Fachbeiträge

Der neue ELV Smart Home Neigungs- und Erschütterungssensor Kompakt für Ihr Homematic IP System ist ein wahres Multitalent! Er bietet vielfältige Möglichkeiten: Neben Erschütterungen bzw. Bewegungen erkennt der Beschleunigungssensor auch Kippen, Neigen oder Lageänderungen und gibt die Messdaten an das Homematic IP System weiter. Der Sensor kann alle drei Achsen (x, y, z) erfassen.

Dieses Set umfasst fertig aufgebaute PAD-Module aus den Bereichen Linear und Opto. Neben Operationsverstärkern und Transistoren enthält das aus 82 Bauteilen bestehende Set z. B. auch Leuchtdioden sowie eine Fotodiode. Die PAD-Module sind speziell für den Einsatz auf Steckboards konzipiert.

In diesem Teil unserer Serie zum PAD-PRO-EXSB beschäftigen wir uns mit der lichtempfindlichen Fotodiode, die im Set des PAD-PRO-EXSB enthalten ist. Anhand von Beispielschaltungen (Dämmerungsschalter und IR-Tester) erklären wir den praktischen Einsatz dieser Fotodiode.

Thyristoren sind unverzichtbare Bauelemente in der Welt der Leistungselektronik. Sie zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, hohe Ströme und Spannungen zu steuern, und finden Anwendung in einer Vielzahl von Technologien – von industriellen Motorsteuerungen über Wechselrichter bis hin zu Dimmern und Stromversorgungen. Als Halbleiterbauteile mit einem bistabilen Verhalten arbeiten Thyristoren wie elektronische Schalter, die durch ein kurzes Steuersignal geschaltet werden können. Ihre Robustheit, Effizienz und hohe Schaltgeschwindigkeit machen sie zu einer bevorzugten Wahl in Anwendungen, die Zuverlässigkeit und Präzision erfordern. Dieser Artikel beleuchtet die Funktionsweise und die Einsatzmöglichkeiten von Thyristoren. Dabei kann man sich die Tatsache zunutze machen, dass Thyristoren für einen ersten Einstieg auch durch eine spezielle Transistorschaltung ersetzt werden können.

Das bekannte MP3-Soundmodul ist nun noch kleiner und trotzdem leistungsfähiger. Dabei bleiben fast alle Features des MSM4 erhalten. Es stehen weiterhin zehn Tastereingänge zur Verfügung, die serielle Schnittstelle hat nun separate Pins und muss nicht mehr umständlich aktiviert werden. Die Eingangsspannung kann zwischen 3 V und 5 V liegen, daher ist das kleine Modul noch flexibler einsetzbar. Dank eines Class-D-Audioverstärkers liefert es bis zu 2 W an einem 8-Ω-Lautsprecher, deutlich mehr als die 0,5 W seines größeren Vorgängers.

Der Raspberry Pi eignet sich hervorragend für die Interaktion mit verschiedenen Eingabegeräten. Ob einfache Taster oder komplexere Eingabeeinheiten wie Rotary Encoder und Matrix-Tastaturen – die Möglichkeiten, den Raspberry Pi mit der realen Welt zu verknüpfen, sind vielfältig. In diesem Artikel sollen drei wichtige Arten von Eingabegeräten für den Raspberry Pi näher betrachtet werden: Taster/Druckknöpfe bzw. Schalter, Rotary Encoder und Matrix-Tastaturen mit bis zu 16 Tasten.

Mit dem ELV Smart Home Status-Board ELV-SH-SB8 haben Sie wichtige Systemzustände in Ihrem Smart Home einfach und übersichtlich im Blick und können per Kanaltasten sofort reagieren. Über die acht Tasten oder den Schaltzustand der Kanal-LEDs kann zudem Einfluss auf Programme und Automatisierungen genommen werden.

Bereits in den vergangenen Ausgaben des ELVjournals gab es einige Hinweise zu dem sogenannten EEBus-Standard, der unter anderem softwareseitig von der neuen Smart Home Zentrale „Home Control Unit“ unterstützt wird. In diesem Artikel gehen wir näher auf die technischen Details und die Möglichkeiten ein, die ein solcher gemeinsamer Standard in Bezug auf Flexibilität und Nachhaltigkeit im Stromnetz für den Netzbetreiber, aber auch den Kunden bieten kann.

