Fachbeiträge

In der modernen Elektronik wird zur Stromversorgung der unterschiedlichsten Funktionsbaugruppen eine Vielzahl von Gleichspannungen in einem breiten Leistungsspektrum benötigt. Sie leiten sich zumeist von einer Eingangsgleichspannung ab, die möglichst verlustarm in die gewünschte Zielgleichspannung konvertiert wird, woraus sich die Bezeichnung DC-DC-Converter (DDC) herleitet.

Beim Entwurf elektronischer Schaltungen ohne deren Simulation ist der Entwickler auf einen aufwendigen, mehrfach zu durchlaufenden Zyklus angewiesen. Dieser besteht aus Entwurf, Aufbau, Analyse und daraus gewonnenen Modifikationen der Schaltung, bis das Analyseergebnis deren gewünschte Funktion bestätigt. Mit der Unterstützung durch Computer und modellierte elektronische Bauelemente lässt sich das Verhalten einer Schaltung simulieren und die daraus gewonnenen Erkenntnisse können zeitsparend in das Zielergebnis umgesetzt werden.

Mit dieser Lochrasterplatine ist es möglich, Schaltungen direkt von einem Steckboard auf eine Platine zu übertragen. Aus einer Versuchs- oder Experimentierschaltung wird dann ein stabiler, verlöteter Aufbau. Die Lochrasterplatine PAD5 hat identische Abmessungen und Bohrungen wie viele Steckboards (Breadboards) mit 830 Kontakten (siehe Anwendungsmöglichkeiten). Als besonderes Feature ist das PAD5 mit einer Spannungsversorgungseinheit ausgestattet, die auch separat betrieben werden kann.

Nachdem im vorhergehenden Beitrag zu dieser Reihe Gehör und Akustik im Vordergrund standen, sollen in diesem Artikel verschiedene physiologische Parameter genauer betrachtet und elektronisch erfasst werden. Insbesondere die folgenden Werte können bereits mit vergleichsweise einfachen elektronischen Mitteln gemessen werden: Hautleitfähigkeit, Hauttemperatur und Herzfrequenz.

Biosensorik und Bioelektronik sind vergleichsweise junge Fachgebiete der Elektrotechnik. Aufgrund bahnbrechender Entwicklungen in der allgemeinen Messtechnik konnten auch im biomedizinischen Bereich enorme Fortschritte erzielt werden. In den folgenden Ausgaben des ELVjournals soll die Bioelektronik daher etwas genauer betrachtet werden. Im ersten Beitrag stehen die Themen Gehör und Akustik im Fokus. Neben der Ton- oder Klangerzeugung und Audioverstärkern wird auch ein Do-it-yourself-Hörtestgerät zur Bestimmung des Hörfrequenzgangs vorgestellt. Dieses erlaubt insbesondere den Nachweis für die Abnahme der Hörfähigkeit mit zunehmendem Alter.

Die Einfachheit der Mikrocontroller-Boards und der Programmierumgebung hat Arduino in den letzten 15 Jahren zu einem der populärsten Entwicklungstools für Maker, Elektronik-Enthusiasten, Programmiereinsteiger, Künstler und Anwender aus vielen anderen Bereichen gemacht. Millionenfach dürften die quelloffenen Boards – ob original oder als Nachbau – zusammen mit der Arduino IDE als einfache, aber wirkungsvolle Plattform für Projekte aller Art mittlerweile eingesetzt worden sein. Seit letztem Herbst gibt es nun einen Ansatz für eine professionellere Programmierumgebung (IDE) aus dem Hause Arduino [1]. Wir haben uns die Software, die sich noch im Alpha-Stadium befindet, genauer angeschaut.

Mit unserem ELV Komplettbausatz Feinstaub-Messgerät PM2.5 haben wir kürzlich ein hochpräzises Umweltmessgerät vorgestellt. Das mobile Messwerkzeug hat mit OLED-Display, Datenlogger und LiPo-Akku alle Voraussetzungen für Messungen im Feld. Aber auch kabelgebunden lässt sich das Messinstrument zur Auswertung nutzen. Im folgenden Beitrag zeigen wir aufbauend auf der Einführung in Node-RED in diesem ELVjournal (siehe Seite 24), wie man mithilfe von einfachen Software- Tools eine schicke Oberfläche dafür entwickeln kann. Natürlich kann man diesen Ansatz auch für alle anderen Geräte mit der Ausgabe von seriellen Daten im JSON-Format nutzen.

Mal eben ein neues elektronisches Gerät mit seriellen Daten testen oder am Raspberry Pi angeschlossene Elektronik in das System einbinden und die Daten an andere Empfänger weiterleiten. Oder den Abruf des aktuellen Wetters bis hin zur gesamten Steuerung des Smart Homes – das alles lässt sich mit dem Open-Source-Software-Tool Node-RED realisieren. Und dabei ist die Programmierung nahezu kinderleicht. Denn als visuelle Programmieroberfläche ist bei Node-RED kaum selbst geschriebener Code notwendig. In diesem Beitrag beschäftigen wir uns mit den Grundlagen, der Installation auf einem Raspberry Pi und ersten Anwendungsbeispielen mit diesem universellen Software-Tool.

