Fachbeiträge

Die Kombination aus Oszilloskop, Funktionsgenerator und Multimeter ist die praktische und multifunktionelle Lösung für den Elektronik-Arbeitsplatz und den mobilen Einsatz. Das dank Akku- Betrieb bis zu einem ganzen Arbeitstag mobil betreibbare Multifunktionsgerät bietet auch unterwegs alles, was man für anstehende Messaufgaben benötigt: ein 70-MHz-Zweikanal-Oszilloskop mit einer Abtastrate von bis zu 250 MSa/s, ein Multimeter mit 6 Messfunktionen für den Einsatz in Messumgebungen nach CAT II bis 600 V und einen integrierten Signalgenerator für Sinus-, Rechteck-, Dreiecksignale und weitere beliebige Wellenformen, die über die USB-Schnittstelle übertragen und im zugehörigen PC-Konfigurationsprogramm erstellt werden können. Sechs Leser erhielten das Gerät zum Test, alle haben sich sehr intensiv mit dem Gerät beschäftigt und sind zu einem insgesamt sehr positiven Urteil gekommen.

Viele Dimmer, die nicht speziell für den Betrieb mit LEDs ausgelegt sind, und vor allem die, die nur statt eines Schalters in der Phasenleitung der Leuchtenversorgung liegen, verursachen bei Anschaltung von LED-Leuchten ein Glimmen der LEDs bei völlig heruntergedrehtem Dimmer. Der Homematic IP Dimmerkompensator verhindert ein Glimmen von dimmbaren LED-Leuchtmitteln im ausgeschalteten Zustand eines Phasenabschnittdimmers (ohne Ein-/Ausschalter).

In dieser und der nächsten Folge zeigen wir, wie man in Kombination mit mediola AIO CREATOR NEO und der Smart Home Zentrale CCU2/ CCU3 mit Scriptprogrammierung ein System für ein variables Szenenhandling auf die Beine stellt.

In dieser Folge zeigen wir ein Beispiel für eine Grafik mit „eingebauten“ Visualisierungen von Zuständen sowie Auswahlmöglichkeiten für Geräte oder Seiten aus der Grafik heraus.

In der Haustechnik-Praxis gibt es immer wieder die Aufgabe, die Lage und Bewegung von Gegenständen zu erfassen und zu melden. Dies kann das Garagentor genauso sein wie die Briefkastenklappe oder die Überwachung einer gegen Einbruch angebrachten Kellerschachtabdeckung. Der Neigungs- und Erschütterungssensor HmIP-STV ist genau für diese und andere Meldeaufgaben konzipiert. Er ist durch Batteriebetrieb an beliebigen Orten einsetzbar, mit stromsparender Sensorik ausgestattet und kann vielfältig an seine konkrete Aufgabe angepasst werden.

Der kompakte Schaltaktor für die Hutschiene ist ein vielseitiger Ersatz für herkömmliche Treppenlicht-Zeitschalter oder Stromstoßschalter und kann per Funk mit einer Fülle von Homematic IP Sendern angesteuert werden. Über eine Zentrale lässt sich der Aktor ebenfalls bedarfsgerecht steuern und die mit Sendern erstellten Verknüpfungen gewohnt vielfältig konfigurieren. Der potentialfreie Relaiskontakt des nur 1 TE breiten Geräts sorgt ebenfalls für einen sehr breiten Anwendungsbereich.

Europas Klimaziele sind ambitioniert. Sinnbildlich dafür steht der Wert 1,5 °C. Auf diesen Wert, darauf haben sich die UNStaaten im Pariser Klimaabkommen geeinigt, soll der menschengemachte globale Temperaturanstieg im Vergleich zum Beginn des Industriezeitalters begrenzt werden, und zwar langfristig. Auch Deutschland will hierzu einen wesentlichen Beitrag leisten. Schritt für Schritt soll der Ausstoß von Treibhausgasen hierzulande bis zur vollkommenen Treibhausgasneutralität im Jahr 2050 reduziert werden. Beim Blick auf die Emissionswerte wird jedoch klar: Es liegt noch ein langer Weg vor uns.

In einer faszinierenden Fotoserie zeigen wir elektronische Bauteile in Nahaufnahmen. Machen Sie mit! Sie sind auch fotobegeistert und haben elektronische Bauteile schon mal von Nahem betrachtet und fotografiert? Schicken Sie Ihre „Kunstwerke“ an redaktion@elvjournal.com. Schreiben Sie uns, um welches Bauteil es sich handelt, warum Sie gerade dieses gewählt haben und was Sie daran besonders fasziniert. Natürlich interessieren uns auch die Daten zu Kamera, Objektiv, Belichtung und Beleuchtung. Die schönsten Einsendungen werden wir – Ihr Einverständnis vorausgesetzt – in den nächsten Ausgaben des ELVjournals veröffentlichen.

