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E-Book

$22.99

Elektronik für Dummies

Gerd Weichhaus

ISBN: 978-3-527-82190-7 August 2018 434 Pages

Über den Autor 11

Einführung 25

Über dieses Buch 25

Konventionen in diesem Buch 25

Was Sie nicht lesen müssen 26

Törichte Annahmen über den Leser 26

Wie dieses Buch aufgebaut ist 26

Teil 1: Bauteile, Werkzeuge und sonstige benötigte Dinge 26

Teil 2: Schaltzeichen und etwas Theorie 26

Teil 3: Die ersten praktischen Erfahrungen 27

Teil 4: Schaltungen zum Nachbauen und Experimentieren 27

Teil 5: Weitere Bauteile und Komponenten zum Elektronikbasteln 27

Teil 6: Der Top-Ten-Teil 27

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 27

Teil I Bauteile, Werkzeuge Und Was Sonst Noch Benötigt Wird 29

Kapitel 1 Grundbegriffe und die wichtigsten Bauelemente: IC, Transistor & Co 31

Vorweg ein paar Grundbegriffe 31

Aktive und passive Bauteile 33

Die wichtigsten Bauteile einzeln vorgestellt 34

Widerstand leisten 34

Kondensator 36

Richtungsweisend: die Diode 36

Aktiv schalten und verstärken mit dem Transistor 38

Leistungsstark: der Thyristor 38

Diac und Konsorten 39

Es werde Licht: die Leuchtdiode 40

Alles in einem: die integrierte Schaltung (kurz IC) 41

Integrierte Spannungsregler 42

Als kleiner Vorgeschmack: Schaltzeichen einiger elektronischer Bauteile 44

Kapitel 2 Werkzeuge und wichtige Utensilien fürs Elektronikbasteln – frisch ans Werk 45

Vorweg ein paar Worte zu den Werkzeugen 45

Schraubendreher – damit es auch rund geht 46

Die wichtigsten Arten von Zangen 47

Löten und entlöten, eine heiße Sache 49

Mit Multimeter und Oszilloskop messen, prüfen und testen 52

Kompakt und vielseitig einsetzbar: das Multimeter 52

Das Oszilloskop sorgt für den richtigen Durchblick 55

Bauteiletester für Kondensatoren, Transistoren und mehr 56

Weitere praktische Handwerkzeuge 56

Die wichtigsten Werkzeuge und Utensilien für den Anfang 57

Die Werkzeuge einschließlich Lötwerkzeugen 57

Messwerkzeuge & Co 57

Steckplatinen, Lochrasterplatinen und Zubehör 58

Der Stromverlauf auf einer Steckplatine 59

Kapitel 3 Batterien, Netzteile und andere Stromquellen – denn ohne Saft läuft nichts 61

Die richtige Stromversorgung für Elektronikschaltungen 62

Akkus und Batterien mit begrenzter Lebensdauer 62

Netzgeräte als zuverlässige und sichere Stromquellen 63

Wann ist elektrischer Strom gefährlich? 68

Sauer macht (nicht nur) lustig: die Zitronenbatterie 68

Kapitel 4 Kaufen kann jeder – hier werden auch Bauteile aus alten Schätzchen verwendet 71

Elektronische Bauteile einzeln und in Sortimenten kaufen 72

Widerstände, Kondensatoren, Transistoren und mehr - vielfältig, aber nicht wahllos 73

Andere Quellen für Bauteile, denn kaufen kann ja schließlich jeder 78

Safety first: einige notwendige Warnhinweise 78

Bei welchen Geräten sich das Ausschlachten lohnt und wo eher nicht 80

Was für Bauteile Sie für Schaltungen aus diesem Buch benötigen 84

Teil II Schaltzeichen, Spannung Und Strom Sowie Etwas Theorie 85

Kapitel 5 Viel mehr als Hieroglyphen: Schaltzeichen in Schaltbildern 87

Schaltbilder – die Sprache der Elektroniker 87

Was sind eigentlich Schaltzeichen und wofür werden sie benötigt? 88

Die ersten Hieroglyphen: Schaltzeichen der wichtigsten Bauteile 88

Wie Schaltbilder aufgebaut sind 95

Schluss mit den Hieroglyphen: Schaltbilder lesen lernen für technische Laien 95

Hinweise und Hilfen zum Lesen von Schaltbildern 99

Beispielschaltbild eines Lauflichts – wenn Lichter laufen lernen 100

Übung macht den Meister: Schaltbilder selber anfertigen 102

Computergestützte Schaltbilderstellung mit Freeware oder kommerzieller Software 102

