Fachbeiträge

Während das Internet (siehe Kasten „Die Entstehung des Internets“) ursprünglich kommunizierende Computer und damit Menschen an diesen Rechnern vernetzte, werden in den letzten Jahren mit rasant zunehmender Tendenz auch Gegenstände (Dinge) darüber miteinander verbunden. Ein Teil des „Internets der Dinge“ sind Geräte und Sensoren, die über Technologien wie (W)LAN oder Bluetooth kommunizieren. Allerdings sind diese Anbindungen nicht überall vorhanden, benötigen teilweise relativ viel Energie oder teure bzw. aufwendige Hardware. Wir schauen uns mit LPWAN (Low Power Wide Area Network) eine schlanke, stromsparende Variante für die Vernetzung von Sensoren an.

Er kann beruhigende Farbverläufe in gedämpften Farben ebenso nach allen Seiten abstrahlen wie extrem hell strahlende Disco-Lichteffekte, er ist also gewissermaßen die selbstleuchtende Discokugel der heutigen Zeit - der Polonium Cube. Mit insgesamt 384 vollfarbigen RGB-LEDs und einem integrierten USB-/ SD-Kartenplayer sowie Akku-Stromversorgung bietet der unterhaltsame Würfel quasi beliebige Lichteffekte. Wir werfen einen Blick auf den Aufbau des Bausatzes, die Technik und die Software des interessanten Deko-Objekts.

Mit der Arduino IDE steht eine Programmier-Plattform für 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. In diesem Teil erfahren wir mehr über mögliche Hardware-Umbauten, über sogenannte STM32-BluePill-Boards und wie man auch STM8-Controller aus der Arduino IDE heraus programmieren kann.

Flash-Speicher sind ein bewährtes und leicht handhabbares Speichermedium, ob als SSD, als USB-Stick oder SD-Speicherkarte. Ein prinzipbedingter Nachteil dieser Speichertechnologie ist die begrenzte Anzahl von Schreib-Lese-Zyklen, sodass häufige Speicherzyklen schneller zum Ausfall des Speichers führen. Mit neuen Speichermanagement-Technologien steuern die Hersteller von robusten Industrie-Flash- Speicherlösungen dagegen.

Wer kennt es nicht ‒ man wollte sich unbedingt an etwas erinnern, hat es aber im Alltagsstress komplett vergessen. Unser neuer Bausatz Reminder Button kann helfen, dass wir auf verschiedenste Aufgaben hingewiesen werden. Ob es sich um die tägliche Einnahme von Medikamenten, das Herausbringen des Mülls, das Entkalken der Kaffeemaschine oder die regelmäßige Kontrolle des Öl- oder Luftdruckstands beim Auto handelt. Mit nur zwei Tasten können wir bei unserem Bausatz Erinnerungsintervalle zwischen einem und 48 Tagen programmieren und uns dann optisch per LEDs oder zusätzlich mit einem akustischen Signal an diese Tätigkeiten erinnern lassen. Dabei kann der Reminder Button RB1 als stehende oder hängende Version nahezu überall dort angebracht werden, wo er auf anstehende Aufgaben hinweisen soll.

Das Elektrokardiogramm (EKG) zählt zu den bekanntesten Untersuchungsmethoden der modernen Medizin. Es darf in keinem Operationssaal und auf keiner Intensivstation fehlen. Aus dem EKG können Herzfrequenz, Herzrhythmus und die elektrische Aktivität von Herzvorhöfen und Herzkammern abgelesen werden. Die Aufnahme eines EKGs ist schmerzlos und nichtinvasiv, d. h., sie kommt ohne Eingriff in den Körper aus. Für die Diagnostik von Herzrhythmusstörungen sowie Störungen der Erregungsleitung und -ausbreitung sind EKG-Signale daher ebenso unverzichtbar wie zur Erkennung von koronaren Herzkrankheiten oder Herzinfarkten. Darüber hinaus kann auch der allgemeine Fitnesszustand eines Menschen oder aber die korrekte Funktion eines Herzschrittmachers untersucht werden.

