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Elektronik-Hacks - Ein Do-It-Yourself-Guide für Einsteiger. Zahlreiche Projekte mit Sensoren, Fernsteuerungen, Motoren, Arduino
von: Simon Monk
mitp Verlags GmbH & Co. KG, 2013
ISBN: 9783826695520 , 328 Seiten
Format: PDF, ePUB, OL
Kopierschutz: Wasserzeichen
Preis: 9,99 EUR
Mehr zum Inhalt
Elektronik-Hacks - Ein Do-It-Yourself-Guide für Einsteiger. Zahlreiche Projekte mit Sensoren, Fernsteuerungen, Motoren, Arduino
Cover
1
Titel
3
Impressum
4
Inhaltsverzeichnis
7
Danksagungen
17
Einführung
19
Kapitel 1: Erste Schritte
23
1.1 Bezugsquellen
23
1.1.1 Beschaffung von Bauteilen
23
1.1.2 Geräte zum Hacken
24
1.1.3 Die wichtigsten Werkzeuge
25
1.2 Abisolieren eines Kabels
27
1.2.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
27
1.3 Kabelverbindung durch Verdrillen
30
1.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
30
1.4 Kabelverbindung durch Löten
31
1.4.1 Schutzvorkehrungen
31
1.4.2 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
32
1.4.3 Löten
32
1.4.4 Kabel verbinden
33
1.5 Durchgangsprüfung
34
1.5.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
34
1.6 Computerlüfter als Lötrauchabsauger
36
1.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
37
1.6.2 Aufbau
37
1.7 Zusammenfassung
41
Kapitel 2: Theorie und Praxis
43
2.1 Zusammenstellen einer Ausrüstung für Einsteiger
43
2.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
43
2.2 Identifizieren elektronischer Bauteile
44
2.2.1 Widerstände
44
2.2.2 Kondensatoren
46
2.2.3 Dioden
48
2.2.4 LEDs
48
2.2.5 Transistoren
50
2.2.6 Integrierte Schaltkreise (ICs)
50
2.2.7 Sonstiges
51
2.2.8 SMD-Bauteile
51
2.3 Strom, Widerstand und Spannung
52
2.3.1 Strom
52
2.3.2 Widerstand
53
2.3.3 Spannung
54
2.3.4 Das ohmsche Gesetz
54
2.4 Leistung
55
2.5 Lesen eines Schaltplans
57
2.5.1 Erste Regel für Schaltpläne: Positive Spannungen gehören nach oben
58
2.5.2 Zweite Regel für Schaltpläne: Ablauf von links nach rechts
58
2.5.3 Bezeichnungen und Werte
58
2.5.4 Schaltzeichen
59
2.6 Zusammenfassung
60
Kapitel 3: Einfache Hacks
61
3.1 Erhitzen eines Widerstands
61
3.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
61
3.1.2 Das Experiment
61
3.2 Verwenden von Widerständen zur Spannungsteilung
63
3.2.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
63
3.3 Umwandeln eines Widerstandswerts in eine Spannung (und Bau eines Belichtungsmessers)
66
3.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
66
3.4 Mobile Kleinleuchte mit Dämmerungsschalter
68
3.4.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
69
3.4.2 Steckplatine
70
3.4.3 Schaltungsaufbau
72
3.5 Auswahl eines Bipolartransistors
76
3.5.1 Datenblätter
76
3.5.2 MOSFETs
78
3.5.3 PNP- und N-Kanal-Transistoren
78
3.5.4 Gebräuchliche Transistoren
79
3.6 Steuern eines Motors per Leistungs-MOSFET
80
3.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
80
3.6.2 Steckplatine
81
3.7 Auswahl eines geeigneten Schalters
82
3.7.1 Taster
83
3.7.2 Mikroschalter
84
3.7.3 Wechselschalter
85
3.8 Zusammenfassung
86
Kapitel 4: LEDs
87
4.1 LEDs vor dem Durchbrennen schützen
87
4.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
88
4.1.2 Dioden
88
4.1.3 LEDs
88
4.1.4 Testen
90
4.2 Auswahl einer geeigneten LED
91
4.2.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
92
4.2.2 Helligkeit und Öffnungswinkel
92
4.2.3 Mehrfarbige LEDs
92
4.2.4 Infrarot- und Ultraviolett-LEDs
94
4.2.5 LEDs zur Beleuchtung verwenden
95
4.3 Konstantstromquelle mit dem LM317
95
4.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
96
4.3.2 Schaltungsentwurf
96
4.3.3 Steckplatine
97
4.3.4 Schaltungsaufbau
99
4.4 Flussspannung einer LED messen
100
4.4.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
101
4.5 Verwenden vieler LEDs
101
4.6 LEDs blinken lassen
103
4.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
103
4.6.2 Steckplatine
103
4.7 Verwenden einer Lötstreifenrasterplatine zum Aufbau des LED-Blinkers
105
4.7.1 Entwurf des Schaltungsaufbaus
106
4.7.2 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
108
4.7.3 Schaltungsaufbau
108