Mit unserem Digital-Experimentierboard DEB100 haben wir ein ideales Werkzeug, um Logikschaltungen, deren Funktionsweisen und Hintergründe zu verstehen. Im folgenden Anwendungsbeispiel zeigen wir Schritt für Schritt, wie man mit den auf dem Board vorhandenen CMOS-Bauteilen CD4040, CD4060, CD4510, CD4017, CD4543, CD4013 und den zwei 7-Segment-Anzeigen eine Stoppuhr „programmiert“.

Die neue Mini-Kreis-LED-Uhr ist ein einfach aufzubauender Bausatz, der mittels einer in der Mitte angeordneten LED-Matrix und eines rundherum geführten LED-Kreis die Uhrzeit in einem schicken Design anzeigt. Neben den weiteren Anwendungsmöglichkeiten als Küchentimer oder Stoppuhr hat der Bausatz zusätzliche Features wie die Möglichkeit zur Anzeige des Datums oder der Temperatur. Technische Besonderheiten sind u. a. ein USB-Eingangsfilter, absetzbare Funktionstasten und ein frei platzierbarer Lichtsensor sowie die Möglichkeit zum Anschluss eines DCF-Moduls.

Die alten Aufzeichnungsmedien für die eigenen Video- und Audioaufnahmen kommen in die Jahre. Es wird also Zeit, diese ins Zeitalter der digitalen Medien zu retten und so in konstanter Qualität zu erhalten. Genau diese Aufgabe erledigt der Grabstar AV. Er digitalisiert auf Knopfdruck Ihre alten Videoschätze von analogen Quellen wie Videorecorder, Camcorder und Kameras, die über Composite- und S-Video-Ausgänge verfügen. Insbesondere letztere Option ermöglicht hochwertige Digitalisierungsergebnisse. Sie ist die Besonderheit dieses Geräts, das sich in eine ausgewählte Reihe von angebotenen Digitalisierern bei ELV einreiht. Die Speicherung erfolgt direkt auf moderne digitale Medien wie SD-Speicherkarten, USB-Speichersticks oder USB-Festplatten ‒ es ist kein Computer erforderlich. Das integrierte Farbdisplay ermöglicht die Live-Kontrolle der Aufnahme, ein kleiner Lautsprecher die Tonwiedergabe. Aufnahmen lassen sich auch per HDMI über einen externen Monitor bzw. ein TV-Gerät ausgeben, sodass man sich die archivierten Videoschätze auch ohne Computer in voller Größe ansehen kann. Fünf Leser erhielten das Gerät zum Test ‒ wir waren auf das Ergebnis gespannt.

Das DM500 ist ein robustes, wasserdichtes Profi- Multimeter für den Einsatz unter Industriebedingungen. Das IP65-Multimeter ist genau auf die gewerbliche und anspruchsvolle private Nutzung zugeschnitten. Es weist neben praktischen Grundmessbereichen, z. B. Gleichspannungsmessungen bis 1000 V, Strommessungen bis 20 A, Frequenzmessungen bis 40 MHz, eine hohe Datenerfassungsrate und ein Dual-Mode-Display inkl. Bargraph-Anzeige sowie spezielle Funktionen wie 3-Phasen-Motortest, Low-Impedanz-Messung, hohe Sicherheit gegen Spitzenspannungsimpulse bis 8 kV und einen Tiefpassfilter zur Messung in elektronischen Antriebssteuerungen auf. So ist das robuste und gegen Einflüsse wie Staub und Feuchtigkeit geschützte Multimeter auch bestens für den professionellen Einsatz z. B. in elektrischen Anlagen, Antriebssteuerungen und an Elektroantrieben geeignet. Wir baten fünf Leser um einen ausführlichen Test.

Für mehr Dimmer-Appeal – der neue Homematic IP Drehtaster mit Tasterfunktion ist die intuitive Alternative zum konventionellen Bedientaster. Der mittels zweier Microzellen batteriebetriebene Drehtaster kann überall dort platziert werden, wo er gebraucht wird, auch im weit verbreiteten 55er-Rahmen eines bestehenden Schalterprogramms. Er verfügt über drei getrennt und vielfältig im Homematic IP System nutzbare Kanäle, die man zum Dimmen oder z. B. auch zum Einstellen der Lamellenposition von Jalousien einsetzen kann.

In dieser Folge beschäftigen wir uns mit der Hauptseite unserer Visualisierung und fügen nützliche und wichtige Informationen wie Wetterdaten und den Sicherheitszustand (Türen/Schlösser) hinzu.

