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Inhalt:
 Allgemeines
 Leiterplatten
 Lötkolben und Zubehör
      Der richtige Lötkolben
      Lötzinn und Flußmittel
 Werkzeug
 Stromversorgung
 Meßgeräte
      Multimeter
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 Signalgenerator
 Kabel und Prüfklemmen
 Versuchsschaltungen / Grundschaltungen
 Bauanleitungen
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 Elektronische Bauelemente
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Allgemeines

Der Bestückte Leiterplatte Selbstbau (neudeutsch Do-it-yourself oder abgekürzt DIY) elektronischer Schaltungen und Geräte ist nicht so schwierig wie vielfach vermutet. Allerdings möchte ich warnen, allzu hemdsärmlig an die Sache heranzugehen, denn es ist noch kein Meister vom Himmel gefallen. Alleine das richtige Löten lernt man nicht an einem Nachmittag, von Fachkenntnissen der Elektronik ganz zu schweigen. Wer meint, ohne Vorkenntnisse 6-lagige SMD-Leiterplatten (SMD = Surface Mouted Device) fachgemäß löten zu können, wird ganz sicher Schiffbruch erleiden. Es sei daher empfohlen, mit ganz einfachen Bauprojekten anzufangen.

Mindestkenntnisse der Elektronik sind unabdingbar, wenn Sie elektronische Schaltungen selbst aufbauen wollen. Denn auch bei Bausätzen hat man z.B. leicht mal ein gepoltes Bauelement irrtümlich verkehrtherum eingebaut, weshalb die Schaltung dann nicht oder nicht richtig funktioniert. In einem solchen Fall sollten Sie in der Lage sein, die Fehlerursache selbst zu finden. Wenn Sie den Unterschied zwischen  Strom und Spannung nicht kennen, ist eine Fehlersuche aussichtslos, bzw. eine erfolgreiche Suche wäre reiner Zufall. Nachfolgend können Sie erfahren, welche Materialien, Geräte und Hilfsmittel Sie am Anfang benötigen und wie Sie sie richtig einsetzen.


Leiterplatten

In Doppelseitige Leiterplatte Bestückungsseite der Röhrenära war es üblich, daß die Röhrensockel in ein Chassis eingebaut waren und die Bauelemente auf der Rückseite an diese Sockel oder zusätzliche Lötösen angelötet wurden. Wo die Anschlußdrähte nicht lang genug waren, verwendete man zahlreiche Leitungen, um die notwendigen Verbindungen herzustellen. Die Bauelemente hingen frei in der Luft, wo man sie oft hin- und herbiegen und ggf. wunderschöne Kurzschlüsse produzieren konnte. Der Aufwand zur Herstellung eines Geräts war trotz der damals meistens geringen Anzahl an Bauelementen sehr hoch, denn es mußte ja jemand diese ganzen Verbindungen in mitunter stundenlanger Arbeit herstellen - und das bei jedem einzelnen Gerät! Durch die vielen manuell zu verkabelnden Verbindungen war die Fehlerquote durch vergessene oder falsche Verbindungen durchaus der Rede wert. Zudem waren naturgemäß die Leitungslängen sehr hoch, was bei hohen Frequenzen problematisch ist. Zusätzlich wirken lange Leitungen als Antenne für Störsignale.

Das mühevolle Verkabeln spielt bei Prototypen keine große Rolle, aber es macht bei Serienfertigung wegen der Lohnkosten die Geräte sehr teuer. Hinzu kommen die technischen Probleme bei "fliegender Verkabelung" sowie in der Fertigung die Qualitätsprobleme, weil man leicht ein Bauelement oder ein Kabel an der falschen Stelle anlötet. Der Prüf- und ggf. Reparaturaufwand ist darüberhinaus ein erheblicher Kostenfaktor, da es sehr zeitaufwendig sein kann, eine fehlerhafte Verkabelung zu erkennen. Aus diesem Grund suchte man nach Möglichkeiten, diesen Prozeß zu vereinfachen und erfand die Leiterplatte. Eine Leiterplatte wird in der Literatur auch oft als Platine, gedruckte Schaltung oder englich PCB (=Printed Circuit Board) bezeichnet.

