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~015_b_PrennIng-a_arduino.uno.r3-arduino.hack (xx Seiten)_1a.pdf
BUCH: HACKING ELECTRONICS MASTERAn Illustrated DIY Guide for Makers and Hobbyists |
|
Inhaltsverzeichnis | 7 |
|
Danksagungen | . 17 |
|
Einführung | . 19 |
|
|
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1 | 1 Erste Schritte | . 23 |
|
1.1 Bezugsquellen | . 23 |
|
1.1.1 Beschaffung von Bauteilen. | . 23 |
|
1.1.2 Geräte zum Hacken | . 24 |
|
1.1.3 Die wichtigsten Werkzeuge. | . 25 |
|
1.2 Abisolieren eines Kabels | . 27 |
|
1.2.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 27 |
|
1.3 Kabelverbindung durch Verdrillen | . 30 |
|
1.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge | . 30 |
|
1.4 Kabelverbindung durch Löten. | . 31 |
|
1.4.1 Schutzvorkehrungen | . 31 |
|
1.4.2 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 32 |
|
1.4.3 Löten | . 32 |
|
1.4.4 Kabel verbinden | . 33 |
|
1.5 Durchgangsprüfung. | . 34 |
|
1.5.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 34 |
|
1.6 Computerlüfter als Lötrauchabsauger | . 36 |
|
1.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 37 |
|
1.6.2 Aufbau | . 37 |
|
1.7 Zusammenfassung | . 41 |
|
|
|
2 | 2 Theorie und Praxis | . 43 |
|
2.1 Zusammenstellen einer Ausrüstung für Einsteiger. | . 43 |
|
2.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 43 |
|
2.2 Identifizieren elektronischer Bauteile | . 44 |
|
2.2.1 Widerstände. | . 44 |
|
2.2.2 Kondensatoren | . 46 |
|
2.2.3 Dioden | . 48 |
|
2.2.4 LEDs | . 48 |
|
2.2.5 Transistoren. | . 50 |
|
2.2.6 Integrierte Schaltkreise (ICs). | . 50 |
|
2.2.7 Sonstiges. | . 51 |
|
2.2.8 SMD-Bauteile. | . 51 |
|
2.3 Strom, Widerstand und Spannung | . 52 |
|
2.3.1 Strom. | . 52 |
|
2.3.2 Widerstand | . 53 |
|
2.3.3 Spannung | . 54 |
|
2.3.4 Das ohmsche Gesetz | . 54 |
|
2.4 Leistung | . 55 |
|
2.5 Lesen eines Schaltplans. | . 57 |
|
2.5.1 Erste Regel für Schaltpläne: Positive Spannungen gehören nach oben | . 58 |
|
2.5.2 Zweite Regel für Schaltpläne: Ablauf von links nach rechts | . 58 |
|
2.5.3 Bezeichnungen und Werte. | . 58 |
|
2.5.4 Schaltzeichen. | . 59 |
|
2.6 Zusammenfassung | . 60 |
|
|
|
3 | 3 Einfache Hacks. | . 61 |
|
3.1 Erhitzen eines Widerstands | . 61 |
|
3.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 61 |
|
3.1.2 Das Experiment. | . 61 |
|
3.2 Verwenden von Widerständen zur Spannungsteilung | . 63 |
|
3.2.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 63 |
|
3.3 Umwandeln eines Widerstandswerts in eine Spannung (und Bau eines Belichtungsmessers) | . 66 |
|
3.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 66 |
|
3.4 Mobile Kleinleuchte mit Dämmerungsschalter | . 68 |
|
3.4.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 69 |
|
3.4.2 Steckplatine | . 70 |
|
3.4.3 Schaltungsaufbau. | . 72 |
|
3.5 Auswahl eines Bipolartransistors | . 76 |
|
3.5.1 Datenblätter | . 76 |
|
3.5.2 MOSFETs | . 78 |
|
3.5.3 PNP- und N-Kanal-Transistoren. | . 78 |
|
3.5.4 Gebräuchliche Transistoren | . 79 |
|
3.6 Steuern eines Motors per Leistungs-MOSFET. | . 80 |
|
3.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 80 |
|
3.6.2 Steckplatine | . 81 |
|
3.7 Auswahl eines geeigneten Schalters. | . 82 |
|
3.7.1 Taster. | . 83 |
|
3.7.2 Mikroschalter. | . 84 |
|
3.7.3 Wechselschalter | . 85 |
|
3.8 Zusammenfassung | . 86 |
|
|
|
4 | 4 LEDs | . 87 |
|
4.1 LEDs vor dem Durchbrennen schützen. | . 87 |
|
4.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 88 |
|
4.1.2 Dioden | . 88 |
|
4.1.3 LEDs | . 88 |
|
4.1.4 Testen | . 90 |
|
4.2 Auswahl einer geeigneten LED | . 91 |
