Elektronik-Basteln für Dummies (E-Book) von Gerd Weichhaus

Einführung23

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 Internets27

Kapitel 1 Warum elektronische Schaltungen selber aufbauen29

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 nehmen67

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 verwenden85

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 Solartechnik101

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 Entlöttechnik115

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 Fehlersuche125

Kapitel 7 Messungen mit dem Oszilloskop durchführen127

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 Geräten159

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 Fehler173

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 Elektronik191

Kapitel 11 Niederfrequenz- und Hochfrequenztechnik193

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-Grundlagen209

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 Effekttechnik227

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 umwandeln249

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 Röhrentechnik267

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 Experimentieren307

Kapitel 17 Verschiedene Oszillatorschaltungen aufbauen und mit ihnen experimentieren309

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-Oszillator323

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-Levelanzeigen333

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 Verstärkerschaltungen345

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 Induktivität365

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 Experimentieren395

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-Teil415

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