, die Sie mit dem Multimeter durchführen können 195
Das Multimeter als Durchgangsprüfer: Bahn frei für den elektrischen Strom 195
Dioden überprüfen mit dem Diodentester im Multimeter 196
Der Transistortest mit dem Multimeter 197
Multifunktional: weitere Messbereiche an modernen Multimetern 199
Dinge, die Messungen und Bauteileprüfungen erleichtern können 199
Nicht von der Stange: selbst angefertigte Messleitungen und Prüfadapter 200
Universell einsetzbar: Testgeräte für unterschiedliche Bauteile 202
Kapitel 11 Einfache Transistorschaltungen zum Nachbauen und Experimentieren 203
Zur Grundfunktion eines Transistors 205
Anwendungsbereiche und unterschiedliche Arten von Transistoren 206
Vielseitig: Schalten, regeln oder verstärken mit dem Transistor 207
Vielfältig: die wichtigsten Arten von Transistoren 207
Bauformen beziehungsweise Gehäuseformen von Transistoren 209
Vielfältig einsetzbar: Transistortypen und ihre Eigenschaften 209
Schalten und walten: Transistoren als elektronische Schalter 210
Dimmer selbstgemacht: stufenlos regeln statt schalten 212
Hochempfindlich: Sensortaster mit dem Transistor 213
Eile mit Weile: LED mit einem NPN-Transistor langsam hochund herunterregeln 214
Zwei NPN-Transistoren in der Darlingtonschaltung: Zwei sind besser als einer 216
Der Stromfluss bei PNP-Transistoren mit Beispielen 217
Kapitel 12 Blinken, schalten und tönen mit Transistoren 219
Auf der Kippe: monostabile, bistabile und astabile Kippschaltungen 219
Die bistabile Kippstufe: entweder – oder 220
Die monostabile Kippstufe: nur einseitig stabil 221
Die astabile Kippstufe: eine unstete Sache 223
Beispielschaltungen zur astabilen Kippstufe als Blink- und Blitzlicht 224
Schluss mit der Ruhe: astabile Kippstufen zur Tonerzeugung verwenden 227
Mit Licht und Transistoren schalten 228
Einfache Lichtschranke mit LDR 228
Dreifach-Lauflicht mit LEDs 231
Zur Beschaltung von PNP-Transistoren 232
Kapitel 13 Starke Sache: Signale und Ströme mit Transistoren verstärken 235
Vielseitig: verschiedene Anwendungsgebiete für Verstärkerschaltungen 236
Aufbau einer Verstärkerschaltung mit einem Transistor 237
Einfache Verstärkerschaltungen mit Transistoren 237
Aus leise wird laut: Audiosignale und Wechselspannungen verstärken 239
Ein konkretes Beispiel für eine Verstärkerschaltung 240
Gemeinsam sind sie stark: mehrere Verstärkerstufen in einer Verstärkerschaltung 241
Einfache Geräuschanzeige mit Mikrofon und LED 244
Darf es etwas mehr Leistung sein? Gegentaktverstärker mit Transistoren 245
Einfach praktisch: der Gegentaktverstärker für den Batteriebetrieb 247
Verstärkerschaltungen mit Feldeffekttransistoren (FETs) 249
Kapitel 14 Tausendfüßler und Tausendsassa: integrierte Schaltungen 251
Vor- und Nachteile integrierter Schaltungen 252
Analoge und digitale ICs 253
Wie sehen integrierte Schaltungen aus? 253
Richtig identifiziert: die Anschlüsse von integrierten Schaltungen 255
Deutlich gekennzeichnet: ICs in Schaltbildern 256
Einfach stark: Verstärkerschaltungen mit ICs 257
Zeitmaschine: das Timer-IC NE555 260
Zu den wichtigsten Anschlüssen des NE555 260
Monostabil, bistabil und astabil schalten mit dem NE555 262
Weitere Möglichkeiten, die der NE555 bietet 272
Die Tonerzeugung mit dem NE555 272
Kapitel 15 Digitaltechnik und Digitale ICs: an oder aus, entweder – oder 277
Und-, Oder-, Nicht-Schaltungen und deren buckelige Verwandtschaft 277
Von UND-, ODER- und NICHT-Verknüpfungen – die einfachsten Digitalgatter 278
Bits und Bytes: 1 und 0, an oder aus 282