Im Doppelseitige Leiterplatte Lötseite Hobbybereich verwendete Leiterplatten bestehen üblicherweise aus glasfaserverstärkten Epoxidharzplatten, die auf einer Seite mit einer dünnen Kupferschicht versehen sind. Die Anschlußdrähte bedrahteter Bauelemente werden auf der kupferfreien Seite durch kleine Löcher gesteckt und dann auf der Kupferseite festgelötet. SMD-Bauteile, die keine Anschlußdrähte besitzen, werden mit einem Spezialkleber so auf die Leiterplatte geklebt, daß die Anschlußflächen auf den entsprechenden Kontaktflächen der Leiterplatte zu liegen kommen und dann verlötet. Durch das Löten wird eine elektrische Kontaktierung erzielt und gleichzeitig bei den bedrahteten Bauelementen eine mechanische Befestigung erzielt. Die Kupferschicht ist bei fertigen Leiterplatten natürlich nicht durchgängig, denn sonst hätte man einen schönen Kurzschluß zwischen allen Anschlüssen. Vielmehr ist das Kupfer nur dort vorhanden, wo es zur Befestigung und korrekten Verbindung zwischen den Bauelementen notwendig ist und übernimmt damit die Aufgabe der ehemaligen Verkabelung. Alle Bauelemente sind damit durch Einlöten in die Leiterplatte automatisch richtig miteinander verbunden, sodaß die teure und fehleranfällige Verkabelung wegfällt. Dies hat auch im Hobbybereich ganz große Vorzüge, weil vor allem Anfänger kaum in der Lage sind, bei einer nichtfunktionierenden Schaltung eine falsche Verkabelung zwischen den Bauelementen zu entdecken - vor allem dann, wenn durch die falsche Verkabelung zusätzlich auch noch ein Bauelement kaputt gegangen ist. Dann gilt es nämlich, erstens den Verkabelungsfehler und zweitens das kaputte Baulement zu finden.

Der Vollständigkeit sei erwähnt, daß in der Industrie in der sogenannten Consumerware oft Leiterplatten aus Hartpapier verwendet werden. Hierbei handelt es sich um spezielle Papiere, die durch Tränken mit Harzen nach dem Aushärten die notwendige Steifigkeit erhalten. Diese Leiterplatten sind geringfügig billiger als Epoxidharzleiterplatten, haben aber enorme Nachteile. Beispielsweise splittern sie beim nicht ganz fachgerechten Bohren in der Hobbywerkstatt sehr leicht. Weiterhin löst sich die Kupferbeschichtung sehr leicht vom Hartpapier, wenn man der Lötstelle ein wenig zu lange mit dem Lötkolben Wärme zuführt. In höherwertigen Geräten kommen daher PCBs aus Epoxidharz zum Einsatz. Oft besitzen sie eine doppelseitige Kupferbeschichtung und Durchkontaktierungen. Durch die doppelseitige Kupferbeschichtung kann man sowohl auf der Ober- als auch der Unterseite Leiterbahnen (=Verbindungen) vorsehen, sodaß man auch bei komplexen Schaltungen auf Drahtbrücken verzichten kann. Letztere kann man bei einseitiger Kupferbeschichtung oft nicht vermeiden, weil sich Leiterbahnen bei einer einzigen Lage nicht überkreuzen können, was aber aus Gründen der Leitungsführung oft erforderlich ist. Durchkontaktierungen sind kleine, durchmetallisierte Löcher, die an dieser Stelle die Vorder- mit der Rückseite elektrisch verbinden. Dadurch kann man Leiterbahnen je nach Erfordernis teilweise auf der Vorder- und teilweise auf der Rückseite vorsehen. Hochwertige Elektroniken wie Mainboards für PCs, Motorsteuergeräte etc. werden üblicherweise sogar auf 4- oder 6-lagigen durchkontaktierten Leiterplatten aufgebaut. Man kann es sich so vorstellen, daß man von einer dünnen, doppelseitigen Leiterplatte ausgeht und darauf weitere Schichten aus einlagigen Leiterplatten auflaminiert, wodurch man ein Leiterplattensandwich erhält, das an den betreffenden Stellen durchkontaktiert wird. Solche Leiterplatten werden benötigt, um sehr komplexe Schaltungen auf kleinem Raum zu realisieren und um ein gutes EMV-Verhalten zu erreichen (EMV = Elektromagnetische Verträglichkeit, d.h. die Aussendung bzw. das Einfangen von Störsignalen).

Kupferbeschichtete Epoxidharzplatten für den Hobbyeinsatz kann man problemlos im Elektronikhandel kaufen. Daraus kann man in einem Ätzprozeß das Kupfer an den richtigen Stellen entfernen, sodaß die gewünschten Leiterbahnen übrigbleiben. Mit einiger Übung und den benötigten Gerätschaften lassen sich so Leiterplatten nach eigenen Schaltungsentwürfen oder nach Vorlagen z.B. aus Zeitschriften oder aus dem Internet herstellen. Dies ist aber eher etwas für Fortgeschrittene. Wenn Sie anfangen, elektronische Geräte selbst zu bauen, möchte ich Ihnen jedoch wärmstens empfehlen, fertige Leiterplatten zu verwenden, um eine mögliche Fehlerquelle auszuschließen. Es gibt auch so schon trotz der vorgegebenen Leitungsführung genügend Möglichkeiten, Fehler zu produzieren!


