Für Roger, der es mir ermöglichte,
mein Hobby zum Beruf zu machen.

Elektronik-Hacks

Ein Do-It-Yourself-Guide für Einsteiger

Zahlreiche Projekte mit Sensoren, Fernsteuerungen, Motoren und Arduino

Simon Monk

Übersetzung aus dem Englischen von Knut Lorenzen

Impressum

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.d-nb.de> abrufbar.

ISBN 978-3-8266-9552-0

1. Auflage 2014

www.mitp.de

E-Mail: kundenservice@hjr-verlag.de

Telefon: +49 6221 / 489 -555

Telefax: +49 6221 / 489 -410

© 2014 mitp, eine Marke der Verlagsgruppe Hüthig Jehle Rehm GmbH Heidelberg, München, Landsberg, Frechen, Hamburg

Dieses Werk, einschließlich aller seiner Teile, ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.

Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.

Original edition copyright 2013 by The McGraw-Hill Companies. All rights reserved.

Übersetzung der amerikanischen Originalausgabe: Simon Monk: Hacking Electronics: An Illustrated DIY Guide for Makers and Hobbyists, ISBN 978-0-07-180236-9

Lektorat: Sabine Schulz

Sprachkorrektorat: Petra Heubach-Erdmann

Cover: Cenveo Publisher Services

electronic publication: III-satz, Husby, www.drei-satz.de

Dieses Ebook verwendet das ePub-Format und ist optimiert für die Nutzung mit dem iBooks-reader auf dem iPad von Apple. Bei der Verwendung anderer Reader kann es zu Darstellungsproblemen kommen.

Der Verlag räumt Ihnen mit dem Kauf des ebooks das Recht ein, die Inhalte im Rahmen des geltenden Urheberrechts zu nutzen. Dieses Werk, einschließlich aller seiner Teile, ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheherrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.

Der Verlag schützt seine ebooks vor Missbrauch des Urheberrechts durch ein digitales Rechtemanagement. Bei Kauf im Webshop des Verlages werden die ebooks mit einem nicht sichtbaren digitalen Wasserzeichen individuell pro Nutzer signiert.

Bei Kauf in anderen ebook-Webshops erfolgt die Signatur durch die Shopbetreiber. Angaben zu diesem DRM finden Sie auf den Seiten der jeweiligen Anbieter.

Anhang B: Über den Autor

Dr. Simon Monk (Preston, Vereinigtes Königreich) verfügt über Abschlüsse in Kybernetik (Regelungstechnik) und Informatik und besitzt einen Doktortitel im Bereich Softwareentwicklung. Monk verbrachte mehrere Jahre im akademischen Umfeld und wandte sich dann als Mitbegründer von Momote Ltd. (einem Unternehmen, das Software für Mobilgeräte entwickelt) der Wirtschaft zu. Seit dem Jugendalter ist er begeisterter Hobbyelektroniker und beschäftigt sich nun hauptberuflich mit dem Schreiben über Hobbyelektronik und quelloffene Hardware. Dr. Monk hat zahlreiche Bücher über Elektronik verfasst und ist Spezialist für Hardware-Plattformen, insbesondere Arduino und Rasperry Pi. Er ist außerdem gemeinsam mit Paul Scherz Autor der dritten Auflage des Buches Practical Electronics for Inventors. Sie können ihm unter @simonmonk2 auf Twitter folgen.

Anhang A: Bauteile

Die Preise für elektronische Bauteile​ weisen manchmal enorme Unterschiede auf. Auch wenn hier, um Ihnen die Beschaffung zu erleichtern, Bezugsquellen genannt werden: Legen Sie sich nicht auf einen Anbieter fest, sondern sehen Sie sich um und vergleichen Sie die Angebote.

Selbstverständlich sind sämtliche Angaben mit Vorsicht zu genießen und ohne Gewähr. Sie sollten stets überprüfen, ob die gekauften Bauteile tatsächlich die angegebenen Eigenschaften besitzen.

Einige Bekannte von mir besorgen sich fast alle Komponenten bei eBay. Das sehe ich mit gemischten Gefühlen. Die Bauteile sind zwar oft sehr günstig erhältlich, manchmal aber auch viel teurer als bei herkömmlichen Händlern.

