Mikrocontroller.net - Benutzerbeiträge [de]

AVR-Tutorial: Equipment

2011-12-24T23:03:37Z

Jtr: /* Beispielhafter Aufbau auf einem Steckbrett */

= AVR-Tutorial - Benötigte Ausrüstung =
==Hardware==

Ein Mikrocontroller alleine ist noch zu nichts nützlich. Damit man etwas damit anfangen kann, braucht man eine Schaltung, in die der Controller eingesetzt wird. Dazu werden bei Elektronikhändlern Platinen angeboten, die alles nötige (Taster, LEDs, Steckverbinder...) enthalten. Häufig enthalten diese Platinen nicht nur Platz für den Mikroprozessor, sondern auch einen ISP-Programmierer (Näheres dazu später)

=== Fertige Evaluations-Boards und Starterkits ===

==== AVR Starterkit aus dem Mikrocontroller.net-Shop ====

Sehr gut für dieses Tutorial geeignet ist das [http://shop.mikrocontroller.net/?product_id=67 AVR-Starterkit aus dem Mikrocontroller.net-Shop]. Das Kit enthält eine Platine mit dem Controller ATmega8, einen USB-ISP-Programmieradapter und ein Steckernetzteil. Die im Starterkit enthaltene [http://www.eproo.de/index.php?module=artikel&action=artikel&id=74 AVR Entwicklungsplatine für 28-pol. AVRs] gibt es auch einzeln. Diese enthält eine Fassung für den Controller, einen Spannungswandler, die Beschaltung für die serielle Schnittstelle und einen Anschluss für den Programmieradapter. Die restliche Hardware wie LEDs und Taster kann man sich selber nach Belieben auf das Lochrasterfeld löten.

==== STK500 ====
[[Bild:Stk500.jpg|right]]
Das STK500 ist das Standard-Board für AVR Entwicklung, direkt von Atmel. Es enthält auch einen ISP-Programmer und ist fertig aufgebaut. Es ist unter Entwicklern sehr beliebt und wird natürlich von Atmel unterstützt. Es gilt allgemein als gute Investition, wenn man ernsthaft in das Thema einsteigen möchte.

Das STK500 kostet bei Reichelt ca. 80 Euro (ein geeignetes Netzteil muss zusätzlich erworben werden).

==== Pollin ATMEL Evaluations-Board Version 2.x ====

Bei Pollin Elektronik gibt es für ca. 15 Euro ein Evaluations-Board als Bausatz zum Selbstlöten. Im Bausatz sind die Aufbauanleitung, die Platine und Bauteile enthalten. Der/die Mikrocontroller und eine Stromversorgung müssen separat beschafft werden. Auf dem Board ist ein einfacher ISP-Programmer (serielles ''bit-banging'') integriert.

Siehe:
* [[Pollin ATMEL Evaluations-Board]]
* http://www.pollin.de

==== Pollin Funk-AVR-Evaluationsboard v1.x ====

Bei diesem Board besteht die Möglichkeit, Funkmodule wie das [[RFM12]], RFM01 oder RFM02 auf dem Board aufzulöten.

Siehe:
* [[Pollin Funk-AVR-Evaluationsboard]]
* [http://www.pollin.de http://www.pollin.de]

==== Rumpus Board von lochraster.org ====

Lochraster.org bietet ein Entwicklungsboard namens Rumpus an. Es kommt als Bausatz mit allen Teilen und Microcontroller (Atmega 168), auf dem Microcontroller ist bereits ein USB Bootloader installiert so dass man nach dem Zusammenbau sofort starten kann. Das Board wird direkt über USB mit Strom versorgt und auch über USB programmiert, es kann auch selbst als Programmer für AVR Microcontroller benutzt werden. Das Board ist mit recht umfangreicher Peripherie ausgestattet, so das sich von sehr einfachen Anwendungen wie dem Blinken einer LED bis hin zu komplexen Aufgaben wie senden und empfangen von Infrarot Signalen eine Vielzahl von Anwendungen realisieren lassen. Mit 45 Euro gehört es sicher nicht zu den ganz billigen Einsteigerboards, für den ambitionierten Amateur bietet die reichhaltige Peripherie den Vorteil, das Board während des gesamten Lernprozesses zu nutzen ohne für die Realisierung komplexerer Aufgaben neue Hardware auflöten zu müssen. Auch relativiert sich dieser Preis wieder dadurch, dass kein ISP Programmer benötigt wird. Beim Umstieg auf ein anderes Board, für welches man dann einen ISP Programmer benötigt, kann der Rumpus diese Aufgabe übernehmen anstatt zum alten Eisen geworfen zu werden (s. Infos im [http://www.mikrocontroller.net/topic/217122#2165435 Forumbeitrag von Sebastian Noack]).

Weitere Infos unter http://www.lochraster.org/ und http://wiki.lochraster.org/

==== RN-Control ====

Die Forengemeinde von Roboternetz hat ebenfalls ein Evaluierungsboard entwickelt, das mittlerweile sehr ausgereift ist und viele Erweiterungsmöglichkeiten bietet.

Siehe:
* [http://robotikhardware.de/ http://robotikhardware.de/]
* [http://www.roboternetz.de/ http://www.roboternetz.de/]

==== Arduino ====
Die Boards der [http://www.arduino.cc Arduino-Familie] bieten z.B. einen ATmega328P mit 16MHz und lassen sich über einen integrierten USB-seriell-Wandler und [[Bootloader]] programmieren. Die Ports sind auf Buchsenleisten herausgeführt. Arduino-Boards können auch unabhängig von der Arduino-Entwicklungsumgebung (Arduino-IDE) als AVR-Entwicklungsboard genutzt werden.

==== Andere ====

Das Angebot an AVR-Evaluationboards, -Experimentierplatinen, -Entwicklerplatinen oder wie die jeweiligen Hersteller ihre Produkte auch immer bezeichnen, ist mittlerweile recht groß geworden. Sie alle zu bewerten ist unmöglich geworden.

===Selbstbau===

Ein fertiges Board ist gar nicht nötig, man kann die benötigte Schaltung auch selbst auf einem kleinen Steckbrett oder einer Lochrasterplatine aufbauen. So kompliziert wie das STK500 wird es nicht, es reichen eine Handvoll Bauteile. Wie man das macht, wird im Folgenden beschrieben.
Steckbretter (Breadboards) gibt's z. B. bei [http://www.reichelt.de Reichelt], [http://www.conelek.com/Steckplatinen ConeleK], [http://www.elv.de/ ELV] oder [http://www.conrad.de/ Conrad].

[[Bild:Mega8_Tutorial.png|center|framed| Die Grundschaltung eines Mega8. 
'''ACHTUNG:''' Die Pinbelegung der 6-poligen ISP-Verbindung weicht von den ATMEL Angaben ab! Wenn ATMEL oder ATMEL-kompatible ISP-Adapter benutzt werden, die Pinbelegung aus [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2521.pdf AVR042] (PDF) bzw. [[AVR_In_System_Programmer#Pinbelegung]] benutzen]]

Über den Takteingang '''XTAL1''' ist der Mikrocontroller mit dem '''Quarzoszillator''' verbunden, der den benötigten Takt von 4 MHz liefert (siehe unten). Achtung: die Pins werden, wenn man den Oszillator mit der Schrift nach oben vor sich liegen hat, von unten links aus abgezählt. Unten links ist Pin 1, unten rechts Pin 7, oben rechts Pin 8 und oben links Pin 14 (natürlich hat der Oszillator nur 4 Pins. Die Nummerierung kommt daher, dass bei einem normalen IC dieser Größe an den gleichen Positionen die Pins Nr. 1, 7, 8 und 14 wären). Zu den Pins Datenblatt beachten [http://www.mikrocontroller.net/topic/204429#2015503].

'''PD0-PD7''' und '''PB0-PB5''' sind die '''IO-Ports''' des Mikrocontrollers. Hier können Bauteile wie LEDs, Taster oder LCDs angeschlossen werden.
Der '''Port C (PC0-PC5)''' spielt beim Atmega8/AT90S4433 eine Sonderrolle: mit diesem Port können Analog-Spannungen gemessen werden. Aber dazu später mehr!
An '''Pin 17-19''' ist die Stiftleiste zur Verbindung mit dem ISP-Programmer angeschlossen, über den der AVR vom PC programmiert wird (Achtung: Pins in Abbildung entsprechen nicht der Belegung des AVRISP mkII. Die korrekte Pin-Belegung kann im Handbuch des AVRISP mkII eingesehen werden).
Die Resetschaltung, bestehend aus '''R1''' und '''C1''', sorgt dafür, dass der Reseteingang des Controllers standardmäßig auf Vcc=5V liegt.
Zum Programmieren zieht der ISP-Adapter die Resetleitung auf Masse (GND), die Programmausführung wird dadurch unterbrochen und der interne Speicher des Controllers kann neu programmiert werden.
Zwischen Vcc und GND kommen noch jeweils ein 100nF Keramik- oder Folienkondensator C3 und C4, um Störungen in der Versorgungsspannung zu unterdrücken. Diese [[Abblockkondensator|Abblockkondensatoren]] sollten so nah wie möglich am Controller plaziert werden. An den Ausgang ARef wird ebenfalls ein 100nF Kondensator angeschlossen. Dieser wird allerdings erst benötigt, wenn der Analog/Digital Konverter des µC in Betrieb genommen wird.

Für den Anschluss des ISP-Programmiergerätes kann man im Grunde jede beliebige Pin-Belegung des ISP Steckers benutzen, solange nur alle benötigten Leitungen mit dem Programmiergerät verbunden sind. In der Praxis haben sich allerdings bestimmte Belegungen durchgesetzt. Im Schaltbild ist eine '''eigene''' Belegung des 6-poligen Steckers gezeigt. Die alternative Pinbelegung eines 2-reihigen/10-poligen Steckers ist eine übliche Belegung. Benutzt man so eine übliche Belegung, so reicht normalerweise ein 10-poliges Flachbandkabel, um den vorhandenen ISP-Programmer so mit der Schaltung zu verbinden, dass alle Signale am richtigen Prozessorpin ankommen. Siehe auch [[AVR_In_System_Programmer]].

Hier die Liste der benötigten Bauteile:

* R1 Widerstand 10 kOhm
* C1 Keramikkondensator 47 nF
* C2, C3, C4 Keramik- oder Folienkondensator 100 nF
* Stiftleiste 6-polig
* Mikrocontroller ATmega8 (kann auf [http://shop.mikrocontroller.net/ http://shop.mikrocontroller.net/] bestellt werden)
* Quarzoszillator 4 MHz

Beim Steckbrett ist darauf zu achten, dass man die parallellaufenden Schienen für GND (blau) und Vcc (rot) jeweils mit Drähten verbindet (nicht Vcc und GND miteinander!).

Eine Zusammenstellung der benötigten Bauteile befindet sich in der [[AVR-Tutorial_Bestellliste|Bestellliste]].

Eine weitere Beschreibung für ein Minimalsystem gibt es [http://conelek.org/Mikrocontroller_Minimalsystem_mit_AVR_ATMega8 hier.]

<div style="border: 1px solid grey; padding: 1ex; font-size: 90%;">

===Ergänzende Hinweise zur Taktversorgung (kann übersprungen werden) ===

Ein Mikrocontroller benötigt, wie jeder Computer, eine Taktversorgung. Der Takt ist notwendig, um die internen Abläufe im Prozessor in einer zeitlich geordneten Reihenfolge ausführen zu können. Die Frequenz des Taktes bestimmt im Wesentlichen, wie schnell ein Mikrocontroller arbeitet. Bei einem ATMega8 gibt es viele Möglichkeiten zur Taktversorgung, die wichtigsten sollen hier gezeigt werden.