In unserer Reihe „ELV Smart Hacks“ zeigen wir anhand von kleinen Detaillösungen, wie man bestimmte Aufgaben im Homematic IP System konkret erledigen kann. Dies soll insbesondere Einsteigern zu Homematic IP, aber auch erfahreneren Nutzern helfen, die Einsatz– und Programmiermöglichkeiten besser zu verstehen und optimal einzusetzen. In dieser Ausgabe beschäftigen wir uns mit dem Thema „Türklingel“. Wir zeigen, wie diese mit Homematic IP Produkten zum Einsatz kommt oder auch in das Homematic IP System eingebunden werden kann.

Der neue Bausatz LED-Tester LED-T2 ist ein wahrer Allrounder: Neben den Standard-LEDs (bedrahtet) können auch SMD-LEDs kontaktiert und geprüft werden. Das neue Display macht das Ablesen aller LED-relevanten Kenndaten wie LED-Strom und Flussspannung schnell und komfortabel möglich. Die Fehlersuche bzw. Prüfung der LEDs auf korrekte Funktion ist die Kernkompetenz des LED-Testers. Neu und kinderleicht gestaltet sich zudem die Ermittlung des Vorwiderstands. Wie hell soll eine LED oder gleich ein ganzer Strang bei einem bestimmten Strom leuchten? Einfach die LED(s) an den LED-T2 anschließen, den Regler für den LED-Strom (0−20 mA) drehen, bis die gewünschte Helligkeit erreicht ist und anschließend die gewünschte Versorgungsspannung (3−24 V) einstellen. Die Berechnung erfolgt automatisch, das Display zeigt den erforderlichen Vorwiderstand inklusive Leistungsangaben an.

Wer öfter unterwegs ist, findet im Technoline LED-Rucksack ein innovatives Gadget, das garantiert für Aufmerksamkeit sorgt. Das integrierte HD-Display lässt sich mit eigenen Bildern, Texten oder kleinen Animationen bespielen. Zeigen Sie Ihre Botschaft − als Werbeanzeige oder einfach zum Vergnügen. Das LED-Display ist etwas kleiner als ein DIN-A4-Blatt (200 x 275 mm), programmierbar, hat eine gute Auflösung und ist zudem herausnehmbar. Der Rucksack selbst ist wasserabweisend, bietet ein Fassungsvermögen von 21,5 Litern und einige praktische Fächer, darunter ein Laptopfach für den sicheren Transport von Notebooks bis 15,6 Zoll. Eine 3D-Hartschale sorgt für zusätzlichen Schutz. Mit der kostenlosen LOY Space App lässt sich das Display über ein Smartphone oder Tablet steuern. Für den Betrieb wird zusätzlich eine Powerbank benötigt.

Mit dem hier beschriebenen Meßgerät mit 3 1/2-stelliger digitaler Anzeige können Gleichspannungen, Wechselspannungen, Gleich - und Wechselströme sowie Widerstandsmessungen in 26 verschiedenen Bereichen durchgeführt werden. Nullpunktabgleich und Polaritätsanzeige erfolgen automatisch. Das Multimeter ist weitgehend mit modernen, teilweise hochintegrierten Bausteinen aufgebaut und wahlweise für Batterie oder Netzbetrieb einsetzbar. Die Platinen sind so ausgelegt, daß der Verdrahtungsaufwand sehr gering bleibt.

SMD-Schaltkreise sind fu¨r reine Eigenentwicklungen in der Hobby-Elektronik nicht einfach handhabbar. Insbesondere die Einbindung in eigene Layouts oder Experimentalaufbauten ist aufgrund der besonderen Topologie schwierig. Unsere SMD-Adapter ermöglichen den einfachen Einsatz von SMD-Schaltkreisen innerhalb konventionell bestu¨ckter Schaltungen.