Seit Juli 2020 läuft die aktuelle Marsmission, die neben dem High-Tech-Rover „Perseverance“ auch einen kleinen Helikopter, „Ingenuity“ genannt, an Bord hat ‒ ein Versuch, ob Rotorfliegen in der Marsatmosphäre funktioniert. Doch das ist nur ein technisches Detail der Marsmission, die Hauptrolle spielen Kameras und hochmoderne Sensoren bis hin zum Bodenradar. Damit sollen die letzten Erkundungen vor der bemannten Marsmission erfolgen. Wir werfen einen Blick auf die Technik des Rovers und seines kleinen fliegenden Begleiters.

Mit dem Servo-Interface SIF1 lassen sich zwei Servos einfach ansteuern und das ohne Elektronik- oder Programmierkenntnisse. Zudem können per Taster jeweils zwei Positionen (links/rechts) pro Servo einprogrammiert werden, die auch nach einer Trennung von der Spannungsversorgung erhalten bleiben. Der Bausatz lässt sich als Stand-alone-Gerät oder auf einem Steckboard nutzen. Die Eingänge sind gegen Überspannung und Verpolung geschützt. Per DIP-Schalter lässt sich ein Sleep- Modus zum Schutz der Servos und zum Stromsparen aktivieren. In unserem Anwendungsbeispiel zeigen wir eine Kugelspende- Maschine ‒ weitere Möglichkeiten für die Nutzung des Interfaces sind die Ansteuerung als Schloss, Pan-Tilt-(Kamera-) Schwenkeinrichtung oder auch für verschiedene Anwendungen als Rätsel-Lösung in Escape-Rooms (Türen, Schatullen etc.).

Wer kennt das nicht – man hat ein Elektronik-Projekt, das eine qualitativ hochwertige Audio-Ausgabe benötigt. Doch welche Spannungsversorgung eignet sich dafür, braucht man eine Klangregelstufe und welche Typen von Endstufen gibt es? Und wie kann ich mein Audioprojekt zusätzlich noch ansprechend visualisieren? Wir schauen uns die verschiedenen Komponenten an, die vom Audio-Eingang bis zum Lautsprecher benötigt werden, erklären ihre Funktion und beleuchten wichtige Details, die bei der Auswahl beachtet werden müssen. Außerdem nennen wir für jede Komponente konkrete Bausätze oder Geräte, die verwendet werden können. Mit diesem Wissen können Sie Ihr nächstes Projekt einfach realisieren, haben Spaß beim Zusammenbau und punkten mit einer hochwertigen Audio-Ausgabe.

In der Akustik gibt es Messungen, für deren Durchführung man neben dem erforderlichen Mess-Equipment oft auch noch besondere Räume benötigt. Das sind Räume, in denen man - im Wesentlichen - entweder unter akustischen Freifeldbedingungen oder unter akustischen Diffusfeldbedingungen messen möchte. Konkret handelt es sich dabei um reflexionsarme Räume und Hallräume. Und dann gibt es noch eine weitere Gruppe von Mess-„Räumen“, und das sind Messrohre.

Die dnt Wi-Fi-Wetterstation WeatherScreen PRO gehört zu einer neuen Generation von modernen Wetterstationen, die nicht nur das Wetter vor Ort registrieren und anzeigen können. Zusätzlich werden diese Wetterdaten auch auf weltweiten Wetterportalen zur Verfügung gestellt, über die auch IoT-Automatisierungsfunktionen umgesetzt werden können. Eine Langzeit-Datenaufzeichnung und eine umfangreiche Wetterdatenanalyse sind ebenfalls möglich. Wir haben drei Leser gebeten, ihre jeweiligen Stationen ausgiebig zu testen.

Modernste Anzeige- und Bedientechnik, vereint mit hoher Leistung, hervorragendem Handling, schneller Anheizzeit und exzellentem Regelverhalten ‒ die ELV LS180D+ ist ein Lötwerkzeug, wie es sich der anspruchsvolle Elektroniker heute wünscht. Hervorstechend sind hier auch das farbige On-Screen-Touch-Display und der leichte Lötkolben mit schnell austauschbarer Spitze. Die Leistungscharakteristik der Lötstation sowie das Spitzenmaterial des Lötkolbens sind auf RoHS-konformes Arbeiten mit bleifreiem Lot zugeschnitten. Die Lötkolbenspitze ist in 15 s auf 400 °C aufgeheizt, die Löttemperatur zwischen 100 °C und 500 °C einstellbar, und die hohe Regelgenauigkeit von ±3 °C rundet die Eigenschaften der Lötstation ab. Wir stellten drei Testern die Station zur Verfügung und baten um eine ausführliche Bewertung.