* interner RC-Oszillator, das ist der Auslieferungszustand
* Keramikresonator
* Quarz
* Quarzoszillator

{| class="wikitable"
|+ '''Vergleich der AVR-Taktquellen'''
|-
! Typ || Genauigkeit || Vorteile || Nachteile
|-
| interner RC-Oszillator || 1-5% || Xtal1/2 Pins verfügbar kostenlos kein Platzbedarf schnellstes Einschwingen (wenige Takte) || ungenau
|-
| Keramikresonator || 0,5-1% || ausreichend genau für [[UART]] in sehr hohen Stückzahlen billiger als Quarz schnelleres Einschwingen als Quarz (ca. 1ms) || XTAL1/2 Pins nicht verfügbar Platzbedarf
|-
| Quarz || 10-100ppm || sehr genau temperaturstabil || XTAL1/2 Pins nicht verfügbar Platzbedarf Kosten bei sehr hohen Stückzahlen (1000++) langsames Anschwingen (ca. 10ms)
|-
| Quarzoszillator || 1-100ppm || hochgenau sehr temperaturstabil liefert selbst ein Signal, kann dadurch [[AVR_Fuses#Taktquellen_Fuse_Einstellung | verfuste AVRs]] retten kann mehrere Takteingänge treiben || XTAL1 Pin nicht verfügbar Platzbedarf Kosten bei sehr hohen Stückzahlen (1000++) langsames Anschwingen (ca. 10ms)
|}
1ppm = 0,0001% (engl. one '''p'''art '''p'''er '''m'''illion, der millionste Teil)

Achtung: Ein ATMega8 wird mit aktiviertem internen RC-Oszillator ausgeliefert. Um eine andere Taktquelle zu aktivieren, müssen die [[AVR Fuses#Taktquellen Fuse Einstellung|AVR Fuses]] des Prozessors verändert werden. Das muss jedoch sehr vorsichtig gemacht werden, siehe Artikel.

==== Keramikresonator ====

Die Anbindung des Keramikresonators sieht so aus:

[[Bild:Resonator.png|framed|center| Resonator Standardbeschaltung]]

Es werden keine Kondensatoren benötigt, diese sind schon eingebaut, daher ist der Anschluss eines Keramikschwingers kinderleicht. Achtung: Keramikresonatoren gibt es mit zwei oder drei Pins. Nur die mit drei Pins besitzen interne Kondensatoren.

==== Quarz ====

Die Anbindung des Quarzes sieht so aus:

[[Bild:tutorial-quarz-schaltplan.png|center|framed| Quarz Standardbeschaltung]]

Die beiden Kondensatoren '''C3''' und '''C4''' sind zum Betrieb des Quarzes notwendig. Ihre Größe ist abhängig von den Daten des Quarzes. 22pF sind ein Wert, der bei den meisten Quarzen funktionieren sollte.

</div>

=== Spannungsversorgung ===

Die Versorgungsspannung '''Vcc''' beträgt 5V und kann z. B. mit folgender Schaltung erzeugt werden:

[[Bild:V_Regler.gif|framed|center|Standard-Netzteilbeschaltung eines 7805]]

Bauteile:
* IC1: 5V-Spannungsregler 7805
* C1: Elko 10µF (Polung beachten!)
* C2,C3: 2x Kondensator 100nF (kein Elektrolyt)
* D1: Diode 1N4001

Hauptelement der Schaltung ist das IC 7805. Seine Aufgabe ist es aus der Versorgungsspannung stabile 5V zu erzeugen. Dieses IC gibt es seit vielen Jahren und wird von vielen Chipherstellern produziert. Er stellt die einfachste und simpelste Möglichkeit dar, aus einer vorhandenen Gleichspannung definierte 5V zu erzeugen. Den 7805 gibt es in verschiedenen Ausführungen, was seine maximale Strombelastung angeht. Für die Zwecke dieses Tutorials ist die Standard-Variante, welche maximal 1A abgeben kann, völlig ausreichend. Der 7805 enthält eine Übertemperatursicherung, so dass er abschaltet, wenn es ihm zu heiß wird.

Die beiden 100nF Kondensatoren haben die Aufgabe, eine mögliche Schwingneigung des 7805 zu unterdrücken. Sie müssen so nahe wie möglich an den Anschlusspins des 7805 angeschlossen werden, um ihre Wirkung zu entfalten.

An den Eingang (+ und - im Schaltplan) wird ein Steckernetzteil mit einer Spannung von 7 - 12V angeschlossen. Der 7805 benötigt an seinem Eingang eine Gleichspannung, die mindestens 7V beträgt. Auf der anderen Seite macht es auch keinen Sinn, wesentlich über 12V Eingangsspannung hinauszugehen. Der 7805 ist ein Linearregler. Salopp gesagt, wird die überschüssige Spannung in Form von Wärme vernichtet. Liegt die Eingangsspannung weit über 12V, so wird schon wesentlich mehr Energie in Form von Wärme umgesetzt, als am Ausgang entnommen werden kann. Mal ganz davon abgesehen, dass der 7805 davon brennend heiß werden wird.

Hier ein paar kleine Rechenbeispiele:
12V Eingangsspannung - 5V Ausgangsspannung = 7V Differenz x 0,1A Strombedarf der Schaltung ergibt die Verlustwärme die abgeführt werden muss.

7V x 0,1A = 0,7 Watt

Wenn man jetzt eine Eingangsspannung von 7V nimmt, so dass die Mindestdifferenz von 2V noch eingehalten wird kommen wir zu diesen Werten

2V x 0,1A = 0,2 Watt Abwärme
2V x 0,35A = 0,7 Watt Abwärme oder anders gesagt wir können der Schaltung 350mA entnehmen und haben die gleiche Abwärme wie im oberen Beispiel mit nur 100mA Stromentnahme.

Man sieht das man die Eingangsspannung so klein wie möglich wählen sollte um dadurch die Verluste in Grenzen halten zu können. Außerdem ist es meist so das für eine geringere Stromentnahme auch ein eine niedrigere Differenzspannung ausreicht. In manchen Datenblätter ist z.B. angegeben 0,5A = 1V Dropvoltage und bei 1A = 2V Dropvoltage....

Weiterhin sei gesagt das es so genannte Low Drop, Ultra Low Drop...Regler gibt, die mit einer viel kleineren Differenz zw. Ein- und Ausgangsspannung zurechtkommen, wodurch man die Verluste noch weiter drücken kann.

Eine Stromversorgung mit Batterien ist grundsätzlich auch möglich, wenn die elektrischen Grenzdaten des µC eingehalten werden (max. Spannung, min. Spannung). Bei der geregelten Stromversorgung oben sollte die Batteriespannung ca. 1.5 - 2.5V (Dropout-Spannung des Linearreglers) größer sein als die Versorgungsspannung des µC. Die [[Versorgung aus einer Zelle]] ist ein Thema für Fortgeschrittene.

=== Beispielhafter Aufbau auf einem [[Steckbrett]] ===

Auf einem [[Steckbrett]] könnte eine Schaltung etwa so aussehen:

[[Bild:tutorial_grundschaltung_breadboard.jpg|600px|center|Steckbrett mit Selbstschaltung Atmega8 und Quarz als externe Taktquelle]]

Hier ist die oben beschriebene Selbstbauschaltung zu sehen. Spannungsversorgung (links), 6-poliger ISP-Anschluss (rechts hinter dem µC), Quarz mit 2 Kondensatoren statt Oszillator, erweitert um eine LED mit Vorwiderstand an PB0 (rechts vor dem µC), einem Resettaster (links vor dem µC) und einem Stützkondensator zwischen +5V und GND (rechts unten).

=== Der ISP-Programmierer (In-System-Programmer)===

[[Bild:Mikrocontroller.gif|framed|right|ISP Programmierer]]
Dann braucht man nur noch den '''ISP-Programmieradapter''', über den man die Programme vom PC in den Controller übertragen kann. Eine Übersicht über mögliche ISP-Programmer Varianten findet sich im Artikel [[AVR_In_System_Programmer]].

Fertige ISP-Programmer zum Anschluss an den Parallelport oder USB gibt es z. B. auf http://shop.mikrocontroller.net/.

Eine Bauanleitung gibt es u.a. auf [http://www.rn-wissen.de/index.php/AVR-ISP_Programmierkabel http://www.rn-wissen.de/index.php/AVR-ISP_Programmierkabel] oder [http://rumil.de/hardware/avrisp.html http://rumil.de/hardware/avrisp.html].

Den ISP-Adapter schließt man an den Parallelport an und verbindet ihn mit der Stiftleiste SV1 über ein 6-adriges Kabel (siehe Schaltplan).

=== Sonstiges ===

Wer vorausschauend kauft, kauft mehr als einen Mikrocontroller. Bis der erste Controller defekt ist, oder man durch Austauschen sicher gehen möchte, ob der Fehler im Programm oder im Controller ist, vergeht nur wenig Zeit.

Für die anderen Teile des Tutorials sollte man sich noch die folgenden Bauteile besorgen:

---------------------------
Teil 2 (I/O-Grundlagen)
* 6 LEDs 5mm (Standard-LED, ruhig auch in unterschiedlichen Farben, rot/gelb/grün)
* 5 Taster
* 6 Widerstände 1k
* 5 Widerstände 10k

---------------------------
Teil 6 (LC-Display)
* 1 Potentiometer 10k
* 1 HD44780-kompatibles LCD, z. B. 4x20 oder 2x16 Zeichen
* besitzt das LCD eine Hintergrundbeleuchtung, dann noch einen Vorwiderstand dafür. Details dazu stehen im Datenblatt des LCD. Ein Wert von 50Ω sollte aber in jedem Fall passen. Schlimmstenfalls ist die Hintergrundbeleuchtung dann etwas zu dunkel.

---------------------------
Teil 10 (Der UART)
* 1 Pegelwandler MAX232, MAX232'''A''' oder MAX202
* 5 Kondensatoren
** Bei einem MAX232: je 1µF Elektrolytkondensator
** Bei einem MAX202 oder MAX232'''A''': je 100nF Keramik- oder Elektrolytkondensator
:Die Kondensatoren dürfen auch größer sein. Ist man sich nicht sicher, welchen MAX232 man hat (A oder nicht A), dann die größeren Kondensatoren 1µF nehmen, die funktionieren auch beim MAX232A oder MAX202.
* 1 9-polige SUBD-Buchse (female)
* 1 dazu passendes Modem(nicht Nullmodem!)-Kabel

---------------------------
Teil 14 (ADC)
* 1 Kondensator 100n
* 1 Potentiometer 10k
* nach Lust und Laune temperatur- oder lichtabhängige Widerstände und jeweils einen Widerstand in der gleichen Größenordnung wie der Sensor

---------------------------
Teil 17 (Schieberegister)
* 2 Schieberegister 74HC595
* einige LED, damit man an die Schieberegister auch etwas anschliessen kann, samt passenden Vorwiderständen

---------------------------
Teil 19 (7-Segmentanzeige)
* 4 7-Segmentanzeigen mit gemeinsamer Anode
* 4 PNP Transistoren BC328
* 4 Widerstände 1k
* 7 Widerstände 100Ω

Für weitere Bauteile, die man als angehender µC Bastler auch des Öfteren mal benötigt, empfiehlt sich ein Blick in die Liste der [[Standardbauelemente]] bzw. in die [[Absolute_beginner|Grundausstattung]]. Wenn Ihr Händler Großpackungen (zb. 100 Stück) von 100n Kondensatoren, 10k, 1k oder 100Ω Widerständen anbietet, sollten Sie deren Erwerb in Erwägung ziehen. Diese Bauteile benötigt man oft, und derartige Großpackungen sind meist nicht teurer, als wennn man einige wenige Exemplare einzeln kauft. Dies hängt damit zusammen, dass das Herauszählen von 9 Bauteilen für den Verkäufer teurer kommt, als 100 Bauteile abgepackt aus dem Regal zu nehmen.