|
4.2.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge | . 92 |
|
4.2.2 Helligkeit und Öffnungswinkel | . 92 |
|
4.2.3 Mehrfarbige LEDs. | . 92 |
|
4.2.4 Infrarot- und Ultraviolett-LEDs | . 94 |
|
4.2.5 LEDs zur Beleuchtung verwenden | . 95 |
|
4.3 Konstantstromquelle mit dem LM317 | . 95 |
|
4.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 96 |
|
4.3.2 Schaltungsentwurf. | . 96 |
|
4.3.3 Steckplatine | . 97 |
|
4.3.4 Schaltungsaufbau | . 99 |
|
4.4 Flussspannung einer LED messen | . 100 |
|
4.4.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 101 |
|
4.5 Verwenden vieler LEDs | . 101 |
|
4.6 LEDs blinken lassen. | . 103 |
|
4.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 103 |
|
4.6.2 Steckplatine | . 103 |
|
4.7 Verwenden einer Lötstreifenrasterplatine zum Aufbau des LED-Blinkers. | . 105 |
|
4.7.1 Entwurf des Schaltungsaufbaus. | . 106 |
|
4.7.2 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 108 |
|
4.7.3 Schaltungsaufbau. | . 108 |
|
4.7.4 Fehlerbehebung | . 113 |
|
4.8 Verwendung eines Laserdioden-Moduls. | . 113 |
|
4.9 Hacken eines Spielzeugautos | . 114 |
|
4.9.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 114 |
|
4.9.2 Ladung eines Kondensators | . 115 |
|
4.9.3 Schaltungsentwurf. | . 116 |
|
4.9.4 Schaltungsaufbau. | . 117 |
|
4.9.5 Testen | . 118 |
|
4.10 Zusammenfassung | . 118 |
|
|
|
5 | 5 Batterien und Stromversorgung. | . 119 |
|
5.1 Auswahl einer geeigneten Batterie | . 119 |
|
5.1.1 Speicherkapazität. | . 119 |
|
5.1.2 Maximale Entladungsrate. | . 120 |
|
5.1.3 Einwegbatterien | . 120 |
|
5.1.4 Akkus. | . 123 |
|
5.2 Laden von Batterien und Akkus. | . 125 |
|
5.2.1 C. | . 125 |
|
5.2.2 Überladung | . 125 |
|
5.2.3 Tiefentladung. | . 126 |
|
5.2.4 Lebensdauer. | . 126 |
|
5.3 Laden eines NiMH-Akkus | . 126 |
|
5.3.1 Normales Laden | . 126 |
|
5.3.2 Schnelles Laden | . 127 |
|
5.4 Laden eines verschlossenen Bleiakkus. | . 128 |
|
5.4.1 Laden mit regelbarem Labornetzgerät. | . 128 |
|
5.5 Laden eines LiPo-Akkus | . 129 |
|
5.6 Hacken eines Mobiltelefonakkus | . 130 |
|
5.7 Spannungsregelung | . 131 |
|
5.7.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 133 |
|
5.7.2 Steckplatine | . 133 |
|
5.8 Spannungsverstärkung | . 134 |
|
5.9 Berechnung der Laufzeit | . 135 |
|
5.10 Notstromversorgung. | . 136 |
|
5.10.1 Dioden | . 136 |
|
5.10.2 Ladungserhaltung | . 138 |
|
5.11 Solarzellen. | . 139 |
|
5.11.1 Überprüfen eines Solar-Moduls. | . 140 |
|
5.11.2 Ladungserhaltung via Solar-Modul | . 141 |
|
5.11.3 Minimierung des Energieverbrauchs. | . 142 |
|
5.12 Zusammenfassung | . 142 |
|
|
|
6 | 6 Arduino-Hacks | . 143 |
|
6.1 Anschluss des Arduinos und eine blinkende LED. | . 144 |
|
6.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 144 |
|
6.1.2 Arduino anschließen | . 144 |
|
6.1.3 Sketch zum Blinken der LED ändern. | . 148 |
|
6.2 Relaissteuerung per Arduino | . 150 |
|
6.2.1 Relais | . 150 |
|
6.2.2 Arduino-Ausgänge. | . 151 |
|
6.2.3 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 152 |
|
6.2.4 Schaltungsaufbau. | . 153 |
|
6.2.5 Software | . 154 |
|
6.3 Umbau eines elektronischen Spielzeugs | . 155 |
|
6.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 155 |
|
6.3.2 Schaltungsaufbau. | . 156 |
|
6.3.3 Der serielle Monitor | . 158 |
|
6.3.4 Software | . 158 |
|
6.4 Spannungsmessung mit dem Arduino | . 159 |
|
6.4.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 160 |
|
6.4.2 Schaltungsaufbau. | . 160 |
|
6.4.3 Software | . 161 |
|
6.5 LED-Ansteuerung per Arduino. | . 162 |
|
6.5.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 163 |
