Fachbeiträge

Erste elektrische Hilfsmittel kamen schon vor über hundert Jahren zum Einsatz, wenn es darum ging, das Hörvermögen zu verbessern. Wie in vielen anderen technischen Bereichen ist auch hier die Entwicklung rasant vorangeschritten. Waren die Geräte zu Anfang noch stationär, schrumpften sie mit der Einführung von Elektronenröhren schon auf Größen, die eine mobile Nutzung ermöglichten. Die Entwicklung von Transistoren und integrierten Schaltkreisen schließlich machte die Geräte nahezu unsichtbar und durch Digitaltechnik wurden die Möglichkeiten zudem noch deutlich erweitert.

Der Homematic IP Touch-Sensor HmIP-STI ist ein kapazitiver Taster, der sich von außen unsichtbar hinter oder unter bestehende, nichtleitende Oberflächen montieren lässt. Der Sensor mit zwei Kanälen dient zur zentralen Steuerung von Homematic IP Geräten und kann im 1-Kanal-Modus durch Materialien bis zu 40 mm Dicke (z. B. Küchenarbeitsplatte, Plexiglas, Kunststoff) bedient werden. Im 2-Kanal- Modus können Material-stärken bis zu 25 mm durchdrungen werden. Dank Batterieversorgung lässt sich der Sensor frei platzieren.

Elektronische Zugangssysteme werden heute immer öfter auch im Privatbereich eingesetzt. Betreibt man ein Hausautomationssystem, kommt schnell der Wunsch auf, etwa einen Fingerabdruckscanner in das System einzubinden und damit flexibel nutzen zu können. Für eine sichere Anbindung verfügen viele moderne Zugangsgeräte über ein Wiegand-Interface. Das Homematic IP Wiegand-Interface HmIP-FWI schafft die Verbindung zwischen diesen Zugangsgeräten und der Hausautomation und realisiert zahlreiche Komfort- und Zusatzfunktionen.

Die Offline-Sprachsteuerung „vicCONTROL go” ermöglicht die einfache Konfiguration einer rein lokal arbeitenden, sprecherunabhängigen Sprachsteuerung ohne Programmierkenntnisse. Die angelernten Sprachkommandos steuern verschiedene Eingänge und Ausgänge des Systems. An Bord ist zusätzlich ein Audioverstärker und ein Audio-in-/ out-Anschluss. Über die Entwicklungssoftware kann man Sprachkommandos anlernen und mit verschiedenen Funktionen verknüpfen. Hervorzuheben ist der sichere, rein lokale Betrieb ohne Internetanbindung − für viele Anwender ein wichtiges Kriterium.

Mit dem handlichen CO2-Messgerät WL1025 von technoline kann man fortwährend die CO2-Konzentration, Innentemperatur und Luftfeuchtigkeit (rH) im Raum kontrollieren. Dank praktischer Ampelfunktion mit Lüftungsempfehlungen kann eine schnelle Bewertung und Interpretation der aktuellen Raumluftgüte erfolgen. Der integrierte Akku macht auch einen zeitweiligen mobilen Einsatz möglich.

Mit dem modularen Experimentierboard MEXB stellen wir eine neue Möglichkeit vor, Versuchsaufbauten mit verschiedenen Modulen übersichtlich und stabil aufzubauen. Für beliebte Entwicklungsplattformen wie Arduino und Raspberry Pi gibt es spezielle Modulträger, die per Magnetfolie mit der Grundplatte des MEXB-Systems verbunden werden können. Steckboards und anderes Zubehör können mit einer separat erhältlichen Magnetfolie versehen und so in das System integriert werden. Weitere Module wie Powermodul und Bedienpanel folgen in den kommenden Ausgaben des ELVjournals.

Mit dem ELV-AM-GPS bekommt das ELV-Modulsystem die Möglichkeit der Ortung von Gegenständen. Das Applikationsmodul ist mit einem GNSS-Modul (Global Navigation Satellite System) ausgestattet, welches die aktuelle Position anhand von Navigationssatelliten erfasst. Der ermittelte Standort wird von der ELV-LW-Base per LoRaWAN® übermittelt. Die Positionsermittlung ist an einen Bewegungsalgorithmus gekoppelt, sodass nur nach Positionsdaten gesucht wird, wenn sich das Modul bewegt hat. Neben der reinen Positionsermittlung von Gegenständen unterstützt das ELV-Track die Nutzung des Open-Source-Projekts TTN Mapper. Hier lässt sich das Modul in Verbindung mit der ELV-LW-Base und einer Spannungsversorgung nutzen, um die LoRaWAN®-Abdeckung auf einer Karte zu visualisieren (Kartierung).

