Fachbeiträge
In dieser Ausgabe des ELVjournals stellen wir auf Seite 60 den neuen Bausatz USB-IEC-Interface zum Auslesen von Daten über optische Schnittstellen beispielsweise an Stromzählern vor. Um die Informationen zu erfassen und weiterzuverarbeiten, gibt es eine Reihe freier und kommerzieller Software. In diesem Beitrag zeigen wir, wie man mithilfe eines Raspberry Pi und des Software-Prototyping-Tools Node-RED die Daten auslesen, in einer Oberfläche optisch aufbereiten und anderen Anwendungen zur Verfügung stellen kann.
Das Fernauslesen des Stromzählers ist die bequeme und komfortable Variante, den Überblick über den Stromverbrauch im Haus zu erhalten. Die aufbereiteten Daten kann man dann einfach an einer zentralen Stelle anzeigen lassen, über Software-Programme beispielsweise grafisch visualisieren und analysieren. Unser USB-IEC-Interface erfasst die über eine optische Schnittstelle ausgegebenen Daten und gibt sie über eine USB-Schnittstelle aus. Mit zum Teil als Freeware erhältlicher Software eröffnen sich Möglichkeiten der Kommunikation über dieses Interface und der Datenverarbeitung z. B. auf einem PC oder Raspberry Pi.
In den ersten beiden Beiträgen zu Node-RED haben wir uns mit der Installation und den Grundlagen des praktischen Prototyping- Tools vertraut gemacht sowie Möglichkeiten angeschaut, elektronische Bauteile in Node-RED zu integrieren. Im letzten Teil werfen wir einen Blick unter die Haube und schauen uns Beispiele für praktische Anwendungen und Automatisierungen an.
Nur 17 x 9 Zentimeter groß ist dieses neue Experimentierboard aus unserer Entwicklungsabteilung. Es stellt gleich vier verschiedene Spannungseingänge (Micro-USB, Hohlstecker, 2-polige Klemmleiste und JST-PH-Buchse) zur Verfügung und hat außerdem einen Spannungsregler für die Ausgangsspannungen 5 und 3,3 Volt. Schutzbeschaltungen gegen Kurzschluss, Überlastung und Verpolung machen das Board sicher gegen Bedienungsfehler. Diverse Potis, Taster, Klemmen und Messpunkte bieten eine Peripherie, mit der der einfache Aufbau von Experimentierschaltungen unterstützt wird.
Wenn man von Schallschutz spricht, meint man meist den Schutz vor „Lärm“, ein Begriff, der wiederum etwas zu tun hat mit dem Schutz vor lästigem oder im Extremfall sogar „ohrenbetäubendem Krach“, wie er früher oft in Verbindung gebracht wurde mit Kriegsgeschrei. Das Wort selbst hat nämlich seine Wurzeln im italienischen „all’arme“ (zu den Waffen, Alarm!). Gemäß unserer heute gängigen Definition wird Lärm als unerwünschter Schall (oder Geräusch) bezeichnet, der „Nachbarn oder Dritte stören, gefährden, erheblich benachteiligen oder erheblich belästigen kann“.
Mit der Arduino IDE steht eine Programmierplattform für die Arduino-Entwicklungsboards, die hauptsächlich auf Microchip-Prozessoren (ehemals Atmel-Prozessoren) basieren, zur Verfügung. Mit der Zeit sind auch andere Mikrocontroller wie ESP8266/ESP32 von Espressif in diese Entwicklungsumgebung integriert worden. Wir zeigen in unserem praktischen Beispiel anhand der Programmierung des kostengünstig erhältlichen Einsteiger-Oszilloskops DSO138, wie man auch mit STM32-/STM8-Controllern von STMicroelectronics diese Plattform nutzen kann. Dabei lernen wir nicht nur mehr über die notwendige Toolchain, sondern verbessern auch noch die Funktionen des DSO138 mit einer Open-Source-Firmware.
Dass das Führen von Fahrzeugen im Straßenverkehr unter Alkohol oder Drogen verboten ist, dürfte den meisten Menschen bekannt sein. Neben diesen Faktoren gibt es jedoch viele weitere Einflüsse, welche die Wahrnehmungs- und Reaktionsfähigkeit einschränken. Diese Faktoren werden häufig unterschätzt. Aber nicht nur im Verkehr, auch bei anspruchsvollen Tätigkeiten im beruflichen Umfeld ist ein gutes Reaktionsvermögen unabdingbar. In diesem Artikel zur Serie Bioelektronik sollen daher Geräte und Methoden vorgestellt werden, die es erlauben die Reaktionsgeschwindigkeit zu messen. Natürlich können die hier verwendeten Verfahren keine absolut zuverlässigen Aussagen über die Arbeitsfähigkeit oder die Verkehrstauglichkeit einer bestimmten Person zu einem gegebenen Zeitpunkt liefern. Vielmehr zeigen die Methoden einige quantitative Anhaltspunkte auf, die auf stressbedingte Erschöpfung oder allgemeine Müdigkeitserscheinungen hindeuten.
