Einrichten eines Heimlabors

Um die in diesem Band beschriebenen Schaltungen zu bauen, benötigen Sie einen kleinen Arbeitsbereich sowie einige Werkzeuge und wichtiges Zubehör. Dieser Abschnitt beschreibt den Aufbau eines Heimelektroniklabors.

Arbeitsbereich

Ein Arbeitsbereich sollte aus einer großen Werkbank, einem Schreibtisch oder einem Tisch (vorzugsweise aus Holz) für die Schaltungsmontage bestehen, mit Haushaltsstrom (120 Volt Wechselstrom), der leicht zugänglich ist, um Lötgeräte, Netzteile und alle Testgeräte mit Strom zu versorgen. Dafür eignen sich sehr gut preiswerte Schreibtische, die für den Computergebrauch bestimmt sind. Vermeiden Sie einen Schreibtisch mit Metalloberflächen, da die elektrische Leitfähigkeit einer Metalloberfläche sowohl eine Stromschlaggefahr als auch die sehr deutliche Möglichkeit von unbeabsichtigten „Kurzschlüssen“ darstellt, die durch die Berührung von Schaltungskomponenten mit der Metalltischplatte entstehen. Tischoberflächen aus Vinyl und Kunststoff sind zu vermeiden, da sie große elektrostatische Aufladungen erzeugen und speichern können, die empfindliche elektronische Komponenten beschädigen können. Außerdem schmelzen diese Materialien leicht, wenn sie heißen Lötkolben und geschmolzenen Lottröpfchen ausgesetzt werden.

Wenn Sie keine Werkbank mit Holzoberfläche erhalten, können Sie jede Art von Tisch oder Schreibtisch in einen verwandeln, indem Sie ein Stück Sperrholz darauf legen. Wenn Sie mit Holzbearbeitungswerkzeugen einigermaßen geübt sind, können Sie Ihren eigenen Schreibtisch aus Sperrholz und 2x4-Platten bauen.

Der Arbeitsbereich sollte gut beleuchtet und komfortabel sein. Ich habe ein kleines Radio auf meiner eigenen Werkbank eingerichtet, um beim Experimentieren Musik oder Nachrichten zu hören. Meine eigene Werkbank hat an der Unterseite eine „Steckdosenleiste“ und eine Schalterbaugruppe, an die ich alle 120-Volt-Geräte anschließe. Es ist praktisch, einen einzigen Schalter zu haben, um alle auszuschalten Strom bei einem versehentlichen Kurzschluss!

Tools

Für grundlegende Elektronikarbeiten sind einige Werkzeuge erforderlich. Die meisten dieser Tools sind kostengünstig und leicht zu beschaffen. Wenn Sie die Kosten so gering wie möglich halten möchten, sollten Sie vor dem Neukauf in Secondhand-Läden und Pfandhäusern nach ihnen suchen. Wie Sie auf den Fotos erkennen können, sind einige meiner eigenen Werkzeuge ziemlich alt, funktionieren aber trotzdem gut.

An erster Stelle in Ihrer Werkzeugsammlung steht ein Multimeter. Dies ist ein elektrisches Instrument zum Messen von Spannung, Strom, Widerstand und oft auch anderer Variablen. Multimeter werden sowohl in digital und analog bilden. Ein digitales Multimeter wird für Präzisionsarbeiten bevorzugt, aber analoge Messgeräte sind auch nützlich, um ein intuitives Verständnis der Instrumentenempfindlichkeit und -reichweite zu erlangen. Mein eigenes Digitalmultimeter ist ein Fluke Modell 27, gekauft 1987:

Digitalmultimeter

Die meisten heute verkauften Analogmultimeter sind recht preiswert und nicht unbedingt Präzisionsprüfgeräte. Ich empfehle, sowohl digitale als auch analoge Messgeräte in Ihrer Werkzeugsammlung zu haben, so wenig Geld wie möglich für das analoge Multimeter auszugeben und in ein hochwertiges digitales Multimeter zu investieren (ich empfehle die Marke Fluke wärmstens).