Der Bausatz UEH80 ist ein universelles Energy Harvesting Modul für Solarzellen, das verschiedene Energiespeichertechnologien wie Li-Ion-, NiMH-, LiFePO4-Akkus, Super-Kondensatoren und Festkörper- Akkus unterstützt. Es stehen gleichzeitig zwei Ausgänge mit einstellbaren Spannungen zur Verfügung. Die intelligente Regelung wird durch ein spezielles Energy Harvesting Power-Management-IC ermöglicht, das für einen Ultra-Low-Power-Start-up (Kaltstart) lediglich 380 mV und 3 μW benötigt. Somit eignet sich das kompakte Modul, das sowohl zum Experimentieren auf einem Breadboard als auch zur späteren Anwendung für den Einbau in ein Gehäuse vorbereitet ist, besonders für den Anschluss von stromsparenden Sensoren, Geräten oder Mikrocontrollern im Innen- und Außenbereich.

Die Energiepreise für private Haushalte in Deutschland sind in den letzten Jahren stark gestiegen. Zudem steht unsere Umwelt immer mehr im Fokus. Nicht zuletzt aus diesen beiden Gründen ist es wichtig, den Energieverbrauch genau im Blick zu haben. Eine einfache und zugleich komfortable Möglichkeit, Stromverbrauchsdaten zu kontrollieren, bietet der poweropti – ein kleines Aufsteckmodul für die optische Schnittstelle von modernen Energiezählern. Die mit dem poweropti empfangenen Daten lassen sich per Smartphone-App anzeigen und können per API-Schnittstelle über das Internet ausgelesen und in eigene Smart Home Systeme integriert werden.

Virtuelle Assistenten wie Siri, Amazon Echo oder Google Home, die per Spracheingabe gesteuert werden, sind für den Anwender ein praktisches, zusätzliches User-Interface. Allerdings funktionieren diese Systeme nur durch Intelligenz in der Cloud, die die Spracheingabe analysiert und mittels programmierter Vorgaben entsprechende Aktionen auslöst. Wir schauen uns in diesem Beitrag zur Sprachsteuerung mit vicCONTROL go ein Offline-System an, das lokal Spracheingaben erkennt, auf sie reagieren und beispielsweise direkt Geräte ansteuern kann. Außerdem programmieren wir mithilfe von Node-RED eine Smart Home Ansteuerung mit Spracherkennung und Sprachausgabe.

Vibrationen sind mechanische Schwingungen. Sie begegnen uns überall im täglichen Leben, sei es im Arbeitsbereich oder in unseren Fortbewegungsmitteln. Des Weiteren treffen wir auf mechanische Schwingungen im Maschinenbau, im Baugewerbe usw. Um etwas über die Wirkung mechanischer Schwingungen auf unseren Körper sowie auf unser Wohlbefinden zu erfahren, möglichst in Maß und Zahl, sind entsprechende Messungen notwendig.

Nur wenige ausgewählte Entwickler weltweit gehören zu denjenigen, die Vorabversionen von Espressifs neuen Mikrokontrollern erhalten. Wir haben direkt aus Schanghai ein Entwicklungsboard mit dem neuen Espressif ESP32-C3 SoC (Systemon- Chip) bekommen und werfen in dieser Kurzvorstellung einen Blick auf die wichtigsten Eigenschaften und untersuchen, ob er ein möglicher Ersatz für den fast sieben Jahre alten ESP8266 sein könnte.

Unser Leser Jens-Peter Stern hat bereits zwei Mal über sein mittlerweile mehr als sieben Jahre laufendes Projekt seiner mit Homematic Geräten ausgestatteten Heim-Sauna berichtet. Zuletzt hat er im ELVjournal 2/2020 beschrieben, wie er einen Timer, ein Audiosystem mit Präsenzsteuerung und die Integration von Parametern wie Temperatur, Luftfeuchte und Türzustand für seine Sauna realisiert hat. Nun hat nicht jeder eine Sauna im Haus, und doch bietet dieses langjährige Projekt so viele Anregungen für Automatisierungen, dass wir es gerne weiterbegleiten und die technischen Finessen dazu zeigen.

