Fachbeiträge

Die Funktion digitaler Schaltungen zu kennen, gehört zu den Grundkenntnissen moderner Elektronik. Das Digital-Experimentierboard macht den Aufbau, den Test und Experimente mit digitalen CMOS-Schaltungen einfach – ein Werkzeug sowohl für den privaten Laboreinsatz als auch für die Ausbildung. Das DEB100 ist ein Experimentiersystem aus unserer eigenen, sehr erfolgreichen Experimentier- und Prototypen-Board-Reihe. Sieben Leser erhielten den Bausatz für einen Test – wir waren gespannt auf die Antworten zu unserem umfangreichen Fragenkatalog.

Es war ein Paukenschlag für die Mikrocontroller-Community, als James Adams von der Raspberry Pi Foundation Ende Januar 2021 den Verkaufsstart des brandneuen Raspberry Pi Pico (RPi Pico) bekannt gab. Der RPi Pico sieht ganz anders aus als der gewohnte komplette Single-Board-Computer. Der ist ein vielseitiges Mikrocontroller-Board mit einem eigens entwickelten Prozessor, dem RP2040 mit Dual-Core-ARM-Prozessor, reichlich Anschlussmöglichkeiten und UF2-Unterstützung für die einfache Drag-and-drop-Programmierung. Wir stellen das neue Board kurz vor.

Der neue Bausatz HmIP-USBSM ist ein Homematic IP Schalt-Mess-Aktor, der zwischen eine USB-Spannungsquelle und ein USB-Gerät gesteckt wird, um die Spannungsversorgung mittels Homematic IP zu schalten. Außerdem misst der HmIP-USBSM die Spannung und den aufgenommenen Strom und stellt diese Daten dem Homematic IP System zur Verfügung. Somit kann z. B. die aktuelle Leistungsaufnahme angezeigt oder bei Unter-/Überschreiten eines eingestellten Stromwerts die Spannungsversorgung abgeschaltet werden. Zusätzlich kann der Verbraucher direkt am HmIP-USBSM per Taster ein- und ausgeschaltet werden.

Schafft man sich heute ein Auto an, kommt man um das Thema Fahrer-Assistenzsysteme nicht herum – die gibt es von der einfachen Rückfahrkamera bis zum High-End-Assistenzsystem, das teilautonomes Fahren ermöglicht. Assistenzsysteme machen das Fahren im heutigen hochkomplexen Verkehrsgeschehen sicherer und bequemer. Eng mit diesem Thema verwandt ist auch das des Bedienkomforts und der Ergonomie in modernen Fahrzeugen, was allerdings mitunter auch Kontroversen hervorruft. Wir unternehmen einen Streifzug durch diese Themen, unterfüttert mit eigenen Erfahrungen mit verschiedensten Fahrzeugtypen und Systemen.

Unser neues 32-teiliges CMOS-Logiklevel-Modul- und Funktionsplatinen-Set PAD6 ermöglicht Logikschaltungen auf dem Breadboard. Das typische Prototypenadapter-Format gewährt die Steckbrett-Kompatibilität von Bauteilen, die nicht im üblichen 2,54-mm-Rasterformat vorliegen oder nicht mechanisch passen. Zudem sind durch die aufgedruckten Anschlussbeschriftungen alle Funktionen auf einen Blick ersichtlich. So sind Experimentierschaltungen einfach und übersichtlich realisierbar. In Kombination mit den bereits als Bausatz angebotenen Prototypenadapter-Sets PAD1‒4 [1] erweitern wir damit die Möglichkeiten für Breadboard-Experimentierschaltungen um Logikmodule. Zudem können Schaltungen, die auf unserem Digital-Experimentierboard DEB100 [2] getestet wurden, nun auch mit Einzelmodulen auf dem Steckbrett nachgebaut werden.

Die Erstellung einer Elektroenzephalografie (EEG) ist ist die Königsdisziplin in der Bioelektronik. Die Signale des menschlichen Gehirns sind wesentlich schwerer zu erfassen als Herz- oder Muskelpotenziale. Die Signalformen sind deutlich komplexer, daher ist ihre Auswertung mit erheblich größerem Aufwand verbunden.