Wie kann man Frequenzen effizienter nutzen? Auf welchen Frequenzen arbeiten geostationäre Rundfunksatelliten? Wie wird die vom Satelliten abgestrahlte Raumwelle aufgefangen und aufbereitet, damit die Verteilung im häuslichen Koaxialnetz möglich ist? Wer sich fu¨r die Beantwortung dieser und vieler damit in Zusammenhang stehender Fragen interessiert, findet hier die Antworten. Detailliert werden die Polarisation einer elektromagnetischen Welle, Funktion und Aufbau der Komponenten eines Speisesystems und der verschiedenen Ausfu¨hrungen eines parabolischen Reflektors erklärt und deren wesentliche Kennwerte beschrieben.

Schaltregler sind energieeffizienter als Linearregler, benötigen aufgrund der geringeren Verlustleistung auch weniger Platz und können so als besonders kompakte Stromversorgungsbaugruppe in Geräten viele Aufgaben lösen. Superkompakt lässt sich die Aufgabe in SMD-Technik lösen. Unser Step-Down-Wandler ist im Eingangsspannungsbereich von 5 V bis 24 V einsetzbar und gibt eine einstellbare Ausgangsspannung von 3 V bis 12 V bei einer maximalen Strombelastbarkeit von 0,5 A aus.

ITX ist das noch recht junge Motherboard-Format fu¨r eine besondere Klasse von PCSystemen, das sowohl den Aufbau von besonders kompakten PCs ab Autoradio-Format als auch lu¨fterloser No-Noise-Computer fu¨r eine Vielzahl von Aufgaben erlaubt, die keine GHz- Boliden in riesigen Gehäusen und mit aufwändiger Ku¨hlung erfordern. ITX-Systeme bewähren sich inzwischen als Car-PC, als Home-Server fu¨r die Haussteuerung oder als MP3- und Film-Jukebox. Wir stellen die Technik und die passende Peripherie vor.

Das Computer-Schaltinterface CSI 8 erlaubt eine PC-gesteuerte Realisierung von Schalt- und Steueraufgaben u¨ber 8 Schaltausgänge und 8 Schalteingänge. Die Ein- und Ausgänge sind dabei so ausgelegt, dass sowohl Schutzkleinspannungen als auch 230-VNetzspannungen geschaltet bzw. abgefragt werden können. Die Datenu¨bertragung zwischen PC und Interface wird u¨ber eine USB-Schnittstelle realisiert. Ein integrierter Mikroprozessor erlaubt das selbstständige Abarbeiten von auf dem PC programmierten und auf das CSI 8 geladenen Schaltsequenzen.

Drehimpulsgeber sind in der heutigen Welt der Digitaltechnik ein probates Mittel, analoge Eingabegeräte, sprich Potentiometer, zu ersetzen. Mit unserer kleinen, einfach nachbaubaren Schaltung simulieren wir mit einem Drehimpulsgeber die Funktionsweise eines vielfältig einsetzbaren Potentiometers. Der momentane Widerstandswert wird bei jeder Betätigung in einem internen EEPROM gespeichert, so dass auch nach dem Abschalten der eingestellte Wert erhalten bleibt und wie beim „Analog-Potentiometer“ beim Wiedereinschalten sofort zur Verfu¨gung steht.

Mit dem PC-Datenlogger EM 1000-DL können u¨ber lange Zeiträume bis zu 270 Tagen die Datenpakete, die von bis zu 4 Sendeeinheiten des Energiemonitors EM 1000 gesendet werden, empfangen, aufgezeichnet und später u¨ber die integrierte USB-Schnittstelle zur weiteren Auswertung auf einen PC u¨bertragen werden. Damit ist eine sehr komfortable Datenerfassung verschiedener Stromzähler ebenso möglich wie das gezielte Auffinden von „Stromfressern“ durch die automatische Aufzeichnung u¨ber längere Zeit.

Trotz der umfangreichen Funktionen ist der praktische Aufbau des ALC 9000 recht u¨bersichtlich, wobei die Bestu¨ckung der großen Basisplatine bereits im „ELVjournal“ 5/2004 (Teil 6) ausfu¨hrlich beschrieben wurde. Im 7. und letzten Teil des Artikels wird nun die Beschreibung des Nachbaus abgeschlossen.

