Die Maker Werkstatt
Beim Basteln mit Microcontrollern sind neben dem Computer mit der entsprechenden Programmierumgebung (IDE) auch eine Grundausstattung für das Elektroniklabor sinnvoll.
Aktive Bauteile
Transistoren, LED's, Treiberbauteine und TTL-Logikbausteine
Aus den Anfängen meiner Elektronik Basteleien, existieren sogar noch viele TTL-Bausteine. UND/ODER-Gatter und ähnliche logische Schaltungen. Meist nutze ich aber heute lieber einen Micrcontroller.
Anders sieht es mit Transistoren aus. Pegelwandlungen und Signalverstärkungen sind hier in der Regel mein Einsatzgebiet.
Und zuletzt natürlich LED's in vielen Formen, Farben und Leistungsklassen.
Passive Bauteile
Widerstände und Kondensatoren in vielen verschiedenen Größen gehören einfach zur Grundausstattung für das Experimentieren mit elektronischen Schaltungen.
Für den Aufbau mit dem Breadboard oder einer klassischen Lochrasterplatine sind die Bauteile mit Drahtanschluss natürlich die beste Wahl.
Darüber hinaus gibt es natürlich die viel kleineren SMD-Bauteile (das steht für Surface Mounted Device). Diese benötigen viel weniger Platz und sind für fertige Schaltungen sehr effizient.
Für das Experimentieren sind klassische Bauteile mit Anschlusdrähten jedoch besser geignet.
Labornetzteile
Beim Umgang mit Microcontrollern und der Arduino IDE erfolgt die Spannungsversorgung oft und lange über den USB-Port des angechlossenen Computers.
Aber irgendwann soll sich die fertige Schaltung auch ohne den Computer beweisen, oder es werden Motoren angesteuert die mehr Leistung brauchen als der USB-Port bereit stellen kann.
Die große selbst gebaute LED-Lightshow braucht auch etwas mehr Leistung.
Dann sind Labornetzteile eine gute Sache. Die hier eingesetzten Modelle bieten Spannungen von 0-30 Volt und jeweils maximal 5 oder 10 Ampere Stromstärke mit Strombegrenzungsregler.
Damit ist man schon sehr gut gerüstet, für diverse Experimente
Laborkabel
Was ist schon ein Elektroniklabor ohne Laborkabel. Für den Anschluss des Labornetzteils. Messklemmen und Prüfaufbauten sind diese Kabel einfach unerlässlich.
Multimeter
Der Allrounder im Labor!
- Spannung messen
- Strom messen
- Wiederstand
- Durchgangsprüfer
- Kapazitäten
Der Digitalmultimeter ist für diese Anforderung geschaffen. In der mobilen Version auch gut mitzunehmen, wenn es mal raus aus dem Labor geht. Das hier gezeigte Modell hat schon gut 25 Jahre auf dem Buckel, aber es tut immer noch seinen Dienst.
Breakout Platinen
Beim Aufbau von Experimenten mit einem Arduino in Verbindung mit einem Beadboard (Steckplatine) sind Breakout Platinen ideal.
Oft sind hier viele SMD-Bauteile, die so für ein Experiment ungeeignet wären auf einer Platine fertig gelötet, und die Anschlüsse sind für die Verwendung auf einem Breadboard herausgeführt - daher der Begriff Breakout.
Im Fundus meines Labors gibt es da
- Sensorplatinen
- Pegelwandler
- Schnittstellenwandler
- Spannungsversorgungen
- Displays
.. was man halt über die Zeit so alles gebrauchen konnte.....
Microcontroller & Arduinos
Was soll schon die Arduino IDE ohne die passende Hardware. In der Bauteilschublade gibt es davon reichlich. Verschiede Baugrößen, Typen und Plattformen. Die Platinen unterscheiden sich dabei auch oft in der Konfiguration um den eigentlichen Microcontroller herum.
- Arduino UNO / NANO
- Arduino NANO 33/BLE
- Arduino MEGA
- ESP8266
- ESP32 und ESP32-CAM
- WESP32
- und diverse Erweiterungsplatinen (sog. Shields) für Netzwerk, Motoransteuerungen und Displays
Das sind aktuell die Plattformen, die meine Schublade her gibt.
Widerstandslektüre
Widerstände als passive Bauteile gehören wie gesagt zu Grundausstattung. Wenn am Ende der Experimente eine dauerhafte Schaltung entsteht, setze ich auch gerne SMD-Widerstände ein. Dafür ist ein solches Widerstandsbuch eine tolle Sache. Gut sortiert mit vielen nützlichen Werten.
Solche Bücher gibt es auch für Kondensatoren, dafür hatte ich bisher aber noch keinen Bedarf.