Unser Leser Jens-Peter Stern hat bereits zwei Mal über sein mittlerweile mehr als sieben Jahre laufendes Projekt seiner mit Homematic Geräten ausgestatteten Heim-Sauna berichtet. Zuletzt hat er im ELVjournal 2/2020 beschrieben, wie er einen Timer, ein Audiosystem mit Präsenzsteuerung und die Integration von Parametern wie Temperatur, Luftfeuchte und Türzustand für seine Sauna realisiert hat. Nun hat nicht jeder eine Sauna im Haus, und doch bietet dieses langjährige Projekt so viele Anregungen für Automatisierungen, dass wir es gerne weiterbegleiten und die technischen Finessen dazu zeigen.

Nur wenige ausgewählte Entwickler weltweit gehören zu denjenigen, die Vorabversionen von Espressifs neuen Mikrokontrollern erhalten. Wir haben direkt aus Schanghai ein Entwicklungsboard mit dem neuen Espressif ESP32-C3 SoC (Systemon- Chip) bekommen und werfen in dieser Kurzvorstellung einen Blick auf die wichtigsten Eigenschaften und untersuchen, ob er ein möglicher Ersatz für den fast sieben Jahre alten ESP8266 sein könnte.

Vibrationen sind mechanische Schwingungen. Sie begegnen uns überall im täglichen Leben, sei es im Arbeitsbereich oder in unseren Fortbewegungsmitteln. Des Weiteren treffen wir auf mechanische Schwingungen im Maschinenbau, im Baugewerbe usw. Um etwas über die Wirkung mechanischer Schwingungen auf unseren Körper sowie auf unser Wohlbefinden zu erfahren, möglichst in Maß und Zahl, sind entsprechende Messungen notwendig.

Virtuelle Assistenten wie Siri, Amazon Echo oder Google Home, die per Spracheingabe gesteuert werden, sind für den Anwender ein praktisches, zusätzliches User-Interface. Allerdings funktionieren diese Systeme nur durch Intelligenz in der Cloud, die die Spracheingabe analysiert und mittels programmierter Vorgaben entsprechende Aktionen auslöst. Wir schauen uns in diesem Beitrag zur Sprachsteuerung mit vicCONTROL go ein Offline-System an, das lokal Spracheingaben erkennt, auf sie reagieren und beispielsweise direkt Geräte ansteuern kann. Außerdem programmieren wir mithilfe von Node-RED eine Smart Home Ansteuerung mit Spracherkennung und Sprachausgabe.

Die Energiepreise für private Haushalte in Deutschland sind in den letzten Jahren stark gestiegen. Zudem steht unsere Umwelt immer mehr im Fokus. Nicht zuletzt aus diesen beiden Gründen ist es wichtig, den Energieverbrauch genau im Blick zu haben. Eine einfache und zugleich komfortable Möglichkeit, Stromverbrauchsdaten zu kontrollieren, bietet der poweropti – ein kleines Aufsteckmodul für die optische Schnittstelle von modernen Energiezählern. Die mit dem poweropti empfangenen Daten lassen sich per Smartphone-App anzeigen und können per API-Schnittstelle über das Internet ausgelesen und in eigene Smart Home Systeme integriert werden.

Der Bausatz UEH80 ist ein universelles Energy Harvesting Modul für Solarzellen, das verschiedene Energiespeichertechnologien wie Li-Ion-, NiMH-, LiFePO4-Akkus, Super-Kondensatoren und Festkörper- Akkus unterstützt. Es stehen gleichzeitig zwei Ausgänge mit einstellbaren Spannungen zur Verfügung. Die intelligente Regelung wird durch ein spezielles Energy Harvesting Power-Management-IC ermöglicht, das für einen Ultra-Low-Power-Start-up (Kaltstart) lediglich 380 mV und 3 μW benötigt. Somit eignet sich das kompakte Modul, das sowohl zum Experimentieren auf einem Breadboard als auch zur späteren Anwendung für den Einbau in ein Gehäuse vorbereitet ist, besonders für den Anschluss von stromsparenden Sensoren, Geräten oder Mikrocontrollern im Innen- und Außenbereich.