Sie sind zwar noch nicht allzu lange auf dem Markt, erobern sich aber rasant neue Anwendungsfelder – die superkompakten Lithium-Ionen-Polymer-Akkus, kurz LiPo genannt. Dieser neue Akku-Typ verfu¨gt u¨ber eine hohe Energiedichte bei geringem Gewicht sowie kompakten Maßen und bietet somit erhebliche Vorteile, z. B. im Modellbau oder bei der Konstruktion von sehr kompakten Geräten. So findet man diesen Akku-Typ inzwischen auch im Handy. Wir beschreiben, passend zu unserer LiPo-Ladeschaltung in dieser Ausgabe, den Aufbau, die Möglichkeiten und den Umgang mit dieser neuen Akku-Technologie.

Dieser als Platinenversion ausgefu¨hrte, programmierbare Funktionsgenerator DDS 10 arbeitet nach dem DDS-Prinzip (direct digital synthesis), bei dem ein Sinussignal auf digitale Weise generiert wird. Neben dem so erzeugten Sinus liefert das DDS 10 aber auch ein Dreieck- und ein Rechtecksignal. Die Ausgangsfrequenz lässt sich im Bereich von 0,1 Hz bis 10 MHz in 0,1-Hz-Schritten einstellen. Eine Wobbel- und eine Modulationsfunktion runden die Features ab.

Mit dem signalpegelgesteuerten Lautsprecher-Umschalter ist der Betrieb eines Lautsprecher-Paares an zwei unterschiedlichen Verstärkern oder Audiogeräten möglich. Interessante Einsatzgebiete fu¨r diese Schaltung sind sowohl der Heimbereich, als auch z. B. Audiowerkstätten.

Die PSoC™-Familie von Cypress Microsystems ist an Flexibilität und Einsatzbreite kaum zu u¨berbieten, befindet sich doch hier ein komplettes System auf einem Chip. Neben einem leistungsfähigen Prozessor und den allgemein aus Mikrocontroller- Konfigurationen bekannten Peripherie-Komponenten wie Watchdog-Timer und Oszillator bietet der PSoC™-Baustein programmierbare analoge und digitale Schaltungsblöcke, so dass der Elektronik-Entwickler hier individuelle A/D-Wandler, Filter usw. erstellen kann. Unser Artikel beschreibt den Aufbau und die Möglichkeiten eines PSoC™-Bausteins und einen Leitfaden zum ersten kleinen Projekt.

Das Energiemonitor-System EM 1000 dient zur Anzeige des aktuellen Stromverbrauches und der Leistungsaufnahme eines Haushaltes. Dabei ist kein Eingriff in das Stromnetz erforderlich, eine IR-Reflexlichtschranke (EM 1000-IR) erfasst die Durchläufe der roten Markierung an der Drehscheibe des Stromzählers, ein Sender (EM 1000-S) funkt die ermittelten Daten zum Energiemonitor-Empfangsgerät. Nachdem wir im ersten Teil die Sensor- und Senderseite betrachtet haben, wenden wir uns nun dem Empfangs- und Anzeigegerät EM 1000 sowie der Inbetriebnahme des Systems zu.

Wenn Sie dieses Heft in Händen halten, sind es nur noch etwa 8 Wochen bis zum ersten Advent. Höchste Zeit also, an den alljährlich neuen Beitrag des Elektronikers im Haus zur Weihnachtsbeleuchtung zu denken. Dieses Jahr ist es bei uns eine Dekoration in Form eines großen, leuchtenden Sterns. Insgesamt 110 SMD-LEDs in verschiedenen Farben werden hier in unterschiedlichen Lichtmustern angesteuert, so dass sich trotz geringen Schaltungsaufwands eine sehr effektvolle Weihnachtsdekoration ergibt.

Mit diesem System ru¨sten Sie Ihren „normalen“ Bissanzeiger zu einem Funk-System zur bequemen Signalisierung direkt an Ihrem Aufenthaltsort auf. Bis zu vier Bissanzeiger können an den Funksender angeschlossen werden. Wird ein Alarm am Sender ausgelöst, ertönt am Empfänger ein lautstarkes akustisches Signal, das in der Lautstärke zudem noch einstellbar ist. Zusätzlich kann anhand von vier farbigen LEDs der auslösende Eingang erkannt werden.