Der übliche Weg, Arduino & Co zu programmieren, führt meistens über die Verbindung des Entwicklungsboards per USB-Kabel direkt an den Rechner. Doch was, wenn man für sein Projekt einen Mikrocontroller nutzen möchte, auf dem beispielsweise noch kein Bootloader aufgespielt ist? Miguel Köhnlein und Michael Gaus nutzen dafür einen Arduino Nano als ISP-Programmer (ISP = In-System-Programming) und werfen zudem noch einen Blick auf das Programmiertool BitBurner.

Für viele mobile Anwendungen sind Primärzellen (umgangssprachlich „Batterien“) die am besten geeignete Energiequelle. Doch worauf muss man bei der Auswahl dieser Energiespender achten? Ist jeder Typ für jede Anwendung gleich gut geeignet? Wir beleuchten in unserem Grundlagenbeitrag die Eigenschaften dieser Energiespeicher, vergleichen die Entladecharakteristiken der unterschiedlichen Batterietypen in Bezug auf Chemie, Strombelastung und Umgebungstemperatur und gehen auf die Problematik von Leckagen ein.

Akustische Aspekte und der Wunsch nach Wohlfühlen in Räumen – halb offenen oder geschlossenen – haben das Bauwesen von Anbeginn geprägt, und zwar angefangen bei den Amphitheatern im alten Rom bis hin zu unseren heutigen, modernen Gebäuden mit ihrem Komfort, in denen wir leben, arbeiten und unsere Freizeit verbringen.

Im vorangegangenen Beitrag dieser Serie waren Lautsprecher das zentrale Thema. Der folgende Beitrag befasst sich mit dem praktischen Einsatz von Lautsprechern, nämlich zu Beschallungszwecken, und zwar sowohl im Freien als auch in geschlossenen Räumen. Beide Fälle unterscheiden sich durch verschiedene Ausbreitungsgesetze und Effekte.

BBC micro:bit und Calliope mini sind kleine, recht komplett ausgestattete Mikrocomputer-Plattformen, die, ergänzt durch auch für jüngere Schüler leicht beherrschbare-Code-Editoren, speziell für den Einsatz im Bildungsbereich konzipiert sind. Sie erlauben den ad-hoc-Einstieg in die Computerprogrammierung, machen es Lehrkräften einfach, Schülern das Programmieren nahezubringen. Eine umfangreiche Unterstützung renommierter Organisationen liefert dabei reichlich Rückenwind. Inzwischen sind die Plattformen wegen der reichhaltigen Ausstattung auch für den programmierenden Elektroniker interessant ‒ wir betrachten Technik, Programmier- und Erweiterungsmöglichkeiten.

In diesem Jahr mussten zwar Landes- und Bundeswettbewerb von „Jugend forscht“ ausfallen, aber die Regionalwettbewerbe fanden statt. Unser Protagonist Nick Pfeiffer ging dabei erneut als Sieger mit seinem neuen Projekt „Die smarte Kellerlüftung mit Hochwasseralarm“ hervor.

Sensoren sind die Sinnesorgane der Elektronik – im Zusammenspiel mit Mikrocontrollern und heute relativ einfach nutzbaren Programm-Entwicklungsumgebungen eröffnen sich dem Anwender faszinierende Möglichkeiten. In unserem Sonderteil betrachten wir, ohne einen Anspruch auf Vollständigkeit, eine Reihe interessanter Sensoren, ihre Daten, Technik, Aufbau und praktische Anwendungsmöglichkeiten. Damit weisen wir Mikrocontroller-Einsteigern den Weg hin zu eigenen Lösungen und erfahrene Anwender erhalten eine kompakte Zusammenfassung inklusive umfangreicher Quellenhinweise als konzentriertes Nachschlagewerk. Zu allen besprochenen Sensoren zeigen wir verschiedene, für jeden zugängliche Softwarelösungen für die verbreitetsten Mikrocontrollerumgebungen, also Arduino/AVR, ESPxx, Raspberry Pi und zum Teil weitere wie STM32. Aufgrund der einfachen Handhabbarkeit, vor allem auf Steckboards, stellen wir, wo möglich, Breakout- Boards mit kompletten, einsatzfähigen Sensorschaltungen vor, die schnell per Stiftleiste einsetzbar sind. Das Anlöten einer Stiftleiste bleibt dann auch nahezu die einzige Lötarbeit, wenn man Steckboards benutzt. Die notwendigen peripheren Teile können aus der Prototypenadapter- und Experimentierboard-Reihe (siehe Anhang) entnommen bzw. die Schaltungen mit diesen realisiert werden.

