So richtig Spaß hat man mit Elektronik, wenn man schraubt, lötet und am Ende funktioniert, was man gebaut hat. Gerd Weichhaus führt Sie ein in das korrekte und kreative Basteln mit Elektronik. Sie erfahren, wie Schaltungen und Schaltbilder aufgebaut sind, wie Sie Geräte ausschlachten und Ihr Werk mit Energie versorgen über Akkus, Netzteile, Spannungswandler oder Solartechnik. Außerdem erhalten Sie eine Einführung in Messtechnik und Fehlersuche, Niederfrequenz- und Hochfrequenztechnik, Analog- und Digitaltechnik und vieles mehr. Zum Abschluss stellt Ihnen der Autor noch einige Projekte vor, an denen Sie das frisch Erlernte ausprobieren können.
Inhaltsverzeichnis
Einfü hrung 23
Ü ber dieses Buch 23
Konventionen in diesem Buch 23
Was Sie nicht lesen mü ssen 24
Tö richte Annahmen ü ber den Leser 24
Wie dieses Buch aufgebaut ist 24
Teil I: Bauteile, Werkzeuge und sonstige benö tigte Dinge 24
Teil II: Schaltzeichen und etwas Theorie 25
Teil III: Die ersten praktischen Erfahrungen 25
Teil IV: Schaltungen zum Nachbauen und Experimentieren 25
Teil V: Weitere Bauteile und Komponenten zum Elektronikbasteln 25
Teil VI: Der Top-Ten-Teil 25
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 26
Teil I: Elektronikbasteln und dessen Sinn im Zeitalter des Internets 27
Kapitel 1 Warum elektronische Schaltungen selber aufbauen 29
Das Basteln mit 'echten' Bauteilen 30
Das erste Beispiel zum Aufbau einer Schaltung 30
Die Widerstä nde 30
Elektrolytkondensatoren 32
Die Transistoren vom Typ BC548 33
Leuchtdioden (LEDs) 34
Die ü brigen Bauteile 35
Die (erste) Schaltung fü r den Selbstaufbau 35
Der Aufbau der Schaltung nach dem Schaltbild 36
Der Aufbau der Schaltung auf dem Steckboard 37
Der LED-Wechselblinker aus der Beispielschaltung 40
Mö gliche Verä nderungen der Schaltung zum Experimentieren 41
Eine Schaltungsvariante aufbauen 41
Der Wechselblinker mit einstellbarer Blinkfrequenz 42
Der Anfang ist getan 44
Kapitel 2 Basteln mit Widerstand, Transistor und Co 45
Die Stromversorgung fü r zukü nftige Schaltungen und Experimente 46
Einfache Schaltungen mit Widerstä nden und Kondensatoren 47
Widerstä nde an Spannungsquellen 47
Reihenschaltungen mit unterschiedlichen Widerstä nden 49
Spannung, Strom, Widerstand und Wä rme 51
Variabel: das Potenziometer als verä nderbarer Widerstand 52
Das Potenziometer im Experiment kennenlernen 54
Die Reihenschaltung aus LED und (Vor-)Widerstand 55
Widerstä nde und Kondensatoren im Stromkreis 56
Kondensator und Elektrolytkondensator (Elko) 56
Die ersten Experimente mit Kondensator und Elko 57
Was passiert, wenn ein Elektrolytkondensator falsch angeschlossen wird? 59
Kondensatoren und Widerstä nde im Zusammenspiel 59
Eile mit Weile: Kondensatoren zeitverzö gert auf- und entladen 60
Schalten und warten mit dem Transistor 61
Weitere Schaltungen in den folgenden Kapiteln 65
Kapitel 3 Elektronische Schaltungen nach Schaltbildern aufbauen und in Betrieb nehmen 67
Die wichtigsten Schaltzeichen 68
Schaltzeichen leicht interpretiert: einige Erlä uterungen 68