== Software ==

In diesem Tutorial wird nur auf die Programmierung in Assembler eingegangen, da Assembler für das Verständnis der Hardware am besten geeignet ist.

=== Assembler ===

Zuerst braucht man einen '''Assembler''', der in Assemblersprache geschriebene Programme in Maschinencode übersetzt. Windows-User können das [http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725 AVR-Studio] von Atmel verwenden, das neben dem Assembler auch einen Simulator enthält, mit dem sich die Programme vor der Übertragung in den Controller testen lassen; für Linux gibt es [http://www.tavrasm.org/ tavrasm], [http://avra.sourceforge.net/ avra] und [http://avr-asm-tutorial.net/gavrasm/index_de.html gavrasm].

Um die vom Assembler erzeugte ".hex"-Datei über den ISP-Adapter in den Mikrocontroller zu programmieren, kann man unter Windows z. B. das Programm [http://www.myplace.nu/avr/yaap/ yaap] verwenden, für Linux gibt es [http://savannah.nongnu.org/projects/uisp/ uisp], für beide avrdude.

=== C ===
Wer in C programmieren möchte, kann den kostenlosen GNU-C-Compiler AVR-GCC (unter Windows "WinAVR") ausprobieren. Dieser C-Compiler kann auch in das für Assembler-Programmierung notwendige AVR-Studio integriert werden. In der Artikelsammlung gibt es ein umfangreiches [[AVR-GCC-Tutorial|Tutorial]] zu diesem Compiler;

Wer unter Windows und Linux gleichermassen kostenlos entwickeln will, der sollte sich die [http://www.eclipse.org/ IDE Eclipse for C/C++ Developers] und das [http://avr-eclipse.sourceforge.net/wiki/index.php/The_AVR_Eclipse_Plugin AVR-Eclipse Plugin ] ansehen, beide sind unter Windows und Linux einfach zu installieren. Hier wird auch der AVR-GCC benutzt. In der Artikelsammlung gibt es ein umfangreiches [[AVR Eclipse|AVR Eclipse Tutorial]] zu dieser IDE.
Ebenfalls unter Linux und Windows verfügbar ist die Entwicklungsumgebung [http://www.codeblocks.org/ Code::Blocks] (aktuelle, stabile Versionen sind als Nightly Builds regelmäßig im [http://forums.codeblocks.org/ Forum] verfügbar). Innerhalb dieser Entwicklungsumgebung können ohne die Installation zusätzlicher Plugins "AVR-Projekte" angelegt werden.

Fragen dazu stellt man am besten hier im [http://www.mikrocontroller.net/forum/list-2-1.html GCC-Forum].

=== Pascal ===
Wer in Pascal programmieren muss, kann [http://www.e-lab.de AVRPascal] ausprobieren. 
Dieser Pascalcompiler ist kostenfrei bis 4kb Code und bietet viele ausgereifte Bibliotheken für Servoansteuerung, Serielle Schnittstellen (COM, TWI, SPI), PWM, Timernutzung, LC-Displays usw. 
Außerdem gibt es eine kostenfreie Version für den Mega8 und den Mega88.
[http://www.e-lab.de E-LAB].

=== Basic ===
Auch Basic-Fans kommen nicht zu kurz, für die gibt es z. B. [[Bascom AVR]] ($69, Demo verfügbar).

=== Forth ===
Wer einen direkten und interaktiven Zugang zum Controller haben will, sollte sich [http://amforth.sourceforge.net Forth] anschauen. Voraussetzung ist ein serieller Anschluß (Max232), also etwas mehr als die Minimalbeschaltung.

== Literatur ==
Bevor man anfängt, sollte man sich die folgenden PDF-Dateien runterladen und zumindest mal reinschauen:

* [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2486.pdf Datenblatt des ATmega8 (4,54 MB)]
* [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc0856.pdf Befehlssatz der AVRs (1,27 MB)]
* oder [http://www.avr-roboter.de/controller/befehle/befehle.html Befehlssatz in deutscher Übersetzung online]
* oder [http://www.avr-modelleisenbahn.de/atmega8/0-einleitung.htm Datenblatt des ATmega8 in deutscher Übersetzung online]

Das Datenblatt eines Controllers ist das wichtigste Dokument für einen Entwickler. Es enthält Informationen über die Pinbelegung, Versorgungsspannung, Beschaltung, Speicher, die Verwendung der IO-Komponenten und vieles mehr.

Im Befehlssatz sind alle Assemblerbefehle der AVR-Controllerfamilie aufgelistet und erklärt.

----

{{Navigation_hochvor|
hochtext=Inhaltsverzeichnis|
hochlink=AVR-Tutorial|
vortext=I/O Grundlagen|
vorlink=AVR-Tutorial: IO-Grundlagen}}

[[Category:AVR-Tutorial]]

Absolute Beginner

2011-09-17T15:44:29Z

Jtr: /* Grundausstattung für das Elektroniklabor */

[[Category:Grundlagen]]

==Einleitung==
<div align="center">
Gestern tat es einen Schlag, 
wovon ich hier berichten mag. 

Drosselspulen, Widerstände, 
alles fällt mir in die Hände. 
Da bau ich eine Schaltung auf. 
Ein Kühlblech kommt da auch noch drauf. 
An Einstellreglern rumgedreht, 
bis dann plötzlich nichts mehr geht. 
Elkos hab ich nicht gebraucht, 
Widerstände abgeraucht. 
Jetzt ist die Bude voller Qualm, 
zum Himmel schick ich einen Psalm. 
Transistoren an den Ohren. 
Dioden an den Hoden. 
Kabel am Nabel. 
Phase an der Nase! 
Herzkammer flimmert; kann nur noch fluchen. 
Muß mir ein neues Hobby suchen! 
MfG Paul </div>

 
Dass dieses von Paul so plastisch dargestellte Anfängerszenario gar nicht erst eintritt, werden auf dieser Artikelseite von http://www.mikrocontroller.net einige Dinge aufgeführt, die unbedingt notwendig sind, wenn man sich mit Elektronikbasteleien auseinandersetzt. Die Seite richtet sich bewusst an den absoluten Anfänger um so interessierten Leuten den Einstieg in die Welt der Elektronik und damit auch zum Programmieren von Mikrocontrollern möglichst einfach zu gestalten.

Natürlich ist das Programmieren von Mikrocontrollern auch ohne Elektronikkenntnisse machbar, aber die Aussenanbindung eines Mikrocontrollers zu verstehen ist häufig sinnvoll, so z. B. wenn man ein Signal auswerten möchte.

Die Grundlage für diesen Artikel bildet dieser [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-344257.html#new Thread] aus dem Forum.

==Sicherheit==

Bleibt gesund! Denkt daran, dass nicht nur Strom und Spannung bei dem neuen interessanten Hobby gefährlich sein können, sondern auch Hitze, Licht (Laser), Schall, Chemikalien (Entwickler, Ätzbäder, Lötrauch) usw. Lieber einmal mehr fragen, als einmal zu wenig. Und vielleicht bewahrt eure Frage euch und den Nächsten vor Schaden!

===Versuchsaufbauten >60V (DC)===
Tipp aus dem Forum [http://www.mikrocontroller.net/topic/181266#1750311]:
<pre>
Diplomand schrieb:
> Oder wie geht es auf'er Arbeit zu in Puncto
> Versuchsaufbauten?

Alles was über 60V (DC) ist muß bei anliegender Spannung
mindestens unter 1 cm dickes Plexiglas.

Gruß Anja
</pre>

==Literatur==
Ohne Lektüre (egal ob in Papierform oder im Internet) wird das mit der Elektronik in Eigenregie nix.
Möchte man sich ernsthaft mit der Materie beschäftigen, so kommt man nicht umhin, sich mit den Grundlagen der Elektronik zu beschäftigen. Während man im Internet viele Schaltungen findet, die einfach nachzubauen sind, bietet sich für das Grundlagenstudium eher ein Buch an. Da gute Elektronikbücher häufig teuer sind, will ich Dir folgenden Tipp geben: Schau einfach mal in die nächste größere Bibliothek. Wenn Dir ein Buch dort gefällt, kannst Du es jederzeit noch kaufen. Wer sich nicht irgendwann mit den Grundlagen beschäftigt, wird nie über das Stadium herauskommen, in dem er Schaltungen aus dem Internet kopiert. Aber unser aller Ziel ist es doch, auch zu verstehen, weshalb hier jetzt genau der rot-rot-schwarze Widerstand rein muss und was er tut...
*'''Fachzeitschriften''' am Kiosk
*'''Internet'''
**'''[http://www.elektronik-kompendium.de/ Das Elektronik Kompendium]''' Ziel von das ELKO ist es die Themen Elektronik, Computertechnik, Kommunikationstechnik und Netzwerktechnik allgemeinverständlich zu erklären und der Allgemeinheit zu präsentieren. Die Zielgruppe sind vor allem Schüler und Auszubildende, die sich mit Elektronik näher beschäftigen müssen oder wollen. Weiterhin sollen alle privat und beruflich an Elektronik interessierte angesprochen werden.
**'''http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/''' Es gibt zwar von der Startseite des ELKO einen Link zum FAQ, aber es schadet sicher nicht, es hier explizit aufzuführen.
**'''http://www.b-kainka.de/'''
**'''http://www.dieelektronikerseite.de/'''
**'''http://www.howstuffworks.com/'''
**'''Datenblatt (Datasheet)''' zu den meisten Bauteilen, wird vom Hersteller ein Datasheet angeboten. Es ist sinnvoll, dies wenigstens einmal durchzulesen, auch wenn man am Anfang wenig mit den ganzen Fachbegriffen anfangen kann.
**Diverse Application Notes der großen Halbleiterhersteller sind auch immer eine gute Informationsquelle und beschäftigen sich teilweise auch mit sehr grundlegenden Problemen
*'''Bücher'''
**'''[http://www.amazon.com/gp/product/0521370957/103-9884703-3518215?v=glance&n=283155 Art Of Electronics]''' Bitte nur die englische Version nutzen, da die Übersetzung nicht gut gelungen ist.
** '''[http://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/3426037920/qid=1146692611/sr=8-1/ref=sr_8_xs_ap_i1_xgl/302-0461878-1759243 Elektronik ohne Geheimnisse]''' Von der Anfängerschaltung bis zum Radio Franzis-Verlag ISBN 3-426-03792-0
**'''Schaltkreisbastelbuch''' von H.Jakubaschk und das
**'''Radiobastelbuch''' von K.H. Schubert. Das sind sehr alte DDR-Bücher. Aber die sind für Einsteiger äußerst nahrhaft.
**'''Tabellenbuch''' ein beliebiges Elektronik Tabellenbuch, hier findest Du die mathematischen Grundlagen als Formelsammlung. Es wird Dich als Nachschlagewerk bis zur Rente begleiten.
** [http://www.generalatomic.com/teil1/index.html Das Telekosmos-Praktikum (Teil 1)]
** '''[http://www.amazon.de/Elektronik-nicht-schwer-Experimente-Gleichstrom/dp/3921608325 Elektronik - gar nicht schwer]''' Es gibt davon verschiedene Bände. Band 1 ist für den absoluten Einstieg gut, allerdings sind die Schaltungen darin für etwas Fortgeschrittene nicht mehr besonders interesssant. Band 2 hingegen ist sowohl für Einsteiger als auch für Fortgeschrittene empfehlenswert!