In Deutschland gehören Conrad, Reichelt, Völkner und der Arduino-Spezialist Watterott zu den bekanntesten Anbietern. Viele der international tätigen Unternehmen wie Adafruit, Farrel oder SparkFun beliefern ihre Kunden weltweit. Auf die Gefahr hin, mich zu wiederholen: Prüfen Sie stets die Angebote mehrerer Händler und vergleichen Sie die Preise und natürlich auch die Versandkosten.

Nicht alle Anbieter haben sämtliche im Buch erwähnten Bauteile im Angebot. Einige sind sogar nur mit Mühe zu bekommen. In einigen Fällen sind auch zwar nicht identische, jedoch sehr ähnliche oder vergleichbare Produkte angegeben. Die Angaben zu den Artikelnummern sind wie üblich ohne Gewähr.

Werfen Sie auch hin und wieder einen Blick auf die Website zum Buch (www.hackingelectronics.com), denn dort erscheinen gegebenenfalls Hinweise zur Verfügbarkeit bestimmter Bauteile.

Der Vollständigkeit halber folgt eine Liste (in alphabetischer Reihenfolge) mit den URLs der genannten Anbieter:

Ein letztes Mal: Vergleichen Sie die Angebote. Nicht selten unterscheiden sich die Preise gerade einzelner Komponenten erheblich.

A.1  Werkzeug

Code

Beschreibung

Händler/Artikelnummer

T1

Löteinsteiger-Set

Conrad: 192245-62

SparkFun: TOL-09465

Völkner: X98844

T2

Multimeter

Conrad: 124401-62

Reichelt: PEAKTECH 1035

SparkFun: TOL-09141

Völkner: Q51179

T3

Isolierband

Conrad: 541124-62

Reichelt: ISOBAND SW

SparkFun: PRT-10688

T4

»Dritte Hand« (mit Lupe)

Adafruit: 291

Conrad: 588221-62

Reichelt: HALTER ZD-10D

SparkFun: TOL-09317

T5

Steckplatine

Adafruit: 239

Conrad: 526835-62

Reichelt: STECKBOARD 1K2V

SparkFun: PRT-00112

T6

Steckbrücken-Set

Adafruit: 758

Conrad: 528080-62

Reichelt: STECKBOARD DBS

SparkFun: PRT-00124

T7

Schaltdraht rot

Adafruit: 288

Conrad: 486705-62

SparkFun: PRT-08023

T8

Schaltdraht schwarz

Adafruit: 290

Conrad: 486705-62

SparkFun: PRT-08022

T9

Schaltdraht gelb

Adafruit: 289

Conrad: 486709-62

SparkFun: PRT-08024

T10

Litze rot

Conrad: 323647-62

Reichelt: LITZE RT

SparkFun: PRT-08865

T11

Litze schwarz

Conrad: 323648-62

Reichelt: LITZE SW

SparkFun: PRT-08867

T12

Adapterstecker (male auf female)

Adafruit: 825

Reichelt: STECKBOARD JSB

SparkFun: PRT-09385

Watterott: 20097391

T13

Entlötlitze

Adafruit: 149

Conrad: 811785-62

Reichelt: ENTLÖTLITZE AB

SparkFun: TOL-09327

Völkner: C99463

A.2  Elektronische Bauteile

Am besten beschaffen Sie sich ein Einsteigersortiment, um auf einen gewissen Bestand an Bauteilen zurückgreifen zu können. Das von SparkFun enthält eine bunte Mischung von Bauteilen, aber keine Widerstände. Auf dem deutschen Markt scheint es ein vergleichbares Einsteigerpaket nicht zu geben, wenn Sie nicht auch gleich einen Arduino mitbestellen (wie beispielsweise bei Watterott die durchaus empfehlenswerten Artikel 20091161n, 20091009E oder 20091009). Die Bauteile sind bei den Anbietern aber auch einzeln erhältlich.

A.3  Einsteigersortimente

Code

Beschreibung

Händler/Artikelnummer

K1

Bauteilsortiment für Einsteiger

SparkFun: KIT-10003

K2

Widerstandsortiment

Conrad: 535461-62

SparkFun: COM-10969

Völkner: S23189

A.4  Widerstände

Code

Beschreibung

Händler/Artikelnummer

R1

Trimmpoti 10k (in K1 enthalten)