Das Homematic IP Produktportfolio von eQ-3 stellt bereits eine Vielzahl an Wettersensoren zur Verfügung. Neben zwei kompakten Sensoren für Temperatur/Luftfeuchte und Beleuchtungsstärke gibt es seit geraumer Zeit bereits die Kombisensor-Reihe als All-in-one-Paket in drei Ausbaustufen. Der neue Homematic IP Regensensor HmIP-SRD füllt nun eine kleine Lücke des Geräteportfolios ‒ ein superschneller Sensor, der bereits auf kleinste Regenmengen anschlägt, und sich perfekt für Automationsaufgaben im Smart Home Bereich eignet.

Es ist schon ein außergewöhnliches Projekt, was ELVjournal Leser Jens-P. Stern aus Much hier über mehrere Jahre auf die Beine gestellt hat. Eine Sauna „Homematic Deluxe“ mit zahlreichen Sensoren, verschiedenen Möglichkeiten der Ansteuerung und Infodisplays. Lesen Sie in dem nachfolgenden Bericht, wie mit Homematic Geräten sowie zusätzlicher Hard- und Software aus einer „normalen Sauna“ ein smarter Wellness-Tempel entstanden ist.

Bereits zum zweiten Mal trafen sich im Januar im Nordwesten Deutschlands viele Smart Home Interessierte im Oldenburger Hackspace „Mainframe“. Die Idee zu den Treffen hatte Johannes, den manche vielleicht schon aus einigen Videos bei „verdrahtet“ auf YouTube kennen, bereits im vergangenen Sommer.

Die neunstellige LED-Stoppuhr mit weithin sichtbarer Großanzeige ist sehr vielseitig einsetzbar. Neben der normalen Stoppuhrfunktion bis 99 h, 59 min, 59 s, 999 ms mit Rundenzwischenzeiten verfügt das Gerät über eine DCF77-geführte und RTCgestützte Uhrzeit-/Datumsanzeige, einen programmierbaren Zähler/Timer, einen programmierbaren Relaisschaltausgang für die externe Signalisierung, z. B. bei Start oder Endwert, sowie zwei externe Steuereingänge für z. B. externe Start-/ Stopp-Taster, Lichtschranke, Startblock etc. Optional ist der 8-Kanal-Schaltempfänger HmIP-MOD-OC8 für die Funkfernsteuerung der Stoppuhr integrierbar. Über einen USB-Port ist eine Auswertung z. B. von Rundenzeiten per mitgelieferter PC-Software möglich.

In dieser Folge zur Akustik widmen wir uns verschiedenen Beispielen von Lautsprechern. Angefangen bei sogenannten Freischwingern, über allgemeine elektrodynamische Lautsprecher, Exponential-Lautsprecher bis hin zur Bassreflexbox. Dabei betrachten wir auch die Wirkungsweise von unterschiedlichen Gehäusen für diese Schallwandler.

Eine der herausragenden Eigenschaften des ESP32-Controllers ist seine integrierte drahtlose Kommunikationsfähigkeit. Diese stellt einen entscheidenden Vorteil gegenüber beispielsweise den klassischen Arduino-Systemen dar. Dort war bei vielen Boards ein eigenes WLAN-”Shield“ erforderlich, um sich in ein drahtloses Netzwerk einzuloggen. Beim ESP32 ist diese Funktionalität dagegen bereits mit integriert.

LED-Licht ist heute eine selbstverständliche Lichtkomponente an nahezu allen modernen Fahrzeugen ‒ vom Tagfahrlicht bis hin zum Voll-LED-Licht ringsum. Laserlicht setzt dem noch die lichttechnische Krone auf. Während es zu Beginn der LED-Ära mehr ein optisches Gimmick war, sind die neuesten LED- und Laserlichtsysteme tief eingebunden in moderne Assistenzsysteme und tragen so erheblich zu einer erhöhten Verkehrssicherheit bei. Wir zeigen die Technik, die dahintersteckt, und wie diese neuen Lichtsysteme die Fahrsicherheit erhöhen können.

Die beliebte ELV Prototypenadapter-Reihe findet mit dem PAD4 ihre Fortführung in die Welt der hauptsächlich im Zusammenspiel mit Mikrocontrollern eingesetzten Peripheriebaugruppen wie Sensoren, Anzeigen, Ein- und Ausgabebaugruppen. Die typischen Eigenschaften der PAD-Reihe wie die Steckbrett-Kompatibilität, die bereits bestückten SMD-Bauteile und die aufgedruckte Anschlussbeschriftung sind hier ebenso Merkmale wie die sehr universelle Einsetzbarkeit der Bausteine.

Mit unserem Digital-Experimentierboard DEB100 haben wir ein ideales Werkzeug, um Logikschaltungen, deren Funktionsweisen und Hintergründe zu verstehen. Im folgenden Anwendungsbeispiel zeigen wir Schritt für Schritt, wie man mit den auf dem Board vorhandenen CMOS-Bauteilen CD4060, CD4040 und CD4011, ein pulsierendes Signal auf einem Piezo-Summer generiert.