==Grundausstattung für das Elektroniklabor==
In der folgenden Liste werden die wichtigsten Bauteile aufgeführt, die in keinem Elektroniklabor fehlen dürfen. Da es eine Unmenge an Angeboten der einzelnen Bauteile gibt, wird auf der Seite [[Standardbauelemente]] darauf hingewiesen, welche Bauteile sich im Laufe der Zeit als sinnvoll dargestellt haben.

* [[Steckbrett]] Mit dem Steckbrett (Breadboard) kann man schnell und ohne Lötkolben eine Schaltung zum Testen aufbauen. Zur Auswahl des richtigen Drahts fürs Steckbrett sind in folgendem Thread nützliche Informationen zu finden: [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-350462.html#new]. Alternativ gibt es hier [http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=260855067200] für 3,50€ ein Satz (75 Stück) fertig konfektionierte Steckbrett-Kabel.
*'''Widerstände:''' 330 Ω, 1 kΩ, 3.3 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ, 1 MΩ (lies: "Ohm"/"Kilo-Ohm"/"Mega-Ohm")
*'''Potentiometer:''' 1 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ
*'''Elektrolytkondensatoren''' ("Elkos"): 1 µF, 10 µF, 470µF, 1000µF, 2200 µF (lies: "Mikro-Farad"). Eine Spannungsfestigkeit von 25 Volt ist für den Anfang ausreichend.
*'''Keramikkondensatoren:''' 100 nF, 15pF (letztere für Quarze)
*'''Dioden:''' 1N4148, 1N4007, BAT43 (Schottky)
*'''[[LED]]s''' verschiedenfarbig, je nach Geschmack. Man sollte zumindest einige verschiede Farben haben um verschiedene Betriebszustände u.ä. anzuzeigen.
*'''[[Transistor]]en:''' BC547, BC557. (Dies sind die beiden Standard npn- bzw. pnp-Transistortypen.) und BC327, BC337 (höherer Kollektorstrom, trotzdem Standard)
*'''Operationsverstärker ("OpAmp"):''' LM324 (der LM741 ist weniger gut geeignet)
*'''Universal-Timer-IC:''' NE555. Wenn man mit 3,3V Mikrocontrollern arbeitet, dann eventuell die nur wenige Cent teureren CMOS-Version wie LM'''C'''555, I'''C'''M7555, TS555, TM'''C'''555, usw. Diese lassen sich mit niedrigeren Betriebsspannungen betreiben (Datenblatt checken!), während der bipolare NE555 etwa mindestens 4,5V benötigt.
*'''[[AVR-Tutorial:_Equipment#Spannungsversorgung|Spannungsregler]]:''' Ein 7805-Festspannungsregler für die Bereitstellung von 5 V ist sinnvoll, wenn man mal eine Schaltung autark betreiben will. Dann benötigt man in den meisten Fällen noch einen geeigneten Trafo mit einem Brückengleichrichter und einem Glättungskondensator oder ein kleines Steckernetzteil als Basisversorgung für den Spannungsregler. Ein regelbares Netzteil mit Anzeige ist ebenfalls einsetzbar, birgt aber eine Gefahr in sich. Einige ICs, darunter Mikrocontroller, haben enge Betriebsgrenzen, in denen sie funktionieren bzw. oberhalb denen sie sterben (siehe unter ''Absolute Maximum Ratings'' im Datenblatt). Irgendwann ist der Stellknopf am Labornetzteil dann doch höhergestellt, als es dem Chip gut tut...
*'''Schalter''' einfache Schiebeschalter (EIN/AUS)
*'''Taster: ''' Prellfreier Digitaster
*'''Lötnägel''' Sind dazu gedacht, auf Platinen eingelötet zu werden. Auf Breadboards haben sie nichts verloren, weil sie mit einem Durchmesser von 1 mm dafür zu dick sind.
* '''Ein Satz Schnellverbinder-Kabel''' mit Krokodilklemmen an beiden Enden
*'''Draht'''
** dünne Litze,
** dünner isolierter Draht (je dünner desto besser), ideal: Wrap-Draht ca. AWG30, leider etwas schwer erhältlich und teuer,
** dünner blanker verzinnter Draht (möglichst < 0,5mm, leider etwas schwer erhältlich), oder lötbarer Silberdraht.

230V-Litze oder Klingeldraht sollte man zum Aufbau von Lochraster-Schaltungen nicht verwenden. Leitungen mit größerem Querschnitt kommen nur zum Einsatz, wenn ernsthaft Strom fließen soll.

Zur Aufbewahrung der Kleinteile ist ein Sortimentkasten sehr zu empfehlen. Man muss sich nicht von vornherein auf spezielle Bauteile festlegen.

Eine weiterreichende Liste von Standard-Bauelementen findet sich [[Standardbauelemente|hier]].

==Werkzeug==
* Eine eigene '''Bastelecke''', in der ein Aufbau auch mal ein, zwei Wochen [http://www.mikrocontroller.net/topic/15027#104245 liegenbleiben] kann, bis man wieder Lust oder Zeit hat, was daran zu machen. Bau Dir den Schreibtisch vorm PC nicht zu – Du brauchst den Zugang hierher ;-)

* Eine '''stabile Unterlage''', z. B. eine Holzplatte. Die nimmt es im Gegensatz zum Wohnzimmertisch nicht übel, wenn der Lötkolben mal umfällt und einen Brandfleck hinterlässt, oder wenn abgeknipste, scharfe Drahtspitzen (Platinenunterseiten!) kratzen.

* Ein '''kleiner Schraubendreher''' als Allzweckwerkzeug zum Drücken, Klopfen, Justieren, ICs-aus-dem-Sockel-hebeln, Kabel beim Löten Fixieren. Ach ja, Schrauben drehen kann man damit auch.

* Eine gute, spitze '''Pinzette''' zum Greifen und Richten kleiner Bauteile, Drähte einstecken usw. Außerdem eine Klemmpinzette mit flacher Spitze zum Fixieren von Bauteilen.

* Ein '''Seitenschneider''', klein, zum Durchtrennen von Drähten. Opas Kneifzange ist ungeeignet, Omas Handarbeitsschere auch.

* Eine '''Spitzzange''', klein, für alles, wofür die Pinzette nicht kräftig genug ist.

* Eine '''Abisolierzange''', Bauform vgl. Wasserrohrzange. Die symmetrischen mit dem Loch vorne sind eher für Starkstromleitungen gedacht.

* Ein '''Skalpell''' als Allzweckwaffe. Wenn man es einmal hat, will man es nicht mehr missen.

* Eine Grundausrüstung zum Löten. Detaillierte Informationen zum Löten findest Du im Artikel [[Löten_(praktisch)]].
** '''Lötkolben''' mindestens 30 Watt
** ''' Lötzinn''' 1 mm
** '''Lötschwamm '''. Ein gut mit Wasser angefeuchteter Baumwoll-Lumpen (gefaltete "Jute-Tasche") tut es auch.
** '''Entlötlitze'''

* Ein '''Netzteil mit Strombegrenzung''' hilft zu verhindern, dass Dir ständig die Bauteile flöten gehen. Oder Du nimmst deine Schaltungen zunächst mit Batterien oder Akkus in Betrieb, dann kostet es "nur" die Schaltung. Denn bei Batterien/Akkus ist auch darauf zu achten, dass bei einem Kurzschluss sehr hohe Ströme fließen können! Als Strombegrenzung für die Schaltung kann bei kleinen Aufbauten eine 6 V/100 mA Glühlampe in Serie benutzt werden ([http://www.mikrocontroller.net/topic/61119#480376 Forenbeitrag]). Bei einem Kurzschluss heizt sich durch den hohen Strom der Faden auf, die Lampe wird hell, der Widerstand des Fadens nimmt zu, und es können nur die 100 mA zur Schaltung kommen.

* Ein '''[http://de.wikipedia.org/wiki/Multimeter Multimeter]''' zum Messen von Spannungen, Strömen und Widerständen. Eine Überlegung wert ist der Kauf zweier Multimeter, weil man dann z. B. gleichzeitig Strom und Spannung messen kann. Prüfspitzen in Klemmausführung haben den Vorteil, dass man die Hände frei hat für wichtigere Dinge. [http://de.wikipedia.org/wiki/Digitalmultimeter Digitale Multimeter] sind in der Regel günstiger als die analogen (Beispiel: 3,95 € bei [http://www.pollin.de pollin]).

* Ein '''[[Oszilloskop]]''' ist zu Beginn noch nicht unbedingt notwendig. Wenn man sich eine Weile mit der Materie beschäftigt, kommt der Wunsch danach von alleine. Ein kleiner Ratgeber zur Auswahl von Oszilloskopen findet man hier im Wiki. ''Tip:''Für I2C und UART reicht bei niedrigen Raten (bis so 16kHz) oft ein PC-Oszilloskop mit einem etwas veränderten Mikrofonkabel.