Conrad: 430862-62

Reichelt: ACP 9-L 10K

Völkner: W55348

R2

Fotowiderstand

Adafruit: 161

Conrad: 145483-62

Reichelt: A 906012

SparkFun: SEN-09088

Völkner: Q13162

R3

Trimmpoti 500

Conrad: 422401-62

Reichelt: PT 6-S 500

Völkner: W55179

A.5  Kondensatoren

Code

Beschreibung

Händler/Artikelnummer

C1

Elektrolytkondensator 1000F 16V

Conrad: 443933-62

Reichelt: RAD FC 1.000/16

Völkner: W15828

C2

Elektrolytkondensator 100F 16V (in K1 enthalten)

Conrad: 443906-62

Reichelt: RAD FC 100/16

SparkFun: COM-00096

Völkner: W86565

C3

Kondensator 470nF

Conrad: 531718-62

Reichelt: KERKO 47N

Völkner: S29496

C4

Kondensator 100nF (in K1 enthalten)

Conrad: 531855-62

Reichelt: KERKO 100N

SparkFun: COM-08375

Völkner: S27724

C5

Elektrolytkondensator 10F 25V (in K1 enthalten)

Conrad: 445591-62

Reichelt: AX 100/25

SparkFun: COM-00523

Völkner: W87351

A.6  Halbleiter-Bausteine

Code

Beschreibung

Händler/Artikelnummer

S1

Transistor 2N3904

Adafruit: 756

Conrad: 163350-62

Reichelt: 2N 3904

SparkFun: COM-00521

Völkner: Q82237

S2

Hochleistungs-LED weiß, 5mm

Adafruit: 754

Conrad: 176724-62

Reichelt: LED 5-3000 WS

SparkFun: COM-00531

Völkner: Q48451

S3

1-Watt-Hochleistungs-LED mit Kühlkörper

Adafruit: 518

Conrad: 180857-62

SparkFun: BOB-09656

Völkner: Q67634

S4

Spannungsregler 7805 (in K1 enthalten)

Conrad: 179205-62

Reichelt: A 7805

SparkFun: COM-00107

Völkner: Q40573

S5

Diode 1N4001 (in K1 enthalten)

Adafruit: 755

Conrad: 162213 - 62

Reichelt: 1N 4001

SparkFun: COM-08589

Völkner: Q85592

S6

MOSFET 30A 60V

Adafruit: 355

Conrad: 155781-62

SparkFun: COM-10213

Völkner: Q38997

S7

Komparator LM311

Conrad: 155582-62

Reichelt: LM 311 DIP

Völkner: Q33365

S8

Temperatursensor TMP36

Adafruit: 165

SparkFun: SEN-10988

Watterott: 20110321

S9

Verstärker-IC TDA7052

Conrad: 181544-62

Reichelt: TDA 7052 A

Völkner: Q69311

S10

Timer-IC NE555 (in K1 enthalten)

