B. Kainka

Elektronik-Grundlagen und Einsteiger-Projekte

Burkhard Kainka, Elektor 2019   

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https://www.amazon.de/Elektronik-Grundlagen-Einsteiger-Projekte-Analoge-Schaltungen-Mikrocontroller/dp/3895763446

EINLEITUNG


Die Hobbyelektronik ist reizvoll, macht Spaß und bringt nützliche Erfahrungen, die auch im Beruf oder bei der Berufswahl entscheidend sein können. Wer die Elektronik von den Wurzeln her kennt, kann auch eigene Schaltungen entwerfen und Projekte entwickeln. Entscheidend ist, dass man sich auch den kleineren Problemen widmet, die ja auch in größeren Projekten immer wieder wichtig werden können.

Alles beginnt mit der analogen Elektronik. Man sollte die einfachsten Bauteile und Schaltungen genau kennen und ihr Verhalten sowie mögliche Probleme verstehen. Der beste Weg dazu sind reale   Experimente, die Theorie allein reicht nicht. Dieses Buch bietet eine große Zahl praktisch nutzbarer Einsteigerschaltungen, mit denen jeder die nötigen Erfahrungen sammeln kann.

Mit der breiten Einführung von Mikrocontrollern wurde ein neues Kapitel der Elektronik aufgeschlagen. Immer mehr Aufgaben, die ursprünglich mit diskreten Bauelementen oder konventionellen ICs gelöst wurden, erledigt inzwischen ein Mikrocontroller. Der Einstig ist dank Bascom, Arduino, Microbit und Co. immer einfacher geworden. Das Buch zeigt zahlreiche überschaubare Mikrocontroller-Anwendungen. Ab jetzt wird weniger gelötet und mehr programmiert. 

In diesem Buch findet man eine Zusammenstellung der meisten meiner Elektor-Artikel aus den letzten zehn Jahren. Mir war gar nicht klar, dass ich so viel in Elektor geschrieben habe. Ich hoffe, dass es hilfreich auf dem Weg in die Elektronik ist, und dass es immer wieder mal nützlich wird, um etwas nachzuschlagen.

