Elektronik für Jung und Alt. Vom Draht zum Stromkreis. Oyvind Nydal-Dahl

Inhalt

• Vorwort (xvii)
• Danksagungen (xix)

Einführung (xx)

• Über das Buch (xxii)
  • Wer sollte dieses Buch lesen? (xxiii)
  • Wie liest man dieses Buch? (xxiii)
  • Was werde ich in diesem Buch finden? (xxiii)
• Ihr Elektroniklabor (xxv)
  • Nützliches Zubehör (xxv)
  • Sicherheit geht vor! (xxvii)

TEIL I. MIT ELEKTRIZITÄT SPIELEN

1. Was ist Strom? (3)

• Projekt 1. Mach das Licht an! (4)
  • Einkaufsliste (4)
  • Schritt 1. Sehen Sie sich die Glühbirne an (4)
  • Schritt 2. Verbinden Sie die Glühbirne mit der Batterie (5)
• Warum bringt der Stromfluss die Glühbirne zum Leuchten? (5)
  • Was ist ein Elektron? (6)
  • Spannung verursacht die Bewegung von Elektronen (6)
  • Die Intensität des fließenden Stroms (7)
  • Der elektrische Widerstand reduziert die Stromstärke (7)
  • Warum leuchtet die Glühbirne? (8)
• Warum ähnelt der elektrische Kreislauf einem hydraulischen System? (9)
• Schalter (10)
• Projekt 2. Einbruchmeldeanlage (11)
  • Einkaufsliste (12)
  • Werkzeuge (13)
  • Schritt 1. Erzeugt der Summer einen Ton? (13)
  • Schritt 2. Bereiten Sie das Aluminium vor (14)
  • Schritt 3. Bringen Sie die Folie an der Tür an (15)
  • Schritt 4. Bereiten Sie das Kabel vor, um den Alarm zu aktivieren (15)
  • Schritt 5. Verbinden Sie den Summer mit dem Aktivierungsdraht (16)
  • Schritt 6. Installieren Sie den Summer und das Alarmaktivierungskabel (16)
  • Schritt 7. Fügen Sie eine Stromquelle hinzu (17)
  • Schritt 8. Überprüfen Sie die Funktion des Alarms (17)
  • Schritt 9. Was ist, wenn der Einbruchalarm nicht funktioniert? (17)
• Was kommt als nächstes? (18)

2. Objekte mit Strom und Magneten in Bewegung setzen (19)

• Wie funktioniert ein Magnet? (20)
  • • Probieren Sie es aus: Artikel aus magnetischen Materialien finden (21)
• Elektromagnet (22)
• Projekt 3. Erstellen Sie Ihren eigenen Elektromagneten (23)
  • Einkaufsliste (24)
  • Werkzeuge (25)
  • Schritt 1. Sehen Sie sich die Schraube (25) an.
  • Schritt 2. Entfernen Sie die Isolierung von einem Ende des Kabels (26)
  • Schritt 3. Wickeln Sie den Draht (27)
  • Schritt 4. Verbinden Sie den Minuspol der Batterie mit der Spule (28)
  • Schritt 5. Schalter anschließen (28)
  • Schritt 6. Überprüfen Sie den Betrieb Ihres Solenoids! (dreißig)
  • Schritt 7. Was ist, wenn das Solenoid nicht funktioniert? (31)
• Motor (31)
• Projekt 4. Bauen Sie Ihren eigenen Motor (32)
  • Einkaufsliste (34)
  • Werkzeuge (35)
  • Schritt 1. Machen Sie den Rotor (35)
  • Schritt 2. Machen Sie die Motorhalterungsstruktur (36)
  • Schritt 3. Installieren Sie die Magnete (37)
  • Schritt 4. Spulenteil (38) neu isolieren
  • Schritt 5. Starten Sie den Motor (39)
  • Schritt 6. Was ist, wenn der Motor nicht läuft? (40)
• Was kommt als nächstes? (41)

