Hobbyelektronik

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Gleichspannungs-Netzgerät
Lötstation

Hobbyelektronik bezeichnet das Elektronikbasteln in der Freizeit und allgemein die Hobby-Beschäftigung mit elektronischen Schaltungen, Baugruppen und Geräten.

Hobbyelektroniker bauen elektronische Geräte oder Geräteteile selbst. Die hierfür notwendigen Schaltungen finden sich z. B. in Elektronik-Magazinen, in Büchern, dem Internet sowie in Datenblättern der Hersteller elektronischer Bauteile oder werden von erfahrenen Elektronikbastlern selbst entworfen bzw. modifiziert.

Arbeitsfelder[Bearbeiten]

Hobbyelektroniker beschäftigen sich zum Beispiel mit:

  • dem Nachbau von Experimenten mit Baukästen (kein Löten oder Computerarbeit nötig),
  • der Herstellung eines alltagstauglichen Gerätes aus Bausätzen oder nach Schaltplan und oft einschließlich der eigenen Herstellung der Leiterplatte,
  • der Entwicklung eigener Schaltungen und Baugruppen,
  • der Programmierung von Mikrocontrollern,
  • der Reparatur und Fehleranalyse von Geräten,
  • der Entwicklung von Computersoftware in Zusammenhang mit selbst gebauter Computer-Hardware.

Anfänger können auf vorgefertigte Bausätze und Experimentierkästen zurückgreifen, die lediglich zusammengefügt werden müssen. Erfahrene Personen nutzen professionelle Werkzeuge, CAD-Software (hier Electronic Design Automation), Berechnungstools und Materialien, um Schaltungen zu entwerfen, zu dimensionieren und daraus Leiterplatten zu entwerfen und manchmal auch selbst zu fertigen.

Das Interesse eines Elektronikbastlers beschränkt sich häufig auf ein bestimmtes Technikgebiet. Manche bauen nur HiFi-Geräte, andere fertigen Erweiterungen für Computer selbst. In der Computertechnik wird oft auch die zugehörige Steuersoftware selbst erstellt. Wieder andere konzentrieren sich auf Radioempfänger, Messgeräte, versuchen sich an Fernseher-Reparaturen oder basteln einfach nur unterhaltsame elektronische Spielereien.

Gelegentlich kann das Elektronikbasteln Teil eines anderen Hobbys sein. So zum Beispiel im Modellbau, bei der Hobbymeteorologie, beim Bau von Effektgeräten für Musiker oder im Amateurfunk.

Geschichte[Bearbeiten]

Ein Selbstbau-Detektorempfänger mit Diode als Gleichrichter

Das Hobby ist aus dem Radiobasteln hervorgegangen: In der Anfangszeit des Rundfunks waren Rundfunkempfänger für Privatleute kaum erschwinglich. Allerdings gestattete die damals ausschließlich verwendete Amplitudenmodulation den Selbstbau von Rundfunkempfängern mit relativ geringen Mitteln, einfachstes Beispiel ist der Detektorempfänger. Ein bekannter Lieferant von Bauelementen war von 1922 bis 1991 die Firma Radio  Rim in München. Der bekannteste deutsche Autor der Hobbyelektronik und von Elektronikbastelbüchern ist der Ingenieur Heinz Richter.

Funkamateure bauten nicht nur ihre Empfänger, sondern auch Sender selbst – sie haben auch als einziger Funkdienst das Recht, diese ohne besondere Abnahme oder Prüfung in Betrieb zu nehmen. Funkgeräte sind heute jedoch auch industriell gefertigt und in wesentlich komplexerer Funktionalität erhältlich, sodass nur noch wenige Funkamateure komplette Sendeanlagen bauen. Der Bau von Zubehör und Antennen ist für viele Funkamateure jedoch nach wie vor fester Bestandteil ihres Hobbys. Da es bundesweit Amateurfunkvereine und Amateurfunk-Jugendgruppen gibt, findet man hier schnell Ansprechpartner, wenn man als Einsteiger Fragen zum Elektronikbasteln hat.

Elektronikbasteln bekam, wie die gesamte Elektronik, einen großen Schub mit der preiswerten Verbreitung von Transistoren. Die benötigten Betriebsspannungen sanken im Gegensatz zur Röhrentechnik auf ungefährliche Werte, auch die mechanischen Aufbauten vereinfachten sich. Eine weitere Entwicklung fand mit der Verfügbarkeit von preiswerten Operationsverstärkern und TTL-Logikbausteinen statt.