Kapitel 6 Der elektrische Stromkreis: Jetzt geht es rund 103

Was ist ein elektrischer Stromkreis? 103

Der offene und der geschlossene Stromkreis 104

Es werde Licht: Stromkreis mit Batterie, Schalter und Lampe oder LED 105

Ursache und Wirkung: Spannung, Strom und Widerstand im elektrischen Stromkreis 106

Alles zusammen: die Gesetzmäßigkeiten im Stromkreis 109

Immer schön der Reihe nach: die Stromrichtung im Stromkreis 111

Manchmal führen mehrere Wege zum Ziel: Parallelschaltungen in elektrischen Stromkreisen 114

Stromkreise mit Reihenschaltungen 114

Alles sicher: die Sicherung im Stromkreis 115

Wechselspannung und Wechselstrom im Stromkreis 117

Kapitel 7 Spannung, Strom und Widerstand 123

Auf oder ab: die elektrische Spannung und das Spannungsgefälle 124

Spannende Sache: Spannungsunterschiede und Spannungsgleichheiten bei mehreren pannungsquellen 125

Stromquellen und Ströme in Stromkreisen 127

Alles hängt zusammen: Strom, Spannung, Widerstand und Leistung 128

Widerstand regt sich überall: Leiter, Nichtleiter und Etwas-abernicht- ganz-so-gut-Leiter 128

Leistungsstark: Spannung, Strom und die elektrische Leistung 132

Von Knoten und Maschen: die kirchhoffschen Regeln 132

Spannungsquellen mit eingebautem Stromklau: der Innenwiderstand von Spannungsquellen 134

Stromfluss nach Maß: Strom und Spannung mit einem Widerstand gezielt beeinflussen 140

Kapitel 8 Einige Formeln und weitere wichtige Größen 143

Einheitlich und übersichtlich: die wichtigsten Einheiten und dazugehörigen Formelzeichen 144

Spannung, Strom, Widerstand und Leistung – die »Basics« 145

Ein Kapitel für sich: Widerstandsberechnungen in Reihen-, Parallel- und Mischschaltungen von Widerständen 147

Ladung, Kapazität, Induktivität und Leitfähigkeit – weitere wichtige Größen 153

Leiter oder nicht - Stoffe und ihre elektrische Leitfähigkeit 157

Leistungsstark: verschiedene Arten von Leistung 157

Leistungen in Stromkreisen berechnen 158

Teil III Jetzt Geht Es Endlich An Die Praxis –Planen, Aufbauen Und Messen 161

Kapitel 9 Erste einfache Stromkreise und Schaltungen aufbauen 163

Stromkreise im Schaltbild 164

Verdrahtungen in Geräten der Unterhaltungselektronik aus verschiedenen Epochen 166

Einige Grundschaltungen zum Ausprobieren und Experimentieren 168

Spannungsbegrenzer: die Z-Diode 178

Kapitel 10 Messen von Spannungen, Strömen und Widerständen in Schaltungen 183

Die wichtigsten elektrischen Größen durch Messungen feststellen mit analogen und digitalen Messgeräten 184

Mittel zum Zweck: analoge und digitale Messgeräte und ihre Eigenheiten 185

Sicherheitshalber: einige grundsätzliche Hinweise zu den Messungen 186

Grundlegend: erste Messungen an elektronischen Schaltungen 187

Mittendrin statt nur dabei: Ströme in elektronischen Schaltungen messen 193

Weitere Messungen und Prüfungen, die Sie mit dem Multimeter durchführen können 195

