Fachbeiträge

LoRaWAN® erfreut sich aufgrund seiner vielfältig nutzbaren Eigenschaften, der hohen Funkreichweite und eines vielfach schon vorhandenen Gateway-Netzes einer steigenden Beliebtheit. Das merken auch wir am Interesse der ELV Kundschaft an unserer ständig erweiterten ELV-Modulsystemreihe. Der ELV-LW-GPS1 ist ein sehr vielseitig einsetzbarer Stand-alone-GPS-Tracker. Er sendet über einen integrierten Beschleunigungssensor in verschieden konfigurierbaren Modi Bewegungsmeldungen und genaue Positionsdaten über das weitreichende LoRaWAN®-Netz, ganz ohne Folgekosten. Wir haben ein ausgewähltes Leser-Testerfeld aus acht Bewerbern gebeten, den Tracker und seine speziellen Eigenschaften zu testen – wie erwartet, erhielten wir interessante Ergebnisse.

Behalten Sie das perfekte Raumklima mühelos und in Echtzeit mit dem ELV Smart Home Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor ELV-SH-CTH im Blick. Der kleine, schlanke und energieeffiziente Sensor lässt sich unauffällig in jedes intelligente Eigenheim integrieren. Er misst präzise die Temperatur und Luftfeuchtigkeit in sensiblen Räumen und gibt die Messdaten an das Homematic IP System weiter. Sorgenfrei zu einem gesunden und angenehmen Wohnklima: lüften, heizen, kühlen und sogar die Pflanzen rundum glücklich machen.

Frostwächter für den Garten gesucht? Benachrichtigung bei Briefeinwurf gewünscht? Automatische Zisternenüberwachung inkl. Pumpensteuerung benötigt? In der neuen Rubrik „Praktische HELVerlein !“ möchten wir neue, aber auch bekannte Smart-Home-Produkte sowie Bausätze in verschiedensten, teils sehr ungewöhnlichen Anwendungsfällen darstellen. Den Anfang macht dabei der im ELVjournal 4/2024 vorgestellte Allrounder ELV-SH-Taco, der mit Cloud-Update Ende November 2024 zudem im Homematic IP Cloud-System allen Nutzern von Home Control Unit und Access Point zur Verfügung steht.

In diesem Anwendungsbeispiel zeigen wir, wie man auf einfache Weise mit der Experimentierplattform „Oxocard Connect“ serielle LEDs vom Typ WS2812 ansteuert. Neben der Hardwarekonfiguration betrachten wir anhand von Programmbeispielen, wie man einen Programmcode erstellt und diesen auf die Oxocard Connect überträgt.

In diesem Teil unserer Serie zeigen wir einen Klassiker aus dem Themenbereich der Hobbyschaltungen. Seit Jahrzehnten ist die Sirenenschaltung, auch „Kojak-Sirene“ genannt, eine beliebte Schaltung zum Selberbauen – so auch mit dem PAD-PRO-EXSB Experimentierset!

Das ELV Basismodul Mikrocontroller ELV-BM-MCU bietet volle Kompatibilität zum beliebten ELV-Modulsystem, flexible Anschlussmöglichkeiten und eine hohe Energieeffizienz – perfekt für innovative DIY-Projekte und smarte Anwendungen!

Akustikschalter, oft auch als „Klatschschalter“ bezeichnet, sind elektronische Geräte, die auf akustische Signale wie Klatschen, Pfeifen oder andere Geräusche reagieren. Die Schalter können verwendet werden, um Lampen oder Maschinen ein- und auszuschalten, ohne dass physischer Kontakt zur eigentlichen Schalteinheit nötig ist. Der Begriff „Elektronischer Heinzelmann“ spielt auf die unsichtbare Hilfe im Hintergrund an, die durch den Akustikschalter repräsentiert wird − angelehnt an die mythischen Heinzelmännchen, die im Verborgenen nützliche Arbeiten verrichten.

Wer kennt es nicht, das lästige Wechseln von Batterien. Mit dem Solar-Powermodul SPM1500 lassen sich batteriebetriebene Sensoren, wie sie bei Wetterstationen oder in der IoT-Welt eingesetzt werden, in energieautarke Geräte verwandeln. Das SPM1500 stellt einen mit drei NiMH-Zellen betriebenen Energiespeicher bereit, der mittels Energy-Harvesting aus einer Solarzelle die NiMH-Zellen wieder mit Energie auflädt. Mit fünf verschiedenen Ausgangsspannungen ist es möglich, quasi jeden batteriebetriebenen Sensor umzurüsten. Damit fällt im Anschluss nicht nur das Wechseln leerer Batterien weg, sondern es werden auch Ressourcen geschont.

