Archiv für November 2011

Vorlesender Adventskalender (2)

Vor etwa einem Jahr hatte ich die Idee, einen vorlesenden Adventskalender zu bauen. Leider hatte ich dann nicht mehr die Zeit und Muße, dieses Projekt vor der Adventszeit umzusetzen und so lag es ein Jahr lang „auf Halde“…
Nun ist es ja wieder so weit und es wird Zeit, dass sich was tut. Ich habe mich also wieder an meinen Arduino gesetzt. Der Programmcode ist fertig, nun muss noch ein schönes Gehäuse gebastelt werden. Die Bauanleitung wird wahrscheinlich nicht mehr rechtzeitig zum nachbauen kommen, aber ich habe gehört, dass es auch im nächsten Jahr Advent gibt.

Arduino Libraries unter Ubuntu installieren

Wenn Du die Arduino-IDE unter Ubuntu aus den Paketquellen installiert hast, fragst Du dich vielleicht, wo zusätzliche Libraries installiert werden. Aus den Paketquellen installieren ist ja sehr schön, da man immer zeitnah Updates bekommt. Leider wird so auch die ganze Arduino-Umgebung im Systemverzeichnis installiert. Du benötigst also Root-Rechte auf dem Rechner um eine Library zu installieren. Gehe wie folgt vor:

1. Library herunterladen und entpacken (als user)
unzip Library
2. Library in den Librararies-Ordner der Arduino-IDE kopieren:
sudo cp -R Library /usr/share/arduino/libraries/Library

„Library“ ist hier der Name der Library, bzw. des Verzeichnisses, das beim Entpacken entstanden ist.

Adventskalender für Nerds

Wer für seinen nerdigen Freund oder seine nerdige Freundin noch einen Adventskalender braucht, kann ja meinen Vorschlag nachbauen: ein Pushbutton, zwei Counter und zwei LED-Displays – ein paar Widerstände, Drähte und ein Kondensator – fertig ist der Adventscounter!


Komplettanleitung gibts bei Expli
oder bei Instructables (englisch).

Edit: Instructables-Nutzer globo hat davon eine Schritt-für-Schritt-Anleitung erstellt! Download hier.

555 Timer im Conrad Adventskalender

Passend zu meiner kleinen Blogreihe Timer 555 für Anfänger beschäftigt sich auch der diesjährige Conrad-Adventskalender mit dem Timer-Baustein, dort in der Version 556, welcher zwei 555s in einem integriert. Hinter jedem Türchen befindet sich ein elektronisches Bauteil, mit dem man Tag für Tag ein neues Experiment ausprobieren kann.

Wer also in der Adventszeit ein wenig mit Elektronik experimentieren möchte und ein paar Schaltungen u.a. zum Thema Timer 555 aufbauen will, ist mit dem Adventskalender gut bedient. Entgegen der Werbung eignet er sich übrigens auch für Frauen und andere Wesen!

PS: die nächste Folge von T5A ist schon in Arbeit!

T5A (4): Ein IC mit 8 Beinchen

Okay, wir hatten unseren Spaß. Nun gibt es noch ein wenig Hintergrundwissen für alle, die sich noch nie mit ICs (Integrierten Schaltkreisen / Integrated Circuits) beschäftigt haben.

280px-DIP8, NE555, (shaded, isometric).svg

Der NE555 ist nämlich ein solcher IC. IC bedeutet Integrierter Schaltkreis, d.h. in dem kleinen schwarzen Kasten ist ein ganzer Schaltkreis mit Widerständen, Transistoren und Kondensatoren integriert! Dem ein oder anderen mag dies banal vorkommen, aber vielleicht lernt ein anderer noch etwas dazu. Heutzutage finden sich solche „Chips“ in jedem Haushaltsgerät. Sie integrieren komplizierte Schaltungen, damit diese nicht immer wieder erneut aufgebaut werden müssen. Auch die CPU in deinem Computer ist ein (ziemlich komplizierter) IC. Viele Bastler spielen heute mit Microcontrollern, wie dem Arduino – auch hier ist das Herz ein IC, wenn auch ein programmierbarer.

Den NE555 kann man nicht programmieren. Seine Funktion ist fest eingebaut. Nur durch unterschiedliche Beschaltung, also dem Verbinden der Anschlüsse mit diversen elektronischen Bauteilen, wird die Funktionsweise verändert. So können wir ihn als „Monostabile Kippstufe“ oder als „Multivibrator“ nutzen, oder noch andere Funktionsweisen ermöglichen.

Als es die programmierbaren Microcontroller noch nicht gab, waren solche Chips an der Tagesordnung, deshalb gibt es unzählige ICs mit unterschiedlichsten Funktionen. Okay, aber zurück zum NE555.