Das Multimeter als Durchgangsprüfer: Bahn frei für den elektrischen Strom 195

Dioden überprüfen mit dem Diodentester im Multimeter 196

Der Transistortest mit dem Multimeter 197

Multifunktional: weitere Messbereiche an modernen Multimetern 199

Dinge, die Messungen und Bauteileprüfungen erleichtern können 199

Nicht von der Stange: selbst angefertigte Messleitungen und Prüfadapter 200

Universell einsetzbar: Testgeräte für unterschiedliche Bauteile 202

Kapitel 11 Einfache Transistorschaltungen zum Nachbauen und Experimentieren 203

Zur Grundfunktion eines Transistors 205

Anwendungsbereiche und unterschiedliche Arten von Transistoren 206

Vielseitig: Schalten, regeln oder verstärken mit dem Transistor 207

Vielfältig: die wichtigsten Arten von Transistoren 207

Bauformen beziehungsweise Gehäuseformen von Transistoren 209

Vielfältig einsetzbar: Transistortypen und ihre Eigenschaften 209

Schalten und walten: Transistoren als elektronische Schalter 210

Dimmer selbstgemacht: stufenlos regeln statt schalten 212

Hochempfindlich: Sensortaster mit dem Transistor 213

Eile mit Weile: LED mit einem NPN-Transistor langsam hochund herunterregeln 214

Zwei NPN-Transistoren in der Darlingtonschaltung: Zwei sind besser als einer 216

Der Stromfluss bei PNP-Transistoren mit Beispielen 217

Kapitel 12 Blinken, schalten und tönen mit Transistoren 219

Auf der Kippe: monostabile, bistabile und astabile Kippschaltungen 219

Die bistabile Kippstufe: entweder – oder 220

Die monostabile Kippstufe: nur einseitig stabil 221

Die astabile Kippstufe: eine unstete Sache 223

Beispielschaltungen zur astabilen Kippstufe als Blink- und Blitzlicht 224

Schluss mit der Ruhe: astabile Kippstufen zur Tonerzeugung verwenden 227

Mit Licht und Transistoren schalten 228

Einfache Lichtschranke mit LDR 228

Dreifach-Lauflicht mit LEDs 231

Zur Beschaltung von PNP-Transistoren 232

Kapitel 13 Starke Sache: Signale und Ströme mit Transistoren verstärken 235

Vielseitig: verschiedene Anwendungsgebiete für Verstärkerschaltungen 236

Aufbau einer Verstärkerschaltung mit einem Transistor 237

Einfache Verstärkerschaltungen mit Transistoren 237

Aus leise wird laut: Audiosignale und Wechselspannungen verstärken 239

Ein konkretes Beispiel für eine Verstärkerschaltung 240

Gemeinsam sind sie stark: mehrere Verstärkerstufen in einer Verstärkerschaltung 241

Einfache Geräuschanzeige mit Mikrofon und LED 244

Darf es etwas mehr Leistung sein? Gegentaktverstärker mit Transistoren 245

Einfach praktisch: der Gegentaktverstärker für den Batteriebetrieb 247

Verstärkerschaltungen mit Feldeffekttransistoren (FETs) 249

Kapitel 14 Tausendfüßler und Tausendsassa: integrierte Schaltungen 251

Vor- und Nachteile integrierter Schaltungen 252

Analoge und digitale ICs 253

Wie sehen integrierte Schaltungen aus? 253

Richtig identifiziert: die Anschlüsse von integrierten Schaltungen 255

Deutlich gekennzeichnet: ICs in Schaltbildern 256

Einfach stark: Verstärkerschaltungen mit ICs 257

Zeitmaschine: das Timer-IC NE555 260

Zu den wichtigsten Anschlüssen des NE555 260

Monostabil, bistabil und astabil schalten mit dem NE555 262

Weitere Möglichkeiten, die der NE555 bietet 272

Die Tonerzeugung mit dem NE555 272

Kapitel 15 Digitaltechnik und Digitale ICs: an oder aus, entweder – oder 277

Und-, Oder-, Nicht-Schaltungen und deren buckelige Verwandtschaft 277

Von UND-, ODER- und NICHT-Verknüpfungen – die einfachsten Digitalgatter 278

Bits und Bytes: 1 und 0, an oder aus 282

IC-Logikgatter: logische Funktionen in einem Gehäuse 285

Starke Familien: TTL- und CMOS-ICs 285

Logik-ICs in der Praxis einsetzen 287

Logikgatter in Schaltbildern 288

Teil IV Einige Projekte Zum Nachbauen Und Experimentieren 293

Kapitel 16 Ein paar Schaltungen mit dem Timer-IC NE555 295

Bezeichnungen und Gehäuseformen des NE555 296

Der NE555 hört auf viele Namen und Bezeichnungen 296

Andere Ausführungen des NE555 297

Damit alles reibungslos funktioniert: wichtige Hinweise zum Einsatz der Timerbausteine 298