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Ein für meine Heimarbeit unverzichtbares Prüfgerät ist ein empfindlicher Spannungsprüfer , oder empfindlicher Audiodetektor , in nahezu identischen Experimenten in zwei Kapiteln dieses Buchbandes beschrieben. Es ist nichts anderes als ein sensibilisierter Audiokopfhörer, der mit einem Dämpfungsglied (Lautstärkeregler) und Begrenzungsdioden ausgestattet ist, um die Schallintensität starker Signale zu begrenzen. Sein Zweck besteht darin, das Vorhandensein von Spannungssignalen geringer Intensität (DC oder AC) akustisch anzuzeigen. Wenn kein Oszilloskop vorhanden ist, ist dies ein äußerst wertvolles Werkzeug, da Sie damit zuhören können zu einem elektronischen Signal und bestimmen dadurch etwas von seiner Natur. Nur wenige Tools erzeugen ein so intuitives Verständnis von Frequenz und Amplitude! Ich zitiere seine Verwendung in vielen der in diesem Band gezeigten Experimente, daher empfehle ich Ihnen dringend, Ihre eigenen zu bauen. Zweitens ist es, nur für ein Multimeter, das nützlichste Testgerät in der Sammlung des preisgünstigen Elektronik-Experimentators.

Sensibler Spannungs-/Audiodetektor

Wie Sie sehen, habe ich meinen Detektor aus Schrottteilen gebaut (elektrischer Haushaltsschalter / Steckdosenkasten für das Gehäuse, Abschnitt des braunen Lampenkabels für die Messleitungen). Sogar einige der internen Komponenten wurden aus Schrott geborgen (der Abwärtstransformator und die Kopfhörerbuchse wurden einem alten Radio entnommen, das in einem nicht funktionierenden Zustand aus einem Secondhand-Laden gekauft wurde). Das Ganze inklusive der gebraucht gekauften Kopfhörer kostete nicht mehr als 15 Dollar in der Herstellung. Natürlich könnte man bei der Wahl des Baumaterials (Metallgehäuse, abgeschirmtes Prüfspitzenkabel) viel vorsichtiger sein, aber die Leistung würde dies wahrscheinlich nicht wesentlich verbessern.

Die einflussreichste Komponente in Bezug auf die Detektorempfindlichkeit ist die Kopfhörerbaugruppe:Generell gilt:Je höher die „dB“-Bewertung der Kopfhörer, desto besser funktionieren sie für diesen Zweck. Da die Kopfhörer für die Verwendung in der Detektorschaltung nicht modifiziert werden müssen und von dieser getrennt werden können, können Sie den Kauf teurerer, hochwertiger Kopfhörer rechtfertigen, indem Sie sie als Teil eines Home-Entertainment-Systems (Audio/Video) verwenden .

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Wesentlich ist auch ein lotloses Steckbrett , manchmal auch als Prototyping-Board bezeichnet oder Protoboard . Mit diesem Gerät können Sie elektronische Komponenten schnell miteinander verbinden, ohne Komponentenanschlüsse und Drähte zusammenlöten zu müssen.

Lötfreies Steckbrett

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Wenn Sie mit Draht arbeiten, benötigen Sie ein Werkzeug, um die Kunststoffisolierung von den Enden zu „abisolieren“, sodass blankes Kupfermetall freiliegt. Dieses Werkzeug heißt Abisolierzange , und es handelt sich um eine Sonderform der Zange mit mehreren messerscharfen Löchern im Backenbereich, die genau richtig dimensioniert sind, um die Kunststoffisolierung und nicht das Kupfer zu durchtrennen, für eine Vielzahl von Drahtstärken oder Drahtstärken . Hier sind zwei verschiedene Größen von Abisolierzangen abgebildet:

Abisolierzange

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Um schnelle, temporäre Verbindungen zwischen einigen elektronischen Komponenten herzustellen, benötigen Sie Überbrückungskabel mit kleinen „Alligator-Kiefer“-Clips an jedem Ende. Diese können komplett gekauft oder aus Clips und Drähten zusammengebaut werden.

Überbrückungskabel (wie von Radio Shack verkauft)

Überbrückungsdrähte (hausgemacht)

Die selbstgemachten Überbrückungsdrähte mit großen, nicht isolierten (blanken Metall) Krokodilklemmen können verwendet werden, solange darauf geachtet wird, dass jeder unbeabsichtigte Kontakt zwischen den blanken Klemmen und anderen Drähten oder Komponenten vermieden wird. Für den Einsatz in überfüllten Steckbrettschaltungen werden Überbrückungsdrähte mit isolierten (gummiummantelten) Clips wie der von Radio Shack gezeigte Jumper sehr bevorzugt.