Mit dem Aufkommen von Selbstbau- und Heimcomputern ab Mitte der 1970er-Jahre (in Europa etwas später) und später mit PCs verlor das Hobby etwas an Attraktivität. Viele Elektronikbastler wandten sich verstärkt der Computersoftware zu und löteten weniger. Nicht selten war ein selbstgebauter einfacher Computer der Einstieg in die Computertechnik. Insofern haben Elektronikbastler schon sehr früh den heutigen Trend, Hardware durch Software zu ersetzen, vorweggenommen. Fertig konfektionierte kostengünstige Komplettangebote für Computer ließen die Zahl derer zurückgehen, die sich ihre Computer aus einzelnen Komponenten selbst zusammenstellten. Messen wie die „Hobbytronic“ in Dortmund oder die „Hobby und Elektronik“ in Stuttgart haben sich zu Veranstaltungen der Informationstechnologie und Unterhaltungselektronik weiterentwickelt.

Allgemein ist Elektronikbasteln einem ständigen Technologiewandel ausgesetzt. Dies kann Elektronikbastler ständig vor neue Herausforderungen stellen. Zwei dieser Herausforderungen zu Beginn des 21. Jahrhunderts sind die fortschreitende Verbreitung von sehr stark miniaturisierten SMD-Bauteilen, die im Wesentlichen für Produktionsautomaten entworfen wurden und handwerklich schwierig zu handhaben sind, und die immer weitere Verbreitung von programmierbaren Bausteinen, die Programmierkenntnisse und eine oft in der Anschaffung sehr teure Programmierumgebung voraussetzen.

Voraussetzungen[Bearbeiten]

Fertigkeiten[Bearbeiten]

Ein Elektronikbastler sollte die Funktion der verwendeten elektronischen Bauelemente kennen, nicht jedoch unbedingt deren innerer Aufbau oder Arbeitsweise. Weiterhin sollte er elektronische Schaltungen lesen und deren Funktionsweise erkennen können. Grundlegende Mathematik-, Physik- und Elektronik-Kenntnisse sind hierbei hilfreich, aber nicht zwingend erforderlich. Um die Bauteile dauerhaft zusammenzufügen, sind unter anderem handwerkliche Fähigkeiten und Geschick notwendig. Dazu gehört das Löten von Hand sowie die Kenntnis der damit verbundenen Gefahren (Schadstoffe, Brandgefahr). Die Herstellung von Leiterplatten erfordert den Umgang mit teilweise gesundheitsschädlichen Substanzen sowie die erforderlichen Kenntnisse für deren umweltgerechte Entsorgung.

Ausrüstung[Bearbeiten]

Die Hobbyausrüstung gleicht derjenigen eines Elektroniklabors. Neben Feinmechanik-Werkzeug und einer oder mehrerer Lötstationen (für grobe und feine Lötungen) gehören dazu:

Messmittel[Bearbeiten]

Erforderlich sind Geräte zur Strom- und Spannungsmessung (z. B. Multimeter) oder ein Oszilloskop. Multimeter verfügen häufig über erweiterte Messmöglichkeiten (Frequenz, Kapazität oder Temperatur).

Stromversorgungen und Signalquellen[Bearbeiten]

Die Stromversorgung sollte bei Arbeiten mit Netzspannung einen Fehlerstromschutzschalter und/oder einen Trenntransformator beinhalten. Für Arbeiten mit Kleinspannung ist ein Labornetzgerät hilfreich, welches über getrennte Einstellmöglichkeiten für Strom und Spannung verfügt. Bei Arbeiten an Audioverstärkern o. ä. ist eine Niederfrequenzquelle hilfreich: Dies kann ein Funktionsgenerator oder ein Tongenerator sein. Zur Verarbeitung ESD-empfindlicher Bauteile (u. a. MOSFET, hocheffektive Leuchtdioden, Laserdioden, ICs) ist eine ESD-Ausrüstung (leitfähige Matte, Handgelenkerdungsband, geeignetes Werkzeug) sowie ein geerdeter Lötkolben wünschenswert, um die Zerstörung durch elektrostatische Aufladung zu vermeiden.