3. Stromerzeugung (43)

• Strom erzeugen mit Magneten (44)
  • Ein magnetisches Wechselfeld erzeugt Strom (44)
  • Wie funktioniert der Generator? (45)
    • Strom erzeugen mit Wasser und Wind (46)
• Multimeter (47)
  • Wie misst man Spannung? (47)
  • Wie unterscheidet sich Wechselstrom von Gleichstrom? (48)
• Projekt 5. Schockgenerator (49)
  • Einkaufsliste (50)
  • Werkzeuge (50)
  • Schritt 1. Rohr vorbereiten (51)
  • Schritt 2. Wickeln Sie die Spule (52)
  • Schritt 3. Schließen Sie das Multimeter an (52)
  • Schritt 4. Generator schütteln! (53)
  • Schritt 5. Was ist, wenn das Messgerät keine Spannung anzeigt? (54)
    • Check it out: Motor als Stromgenerator (55)
• Wie funktionieren Batterien? (55)
  • Was ist in der Batterie? (55)
  • Chemie in Batterien (56)
  • Was bestimmt die Spannung des von der Batterie gelieferten Stroms? (57)
• Projekt 6. Die Kraft einer Zitrone, Licht zu erzeugen (58)
  • LEDs (58)
  • Einkaufsliste (59)
  • Werkzeuge (60)
  • Schritt 1. Bereiten Sie die Kabel vor (60)
  • Schritt 2. Legen Sie die Elektroden in die Zitrone (61)
  • Schritt 3. Machen Sie drei weitere Links (62)
  • Schritt 4. Verbinden Sie die Zitronen in Reihe (62)
  • Schritt 5. Batteriebetrieb prüfen (64)
    • Probieren Sie es aus: Andere Lebensmittelbatterien (65)
  • Schritt 6. Was ist, wenn ich das Licht nicht sehen kann? (65)
• Was kommt als nächstes? (66)

TEIL II. SCHALTKREISE ERSTELLEN

4. Lichterzeugung mit LEDs (69)

• Widerstand (70)
  • Widerstands-Barcode (70)
    • Schreiben großer Werte (72)
  • Woraus bestehen Widerstände? (72)
  • Widerstände beeinflussen Spannung und Stromstärke (73)
• Einführung in das Ohmsche Gesetz (73)
• Projekt 7. Zerstören wir die LED-Diode! (74)
  • Einkaufsliste (75)
  • Schritt 1. Identifizieren Sie die LED-Anschlüsse (75)
  • Schritt 2. Brennen Sie diese LED! (76)
  • Schritt 3. Was ist, wenn nichts passiert ist? (76)
• LEDs richtig einsetzen (76)
  • • Kleine Werte schreiben 77
  • Schutz der LED mit einem Widerstand (77)
  • Berechnung des erforderlichen Widerstands (78)
• Projekt 8. Power-LED (78)
  • Einkaufsliste (79)
  • Schritt 1. Schrauben Sie die Widerstands- und LED-Anschlüsse (79) fest.
  • Schritt 2. Verbinden Sie die Batterieklemmenkabel (80)
  • Schritt 3. Es werde Licht! (80)
  • Schritt 4. Was ist, wenn die LED nicht funktioniert? (81)
• Schaltungen auf einer Prototypenplatine verbinden (81)
  • Verbindungskomponenten und Kabel (81)
  • Kabel zum Arbeiten mit der Prototypenplatine (83)
• Projekt 9. Ihre erste Schaltung auf einer Prototypenplatine (84)
  • Einkaufsliste (84)
  • Schritt 1. Installieren Sie den Widerstand (85)
  • Schritt 2. Installieren Sie die LED (86)
  • Schritt 3. Installieren Sie den Batterieclip (86)
  • Schritt 4. Was ist, wenn die LED nicht funktioniert? (87)
• Was kommt als nächstes? (87)

5. Blinklicht erzeugen (89)

• Kondensator (90)
  • Wie funktioniert ein Kondensator? (90)
  • Polarisierte und nicht-polarisierte Kondensatoren (91)
  • Kapazität Kondensatoren (92)
• Projekt 10. Testen eines Kondensators (92)
  • Einkaufsliste (93)
  • Schritt 1. Schaltung der LED (94)
  • Schritt 2. Kondensator hinzufügen (94)
  • Schritt 3. Kondensator aufladen (95)
  • Schritt 4. Versorgen Sie die LED mit einem Kondensator (95)
  • Schritt 5. Was ist, wenn die Schaltung nicht funktioniert? (95)
• Schaltungsbeschreibung mit Symbolen (95)
• Relais (97)
  • Blinklicht mit Relais (99)
  • Langsamer Blitz (100)
• Projekt 11. Flashing the Light (101)
  • Einkaufsliste (102)
  • Schritt 1. Identifizieren der Relaisanschlüsse (103)
  • Schritt 2. Lass das Relais schnell laufen (104)
  • Schritt 3. Lassen Sie das Relais länger eingeschaltet bleiben (105)
  • Schritt 4. Lassen Sie das Relais länger ausgeschaltet bleiben (106)
  • Schritt 5. LED und Widerstand hinzufügen (106)
  • Schritt 6. Was ist, wenn die LED nicht blinkt? (108)
    • Probieren Sie es aus: Erstellen Sie eine verbesserte Version des Einbruchalarms (108)
• Was kommt als nächstes? (109)