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Nadelzange sind so konzipiert, dass sie kleine Gegenstände greifen und sind besonders nützlich, um Drähte in hartnäckige Löcher in Steckbrettern zu stecken.

Nadelzange

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Kein Werkzeugsatz wäre ohne Schraubendreher komplett, und ich empfehle ein ergänzendes Paar (3/16 Zoll Schlitz und #2 Phillips) als Ausgangspunkt für Ihre Sammlung. Später kann es nützlich sein, in einen Satz Schraubendreher für Juweliere zu investieren für Arbeiten mit sehr kleinen Schrauben und Schraubenkopfeinstellungen.

Schraubendreher

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Für Projekte, bei denen es um die Bestückung oder Reparatur von Leiterplatten geht, sind ein kleiner Lötkolben und eine Spule mit „Kolophoniumkern“-Lot unverzichtbare Werkzeuge. Ich empfehle einen 25 Watt Lötkolben, nicht größer für Leiterplattenarbeiten und das dünnste Lot, das Sie finden können. Kein „Säurekern“-Lot verwenden! Säurekernlot ist zum Löten von Kupferrohren (Klempnerarbeiten) bestimmt, wo eine kleine Menge Säure dazu beiträgt, das Kupfer von Oberflächenverunreinigungen zu reinigen und eine stärkere Verbindung zu erzielen. Bei Elektroarbeiten führt die Restsäure zur Korrosion der Drähte. Außerdem sollten Sie vermeiden, dass Lot das metallische Blei enthält , stattdessen für Silberlegierungslot entscheiden. Wenn Sie noch keine Brille tragen, wird beim Löten dringend eine Schutzbrille empfohlen, um zu verhindern, dass geschmolzene Lotstücke versehentlich in Ihr Auge gelangen, falls sich während des Lötvorgangs ein Draht aus der Lötstelle löst und Lötzinnstücke in Ihre Richtung geschleudert werden.

Lötkolben und Lot („Kolophoniumkern“)

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Projekte, die das Verbinden großer Drähte durch Löten erfordern, erfordern eine stärkere Wärmequelle als einen 25-Watt-Lötkolben. Eine Lötpistole ist eine praktische Option.

Lötpistole

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Messer sind wie Schraubendreher unverzichtbare Werkzeuge für alle Arten von Arbeiten. Aus Sicherheitsgründen empfehle ich ein „Gebrauchsmesser“ mit einziehbarer Klinge. Diese Messer sind auch von Vorteil, da sie Ersatzklingen aufnehmen können.

Gebrauchsmesser

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Andere Zangen als die Spitzzange sind für die Montage und Demontage von Gehäusen elektronischer Geräte nützlich. Zwei Arten, die ich empfehle, sind Slip-Joint und verstellbares Gelenk („Kanalsperre“).

Gleitgelenkzange

Zangen mit verstellbarem Gelenk

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Bei der Montage von Großprojekten kann Bohren erforderlich sein. Obwohl Bohrmaschinen gut funktionieren, habe ich festgestellt, dass eine einfache Handkurbelbohrmaschine beim Bohren durch Kunststoff, Holz und die meisten Metalle eine bemerkenswerte Arbeit leistet. Es ist sicherlich sicherer und leiser als eine Bohrmaschine und kostet um einiges weniger.

Handbohrmaschine

Wie die Abnutzung meiner Bohrmaschine zeigt, ist sie ein häufig verwendetes Werkzeug bei mir zu Hause!

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Einige Experimente erfordern eine Quelle von Tonfrequenz-Spannungssignalen. Normalerweise wird diese Art von Signal in einem Elektroniklabor von einem Gerät erzeugt, das als Signalgenerator bezeichnet wird oder Funktionsgenerator . Der Bau eines solchen Geräts ist zwar nicht unmöglich (oder schwierig!), erfordert jedoch häufig die Verwendung eines Oszilloskops zur Feinabstimmung, und Oszilloskope liegen normalerweise außerhalb des Budgetrahmens des Heimexperimentierers. Eine relativ kostengünstige Alternative zu einem kommerziellen Signalgenerator ist eine elektronische Tastatur vom musikalischen Typ. Sie müssen kein Musiker sein, um ein Audiosignal zu erzeugen (einfach eine beliebige Taste auf der Platine drücken!), und sie sind im Second-Hand-Läden recht leicht für deutlich weniger als den Neupreis erhältlich. Das von der Tastatur erzeugte elektronische Signal wird über ein Kopfhörerkabel, das in die Buchse „Kopfhörer“ eingesteckt wird, zu Ihrem Stromkreis geleitet. Weitere Einzelheiten zur Verwendung eines „Musical Keyboards als Signalgenerator“ finden Sie im gleichnamigen Experiment in Kapitel 4 (AC).