Lötkolben und Zubehör

Der richtige Lötkolben

Eins Einfacher Lötkolben gleich vornweg: Opas Dachpfannenlötkolben lassen Sie am besten gleich dort, wo er sich gerade befindet, denn für Elektronikbelange ist er gänzlich ungeeignet. Denken Sie also erst garnicht daran, diesen zu reaktivieren! Zum Bestücken von Leiterplatten benötigen Sie vielmehr einen relativ kleinen Lötkolben. Wenn Sie nicht gleich viel Geld ausgeben wollen, sollten Sie einen Elektroniklötkolben mit ungefähr 15 bis 30 W Leistung und einer kleinen Lötspitze kaufen. Mehr Leistung sollte er nicht haben, weil sonst die Wärmezufuhr zur Lötstelle so groß ist, daß sich schon nach wenigen Sekunden die Leiterbahnen von der Leiterplatte ablösen und/oder die Bauteile kaputtgebraten werden. Greifen Sie am besten zu einem Markenlötkolben (z.B. von Ersa oder Weller), denn dann können Sie sicher sein, daß erstens die Lötspitze etwas taugt, zweitens verschiedene Lötspitzenformen kaufen können und drittens vor allem diese auch noch in einigen Jahren bekommmen, denn Lötspitzen sind bei häufigem Löten Verbrauchsmaterial. Ungefähr 15 bis 25 Euro für einen Markenlötkolben sind nicht die Welt. Weiterhin brauchen Sie einen Lötkolbenhalter, da man einen heißen Lötkolben nicht mal eben auf den Tisch legen kann, ohne daß man ihn ansengt. Zu diesem gehört auch meistens ein Abstreifschwamm, auf dem Sie den sich an der Lötspitze bildenden Zunder abstreifen können. Ersatzweise funktioniert das Abstreifen auch an einem ganz leicht feuchten (damit es nicht sofort verkohlt), zusammengeknüllten Stück Küchenkrepp.

Wenn Lötstation Sie mehr Geld ausgeben wollen, können Sie auch gleich zu einer temperaturgeregelten Lötstation greifen. Diese besteht aus dem eigentlichen Lötkolben und einer separaten Stromversorgung incl. ggf. einer Regelelektronik, die meistens auch einen Lötkolbenhalter beinhaltet. Der Vorteil ist, daß man damit am schonendsten löten kann. Die Temperatur soll nämlich auf der einen Seite so gering wie möglich sein, damit Leiterplatte und Bauelemente beim Löten keinen Schaden durch die Hitze nehmen, andererseits muß sie so hoch sein, daß das Lötzinn vollständig schmilzt und die zu lötenden Anschlüsse hoch genug erhitzt werden, um eine einwandfreie Lötung zu erzielen. Bei normalen Lötkolben ohne Temperaturregelung hängt die Lötspitzentemperatur hingegen u.a. von der Größe der Lötstelle ab. Lötet man kleinste Bauelemente (=geringe Wärmeabfuhr), ist die Temperatur zu hoch, während sie bei großen (=hohe Wärmeabfuhr) schnell abfällt und dann zu gering ist. Ganz speziell bei Lötstationen sollten Sie auf erprobte Markenware achten, zu der Sie auch nach Jahren noch Lötspitzen in unterschiedlichsten Formen kaufen können. Billige Lötstationen haben zwar nicht selten eine schicke Digitalanzeige der Lötspitzentemperatur (fast immer wird aber nur die Soll-, nicht aber die maßgebende Ist-Temperatur angezeigt), die niemand braucht und Profis das Grinsen ins Gesicht treibt, aber keine vernünftigen Lötspitzen. Vor allem kann man keine Lötspitzen nachkaufen, wodurch sie in ein paar Jahren nur noch Schrottwert besitzt.

Brauchbare Lötstationen gibt es ab ca. 100 Euro, und zwar sowohl mit fester als auch mit einstellbarer Temperatur. Eine fest eingestellte Löttemperatur muß übrigens nicht schlecht sein, da man normalerweise ohnehin nur einmal bei der Erstinbetriebnahme die richtige Temperatur einstellt und höchstens in Lötpausen ein wenig niedriger wählt, damit die Lötspitze nicht so schnell verzundert. Weltbekannt sind die schon seit vielen Jahrzehnten erhältlichen Magnastat-Lötstationen von Weller mit fester Temperatur, die in nahezu allen Labors, Werkstätten und Produktionslinien mit Handlötung im gewerblichen Dauereinsatz sind. Aber auch regelbare Geräte von Ersa und Weller werden häufig benutzt. Mehr als 200 Euro sollten Sie als Hobbyelektroniker nicht ausgeben, da teurere Geräte keine praxisrelevanten Vorteile besitzen.