* Ein '''Simulationstool''' ist nützlich. Mit Simulationsprogrammen kann man sich viel Zeit und Frust ersparen. Man weiß bereits vor dem Aufbau, ob eine Schaltung NICHT funktionieren wird. Der Umkehrschluss ("Das funktioniert dann auch in Echt") ist leider nicht immer möglich.
:Viele kommerzielle, aber auch kostenlos erhältliche Simulationsprogramme sind Abkömmlinge eines Programms namens '''[[SPICE]]'''. Z.B. enthalten die folgenden Programme nicht ganz zufällig je einen SPICE-Kern für die eigentliche Berechnung. Im Gegensatz zum Original-SPICE bieten sie jedoch den Vorteil einer grafischen Benutzeroberfläche.
** Die '''[http://www.electronicsworkbench.com/ Electronic Workbench]''' (aktuelle Versionen heißen '''NI Multisim''', nachdem der Hersteller von National Instruments übernommen wurde) ist in einigen Fachbüchern (s. Franzis Verlag) als abgespeckte Version mit einem geringeren Umfang an simulierbaren Bauteilen beigelegt und als [http://digital.ni.com/worldwide/germany.nsf/web/all/23834AA0D635C68586257124004EF1C9#3 Studentenversion günstiger erhältlich].
** '''[http://www.linear.com/designtools/software/#Spice SwitcherCAD III/LTspice]''' wird vom Hersteller Linear Technology kostenlos abgegeben. Eigentlich zur Unterstützung bei der Entwicklung von Anwendungen mit Linear Technology Produkten gedacht, enthält es doch einen kompletten SPICE-Kern.
** Das früher sehr populäre '''PSpice''' (erste PC SPICE Version, von der es eine kostenlose ''Student Edition'' gab) wurde mittlerweile von Cadence übernommen und in die OrCAD-Produktlinie integriert. Dabei ist die Student Edition weggefallen. Es gibt statt dessen eine '''[http://www.cadence.com/products/orcad/downloads/orcad_demo/index.aspx OrCAD PCB Demo-CD]''', auf der auch eine eingeschränkte PSpice-Version enthalten ist.
** '''[http://ngspice.sourceforge.net/screens.html ngspice]''' ist eine mit diversen Erweiterungen versehene Freie-Software Version von SPICE für diverse Unix Systeme (Solaris, Linux, Mac OS X, etc.) und Windows XP. Es enthält eine graphische Ausgabe, jedoch selber keine graphische, sondern nur eine Texteingabe. Es ist Teil von '''[http://www.geda.seul.org/ gEDA]''', einer Sammlung von freien ''Electronic Design Automation''-Werkzeugen, zu denen auch '''gschem''' als Schaltplan-Editor gehört. Was zur nächsten Kategorie führt:
** '''[http://qucs.sourceforge.net QUCS]''' ist ein gutes Simulationsprogramm, welches sich nicht nur zu Lernzwecken eignet, sondern auch zur Simulation von "echten" Schaltungen (Bauteilkatalog mit Strg-4 abrufen). Nützlich ist die Einbindung der Graphen direkt in den Schaltungseditor, da man so "alles auf einem Blick hat".
** '''[http://ktechlab.org/ KTechLab]''' ist eine Echtzeitsimulation von analogen und digitalen Bauelementen in Kombination mit PIC-Mikrocontrollern.
** '''[http://www.falstad.com/circuit/ P. Falstads Circuit Simulator]''' ist ein Java-Applet, das man direkt aus dem Browser heraus ausführen kann. Die Möglichkeiten sind zwar nicht ganz so umfangreich wie bei den anderen genannten Simulatoren, trotzdem lässt sich mit dem Applet schnell und einfach eine Schaltung simulieren (Vorteil: Programm muss nicht erst installiert werden)
So kann das gesamte Mikrocontrollerprojekt simuliert werden. Aber auch in die Transistor/Operationsverstärker/Logiktechnik kann man sich mit dem Programm gut
einarbeiten.
* Ein '''Schaltplaneditor''' (''schematic capturer'') ist nützlich z. B.
** '''[http://www.abacom-online.de/html/splan.html sEdit ]''' Software für Windows auch als Freewareversion geeignet.
**'''[http://www.cadsoft.de/ Eagle von Cadsoft]''' Der Quasi-Standard für Hobbyanwender. Es ist zwar etwas gewöhnungsbedürftig in der Bedienung, aber wenn man erstmal dahintergekommen ist, was sich Cadsoft dabei gedacht hat, kann man damit leben. Und mit der Freeware-Version, Light- oder auch Non-Profit-Version kann man schon einiges machen. Früher oder später wirst eh nicht darum herumkommen, auch Platinen zu machen, und dann kannst Du schon auf eine Basis von Schaltplänen zurückgreifen, die Du vorher nur z. B. auf Lochraster aufgebaut hast und brav vorher wenigstens einen Schaltplan davon gezeichnet hast.
** Die bereits erwähnte '''[http://www.cadence.com/products/orcad/downloads/orcad_demo/index.aspx OrCAD PCB Demo-CD]''' enthält eine Demo-Version von '''OrCADE Capture'''.
** Das schon erwähnte '''[http://www.geda.seul.org/tools/gschem/index.html gschem]''' aus der gEDA-Sammlung.
** Die freie Software '''[http://www.lis.inpg.fr/realise_au_lis/kicad/ KiCad]''' für Linux und Windows (siehe auch den Artikel [[KiCAD]]).
:Siehe den Artikel [[Schaltplaneditoren]] für weitere Informationen zu Schaltplaneditoren.

* Ein '''Layout-Editor''' ist nützlich, um den Schaltplan dann in eine Vorlage zum Selbstätzen umzusetzen oder die Platine als Datei zum Leiterplattenhersteller zu senden.
** Das bereits erwähnte '''[http://www.cadsoft.de/ Eagle von Cadsoft]''' gilt auch hier als der Standard im Hobbybereich.
**'''[http://www.ibfriedrich.com TARGET 3001! ]''' vom Ing.-Büro Friedrich ist eine komplette Software vom Schaltplan bis zum Layout, inkl. Simulation oder Isolationsfräsen. Die kostenlose [http://www.ibfriedrich.com/download.htm Discover-Version] geht bis 250 Pins. Einen einfachen Einstieg findet man '''[http://ibfriedrich.dyndns.org/wiki/ibfwikide/index.php?title=Kurzeinführung2 hier]'''.
** In der gEDA-Sammlung für Linux findet man '''[http://www.geda.seul.org/tools/pcb/index.html PCB]''', das allerdings noch Ecken und Kanten hat.
** Das bereits erwähnte '''[http://www.lis.inpg.fr/realise_au_lis/kicad/ KiCad]''' ermöglicht ebenfalls die Erstellung von Platinen-Layouts.
** Zum Aufbau auf Platinen mit '''Lochraster''' oder '''Lochstreifen''' gibt es die Tools [http://www.geocities.com/stripboarddesigner/ Stripboard Designer] (Shareware), [http://veecad.com/ VeeCAD] Stripboard Layout Editor und [http://www.abacom-online.de/html/lochmaster.html Lochmaster] (ca. 40€). Beide Tools laufen ab Windows 95. Alternativ kann man mit Papier und Stift entwerfen oder mit einem Zeichenprogramm ([http://www.mikrocontroller.net/topic/112889 Forenbeitrag]).

* Eine kleine '''(LED-) Taschenlampe''', um Bauteile wie Dioden oder schwach bedruckte IC's zu beleuchten, um deren Beschriftung erkennen zu können. Das Tageslicht kann gelegentlich zu "dunkel" sein.

==Baukästen==
Elektronikbaukästen bieten die Möglichkeit, das was man gelernt hat, gleich praktisch anzuwenden. Sie beinhalten die notwendigen Bauteile und sind oft didaktisch sinnvoll aufgebaut.

*'''Kosmos XN'''
** '''XN1000''' Bereits für Kinder geeignet. Prof. Armstrong und der kleine Roboter Robert führen spielend in die Welt der Elektronik ein.
** '''XN2000''' Die Erweiterung.
** '''XN3000''' Nicht mehr auf Kinder, sondern auf Jugendliche ausgerichtet. Relativ anspruchsvoll, aber verständlich.
** ''Nachteil:'' relativ teuer
*'''Busch-Elektronik-Kästen (Conrad)'''
**''Nachteil:'' Weil die Bauteile auf kleinen Platten befestigt sind, kann man mit ihnen keine eigenen Schaltungen aufbauen.
*'''Polytronic A B C ... (ex. DDR)''' aber nicht um jeden Preis im Kaufhaus kaufen - also Vorstufe zum Steckbrett
*'''Lernpaket Elektronik 2006 (amazon)''' Sehr gut geeignet, da echte ungesockelte Bauelemente die überall nachgekauft werden können.
**''Nachteil:'' Steckbrett wird schnell "zu klein"
*'''Lernpaket Elektronik mit ICs (Franzis)''' Ausgezeichnetes Lernpaket für Theorie und Praxis: '''[http://www.franzis.de/elo-das-magazin/literatur-und-software/experimente/lernpaket-elektronik-mit-ics Lernpaket Elektronik mit ICs]'''
**''Besonders schön:'' Es liegt ein großes Breadboard bei
**''Und dazu:'' Es werden nur kommerzielle Bauelemente eingesetzt, alles ist also nachbestellbar, Erweiterungen sind kein Problem.
*'''Lernpaket Sensortechnik (Franzis)''' Hervorragendes Lernpaket für angewandte Sensorelektronik: '''[http://www.elo-web.de/elektronik-lernpakete/mechatronik/elektrotechnik-industrielle-elektronik/lernpaket-sensortechnik Lernpaket Sensortechnik]'''
**''Inhalt:'' Alle gängigen Sensoren, Opto-, Thermo-, Hall-Sensor etc.
**''Weiterhin:'' Interessante ICs: LM386, 555, Bargraph-Treiber, LEDs etc. etc.
*'''NerdKit''' Steckbrett, AVR Microcontroller, LCD Screen, Temperatursensor, Piezo-Summer und weitere Bauteile. Interessante Projekte finden sich auf der '''[http://www.nerdkits.com/ Nerdkits Webseite]'''. ''Die Dokumentation ist englischsprachig.''

== Sinnvolles Wissen ==
*Es schadet nichts, wenn man das [http://de.wikipedia.org/wiki/Ohmsches_Gesetz ohmsche Gesetz] und die [http://de.wikipedia.org/wiki/Kirchhoffsche_Regeln kirchhoffschen Regeln] kennt.
*http://www.tldp.org/HOWTO/html_single/Coffee/ ;)

== Was tun, wenn es brennt? ==

Hier ist eine Liste der üblichen Anfängerfragen. Bitte überprüfe doch all diese Punkte. Falls Du zu einem der Punkte detaillierte Fragen hast, kannst Du Dich auch an die Experten im Forum wenden. Viel Glück bei der Suche!
*'''Anschlüsse vergessen''' Bevor Du die Schaltung das erste Mal an die Spannungsquelle hängst, überprüfe doch folgendes:
**'''VCC''' und '''GND''' Wurden die Bauteile mit der Versorgungsspannung verbunden? In aller Eile vergisst man dies leicht.
**'''Abblockkondensatoren''' Für sichere Funktion die Abblockkondensatoren (oft 100nF) nahe an den Pins anschließen. Sie sollen Störungen abfangen.
*'''Bauteile richtig herum eingesetzt?'''
*'''Wackelkontakt''' am Breadboard. Die Steckbretter haben leider häufig die Eigenschaft, dass die Kontakte nicht perfekt sind.
*'''korrekte Werte''' Gelegentlich liest man von Newbies, die etwas von 100µF am Quarz schreiben und sich ernsthaft wundern, weshalb nichts schwingt...

===Probleme beim Mikrocontroller===
*'''Quarz schwingt nicht'''. Ein Anzeichen hierfür ist, wenn die Spannung zwischen XTAL1 und GND nicht ungefähr 1/2 VCC beträgt.
*'''Steckkontakte''' sind nicht ok - Steckbretter haben manchmal schlechte Kontakte. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, Mikrocontroller mit Sockel auf eine Platine zu löten.
*'''falsche Kondensatoren'''
*'''Bauteil beschädigt'''


==Bezugsquellen==
*'''http://www.csd-electronics.de''' Günstiger Anbieter, führt eigentlich alles was man als Einsteiger braucht, dazu sehr günstig und mit niedrigen Versandkosten. Eine Bestellung aber nur über den Shop zu empfehlen.
*'''http://www.reichelt.de''' Mittel-Günstiger Anbieter, führt leider nicht alles, was das Elektronikerherz begehrt. Der Grund hierfür ist, dass er sich hauptsächlich auf Mainstreamprodukte stützt, die einen großen Absatz finden. Nur so ist der günstige Preis möglich. Mindestbestellwert und Versandkosten nach Deutschland und Österreich sind sehr günstig.
* '''http://www.pollin.de''' Diverse Restposten, sehr günstige Preise aber keine große Auswahl an Standardbauteilen.
* '''http://www.conrad.de'''
* '''http://www.ELV.de'''
* '''http://www.segor.de''' Hat manchmal Teile, die man bei Reichelt, Conrad nicht bekommt.