Gute Verbindung: die Leitungen und Verbindungen in Schaltbildern 70
Einfache Schaltbilder mit Stromkreisen und ein paar Bauteilen 70
Von der Theorie zur Praxis: Schaltbild und Aufbau der Schaltung 71
Energiequelle: die Stromversorgung und ihre Kennzeichnung im Schaltbild 72
Bauelemente in Schaltbildern erkennen 73
Einfache Transistorschaltungen zum Aufbauen und Messen 75
Strommessung an Basis und Emitter 77
Emitter- und Kollektorschaltung 80
Transistor und Relais im Vergleich 81
Schaltbilder selber zeichnen oder erstellen 84
Kapitel 4 Bauteile aus alten Gerä ten ausbauen und verwenden 85
Zuerst ein paar wichtige Sicherheitshinweise 86
Suche nach verborgenen Schä tzen: Bei welchen Gerä ten lohnt sich das Zerlegen ü berhaupt? 87
Ein paar Beispiele fü r zerlegte Gerä te und deren Komponenten 89
Weitere Gerä te und Bauteile, die daraus ausgebaut werden kö nnen 90
Ein paar Beispiele fü r Gerä te mit geeigneten Bauteilen 90
Worauf Sie beim Ausbau der Bauteile achten sollten 93
Halbleiter und integrierte Schaltungen verwenden 95
Welche Art Bauteile Sie wahrscheinlich weniger benö tigen 95
Ein Beispiel, wie aus Bauteilen etwas gebaut werden kann 95
Weitere interessante Bauteile zum Auslö ten und Aufheben 99
Kapitel 5 Akkutechnologien, Netzteile, Spannungswandler und Solartechnik 101
Batterien und Akkus zur Stromversorgung nutzen 102
Auch Akkus und Batterien kö nnen gefä hrlich werden 103
Batterien fü r eigene Schaltungen verwenden 103
Konstante Kraft: Netzteile zur Energieversorgung Ihrer elektronischen Schaltungen 105
Trafonetzteile und Schaltnetzteile verwenden 107
Spannungswandler und ihre Wirkungsweise 107
Zur Praxis: der Testaufbau fü r das Experiment 109
Automatische Ansteuerung der Spule 110
Die Solartechnik und praktische Anwendungen 112
Kapitel 6 Lö t- und Entlö ttechnik 115
Heiß e Sache: der Lö tkolben 116
Feine Sache: ein Feinlö tkolben mit geringer Leistung 116
Lö tstation oder Lö tkolben? 117
Ü bung macht den Meister: zum Lö tvorgang 117
Schaltungen auf der Lochrasterplatine aufbauen 118
Lö ten rü ckwä rts: Entlö ten mit Entlö tpumpe und Entlö tlitze 119
Bauteile nur mit dem Lö tkolben auslö ten 120
Bauteile mit mehr als zwei oder drei Anschlü ssen auslö ten 121
Werkzeuge, die Sie sonst noch gebrauchen kö nnen 122
Kabel und Adapter herstellen 123
Teil II: Messtechnik und Fehlersuche 125
Kapitel 7 Messungen mit dem Oszilloskop durchfü hren 127
Was ist ein Oszilloskop und wie funktioniert es? 128
Zur Funktion eines Oszilloskops 128
Analoge und digitale Oszilloskope 129
Die grafische Darstellung von Spannungsverlä ufen 130
Die wichtigsten Bedienelemente eines Oszilloskops 132
Einfache Messungen mit dem Oszilloskop 135
Die Auswertung des Signals 137
Sinuswellen mit dem Phasenschieber erzeugen 138
Kapitel 8 Fehlersuche in elektronischen Schaltungen und Gerä ten 141
Zur Fehlersuche in elektronischen Schaltungen oder Gerä ten 142
Die Sicherheit sollte stets an erster Stelle stehen 142
Andere Gefahren bei der Reparatur von elektronischen Gerä ten 144