4.7.4 Fehlerbehebung
113
4.8 Verwendung eines Laserdioden-Moduls
113
4.9 Hacken eines Spielzeugautos
114
4.9.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
114
4.9.2 Ladung eines Kondensators
115
4.9.3 Schaltungsentwurf
116
4.9.4 Schaltungsaufbau
117
4.9.5 Testen
118
4.10 Zusammenfassung
118
Kapitel 5: Batterien und Stromversorgung
119
5.1 Auswahl einer geeigneten Batterie
119
5.1.1 Speicherkapazität
119
5.1.2 Maximale Entladungsrate
120
5.1.3 Einwegbatterien
120
5.1.4 Akkus
123
5.2 Laden von Batterien und Akkus
125
5.2.1 C
125
5.2.2 Überladung
125
5.2.3 Tiefentladung
126
5.2.4 Lebensdauer
126
5.3 Laden eines NiMH-Akkus
126
5.3.1 Normales Laden
126
5.3.2 Schnelles Laden
127
5.4 Laden eines verschlossenen Bleiakkus
128
5.4.1 Laden mit regelbarem Labornetzgerät
128
5.5 Laden eines LiPo-Akkus
129
5.6 Hacken eines Mobiltelefonakkus
130
5.7 Spannungsregelung
131
5.7.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
133
5.7.2 Steckplatine
133
5.8 Spannungsverstärkung
134
5.9 Berechnung der Laufzeit
135
5.10 Notstromversorgung
136
5.10.1 Dioden
136
5.10.2 Ladungserhaltung
138
5.11 Solarzellen
139
5.11.1 Überprüfen eines Solar-Moduls
140
5.11.2 Ladungserhaltung via Solar-Modul
141
5.11.3 Minimierung des Energieverbrauchs
142
5.12 Zusammenfassung
142
Kapitel 6: Arduino-Hacks
143
6.1 Anschluss des Arduinos und eine blinkende LED
144
6.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
144
6.1.2 Arduino anschließen
144
6.1.3 Sketch zum Blinken der LED ändern
148
6.2 Relaissteuerung per Arduino
150
6.2.1 Relais
150
6.2.2 Arduino-Ausgänge
151
6.2.3 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
152
6.2.4 Schaltungsaufbau
153
6.2.5 Software
154
6.3 Umbau eines elektronischen Spielzeugs
155
6.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
155
6.3.2 Schaltungsaufbau
156
6.3.3 Der serielle Monitor
158
6.3.4 Software
158
6.4 Spannungsmessung mit dem Arduino
159
6.4.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
160
6.4.2 Schaltungsaufbau
160
6.4.3 Software
161
6.5 LED-Ansteuerung per Arduino
162
6.5.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
163
6.5.2 Schaltungsaufbau
163
6.5.3 Software (Blinken)
164
6.5.4 Software (Helligkeit)
166
6.6 Tonwiedergabe mit dem Arduino
166
6.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
167
6.6.2 Schaltungsaufbau
167
6.6.3 Software
168
6.7 Arduino-Shields
169
6.8 Relaissteuerung über eine Webseite
170
6.8.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
171
6.8.2 Schaltungsaufbau
171
6.8.3 Netzwerkkonfiguration
172
6.8.4 Testen
174
6.8.5 Software
174
6.9 Steuern eines LCD-Shields per Arduino
178
6.9.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
179
6.9.2 Schaltungsaufbau
179
6.9.3 Software
179
6.10 Steuern eines Servos mit dem Arduino
181
6.10.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
181
6.10.2 Schaltungsaufbau
182
6.10.3 Software
182
6.10.4 Charlieplexen von LEDs
183
6.10.5 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
185
6.10.6 Schaltungsaufbau
185
6.10.7 Software
186
6.11 Automatische Kennworteingabe
188
6.11.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
188
6.11.2 Schaltungsaufbau
189
6.11.3 Software
189
6.12 Zusammenfassung
190
Kapitel 7: Modul-Hacks
191
7.1 Bewegungsmelder
191
7.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge (PIR und LED)
192
7.1.2 Steckplatine
192
7.1.3 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge (PIR und Arduino)
194
7.1.4 Schaltungsaufbau
194
7.1.5 Software
195
7.2 Entfernungsmessung per Ultraschall
196
7.2.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge (PIR und Arduino)
197
7.2.2 Der Entfernungsmesser HC-SR04
197
7.2.3 Der Entfernungsmesser MaxBotix LV-EZ1
200
7.3 Funkfernsteuerungen
202
7.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
203
7.3.2 Steckplatine
203
7.4 Funkfernsteuerung und Arduino
204
7.4.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
205
7.4.2 Software
205
7.5 Drehzahlregelung per Leistungs-MOSFET
206
7.5.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
207
7.5.2 Steckplatine
207
7.5.3 Software
209
