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Sensoren

2010-03-07T10:38:24Z

Newbie.at: Rechtschreibung verbessert

==Sensoren==
Jeder, der sich einen Roboter baut, wird schnell zu dem Punkt kommen, wo er möchte, dass sein Roboter „sieht“.
Sensoren müssen hauptsächlich drei Aufgaben erledigen. Die ersten beiden sind Kollisionsschutz und Navigation. Diese unterscheiden sich in der Funktionsweise vor allem in der Interpretation, im Programm und im Aufbau am Roboter. Die dritte Art sind Sensoren, die ihn mit der Umwelt in Kontakt treten lassen.

Grundsätzlich müssen alle Sensoren diese Merkmale aufweisen:

===Passiv oder aktiv?===
Manche Sensoren (z.B. IR) brauchen eine aktive Quelle (hier die IR-LED), die dann aber einen Mehrverbrauch an Strom bedeutet. Passive Sensoren, wie zB Taster, bekommen ihre Signale aus der Umwelt (hier Stoß). Zu ihnen zählen die meisten Umweltgrößen, wie Temperatur und Feuchtigkeit, Licht und Vibration oder Kraft (Stoß).

===Einfachheit===
Ein Sensor muss einfach sein. Denn was nützt es uns, wenn wir den Sensor nicht kalibrieren können oder der Aufbau zu schwer ist? Doch Sensoren, die nicht in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, sind äußerst selten. Dann besteht nur noch der Wunsch, dass die meist zweidrahtigen Sensoren auch einfach anzuschließen sind. Deswegen ist es manchmal von Vorteil, sich vorgefertigte Anschlüsse zu kaufen, anstatt diese in mühsamer Kleinarbeit selber zu erstellen.

===Auswertbarkeit in Echtzeit===
Alle Sensoren, die zunächst in Frage kommen, basieren auf dem Prinzip des Spannungsteilers. Das heißt, es wird eine Urspannung eingegeben und eine Teilspannung kommt heraus. Diese Differenz können wir erfassen und mittels Wertetabelle im Programm auswerten. Aber durch Störeinflüsse in der Umwelt kann es vorkommen, dass die berechneten Werte abweichen. Jeder Messtechniker weiß, dass allein die Messung an sich schon das Messergebnis verfälscht.

===Robustheit===
Wir werden am Anfang sicher nicht unseren Roboter in einer Morastlandschaft einsetzen, aber auch schon ein Stoß gegen die Wand hat manchen Roboter ausgeknockt. Schon normaler Hausstaub kann und wird Linsen trüben und Messwerte verschlechtern. Das heisst: Wenn ein Sensor gekauft wird, muss er der Situation angemessen sein.

==Aufgaben für Roboter==
Natürlich muss man sich, bevor der Roboter steht, schon im Klaren sein, was seine Aufgaben sind. Auch wenn diese so weitgefasst sind wie „Karte erstellen – Raumüberwachung – dabei einer Linie folgen“. Jeder Sensor braucht Platz und verringert die Einsatzdauer. Nicht jeder Sensor ist für jede Arbeit gedacht und zum Schluss spielt das Geld eine Rolle, denn mancher Sensor kostet schon 30 Euro.

===Sensoren für den Kollisionsschutz===
Die wichtigsten Sensoren auf einem Roboter sind die Kollisionssensoren. Diese schützen den Roboter vor Zusammenstößen und Abstürzen in einen Schacht. Dabei kann man diese Gruppe in direkte und indirekte Sensoren unterteilen.

====Direkte Sensoren====
Sie sollen den Zusammenstoß nicht verhindern, sondern dabei das Signal ausgeben. In letzter Zeit werden diese Sensoren noch gepolstert, damit beim Zusammenstoß keine zu großen Kräfte auftreten.
Am Einfachsten geht dies mit einem Taster, der am Chassis befestigt ist. Da dies sehr kurze Reaktionszeiten mit sich bringt, haben einige Roboter Fühler, um diese Zeit zu verlängern. Eine weitere Methode ist es, eine Stoßstange zu entwickeln, die dann an den Tastern (direkt oder indirekt) befestigt wird. Dabei kann diese Stoßstange auch gepolstert sein. Eine nun neuere Methode ist es, Luftschläuche zu verwenden. Die dämpfen den Stoß ab und sind dabei an einem Drucksensor angeschlossen, der das Zusammenquetschen erkennt und ein Signal ausgibt.