6. Beginnen Sie mit dem Löten! (111)

• Löten (112)
  • Regeln für sichere Lötverbindungen (113)
  • Lötkolben vorwärmen (114)
  • Lötspitze reinigen (115)
  • Lötkolbenspitze verzinnen (115)
  • Lötdraht und Lötpad vorwärmen (115)
  • Lot hinzufügen (116)
  • Nimm den Lötkolben (116)
  • Vorsicht vor falsch hergestellten Verbindungen (117)
• Projekt 12. Machen Sie eine Lötversion Ihrer ersten LED-Schaltung (118)
  • Einkaufsliste (118)
  • Werkzeuge (119)
  • Schritt 1. Platzieren Sie die Komponenten auf der Platine (120)
  • Schritt 2. Biegen Sie die Verbinder an den Komponenten (120)
    • Wie lese ich die Leiterplattenabbildungen? (121)
  • Schritt 3. Lötkolben vorheizen und reinigen (122)
  • Schritt 4. Löten Sie den Widerstand und die LED (122)
  • Schritt 5. Kürzen Sie die Komponentenverbinder (122)
  • Schritt 6. Löten Sie den Batterieclip (123)
  • Schritt 7. Es werde Licht! (124)
  • Schritt 8. Was ist, wenn die gelötete Version der LED-Schaltung nicht funktioniert? (124)
• Oh mein! Wie kann ich ein gelötetes Bauteil demontieren? (125)
• Ausführung 13. Batterieklemme (126) auslöten
  • Einkaufsliste (126)
  • Werkzeuge (126)
  • Schritt 1. Lötkolben erhitzen (127)
  • Schritt 2. Legen Sie den Docht auf das Lot (127)
  • Schritt 3. Lötstelle und Docht erhitzen (128)
  • Schritt 4. Schneiden Sie den gebrauchten Teil des Dochts ab (128)
  • Schritt 5. Lösen Sie das Kabel des zweiten Batterieclips (129)
    • Probieren Sie es aus: Stellen Sie eine weitere Lötverbindung her! (129)
• Was kommt als nächstes? (130)

7. Stromsteuerung (131)

• Transistor (132)
  • Wozu dient der Transistor? (133)
  • Wie funktioniert ein Transistor? (134)
  • Steuerung einer LED mit einem Transistor (135)
• Projekt 14. Bauen Sie eine berührungsempfindliche Schaltung (136)
  • Einkaufsliste (138)
  • Werkzeuge (139)
  • Schritt 1. Platzieren Sie die Komponenten auf der Universalplatine (140)
  • Schritt 2. Überprüfen Sie die Komponentenpositionen (140)
  • Schritt 3. Löten Sie die Komponenten und schneiden Sie die unnötigen Fragmente ihrer Anschlüsse aus (140)
  • Schritt 4. Erstellen Sie ein berührungsempfindliches Feld (141)
  • Schritt 5. Verbinden Sie den Stromkreis mit der Batterie! (142)
  • Schritt 6. Überprüfen Sie die Funktion des Sensors (142)
  • Schritt 7. Was ist, wenn der Berührungssensor nicht funktioniert? (142)
    • Check it out: Kann der Sensor verschiedene Arten von Berührungen unterscheiden? (144)
• Variable Widerstände (144)
  • Potentiometer (145)
  • Fotowiderstand (145)
• Spannungsteilung mit Widerständen (146)
  • Wie sieht ein Spannungsteiler aus? (146)
  • Berechnung der Ausgangsspannung eines Spannungsteilers (147)
  • Wie kann ein Spannungsteiler nützlich sein, um die Lichtintensität zu messen? (148)
• Projekt 15. Baue einen Sonnenaufgangswecker (148)
  • Einkaufsliste (150)
  • Werkzeuge (151)
  • Schritt 1. Komponenten auf dem Steckbrett installieren (152)
  • Schritt 2. Löten Sie die Komponenten und kürzen Sie die Stecker (152)
  • Schritt 3. Summer anschließen (153)
  • Schritt 4. Machen Sie die restlichen Verbindungen mit den Drähten (154)
  • Schritt 5. Befestigen Sie den Batterieclip (155)
  • Schritt 6. Konfigurieren Sie den Wecker (155)
  • Schritt 7. Was ist, wenn ich keinen Alarm höre? (156)
    • Probieren Sie es aus: Lüfter mit Temperaturerfassung (157)
• Was kommt als nächstes? (159)