Platinenfertigung[Bearbeiten]

Die eigene Fertigung von Leiterplatten (Platinen) ist immer seltener anzutreffen. Sie erfordert beim Maskenverfahren Schalen für Chemikalien sowie hierfür zweckmäßigerweise einen für Kinder unzugänglichen Aufbewahrungsschrank. Zur Herstellung der Maske ist im einfachsten Fall ein säurefester Stift nötig. Bei lithografischer Herstellung wird eine Ultraviolett-Belichtungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Filmherstellung (früher Tusche, heute Kopierer oder Laserdrucker) benötigt. Alternativ können Platinen von Hand oder mit Fräsplotter gefräst werden. Selbst entworfene Platinen können auch bei Leiterplattenherstellern zur Fertigung in Auftrag gegeben werden, diese fertigen Prototypen und Kleinserien in bester Qualität und beherrschen Technologien wie Durchkontaktierungen und mehrlagige Layouts. Oft werden elektronische Schaltungen jedoch in Fädel- oder Wickeltechnik oder auf Rasterplatten (Laborplatinen) realisiert.

Verbindungstechniken[Bearbeiten]

Experimentalaufbau mit Lüsterklemmen und einer Lötleiste (oben Mitte) aus den 1960er-Jahren
Mit Lochrasterplatten sind saubere Aufbauten möglich
Platine (Bestückungs- und Lötseite), wie sie für Bausätze vertrieben oder selbst geätzt wird
Lochrasterplatine mit Verdrahtung in Fädeltechnik

Wenn es nur um experimentelle Schaltungsaufbauten von begrenzter Lebensdauer geht, werden statt des Lötens oft auch diverse Klemm- oder Stecktechniken angewandt. Es gibt verschiedene kommerzielle Varianten von Experimentierkästen mit Steckplatinen (z. B. von Franckh-Kosmos, Philips oder Braun). Auch für Hobbyisten gibt es fertige sogenannte Steckbretter („Put In“) zur freien Bestückung und Verdrahtung. Für simple Aufbauten mit nur wenigen, dafür großen diskreten Bauelementen kann man sogar auf Lüsterklemmen als Verbindungselemente zurückgreifen (siehe Abbildung). Selbst „fliegende Aufbauten“, bei denen die Bauelemente lediglich mittels Laborleitungen mit Krokodilklemmen verbunden werden, sind denkbar.

Hobbyisten nutzen sowohl solche einfachen Methoden als auch die kommerziell eingesetzten Techniken wie Fädeltechnik, Wickeltechnik (nicht mehr verbreitet), Fräsplotter oder die von Leiterplattenproduzenten angebotene Prototypfertigung.

Beim Löten wurden zunächst freie („fliegende“) Verdrahtungen benutzt, wobei Anschlüsse von Röhrensockeln, diverse andere fest montierte Bauelemente sowie Lötleisten und Lötstützpunkte der mechanischen Fixierung dienten. Diese Technik wurde bis in die 1950er-Jahre angewandt. Sie eignete sich für Eigenkonstruktionen, wurde damals aber auch in der kommerziellen Fertigung vorgefunden. Die Herstellung von Röhrengeräten wurde durch Metallchassis mit entsprechenden Aussparungen für Röhrensockel erleichtert.

Der nächste Schritt war die Platinentechnik, die vor allem für diskrete Transistorschaltungen aufkam, im Weiteren aber auch noch für Röhrengeräte verwendet wurde. Das Layout damaliger Platinen einschließlich seiner Entflechtung war reine Handwerks- und Zeichenkunst. Erst später, mit dem Aufkommen entsprechender Computer und Software zum Erstellen und Entflechten von Platinenlayouts, wurde die Handarbeit professionell abgelöst. Obwohl der Profi auch im 21. Jahrhundert gelegentlich noch Anreibesymbole für einfache Platinen verwendet, werden die Platinenlayouts üblicherweise nur noch mit dem Computer konstruiert. Der Hobbyelektroniker dagegen nutzt auch heute noch die einfachen Mittel zur Platinenherstellung. Die einfachste Methode für Einzelstücke ist das direkte Zeichnen eines Layouts mittels säurefestem Filzstift auf eine kupferkaschierte Platine und anschließendes Ätzen. Etwas aufwendiger ist das Selbstbelichten von fotoempfindlich beschichtetem Basismaterial mittels selbst gezeichneter bzw. am Computer erstellter Vorlagen oder mittels Vorlagen z. B. aus Elektronik-Magazinen. Die notwendige Ausrüstung (Geräte zum Belichten und Ätzen) sind im Elektronikhandel preisgünstig zu erwerben.

Vor allem zu Bausätzen werden meist schon fertige Platinen mitgeliefert. Für Schaltungen mit integrierten Schaltkreisen sind speziell layoutete Experimentierplatinen erhältlich, welche die kleinen Anschlussabstände (pitch) weit auf einzelne Lötaugen verteilen, so dass selbst SMD-ICs für die Hobbyelektronik verwendbar werden. Zum Basteln und zur Prototypfertigung gibt es sogenannte Lochrasterplatinen (siehe Abbildung). Sie haben Bohrungen im Raster von 2,54 (manchmal auch 2,50) oder 5 mm und um jede Bohrung eine kleine Kupfer-Kreisfläche als Lötfläche (Lötpad). Die Verbindung der Bauelemente untereinander erfolgt entweder frei mit Schaltdraht oder in Fädeltechnik.