Als Taster kann auch ein virtueller Bumper verwendet werden. Das Prinzip ist, eine Stromerhöhung eines Antriebsmotors beim Kollidieren mit einem Hindernis als Bumper zu emulieren. Das ermöglicht praktisch einen Roboter so zu steuern, wie wenn auf seinem ganzen Umfang echte Bumpers befestigt wären. Beim Kollidieren mit einem Hindernis wird der Ausgang der Schaltung (siehe Skizze) mit dem GND kurzgeschlossen, genauso wie wenn ein echter Bumper betätigt wäre. Hardware- bzw softwaremäßig kann man den Wirkungsbereich des virtuellen Bumpers nach individuellen Wünschen gestalten.

Der Spannungsabfall auf dem Shunt (Rs) sollte bei normalem Fahren sicher unter der Spannung liegen, die der Transistor (T) zum Leiten braucht (ca. 0,7 V für normale und ca. 1,4 V für Darlington-Transistoren), z.B. 0,4 V. Bei Kollision mit einem Hindernis sollte der Spannungsabfall auf dem Rs sicher die o.g. Spannung überschreiten und z.B. 0,8 V oder höher sein. Der Elko (C) verzögert den Anstieg der Spannung auf dem Rs für den Anlaufstrom des Motors, der bis ca. 5-fach größer als beim unbehinderten Fahren ist. Für einen konkreten Motor und µC müssen die Rs, Rp (eventuell innerer pull-up) und C entsprechend angepasst werden, damit die Schaltung zufriedenstellend funktioniert.

Die Beispielschaltung wurde fur einen DC-Getriebemotor mit folgenden Parametern entwickelt:

- Strom beim unbehindertem Fahren: ca. 0,4 A

- Strom beim gebremstem Motor: ca. 0,8 A

- Anlaufstrom beim Anfahren: ca. 2 A

VCC
+
|
.-.
| | Rp
+-----------------------+ | | 1k
| | '-'
| Rb | |
| +------+-> zum µC Pin
| 1k | | (anstatt Bumper)
| ___ |/ |
von H-Brücke >--------+-|___|-+----| T |
(üblich mit GND | | | |> |
verbunden) | .-. |+ | |
| Rs | | === C === |
| | | /-\ GND |
| 1 '-' | 100µ |
| | | |
| === === |
| GND GND |
| |
+-----------------------+
virtueller Bumper

Als virtueller Bumper kann auch an ein Antriebsrad angebrachter Impulsgeber softwaremässig emuliert werden.

====Indirekte Sensoren====
Sie sollen helfen, den Zusammenstoß zu vermeiden, um bestenfalls noch Zeit zu geben, einen optimalen Weg ums Hindernis herum zu finden. Diese haben ein größeres Problem, da sie meist keine 360-Grad-„Rundumsicht“ garantieren können. Das bedeutet, dass die meisten Roboter diesen Typ der Sensoren in Fahrtrichtung eingebaut haben, um diese Aufgabe zu erfüllen. Was auch effizient ist, denn solche Sensoren sind sehr teuer und müssen ständig vom Programm überwacht werden.

Diese Sensoren werden bei neueren Autos auch als Parkhilfe angeboten.

==Probleme==
Das Problem der Sensoren ist ihre räumliche Begrenztheit. Denn schon 5 Meter sind sehr lang. Aber auf der anderen Seite wollen die meisten ohnehin keine 5 Meter „vorausschauen“.
[[Sensorarten|Es gibt mehrere Typen]]. Am bekanntesten sind die [[Sensorarten#optische_Sensoren|IR-Sensoren]]. Diese sind gut für lange Distanzen, aber haben das Problem, dass sie gebündelt sind und somit Zwischenräume schwer abdecken können. Besser sind dort [[Sensorarten#Ultraschall_Sensoren|Ultraschallsensoren]], die aber teurer sind. Etwas in der Nische ist das Radar-System; es ist ein sehr aufwendiges und teueres System und die Auswertung der Daten ist komplex. Es bietet aber den besten Schutz gegen Zusammenstöße, da dieses System nicht auf einen Punkt gerichtet ist, sondern die ganze Fläche abscannt.