Der kleine schwarze Kasten (immer noch „Black Box“ – aber das Geheimnis wird noch gelüftet) hat 8 Anschlüsse. Diese sind von 1 bis 8 durchnummeriert, damit man sie nicht verwechselt. Jeder dieser Anschlüsse hat nämlich eine eigene Funktion. An einer Seite hat der Chip eine kleine Kerbe, damit man die Seiten nicht vertauscht und den Chip ausversehen verkehrtherum einbaut. Die meisten ICs haben so eine Kerbe. Manche sind auch mit einem Punkt gekennzeichnet. Der Punkt ist immer dort, wo Anschluss Nummer 1 ist. Auch die Kerbe befindet sich an der Seite, wo sich der Anschluss 1 befindet.

Die Anschlüsse sind wie folgt durchnummeriert:

Diese Nummerierung gilt für jeden IC mit einem DIP-Gehäuse, egal wie viele Anschlüsse er hat. Hast Du also einen IC, der aus einem solchen schwarzen (manchmal auch weißen) kasten und vielen Beinchen besteht, kannst Du die Anschlüsse auf der linken Seite von oben nach unten, und auf der rechten Seite von unten nach oben durchzählen. Du beginnst immer links oben mit der 1.

Auf der Grafik sind die Anschlüsse auch mit ihren Funktionen beschriftet. Mit diesen werden wir uns in den kommenden Folgen der Serie „Timer 555 für Anfänger“ beschäftigen.

Gut, ich hoffe ihr habt euch nicht extrem gelangweilt mit diesem Grundlagenartikel. Beim nächsten Mal gehts ums eingemachte. Wir schauen, was sich in dem schwarzen Kasten befindet!

T5A (3): Experiment 1 – Monostabile Kippstufe

Ab jetzt wird der Titel dieser Serie mit T5A abgekürzt. T5A steht einfach für „Timer 555 für Anfänger“. So werden die Überschriften übersichtlicher und ich habe nicht so viel zu tippen!

Dir raucht der Kopf von der ganzen Theorie? Okay, zur Entspannung bauen wir mal eine Schaltung auf, später werden wir uns damit auseinandersetzen, was „unter der Haube“ passiert (dann beginnt wieder die Theorie!). Unsere erste Schaltung ist die „Monostabile Kippstufe“. Im letzten Blogpost zu unserer Serie habe ich erläutert, was das bedeutet. Bauen wir sie also auf dem Steckbrett nach!

monostabile kippstufe_Steckplatine

Den Vorwiderstand vor der LED habe ich großzügig mit 10k gewählt, um mir die Rechnerei zu sparen. Zu beachten ist, dass der Elektrolytkondensator C1 in der richtigen Richtung eingesteckt wird. Das Beinchen, das deutlich mit „–“ beschriftet ist wird in die Stromversorgung „–“ gesteckt (Masse oder GND). Das andere Beinchen steckt an Pin 7 des NE555. In der Abbildung sieht es so aus, als wäre das längere Beinchen in der „Masseleitung“. In Wahrheit ist das genau umgekehrt. Auch die LED muss in der richtigen Richtung eingesetzt werden, sonst leuchtet sie nicht. In welche Richtung C2 eingesteckt ist, ist egal. Wichtig ist nun noch, das der NE555 richtigherum in die Steckplatine gesteckt ist: die kleine Kerbe auf dem Chip zeigt nach links.

Wenn Du die Schaltung fertig aufgebaut hast, drücke den Knopf. Du wirst sehen, dass die LED für ca. 1 Sekunde aufleuchtet und dann wieder erlischt. Das ist ja noch kein Treppenlicht, wirst Du dir denken, wenn Du den letzten Post gelesen hast. Richtig. Die Bauteile, die für die Länge des Aufleuchtens verantwortlich sind, sind der Widerstand R1 und der Kondensator C1. Alle anderen Bauteile können wir fürs erste links liegen lassen. Probiere einfach mal ein paar andere Widerstände oder Kondensatoren. Du wirst sehen, dass sich die Zeit, wie lange die LED aufleuchtet, verändert. Je höher die Werte sind, umso länger leuchtet die LED. Du kannst auch einen Potentiometer anstelle des Widerstandes R1 einsetzen. Verbinde dazu einfach das mittlere und ein äußeres Beinchen mit einem Stück Draht und setze die Drähte anstelle des Widerstandes ein:

Nun kannst Du die Zeit mit Hilfe des Potentiometers (Drehwiderstand) einstellen. Bevor es im nächsten Blogpost mit der Theorie weitergeht, kannst Du ruhig ein wenig herumexperimentieren. Keine Angst. Der NE555 ist ein robuster Chip und Du kannst nicht viel kaputt machen. Sollte dennoch ein Kondensator durchbrennen oder gar der ganze Chip einfrieren, handelt es sich um Cent-Ware, die Du billig ersetzen kannst.

Apropos Bauteile: Kondensatoren und Widerstände findest Du zu Hauf und kostenlos in alter, defekter Elektronik. Je älter desto besser, denn in modernen Geräten gibt es immer mehr superwinzige SMD-Teile, mit denen der Freizeitelektroniker wenig anfangen kann. Wie Du an diese Teile herankommst, erkläre ich hier.

Solltest Du Probleme mit der Schaltung haben, oder Kommentare, Verbesserungsvorschläge etc. freue ich mich über Deine Nachrichten!

Timer 555 für Anfänger (2): monostabil – astabil – hä?