Bevor Sie an die Fehlersuche gehen 145
Sicherungen ebenfalls ü berprü fen 146
Mit Akkus oder Batterien betriebene Gerä te 148
Die Sicht- und Riechprobe am Anfang der Fehlersuche 148
Beschä digte Platinen und schlechte Lö tstellen 150
Kalte Lö tstellen und schlechte Lö tverbindungen 152
Kurzschlü sse finden und beseitigen 152
Was ein Kurzschluss ist und wie er sich bemerkbar macht 153
Wenn Bedienelemente die Fehlerquellen sind 155
Wichtige Hilfsmittel fü r die Fehlersuche 156
In eigenen Schaltungen Fehler vermeiden 156
Kapitel 9 Die Signalverfolgung in elektronischen Schaltungen und Gerä ten 159
Die Fehlersuche mit System 160
Was genau ist die Signalverfolgung? 160
Auf Spurensuche: die Signalverfolgung in dieser Verstä rkerschaltung 163
Ein Signal in die Verstä rkerschaltung einspeisen 167
Einen Prü fverstä rker als zusä tzliches Hilfsmittel aufbauen und einsetzen 167
Die Signalverfolgung in heutigen, modernen Gerä ten und Schaltungen 168
Die Folgen der Miniaturisierung fü r die Fehlersuche
sowie die Signalverfolgung in der SMD-Technik 170
Kapitel 10 Kontaktschwierigkeiten: kalte Lö tstellen, defekte Steckverbindungen und andere hä ufige Fehler 173
Die Fehlersuche mit dem Durchgangsprü fer 174
Hä ufige Fehler in gedruckten Schaltungen und elektronischen Gerä ten 174
Kalte Lö tstellen aufspü ren und reparieren 174
Mechanische Beanspruchungen durch Bedienelemente 175
Fehlerhaft durchgefü hrte Lö tvorgä nge und deren Auswirkungen 176
Die Reparatur von kalten oder schlechten Lö tstellen 178
Fehlerhafte Kabelverbindungen und Steckverbindungen aufspü ren und reparieren 180
Einige hä ufige Fehlerbilder an Kabeln und Kabelverbindungen 180
Der Fehler im Detail: Steckverbindungen immer genau ansehen 184
Auf Spurensuche: Unterbrechungen und Wackelkontakte aufspü ren und beseitigen 185
Durchgangsprü fer fü r die Fehlersuche einsetzen 186
Verdä chtige Kabel- und Leiterplattenverbindungen probeweise ü berbrü cken 188
Teil III: Weitere interessante Bereiche der Elektronik 191
Kapitel 11 Niederfrequenz- und Hochfrequenztechnik 193
Zu den Begriffen Niederfrequenztechnik und Hochfrequenztechnik 194
Die Niederfrequenztechnik beziehungsweise Niederfrequenz 194
Die Hochfrequenztechnik und ihre Besonderheiten 195
Elektromagnetische Wellen 195
Elektromagnetische Wellen hö rbar machen 195
Selber NF- und HF-Signale erzeugen 197
Hochfrequenzsignale und deren Erzeugung 201
Die beiden wesentlichen Bereiche der Schaltung 202
Der eigentliche Oszillator fü r die Hochfrequenz 202
Ein Testaufbau dieser Schaltung 203
Schwingungen erzeugen mit einem Schwingkreis 204
Damit das Ganze am Schwingen bleibt 205
Hochfrequente Wellen zur Signalü bertragung nutzen 206
Besserer Klang: die Frequenzmodulation 206
Die Lautstä rke verä ndert die Amplitude: die Amplitudenmodulation 206
AM und FM im Vergleich 207
Kapitel 12 Mikrocontroller-Grundlagen 209
Was sind Mikrocontroller eigentlich? 209
Futter fü r den Mikrocontroller: Ohne Software geht nichts 210
Vorteile von Mikrocontrollern gegenü ber anderen Schaltungen 210