Gegenstände und Objekte zu erkennen und zu identifizieren zählt zu den zentralen Aufgaben der Künstlichen Intelligenz. Vor allem für die Entwicklung autonomer Fahrzeuge ist eine zuverlässige Erfassung anderer Fahrzeuge, Personen und Verkehrszeichen von entscheidender Bedeutung. Rapide Fortschritte in der Forschung führten zu Softwaresystemen, die es gestatten, dieses Problem auch auf Kleinrechnern anzugehen. In diesem Beitrag wird zunächst die schrittweise Einrichtung der Open-Source-Plattform für maschinelles Lernen TensorFlow Lite auf dem Raspberry Pi erläutert. Im Anschluss daran werden mittels eines darauf aufbauenden KI-Systems Objekterkennungsmodelle ausgeführt und getestet.

Das Fernauslesen eines Gaszählers ist die bequeme und komfortable Variante, den Überblick über den Gasverbrauch im Haus zu erhalten. Mit dem ES-GAS-2 lässt sich ermitteln, wie viel Gas in welchen Situationen gebraucht wird. Wann ist der Gasverbrauch besonders hoch? Morgens nach dem Aufstehen oder doch eher abends, wenn man es warm haben möchte? Wann hat die Solarunterstützung besonders effektiv gearbeitet? Der ES-GAS-2 liefert die Verbrauchsdaten und hilft beim Sparen und Auswerten. Ein nachfolgender Anschluss einer Auswerteeinheit wie dem HM-ES-TX-WM ermöglicht die Anbindung an eine Smart Home Zentrale wie die CCU2/CCU3. Die aufbereiteten Daten kann man einfach an einer zentralen Stelle anzeigen lassen und über Software-Programme grafisch visualisieren und analysieren.

In den vorangegangenen Schritten dieses Projekts haben wir die Spannungsversorgung des Radios überprüft und wiederhergestellt, da dies die Grundlage für weitere Arbeiten darstellt. Nun ist der nächste logische Schritt, den Audioteil unseres Radios in Angriff zu nehmen. Denn auch das ist eine grundlegende Arbeit, die für das spätere Funktionieren des Radios und damit den Genuss dieses Röhrenschätzchens erforderlich ist.

Bis zur Erfindung des Transistors im Dezember 1947 durch die drei Physiker und späteren Nobelpreisträger William Shockley, John Bardeen und Walter Brattain in den Bell Laboratories war die (Hochvakuum-) Elektronenröhre der einzige und allein übliche aktive Bauteil der damaligen Radiound Elektronik-Zeit. Die in den Jahren danach beginnende Verwendung von Transistoren, sei es in der Nachrichtentechnik, der Elektrotechnik oder der Elektronik, profitierte von den umfangreichen Erfahrungen, die zuvor mit Elektronenröhren gesammelt wurden.

I2C ist ein geniales serielles Bussystem, das bereits eine lange Geschichte hat und vieles in der Elektronik einfacher realisierbar macht. Wir beschäftigen uns mit der I2C-Geschichte, der Topologie, dem Übertragungsprotokoll und vor allem mit der grundlegenden Praxis rund um das heute allgegenwärtige Bussystem.

Die Funk- und Netzwerktechnologie LoRaWAN® besteht aus verschiedenen Elementen, die aufeinander abgestimmt sein müssen, damit Sensordaten vom Endknoten bis zum Empfänger gelangen. Dabei hat man die Wahl, wie die Daten zum einen in der Netzwerkinfrastruktur verarbeitet werden und zum anderen ob und wie diese später ausgewertet oder visualisiert werden. Am Beispiel des The Things Network, dessen Netzwerkinfrastruktur von The Things Industries bereitgestellt wird, schauen wir uns in diesem Beitrag die Aufbereitung der Daten und die Möglichkeiten einer einfachen Visualisierung an, die ohne große Softwarekenntnisse auskommt.