Einzeladerkabel
Einzeladern in verschiedenen Farben kommen meist dann zum Einsatz, wenn die Schaltung vom Breadboard mit den Jumperwires in eine gelötete Schaltung überführt werden. Sets mit meist 10 Farben haben sich bewährt, damit man den Überblick in der Schaltung behält.
Eigentlich braucht man die einzelnen Adern ständig für alles mögliche...
Lötstation
Wenn es vom Breadboard zur fest verlöteten Schaltung geht, ist mindestens ein Lötkolben notwendig. Als Einstieg ist das auch erst einmal ausreichend.
Eine Steigerung ist eine Lötstation mit Temperaturregelung.
Wer jedoch SMD-Löten möchte, ist mit einer Kombination aus klassischem Lötkolben und einem Heißluft Lötgerät besser bedient.
Oft werden diese Stationen auch "Rework Station" genannt. Für das Entlöten von Bauteilen, oder das Nachlöten von SMD-Bauteilen ist das Heißluftgebläse einfacher und schont die Platine.
Lötzinn & Co
Wer Löten will braucht Lötzinn. Hier gibt es unterschiedliche Stärken und heute auch in der Regel nur noch ohne Blei-Anteil.
Dazu kommt dann noch ein Flussmittelstift, der beim SMD-Löten wichtig ist, da hier das Flussmittel aus dem Lötzinn in der Regel nicht ausreicht.
Zum klassischen Entlöten eine Entlötsaugpumpe.
Darüber hinaus noch Blankdraht für die Lochrasterplatine. Ein Set von farbigen flexiblen Einzeladern, und eine "Dritte Hand" damit man die Einzelteile zum Verlöten fixieren kann.
Feinwerkzeug
Für die Arbeiten an elektronischen Schaltungen, beim Löten, benötigt man neben klassischen Zangen und Schraubendrehern noch ein paar extra Werkzeuge.
- Eine spitze Pinzette um Bauteile vor dem Löten zu platzieren
- Ein extra gewinkelter Elektronik Seitenschneider zum schneiden von Blankdraht nach dem Anlöten
Ebenfalls ein Mini Bit-Satz mit extra kleinen Bits für sehr kleine Schrauben, die besonders gerne in Mobiltelefonen verbaut sind.
Messwerkzeuge
Kein Labor ohne Messwerkzeuge, die für die Inbetriebnahme und Fehlersuche einfach unerlässlich sind. Neben klassischen Messspitzen und Messklemmen für die 4mm Laborkabel habe ich noch eine spezielle Mess-/Prüfhalterung aus dem 3D-Drucker.
Mit Hilfe von bis zu acht verkabelten Akupunkturnadeln und gedruckten Haltern können Messpunkte sehr präzise auf einer fixierten Platine für aufwändige Messungen positioniert werden. Eine Idee die ich von der 3D-Druck Plattform Thingiverse #3615910 übernommen habe.
Prototyping
Breadboard Steckplatinen, Jumperkabel, Brückenkabel. Alles Dinge für den schnellen Aufbau einer elektronischen Schaltung. In der Regel um einen Microcontroller wie das Arduino Board herum.
Von diesen Teilen lohn es sich mehr als nur eines zu haben. Dann können auch schon mal Projekte parallel aufgebaut werden, und man muss nicht immer gleich alles wieder abbauen, wenn eine weitere Idee entsteht.
Mikroskop
Nicht wirklich eine Basisausstattung in der Maker Werkstatt. Aber wer mehr SMD-Bauteile löten möchte, tut sich mit einem Mikroskop schon viele leichter.
In meiner Werkstatt existiert ein Binokular Mikroskop mit zusätzlicher Kamera für einen Monitor. Damit kann man den Lötvorgang von sehr kleinen Bauteilen präzise durchführen und beobachten.
Der Vorteil eines Binokulars für beide Augen, liegt in der dreidimensionalen Sicht durch das Mikroskop. Mann erkennt damit genau auch die Tiefenverhältnisse auf der Schaltung.
Auch das Lesen können von sehr kleinen Bauteilbezeichnungen, wo selbst eine Lupe das ein oder andere Mal nicht mehr ausreicht, ist eine tolle Sache.
Das Mikroskop ist natürlich etwas hochpreisiger, und eher etwas für den ambitionierten Maker.
Oszilloskop
Ein weiteres Highlight im Labor ist immer ein Oszilloskop. In diesem Fall ein vier Kanal Digital Speicher Oszilloskop von Rigol.
Analoge- und Digitale Signale sichtbar machen und verstehen, ist einfach notwendig bei der Fehlersuche oder auch Inbetriebnahme.
Vor allem bei Schnittstellen hat mir das Oszilloskop schon oft gute Dienst erwiesen. Eine tolles Feature ist dabei auch die automatische Dekodierung von Schnittstellen Signalen von einigen Standardprotokollen.
Mit zum Umfang gehören natürlich auch die notwendigen Prüfklemmen für alle vier Kanäle