Mikrocontroller verschiedener Arten 211
Der Arduino als Entwicklungsumgebung 212
Wie kommt der Code auf den Mikrocontroller? 212
Die notwendige Software fü r den Computer 213
Beispiel fü r eine Anwendung eines Mikrocontrollers 214
Was benö tigen Sie fü r die ersten Schritte? 214
Erste Schritte mit einem Mikrocontroller 215
Welcher Arduino soll es sein? 215
Die Software herunterladen, installieren und einrichten 216
Futter fü r den Arduino: der Programmcode 218
Den Code verä ndern - trauen Sie sich ruhig 219
Mehr Input: Anschlü sse als Eingä nge schalten und auslesen 220
Tö ne mit dem Arduino erzeugen 222
Die Klangerzeugung durch den Arduino 223
Auch hier gilt: Probieren geht ü ber Studieren 223
Musikalischer Arduino: Eine Melodie abspielen 225
Andere Arduinos oder Mikrocontroller verwenden 226
Kapitel 13 Audiotechnik - Verstä rker, Lautsprecher und einfache Effekttechnik 227
Die Verstä rkertechnik und die Grundlagen 228
Aus klein mach groß : elektrische Signale verstä rken 228
Eine einfache Verstä rkerschaltung als Mikrofonverstä rker 229
Mehr Leistung: Verstä rker mit TDA2003 230
Ohne Lautsprecher kein Klang 232
Ein Lautsprecher etwas genauer untersucht 233
Kleines Experiment: Funktioniert der Lautsprecher auch ohne Membran? 234
Vielfä ltig und klangstark: Lautsprecher unterschiedlicher Art 235
Lautsprecher mal anders genutzt als Mikrofon 237
Lautsprecher (noch) mal anders: der Piezoschallwandler 238
Geteilte Arbeit: Lautsprecher fü r verschiedene Frequenzbereiche 240
Arbeitsteilung: Hoch-, Tief- und Mitteltö ner fü r verschiedene Frequenzbereiche 240
Klangverteiler: Frequenzweichen in Lautsprecherboxen 241
Auf andere Art den Klang beeinflussen: Klangeffekte 244
Kapitel 14 Analog- und Digitaltechnik und Signale umwandeln 249
Analog und digital im Alltag 250
Analoge und digitale Signale und die Unterschiede 250
Analog ist stufenlos 250
Die Helligkeit stufenweise einstellen 251
Schalter = digital, Poti = analog? 254
Analog in digital umwandeln und umgekehrt 256
Analog zu digital: die Auswertung analoger Spannungswerte 257
Die LED-Zeile fü r die Spannungsanzeige 257
Zahlen sprechen lassen: Ziffern statt LEDs 259
Analog zu digital umwandeln und der Zeitfaktor 265
Kapitel 15 Einige Grundlagen zur Rö hrentechnik 267
Der Aufbau von Elektronenrö hren 268
Der Aufbau und die Funktion von Elektronenrö hren 268
Die erste Inbetriebnahme einer Elektronenrö hre 270
Den Elektronenstrom steuern mit dem Gitter 271
Rö hrenarten und Rö hren identifizieren 274
Kein Geheimcode: die Typenbezeichnungen von Elektronenrö hren 274
Die einfache Identifizierung anhand von Beispielen 274
Diode, Triode, Pentode und andere Rö hrenarten 277
Einige Rö hrenexperimente und Schaltungen zum Ausprobieren 278
Astabile Kippstufen mit Rö hren 278
Einfache Verstä rker mit Rö hren aufbauen 280
Etwas stä rker: Mikrofonverstä rker mit BC548 und EL95 282
Weitere Infos zu Elektronenrö hren 284
Kaputte Rö hren identifizieren 284
Magische Augen und andere Anzeigerö hren 285
Kapitel 16 Wie funktioniert eigentlich . . . 287