Wer nicht ganz so viel investieren möchte, aber auf eine konstante Lötspitzentemperatur nicht verzichten möchte, kann einen temperaturgeregelten Netzlötkolben kaufen, bei dem die Temperaturregelung in den Lötkolben integriert ist. Für Hobbybelange ist ein solcher Lötkolben völlig ausreichend. Bezüglich der Lötspitzen gilt auch hier das oben Gesagte. Der einzige Nachteil im Vergleich zu Lötstationen ist, daß die Heizung mit 230 V betrieben wird und durch kapazitive Kopplung zwischen Heizwicklung und Lötspitze extrem geringe Ströme fließen können. Lötkolben von Lötstationen werden hingegen immer mit Niederspannung betrieben, wodurch diese unerwünschten Ströme deutlich geringer als bei Netzbetrieb sind. Zusätzlich besitzen Lötstationen oft einen Masseanschluß, mit dem man die Leiterplatte verbinden kann. Da dann Leiterplatte und Lötspitze das gleiche Potential besitzen, ist der unerwünschte Lötspitzenstrom Null. Allerdings besteht im Hobbyeinsatz sehr selten die Notwendigkeit,

Wenn Sie kein Bastelzimmer mit einer Werkbank o.ä. besitzen, an der Sie Löten können, sondern das Löten am heimischen Küchentisch oder Schreibtisch erledigen müssen, ist eine Lötunterlage äußerst sinnvoll. Im einfachsten Fall besteht diese aus einem ausreichend großen Brett (dünne Spanplatte, Sperrholzplatte o.ä.). Sie verhindert, daß ein darauf abgelegter Lötkolben den Tisch ansengt und daß heiße Lötspritzer sich in den Tisch einbrennen.


Lötzinn und Flußmittel

Für Lötzinn das Weichlöten wird im Elektronikbereich sogenanntes Lötzinn verwendet. Hierbei handelt es sich allerdings nicht um das reine Metall Zinn, sondern um eine Legierung mit anderen Metallen. Diese Legierung ist als dünnes Rohr mit einem Durchmesser von normalerweise zwischen 0,6 bis 1,5 mm ausgeführt, wobei im Hobbybereich 1 mm am weitesten verbreitet ist. Dieses dünne Rohr ist innen nicht hohl sondern mit einem Flußmittel gefüllt (man nennt diese Füllung Flußmittelseele). Lange Jahre bestand das übliche Lötzinn aus ca. 60% Zinn und ca. 40% Blei, wobei oft noch Kupfer im niedrigen Prozentbereich enthalten war und manchmal einige Prozent Silber (bei dem sogenannten Silberlot). Im Rahmen des Umweltschutzes geht man langsam dazu über, im Lötzinn das Schwermetall Blei nicht mehr zu verwenden, das seinerzeit eingeführt wurde, um die Lötbarkeit zu verbessern. In den meisten Bereichen darf bei gewerblicher Herstellung schon heute kein bleihaltiges Lötzinn mehr verwendet werden. Allerdings hat bleifreies Lötzinn einige eklatante Nachteile, weshalb das bleihaltige nicht für jede Anwendung verboten ist. Der Hobbybereich unterliegt übrigens keinen Einschränkungen. Sie können nicht nur das schon vorhandene bleihaltige Lötzinn aufbrauchen, sondern Sie können es auch nachkaufen.

Nachteile von bleifreiem Lötzinn: Bleifreies Lötzinn hat einen höheren Schmelzpunkt, sodaß eine höhere Löttemperatur erforderlich ist. Dadurch steigt die Wärmebelastung der Bauelemente beim Löten. Außerdem sind gute wie schlechte Lötstellen matt, sodaß eine bei bleihaltigem Lötzinn mögliche optische Überprüfung der Lötstelle (glänzend = gut,matt = schlecht) nicht mehr durchgeführt werden kann. Sehr unangenehm ist die Eigenschaft einiger bleifreien Lote, unter bestimmten Bedingungen im Laufe der Zeit nadelförmige Kristalle zu bilden, die Kurzschlüsse zwischen benachbarten Lötstellen bilden können. Dies hat bereits zu Ausfällen in der frühen Satellitentechnik geführt, weshalb seitdem solche Lote dort verboten sind.