7.6 Steuerung eines Gleichstrommotors mit einem H-Brücken-Modul
210
7.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
213
7.6.2 Steckplatine
214
7.7 Steuerung eines Schrittmotors mit einem H-Brücken-Modul
216
7.7.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
218
7.7.2 Schaltungsaufbau
219
7.7.3 Software
219
7.8 Ein einfaches Roboterfahrzeug
221
7.8.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
222
7.8.2 Schaltungsaufbau
223
7.8.3 Testen
225
7.8.4 Software
226
7.9 Siebensegmentanzeigen
227
7.9.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
229
7.9.2 Schaltungsaufbau
230
7.9.3 Software
231
7.10 Echtzeituhr
232
7.10.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
233
7.10.2 Schaltungsaufbau
234
7.10.3 Software
235
7.11 Zusammenfassung
236
Kapitel 8: Sensor-Hacks
237
8.1 Gasmelder
237
8.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
237
8.1.2 Der Komparator LM311
238
8.1.3 Steckplatine
240
8.1.4 Anschluss des Methangas-Sensors am Arduino
241
8.2 Farbmessung
242
8.2.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
243
8.2.2 Schaltungsaufbau
244
8.2.3 Software
245
8.3 Vibrationsmessung
247
8.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
248
8.3.2 Schaltungsaufbau
248
8.3.3 Software
248
8.4 Temperaturmessung
250
8.4.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
250
8.4.2 Schaltungsaufbau
250
8.4.3 Software
251
8.5 Beschleunigungsmessung
252
8.5.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
254
8.5.2 Schaltungsaufbau
254
8.5.3 Software
255
8.6 Magnetfelder messen
257
8.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
257
8.6.2 Schaltungsaufbau
257
8.6.3 Software
258
8.7 Zusammenfassung
259
Kapitel 9: Audio-Hacks
261
9.1 Audiokabel
261
9.1.1 Allgemeines
262
9.1.2 Löten an Audiosteckern
262
9.1.3 Stereosignal zu Mono konvertieren
264
9.2 Mikrofon-Module
265
9.3 UKW-Abhörwanze
268
9.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
269
9.3.2 Schaltungsaufbau
269
9.3.3 Testen
271
9.4 Auswahl von Lautsprechern
272
9.5 1-Watt-Audioverstärker
273
9.5.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
275
9.5.2 Schaltungsaufbau
275
9.5.3 Testen
276
9.6 Tonerzeugung mit dem Timer-Baustein 555
277
9.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
278
9.6.2 Schaltungsaufbau
278
9.7 Steuerung elektronischer Musikinstrumente via USB
279
9.7.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
280
9.7.2 Schaltungsaufbau
280
9.7.3 Software
280
9.8 Aussteuerungsmessung per Software
282
9.8.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge
283
9.8.2 Schaltungsaufbau
283
9.8.3 Software
283
9.9 Zusammenfassung
284
Kapitel 10: Elektronische Geräte öffnen und reparieren
285
10.1 Vermeidung von Stromschlägen
285
10.2 Auseinandernehmen und Wiederzusammenbauen von Geräten
286
10.3 Überprüfen von Sicherungen
287
10.4 Überprüfen von Batterien
289
10.5 Überprüfen einer Heizspirale
289
10.6 Aufspüren und Ersetzen defekter Bauteile
290
10.6.1 Überprüfen von Bauteilen
290
10.6.2 Entlöten
290
10.6.3 Bauteile ersetzen
291
10.7 Ausbau noch brauchbarer Bauteile
292
10.8 Wiederverwendung eines Mobiltelefonladegeräts
293
10.9 Zusammenfassung
294
Kapitel 11: Werkzeuge
295
11.1 Verwendung eines Multimeters
295
11.1.1 Durchgangsprüfer und Diodentest
295
11.1.2 Widerstand
296
11.1.3 Kapazität
297
11.1.4 Temperatur
297
11.1.5 Wechselspannung
298
11.1.6 Gleichspannung
299
11.1.7 Gleichstrom
299
11.1.8 Wechselstrom
300
11.1.9 Frequenz
300
11.2 Überprüfen eines Transistors mit dem Multimeter
300
11.3 Regelbare Labornetzgeräte
301
11.4 Kurz vorgestellt: Das Oszilloskop
303
11.5 Software
304
11.5.1 Simulation
304
11.5.2 Fritzing
305
11.5.3 EAGLE
305
11.5.4 Online-Rechner
306
11.5.5 Widerstandsrechner
306
11.6 Zusammenfassung
307
Anhang A: Bauteile
309
A.1 Werkzeug
310
A.2 Elektronische Bauteile
311
A.3 Einsteigersortimente
311
A.4 Widerstände
311
A.5 Kondensatoren
312
A.6 Halbleiter-Bausteine
312
A.7 Sonstige Komponenten
313
A.8 Module
315
Anhang B: Über den Autor
317
Stichwortverzeichnis
319
Alle Preise verstehen sich inklusive der gesetzlichen MwSt.