Die meisten Menschen sind visuelle Wesen − eine einzige Grafik sagt daher oft mehr als umfangreiche Datenlisten oder numerische Tabellen. Zudem können Zusammenhänge meist wesentlich rascher erfasst werden, wenn sie in grafische Darstellungen gefasst sind. Mit MatPlotLib steht für Python eine Bibliothek zur Verfügung, mit der die Arbeit mit grafischen Darstellungen zum Kinderspiel wird. Kein Wunder also, dass sich Python und die MatPlotLib zunehmender Belietbheit erfreuen. In Kombination mit NumPy und SciPy ist die MatPlotLib klassischen Mathematikprogrammen mindestens ebenbürtig, wenn nicht sogar überlegen. Zudem ist die MatPlotLib kostenlos erhältlich, quelloffen und sie kann objektorientiert programmiert werden.

Am 14. September 2024 fand das inzwischen zwölfte von Robert Peißl organisierte österreichische Usertreffen im Stieglerhaus in St. Stefan ob Stainz statt. Der neue Veranstaltungsort für das jährliche Treffen hatte sich im letzten Jahr hervorragend bewährt und überzeugte auch dieses Mal wieder mit guter Akustik, perfekter technischer Ausstattung, ausreichend Platz und toller Organisation. Die von weiter weg angereisten Übernachtungsgäste trafen sich wie üblich bereits am Vorabend mit den ortsansässigen Teilnehmern im Landhof Steinbäck zu einem gemeinsamen Abendessen in gemütlicher Runde mit ersten Gesprächen über ihre vergangenen und aktuellen Projekte.

Viele unserer Leser wissen sie längst zu schätzen – die LoRaWAN®–Technologie! LoRaWAN® steht bereits mit seinem Namen (Long Range) für große Reichweiten bis zu 40 Kilometern und sparsamen Low-Power-Betrieb mit Batterielaufzeiten von zwei und bis zu 15 Jahren.

In unserer Reihe „ELV Smart Hacks“ zeigen wir anhand kleiner Detaillösungen, wie man bestimmte Aufgaben im Homematic IP System konkret lösen kann. Dies soll insbesondere Homematic IP Einsteigern, aber auch erfahreneren Nutzern helfen, die Einsatz– und Programmiermöglichkeiten besser zu nutzen. In dieser Ausgabe stellen wir übliche Heizsysteme sowie deren Regelverfahren vor und zeigen, wie sich diese mit dem Homematic IP System steuern lassen.

Neben der klassischen Elektronik, wie wir sie sonst üblich im ELVjournal für Sie vorstellen, gibt es eine Vielzahl weiterer Technikinnovationen aus unterschiedlichsten Sparten. Darunter fallen beispielsweise neueste Erkenntnisse aus der Robotik, Fortschritte in der Verwendung künstlicher Intelligenz oder auch beeindruckende Weiterentwicklungen aus dem Automobilbereich. Die für uns in den USA tätigen Redakteure Damian und Nikolai Krause haben sich auf einem der exklusivsten Events der Automobilbranche, der Pebble Beach Concours d’Elegance, für uns umgeschaut und die neuesten Trends, insbesondere aus der Welt der Elektromobilität, dabei festgehalten.

Ob Schalter oder Taster, Kaffeemaschine, Haustierfütterungsautomat, Reinigungsroboter, Lichtschalter, Computer oder Fernseher – mit dem innovativen SwitchBot Tastendrücker haben Sie die Möglichkeit, nahezu jedes Gerät mit Schalter und Beleuchtung bequem über Ihr Smartphone zu steuern. Wer nicht in die Hausinstallation eingreifen will oder darf, kann statt einem Smart Home- Funkschaltaktor einen SwitchBot Tastendrücker installieren. Besonders für Geräte, die ausschließlich über einen Tastendruck bedient werden, wie etwa Kaffeemaschinen oder Fernseher, bietet dieser eine smarte Lösung zum Ein- und Ausschalten. Der batteriebetriebene Tastendrücker wird einfach mit dem Klebepad am Gerät befestigt und betätigt den Schalter oder Taster mechanisch über einen Schaltarm. Schalten Sie Ihr Gerät manuell via Bluetooth und kostenloser App über Ihr Smartphone oder Ihre Smartwatch oder nach Ihrem individuellen Zeitplan ein oder aus. Neun unabhängige Leser haben den vielseitigen SwitchBot Tastendrücker für uns getestet.

Bewegungen vor Ihrer Haustür oder Garage erkennen und die Beleuchtung automatisch ein- und ausschalten – das wird mit dem neuen Smart Home Bewegungsmelder von Homematic IP für den Anschluss an 230 V noch einfacher. Dieser Bewegungsmelder arbeitet breiter und weiter: der Erfassungsbereich ist auf bis zu 20 Meter und der Erfassungswinkel auf 180° gewachsen. Als Tüpfelchen auf dem i bietet dieser erstmals unterschiedliche Meldezonen an: links, rechts und unten lassen sich getrennt voneinander ansprechen und einstellen. Durch den integrierten 5A-Schaltaktor kann zudem direkt eine Leuchte angeschlossen werden. Zeitprofile hinterlegen und individuelle Programmierungen – einfach und bequem vom Sofa aus. Der Bewegungsmelder lässt sich sowohl in die Homematic IP App mit Access Point oder HCU als auch in die WebUI der CCU3 integrieren. Acht unserer Leser stellten den neuen Bewegungsmelder auf die Probe.

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.