Modernste Anzeige- und Bedientechnik, vereint mit hoher Leistung, hervorragendem Handling, schneller Anheizzeit und exzellentem Regelverhalten ‒ die ELV LS180D+ ist ein Lötwerkzeug, wie es sich der anspruchsvolle Elektroniker heute wünscht. Hervorstechend sind hier auch das farbige On-Screen-Touch-Display und der leichte Lötkolben mit schnell austauschbarer Spitze. Die Leistungscharakteristik der Lötstation sowie das Spitzenmaterial des Lötkolbens sind auf RoHS-konformes Arbeiten mit bleifreiem Lot zugeschnitten. Die Lötkolbenspitze ist in 15 s auf 400 °C aufgeheizt, die Löttemperatur zwischen 100 °C und 500 °C einstellbar, und die hohe Regelgenauigkeit von ±3 °C rundet die Eigenschaften der Lötstation ab. Wir stellten drei Testern die Station zur Verfügung und baten um eine ausführliche Bewertung.

Die dnt Wi-Fi-Wetterstation WeatherScreen PRO gehört zu einer neuen Generation von modernen Wetterstationen, die nicht nur das Wetter vor Ort registrieren und anzeigen können. Zusätzlich werden diese Wetterdaten auch auf weltweiten Wetterportalen zur Verfügung gestellt, über die auch IoT-Automatisierungsfunktionen umgesetzt werden können. Eine Langzeit-Datenaufzeichnung und eine umfangreiche Wetterdatenanalyse sind ebenfalls möglich. Wir haben drei Leser gebeten, ihre jeweiligen Stationen ausgiebig zu testen.

In der Akustik gibt es Messungen, für deren Durchführung man neben dem erforderlichen Mess-Equipment oft auch noch besondere Räume benötigt. Das sind Räume, in denen man - im Wesentlichen - entweder unter akustischen Freifeldbedingungen oder unter akustischen Diffusfeldbedingungen messen möchte. Konkret handelt es sich dabei um reflexionsarme Räume und Hallräume. Und dann gibt es noch eine weitere Gruppe von Mess-„Räumen“, und das sind Messrohre.

Wer kennt das nicht – man hat ein Elektronik-Projekt, das eine qualitativ hochwertige Audio-Ausgabe benötigt. Doch welche Spannungsversorgung eignet sich dafür, braucht man eine Klangregelstufe und welche Typen von Endstufen gibt es? Und wie kann ich mein Audioprojekt zusätzlich noch ansprechend visualisieren? Wir schauen uns die verschiedenen Komponenten an, die vom Audio-Eingang bis zum Lautsprecher benötigt werden, erklären ihre Funktion und beleuchten wichtige Details, die bei der Auswahl beachtet werden müssen. Außerdem nennen wir für jede Komponente konkrete Bausätze oder Geräte, die verwendet werden können. Mit diesem Wissen können Sie Ihr nächstes Projekt einfach realisieren, haben Spaß beim Zusammenbau und punkten mit einer hochwertigen Audio-Ausgabe.

Mit dem Servo-Interface SIF1 lassen sich zwei Servos einfach ansteuern und das ohne Elektronik- oder Programmierkenntnisse. Zudem können per Taster jeweils zwei Positionen (links/rechts) pro Servo einprogrammiert werden, die auch nach einer Trennung von der Spannungsversorgung erhalten bleiben. Der Bausatz lässt sich als Stand-alone-Gerät oder auf einem Steckboard nutzen. Die Eingänge sind gegen Überspannung und Verpolung geschützt. Per DIP-Schalter lässt sich ein Sleep- Modus zum Schutz der Servos und zum Stromsparen aktivieren. In unserem Anwendungsbeispiel zeigen wir eine Kugelspende- Maschine ‒ weitere Möglichkeiten für die Nutzung des Interfaces sind die Ansteuerung als Schloss, Pan-Tilt-(Kamera-) Schwenkeinrichtung oder auch für verschiedene Anwendungen als Rätsel-Lösung in Escape-Rooms (Türen, Schatullen etc.).

Seit Juli 2020 läuft die aktuelle Marsmission, die neben dem High-Tech-Rover „Perseverance“ auch einen kleinen Helikopter, „Ingenuity“ genannt, an Bord hat ‒ ein Versuch, ob Rotorfliegen in der Marsatmosphäre funktioniert. Doch das ist nur ein technisches Detail der Marsmission, die Hauptrolle spielen Kameras und hochmoderne Sensoren bis hin zum Bodenradar. Damit sollen die letzten Erkundungen vor der bemannten Marsmission erfolgen. Wir werfen einen Blick auf die Technik des Rovers und seines kleinen fliegenden Begleiters.