Laut Beschreibungen bietet der Timer NE555 zwei Grundfunktionen:

  • die Monostabile Kippstufe / Monoflop
  • die Astabile Kippstufe oder astabiler Multivibrator

klingt komisch? Isses aber nicht. Es handelt sich lediglich um die komplizierte Sprache der Elektroniker. Um zu verdeutlichen, was das heißt, dient dieser Blogeintrag. Später werde ich mich damit auseinandersetzen, was hier eigentlich passiert.

Monostabile Kippstufe / Monoflop

Denken wir an ein Treppenlicht im Hausflur. Wenn Du den Druckknopf betätigst, schaltet sich das Licht an. Das ist schön, denn nun kannst Du sicher im Hellen die Treppen besteigen. Da die Mieter des Hauses oft nachlässig mit Gemeinschaftseigentum sind, und so oft vergessen würden, das Licht auszuschalten, schaltet sich das Treppenlicht nach einer gewissen Zeit wieder aus. Die Schaltung, die dafür verantwortlich ist nennt man „Monostabile Kippstufe“ und lässt sich mit dem NE555 realisieren.

Eingangssignal / Ausgangssignal: Stellen wir uns den NE555 als Black-Box vor: vorn gibt es einen Eingang, auf der anderen Seite einen Ausgang. Was dazwischen passiert, müssen wir noch herausbekommen. Vorerst reicht diese stark vereinfachte Vorstellung, um zu verstehen, was es mit den „Signalen“ (wieder Elektronikersprache) auf sich hat. Am Eingang wird ein Schalter betätigt. Dadurch fließt Strom, oder der Strom wird unterbrochen. Der Eingang bekommt also ein „Signal“, welches der „Blackbox 555″ sagt, dass sie etwas zu tun hat. Sie verändert den Zustand des Ausgangs, z.B. von „es fließt kein Strom“ auf „es fließt Strom“.

Bei unserer „Monostabilen Kippstufe“ ist der NE555 nun so beschaltet (d.h. mit Bauteilen wie Widerständen und Kondensatoren bestückt), dass der Ausgang seinen Zustand für eine gewisse Zeit auf „es fließt Strom“ ändert. Ist diese Zeit abgelaufen, ändert sich das Ausgangssignal wieder auf „es fließt kein Strom“ – das Licht geht wieder aus.

Astabile Kippstufe / astabiler Multivibrator

Während die „Monostabile Kippstufe“ dazu dient, dem Ausgangssignal genau einen Zustand zuzuweisen (mono), wechselt die „Astabile Kippstufe“ zwischen zwei Zuständen hin und her. Ein Beispiel hierfür ist ein blinkendes Licht. Wird unsere 555-Blackbox eingeschaltet (Eingangssignal), beginnt der Ausgang sich selbständig ein und wieder auszuschalten und wieder ein und wieder aus … Eine LED am Ausgang würde also anfangen zu blinken. Wenn man nun einen kleinen Lautsprecher an den Ausgang anschließt und die Geschwindigkeit des Ein- und Ausschaltens erhöht, beginnt der Lautsprecher zu schwingen und ein Ton wird erzeugt. Man könnte den Ausgang auch als Treiber für eine andere Elektronik benutzen, die in regelmäßigen Abständen ein Signal benötigt. Aber dies sind die fortgeschrittenen Anwendungen, mit denen wir uns später beschäftigen werden. Zunächst reicht es, verstanden zu haben, was mit dem Begriff „Astabile Kippstufe“ gemeint ist.

Noch Fragen? Etwas nicht verstanden? Hinterlass einen Kommentar!

Timer 555 für Anfänger (1)

Der IC NE555 ist für Elektroniker sowas wie eine Legende. In den 70er Jahren entwickelt und auf den Markt geworfen, ist er noch heute der meistverkaufte IC der Welt. Dies liegt an der vielfältigkeit seines Einsatzes. Eigentlich als Zeitgeber konzipiert, können mit dem NE555 oder seinen modernen Nachfolgern viele Schaltungen und Anwendungen aufgebaut werden. Die Vielfalt lässt sich mit einer Google-Abfrage erkennen.
Nachdem ich selbst schon einige 555-Schaltungen aufgebaut und ausprobiert habe, reizt es mich ihn zu verstehen und selbständig anwenden zu können.

Wer sich mit diesem Chip auseinandersetzt stößt schnell auf Elektroniker-Latein und wird mit Begriffen, wie Komparator, Flipflop, monostabil usw. „belästigt“. Ich selbst verstehe davon bisher fast nur Bahnhof, es wird also eine Forschungsarbeit, das ganze zu verstehen. Ich werde versuchen, meine Erkenntnisse hier im Blog verständlich auch für Gelegenheits-Bastler und Hobbynerds weiterzugeben. Eine kleine Serie also über den legendären Timer 555, wie immer in loser Reihenfolge.

MAKE auf deutsch

Der Heiseverlag war so freundlich mir ein Rezensionsexemplar der c‘tHacks zu senden. Auf meinem Schwesterblog crazymachines habe ich mal was dazu geschrieben.