Die Erstellung einer Elektroenzephalografie (EEG) ist ist die Königsdisziplin in der Bioelektronik. Die Signale des menschlichen Gehirns sind wesentlich schwerer zu erfassen als Herz- oder Muskelpotenziale. Die Signalformen sind deutlich komplexer, daher ist ihre Auswertung mit erheblich größerem Aufwand verbunden.

Unser neues 32-teiliges CMOS-Logiklevel-Modul- und Funktionsplatinen-Set PAD6 ermöglicht Logikschaltungen auf dem Breadboard. Das typische Prototypenadapter-Format gewährt die Steckbrett-Kompatibilität von Bauteilen, die nicht im üblichen 2,54-mm-Rasterformat vorliegen oder nicht mechanisch passen. Zudem sind durch die aufgedruckten Anschlussbeschriftungen alle Funktionen auf einen Blick ersichtlich. So sind Experimentierschaltungen einfach und übersichtlich realisierbar. In Kombination mit den bereits als Bausatz angebotenen Prototypenadapter-Sets PAD1‒4 [1] erweitern wir damit die Möglichkeiten für Breadboard-Experimentierschaltungen um Logikmodule. Zudem können Schaltungen, die auf unserem Digital-Experimentierboard DEB100 [2] getestet wurden, nun auch mit Einzelmodulen auf dem Steckbrett nachgebaut werden.

Schafft man sich heute ein Auto an, kommt man um das Thema Fahrer-Assistenzsysteme nicht herum – die gibt es von der einfachen Rückfahrkamera bis zum High-End-Assistenzsystem, das teilautonomes Fahren ermöglicht. Assistenzsysteme machen das Fahren im heutigen hochkomplexen Verkehrsgeschehen sicherer und bequemer. Eng mit diesem Thema verwandt ist auch das des Bedienkomforts und der Ergonomie in modernen Fahrzeugen, was allerdings mitunter auch Kontroversen hervorruft. Wir unternehmen einen Streifzug durch diese Themen, unterfüttert mit eigenen Erfahrungen mit verschiedensten Fahrzeugtypen und Systemen.

Der neue Bausatz HmIP-USBSM ist ein Homematic IP Schalt-Mess-Aktor, der zwischen eine USB-Spannungsquelle und ein USB-Gerät gesteckt wird, um die Spannungsversorgung mittels Homematic IP zu schalten. Außerdem misst der HmIP-USBSM die Spannung und den aufgenommenen Strom und stellt diese Daten dem Homematic IP System zur Verfügung. Somit kann z. B. die aktuelle Leistungsaufnahme angezeigt oder bei Unter-/Überschreiten eines eingestellten Stromwerts die Spannungsversorgung abgeschaltet werden. Zusätzlich kann der Verbraucher direkt am HmIP-USBSM per Taster ein- und ausgeschaltet werden.

Es war ein Paukenschlag für die Mikrocontroller-Community, als James Adams von der Raspberry Pi Foundation Ende Januar 2021 den Verkaufsstart des brandneuen Raspberry Pi Pico (RPi Pico) bekannt gab. Der RPi Pico sieht ganz anders aus als der gewohnte komplette Single-Board-Computer. Der ist ein vielseitiges Mikrocontroller-Board mit einem eigens entwickelten Prozessor, dem RP2040 mit Dual-Core-ARM-Prozessor, reichlich Anschlussmöglichkeiten und UF2-Unterstützung für die einfache Drag-and-drop-Programmierung. Wir stellen das neue Board kurz vor.

Die Funktion digitaler Schaltungen zu kennen, gehört zu den Grundkenntnissen moderner Elektronik. Das Digital-Experimentierboard macht den Aufbau, den Test und Experimente mit digitalen CMOS-Schaltungen einfach – ein Werkzeug sowohl für den privaten Laboreinsatz als auch für die Ausbildung. Das DEB100 ist ein Experimentiersystem aus unserer eigenen, sehr erfolgreichen Experimentier- und Prototypen-Board-Reihe. Sieben Leser erhielten den Bausatz für einen Test – wir waren gespannt auf die Antworten zu unserem umfangreichen Fragenkatalog.