Dass der Raspberry Pi sich hervorragend als Lern- und Experimentierplattform, aber auch als alltagstauglicher kleiner Notebook-Rechner eignet, ist nicht neu. Dabei wird die ihm zur Seite stehende Peripherie immer umfangreicher und komfortabler. Wir betrachten zwei Lernplattformen: das RasPad 3 von Sunfounder und den Joy-Pi Note von Joy-IT.

Servos im Smart Home kontrollieren – sind diese kleinen Stellantriebe nicht eher etwas für den Modellbau? Das werden sich vielleicht im ersten Moment viele Enthusiasten der Heim-Automatisierung fragen. Dabei sind die Anwendungsmöglichkeiten unseres Bausatzes ELV Smart Home Servo Control zur Ansteuerung von zwei Servos sehr breit gefächert. Einige Ideen, um Alltagsgegenstände smart zu machen, sind z. B. Futterautomaten, Katzenklappen, Pan-Tilt-Vorrichtungen für Webcams, Modellbau-Signale/-Weichen oder verschließbare kleine Türen bzw. Geheimfächer. Durch die Kompatibilität zu Homematic IP können alle diese Vorrichtungen in das Smart Home eingebunden werden. So wird die Katzenklappe zur intelligenten, zeitgesteuerten Zutrittskontrolle für das Haustier und der Futterautomat gibt genau zur richtigen Zeit die voreingestellte Menge an Tiernahrung aus.

Einigen Lesern ist vielleicht noch die Meldung aus der Werbung geläufig: „Sie haben Post.“ Zu Beginn der E-Mail-Zeiten war das die Ansage auf einem Windows-Rechner für eine neue Nachricht im Posteingang. Auch im Smart Home taucht diese Meldung immer wieder auf: Es ist die Benachrichtigung, dass jemand etwas in den Briefkasten geworfen hat. In den unterschiedlichsten Smart Home Foren finden Sie viele Selbstbaulösungen für einen Briefkastenmelder. In diesem Beitrag stellt unser Autor Harry Kellner eine davon vor.

Der Creality3D Ender 3 V2 ist ein 3D-Drucker mit einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis und zahlreichen attraktiven Ausstattungsdetails, darunter ein Ultra-Silent-Mainboard, ein einfach bedienbarer Materialfeeder und eine leistungsstarke Carborundum- Glas-Heizplatte. Fünf Leser erhielten von uns den Drucker zum Test. Wie besteht ein Drucker in dieser Preisklasse?

Das JT-LCR-T7 ist ein preisgünstiger Multifunktionstester für zahlreiche Bauteilarten wie Kapazitäten, Widerstände, Induktivitäten, Z-Dioden/Dioden, Thyristoren/Triacs, Transistoren und zusätzlich Batterien bis 4,5 V. Ein wiederaufladbarer Akku sichert kostengünstigen Betrieb, eine Messautomatik übernimmt nach dem Start alle Messabläufe. Die Ergebnisse werden auf einem farbigen Display angezeigt, der Anschluss der Bauteile erfolgt über eine Schwenkhebelfassung bzw. anschließbare Messleitungen. Zusätzlich kann das Gerät IR-Sender auf ihre Funktion und IR-Fernbedienungen mit NEC-Protokoll auch mit einer Signalanalyse anzeigen. Wir baten 10 Leser um einen Test, hier ihre Ergebnisse.

Im ELVjournal 1/2022 haben wir mit der Grundplatte MEXB-GP für unser Modulares-Experimentierboard- System und Modulträgern für Mikrocontroller die ersten Elemente für diese neue Art des Schaltungsaufbaus vorgestellt. In dieser Ausgabe folgt nun mit einem Powermodul der erste Bausatz, der das System um die Funktionalität zur Generierung stabiler Ausgangsspannungen ergänzt. Das Modul kann mittels Magnetfolie für das MEXB-System, aber auch stand alone verwendet werden.