Wenn Sie Lötzinn kaufen, sollten Sie speziell als Anfänger aufgrund der deutlich besseren Lötbarkeit unbedingt bleihaltiges Lötzinn kaufen, auch wenn Sie das Schwermetall Blei nicht mögen, denn Sie werden auch mit bleihaltigem Lötzinn noch genügend schlechte Lötstellen fabrizieren. Beim Löten ergeben sich daraus in der Hobbyanwendung keine Gesundheitsgefahren. Und selbst wenn Sie Ihre Nase andauernd in die Lötdämpfe hängen, ist die Bleiaufnahme extrem gering, weil Blei in den Lötdämpfen nur in einem extrem geringen Anteil enthalten ist. Das Blei schmilzt ja nur und verdampft bei den üblichen Löttemperaturen nur in verschwindend geringer Menge (der sogenannte Dampfdruck von Blei ist bei Löttemperatur extrem gering). Gesundheitlich ganz erheblich bedenklicher sind die beim Löten von bleihaltigen wie auch bleifreien Loten auftretenden Flußmitteldämpfe, obwohl Flußmittel zum großen Teil aus Baumharzen hergestellt wird.

Für die ganz normalen Lötungen kaufen Sie am besten Lötdraht mit 1 mm Durchmesser und mit Flußmittelseele. Es gibt zwar auch deutlich dünneren oder dickeren Lötdraht, aber für die im Hobbylabor üblichen bedrahteten Bauelemente sind 1 mm gerade richtig. Sie können sowohl Bündelware kaufen, die ein paar Meter Lötdraht umfaßt, als auch auf einen Spulenkörper sauber aufgewickelten Lötdraht mit meistens 100 g,250 g,500 g, oder 1 kg Gewicht. Bündelware ist fast immer deutlich überteuert, weshalb Sie für den Anfang zu Spulen mit 100 g oder 250 g greifen sollten. Mehr macht am Anfang keinen großen Sinn, da Sie schon eifrig löten müssen, um 100 g zu verbrauchen.

Warnung: Dachdecker benutzen zum Löten von Zink als Flußmittel Salzsäure bzw. Salmiaksteine, die beim Erhitzen Salzsäure freisetzen. Denken Sie nicht mal im Traum daran, solche Flußmittel für die Elektronik zu verwenden, denn üble Korrosionsschäden wären die Folge! Geeignet sind nur spezielle Elektronik-Flußmittel, die in für die Elektronik geeigneten Loten ohnehin als Flußmittelseele enthalten sind. Zusätzliches Flußmittel ist in den allerseltensten Fällen notwendig, weshalb vom Kauf abzuraten ist.


Werkzeug

Zum SeitenschneiderKürzen der Anschlußdrähte und Abschneiden von Drähten und Litzen benötigen Sie einen kleinen Seitenschneider. Hierfür gibt es kleine "Elektronikseitenschneider", die speziell für das Abschneiden überstehender Drähte an Leiterplatten gebaut sind. Wichtig ist, daß dieser incl. der Schneiden ausreichend präzise gefertigt ist, damit die Drähte sauber geschnitten und nicht abgequetscht werden. Solche Seitenschneider sind absolut gesehen nicht sonderlich teuer, und Sie benötigen für alle Arbeiten nur ein einziges Stück. Die Anschaffung eines qualitativ hochwertigen Exemplars ist daher anzuraten.

Sie können am Anfang die Leiterplatten zum Löten "auf den Kopf" sprich mit der Bestückungsseite auf den Tisch legen, aber dann liegt sie oft schief und wackelt beim Löten. Besser ist ein kleiner, beweglicher Schraubstock, der sich mit einem kleinen Hebel arretieren läßt. Mehr Werkzeug brauchen Sie zum Bestücken und Löten von Leiterplatten nicht wirklich. Ersatzweise können Sie statt des speziellen Schraubstocks ein Stück Schaumstoff als Unterlage benutzen, das dafür sorgt, daß die Leiterplatte beim Löten nicht zu sehr wackelt.

Zum Schraubendreher Zusammenbau der mechanischen Komponenten wie Gehäuse, Kühlkörper etc. werden Schraubendreher (="Schraubenzieher") mit Klinge und ggf. Kreuzschlitz benötigt. Leider gibt es letztere in 2 Varianten: Das Philips-System (PH) und das Pozidriv-System (PZ). Unglücklicherweise passen beide Schraubendrehertypen auf die jeweils anderen Schraubenköpfe, erlauben aber wegen mechanischer Unterschiede kein Anziehen mit hohem Drehmoment, ohne den Schraubenkopf und auf lange Sicht den Schraubendreher zu beschädigen. Im Elektronikbereich üblich ist das Philips-System, während das Pozidriv-System vor allem bei Spanplattenschrauben verbreitet ist. Da die Schrauben kaum über M6 hinausgehen, reichen einige wenige Schraubendreher mit relativ kleiner Größe.