Schaltungen mit dem NE555 bauen 299

Effektvoll: Blink- und Lauflichter mit dem NE555 299

Empfindlich: Sensortaster mit dem NE555 300

Immer in Bewegung: Lauflicht mit NE555 und CMOS-IC 4017 302

Effektvolles Fünffach-Lauflicht 304

Zweckentfremdet: NE555 als Verstärker 306

Schmitt-Trigger mit dem NE555: an und aus statt viel und wenig 307

Lautstark: Beispiele für Tongeneratoren mit dem NE555 309

NE555 mit Nachbrenner: hohe Lasten und Lautsprecher mit dem IC

ansteuern 314

Kapitel 17 Strom und Magnetismus: Elektromagneten und die elektromagnetische Induktion 321

Anziehend und abstoßend: der Elektromagnetismus 322

Ein einfacher selbst gebauter Elektromagnet 322

Praktische Sache: Elektromagneten in der Praxis 323

Die elektromagnetische Induktion: Strom aus Magneten 325

Allgegenwärtig: elektrischer Strom und Magnetismus 326

Tonempfindlich: das Mikrofon 326

Wandlungsfähig: Transformatoren als Spannungswandler 327

Kraftwerk für die Hosentasche: Elektromotor als Stromgenerator 329

Aus weniger wird mehr: Spulen als Energiespeicher 330

Die Induktivität von Spulen 332

Was es mit dem induktiven Widerstand auf sich hat 334

Spannungsvervielfachung durch Selbstinduktion 334

Der elektrische Schwingkreis 337

Gute Schwingungen: der Schwingkreis im Oszillator 339

Oszillatorschwingungen einfach erzeugt mit dem Differenzverstärker- Oszillator 339

Drahtlose Energieübertragung 341

Kapitel 18 Einige interessante Schaltungen zum Nachbauen und Experimentieren 343

Lichtblick: Audiosignale mithilfe von Licht übertragen 344

Ohne Sender kein Empfang: der optische Sender 344

Allzeit guten Empfang: die Empfängerschaltung 346

Die Reichweite dieser Schaltung und weitere Versuche 346

Unsichtbar: Infrarot-LEDs statt superheller LEDs verwenden 347

Experimentieren Sie ruhig mit dieser Schaltung 348

Warum so umständlich? Warum Modulationsverfahren angewandt werden 348

Kommunikationsfreudig: Sprechanlage für mehrere Teilnehmer 349

Zur Sternverteilung und Busverteilung 350

Die Sprechanlage bietet flexible Anschlussmöglichkeiten 351

Kommunikation ist alles: senden und empfangen mit der Sprechanlage 352

Wenn die Schaltung mit weiteren Sprechstellen versehen wird 354

Musikalische Bastelei: Tonfolgegenerator mit NE555 und Zählerbaustein 4017 355

Mögliche Modifikationen dieser Schaltung 357

Die Tonhöhe für jeden Ton stufenlos einstellen 358

Teil V Weitere Interessante Bauteile Und Komponenten 363

Kapitel 19 Widerstände für spezielle Einsatzgebiete 365

Unscheinbar und unverzichtbar: »Normale« Widerstände 366

Verschiedene Materialien bedeuten unterschiedliche Eigenschaften 367

Ganz speziell: Widerstände mit besonderen Eigenschaften 368

Heiß und kalt: temperaturabhängige Widerstände 368

Licht und Widerstand: Fotowiderstände oder auch lichtempfindliche Widerstände 370

Spannung und Widerstand: spannungsabhängige Widerstände 371

Künstliche Last für Energiequellen: Lastwiderstände 372

Hochpräzise Bauteile: Messwiderstände 373

Widerstand mit Sicherheit: Sicherheitswiderstände 375

Widerstandsnetzwerke - mehrere auf einmal 375

Anwendungsbeispiele für Spezialwiderstände 376

Temperaturabhängig schalten mit einem NTC 376

Spannungsabhängige Widerstände als Schutzelemente 379

Kapitel 20 Unterschiedliche Arten von Dioden und Transistoren und deren Einsatz 383