Das hochwertige TrueRMS-Tischmultimeter verfügt über ein großes, gut ablesbares Display und eine USB-Schnittstelle, über die das Messgerät mit einem PC fernbedient und ausgelesen werden kann. Zusätzlich zu den exakten Messergebnissen mit geringer Messkreisbelastung bietet das Gerät Bauteiltests wie z. B. Induktivitätsmessungen, aber auch Transistor- und Thyristortestfunktionen. Wir baten vier Leser, das vielseitige Gerät ausführlich zu testen.

Das Thema „Künstliche Intelligenz“ (auch KI oder AI für engl. Artificial Intelligence) wird seit längerer Zeit intensiv in allen Medien diskutiert. Die Vision, dass in naher Zukunft Roboter, Computer oder ganz allgemein Maschinen „intelligent“ sein sollen, bewegt viele Menschen mehr als jede andere technische Entwicklung. Dabei steht die Frage im Brennpunkt, ob Maschinen tatsächlich jemals wirklich selbstständig lernen oder sogar intelligent sein können.

Das Experimentierset-Prototypenadapter besteht aus zahlreichen Bauteilen, die für grundlegende Experimente in der Elektronik genutzt werden können. Mit insgesamt 45 Bauteilen wie Kondensatoren, Doppelklemmen, LEDs, Widerständen/ Potentiometern, Transistoren, MOSFETs, NTC, Taster, Relais, ICM7555, Micro-USB-Buchsen-Platine, Spannungsschiene und Piezo-Summer lassen sich zahlreiche Schaltungen auf dem im Set enthaltenen Breadboard und dem Kabelset realisieren.

Schafft man sich heute ein Auto an, kommt man um das Thema Fahrer-Assistenzsysteme nicht herum – von der einfachen Rückfahrkamera bis zum High-End-Assistenzsystem, das teilautonomes Fahren ermöglicht. Assistenzsysteme machen das Fahren im heutigen hochkomplexen Verkehrsgeschehen sicherer und bequemer. Im zweiten Teil zu den Fahrer-Assistenzsystemen schauen wir uns die verschiedenen Technologien an, die eine einwandfreie Sicht auf die anderen Verkehrsteilnehmer ermöglichen und für eine gute Erkennbarkeit des eigenen Fahrzeugs sorgen. Außerdem geht es um das ökonomische und sichere Fahren, bei dem die intelligenten Assistenten beispielsweise in Gefahrensituationen mitdenken oder durch Sensoren optimale Voraussetzungen für die Teilnahme am Straßenverkehr schaffen, sowie um einen Überblick, was heute schon mit Kamerasystemen am Fahrzeug möglich ist.

Klein, aber oho – das beschreibt unseren neuen Bausatz Mini-Voltmeter MVM1 auf treffende Weise. Das Modul mit den Abmessungen 40 x 30 mm kann an zwei Eingängen Spannungen bis 40 Volt messen und besitzt zur Anzeige ein hochwertiges TFT-Display mit 80 x 160 Pixeln (0,96"). Dabei können über zwei Tasten verschiedene AnzeigemModi (Digital, Analog, Bargraph, Plotter) ausgewählt werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Messwerte über die UART-Schnittstelle auszulesen. Die Auflösung der Messwerterfassung liegt im Millivoltbereich, die Genauigkeit wird über eine sehr präzise Spannungsreferenz und einen 12-Bit-ADC im Mikrocontroller ermöglicht. Das Modul kann als Stand-alone oder auf einem Breadboard eingesetzt werden.

Das Internet der Dinge (engl. Internet of Things, IoT) besteht aus Objekten in drahtgebundenen und drahtlosen Netzwerken, die eingebettete Technologien zur Kommunikation nutzen. Zu den bekannten Funktechniken gehören Wi-Fi und Bluetooth. Sie werden mittlerweile fast überall in unseren Smartphones, Tablets, Fernsehern, Internetradios, Küchenmaschinen, Smartwatches und Sportgeräten verwendet. In diesem Beitrag stellen wir mit LoRa bzw. LoRaWAN® eine sehr stromsparende Funk-Technologie vor, die bei niedrigem Datendurchsatz sehr stromsparend Daten über weite Strecken übermitteln kann.