Aus eigener Erfahrung kann ich nur dazu raten, gutes Qualitätswerkzeug zu kaufen und lieber auf Größen zu verzichten, die man ohnehin nicht braucht, als auf dem Wühltisch ein 100-teiliges Werzeugset für 19,99 € zu ergattern, bei dem man sich für alle Eventualitäten gerüstet fühlt, aber die Schraubendreherklinge schon nach dem ersten festen Anziehen krumm ist.


Stromversorgung

Sofern Einstellbares Netzteil nicht alle selbstgebauten Schaltungen einen Netztrafo besitzen, benötigen Sie eine Spannungsversorgung, um sie in Betrieb nehmen zu können. Ideal hierfür ist ein Netzteil, bei dem Sie die Spannung und den Maximalstrom einstellen können. Als Erstausstattung genügt normalerweise ein einfaches Gerät mit einer maximalen Spannung von 20 bis 30 V und einem Maximalstrom von 2 A, wie es sie für wenig Geld zu kaufen gibt. Eingebaute Digitalanzeigen für Strom und Spannung sind zwar schick, aber als Tendenzanzeige sind analoge Anzeigen sinnvoller, da man damit Strompulse/Spannungseinbrüche sehr gut sehen kann, während Digitalanzeigen aufgrund der relativ langen Meßdauer nur seltsame, sich verändernde Werte anzeigen. Zum Einstellen der Spannung oder des Stroms auf einen exakten Wert benutzt man im Zweifelsfall ohnehin aus Gründen der Genauigkeit ein externes Meßgerät. Die einstellbare Strombegrenzung hat im Vergleich zu einem nicht begrenzten Netzteil den großen Vorteil, daß das angeschlossene Gerät bei sinnvoller Einstellung auch bei Bestückungsfehlern vor größerem Schaden bewahrt wird, weil kein "beliebig" großer Strom fließen kann, der die angeschlossene Schaltung beschädigen würde.


Meßgeräte

Multimeter

Im Digitalmultimeter Labor verwendet man aus praktischen Gründen üblicherweise sogenannte Multimeter, d.h. Meßgeräte, die die Messung von Strom, Spannung und Widerstand in einem Gerät ermöglichen. Oft ist auch ein Transistortester und ein Diodentester integriert, manchmal kann man auch die Kapazität eines Kondensators messen. Für den Anfang reicht ein kleines Digitalmultimeter (abgekürzt DMM), das erstaunlich wenig Geld kostet: Durchaus brauchbare Geräte gibt es im einschlägigen Elektronikhandel ab ca. 4 Euro zu kaufen. Kaufen Sie als Erstausstattung lieber zwei sehr billige als ein teures, da Sie dann gleichzeitig Strom und Spannung messen können, was oft notwendig ist. Die Genauigkeit ist für Hobbybelange mehr als ausreichend, und Sie werden später diese Multimeter auch dann weiterverwenden können, wenn Sie sich später zur Anschaffung eines sehr genauen Modells oder eines Modells mit erweiterten Meßmöglichkeiten entschließen.

Die Anschaffung macht allerdings nur dann Sinn, wenn Sie genügend Elektronikwissen besitzen, um ein Meßgerät überhaupt benutzen zu können. Grundvoraussetzung hierfür ist, daß Sie den Unterschied zwischen  Strom und Spannung kennen. Ansonsten verglüht bzw. explodiert Ihnen ruckzuck das Meßgerät, wenn Sie in der Einstellung "Strommessung" versuchen, z.B. den Strom der Steckdose zu messen. Darüberhinaus wäre ein solcher Versuch fatal für Sie, da im ersten Moment ein extrem hoher Strom fließt, bis die Sicherung dem bösen Spiel ein Ende setzt. Durch die schlagartig hohe Wärmeentwicklung können Zuleitung und Gerät je nach den örtlichen Gegebenheiten (Leitungslänge, Auslösegeschwindigkeit der Sicherung etc.) geradezu explodieren. Daher möchte ich Ihnen nahelegen, eine Strommessung immer mit reichlich Überlegung vorzunehmen.


Oszilloskop

Ein Oszilloskop Oszilloskop (früher auch Oszillograf oder Oszillograph, im Jargon meistens kurz Oszi genannt) ist ein Gerät, das die Darstellung zeitlich veränderlicher Spannungen ermöglicht. Die seit mehr als 50 Jahren üblichen analogen Oszilloskope besitzen dazu einen phosphoriszierenden Bildschirm, auf dem man sich vereinfacht gesagt die Signalform von periodischen Signalen ansehen kann. Hierzu wandert ein dünner Elektronenstrahl mit einstellbarer konstanter Geschwindigkeit von links nach rechts über den Bildschirm, wo er eine Leuchtspur hinterläßt. Beim Erreichen des rechten Rands wird er ausgeschaltet, und das Spiel beginnt wieder am linken Rand. Liegt keine Spannung an (oder physikalisch korrekt gesagt 0 Volt), wird so ein horizontaler Strich erzeugt. Steigt die Spannung an, während der Elektronenstrahl sich von links nach rechts bewegt, wird er proportional zur Spannung nach oben abgelenkt. Sinkt die Spannung, wird er nach unten abgelenkt. Mittels eines aufgedruckten Rasters kann man sowohl die Spannung als auch die Zeit für einen Schwingungszyklus der gemessenen Spannung ablesen.