Der neue ELV Mikrofonverstärker SMV5-2 ist eine Weiterentwicklung des SMV5 aus dem ELVjournal 5/2006 und durch die zahlreichen Einstellmöglichkeiten für den Amateurfunkbereich optimiert. Mittels Trimmer können jetzt zusätzlich Kompressionsfaktor und Ausgangspegel eingestellt und so bestens an die angeschlossenen Komponenten bzw. Umgebungsbedingungen angepasst werden.
Das digitale Teleskop ermöglicht die Beobachtung aus großer Entfernung bis zu mehreren Hundert Metern, z. B. für Tierbeobachtungen oder Sportveranstaltungen mit einer bis zu 50-fachen Vergrößerung. Das Beobachtungsbild kann sowohl auf dem großen 12,7-cm-Farbbildschirm dargestellt als auch auf einer microSD-Speicherkarte gespeichert werden. Die Wiedergabe von Aufnahmen kann auch über USB auf einem Computer oder via HDMI-Kabel bzw. FBAS auf einem Monitor oder Fernsehgerät erfolgen. Wir baten vier Leser um einen Test des Gerätes, alle haben uns geantwortet.
Der Auto-Back-up-Adapter Qubii ist eine bequeme Lösung für die automatische Archivierung von Bildern, Videos und Kontakten vom iPhone/iPad ohne Cloud-Anbindung. Bei jedem Ladevorgang aktiviert sich der zwischengeschaltete Backup-Adapter automatisch und sichert die gespeicherten Daten des Mobilgeräts als inkrementelles Back-up auf einer im Qubii eingesetzten Speicherkarte.
In dieser letzten Folge der Reihe wird das Szenehandling mithilfe der Homematic CCU Scriptprogrammierung so erweitert, dass Szenen ohne Eingriff in die Programmierung verändert und gespeichert werden können.
In jeder Minute holt ein erwachsener Mensch etwa 12 bis 18 Mal Luft ‒ pro Atemzug atmen wir dabei einen halben Liter Luft ein und aus, das sind rund 10.000 Liter pro Tag. Je nach Belastung beispielsweise bei Sport oder schwerer Arbeit liegt dieser Wert noch deutlich darüber. Wir sollten daher genau darauf achten, wie es um die Qualität dieses lebensnotwendigen Mediums in unserer Umgebung bestellt ist. Mit unserem neuen Homematic IP Feinstaubsensor-Bausatz können wir eine der wichtigsten Schadstoffarten in der Luft genau analysieren und diese Messwerte in unserem Smart Home System auswerten.
Anfang Juni hatten wir unsere Leser dazu aufgerufen, uns ihr ambitioniertes, überraschendes oder ungewöhnliches Elektronik-Projekt aus dem heimischen Umfeld zu zeigen. Uns interessieren dabei vor allem die Ideen der ELVjournal Leser, ihr Zuhause mit Elektronik angenehmer zu machen, zu verschönern oder Abläufe zu vereinfachen.
Die multifunktionalen Unterputzgeräte für die Homematic IP Wired Serie verfügen jeweils über zwei getrennt nutzbare Tasterkanäle und sind so vielseitig einsetzbar. Die Wandtaster werden über den Homematic IP Wired Access Point zukünftig von der Homematic IP App als Cloud-Lösung unterstützt, lassen sich aber auch mit den Smart Home Zentralen CCU3/Raspberrymatic usw. konfigurieren bzw. steuern und ermöglichen so die Kombination mit Homematic oder Homematic IP Geräten, die per Funk in das System integriert sind.
Elektronische Zugangssysteme sind längst auch in den privaten Bereich eingezogen. Vom einfachen Ziffernschloss über RFID-Zugang bis hin zu biometrischen und verschlüsselt per Funk ferngesteuerten Zugangssystemen findet man heute alle gängigen Techniken an privaten Haustüren. Muss derartige Technik besonders teuer sein? Wir diskutieren dieses Thema anhand des in einem günstigen Preisbereich angesiedelten Fingerprint-Zahlenschlosses ELV FP100, betrachten dabei insbesondere Aspekte der Anlagensicherheit gegen Manipulation, Sabotage und Vandalismus und hier besonders den sicheren Zugang per Wiegand-Interface-Technik.
Im ersten Teil des Beitrags zu Node-RED haben wir uns mit der Installation und den Grundlagen des praktischen Prototyping- Tools beschäftigt. Diesmal wollen wir uns die Möglichkeiten anschauen, elektronische Bauteile in Node-RED zu integrieren. Zum einen schließen wir dabei direkt Bauteile an den Raspberry Pi, auf dem unser Node-RED läuft, an. Zum anderen nutzen wir einen Arduino-Mikrocontroller, den wir seriell verbinden, und zeigen schließlich mit einem ESP32 eine über Funk verbundene Internet-of-Things-Variante.