Analoge Audiosignale digitalisieren und speichern 288
Probieren Sie es doch selbst mal aus 289
Die Tonaufzeichnung auf Speicherchips und die Vorteile 290
Speichermodule zur Audioaufzeichnung verwenden 290
Einige Bauteile und deren Funktionen sowie Besonderheiten 293
Lichtempfindlich: die Fotodiode und wie sie eingesetzt wird 293
Empfindlich in Sachen Magnetfelder: der Reedkontakt 295
Temperaturempfindlich: der NTC (Heiß leiter) 297
Leuchtendes Beispiel: die Glimmlampe 299
LED-Anzeigen ansteuern mit Mikrocontrollern 302
Die Problemstellung: um was es eigentlich geht 302
Die Lö sung: Anschlü sse und Leitungen sparen dank Multiplexing 302
Mehr als Zahlen: Zeitmultiplexing bei Matrixanzeigen 304
Teil IV: Einige Projekte zum Nachbauen und Experimentieren 307
Kapitel 17 Verschiedene Oszillatorschaltungen aufbauen und mit ihnen experimentieren 309
Verschiedene Arten von Oszillatorschaltungen 310
Zu den einzelnen Oszillatorschaltungen 310
Die Hartley-Oszillatorschaltung mit selbst hergestelltem Ausgangstrafo 310
Die Herstellung der Spule 311
Das zweite Beispiel: die Colpitts-Oszillatorschaltung 313
Die dritte Schaltung ohne Spule 315
Der Meiß ner-Oszillator mit Schwingkreis 317
Impulsgebend: Schaltungen fü r Impulsgeneratoren 319
Unmodulierte und modulierte Oszillatorschaltungen 321
Kapitel 18 Sinussignale erzeugen mit dem Phasenschieber-Oszillator 323
Was bedeutet der Begriff Phasenschieber? 323
Wie die zeitliche Verschiebung erreicht wird 324
Zum zeitlichen Versatz des Spannungsverlaufs 326
Rü ckgekoppelte Verstä rker erzeugen Sinussignale 326
Der Phasenschieber-Oszillator 327
Das Ausgangssignal der Schaltung weiterverwenden 328
Eine Variante der Schaltung mit zwei Transistoren 328
Die Ansteuerung einer LED mit dem Phasenschieber 330
Kapitel 19 Schaltungen mit LED-Levelanzeigen 333
Einfache LED-Zeilen und deren Aufbau 334
Die LED-Zeile als Fü llstandanzeige 334
Ein Lauflicht mit der LED-Zeile 337
Eine LED-Levelanzeige mit dem LM3914 340
Minimal- und Maximalwert einstellen 341
Anzeige eines festgelegten Spannungsbereichs 342
Kapitel 20 Empfindliches Verstä rkermikrofon und andere Verstä rkerschaltungen 345
Hö rhilfe: ein sehr empfindlicher Mikrofonverstä rker mit konstanter Wiedergabelautstä rke 346
Zum Aufbau der Schaltung 346
Eine Variante dieses Mikrofonverstä rkers zum Anschluss an den Computer oder an einen Verstä rker 349
Ein Verstä rker fü r elektrodynamische Mikrofone 351
Eine Verstä rkerschaltung zum Experimentieren 353
Kapitel 21 Elektronische Signalgeber fü r Tü rklingeln oder als Alarm-/Signalgeber 357
Einen klingelä hnlichen Signalton erzeugen 358
Experimentieren erwü nscht: verschiedene Mö glichkeiten 358
Die Lä nge eines Signaltons bestimmen 359
Eigene Klä nge als Klingeltö ne verwenden 360
Eine Alarmsirene mit zwei Transistoren 362
Der Aufbau der Schaltung fü r experimentierfreudige Bastler 363
Kapitel 22 Transformatoren verschiedener Art und die drahtlose Energieü bertragung durch Induktivitä t 365
Die kontaktlose Energieü bertragung in einem Transformator 366