|
6.5.2 Schaltungsaufbau. | . 163 |
|
6.5.3 Software (Blinken). | . 164 |
|
6.5.4 Software (Helligkeit) | . 166 |
|
6.6 Tonwiedergabe mit dem Arduino | . 166 |
|
6.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 167 |
|
6.6.2 Schaltungsaufbau. | . 167 |
|
6.6.3 Software | . 168 |
|
6.7 Arduino-Shields. | . 169 |
|
6.8 Relaissteuerung über eine Webseite. | . 170 |
|
6.8.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 171 |
|
6.8.2 Schaltungsaufbau. | . 171 |
|
6.8.3 Netzwerkkonfiguration. | . 172 |
|
6.8.4 Testen | . 174 |
|
6.8.5 Software | . 174 |
|
6.9 Steuern eines LCD-Shields per Arduino. | . 178 |
|
6.9.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 179 |
|
6.9.2 Schaltungsaufbau. | . 179 |
|
6.9.3 Software | . 179 |
|
6.10 Steuern eines Servos mit dem Arduino | . 181 |
|
6.10.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 181 |
|
6.10.2 Schaltungsaufbau. | . 182 |
|
6.10.3 Software | . 182 |
|
6.10.4 Charlieplexen von LEDs. | . 183 |
|
6.10.5 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 185 |
|
6.10.6 Schaltungsaufbau. | . 185 |
|
6.10.7 Software | . 186 |
|
6.11 Automatische Kennworteingabe. | . 188 |
|
6.11.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 188 |
|
6.11.2 Schaltungsaufbau. | . 189 |
|
6.11.3 Software | . 189 |
|
6.12 Zusammenfassung | . 190 |
|
|
|
7 | 7 Modul-Hacks | . 191 |
|
7.1 Bewegungsmelder PIR HC-SR501 HC-SR505 | . 191 |
|
7.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge (PIR-Modul und LED) | . 192 |
|
7.1.2 Steckplatine | . 192 |
|
7.1.3 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge (PIR und Arduino) | 0 |
|
7.1.4 Schaltungsaufbau. | . 194 |
|
7.1.5 Software | . 195 |
|
7.2 Entfernungsmessung per Ultraschall | . 196 |
|
7.2.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge (PIR und Arduino) | 0 |
|
7.2.2 Der Entfernungsmesser HC-SR04 | . 197 |
|
7.2.3 Der Entfernungsmesser MaxBotix LV-EZ1 | . 200 |
|
7.3 Funkfernsteuerungen. | . 202 |
|
7.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 203 |
|
7.3.2 Steckplatine | . 203 |
|
7.4 Funkfernsteuerung und Arduino | . 204 |
|
7.4.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 205 |
|
7.4.2 Software | . 205 |
|
7.5 Drehzahlregelung per Leistungs-MOSFET | . 206 |
|
7.5.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 207 |
|
7.5.2 Steckplatine | . 207 |
|
7.5.3 Software | . 209 |
|
7.6 Steuerung eines Gleichstrommotors mit einem H-Brücken-Modu | . 210 |
|
7.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 213 |
|
7.6.2 Steckplatine | . 214 |
|
7.7 Steuerung eines Schrittmotors mit einem H-Brücken-Modul. | . 216 |
|
7.7.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 218 |
|
7.7.2 Schaltungsaufbau. | . 219 |
|
7.7.3 Software | . 219 |
|
7.8 Ein einfaches Roboterfahrzeug | . 221 |
|
7.8.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 222 |
|
7.8.2 Schaltungsaufbau. | . 223 |
|
7.8.3 Testen | . 225 |
|
7.8.4 Software | . 226 |
|
7.9 Siebensegmentanzeigen | . 227 |
|
7.9.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 229 |
|
7.9.2 Schaltungsaufbau. | . 230 |
|
7.9.3 Software | . 231 |
|
7.10 Echtzeituhr | . 232 |
|
7.10.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 233 |
|
7.10.2 Schaltungsaufbau. | . 234 |
|
7.10.3 Software | . 235 |
|
7.11 Zusammenfassung | . 236 |
|
|
|
8 | 8 Sensor-Hacks. | . 237 |
|
8.1 Gasmelder. | . 237 |
|
8.1.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 237 |
|
8.1.2 Der Komparator LM311. | . 238 |
|
8.1.3 Steckplatine | . 240 |
|
8.1.4 Anschluss des Methangas-Sensors am Arduino. | . 241 |
|