Conrad: 177113-62

Reichelt: NE 555 DIP

SparkFun: COM-09273

Völkner: Q44992

S11

LED rot, 5mm

Adafruit: 297

Conrad: 184543-62

Reichelt: LED 5MM RT

SparkFun: COM-09590

Völkner: Q61312

S12

Hall-Effekt-Sensor

Farnell: 1791388

Völkner: S73564

A.7  Sonstige Komponenten

Code

Beschreibung

Händler/Artikelnummer

H1

4×AA-Batteriehalter

Adafruit: 830

Conrad: 651049-62

Reichelt: HALTER 4XAADK

SparkFun: PRT-00550

Völkner: X96720

H2

Batterieclip 9V-Blockbatterie

Conrad: 624691-62

Farnell: 1183124

Reichelt: CLIP 9V

Völkner: X51809

H3

Lötstreifenrasterplatine

Conrad: 529506-62

Farnell: 1201473

Völkner: S59917

H4

Stiftleiste, Rastermaß 2,54mm

Adafruit: 392

Conrad: 393476-62

Reichelt: MPE 087-1-050

SparkFun: PRT-00116

Völkner: D19918

H5

Lüsterklemmen

Conrad: 491166-62

Reichelt: LÜK 6

Völkner: W09983

H6

Elektromotor 6V

Conrad: 244511-62

Völkner: S96206

H7

Roboter-Fahrgestell

Conrad: 191491-62

Reichelt: ARX-CH09

SparkFun: ROB-10825

H8

6×AA-Batteriehalter

Adafruit: 248

Conrad: 615587-62

Farnell: 3829571

Reichelt: HALTER 6XAAZ

Völkner: X93364

H9

Batterieclip mit 2,1mm-Hohlstecker

Adafruit: 80

H10

Servo

Adafruit: 169

SparkFun: ROB-09065

Völkner: A10136

H11

Hohlstecker 2,1mm

Farnell: 1737256

Reichelt: HS AK 21

Völkner: S27710

H12

Steckplatine, klein

Adafruit: 64

Conrad: 535563-62

Reichelt: STECKBOARD MW

SparkFun: PRT-09567

Völkner: S23382

H13

Schrittmotor 10V/12V

Adafruit: 324

SparkFun: ROB-09238

Watterott: 1208

H14

Lautsprecher 8

Conrad: 710396-62

Reichelt: BL 45

SparkFun: COM-09151

Völkner: D98444

H15

Großer Drucktaster

Leucht-Drucktaster (rot oder grün)

Adafruit: 559

Conrad: 701195-62

SparkFun: COM-09336

Völkner: D74382

H16

Relais 5V

Conrad: 503810-62

SparkFun: COM-00100

Völkner: S74310

A.8  Module

Code

Beschreibung

Händler/Artikelnummer

M1

Netzteil 12V 500mA

Adafruit: 798 (Adapter nötig)

Conrad: 514223-62

Völkner: S91552

Watterott: A000066

M2

Arduino Uno R3

Adafruit: 50

Conrad: 191789-62

Reichelt: ARDUINO UNO

SparkFun: DEV-11021

Völkner: Q09460

M3

Piezolautsprecher

Adafruit: 160

Conrad: 710772-62

SparkFun: COM-07950

Völkner: D97445

M4

Arduino Ethernet-Shield

Adafruit: 201

Conrad: 323478-62

Reichelt: ARDUINO SHD ETH

SparkFun: DEV-09026

Völkner: Y52146

M5

Bewegungsmelder (Infrarot-Modul)

Adafruit: 189

SparkFun: SEN-08630

Völkner: S78944

Watterott: SEN-09587

M6

Entfernungsmesser MaxBotix LV-EZ1

Adafruit: 172

SparkFun: SEN-00639

Watterott: MB1010

M7

Entfernungsmesser HC-SR04

eBay: Suchen Sie nach »HC-SR04«

M8

Funkfernsteuerungs-Set AK-R06A

eBay: Suchen Sie nach »433MHz 4-Kanal-Sender«

M9

SparkFun Motorsteuerung TB6612FNG

SparkFun: ROB-09457

Watterott: 2008450 (ähnlich)

M10

Piezosignalgeber mit integriertem Oszillator

Conrad: 751553-62

Reichelt: RMP-45SW

Völkner: D97580

M11

Gassensor MQ-4

Conrad: 183305-62 (ähnlich)

SparkFun: SEN-09404

Völkner: Q62273 (ähnlich)

Watterott (vertreibt das SparkFun-Produkt): SEN-09404

M12

Farbsensor-Modul

eBay: Suchen Sie nach »TCS3200D Arduino«

Watterott: SEN-10701 (ähnlich)

M13

Piezovibrationssensor

SparkFun: SEN-09199

Watterott (vertreibt das SparkFun-Produkt): SEN-09199

M14

SparkFun Mikrofon-Modul

SparkFun: BOB-09964

Watterott (vertreibt das SparkFun-Produkt): BOB-09964

M15

Beschleunigungsmesser-Modul

Adafruit: 163

SparkFun: SEN-11446

Watterott (vertreibt das SparkFun-Produkt): SEN-11446

M16

USB-LiPo-Akku-Ladegerät

Adafruit: 259

SparkFun: PRT-10161

Watterott (vertreibt das SparkFun-Produkt): PRT-10161

M17

Kombination aus Gleichspannungswandler und LiPo-Akku-Ladegerät

SparkFun: PRT-11231

M18

Arduino LCD-Shield

Adafruit: 714

Watterott (vertreibt das Adafruit-Produkt): ADA714

M19

Vierstellige Siebensegmentanzeige mit I2C-Bus

Adafruit: 880

SparkFun: COM-11440

Watterott (vertreibt das SparkFun-Produkt): COM-11440

M20

Echtzeituhr-Modul

Adafruit: 264

SparkFun: BOB-00099

Watterott (vertreibt das SparkFun-Produkt): BOB-00099

M21

Arduino Leonardo

Adafruit: 849

Conrad: 192458-62

Reichelt: ARDUINO LEONARDO

SparkFun: DEV-11286

Völkner: Q05136

Watterott: A000057