Unser neues 32-teiliges CMOS-Logiklevel-Modul- und Funktionsplatinen-Set PAD6 ermöglicht Logikschaltungen auf dem Breadboard. Das typische Prototypenadapter-Format gewährt die Steckbrett-Kompatibilität von Bauteilen, die nicht im üblichen 2,54-mm-Rasterformat vorliegen oder nicht mechanisch passen. Zudem sind durch die aufgedruckten Anschlussbeschriftungen alle Funktionen auf einen Blick ersichtlich. Im zweiten Teil der Vorstellung des neuen Bausatzes schauen wir uns die übrigen Module wie u. a. Dezimalzähler, Schieberegister, BCD-zu-7-Segment-Decoder, LED-7-Segment-Anzeige und Logiklevel-Anzeige (8-fach) an.

Wasserschall besteht seiner physikalischen Natur nach aus mechanischen Schwingungen, die sich, wie der Name schon sagt, im Wasser, aber auch in anderen Flüssigkeiten ausbreiten können. Genauso wie beim Luftschall werden diese Schwingungen durch zwei Feldgrößen vollständig beschrieben, nämlich durch den Schalldruck p und durch die Schallschnelle v. Letztere ist eine vektorielle Größe. Beim Wasserschall ist der Schalldruck ein Wechseldruck, der in Gewässern dem tiefenabhängigen hydrostatischen Druck p_ überlagert ist.

Im ELVjournal 2/2021 haben wir den neuen ELV Bausatz Universelles Energy Harvesting Modul UEH80 vorgestellt. Der Bausatz dient dazu, aus der von der Sonne abgestrahlten Energie mithilfe von Solarmodulen einen angeschlossenen Energiespeicher aufzuladen. Gleichzeitig stehen an zwei Ausgängen Spannungen zur Verfügung, die beispielsweise zur Versorgung von energiesparenden Sensoren oder Mikrocontrollern genutzt werden können. In dieser Ausgabe des ELVjournal folgt nun ein Projekt, das die Anwendung des Bausatzes in einem praktischen Beispiel zeigt.

Warum gibt es ein Interesse an „alten“ Röhrenradios? Eigentlich sollten diese Geräte längst in Vergessenheit geraten sein, vor allem bei den heute scheinbar unbegrenzt zur Verfügung stehenden Medien- quellen. Tatsache ist, dass die Nachfrage nach Röhrenradios groß ist. In den letzten Jahren haben sich immer mehr Menschen der Aufgabe verschrieben, diese alten Radios wieder zum Leben zu erwecken. Die einen restaurieren sie zu voll funktionsfähigen Geräten, die so gut funktionieren wie zu ihrer Zeit oder sogar besser, die anderen machen sie einfach zu dekorativen Designobjekten für schicke Wohnräume oder Büros.

In unserem Projekt „Betonklotz-Style für Homematic IP Unterputzgeräte“ zeigen wir, wie man Unterputzgeräte in einen kleinen Betonkubus einbauen und so auch außerhalb der normalen Installation in Schalterdosen verwenden kann. Damit lässt sich der Einsatzbereich und Standort vieler Geräte wie beispielsweise des Homematic IP CO2-Sensors HmIP-SCTH230 oder des Schaltaktors für Markenschalter mit Signalleuchte HmIP-BSL verändern, die normalerweise nur in einer Unterputzdose in der Wand genutzt werden. In unserem Beitrag zeigen wir, welches Material zum Bau dieser besonderen Gerätegehäuse notwendig ist, worauf man dabei achten muss, und beschreiben Schritt für Schritt den Nachbau.

Einen 6-fach-Taster kann man im Smart Home System immer wieder gebrauchen, denn er kann quasi alle wichtigen Bedienfunktionen in einem Raum in einem sehr kompakten Gerät zusammenfassen, etwa für Licht, Rollladen und Heizung.