Ein Oszilloskop ist in nahezu allen elektronischen Lebenslagen ein sehr hilfreiches Meßinstrument, sofern man es richtig zu bedienen weiß. Aufgrund der zahlreichen Schalter und Knöpfe ist eine Fehlbedienung sehr leicht möglich, aber wenn man die Funktionsweise einmal wirklich verstanden hat, findet man sehr schnell die Ursache, daß auf dem Bildschirm nichts Sinnvolles angezeigt wird. Nur leider waren Oszilloskope als Neugerät bis vor wenigen Jahren sehr teuer, weshalb sich bei weitem nicht jeder Elektronikbastler eins leisten konnte. In den letzten Jahren liefen jedoch digitale Oszilloskope (auch DSO genannt = Digitales Speicheroszilloskop) den analogen den Rang ab und wurden zusätzlich zunehmend preiswerter. Heutzutage besteht ein solches Oszi aus einem kleinen Rechner mit Bildschirm und Oszi-Bedienelementen, der mit einem sehr schnellen A/D-Wandler ausgestattet ist. Da für diese ehemals extrem teure Technik heutzutage hochintegrierte Lösungen verfügbar sind, bewegen sich die preiswertesten Modelle in einem Preisbereich, der nur noch wenig über dem Preis einer mittelprächtigen Lötstation eines deutschen Markenherstellers liegt. Für "normale" Basteleien mit Frequenzen bis zu einigen MHz reicht selbst das billigste Digitaloszilloskop mit einer Analogbandbreite von 25 MHz und einer Abtastrate von 500 MSa/s (MSa =Mega Samples) locker aus. Alternativ tut es im Normalfall auch ein gebrauchtes analoges Oszilloskop, das man mittlerweile sehr preisgünstig in einer  Online-Auktion erstehen kann. Es sollte jedoch nicht allzu alten Datums sein und sich auf jeden Fall um ein Zweikanalgerät handeln, damit man z.B. das Eingangs- und das Ausgangssignal eines Verstärkers gleichzeitig darstellen kann.


Signalgenerator

Wenn Signalgenerator Sie sich mit Audioschaltungen beschäftigen, benötigen Sie zur Fehlersuche und ggf. zum Einstellen eine Signalquelle. Sie könnte hierfür einen CD-Spieler mit einer speziellen CD mit Prüfsignalen verwenden, aber einerseits könnte dieser bei einer defekten Schaltung oder bei unsachgemäßem Anschluß Schaden nehmen, andererseits ist der Ausgangswiderstand für viele Anwendungen zu hoch. Deutlich besser ist die Verwendung eines speziellen Signalgenerators. Im einfachsten Fall handelt es sich um einen sogenannten Tongenerator mit einer oder mehreren festen Frequenzen und einer regelbaren, sinusförmigen Ausgangsspannung. Sehr einfach nachzubauende Bauanleitungen hierzu findet man zahlreich im Internet. Alternativ sind auch komplette Bausätze mit allen benötigten Teilen im Elektronikhandel erhältlich.

Wer mit den mitunter vielen Einstellknöpfen klarkommt, kann auch gleich einen Multifunktionsgenerator kaufen. Selbst einfachere Geräte besitzen mehrere Signalformen (meistens Sinus, Rechteck und Dreieck) und einen Frequenzbereich von unter 10 Hz bis meistens 2 MHz. Ein in teurere Geräte eingebauter Frequenzzähler (richtig heißt er eigentlich Frequenzmesser) hilft, die Frequenz unabhängig von Skalentoleranzen und ohne zusätzliche Meßgeräte genau einzustellen. Der Kauf gebrauchter Geräte hilft, die Kosten niedrig zu halten.