8. Baue ein Musikinstrument (161)

• Integrierter Schaltkreis (162)
• Integrierte Schaltungen und ihre Dokumentation (162)
• Strom- und Schallerzeugung (163)
• Von Menschen gehörte Geräusche (164)
• Timer 555 (164)
  • Chipleistung (164)
  • So bestimmen Sie die Frequenz des Ausgangssignals des Timers 555 (166)
• Projekt 16. Sound mit Timer 555 (167)
  • Einkaufsliste (169)
  • Schritt 1. Installieren Sie den Timer 555 auf der Prototypenplatine (170)
  • Schritt 2. Geben Sie die Frequenz an (171)
  • Schritt 3. Verbinden Sie den Lautsprecher und den Koppelkondensator (171)
  • Schritt 4. Stromversorgung anschließen und Signal zurücksetzen (173)
  • Schritt 5. Zeit, den Ton zu machen! (173)
  • Schritt 6. Was ist, wenn kein Ton zu hören ist? (174)
    • Überprüfung der Teamverbindung 174
• Störendes Summen in Musik verwandeln (175)
• Projekt 17. Ein Instrument, das verschiedene Klänge erzeugt (175)
  • Einkaufsliste (177)
  • Schritt 1. Verbinden Sie die 555-Uhr und die Kondensatoren (178)
  • Schritt 2. Überbrückungsdrähte anschließen (179)
  • Schritt 3. Installieren Sie das Potentiometer und den Widerstand (179)
  • Schritt 4. Installieren Sie den Schalter (180)
  • Schritt 5. Lautsprecher anschließen (181)
  • Schritt 6. Starten Sie das Instrument (182)
  • Schritt 7. Was ist, wenn das Instrument nicht funktioniert? (183)
    • Probieren Sie es aus: Machen Sie ein Bewegungsinstrument (183)
• Was kommt als nächstes? (184)

TEIL III. DIGITALE WELT

9. Wie verarbeiten Schaltungen Nullen und Einsen? (187)

• Einsen und Nullen als Spannungen (188)
• Das binäre System 188
• Projekt 18 Konvertieren von Zahlen von binär nach dezimal 190
  • Werkzeuge (190)
  • Schritt 1. Schreiben Sie die Nummer auf ein Blatt Papier (190)
  • Schritt 2. Artikelwerte aufzeichnen (191)
  • Schritt 3. Bestimmen Sie den Wert jeder Ziffer (191)
  • Schritt 4. Fügen Sie die Zahlen hinzu (192)
    • Probieren Sie es aus: Transformieren Sie andere Binärzahlen 192
• Bits und Bytes (193)
• Zahlen können alles beschreiben 193
• Projekt 19. Das Farbratespiel (194)
  • RGB-LED (195)
  • Einkaufsliste (196)
  • Schritt 1. Installieren Sie die Farbwähler-Schaltflächen (197)
  • Schritt 2. Verbinden Sie die RGB-LED (198)
  • Schritt 3. Installieren Sie die Farbdisplay-Aktivierungstaste (198)
  • Schritt 4. Überprüfen Sie den Farbanzeigemechanismus (199)
  • Schritt 5. Was ist, wenn das Spiel nicht funktioniert? (200)
    • Probieren Sie es aus: Machen Sie eine gelötete Version des Farbratespiels (200)
• Wie können Binärzahlen Wörter bilden? (201)
• Projekt 20. Verschlüsselte Nachrichtenübertragungsmaschine (202)
• DIP-Schalter (204)
  • Einkaufsliste (204)
  • Schritt 1. Schließen Sie den Druckknopfschalter (205) an
  • Schritt 2. Verbinden Sie den DIP-Schalter (206)
  • Schritt 3. Verbinden Sie die LEDs (207)
  • Schritt 4. Senden Sie eine verschlüsselte Nachricht! (209)
  • Schritt 5. Was ist, wenn das Projekt nicht funktioniert? (210)
    • Warum verarbeiten Computer Nullen und Einsen? (211)
• Was kommt als nächstes? (212)