Der Artikel [[Elektronikversender]] zählt viele weitere Versender auf. Doch sollte man darauf achten, dass gerade sogenannte Distributoren in Deutschland normalerweise nicht an Privatleute verkaufen wollen (eine merkwürdige deutsche Spezialität) und mit Privatleuten auch mal sehr ruppig umgehen. Eine Ausnahme machen einige Distributoren für Studenten, da man sich so erhofft, frühzeitig Kontakt zu späteren gewerblichen Kunden zu bekommen. Eine andere Ausnahme sind normale Versender, die sich zusätzlich als Distributoren betätigen.

Absolute Beginner

2011-09-17T15:39:47Z

Jtr: /* Grundausstattung für das Elektroniklabor */

[[Category:Grundlagen]]

==Einleitung==
<div align="center">
Gestern tat es einen Schlag, 
wovon ich hier berichten mag. 

Drosselspulen, Widerstände, 
alles fällt mir in die Hände. 
Da bau ich eine Schaltung auf. 
Ein Kühlblech kommt da auch noch drauf. 
An Einstellreglern rumgedreht, 
bis dann plötzlich nichts mehr geht. 
Elkos hab ich nicht gebraucht, 
Widerstände abgeraucht. 
Jetzt ist die Bude voller Qualm, 
zum Himmel schick ich einen Psalm. 
Transistoren an den Ohren. 
Dioden an den Hoden. 
Kabel am Nabel. 
Phase an der Nase! 
Herzkammer flimmert; kann nur noch fluchen. 
Muß mir ein neues Hobby suchen! 
MfG Paul </div>

 
Dass dieses von Paul so plastisch dargestellte Anfängerszenario gar nicht erst eintritt, werden auf dieser Artikelseite von http://www.mikrocontroller.net einige Dinge aufgeführt, die unbedingt notwendig sind, wenn man sich mit Elektronikbasteleien auseinandersetzt. Die Seite richtet sich bewusst an den absoluten Anfänger um so interessierten Leuten den Einstieg in die Welt der Elektronik und damit auch zum Programmieren von Mikrocontrollern möglichst einfach zu gestalten.

Natürlich ist das Programmieren von Mikrocontrollern auch ohne Elektronikkenntnisse machbar, aber die Aussenanbindung eines Mikrocontrollers zu verstehen ist häufig sinnvoll, so z. B. wenn man ein Signal auswerten möchte.

Die Grundlage für diesen Artikel bildet dieser [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-344257.html#new Thread] aus dem Forum.

==Sicherheit==

Bleibt gesund! Denkt daran, dass nicht nur Strom und Spannung bei dem neuen interessanten Hobby gefährlich sein können, sondern auch Hitze, Licht (Laser), Schall, Chemikalien (Entwickler, Ätzbäder, Lötrauch) usw. Lieber einmal mehr fragen, als einmal zu wenig. Und vielleicht bewahrt eure Frage euch und den Nächsten vor Schaden!

===Versuchsaufbauten >60V (DC)===
Tipp aus dem Forum [http://www.mikrocontroller.net/topic/181266#1750311]:
<pre>
Diplomand schrieb:
> Oder wie geht es auf'er Arbeit zu in Puncto
> Versuchsaufbauten?

Alles was über 60V (DC) ist muß bei anliegender Spannung
mindestens unter 1 cm dickes Plexiglas.

Gruß Anja
</pre>

==Literatur==
Ohne Lektüre (egal ob in Papierform oder im Internet) wird das mit der Elektronik in Eigenregie nix.
Möchte man sich ernsthaft mit der Materie beschäftigen, so kommt man nicht umhin, sich mit den Grundlagen der Elektronik zu beschäftigen. Während man im Internet viele Schaltungen findet, die einfach nachzubauen sind, bietet sich für das Grundlagenstudium eher ein Buch an. Da gute Elektronikbücher häufig teuer sind, will ich Dir folgenden Tipp geben: Schau einfach mal in die nächste größere Bibliothek. Wenn Dir ein Buch dort gefällt, kannst Du es jederzeit noch kaufen. Wer sich nicht irgendwann mit den Grundlagen beschäftigt, wird nie über das Stadium herauskommen, in dem er Schaltungen aus dem Internet kopiert. Aber unser aller Ziel ist es doch, auch zu verstehen, weshalb hier jetzt genau der rot-rot-schwarze Widerstand rein muss und was er tut...
*'''Fachzeitschriften''' am Kiosk
*'''Internet'''
**'''[http://www.elektronik-kompendium.de/ Das Elektronik Kompendium]''' Ziel von das ELKO ist es die Themen Elektronik, Computertechnik, Kommunikationstechnik und Netzwerktechnik allgemeinverständlich zu erklären und der Allgemeinheit zu präsentieren. Die Zielgruppe sind vor allem Schüler und Auszubildende, die sich mit Elektronik näher beschäftigen müssen oder wollen. Weiterhin sollen alle privat und beruflich an Elektronik interessierte angesprochen werden.
**'''http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/''' Es gibt zwar von der Startseite des ELKO einen Link zum FAQ, aber es schadet sicher nicht, es hier explizit aufzuführen.
**'''http://www.b-kainka.de/'''
**'''http://www.dieelektronikerseite.de/'''
**'''http://www.howstuffworks.com/'''
**'''Datenblatt (Datasheet)''' zu den meisten Bauteilen, wird vom Hersteller ein Datasheet angeboten. Es ist sinnvoll, dies wenigstens einmal durchzulesen, auch wenn man am Anfang wenig mit den ganzen Fachbegriffen anfangen kann.
**Diverse Application Notes der großen Halbleiterhersteller sind auch immer eine gute Informationsquelle und beschäftigen sich teilweise auch mit sehr grundlegenden Problemen
*'''Bücher'''
**'''[http://www.amazon.com/gp/product/0521370957/103-9884703-3518215?v=glance&n=283155 Art Of Electronics]''' Bitte nur die englische Version nutzen, da die Übersetzung nicht gut gelungen ist.
** '''[http://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/3426037920/qid=1146692611/sr=8-1/ref=sr_8_xs_ap_i1_xgl/302-0461878-1759243 Elektronik ohne Geheimnisse]''' Von der Anfängerschaltung bis zum Radio Franzis-Verlag ISBN 3-426-03792-0
**'''Schaltkreisbastelbuch''' von H.Jakubaschk und das
**'''Radiobastelbuch''' von K.H. Schubert. Das sind sehr alte DDR-Bücher. Aber die sind für Einsteiger äußerst nahrhaft.
**'''Tabellenbuch''' ein beliebiges Elektronik Tabellenbuch, hier findest Du die mathematischen Grundlagen als Formelsammlung. Es wird Dich als Nachschlagewerk bis zur Rente begleiten.
** [http://www.generalatomic.com/teil1/index.html Das Telekosmos-Praktikum (Teil 1)]
** '''[http://www.amazon.de/Elektronik-nicht-schwer-Experimente-Gleichstrom/dp/3921608325 Elektronik - gar nicht schwer]''' Es gibt davon verschiedene Bände. Band 1 ist für den absoluten Einstieg gut, allerdings sind die Schaltungen darin für etwas Fortgeschrittene nicht mehr besonders interesssant. Band 2 hingegen ist sowohl für Einsteiger als auch für Fortgeschrittene empfehlenswert!

==Grundausstattung für das Elektroniklabor==
In der folgenden Liste werden die wichtigsten Bauteile aufgeführt, die in keinem Elektroniklabor fehlen dürfen. Da es eine Unmenge an Angeboten der einzelnen Bauteile gibt, wird auf der Seite [[Standardbauelemente]] darauf hingewiesen, welche Bauteile sich im Laufe der Zeit als sinnvoll dargestellt haben.

* [[Steckbrett]] Mit dem Steckbrett (Breadboard) kann man schnell und ohne Lötkolben eine Schaltung zum Testen aufbauen. Zur Auswahl des richtigen Drahts fürs Steckbrett sind in folgendem Thread nützliche Informationen zu finden: [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-350462.html#new]. Alternativ gibt es hier [http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=260855067200] für 3,50€ ein Satz (75 Stück) fertig konfektionierte Steckbrett-Kabel.
*'''Widerstände:''' 330 Ω, 1 kΩ, 3.3 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ, 1 MΩ (lies: "Ohm"/"Kilo-Ohm"/"Mega-Ohm")
*'''Potentiometer:''' 1 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ
*'''Elektrolytkondensatoren''' ("Elkos"): 1 µF, 10 µF, 470µF, 1000µF, 2200 µF (lies: "Mikro-Farad"). Eine Spannungsfestigkeit von 25 Volt ist für den Anfang ausreichend.
*'''Keramikkondensatoren:''' 100 nF, 15pF (letztere für Quarze)
*'''Dioden:''' 1N4148, 1N4007, BAT43 (Schottky)
*'''[[LED]]s''' verschiedenfarbig, je nach Geschmack
*'''[[Transistor]]en:''' BC547, BC557. (Dies sind die beiden Standard npn- bzw. pnp-Transistortypen.) und BC327, BC337 (höherer Kollektorstrom, trotzdem Standard)
*'''Operationsverstärker ("OpAmp"):''' LM324 (der LM741 ist weniger gut geeignet)
*'''Universal-Timer-IC:''' NE555. Wenn man mit 3,3V Mikrocontrollern arbeitet, dann eventuell die nur wenige Cent teureren CMOS-Version wie LM'''C'''555, I'''C'''M7555, TS555, TM'''C'''555, usw. Diese lassen sich mit niedrigeren Betriebsspannungen betreiben (Datenblatt checken!), während der bipolare NE555 etwa mindestens 4,5V benötigt.
*'''[[AVR-Tutorial:_Equipment#Spannungsversorgung|Spannungsregler]]:''' Ein 7805-Festspannungsregler für die Bereitstellung von 5 V ist sinnvoll, wenn man mal eine Schaltung autark betreiben will. Dann benötigt man in den meisten Fällen noch einen geeigneten Trafo mit einem Brückengleichrichter und einem Glättungskondensator oder ein kleines Steckernetzteil als Basisversorgung für den Spannungsregler. Ein regelbares Netzteil mit Anzeige ist ebenfalls einsetzbar, birgt aber eine Gefahr in sich. Einige ICs, darunter Mikrocontroller, haben enge Betriebsgrenzen, in denen sie funktionieren bzw. oberhalb denen sie sterben (siehe unter ''Absolute Maximum Ratings'' im Datenblatt). Irgendwann ist der Stellknopf am Labornetzteil dann doch höhergestellt, als es dem Chip gut tut...
*'''Schalter''' einfache Schiebeschalter (EIN/AUS)
*'''Taster: ''' Prellfreier Digitaster
*'''Lötnägel''' Sind dazu gedacht, auf Platinen eingelötet zu werden. Auf Breadboards haben sie nichts verloren, weil sie mit einem Durchmesser von 1 mm dafür zu dick sind.
* '''Ein Satz Schnellverbinder-Kabel''' mit Krokodilklemmen an beiden Enden
*'''Draht'''
** dünne Litze,
** dünner isolierter Draht (je dünner desto besser), ideal: Wrap-Draht ca. AWG30, leider etwas schwer erhältlich und teuer,
** dünner blanker verzinnter Draht (möglichst < 0,5mm, leider etwas schwer erhältlich), oder lötbarer Silberdraht.

230V-Litze oder Klingeldraht sollte man zum Aufbau von Lochraster-Schaltungen nicht verwenden. Leitungen mit größerem Querschnitt kommen nur zum Einsatz, wenn ernsthaft Strom fließen soll.

Zur Aufbewahrung der Kleinteile ist ein Sortimentkasten sehr zu empfehlen. Man muss sich nicht von vornherein auf spezielle Bauteile festlegen.