Kabel und Prüfklemmen

Zur Laborkabel Inbetriebnahme der selbstgebauten Schaltung benötigen Sie einige Kabel, z.B. zum Anschluß an das Netzteil. Laborgeräte sind üblicherweise mit Bananenbuchsen (z.B. Stromversorgung oder Multimeter) oder BNC-Buchsen (z.B. Signalgeneratoren oder Meßgeräte) ausgestattet. Dementsprechend benötigen Sie Kabel mit Bananensteckern bzw. mit BNC-Steckern zur Verbindung. Es ist ratsam, sich einige Kabel mit beidseitig angeschlagenem Bananenstecker in unterschiedlicher Farbe und mit unterschiedlicher Länge zu kaufen oder selbst herszustellen; davon kann man eigentlich nie genug haben. Für Geräte mit BNC-Buchsen sollten Sie jeweils ein Kabel mit 2 BNC-Steckern (zur Verbindung untereinander) oder einem BNC-Stecker auf einer und 2 Bananensteckern auf der anderen Seite (z.B. zum Anschluß einer Schaltung an einen Signalgenerator) kaufen. Zusätzlich benötigen Sie noch Drähte und Litzen zur Herstellung von Drahtbrücken für einseitige Leiterplatten, für die Verkabelung in einem Gehäuse und für vieles mehr.

Auf Leiterplatten sind außer in Ausnahmefällen keine Bananenbuchsen vorhanden. Dadurch kann man keine Kabel mit Bananenstecker direkt verwenden. Für die kurzzeitige Kontaktierung gibt es Prüfspitzen mit Bananenbuchse, die auf den Bananenstecker aufgesteckt werden und zur Kontaktierung mit der Schaltung eine nadelförmige Spitze besitzen. Mit dieser Spitze tastet man auf die gewünschte metallische Fläche (z.B. Lötauge oder Bauteileanschluß), um die gewünschte Kontaktierung herzustellen. Für etwas längerfristige Verbindungen (man hat ja nur 2 Hände zum Festhalten) sind Prüfklemmen mit eingebauter Bananenbuchse erhältlich, die man an Bauteiledrähten o.ä. mittels Federkraft festklemmen kann. Prüfspitzen benutzt man üblicherweise, um zwischen 2 Punkten "mal eben" die Spannung zu messen, Prüfklemmen hingegen zum Anschluß der Betriebsspannung und der Ein- und Ausgangssignale sowie zum Abgreifen permanent zu überwachender Spannungen oder Ströme. Prüfklemmen sollten einerseits klein und isoliert sein, damit man sie ohne Kurzschlußgefahr auch an IC-Beinchen hängen kann, andererseits müssen sie so stabil sein, daß sie sich nicht schon beim schiefen Anschauen verbiegen.

Anmerkung: Für Oszilloskope sind sogenannte Tastspitzen erhältlich bzw. gehören zur Grundausstattung eines jeden Oszilloskops. Diese sollten Sie auch möglichst benutzen; nur damit ist eine niedrige Eingangskapazität gewährleistet, wodurch Meßabweichungen infolge hoher kapazitiver Belastung durch das Meßkabel weitgehend vermieden werden.


Versuchsschaltungen / Grundschaltungen

Vielleicht möchten Sie das angelesene Wissen zu bestimmten Grundschaltungen der Elektronik in der Praxis vertiefen. Solche Grundschaltungen zeichnen sich in aller Regel dadurch aus, daß sie sehr wenige Bauelemente umfassen. Es lohnt daher nicht, hierfür eine Leiterplatte herzustellen, zumal man mit der Schaltung nur herumexperimentieren und sie nicht dauerhaft betreiben möchte. Solche Schaltungen baut man üblicherweise auf sogenannten Streifenraster- oder Lochrasterplatinen auf, aber es gibt, wenn es sich um nur wenige, große Bauelemente handelt, noch eine einfachere Lösung: Nehmen Sie ein kleines Holzbrettchen und drücken an den gewünschten Kontaktpunkten blanke Reißzwecken (also ohne Platiküberzug) hinein. Nach dem Verzinnen der Oberseite können Sie die Anschlußdrähte der Bauelemente auf diesen Reißzwecken festlöten. Selbst das Festlöten kleinerer Transistoren ist damit möglich, aber bei ICs (=integrierten Schaltungen) mit ihrem Beinchenabstand von lediglich 1/10" (=2,54 mm) versagt diese Methode natürlich. In einem solchen Fall können Sie aber die Beinchen durch angelötete dünne Drähte "verlängern".


Bauanleitungen

Es wird empfohlen, mit sehr simplen Projekten anzufangen. Die Schaltungen sollten nach Möglichkeit nur wenige Bauelemente umfassen, damit die Fehlermöglichkeiten nicht allzu hoch sind. Im Internet finden Sie zahlreiche kostenlose Bauvorschläge - manchmal sogar mit Leiterplatte, die Sie beim Autor kaufen können. Bemühen Sie einfach eine Suchmaschine Ihrer Wahl. Sollten Sie bezüglich einer fertiger Leiterplatte für das von Ihnen gewünschte Projekt nicht fündig werden, wird empfohlen, sich am Anfang erst einmal an gekauften Bausätzen zu versuchen, sofern es sich nicht um eine wirklich extrem einfache Schaltung mit nur ganz wenigen Bauelementen handelt.
  

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