Ihr Burkhard Kainka


Inhalt

Kapitel 1 • Zurück zu den Wurzeln (1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Dioden und LEDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
LED + Vorwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Dimensionieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Reihenschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Halbleiter und Sperrschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
LED-Blinker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Kapitel 2 • Zurück zu den Wurzeln (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Transistor in Aktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Erste Versuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Schaltungs-Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Inverter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Nachlaufsteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Dämmerungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Darlingtonschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
LED als Fotodiode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
TUP/TUN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Zeitschalter mit Mikrocontroller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Kapitel 3 • Zurück zu den Wurzeln (3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Transistoren durchgemessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Praxistipps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Gegenkopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Messungen mit dem Ohmmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Transistorprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Transistor-Grundfunktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Transistor-Prüfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Kapitel 4 • Zurück zu den Wurzeln (4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Strom-Stabilisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Die Konstantstromquelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
... mit JFET BF245 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
... oder bipolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Weicher LED-Blinker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Grundlagen und Einsteiger-Projekte zu Elektronik und Mikrocontroller
Feldeffekttransistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Kapitel 5 • Zurück zu den Wurzeln (5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Stabile Spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Dioden-Stabilisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Schnelle Lösung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Wirkungsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Längsregler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Integrierte Spannungsregler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Der Stromspiegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Spannungsmonitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Kapitel 6 • Zurück zu den Wurzeln (6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Flipflops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Das Flipflop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
RS-Flipflop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Zünden und Löschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Monoflops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Schmitt-Trigger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Vereinfachter Schmitt-Trigger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Der Thyristor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Dämmerungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Kapitel 7 • Zurück zu den Wurzeln (7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Blinker und Oszillatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Vereinfachter Multivibrator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
LED-Spannungswandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Tongeneratoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Spannungs-Frequenz-Wandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
NPN/PNP-Kippschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Energiesparendes LED-Blitzlicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Kippschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
NPN-Kippschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
U/F-Wandler mit dem Tiny13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Kapitel 8 • Zurück zu den Wurzeln (8) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
NF-Vorverstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Gegenkopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Zwei Stufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Gleichstromgekoppelte Stufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Drei Stufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Der Emitterfolger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Ein NF-Millivoltmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Kapitel 9 • Zurück zu den Wurzeln (9) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Sinus-Oszillatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
RC-Oszillatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Ringoszillatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Dreiphasen-LED-Blinker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Der Miller-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Dreiphasen-Blinklicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Kapitel 10 • Zurück zu den Wurzeln (10) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Hochfrequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
HF-Signale erzeugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
LC-Oszillatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Quarzoszillatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Kurzwellen-Audion mit Rückkopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Schwingkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
AM-Generator mit Tiny13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Kapitel 11 • Operationsverstärker in der Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Teil 1: Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Opamp-Grundschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Spannungsfolger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Invertierender Verstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Addierer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Das Innenleben eines Opamps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Kapitel 12 • Operationsverstärker in der Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Inhalt
Grundlagen und Einsteiger-Projekte zu Elektronik und Mikrocontroller
Teil 2: Feldeffekt-Opamps und Breitbandanwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Spannungsrampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Breitband-Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Im elektor-shop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Kapitel 13 • Operationsverstärker in der Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Teil 3: Opamps mit PNP-Eingangsstufe und Leistungstypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Komparator LM339 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Klatsch-Schalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Leistungsverstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Im elektor-shop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Kapitel 14 • EMV-Grenzwerte und CE-Erklärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Vereinfachte Messungen für Privatleute und kleine Firmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Gesetzliche Vorgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Kennzeichnen oder nicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Behördenkontakte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
EMV-Grenzwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
EMV-Abschätzung mit einfachen Mitteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Kapitel 15 • LED-LDR-Ringoszillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Kapitel 16 • Pico-Amperemeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Kapitel 17 • LC-Oszillator mit Poti stimmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Kapitel 18 • FET Strahlungsmesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Kapitel 19 • Grüne Solarlampe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Kapitel 20 • Akku-Erfrischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Kapitel 21 • 1-Transistor-Spannungswandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Kapitel 22 • Analoges LED-Lauflicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Kapitel 23 • Experimenteller Hall-Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Kapitel 24 • Minimalistisches Dipmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Kapitel 25 • Breitband-Funk(en)empfänger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Kapitel 26 • Ringoszillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Kapitel 27 • LED-Multi-Blitz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Kapitel 28 • Emitterfolger-Audion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145
Kapitel 29 • NPN-Kippschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Kapitel 30 • Fotodiode misst Gammastrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Strahlungsdetektor mit BPW34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Diode als Detektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Verstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Versuche und Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Radium-Leuchtfarbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Strahlung hörbar machen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Radon-Zerfallsprodukte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Literaturhinweise und Links: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Kapitel 31 • Kurzwellenaudion für AM und DRM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Kapitel 32 • DRM-Doppelsuper mit EF95/6AK5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Kapitel 33 • Transistor-Dipmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Kapitel 34 • DRM-Direktmischer mit EF95/6AK5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Kapitel 35 • Der Mittelwellen- Modulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Kapitel 36 • Der ewige Blinker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Kapitel 37 • Kurzwellen-Pendler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Kapitel 38 • Kurzwellenkonverter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Kapitel 39 • Mikrocontroller für Einsteiger (1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Arduino und Bascom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Zum Vergleich: Der Timer 555 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Zeitsparendes Entwickeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Arduino und Bascom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Ein erstes Programm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Software: Der Compiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Einfachster Weg: Der Bootloader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Hurra: Geht! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Kapitel 40 • Mikrocontroller für Einsteiger (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Digitale Eingänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Ein digitaler Eingang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Schutzdioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Eingangszustand lesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Wann ist ein An ein An? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Hin- und Herschalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Verzweigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Schalterabfrage und Pullup-Widerstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