Eine weiterreichende Liste von Standard-Bauelementen findet sich [[Standardbauelemente|hier]].

==Werkzeug==
* Eine eigene '''Bastelecke''', in der ein Aufbau auch mal ein, zwei Wochen [http://www.mikrocontroller.net/topic/15027#104245 liegenbleiben] kann, bis man wieder Lust oder Zeit hat, was daran zu machen. Bau Dir den Schreibtisch vorm PC nicht zu – Du brauchst den Zugang hierher ;-)

* Eine '''stabile Unterlage''', z. B. eine Holzplatte. Die nimmt es im Gegensatz zum Wohnzimmertisch nicht übel, wenn der Lötkolben mal umfällt und einen Brandfleck hinterlässt, oder wenn abgeknipste, scharfe Drahtspitzen (Platinenunterseiten!) kratzen.

* Ein '''kleiner Schraubendreher''' als Allzweckwerkzeug zum Drücken, Klopfen, Justieren, ICs-aus-dem-Sockel-hebeln, Kabel beim Löten Fixieren. Ach ja, Schrauben drehen kann man damit auch.

* Eine gute, spitze '''Pinzette''' zum Greifen und Richten kleiner Bauteile, Drähte einstecken usw. Außerdem eine Klemmpinzette mit flacher Spitze zum Fixieren von Bauteilen.

* Ein '''Seitenschneider''', klein, zum Durchtrennen von Drähten. Opas Kneifzange ist ungeeignet, Omas Handarbeitsschere auch.

* Eine '''Spitzzange''', klein, für alles, wofür die Pinzette nicht kräftig genug ist.

* Eine '''Abisolierzange''', Bauform vgl. Wasserrohrzange. Die symmetrischen mit dem Loch vorne sind eher für Starkstromleitungen gedacht.

* Ein '''Skalpell''' als Allzweckwaffe. Wenn man es einmal hat, will man es nicht mehr missen.

* Eine Grundausrüstung zum Löten. Detaillierte Informationen zum Löten findest Du im Artikel [[Löten_(praktisch)]].
** '''Lötkolben''' mindestens 30 Watt
** ''' Lötzinn''' 1 mm
** '''Lötschwamm '''. Ein gut mit Wasser angefeuchteter Baumwoll-Lumpen (gefaltete "Jute-Tasche") tut es auch.
** '''Entlötlitze'''

* Ein '''Netzteil mit Strombegrenzung''' hilft zu verhindern, dass Dir ständig die Bauteile flöten gehen. Oder Du nimmst deine Schaltungen zunächst mit Batterien oder Akkus in Betrieb, dann kostet es "nur" die Schaltung. Denn bei Batterien/Akkus ist auch darauf zu achten, dass bei einem Kurzschluss sehr hohe Ströme fließen können! Als Strombegrenzung für die Schaltung kann bei kleinen Aufbauten eine 6 V/100 mA Glühlampe in Serie benutzt werden ([http://www.mikrocontroller.net/topic/61119#480376 Forenbeitrag]). Bei einem Kurzschluss heizt sich durch den hohen Strom der Faden auf, die Lampe wird hell, der Widerstand des Fadens nimmt zu, und es können nur die 100 mA zur Schaltung kommen.

* Ein '''[http://de.wikipedia.org/wiki/Multimeter Multimeter]''' zum Messen von Spannungen, Strömen und Widerständen. Eine Überlegung wert ist der Kauf zweier Multimeter, weil man dann z. B. gleichzeitig Strom und Spannung messen kann. Prüfspitzen in Klemmausführung haben den Vorteil, dass man die Hände frei hat für wichtigere Dinge. [http://de.wikipedia.org/wiki/Digitalmultimeter Digitale Multimeter] sind in der Regel günstiger als die analogen (Beispiel: 3,95 € bei [http://www.pollin.de pollin]).

* Ein '''[[Oszilloskop]]''' ist zu Beginn noch nicht unbedingt notwendig. Wenn man sich eine Weile mit der Materie beschäftigt, kommt der Wunsch danach von alleine. Ein kleiner Ratgeber zur Auswahl von Oszilloskopen findet man hier im Wiki. ''Tip:''Für I2C und UART reicht bei niedrigen Raten (bis so 16kHz) oft ein PC-Oszilloskop mit einem etwas veränderten Mikrofonkabel.

* Ein '''Simulationstool''' ist nützlich. Mit Simulationsprogrammen kann man sich viel Zeit und Frust ersparen. Man weiß bereits vor dem Aufbau, ob eine Schaltung NICHT funktionieren wird. Der Umkehrschluss ("Das funktioniert dann auch in Echt") ist leider nicht immer möglich.
:Viele kommerzielle, aber auch kostenlos erhältliche Simulationsprogramme sind Abkömmlinge eines Programms namens '''[[SPICE]]'''. Z.B. enthalten die folgenden Programme nicht ganz zufällig je einen SPICE-Kern für die eigentliche Berechnung. Im Gegensatz zum Original-SPICE bieten sie jedoch den Vorteil einer grafischen Benutzeroberfläche.
** Die '''[http://www.electronicsworkbench.com/ Electronic Workbench]''' (aktuelle Versionen heißen '''NI Multisim''', nachdem der Hersteller von National Instruments übernommen wurde) ist in einigen Fachbüchern (s. Franzis Verlag) als abgespeckte Version mit einem geringeren Umfang an simulierbaren Bauteilen beigelegt und als [http://digital.ni.com/worldwide/germany.nsf/web/all/23834AA0D635C68586257124004EF1C9#3 Studentenversion günstiger erhältlich].
** '''[http://www.linear.com/designtools/software/#Spice SwitcherCAD III/LTspice]''' wird vom Hersteller Linear Technology kostenlos abgegeben. Eigentlich zur Unterstützung bei der Entwicklung von Anwendungen mit Linear Technology Produkten gedacht, enthält es doch einen kompletten SPICE-Kern.
** Das früher sehr populäre '''PSpice''' (erste PC SPICE Version, von der es eine kostenlose ''Student Edition'' gab) wurde mittlerweile von Cadence übernommen und in die OrCAD-Produktlinie integriert. Dabei ist die Student Edition weggefallen. Es gibt statt dessen eine '''[http://www.cadence.com/products/orcad/downloads/orcad_demo/index.aspx OrCAD PCB Demo-CD]''', auf der auch eine eingeschränkte PSpice-Version enthalten ist.
** '''[http://ngspice.sourceforge.net/screens.html ngspice]''' ist eine mit diversen Erweiterungen versehene Freie-Software Version von SPICE für diverse Unix Systeme (Solaris, Linux, Mac OS X, etc.) und Windows XP. Es enthält eine graphische Ausgabe, jedoch selber keine graphische, sondern nur eine Texteingabe. Es ist Teil von '''[http://www.geda.seul.org/ gEDA]''', einer Sammlung von freien ''Electronic Design Automation''-Werkzeugen, zu denen auch '''gschem''' als Schaltplan-Editor gehört. Was zur nächsten Kategorie führt:
** '''[http://qucs.sourceforge.net QUCS]''' ist ein gutes Simulationsprogramm, welches sich nicht nur zu Lernzwecken eignet, sondern auch zur Simulation von "echten" Schaltungen (Bauteilkatalog mit Strg-4 abrufen). Nützlich ist die Einbindung der Graphen direkt in den Schaltungseditor, da man so "alles auf einem Blick hat".
** '''[http://ktechlab.org/ KTechLab]''' ist eine Echtzeitsimulation von analogen und digitalen Bauelementen in Kombination mit PIC-Mikrocontrollern.
** '''[http://www.falstad.com/circuit/ P. Falstads Circuit Simulator]''' ist ein Java-Applet, das man direkt aus dem Browser heraus ausführen kann. Die Möglichkeiten sind zwar nicht ganz so umfangreich wie bei den anderen genannten Simulatoren, trotzdem lässt sich mit dem Applet schnell und einfach eine Schaltung simulieren (Vorteil: Programm muss nicht erst installiert werden)
So kann das gesamte Mikrocontrollerprojekt simuliert werden. Aber auch in die Transistor/Operationsverstärker/Logiktechnik kann man sich mit dem Programm gut
einarbeiten.
* Ein '''Schaltplaneditor''' (''schematic capturer'') ist nützlich z. B.
** '''[http://www.abacom-online.de/html/splan.html sEdit ]''' Software für Windows auch als Freewareversion geeignet.
**'''[http://www.cadsoft.de/ Eagle von Cadsoft]''' Der Quasi-Standard für Hobbyanwender. Es ist zwar etwas gewöhnungsbedürftig in der Bedienung, aber wenn man erstmal dahintergekommen ist, was sich Cadsoft dabei gedacht hat, kann man damit leben. Und mit der Freeware-Version, Light- oder auch Non-Profit-Version kann man schon einiges machen. Früher oder später wirst eh nicht darum herumkommen, auch Platinen zu machen, und dann kannst Du schon auf eine Basis von Schaltplänen zurückgreifen, die Du vorher nur z. B. auf Lochraster aufgebaut hast und brav vorher wenigstens einen Schaltplan davon gezeichnet hast.
** Die bereits erwähnte '''[http://www.cadence.com/products/orcad/downloads/orcad_demo/index.aspx OrCAD PCB Demo-CD]''' enthält eine Demo-Version von '''OrCADE Capture'''.
** Das schon erwähnte '''[http://www.geda.seul.org/tools/gschem/index.html gschem]''' aus der gEDA-Sammlung.
** Die freie Software '''[http://www.lis.inpg.fr/realise_au_lis/kicad/ KiCad]''' für Linux und Windows (siehe auch den Artikel [[KiCAD]]).
:Siehe den Artikel [[Schaltplaneditoren]] für weitere Informationen zu Schaltplaneditoren.

* Ein '''Layout-Editor''' ist nützlich, um den Schaltplan dann in eine Vorlage zum Selbstätzen umzusetzen oder die Platine als Datei zum Leiterplattenhersteller zu senden.
** Das bereits erwähnte '''[http://www.cadsoft.de/ Eagle von Cadsoft]''' gilt auch hier als der Standard im Hobbybereich.
**'''[http://www.ibfriedrich.com TARGET 3001! ]''' vom Ing.-Büro Friedrich ist eine komplette Software vom Schaltplan bis zum Layout, inkl. Simulation oder Isolationsfräsen. Die kostenlose [http://www.ibfriedrich.com/download.htm Discover-Version] geht bis 250 Pins. Einen einfachen Einstieg findet man '''[http://ibfriedrich.dyndns.org/wiki/ibfwikide/index.php?title=Kurzeinführung2 hier]'''.
** In der gEDA-Sammlung für Linux findet man '''[http://www.geda.seul.org/tools/pcb/index.html PCB]''', das allerdings noch Ecken und Kanten hat.
** Das bereits erwähnte '''[http://www.lis.inpg.fr/realise_au_lis/kicad/ KiCad]''' ermöglicht ebenfalls die Erstellung von Platinen-Layouts.
** Zum Aufbau auf Platinen mit '''Lochraster''' oder '''Lochstreifen''' gibt es die Tools [http://www.geocities.com/stripboarddesigner/ Stripboard Designer] (Shareware), [http://veecad.com/ VeeCAD] Stripboard Layout Editor und [http://www.abacom-online.de/html/lochmaster.html Lochmaster] (ca. 40€). Beide Tools laufen ab Windows 95. Alternativ kann man mit Papier und Stift entwerfen oder mit einem Zeichenprogramm ([http://www.mikrocontroller.net/topic/112889 Forenbeitrag]).