IC-Logikgatter: logische Funktionen in einem Gehäuse 285
Starke Familien: TTL- und CMOS-ICs 285
Logik-ICs in der Praxis einsetzen 287
Logikgatter in Schaltbildern 288
Teil IV Einige Projekte Zum Nachbauen Und Experimentieren 293
Kapitel 16 Ein paar Schaltungen mit dem Timer-IC NE555 295
Bezeichnungen und Gehäuseformen des NE555 296
Der NE555 hört auf viele Namen und Bezeichnungen 296
Andere Ausführungen des NE555 297
Damit alles reibungslos funktioniert: wichtige Hinweise zum Einsatz der Timerbausteine 298
Schaltungen mit dem NE555 bauen 299
Effektvoll: Blink- und Lauflichter mit dem NE555 299
Empfindlich: Sensortaster mit dem NE555 300
Immer in Bewegung: Lauflicht mit NE555 und CMOS-IC 4017 302
Effektvolles Fünffach-Lauflicht 304
Zweckentfremdet: NE555 als Verstärker 306
Schmitt-Trigger mit dem NE555: an und aus statt viel und wenig 307
Lautstark: Beispiele für Tongeneratoren mit dem NE555 309
NE555 mit Nachbrenner: hohe Lasten und Lautsprecher mit dem IC
ansteuern 314
Kapitel 17 Strom und Magnetismus: Elektromagneten und die elektromagnetische Induktion 321
Anziehend und abstoßend: der Elektromagnetismus 322
Ein einfacher selbst gebauter Elektromagnet 322
Praktische Sache: Elektromagneten in der Praxis 323
Die elektromagnetische Induktion: Strom aus Magneten 325
Allgegenwärtig: elektrischer Strom und Magnetismus 326
Tonempfindlich: das Mikrofon 326
Wandlungsfähig: Transformatoren als Spannungswandler 327
Kraftwerk für die Hosentasche: Elektromotor als Stromgenerator 329
Aus weniger wird mehr: Spulen als Energiespeicher 330
Die Induktivität von Spulen 332
Was es mit dem induktiven Widerstand auf sich hat 334
Spannungsvervielfachung durch Selbstinduktion 334
Der elektrische Schwingkreis 337
Gute Schwingungen: der Schwingkreis im Oszillator 339
Oszillatorschwingungen einfach erzeugt mit dem Differenzverstärker- Oszillator 339
Drahtlose Energieübertragung 341
Kapitel 18 Einige interessante Schaltungen zum Nachbauen und Experimentieren 343
Lichtblick: Audiosignale mithilfe von Licht übertragen 344
Ohne Sender kein Empfang: der optische Sender 344
Allzeit guten Empfang: die Empfängerschaltung 346
Die Reichweite dieser Schaltung und weitere Versuche 346
Unsichtbar: Infrarot-LEDs statt superheller LEDs verwenden 347
Experimentieren Sie ruhig mit dieser Schaltung 348
Warum so umständlich? Warum Modulationsverfahren angewandt werden 348
Kommunikationsfreudig: Sprechanlage für mehrere Teilnehmer 349
Zur Sternverteilung und Busverteilung 350
Die Sprechanlage bietet flexible Anschlussmöglichkeiten 351
Kommunikation ist alles: senden und empfangen mit der Sprechanlage 352
Wenn die Schaltung mit weiteren Sprechstellen versehen wird 354
Musikalische Bastelei: Tonfolgegenerator mit NE555 und Zählerbaustein 4017 355
Mögliche Modifikationen dieser Schaltung 357
Die Tonhöhe für jeden Ton stufenlos einstellen 358
Teil V Weitere Interessante Bauteile Und Komponenten 363
Kapitel 19 Widerstände für spezielle Einsatzgebiete 365
Unscheinbar und unverzichtbar: »Normale« Widerstände 366
Verschiedene Materialien bedeuten unterschiedliche Eigenschaften 367
Ganz speziell: Widerstände mit besonderen Eigenschaften 368
Heiß und kalt: temperaturabhängige Widerstände 368
Licht und Widerstand: Fotowiderstände oder auch lichtempfindliche Widerstände 370
Spannung und Widerstand: spannungsabhängige Widerstände 371
Künstliche Last für Energiequellen: Lastwiderstände 372
Hochpräzise Bauteile: Messwiderstände 373
Widerstand mit Sicherheit: Sicherheitswiderstände 375