10. Schaltkreise, die Entscheidungen treffen (213)

• Es ist nur Logik (214)
• Logikgatter (215)
  • Das UND-Gatter sucht nach zwei Wahrheiten (216)
  • OR Gate sucht eine Wahrheit 216
  • Das NICHT-Gatter invertiert das Eingangssignal (217)
  • Größeres UND-Gatter 217
• Wie stellt man eine Logikschaltung in einem Schaltplan dar? (218)
  • Logische Gleichung für Geheimcode 218
  • Konvertieren einer logischen Gleichung in einen Schaltplan
    • Probieren Sie es aus: Wandeln Sie mehr logische Sätze in Schaltkreise um
• Verwendung von Logikgattern in der Praxis
  • • Mehr über Stromstärke, Bauteile und Transistoren (222)
• Projekt 21. Geheimcode-Verifizierer (223)
  • Einkaufsliste (224)
  • Werkzeuge (226)
  • Wie kann man die Platine mit einer anderen Spannung versorgen? (226)
    • Erhöhung der Schaltungsstabilität 227
  • Schritt 1. Schalter und Widerstände installieren (228)
  • Schritt 2. Chips zusammenbauen (228)
  • Schritt 3. Transistor und LED installieren (229)
  • Schritt 4. Verbinden Sie die Logikschaltung (230)
  • Schritt 5. Verbinden Sie die Drähte mit dem Transistor (233)
    • Komponentenschutz (234)
  • Schritt 6. Schließen Sie die Stromversorgung an und überprüfen Sie den Betrieb des Geheimcode-Prüfgeräts (234).
  • Schritt 7. Was ist, wenn die LED nicht aufleuchtet? (235)
    • Check it out: Alarmanlage entschärfen (236)
• Negative Logikgatter 237
  • NAND-Gatter prüft eins falsch (237)
  • NOR-Gatter sucht an beiden Eingängen nach falsch (237)
• Was kommt als nächstes? (238)

11. Schaltkreise, die Daten speichern (239)

• Schreiben eines einzelnen Bits 240
• Besserer Speicherchip (241)
• Speicher, dessen Inhalt sich nur zu einem bestimmten Zeitpunkt ändert (241)
• Der Flip-Flop-Ausgang kann verschiedene Komponenten ein- und ausschalten (244)
• Projekt 22. Münze für elektronische Spiele (245)
  • Einkaufsliste (247)
  • Schritt 1. Schließen Sie die Oszillatorschaltung (249) an
  • Schritt 2. Verbinden Sie den Boot-Button (249)
  • Schritt 3. Bauen Sie eine Schaltung auf, die die LEDs ein- und ausschaltet (251)
  • Schritt 4. Kopf- und Adler-LEDs installieren (252)
  • Schritt 5. Wirf diese "Münze" (253)
  • Schritt 6. Was ist, wenn die elektronische Münze nicht funktioniert? (254)
• Was kommt als nächstes? (255)

12. Lass uns ein Spiel bauen! (257)

• Reflextestspiel (259)
  • Versorgungsspannung und Erdungssymbole (259)
    • Warum ist die Versorgungsspannung mit dem Symbol UCC gekennzeichnet? (260)
  • Ein 555-Timer, der die Geschwindigkeit der Lichtbewegung bestimmt (260)
  • Zähler, der LEDs einschaltet (262)
  • Flip-Flop, das die Lichtbewegung aktiviert und stoppt (263)
• Projekt 23. Reflextestspiel (265)
  • Einkaufsliste (267)
  • Werkzeuge (268)
  • Schritt 1. Schaltung des Zeitgebers 555 (269) aufbauen
  • Schritt 2. Bauen Sie die LED-Treiberschaltung auf (271)
  • Schritt 3. Verbinden Sie den Start- und Stoppschaltkreis des Spiels (274)
  • Schritt 4. Üben Sie Ihre Reflexe! (276)
  • Schritt 5. Was ist, wenn das Spiel nicht funktioniert? (276)
    • Probieren Sie es aus: Ändern Sie die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichts (278)
• Summer zu Spielen hinzufügen (279)
• Was kommt als nächstes? Beginnen Sie mit der Arbeit an anderen interessanten Projekten! (280)

Nützliche Ressourcen 281

• Ein Spickzettel, der Ihnen hilft, die Werte von Gegenständen zu lesen
  • Widerstands-Barcode (282)
  • Kondensatormarkierungen (283)
• Standardpräfixe 284
• Eine kurze Zusammenfassung des Ohmschen Gesetzes 285
• Grundlegende Spannungsteilerschaltung (285)
• Online-Shops mit elektronischen Komponenten (286)
• Internetdienste (287)

Index (289)