* Eine kleine '''(LED-) Taschenlampe''', um Bauteile wie Dioden oder schwach bedruckte IC's zu beleuchten, um deren Beschriftung erkennen zu können. Das Tageslicht kann gelegentlich zu "dunkel" sein.

==Baukästen==
Elektronikbaukästen bieten die Möglichkeit, das was man gelernt hat, gleich praktisch anzuwenden. Sie beinhalten die notwendigen Bauteile und sind oft didaktisch sinnvoll aufgebaut.

*'''Kosmos XN'''
** '''XN1000''' Bereits für Kinder geeignet. Prof. Armstrong und der kleine Roboter Robert führen spielend in die Welt der Elektronik ein.
** '''XN2000''' Die Erweiterung.
** '''XN3000''' Nicht mehr auf Kinder, sondern auf Jugendliche ausgerichtet. Relativ anspruchsvoll, aber verständlich.
** ''Nachteil:'' relativ teuer
*'''Busch-Elektronik-Kästen (Conrad)'''
**''Nachteil:'' Weil die Bauteile auf kleinen Platten befestigt sind, kann man mit ihnen keine eigenen Schaltungen aufbauen.
*'''Polytronic A B C ... (ex. DDR)''' aber nicht um jeden Preis im Kaufhaus kaufen - also Vorstufe zum Steckbrett
*'''Lernpaket Elektronik 2006 (amazon)''' Sehr gut geeignet, da echte ungesockelte Bauelemente die überall nachgekauft werden können.
**''Nachteil:'' Steckbrett wird schnell "zu klein"
*'''Lernpaket Elektronik mit ICs (Franzis)''' Ausgezeichnetes Lernpaket für Theorie und Praxis: '''[http://www.franzis.de/elo-das-magazin/literatur-und-software/experimente/lernpaket-elektronik-mit-ics Lernpaket Elektronik mit ICs]'''
**''Besonders schön:'' Es liegt ein großes Breadboard bei
**''Und dazu:'' Es werden nur kommerzielle Bauelemente eingesetzt, alles ist also nachbestellbar, Erweiterungen sind kein Problem.
*'''Lernpaket Sensortechnik (Franzis)''' Hervorragendes Lernpaket für angewandte Sensorelektronik: '''[http://www.elo-web.de/elektronik-lernpakete/mechatronik/elektrotechnik-industrielle-elektronik/lernpaket-sensortechnik Lernpaket Sensortechnik]'''
**''Inhalt:'' Alle gängigen Sensoren, Opto-, Thermo-, Hall-Sensor etc.
**''Weiterhin:'' Interessante ICs: LM386, 555, Bargraph-Treiber, LEDs etc. etc.
*'''NerdKit''' Steckbrett, AVR Microcontroller, LCD Screen, Temperatursensor, Piezo-Summer und weitere Bauteile. Interessante Projekte finden sich auf der '''[http://www.nerdkits.com/ Nerdkits Webseite]'''. ''Die Dokumentation ist englischsprachig.''

== Sinnvolles Wissen ==
*Es schadet nichts, wenn man das [http://de.wikipedia.org/wiki/Ohmsches_Gesetz ohmsche Gesetz] und die [http://de.wikipedia.org/wiki/Kirchhoffsche_Regeln kirchhoffschen Regeln] kennt.
*http://www.tldp.org/HOWTO/html_single/Coffee/ ;)

== Was tun, wenn es brennt? ==

Hier ist eine Liste der üblichen Anfängerfragen. Bitte überprüfe doch all diese Punkte. Falls Du zu einem der Punkte detaillierte Fragen hast, kannst Du Dich auch an die Experten im Forum wenden. Viel Glück bei der Suche!
*'''Anschlüsse vergessen''' Bevor Du die Schaltung das erste Mal an die Spannungsquelle hängst, überprüfe doch folgendes:
**'''VCC''' und '''GND''' Wurden die Bauteile mit der Versorgungsspannung verbunden? In aller Eile vergisst man dies leicht.
**'''Abblockkondensatoren''' Für sichere Funktion die Abblockkondensatoren (oft 100nF) nahe an den Pins anschließen. Sie sollen Störungen abfangen.
*'''Bauteile richtig herum eingesetzt?'''
*'''Wackelkontakt''' am Breadboard. Die Steckbretter haben leider häufig die Eigenschaft, dass die Kontakte nicht perfekt sind.
*'''korrekte Werte''' Gelegentlich liest man von Newbies, die etwas von 100µF am Quarz schreiben und sich ernsthaft wundern, weshalb nichts schwingt...

===Probleme beim Mikrocontroller===
*'''Quarz schwingt nicht'''. Ein Anzeichen hierfür ist, wenn die Spannung zwischen XTAL1 und GND nicht ungefähr 1/2 VCC beträgt.
*'''Steckkontakte''' sind nicht ok - Steckbretter haben manchmal schlechte Kontakte. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, Mikrocontroller mit Sockel auf eine Platine zu löten.
*'''falsche Kondensatoren'''
*'''Bauteil beschädigt'''


==Bezugsquellen==
*'''http://www.csd-electronics.de''' Günstiger Anbieter, führt eigentlich alles was man als Einsteiger braucht, dazu sehr günstig und mit niedrigen Versandkosten. Eine Bestellung aber nur über den Shop zu empfehlen.
*'''http://www.reichelt.de''' Mittel-Günstiger Anbieter, führt leider nicht alles, was das Elektronikerherz begehrt. Der Grund hierfür ist, dass er sich hauptsächlich auf Mainstreamprodukte stützt, die einen großen Absatz finden. Nur so ist der günstige Preis möglich. Mindestbestellwert und Versandkosten nach Deutschland und Österreich sind sehr günstig.
* '''http://www.pollin.de''' Diverse Restposten, sehr günstige Preise aber keine große Auswahl an Standardbauteilen.
* '''http://www.conrad.de'''
* '''http://www.ELV.de'''
* '''http://www.segor.de''' Hat manchmal Teile, die man bei Reichelt, Conrad nicht bekommt.

Der Artikel [[Elektronikversender]] zählt viele weitere Versender auf. Doch sollte man darauf achten, dass gerade sogenannte Distributoren in Deutschland normalerweise nicht an Privatleute verkaufen wollen (eine merkwürdige deutsche Spezialität) und mit Privatleuten auch mal sehr ruppig umgehen. Eine Ausnahme machen einige Distributoren für Studenten, da man sich so erhofft, frühzeitig Kontakt zu späteren gewerblichen Kunden zu bekommen. Eine andere Ausnahme sind normale Versender, die sich zusätzlich als Distributoren betätigen.

Steckbrett

2011-09-16T15:33:41Z

Jtr: /* Weblinks */

[[Bild:steckbrett.jpg|miniatur|rechts|280px|zwei zusammengeclipste Steckbretter]]
[[Bild:steckbrett_verbindungen.jpg|miniatur|rechts|280px|interne Verbindungen des Steckbretts in orange]]

Das Steckbrett auch Steckplatine genannt ist eine gute Möglichkeit um schnell einen Prototypen einer Schaltung aufzubauen und in einem iterativen Entwicklungsprozess zu verbessern.
Heutzutage wird auch oft der engl. Begriff [[Breadboard]] verwendet

== Do's and Do Not's beim Arbeiten mit Steckbrettern ==
Nutzer von Steckbrettern bemängeln immer wieder die schlechte Qualität (ausgeleierte Kontakte, auffallend hohe Übergangswiderstände usw.). Viele dieser Probleme entstehen durch unsachgemäße Handhabung. Aus diesem Grund folgt hier eine Aufstellung der Do's and Do Not's:

=== Do Not's ===
* Drahtenden sollten nicht allzu dick sein, da es ansonsten zum ausleiern der Kontakte kommen kann. Notfalls Drahtenden mit dünnerem Draht 'verlängern'.
* Gegurtete Bauteile sollten nicht als Ganzes vom Gurt gelöst und in das Breadboard gesteckt werden, da sich Kleberreste, welche an den Drahtenden haften, sich auf den Kontaktzungen festsetzen und so den Übergangswiderstand dauerhaft erhöhen bzw. sogar gegen unendlich treiben. Diese Bauteile sollten also ausserhalb des gegurteten Bereiches abgezwickt werden.

=== Do's ===
* SIL-Buchsen (Single-in-Line = "Halbe IC-Fassung") für Bauelemente mit kurzen Anschlussdrähten verwenden
* An der Unterseite aufgeklebten Schaumstoff entfernen, dann lassen sich die Kontaktfedern zum reparieren und reinigen herausnehmen
* Die oft verwendeten Metallträgerplatten sind ungünstig: zusätzliche Streukapazität - besser Trägerplatten mit geringer Dielektrizitätskonstante verwenden
* Verschmutzung vermeiden: Kriechströme (Feuchtigkeit)
* Litzen mit Drahtenden und Schrumpfschlauch versehen
* Maximal empfohlene Spannung: 30 V
* Maximal empfohlener Strom: 1 A
* Der Kontaktwiderstand zwischen Kontaktfeder und Anschlussdraht eines Bauelementes beträgt typischerweise 5 - 25 mOhm
* Die Kapazität zwischen Kontaktfedern beträgt ca. 1-2 pF

Hier finden sich viele Beispiele für Breadboard-Schaltungen:
* [http://www.franzis.de/elo-das-magazin ELO-Online-Magazin]
* [http://www.dieelektronikerseite.de Die Elektronikerseite]

== Weblinks ==
* Eine Reihe sehr guter Tipps für die Arbeit mit Breadboards findet sich unter [http://www.elo-web.de/elo/aktuelles-und-uebersicht/tipps-und-tricks Breadboardtipps in ELO-web.de]
* [http://www.national.com/rap/Story/0,1562,8,00.html] Bob Pease zum Thema wann man "solderless breadboards" besser nicht benutzen sollte: "...solderless breadboards are unsuitable for any applications other than medium-speed, medium-impedance-level, and medium-precision circuits."
* [http://tinkerlog.com/2009/01/18/attiny-breadboard-headers/ ATtiny breadboard headers] von Alex
* [http://diy4fun.blogspot.com/2010/02/atmega-1632-pinout-sticker.html DIY Pinout Sticker] - Pfiffiges, selbstgemachtes Hilfsmittel
* [http://oomlout.co.uk/?p=189 How-to Breadboard Arduino Compatible] (ATmega168)
* [http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=260855067200] Günstig(st?)e Quelle für die Steckbrett-Verdrahtungskäbelchen
* Online-Programme:
** [http://rev-ed.co.uk/picaxe/pebble/ Pebble] - Online Layoutprogramm für einfache, kleine Breadboard-Aufbauten
** [http://www.dieelektronikerseite.de/Tools/V-Breadboard/index.html DES-Steckboard]
** [http://www.musicfromouterspace.com/ElectronicTools/virtualbreadboard/index.html VirtualBreadboard]

== Siehe auch ==
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Steckplatine de.wikipedia.org/wiki/Steckplatine]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/58204 Diskussion im Forum mit Bezugsquellen]
* [[Absolute_Beginner-AVR_Steckbrettprojekte|Absolute_Beginner-AVR_Steckbrettprojekte]] AVR Steckbrettschaltungen
* [[Breadboard]] Übersicht über verschiedene Prototyp Methoden
* [[SMD 2 Steckbrett Adapter]]
* [[Schaltplaneditoren#Fritzing]]
* [[Lochrasterplatine]]

[[Category:Platinen]]
[[Kategorie:Boards]]