Labornetzteile begegnen uns heute in vielfältiger Form. Mit den inzwischen weit verbreiteten DPM-Netzteilmodulen sind solche Netzteile sehr einfach im Eigenbau realisierbar [1]. Sie erfordern nur eine leistungsmäßig passende Gleichspannungsquelle, bieten viele Features, einiges an Komfort und sind bequem auch aus der Ferne steuerbar. Ein Vertreter dieser Reihe ist das JT-DPM8605.

In der modernen Elektronik wird zur Stromversorgung der unterschiedlichsten Funktionsbaugruppen eine Vielzahl von Gleichspannungen in einem breiten Leistungsspektrum benötigt. Sie leiten sich zumeist von einer Eingangsgleichspannung ab, die möglichst verlustarm in die gewünschte Zielgleichspannung konvertiert wird, woraus sich die Bezeichnung DC-DC-Converter (DDC) herleitet.

Beim Entwurf elektronischer Schaltungen ohne deren Simulation ist der Entwickler auf einen aufwendigen, mehrfach zu durchlaufenden Zyklus angewiesen. Dieser besteht aus Entwurf, Aufbau, Analyse und daraus gewonnenen Modifikationen der Schaltung, bis das Analyseergebnis deren gewünschte Funktion bestätigt. Mit der Unterstützung durch Computer und modellierte elektronische Bauelemente lässt sich das Verhalten einer Schaltung simulieren und die daraus gewonnenen Erkenntnisse können zeitsparend in das Zielergebnis umgesetzt werden.

Mit dieser Lochrasterplatine ist es möglich, Schaltungen direkt von einem Steckboard auf eine Platine zu übertragen. Aus einer Versuchs- oder Experimentierschaltung wird dann ein stabiler, verlöteter Aufbau. Die Lochrasterplatine PAD5 hat identische Abmessungen und Bohrungen wie viele Steckboards (Breadboards) mit 830 Kontakten (siehe Anwendungsmöglichkeiten). Als besonderes Feature ist das PAD5 mit einer Spannungsversorgungseinheit ausgestattet, die auch separat betrieben werden kann.

Nachdem im vorhergehenden Beitrag zu dieser Reihe Gehör und Akustik im Vordergrund standen, sollen in diesem Artikel verschiedene physiologische Parameter genauer betrachtet und elektronisch erfasst werden. Insbesondere die folgenden Werte können bereits mit vergleichsweise einfachen elektronischen Mitteln gemessen werden: Hautleitfähigkeit, Hauttemperatur und Herzfrequenz.

Biosensorik und Bioelektronik sind vergleichsweise junge Fachgebiete der Elektrotechnik. Aufgrund bahnbrechender Entwicklungen in der allgemeinen Messtechnik konnten auch im biomedizinischen Bereich enorme Fortschritte erzielt werden. In den folgenden Ausgaben des ELVjournals soll die Bioelektronik daher etwas genauer betrachtet werden. Im ersten Beitrag stehen die Themen Gehör und Akustik im Fokus. Neben der Ton- oder Klangerzeugung und Audioverstärkern wird auch ein Do-it-yourself-Hörtestgerät zur Bestimmung des Hörfrequenzgangs vorgestellt. Dieses erlaubt insbesondere den Nachweis für die Abnahme der Hörfähigkeit mit zunehmendem Alter.

Die Einfachheit der Mikrocontroller-Boards und der Programmierumgebung hat Arduino in den letzten 15 Jahren zu einem der populärsten Entwicklungstools für Maker, Elektronik-Enthusiasten, Programmiereinsteiger, Künstler und Anwender aus vielen anderen Bereichen gemacht. Millionenfach dürften die quelloffenen Boards – ob original oder als Nachbau – zusammen mit der Arduino IDE als einfache, aber wirkungsvolle Plattform für Projekte aller Art mittlerweile eingesetzt worden sein. Seit letztem Herbst gibt es nun einen Ansatz für eine professionellere Programmierumgebung (IDE) aus dem Hause Arduino [1]. Wir haben uns die Software, die sich noch im Alpha-Stadium befindet, genauer angeschaut.

Mit unserem ELV Komplettbausatz Feinstaub-Messgerät PM2.5 haben wir kürzlich ein hochpräzises Umweltmessgerät vorgestellt. Das mobile Messwerkzeug hat mit OLED-Display, Datenlogger und LiPo-Akku alle Voraussetzungen für Messungen im Feld. Aber auch kabelgebunden lässt sich das Messinstrument zur Auswertung nutzen. Im folgenden Beitrag zeigen wir aufbauend auf der Einführung in Node-RED in diesem ELVjournal (siehe Seite 24), wie man mithilfe von einfachen Software- Tools eine schicke Oberfläche dafür entwickeln kann. Natürlich kann man diesen Ansatz auch für alle anderen Geräte mit der Ausgabe von seriellen Daten im JSON-Format nutzen.