Die Kombination eines Mikrocontrollers mit einer Kamera, die mit der Etablierung des Raspberry Pi in die Selbstbau-Szene eingezogen ist, erfreut sich ungebrochener Beliebtheit. Und spätestens mit dem Erscheinen der auf der leistungsstarken 32-Bit-Plattform ESP32 von Espressif basierenden, äußerst preiswerten Mini-Kameramodule ist diese Technik für jeden interessant, der sich mit Mikrocontroller-Anwendungen beschäftigt. Wir stellen die Plattform ESP32-CAM vor.
In diesem Beitrag zum Thema Bioelektronik geht es um die Erfassung der vom menschlichen Körper erzeugten elektrischen Potentiale. Die Messung und Analyse biologischer Signale liefert Informationen über Vitalfunktionen, die sowohl in der medizinischen Diagnostik, zur Kontrolle von Therapien, aber auch im technischen Bereich verwendet werden können. Die Einsatzgebiete reichen vom Herzschrittmacher über die Mensch-Maschine-Kommunikation bis hin zur Entwicklung moderner funktioneller Prothesen.
Die Urform der heutigen Fitness-Tracker gibt es schon lange. Apple hat als erster Hersteller daraus die Smartwatch gemacht, quasi den mobilen Alleskönner am Handgelenk. Inzwischen sind diese Geräte allgegenwärtig: Sie erleichtern die tägliche Kommunikation, begleiten uns bei körperlichen Aktivitäten, zeichnen unsere Schlafphasen auf und zeigen auf Knopfdruck unsere Vitalwerte an. Die extrem vielseitige Apple Watch hat inzwischen zahlreiche Pendants gefunden, die viele Funktionen des Vorbilds auch in günstigeren Preissegmenten abbilden. Solch eine Smartwatch ist die hier vorgestellte FontaFit 460CH „Tila". Wir stellen die Uhr vor und betrachten dabei auch die interessanten technischen Hintergründe einiger ihrer Funktionen.
Unser Gehör ist eines unserer wichtigsten Sinnesorgane. Kinder, die ohne oder mit eingeschränktem Hörvermögen geboren werden, haben Schwierigkeiten, sprechen zu lernen. Mit dem verminderten Gehörsinn gehen Verständnis- und Verständigungsschwierigkeiten einher. Nicht umsonst leitet sich der Begriff „doof" von dem Wort „taub" ab. Im Vergleich zu unserem Auge, das sichtbares Licht mit Wellenlängen zwischen etwa 380 nm und 780 nm wahrnimmt, was nur einer Oktave entspricht, ist unser Ohr in der Lage, Frequenzen zwischen etwa 20 Hz und bis zu 20 kHz wahrzunehmen. Das entspricht einem Frequenzumfang von etwas mehr als 10 Oktaven. Man spricht hier auch vom Hörfrequenzbereich."
Im ersten Teil dieser Serie über geschaltete Spannungswandler haben wir uns ausführlich mit dem Buck-Convertertyp beschäftigt. Sein ideales Umsetzverhältnis M(D) = Vout/Vin ist gleich dem Tastverhältnis D = Ton/ (Ton+Toff) (Duty-Cycle). Weil D nur Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann, ist die Ausgangsspannung Vout des Buck-Converters stets ein Bruchteil der Eingangsspannung Vin (Vout = M(D) · Vin, 0 < M(D) = D < 1).
Der PID-Regler ist gewissermaßen die hohe Schule der Regelungstechnik. Statt nur wie ein einfacher Regler einen Prozess mit einer einzigen Regelgröße nachzuregeln, kann ein PID-Regler die Vorzüge mehrerer Einzelregelungen in sich vereinigen und so genau auf die anfallenden Anforderungen eingestellt werden bzw. schnell auf Störungsgrößen reagieren. Wir stellen sein Arbeitsprinzip vor und zeigen anhand zahlreicher nachvollziehbarer Projekte auf, wie man eine PID-Regelung in Mikrocontroller-Umgebungen realisieren kann.
Unser neuer Bausatz MMind ist ein Spieleklassiker aus den 1970er-Jahren ‒ umgesetzt mit aktueller digitaler Elektronik ‒, der für herausfordernden Knobelspaß sorgt. Er verspricht nicht nur spannende Unterhaltung für 1 bis 2 Spieler, sondern ist mit seinen insgesamt 84 LEDs auch eine gute Lötübung, die für den fortgeschrittenen Löter kein Problem darstellt. Schaffen Sie es, in zehn Zügen die vom Mitspieler oder Mikrocontroller vorbestimmten Farben auf vier Positionen zu erraten?