Bits und Bytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Der Latchup-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
Weblink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Kapitel 41 • Mikrocontroller für Einsteiger (3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Serielle Schnittstelle und AD-Wandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Print-Ausgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Zuweisungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Der AD-Wandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Rechenkünste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Eingangshysterese messen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Externer Brenner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Weblink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Kapitel 42 • Mikrocontroller für Einsteiger (4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
Benutzer-Schnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
Anschluss des LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Ein Zweikanal-Voltmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Helligkeit messen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
PWM-Ausgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Tastenabfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Liquid Crystal Display . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Der MCS-Bootloader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Kapitel 43 • Mikrocontroller für Einsteiger (5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Timer-Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Mikrosekunden messen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Messung von Periodendauern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Rechteckgenerator 125 Hz bis 4 MHz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Timer-Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
Gemittelte Analogwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
Frequenzmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
Externes Display . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
Kapitel 44 • Mikrocontroller für Einsteiger (6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
Die SPI-Schnittstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
Porterweiterung mit Schieberegister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
Manuelle Datenübertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Von Controller zu Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
Das SPI-EEPROM 25LC512 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
Ein Datenlogger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
Unterprogramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Tipps zum Arduino-Programmer in Bascom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
Kapitel 45 • Mikrocontroller für Einsteiger (7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Der I2C-Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Datenübertragung und Adressierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
Der Portexpander PCF8574 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
16-Bit I/O-Port PCA9555 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Analoge Ein-/Ausgabe beim PCF8591 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Kleiner Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
Weitere interessante I2C-Bus-Bausteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
Kapitel 46 • Sensoren (1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
Für Arduino und Co. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
Übersicht Sensoren und Aktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
Spannungsanzeige in Bascom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
Spannungsmessung mit Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Temperaturmessung mit dem NTC-Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
RGB-LED am Joystick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Laser-Steuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
Kapitel 47 • Sensoren (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Für Arduino und Co. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Sensoren mit Komparator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Software-Schmitt-Trigger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Berührungssensor abfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
Aufbereitung des Schaltsignals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Schock-Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
Der Summer und weitere Aktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
Bypass-Kondensatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
Oszillatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
Kapitel 48 • Sensoren (3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
Für Arduino und Co. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
Arduino-Software für den 18B20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
18B20 in Bascom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
Temperatur und Luftfeuchte mit dem DHT11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
DHT11 und Bascom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
Infrarot-Fernbedienung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
Arduino und IR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
Das Eindraht-Protokoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
Das RC5-Protokoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
Kapitel 49 • Sensoren (4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
Für Arduino und Co. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
Der Tracking-Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
Die Gabellichtschranke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
Der Pulssensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
Pulsmessung mit Bascom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Der Drehencoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
Encoder in Bascom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
Kapitel 50 • Mikrocontroller-Kits für Dummies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
Aller Anfang ist leicht! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
JOY-iT Nano V3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
Erste Versuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
Der Buzzer am PWM-Ausgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
Analoge Signale plotten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
ISP-Programmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
Im Elektor-shop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
NodeMCU (Autor: Fabian Kainka) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
Die ersten Schritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
Eine neue Firmware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
Hello World – Lua-Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
Im Elektor-shop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
Kapitel 51 • BBC micro:bit für Elektroniker (1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
Einstieg mit mbed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
Kontaktierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
Die ersten Programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
Spannung messen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
Alle Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
Statisches nummerisches Display . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Im Normalfall wird man aber einen Vorwiderstand verwenden. . . . . . . . . . . . . . . . . 345
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
Kapitel 52 • BBC micro:bit für Elektroniker (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
Datenlogger und Oszilloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
Ein USB-Oszilloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
Erhöhung der Abtastrate durch Zwischenspeicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
Drahtlose Übertragung von Messdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Kapitel 53 • Arduino als HF-Detektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
In Bascom programmiert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
LED als Detektor-Diode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Ein Integrierender Detektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
Kapitel 54 • Widerstandsmessung mit Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
Feuchtesensor auswerten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
Widerstandsmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
Schaltungsoptimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
Logarithmische Messung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
Kapitel 55 • AM-Sender mit Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
Induktiv auf Mittelwelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
HF-Quelle Mikrocontroller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
Schaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
Bedienung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
Kapitel 56 • Anti-Diebstahl-Etiketten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
Zugangskontrolle mit Bascom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
Scharf gemacht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Weblinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379