Fachbeiträge

Bewässern Sie Ihren Garten smarter! Der Bewässerungsaktor ELV-SH-WSM erweitert Ihr Homematic IP Smart-Home-System. Das Gerät lässt sich nach dem Zusammenbau ohne großen Montageaufwand an einen Wasserhahn montieren. Der integrierte Messsensor erfasst die Durchflussrate und die Wassermenge in Echtzeit und überträgt diese Daten regelmäßig an Ihr System.

Der ELV-LW-GPS2 ist der neue GPS-Tracker in unserer Familie – smarter, sparsamer und flexibler. Dank GNSS, LoRaWAN®, Bewegungssensor und Kontaktinterface bestimmt der Tracker zuverlässig seine Position. Jetzt neu: Firmware-Updates per Funk und einfache Einbindung in Plattformen wie The Things Network oder Datacake.

LoRaWAN® ist für IoT-Interessierte längst kein Geheimtipp mehr. Die hohe Reichweite bei gleichzeitig geringer Stromaufnahme eignet sich ideal für viele Projekte. Eine Herausforderung stellt jedoch oft die Visualisierung dar, da diese meist als separate Softwarekomponente mit dem Netzwerkserver verbunden werden muss. Welchen Vorteil die Low-Code-IoT-Plattform Datacake in diesem Zusammenhang bietet, zeigt der folgende Artikel.

Bereits in Teil 5 dieser Serie wurde erläutert, wie man mit Python analoge Messwerte erfassen kann. Dazu wurde der Raspberry Pi mit einem externen Analog-Digital-Wandler ausgestattet. Dies ermöglichte die Messung analoger Stromund Spannungswerte. Wesentlich interessanter ist jedoch der Einsatz von Sensoren, mit denen nahezu jeder physikalische Wert wie Temperatur, Feuchte, Druck, Beleuchtungsstärke, Bewegung usw. erfasst werden können. In diesem Beitrag soll daher die Auswertung und Verarbeitung von Sensorsignalen mit Python im Fokus stehen. Zudem sollen spezielle Signalverarbeitungstechniken genauer betrachtet werden.

Jeder Tüftler kennt das Problem: Sie haben einen interessanten Sensor in Ihrer Teilekiste liegen und können sich schon ausmalen, wie der Messwert dieses Sensors mit in die Smart-Home-Steuerung eingebunden werden könnte. Für Homematic IP Installationen gibt es dafür jetzt eine einfache Lösung: eine neue Coprozessor-Firmware für die ELV Smart Home Sensor Base, die mithilfe der UART-Schnittstelle Daten von Arduino- sowie Rasberry Pi-kompatiblen Sensoren in das Homematic IP System überträgt. Doch was genau ist UART? Wie funktioniert die serielle Kommunikation, und worauf muss ich achten, wenn ich ein anderes Gerät an das ELV-SH-BM-S anschließe? In diesem Artikel beantworten wir diese und weitere Fragen.

Dieser kompakte Sensor misst präzise Temperatur und Luftdruck und integriert sich nahtlos in Ihr Homematic IP System. Ob zur Wettervorhersage, zur automatisierten Lüftungssteuerung oder für mehr Komfort – profitieren Sie von smarter Automatisierung und gezielten Warnmeldungen. Flexibel einsetzbar, dezent im Design und leistungsstark in der Funktion!

Im ersten Teil der Serie „Home Assistant – Beginners Guide“ wurde der Einstieg in das System sowie die Integration erster Geräte anhand der CCU3 beschrieben. In diesem Teil liegt der Fokus auf der Integration des Homematic IP Access Points (HAP) und der Home Control Unit (HCU). Außerdem werden anhand von HmIP-Fensterkontakten und einem Saugroboter vier smarte Home- Assistant-Features beleuchtet: Helferfunktionen, Automationen, Push-Benachrichtigungen und Abwesenheitserkennung.

Im letzten Artikel wurden Opto-Sensoren für einfache Lichtschranken eingesetzt. Damit ist das Potenzial dieser vielseitigen Bauelemente allerdings noch lange nicht ausgereizt. Die moderne optische Signalübertragung nutzt Licht zur Übermittlung von Informationen. Damit wurde sie zur Schlüsseltechnologie in der Telekommunikation. Sie bietet hohe Bandbreiten, geringe Verluste und eine störungsfreie Übertragung über große Entfernungen. Als Träger des Signals dient sichtbares oder infrarotes Licht, das in einem Medium wie Glasfasern geleitet wird. Dabei werden die Daten durch Modulation des Lichts in Form von Änderungen in Amplitude, Frequenz oder Phase übertragen. Dieser Artikel erklärt mit einfachen Mitteln die grundlegenden Prinzipien dieser faszinierenden Technik.

Lautlos fliegen Fledermäuse durch die Nacht und nutzen Ultraschall, um sich zu orientieren und Beute zu fangen. Dieses faszinierende Naturphänomen stand im Mittelpunkt eines Wintertreffens, bei dem junge Naturinteressierte die Möglichkeit erhielten, Fledermaus-Detektoren zu bauen. Dank der Unterstützung von ELV entdeckten sie die Verbindung zwischen Natur und Technik und erhielten Einblicke in die Elektronik, die es ermöglicht, Ultraschall hörbar zu machen. So lernten sie nicht nur etwas über Fledermäuse, sondern auch darüber, wie Ultraschall in der Natur und im Alltag eine Rolle spielt. Ein Wochenende voller spannender Erkenntnisse, das zeigte, wie Naturbeobachtung und Technik Hand in Hand gehen können.

Clever Energiesparen und nur dann heizen, wenn Wärme benötigt wird. Dieses smarte Heizkörperthermostat von Homematic IP sorgt für Wohlfühltemperaturen in Wohnräumen oder spart Energie über Absenkungen z. B. in Ferienwohnungen. Vergessen die Heizung aufzudrehen? Mit einem kurzen Tastendruck wird die Boost-Funktion aktiviert und die Heizleistung kurzfristig maximiert. So ist es schnell kuschelig warm – mittels App oder per Sprachsteuerung. Das Produkt ist Stand-alone-fähig und kann direkt an Wandthermostate und Fensterkontakte angebunden werden. Durch smarte Vernetzung können bis zu 33 % Energie beim Heizen gespart werden. Der Clou an diesem Produkt: Das große, individuell einstellbare E-Paper-Display, das sich z. B. flexibel an die Montageausrichtung anpassen lässt.

Lässt sich die Wärme eines Heizkörpers oder Konvektors gleichmäßiger und schneller im Raum verteilen? SpeedComfort gibt auf diese Frage eine klare Antwort: Ja. Der Heizkörperventilator spart durch intelligente Luftzirkulation bis zu 22 Prozent Energie: Um 1 bis 2 °C kann ein Thermostat ohne Komfortverlust heruntergeregelt werden. Durch die angebrachten Magneten ist das Produkt im Handumdrehen installiert. Noch mehr Bedienung? Nein, denn der Ventilator schaltet sich automatisch bei einer Heizkörpertemperatur von 33 °C ein und bei 25 °C aus. Dabei ist dieser flüsterleise, wartungsarm und eine ideale Ergänzung zu einem smarten Heizkörperthermostat. Unsere Leser testeten für uns die Variante mit 2 Ventilatoren für Heizkörper mit einer Länge von 75 bis 120 cm.

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.