8.2 Farbmessung | . 242 |
|
8.2.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 243 |
|
8.2.2 Schaltungsaufbau | . 244 |
|
8.2.3 Software | . 245 |
|
8.3 Vibrationsmessung | . 247 |
|
8.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 248 |
|
8.3.2 Schaltungsaufbau | . 248 |
|
8.3.3 Software | . 248 |
|
8.4 Temperaturmessung. | . 250 |
|
8.4.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 250 |
|
8.4.2 Schaltungsaufbau | . 250 |
|
8.4.3 Software | . 251 |
|
8.5 Beschleunigungsmessung. | . 252 |
|
8.5.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge | . 254 |
|
8.5.2 Schaltungsaufbau. | . 254 |
|
8.5.3 Software | . 255 |
|
8.6 Magnetfelder messen. | . 257 |
|
8.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 257 |
|
8.6.2 Schaltungsaufbau. | . 257 |
|
8.6.3 Software | . 258 |
|
8.7 Zusammenfassung | . 259 |
|
|
|
9 | 9 Audio-Hacks. | . 261 |
|
9.1 Audiokabel. | . 261 |
|
9.1.1 Allgemeines | . 262 |
|
9.1.2 Löten an Audiosteckern. | . 262 |
|
9.1.3 Stereosignal zu Mono konvertieren. | . 264 |
|
9.2 Mikrofon-Module. | . 265 |
|
9.3 UKW-Abhörwanze. | . 268 |
|
9.3.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 269 |
|
9.3.2 Schaltungsaufbau. | . 269 |
|
9.3.3 Testen | . 271 |
|
9.4 Auswahl von Lautsprechern | . 272 |
|
9.5 1-Watt-Audioverstärker | . 273 |
|
9.5.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 275 |
|
9.5.2 Schaltungsaufbau. | . 275 |
|
9.5.3 Testen | . 276 |
|
9.6 Tonerzeugung mit dem Timer-Baustein NE555 | . 277 |
|
9.6.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 278 |
|
9.6.2 Schaltungsaufbau. | . 278 |
|
9.7 Steuerung elektronischer Musikinstrumente via USB | . 279 |
|
9.7.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 280 |
|
9.7.2 Schaltungsaufbau. | . 280 |
|
9.7.3 Software | . 280 |
|
9.8 Aussteuerungsmessung per Software | . 282 |
|
9.8.1 Erforderliche Bauteile und Werkzeuge. | . 283 |
|
9.8.2 Schaltungsaufbau. | . 283 |
|
9.8.3 Software | . 283 |
|
9.9 Zusammenfassung | . 284 |
|
|
|
10 | 10 Elektronische Geräte öffnen und reparieren | . 285 |
|
10.1 Vermeidung von Stromschlägen | . 285 |
|
10.2 Auseinandernehmen und Wiederzusammenbauen von Geräten. | . 286 |
|
10.3 Überprüfen von Sicherungen | . 287 |
|
10.4 Überprüfen von Batterien. | . 289 |
|
10.5 Überprüfen einer Heizspirale | . 289 |
|
10.6 Aufspüren und Ersetzen defekter Bauteile | . 290 |
|
10.6.1 Überprüfen von Bauteilen | . 290 |
|
10.6.2 Entlöten. | . 290 |
|
10.6.3 Bauteile ersetzen. | . 291 |
|
10.7 Ausbau noch brauchbarer Bauteile. | . 292 |
|
10.8 Wiederverwendung eines Mobiltelefonladegeräts. | . 293 |
|
10.9 Zusammenfassung | . 294 |
|
|
|
11 | 11 Werkzeuge. | . 295 |
|
11.1 Verwendung eines Multimeters. | . 295 |
|
11.1.1 Durchgangsprüfer und Diodentest | . 295 |
|
11.1.2 Widerstand | . 296 |
|
11.1.3 Kapazität. | . 297 |
|
11.1.4 Temperatur | . 297 |
|
11.1.5 Wechselspannung. | . 298 |
|
11.1.6 Gleichspannung | . 299 |
|
11.1.7 Gleichstrom. | . 299 |
|
11.1.8 Wechselstrom. | . 300 |
|
11.1.9 Frequenz. | . 300 |
|
11.2 Überprüfen eines Transistors mit dem Multimeter. | . 300 |
|
11.3 Regelbare Labornetzgeräte. | . 301 |
|
11.4 Kurz vorgestellt: Das Oszilloskop | . 303 |
|
11.5 Software | . 304 |
|
11.5.1 Simulation. | . 304 |
|
11.5.2 Fritzing. | . 305 |
|
11.5.3 EAGLE | . 305 |
|
11.5.4 Online-Rechner | . 306 |
|
11.5.5 Widerstandsrechner | . 306 |
|
11.6 Zusammenfassung | . 307 |
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Impressum: Fritz Prenninger, Haidestr. 11A, A-4600 Wels, Ober-Österreich, mailto:[email protected]
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