Ein Anwendungsbereich der Künstlichen Intelligenz (KI), der viele Menschen schon immer besonders fasziniert hat, ist die Fähigkeit von Robotern und Computern, Personen bzw. menschliche Gesichter zu erkennen und dann mit den betreffenden Personen zu interagieren. In diesem Artikel soll mit vergleichsweise einfacher Hardware wie einem Raspberry Pi, einer Pi-Camera, einer speziellen 200°-Weitwinkelkamera oder einer USB-Webcam ein Gesichts- bzw. Personenerkennungssystem aufgebaut werden. Dabei muss zwischen zwei verschiedenen Varianten unterschieden werden. Die Gesichtserkennung erkennt, dass sich menschliche Gesichter im Blickfeld einer Kamera befinden. Diese können dann entsprechend automatisch gekennzeichnet werden. Eine wesentlich anspruchsvollere Aufgabe ist die Wiedererkennung bzw. Identifizierung von Gesichtern oder Personen. Hierbei steht die Identifikation aufgrund individueller Gesichtsmerkmale im Vordergrund. Speziell das letztere Verfahren birgt erhebliches gesellschaftliches und soziales Gefährdungspotenzial. Auch darauf wird am Ende des Beitrags eingegangen.

Ob Halloween, Weihnachten oder für die dekorative Beleuchtung im oder am Haus – das LED-Timermodul LED-TM1 ist universell für eine einfache Zeit‐ und Effektsteuerung von LED-Licht einsetzbar. Dabei kann man im Automatikmodus zwischen Zeitintervallen von 2 und 4-10 Stunden wählen, in denen das Licht täglich automatisch ein- und wieder ausgeschaltet wird. Außerdem gibt es einen „Flackerlicht“-Effekt, der zu- oder abgewählt werden kann. Mit einer Bedientaste kann die Last mit maximal 1,25 A auch manuell aktiviert werden. Die Platine kann durch ein optionales Gehäuse ergänzt werden.

Nach der umfangreichen Überprüfung und Reparatur aller Schaltkreise der Audiostufen sind wir nun in der Lage, diese Funktion des Radios zu testen, um zu sehen, ob sich die Vorarbeit gelohnt hat. Wie bereits erwähnt, bestehen die Audiostufen aus einem Vorverstärker, einer Klangregelung und dem eigentlichen Endverstärker. Wir haben es hier mit einem einfachen, aber vollständigen Röhren-Audioverstärker zu tun, der für viel mehr als die Verstärkung der empfangenen Radiosignale verwendet werden kann.

Im ersten Beitrag zur Datenweiterleitung und Visualisierung im LoRaWAN® haben wir uns mit dem Transport der Daten vom Sensor über das The Things Network zum Diensteanbieter Tago.io befasst. Für diesen Beitrag sollte dieser Transportweg folglich bereits vorbereitet sein. Im Folgenden befassen wir uns damit, die Daten in einem Dashboard − also einer Art Armaturentafel wie aus dem Auto oder Flugzeug bekannt, nur eben auf dem Smartphone oder mit dem PC − zu visualisieren. Damit kann man sich Sensorwerte auf unterschiedliche Weise anzeigen lassen und erhält so schnell einen umfassenden Überblick über die gesammelten Daten.

Im ersten Teil dieser Beitragsreihe wurden die allgemeinen Grundlagen der Elektronenröhren behandelt. Erwähnt und erläutert wurden die barkhausensche Röhrenformel, die Unterschiede zwischen Trioden, Pentoden und anderen Mehrgitterröhren. Teil 2 widmet sich den verschiedenen Ausführungen von Röhren, ihren Anschlüssen (Röhrensockel), den Stahlröhren, Katodenstrahlröhren (Bildröhren), der Hochspannungserzeugung und dem Thema Verzerrungen bei Röhren im Vergleich zu Transistoren.

Ist Homematic IP ein System oder deuten CCUx, HAP, DRAP eher drei Systeme an? Diese Frage stellt sich nicht nur manchem potenziellem Nutzer des Homematic IP Systems. Wir zeigen in einer auch aus langjähriger Nutzersicht resultierenden Beschreibung, dass es sich tatsächlich um ein einziges System handelt, dessen Sparten komplex verflochten werden können. So kann man je nach baulichen Voraussetzungen und Ausbauwünschen ein individuelles Smart Home System aufbauen, das sich mit zusätzlicher Software auch mit der Haus-, Kommunikations- und Medientechnik anderer Hersteller verbinden lässt und so die gesamte Haustechnik zu einem Ganzen macht.