Vorräte

Der Draht, der in lötfreien Steckplatinen verwendet wird, muss aus massivem 22-Gauge-Kupfer bestehen. Spulen dieses Drahtes sind in Elektrofachgeschäften und einigen Baumärkten in verschiedenen Isolationsfarben erhältlich. Die Farbe der Isolierung hat keinen Einfluss auf die Leistung des Kabels, aber unterschiedliche Farben sind manchmal nützlich, um Kabelfunktionen in einem komplexen Stromkreis zu „farbkodieren“.

Spule aus massivem 22-Gauge-Kupferdraht

Beachten Sie, wie der letzte etwa 1/4 Zoll des Kupferdrahts, der aus der Spule herausragt, von seiner Kunststoffisolierung „abisoliert“ wurde.

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Eine Alternative zum lötfreien Aufbau von Steckplatinen ist Wire-Wrap , wo 30-Gauge (sehr dünne!) massiver Kupferdraht fest um die Anschlüsse von Komponenten gewickelt wird, die durch die Löcher einer Glasfaserplatte eingeführt werden. Es ist kein Löten erforderlich und die hergestellten Verbindungen sind mindestens so langlebig wie Lötverbindungen, vielleicht sogar mehr. Das Wickeln erfordert eine Spule dieses sehr dünnen Drahtes und ein spezielles Wickelwerkzeug, das am einfachsten einem kleinen Schraubendreher ähnelt.

Wire-Wrap-Draht und Wickelwerkzeug

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Für den Aufbau von Stromkreisen, die erhebliche Stromstärken führen, sind möglicherweise große Drähte (14 Gauge und größer) erforderlich. Obwohl elektrische Drähte praktisch jeder Stärke auf Spulen gekauft werden können, habe ich eine sehr kostengünstige Quelle für verseilte (flexible) Kupferdrähte gefunden, die in jedem Baumarkt erhältlich sind:billige Verlängerungskabel. Normalerweise bestehen Verlängerungskabel aus drei Drähten in den Farben Weiß, Schwarz und Grün und werden oft zu Preisen verkauft, die unter den Einzelhandelskosten des einzelnen Kabels liegen. Dies gilt insbesondere, wenn das Kabel im Sale gekauft wird! Außerdem bietet Ihnen ein Verlängerungskabel ein Paar 120-Volt-Anschlüsse:männlich (Stecker) und weiblich (Buchse), die für Projekte mit 120-Volt-Betrieb verwendet werden können.

Verlängerungskabel, im Paket

Um die Drähte herauszuziehen, schneiden Sie die äußere Schicht der Kunststoffisolierung vorsichtig mit einem Cuttermesser ab. Mit etwas Übung können Sie die äußere Isolierung ablösen, indem Sie an einem Ende des Kabels einen kurzen Schnitt machen, dann die Drähte mit einer Hand und die Isolierung mit der anderen fassen und auseinanderziehen. Dies ist natürlich dem Aufschneiden der gesamten Isolierung mit einem Messer vorzuziehen, sowohl aus Sicherheitsgründen als auch um Schnitte in der Isolierung der einzelnen Drähte zu vermeiden.

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Beim Bau vieler Schaltungen fallen viele kleine Bauteile an. Eine Technik, um diese Komponenten zu organisieren, besteht darin, sie in einer „Organizer“-Box aus Kunststoff aufzubewahren, wie sie für Angelgeräte verwendet wird.

Komponentenbox

In dieser Ansicht einer meiner Komponentenboxen sehen Sie viele 1/8-Watt-Widerstände, Transistoren, Dioden und sogar ein paar 8-Pin-integrierte Schaltkreise („Chips“). Etiketten für jedes Fach wurden mit einem permanenten Tintenmarker hergestellt.