Widerstandsnetzwerke - mehrere auf einmal 375
Anwendungsbeispiele für Spezialwiderstände 376
Temperaturabhängig schalten mit einem NTC 376
Spannungsabhängige Widerstände als Schutzelemente 379
Kapitel 20 Unterschiedliche Arten von Dioden und Transistoren und deren Einsatz 383
Zur Funktion der Diode als Gleichrichterbauteil 384
Die Ventilwirkung der Diode bei Wechselstrom 384
Spannungsimpulse glätten mit einem Ladekondensator 385
Viel effektiver: die Zweiweggleichrichtung mit der Graetzbrücke 386
Eine weitere Möglichkeit: der Mittelpunktgleichrichter 388
Stabile Sache: die Spannungsstabilisierung mithilfe einer Z-Diode 389
Spannungsbegrenzung und Spannungsstabilisierung mit der Z-Diode 389
Nur gemeinsam stark: Z-Dioden und Vorwiderstand 390
Wichtige Kenndaten einer Z-Diode 391
Die Berechnung des Vorwiderstandes 391
Die Verlustleistung am Vorwiderstand 392
Schnelle Dioden: Schottky-Dioden und ihre speziellen Eigenschaften 393
Der Unterschied zu herkömmlichen Dioden 393
Was beim Einsatz von Dioden zu beachten ist 393
Bauformen von Transistoren 394
Wichtige Arten von Transistoren für spezielle Einsatzgebiete 394
Leistungsstark: Transistoren für hohe Leistungen 396
Immer cool bleiben: Leistungstransistoren mit Kühlkörpern 396
Wichtig für die Wärmeableitung: Wärmeleitpaste 398
Leistungstransistoren ansteuern 398
Kapitel 21 Diac, Triac und Co.: weitere wichtige Bauteile 401
Der Diac: unscheinbar und oft nicht beachtet 402
Der Durchbruch: die Durchbruchspannung bzw Zündspannung von einem Diac 404
Der Haltestrom: was es damit auf sich hat 404
Der Triac: anschlussfreudiger als ein Diac 404
Einsatzbereit: der Triac und seine Funktion in einer Schaltung 405
Einen Triac in Betrieb nehmen 406
Der Triac und der Gleichstrom 407
Die Schaltung funktioniert nicht? 408
Schalten mit Licht: der Optotriac oder auch Fototriac 409
Der Thyristor als elektronischer Schalter 410
Das Abschalten des Thyristors 410
Einsatzgebiete von Thyristoren 411
Ersatzweise: die Thyristor-Ersatzschaltung mit Transistoren 411
Eine kleine Versuchsschaltung mit Transistoren 412
Teil VI Der Top-Ten-Teil 415
Kapitel 22 Zehn Dinge und weitere Informationen für (Hobby-) Elektroniker 417
Entdeckungsreise: das Internet als Informations- und Ideenquelle nutzen 418
(Bewegte) Bilder sagen mehr als 1000 Worte: Elektronikvideos 418
Simulant: Elektroniksimulationen helfen beim Verstehen 419
Die Elektroniksimulation online 419
Die Klassiker: mit Elektronikbaukästen Theorie und Praxis lernen 420
Ohne Handbuch geht es (vorerst) nicht 421
Schnellstart für Ungeduldige: Bausätze und Elektronikkits nutzen 421
Genügend Spielraum zum Experimentieren 422
Ausschlachten und (nicht nur) elektronische Bauteile gewinnen 423
Bei welchen Geräten lohnt es sich? 423
Klein, kleiner, SMD 424
Sichere Erkenntnis: Messungen helfen beim Verstehen von elektronischen Schaltungen 424
Auch Widerstandsmessungen und Strommessungen sind wichtig 424
Bilder sagen mehr als 1000 Worte: Oszillogramme lesen (und) lernen 425
Wann Oszillogramme für Sie besonders interessant sein können 425
Für alle Fälle gewappnet: die Fehlersuche mit Signalgebern 426
Signale mit dem NE555 erzeugen 426
Spezielle ICs als Signalgeneratoren nutzen 426
Den Computer als Signalgenerator verwenden 426
Mikrocontroller verwenden 427
Mikrocontroller als kleine und unsichtbare Helfer 427
Vorteile von Mikrocontrollern 427
Zu guter Letzt: testen, testen, testen 428
Ein bisschen Schwund gibt‘s immer 429
Stichwortverzeichnis 431