Wer einen Garten hat, kennt das: Besonders im Sommer müssen Pflanzen und Rasen regelmäßig gewässert werden. Ob nun mit Gießkanne oder Gartenschlauch − vor allem zur heißen Jahreszeit summiert sich der Zeitaufwand für diese Aufgabe erheblich. Zudem liegt der ideale Zeitpunkt zur Gartenbewässerung am frühen Morgen. Und wer will schon um 5 Uhr in der Früh aufstehen, um seine Pflanzen mit Wasser zu versorgen? Unser Bausatz ELV Smart Home Garten Ventil Interface bietet die Möglichkeit, den Vorgang der Bewässerung in das Smart Home zu integrieren und zu automatisieren. Damit kann dann zum besten Zeitpunkt die passende Menge an Wasser ohne großen Aufwand verteilt werden. Für die Ansteuerung wird zusätzlich der Bausatz ELV Homematic IP Modulplatine Open Collector 8-fach HmIP-MOD-OC8 benötigt.

Das bei ELV angebotene CO2-Messgerät technoline WL1030 ist Testsieger eines Vergleichstests der Stiftung Warentest. Das Messgerät bietet neben einem großen, gut ablesbaren und dimmbaren Display viele Zusatzfunktionen wie einen optischen und akustischen CO2-Alarm und eine Anzeige von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Lediglich eine Kommunikation mit der Außenwelt ist nicht vorhanden. Mit der in diesem Beitrag beschriebenen Modifikation liefert das Messgerät die CO2-Werte an das Homematic System. Ein zusätzlich eingebauter Luftdrucksensor erweitert das Gerät zu einer fast kompletten Wetterstation.

Der Bausatz ELV-SH-WUA steuert als Universalaktor analog regelbare Dimmer oder Klimatechnikgeräte über die häufig verwendete 0–10-V- oder 1–10-V-Schnittstelle und integriert sie so in das Homematic IP Smart Home System. Er kann die beiden Schnittstellen 0–10 V und 1–10 V sowohl aktiv als auch per Stromsenke steuern. Zusätzlich ist ein Relais für die vollständige Abschaltung des angesteuerten Geräts vorhanden. Die 0/1–10-V-Steuerung ist als Einheitssignal ein Industriestandard und hat u. a. den Vorteil, störungsfrei auch über lange Leitungen zu arbeiten.

Tragbare Akku-Leuchten für den Outdoor-Einsatz stehen hoch im Kurs: Auf der Terrasse, dem Balkon oder beim Camping sind sie angenehme Lichtspender ohne Feuergefahr. Die LED-Akku-Tischleuchte Mushroom von HEITRONIC ist ein eleganter Vertreter dieser Art. Sie gibt ein angenehm warmweißes Licht ab, hat eine hohe Betriebsdauer von bis zu 65 Stunden mit einer Akkuladung und verfügt umweltfreundlich über die Möglichkeit, den Akku zu wechseln. Wir baten sechs Leser um den ausführlichen Test der Leuchte.

Das smarte TRMS Digital-Multimeter MS0135 passt dank seines handlichen, superflachen Designs wie ein Smartphone in jede Hosentasche. Es erleichtert die Bedienung durch eine automatische Messbereichs- und Messartwahl sowie Hinweise bei falscher Messbuchsenbelegung. Zusätzlich verfügt das Multimeter über alle für den täglichen Gebrauch wichtigen Messarten und eine integrierte LED-Arbeitsleuchte. Es ist in Messumgebungen bis CAT III/600 V einsetzbar. Fünf Tester erhielten das Gerät für eine ausführliche Begutachtung.