Statt der Lochrasterplatinen mit einzelnen Lötpunkten gibt es auch Ausführungen, bei denen die Löcher einer Reihe in Form eines Streifens durchverbunden sind („Streifenleiterplatten“). Für schaltungstechnisch notwendige Trennstellen werden spezielle, schraubendreherartige Werkzeuge zum Auftrennen der Leiterstreifen angeboten. Lochrasterplatinen werden ein- und zweilagig sowie nicht durchkontaktiert oder durchkontaktiert angeboten. Sie besitzen häufig das Europakartenformat 100 × 160 mm und werden auch mit stirnseitigem, auf Lötaugen geführtem Europakarten-Steckverbinder-Layout angeboten.

Bildungs- und Wirtschaftsaspekte[Bearbeiten]

Entsprechend der ausgeführten praktischen Tätigkeiten kann das Hobby handwerkliche Fertigkeiten fördern, die für eine spätere Berufsausbildung nützlich sein können (Elektronikfacharbeiter, Metall- und Holzbearbeitung, Softwareerstellung). Der Erwerb und die fachübergreifende Anwendung theoretischer Kenntnisse – vom Ohm'schen Gesetz und seiner Anwendung über die Entwicklung von Algorithmen und deren Implementierung bis hin zur Projektierung und Logistik größerer Vorhaben – beinhaltet viele Fähigkeiten eines Ingenieur-Berufes.

Arbeitsgemeinschaften an Schulen befassen sich ebenfalls mit elektronischen Projekten. Sie werden von erfahrenen Fachlehrern oder Privatpersonen geführt. Viele berühmte Erfinder, Entwickler in der Industrie oder Leiter großer Unternehmen auf dem Fachgebiet ihres ehemaligen Hobbys waren vorher Elektronikbastler.

Der Entwicklung, Herstellung und Lieferung von elektronischen Komponenten und Baugruppen widmen sich viele Firmen. Meist beliefern sie gleichzeitig Elektronik-Labore oder die Prototyp- bzw. Muster-Fertigungsstätten von Industrie und Forschung sowie allgemeinbildende Schulen, Berufsschulen und Universitäten. Beispiele einiger großer Firmen sind: Conrad Electronic (3900 Mitarbeiter), Pollin Electronic (250 Mitarbeiter), Reichelt Elektronik (220 Mitarbeiter), Bürklin (160 Mitarbeiter) oder die Firma ELV Elektronik.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

Zeitschriften[Bearbeiten]

Bücher[Bearbeiten]

  • Norbert Adolph (Hrsg.), Jean Pütz: Einführung in die Elektronik. Das Buch nach der gleichnamigen Fernsehserie. Frankfurt am Main, Fischer-Taschenbuch-Verlag, 1993, ISBN 3-596-26273-9
  • Klaus Kleemann: Digitale Elektronik für Anfänger. Eine Einführung in die digitale Elektronik durch Theorie und Praxis. 7. Auflage, München, Franzis, 1988, 142 Seiten, ISBN 3-7723-1797-9
  • Dieter Nührmann, Elektronik - was ist das? Eine unterhaltsame Einführung für Anfänger in die Geheimnisse der praktischen Elektronik. 2. verbesserte Auflage, München, Franzis, 1987, 309 Seiten, ISBN 3-7723-7272-4
  • Heinz Richter: Elektrotechnik für Jungen. Eine Einführung durch Selbstbau und Experimente, die jedem gelingen, 1964
  • Heinz Richter: Elektronik in Selbstbau und Versuch, 1966
  • Heinz Richter: Radiobasteln für Jungen, 1968
  • Heinz Richter: Das große Transistor-Bastelbuch. Anleitungen zum Selbstbau von über 100 einfachen Transistorgeräten, 1971
  • Hellmuth E. Wolf: Elektronik-Basteln für Fortgeschrittene. Aufbauwissen über elektronische Bauelemente und viele Schaltbeispiele für fortgeschrittene Hobbybastler; Verstärker, Warner, Steuerungen, Spiele und anderes mehr. München, Humboldt-Taschenbuchverlag, 1987, ISBN 3-581-66560-3

Weblinks[Bearbeiten]