Drei Komponenten, ein Trafo 367
Der charakteristische Aufbau eines gä ngigen Transformators 368
Schaltzeichen eines Transformators 369
Die Windungszahl und die Drahtstä rke 369
Vom Trafo zur drahtlosen Ü bertragung von elektrischem Strom 370
Wireless Power Transfer = drahtlose Ü bertragung elektrischer Energie 370
Die Energieü bertragung mithilfe von Kopplungsspulen 371
Die Herstellung der benö tigten Spulen zur Energieü bertragung 371
Der Aufbau der ersten Schaltung 372
Eine andere Schaltung zur Stromü bertragung 374
Spannende Sache: die Energieü bertragung durch hochfrequente Wechselspannungsfelder 376
Noch einige Hinweise zum Aufbau und zur Inbetriebnahme der Schaltung 379
Kapitel 23 Spannungsverdoppler und andere Schaltungen fü r Spannungswandler 381
Wofü r Gleichspannungswandler benö tigt werden 382
Einfache Schaltungen fü r Spannungswandler 383
Ein einfacher Spannungsverdoppler mit dem NE555 383
Der Spannungswandler mit etwas hö herer Leistung 385
Die Polaritä t einer Eingangsspannung verä ndern 386
Ein Spannungswandler mit einem NF-Verstä rker 387
Aus 12 Volt wesentlich hö here Spannungen erzeugen 389
Wie die Schaltung funktioniert 390
Aus 1, 5 Volt mach' mehr: Spannungswandler fü r eine einzige Batteriezelle 392
Kapitel 24 Einige Miniprojekte zum Nachbauen und Experimentieren 395
Einfache Schaltungen mit Transistoren 396
Eine einfache Zeitschaltung mit Transistoren 396
Einen Verbraucher mit Tastendruck ein- und ausschalten 398
Die zweckentfremdete LED: Leuchtdiode als Lichtsensor 401
Einige einfache Schaltungen mit dem NE555 und anderen integrierten Schaltungen 402
Verbraucher mit einer Taste ein- und ausschalten 402
Einfacher Transistortester mit dem NE555 404
Impulsdetektor mit dem NE555 405
Mö gliche Schaltungsvarianten 406
Weicher Blinker mit dem NE555 407
Radiorekorder mit CD als Teilespender 408
Das Zerlegen des Gerä ts 409
Das Kassettenlaufwerk in Betrieb nehmen 411
Teil V: Der Top-Ten-Teil 415
Kapitel 25 Zehn Dinge und einige weitere wichtige Informationen fü r den Elektronikbastler 417
Einige interessante Seiten mit Schaltungen beziehungsweise Schaltbildern 418
Seiten mit Informationen zur Elektronik und mit Schaltbildern 418
Zehn Dinge, die Sie beim Aufbau elektronischer Schaltungen beachten sollten 419
Noch ein Hinweis zur Verwendung von Steckboards und Steckbrü cken 420
Zehn hä ufige Fehler beim Aufbau elektronischer Schaltungen 421
Oft sind es nur Flü chtigkeitsfehler 421
Einfache, aber wichtige Grundschaltungen, die Sie kennen sollten 422
Astabile Kippstufe 422
Wichtige Gleichrichterschaltungen 423
Der Elektrolytkondensator nach dem Gleichrichter 424
Die Spannungsstabilisierung mithilfe einer Z-Diode 424
Die Spannungsstabilisierung mit Z-Diode und Transistor 425
Eine Verstä rkerschaltung mit Transistor 426
Der Spannungswandler mit einem Transistor 427
Die drei Grundschaltungen eines Transistors 427
Einfache Spannungsregelung mit dem LM317 428
Die Wechselschaltung mit zwei Schaltern 429
Stichwortverzeichnis 433