Das ELV-Adapter1 Erweiterungsmodul Adapterplatine 1 erlaubt die Kombination mehrerer ELV-Module und den einfachen Einbau in ein optionales Installationsgehäuse (IP67). Die Module können wahlweise neben- oder auch übereinander miteinander kontaktiert werden. Die Platine bietet zudem Platz für eine Spannungsversorgung mit Batterien. Eine Beschaltung für ein Kontaktinterface, z. B. für den Anschluss eines Tasters, Reed-Kontakts oder eines geeigneten PIR-Moduls, ist ebenfalls vorhanden. Somit ist die Adapterplatine sehr gut für den praktischen Einsatz von verschiedenen ELV-Modulen in einem wetterfesten, optional erhältlichen Gehäuse geeignet. Durch den transparenten Deckel wird die Verwendung von Solarmodulen mit dem ELV-EnergyHarv Powermodul Energy Harvesting möglich.

In den bisherigen Beiträgen dieser Reihe wurden überwiegend fertig verfügbare Modelle für die einzelnen Aufgaben eingesetzt. Das ist das übliche Vorgehen, wenn man Machine-Learning-Projekte auf dem Raspberry Pi umsetzen will. Das Internet bietet eine Vielfalt an vortrainierten Neuronalen Netzen und Modellen. Damit kann eine große Anzahl von Anwendungen abgedeckt werden. Mit diesen fertigen Modellen konnten in den letzten Beiträgen Anwendungsbeispiele zur Ziffernerkennung, zur Objekterfassung oder zur Gesichtserkennung in der Praxis erprobt werden. Wenn man jedoch speziellere Aufgaben zu lösen hat, kommt man um das Trainieren eigener Netzwerksysteme nicht herum.

Das ELV-Modulsystem bestehend aus ELV-LoRaWAN®-Base, Applikations- und Powermodulen wird ständig erweitert und umfasst bereits jetzt eine Vielzahl an erhältlichen Systembestandteilen. Bisher fehlte allerdings ein Schutz für das Experimentiersystem, den wir mit dem Gehäuse MH0101 nun nachliefern und mit dem wirdas System um eine entscheidende Komponente ergänzen.

Mit dem ELV-VMonitor1 Powermodul Spannungsüberwachung 1 ergänzen wir unser System auf Basis der Funkund Netzwerktechnologie LoRaWAN® mit einer sehr praktischen Komponente zur Überwachung von Spannungsquellen im Bereich von 5−24 V. Ob Blei-Gel-Batterien, die als Pufferspeicher z. B. für Solaranlagen dienen, andere Batterien in den verschiedensten Anwendungsgebieten oder die typischen mit 5 V versorgten USB-Geräte − mit dem neuesten Modul ELV-PM-VM1 lässt sich der Zustand dieser Spannungsversorgungen einfach kontrollieren. Dabei spielt das System gerade für Anwendungen im Außenbereich seine Vorteile von hoher Reichweite bei sehr stromsparendem Betrieb aus.

Mit dem ELV-Distance1 Applikationsmodul Abstandsüberwachung ELV-AM-DIS1 bekommt das ELV-Modulsystem die Möglichkeit, Abstände für verschiedene Anwendungsfälle zu erfassen. Das ELV-AM-DIS1 ist mit einem Time-of-Flight-Sensor (ToF) ausgestattet, der Abstände zwischen 4 cm und 3,60 m erfasst. Der Abstandswert wird von der ELV-LW-Base ins LoRaWAN® versendet. Das Modul hat einen durchschnittlichen Stromverbrauch von 20 μA und eignet sich daher auch für batteriebetriebene Anwendungen. In Kombination mit einem ELV-Buttoncell Powermodul lässt sich somit eine einfache, stromsparende und abgesetzte Abstandsüberwachung mit den für LoRaWAN® typischen, hohen Reichweiten realisieren.

Beim Aufbau von Experimentierschaltungen besteht oft der Bedarf, Bedienelemente wie z. B. Potenziometer und Schalter an die Schaltung anzuschließen. Sei es in klassischen Aufbauten mit Steckboards oder auch in Konstellationen mit Mikrocontrollerboards wie Arduino oder Raspberry Pi. Mit unserem Bedienpanel bieten wir eine Lösung dafür an: Mittels Magnetfolie kann der aufgebaute Bausatz mit unserem neuen Modularen-Experimentierboard-System MEXB verwendet werden. Aber auch standalone ist dieser kleine Helfer in Versuchsschaltungen einsetzbar. Die anzuschließende Peripherie wird einfach über Steckkabel verbunden.