Zur Funktion der Diode als Gleichrichterbauteil 384

Die Ventilwirkung der Diode bei Wechselstrom 384

Spannungsimpulse glätten mit einem Ladekondensator 385

Viel effektiver: die Zweiweggleichrichtung mit der Graetzbrücke 386

Eine weitere Möglichkeit: der Mittelpunktgleichrichter 388

Stabile Sache: die Spannungsstabilisierung mithilfe einer Z-Diode 389

Spannungsbegrenzung und Spannungsstabilisierung mit der Z-Diode 389

Nur gemeinsam stark: Z-Dioden und Vorwiderstand 390

Wichtige Kenndaten einer Z-Diode 391

Die Berechnung des Vorwiderstandes 391

Die Verlustleistung am Vorwiderstand 392

Schnelle Dioden: Schottky-Dioden und ihre speziellen Eigenschaften 393

Der Unterschied zu herkömmlichen Dioden 393

Was beim Einsatz von Dioden zu beachten ist 393

Bauformen von Transistoren 394

Wichtige Arten von Transistoren für spezielle Einsatzgebiete 394

Leistungsstark: Transistoren für hohe Leistungen 396

Immer cool bleiben: Leistungstransistoren mit Kühlkörpern 396

Wichtig für die Wärmeableitung: Wärmeleitpaste 398

Leistungstransistoren ansteuern 398

Kapitel 21 Diac, Triac und Co.: weitere wichtige Bauteile 401

Der Diac: unscheinbar und oft nicht beachtet 402

Der Durchbruch: die Durchbruchspannung bzw Zündspannung von einem Diac 404

Der Haltestrom: was es damit auf sich hat 404

Der Triac: anschlussfreudiger als ein Diac 404

Einsatzbereit: der Triac und seine Funktion in einer Schaltung 405

Einen Triac in Betrieb nehmen 406

Der Triac und der Gleichstrom 407

Die Schaltung funktioniert nicht? 408

Schalten mit Licht: der Optotriac oder auch Fototriac 409

Der Thyristor als elektronischer Schalter 410

Das Abschalten des Thyristors 410

Einsatzgebiete von Thyristoren 411

Ersatzweise: die Thyristor-Ersatzschaltung mit Transistoren 411

Eine kleine Versuchsschaltung mit Transistoren 412

Teil VI Der Top-Ten-Teil 415

Kapitel 22 Zehn Dinge und weitere Informationen für (Hobby-) Elektroniker 417

Entdeckungsreise: das Internet als Informations- und Ideenquelle nutzen 418

(Bewegte) Bilder sagen mehr als 1000 Worte: Elektronikvideos 418

Simulant: Elektroniksimulationen helfen beim Verstehen 419

Die Elektroniksimulation online 419

Die Klassiker: mit Elektronikbaukästen Theorie und Praxis lernen 420

Ohne Handbuch geht es (vorerst) nicht 421

Schnellstart für Ungeduldige: Bausätze und Elektronikkits nutzen 421

Genügend Spielraum zum Experimentieren 422

Ausschlachten und (nicht nur) elektronische Bauteile gewinnen 423

Bei welchen Geräten lohnt es sich? 423

Klein, kleiner, SMD 424

Sichere Erkenntnis: Messungen helfen beim Verstehen von elektronischen Schaltungen 424

Auch Widerstandsmessungen und Strommessungen sind wichtig 424

Bilder sagen mehr als 1000 Worte: Oszillogramme lesen (und) lernen 425

Wann Oszillogramme für Sie besonders interessant sein können 425

Für alle Fälle gewappnet: die Fehlersuche mit Signalgebern 426

Signale mit dem NE555 erzeugen 426

Spezielle ICs als Signalgeneratoren nutzen 426

Den Computer als Signalgenerator verwenden 426

Mikrocontroller verwenden 427

Mikrocontroller als kleine und unsichtbare Helfer 427

Vorteile von Mikrocontrollern 427

Zu guter Letzt: testen, testen, testen 428

Ein bisschen Schwund gibt‘s immer 429

Stichwortverzeichnis 431