Das ELV-Funk-Fernschaltsystem FS20 besticht durch seine besonders große Vielfalt an Sende- und Empfangskomponenten sowie durch die umfangreichen Funktionen, die das System universell einsetzbar machen. Zu dieser Universalität trägt auch das hier vorgestellte FS20-Hutschienensystem bei, das einerseits die Funk-Haussteuerung direkt an der Basis der Hausenergieverteilung, also ohne im Raum sichtbare Komponenten, und andererseits die einfache Einbindung dieses neuen Systems in ein vorhandenes FS20-Haussteuerungssystem möglich macht. Die Komponenten, bestehend aus FS20-Empfänger, Netzteil und Aktoren, werden direkt auf der Standard-Hutschiene im Verteilerkasten montiert. Nach der Systemvorstellung und der Beschreibung von Empfänger und Netzteil folgt nun der Aktor FS20 SH.

Vor gerade mal 80 Jahren wurden von Hermann Oberth die theoretischen Grundlagen zum Verlassen der Erde mittels Raketen gelegt. Keine 50 Jahre ist es her, als die Sowjetunion mit Sputnik den ersten ku¨nstlichen Himmelskörper in den Erdorbit schoss, und vor knapp 40 Jahren stellte Early Bird als erster geostationärer kommerzieller Nachrichtensatellit transatlantische Verbindungen her. Nach einem kleinen historischen Streifzug durch die faszinierenden Anfänge der Satellitentechnik werden die Fragen geklärt: Aus welchen Elementen besteht ein Satellitenu¨bertragungssystem? Warum scheinen Satelliten am Himmel an einem festen Punkt zu „stehen“? Wie beschreibt man die Position eines Satelliten? Mit welchen Größen charakterisiert man den Empfang eines Satelliten?

Der hier vorgestellte Fu¨llstandsmesser, der mittels Ultraschall arbeitet, eignet sich fu¨r die einfache und exakte Bestimmung der Fu¨llmenge in einer Gartenzisterne, einem Wassertank oder einem ähnlichen Flu¨ssigkeitsbehälter. Die Messdaten werden von der Messeinheit zur Anzeigeeinheit, die in zwei getrennten Gehäusen untergebracht sind, mittels eines Funksenders u¨bertragen. Durch den Batteriebetrieb beider Einheiten ist die Montage ohne großen Aufwand durchfu¨hrbar und eine aufwändige Kabelverlegung entfällt.

Manchmal erleichtern aus der Ferne ausgelöste Vorgänge im Haus das Leben oder machen es sicherer. Da heute das Handy allgegenwärtig ist, bietet sich gerade dieses als „Fernsteuerung“ an. Mit dem Handy-Fernschalter können mit Hilfe eines Handys am Empfangsort auf ganz einfache Weise universelle Schaltfunktionen ausgelöst werden. Dazu ist der Handy-Fernschalter einfach nur neben dem anzurufenden Handy zu platzieren. Ruft man das Handy nun an, wird die vom Handy abgestrahlte Hochfrequenz detektiert und nach einer kurzen Verzögerung, um Fehlfunktionen auszuschließen, die Schaltfunktion ausgelöst.

Die hier vorgestellte elektronische Last dient zum Testen von Netzgeräten, beliebigen anderen Stromquellen, sowie fu¨r die definierte Entladung von Akkus. Es lässt sich sowohl ein fester elektronischer Widerstand als auch ein konstanter Strom einstellen.

Dieser kleine Timer in SMD-Technik schaltet Geräte mit Batterieversorgung nach einer einstellbaren Zeit automatisch aus (Auto-Power-off). Dies trägt zur Batterieschonung bei mobilen Geräten bei, die abzuschalten man ja oft vergisst.

Die einfache Ansteuerung eines grafischen Displays mit der Programmiersprache Java macht die Java™-Control-Unit universell einsetzbar. Nachdem wir im ersten Teil dieser Artikelserie die Vorteile der Programmiersprache Java™ vorgestellt und einige Möglichkeiten des grafischen Displays gezeigt haben, werden wir uns in dieser Ausgabe mit den Schaltungen und dem Nachbau der Java™-Control-Unit und des Evaluation Boards befassen, bevor es in der nächsten Folge mit dem Einstieg in die Programmierung der Java™- Control-Unit weiter in Richtung eigene Applikation geht.