Fachbeiträge

Für das Fernschalten oder Automatisieren von Verbrauchern auf der Terrasse, im Garten oder Keller erweitert ELV das Einsatzfeld bekannter Homematic IP Unterputzaktoren durch eine professionelle Montage in einer robusten Aufputzdosen-Kombination mit integrierter Steckdose. In Feuchträumen können so z. B. Waschmaschine und Trockner mit Schalt-Mess-Aktoren überwacht und Benachrichtigungen nach Beenden eines Programms gesendet werden. Auch ein Einsatz für eine smarte Terrassenheizung per Infrarotstrahler ist ein häufiger Anwendungsfall der Aufputzdosen-Aktor-Kombination.

Speicher leer, es geht nichts mehr! Die Lösung? Drei kleine Teile mit großer Wirkung: Mit der Kombination aus der ELV-SH-Base, dem ELV-AM-INT1 und dem Sensor DUS1 messen Sie ab jetzt schnell und einfach Füllhöhen von Regenwasserspeichern oder Vorratsbehältern für z. B. Holzpellets. Warnungen und Automatisierungen machen Ihr Leben leichter.

Optosensoren nutzen Licht zur Sicherung von Zugängen, zur Erfassung von Objekten oder zur Abstandsmessung. Sie spielen eine zentrale Rolle in vielen industriellen, medizinischen und allgemeinen technischen Anwendungen. Dieser Artikel beschreibt ihre Anwendung in Lichtschranken, zur Objekterfassung und für einfache Abstandsmessungen.

Ein trockenes Plätzchen für Ihr ELV-Modulsystem: In Kombination mit einer Abox 040 der Firma Spelsberg ermöglicht das Erweiterungsmodul Adapterplatine 2 Modulsystemaufbauten, die vor Witterungseinflüssen geschützt sind. Durch den zusätzlichen Einbau eines Batteriehalters für zwei Mignonzellen entfällt der Bedarf für ein Powermodul.

ELV erweitert seine LoRaWAN®-Familie mit dem ersten Klasse-C-Modul mit durchgehender Empfangsbereitschaft, dem ELV-LW-OC8. Das innovative Gerät bietet acht individuell ansteuerbare Open-Collector-Ausgänge und ist eine ideale Lösung für zahlreiche Anwendungen in der Steuerung und Automation von Lichtanlagen, Bewässerungsventilen oder Pumpen aus der Ferne.

Pulsweitenmodulation (PWM) und Digital-Analog-Wandlung (DAC) sind zwei wichtige Technologien, die es erlauben, analoge Signale zu erzeugen bzw. zu simulieren. Sie bilden in gewisser Weise das Gegenstück zu den in Teil 5 dieser Serie behandelten Analog-Digital-Wandler (ADCs). Mithilfe einfacher Python-Programme lassen sich beide Technologien problemlos z. B. für einen Raspberry Pi ein- bzw. umsetzen.

Das Entwicklerteam von ELV und eQ-3 mit ca. 90 Entwicklern konstruiert jährlich bis zu 120 neue Produkte inklusive Weiterentwicklungen und Produktanpassungen. Internationale Bauteilehersteller informieren uns laufend über aktuelle Bauteile und innovative Sensoren. An diesem Wissen möchten wir Sie gerne teilhaben lassen. In loser Reihenfolge stellen wir Ihnen spannende elektronische Bauteile mit umfassendem Hintergrundwissen, Datenblättern und Anwendungsbeispielen vor. In diesem Beitrag geht es um SuperCaps und Akkus als ideale Ergänzung zum elektrochemischen Energiespeicher.

Jeder Hardwareentwickler stand schon einmal vor dem Problem, dass sein Design kurzfristig geändert werden muss. Sei es, weil sich die Anforderungen geändert haben, weil ein Fehler behoben werden muss oder weil ein Feature vergessen wurde. Meistens endet dies mit einer größeren Operation auf der Platine oder einem Re-Design des Boards. Der Hersteller Renesas bietet mit seinen GreenPAK™- Systemen für dieses Problem eine einfache Lösung, die in diesem Beitrag vorgestellt wird.

In unserer neuen Reihe „Home Assistant – Beginners Guide“ zeigen wir die Möglichkeiten des Systems anhand praktischer Beispiele, die wir Schritt für Schritt beschreiben. Angefangen von der ersten Einrichtung über die Anbindung verschiedenster Systeme bis hin zu einer eigenen Visualisierung und zu Automationen. Dies soll sowohl Einsteigern als auch erfahrenen Nutzern helfen, die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten besser anzuwenden. In dieser Ausgabe beginnen wir mit einer Einführung in das komplexe Thema und integrieren eine Homematic IP Zentrale CCU3. Hierzu bedienen wir uns der Erweiterung für Home Assistant „HACS“ (Home Assistant Community Store). Zudem legen wir den Grundstein für das erste Dashboard.

Wer kennt nicht den Klassiker? Sie stehen vor der Haustür, haben sämtliche Taschen nach dem Schlüssel durchsucht, aber er ist nirgendwo zu finden. Statt eines Schlüssels unter der Fußmatte oder dem Blumentopf löst die DoorBird-Türstation dieses Problem elegant mit einem robusten Fingerabdrucksensor. Bis zu 50 Fingerabdrücke lassen sich manipulationssicher hinterlegen und für eine Türöffnerautomatik verwenden. Die Fingerabdrücke werden nicht direkt gespeichert, sondern nur ihre berechneten Hash-Werte. Damit erfüllt die Türstation kritische Datenschutz- und Datensicherheitsanforderungen. Über die Zugangsberechtigungsfunktion legen Sie ganz einfach fest, wer Haus, Büro, Werkstatt oder Praxis betreten darf. Klingelt es an Ihrer Tür, erhalten Sie eine Nachricht über die App und können Ihre Besucher live sehen, mit ihnen sprechen und den Türöffner betätigen, egal, wo Sie sich gerade befinden. Neben hochauflösenden Videoaufnahmen mit einem 180-Grad-Sichtwinkel liefert die Kamera dank integrierter Infrarotfunktion auch bei Nacht gute Bilder. Der integrierte Bewegungssensor mit einer Reichweite von 6 m eröffnet weitere Anwendungsmöglichkeiten wie z. B. das Einschalten der Außenbeleuchtung. Die Türstation lässt sich sowohl als eigenständige Einheit verwenden als auch in Ihr Smart-Home-System einbinden. Mehrere unserer Leser rüsteten ihre Haustür für uns auf.

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.

Als weitere nu¨tzliche Erweiterung des FS20-Funk-Schalt-/Funk-Steuersystems wird hier der Funk-Master-Slave FS20 FMS vorgestellt. Dieser Lastenmelder ermöglicht nahezu jede gewu¨nschte Zuschaltung von Netz-Verbrauchern zum passenden Zeitpunkt, die u¨ber das FS20-Funk-Schaltsystem ansteuerbar sind, wie z. B. die Funk-Steckdose FS20 ST oder der 4-Kanal-Aufputzschalter FS20 AS4. Sobald am Funk-Master-Slave eine Last ein- bzw. ausgeschaltet wird, erfolgt das Ein- oder Ausschalten der eingebundenen Geräte.