Das Elektrokardiogramm (EKG) zählt zu den bekanntesten Untersuchungsmethoden der modernen Medizin. Es darf in keinem Operationssaal und auf keiner Intensivstation fehlen. Aus dem EKG können Herzfrequenz, Herzrhythmus und die elektrische Aktivität von Herzvorhöfen und Herzkammern abgelesen werden. Die Aufnahme eines EKGs ist schmerzlos und nichtinvasiv, d. h., sie kommt ohne Eingriff in den Körper aus. Für die Diagnostik von Herzrhythmusstörungen sowie Störungen der Erregungsleitung und -ausbreitung sind EKG-Signale daher ebenso unverzichtbar wie zur Erkennung von koronaren Herzkrankheiten oder Herzinfarkten. Darüber hinaus kann auch der allgemeine Fitnesszustand eines Menschen oder aber die korrekte Funktion eines Herzschrittmachers untersucht werden.

Wer kennt es nicht ‒ man wollte sich unbedingt an etwas erinnern, hat es aber im Alltagsstress komplett vergessen. Unser neuer Bausatz Reminder Button kann helfen, dass wir auf verschiedenste Aufgaben hingewiesen werden. Ob es sich um die tägliche Einnahme von Medikamenten, das Herausbringen des Mülls, das Entkalken der Kaffeemaschine oder die regelmäßige Kontrolle des Öl- oder Luftdruckstands beim Auto handelt. Mit nur zwei Tasten können wir bei unserem Bausatz Erinnerungsintervalle zwischen einem und 48 Tagen programmieren und uns dann optisch per LEDs oder zusätzlich mit einem akustischen Signal an diese Tätigkeiten erinnern lassen. Dabei kann der Reminder Button RB1 als stehende oder hängende Version nahezu überall dort angebracht werden, wo er auf anstehende Aufgaben hinweisen soll.

Flash-Speicher sind ein bewährtes und leicht handhabbares Speichermedium, ob als SSD, als USB-Stick oder SD-Speicherkarte. Ein prinzipbedingter Nachteil dieser Speichertechnologie ist die begrenzte Anzahl von Schreib-Lese-Zyklen, sodass häufige Speicherzyklen schneller zum Ausfall des Speichers führen. Mit neuen Speichermanagement-Technologien steuern die Hersteller von robusten Industrie-Flash- Speicherlösungen dagegen.

Mit der Arduino IDE steht eine Programmier-Plattform für Arduino-Entwicklungsboards, die hauptsächlich auf Microchip-Prozessoren (ehemals Atmel-Prozessoren) basieren, zur Verfügung. Mit der Zeit sind auch andere Mikrocontroller wie ESP8266/ESP32 von Espressif in diese Entwicklungsumgebung integriert worden. Wir zeigen in unserem praktischen Beispiel anhand der Programmierung des kostengünstig erhältlichen Einsteiger-Oszilloskops DSO138, wie man auch mit STM32/STM8-Controllern von STMicroelectronics diese Plattform nutzen kann. In diesem Teil erfahren wir mehr über mögliche Hardware-Umbauten, über sogenannte STM32-BluePill-Boards und wie man auch STM8-Controller aus der Arduino IDE heraus programmieren kann.

Er kann beruhigende Farbverläufe in gedämpften Farben ebenso nach allen Seiten abstrahlen wie extrem hell strahlende Disco-Lichteffekte, er ist also gewissermaßen die selbstleuchtende Discokugel der heutigen Zeit - der Polonium Cube. Mit insgesamt 384 vollfarbigen RGB-LEDs und einem integrierten USB-/ SD-Kartenplayer sowie Akku-Stromversorgung bietet der unterhaltsame Würfel quasi beliebige Lichteffekte. Wir werfen einen Blick auf den Aufbau des Bausatzes, die Technik und die Software des interessanten Deko-Objekts.

Während das Internet (siehe Kasten „Die Entstehung des Internets“) ursprünglich kommunizierende Computer und damit Menschen an diesen Rechnern vernetzte, werden in den letzten Jahren mit rasant zunehmender Tendenz auch Gegenstände (Dinge) darüber miteinander verbunden. Ein Teil des „Internets der Dinge“ sind Geräte und Sensoren, die über Technologien wie (W)LAN oder Bluetooth kommunizieren. Allerdings sind diese Anbindungen nicht überall vorhanden, benötigen teilweise relativ viel Energie oder teure bzw. aufwendige Hardware. Wir schauen uns mit LPWAN (Low Power Wide Area Network) eine schlanke, stromsparende Variante für die Vernetzung von Sensoren an.