Problem beider Systeme:
Das ist die Höhe. Leider ist unser Roboter dreidimensional und bewegt sich zweidimensional. Das heißt, es spannen sich mehrere Ebenen auf, die überwacht werden wollen. Denn wenn dies nicht geschieht, stößt der Roboter gegen eine Tischplatte, weil er diese nicht erkannt hat oder gegen ein Hindernis, das unter den Sensoren hindurch rutschte.
Deswegen bemüht man sich, den Roboter so flach wie möglich zu halten und das Fahrgestell so zu bauen, dass man flache Hindernisse überfahren kann. Es hilft also, sich darüber vorher Gedanken zu machen.
Je nachdem wo der Roboter zum Einsatz kommt tun sich manchmal Abgründe auf (z.B. Tischplatte). Diese müssen erkannt werden. Deswegen ist es erforderlich, Abstandssensoren noch unten zu richten, um einen Absturz zu vermeiden. Dabei sollte man indirekte Sensoren einsetzen, denn was nützt es, wenn der Taster erkannt hat, dass nun ein Loch da ist, aber der Roboter bis zur Reaktion schon auf dem Boden aufschlägt?

==Navigation==
Nun gibt es hier viele Arten, wie die Navigation erfolgen kann. Ich tue 2 Felder auf. Wenn unser Freund neue Welten erkunden soll oder in einem Spiel gegen eine Mannschaft antritt, dann braucht er andere Sensoren, als wenn er routiniert Wege abfahren soll. Obwohl sich die Felder überschneiden.

Alle Navigationssysteme bauen auf 2 Quellen der Navigation auf: [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|inkrementale Weggeber]] und Absolutwertgeber.

Dies ist das größte Problem, wenn ihr einen Bot bauen wollt. Denn ihr habt das Problem nicht, das euer Bot hat. Euch ist das zu abstrakt, aber wenn ihr das nicht begreift, wird er nie dort hinkommen, wo er hin soll. Ihr habt Augen, die euch ohne zu denken den Absolutwert geben, wie weit der Abstand des Cursors eurer Maus zum Startbutton jetzt ist. Die Maus hat einen Weggeber intern, doch ihr kontrolliert ständig, ob die Werte korrekt sind und korrigiert diese falls nötig! Das kann euer Roboter nicht. Das heisst, wenn eine Achse sich schwerer dreht als die andere, wird er ständig im Kreis fahren. Ohne dass ihr das in den Messwerten sehen könnt.

==Weggeber==
Die [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|Weggeber]] existieren meistens in Form der Odometrie. Das heisst, die Drehung der Antriebsachse wird direkt erfasst. Das kann erfolgen mit einem Schrittmotor (wobei dies indirekt ist, da ihr hier die Werte vorgebt) oder mit einer Lochscheibe, die dann die Schritte mittels Lichtschranke zählt. Oder mit Tastern und einem Zahnrad.
Nicht zur Odometrie gehörend, aber auch Weggeber, sind „mitlaufende“ zählende Räder (z.B eine Kugelmaus) oder aber eine optische Maus. Oder ein Seil, das ihr von einem Lotpunkt mitzieht.

Diese Weggeber sind ungenau und verfälschen immer das Ergebnis. Wenn ihr den Roboter über längere Strecken fahren lässt, braucht ihr den 2. Typ, um ihn neu einzukalibrieren.

===Absolutwertgeber:===
Diese Methode sagt euch, wo auf einer Ebene ihr euch exakt befindet; in X- und Y-Achse aufgesplittet.

Es gibt mehrere Methoden, die ich ohne besondere Reihenfolge aufliste:

====Peilung====
Das [[Sensorarten#Sharp_GP2D12|IR-Abstandsmessungsprinzip]] funktioniert so, dass sich ein Turm auf dem Roboter befindet. Diese Sensoren scannen den Raum ab. Mittels weiterer Sensoren ([[Sensorarten#Kompa.C3.9F|Kompasssensoren]]) kann man berechnen, wo im Raum man sich befindet. Nur bedingt einsetzbar, da ja Objekte die Wand verdecken.
Das Bakensystem funktioniert nach dem Einpeilungsprinzip. Das heißt, in einem Raum kennen wir mindestens 2 Punkte (Baken), die dann mit dem Roboter ein Ebenendreieck aufspannen. Mittels Berechnungen kann dann die unbekannte Roboter-Position exakt bestimmt werden. Es gibt verschiedene Methoden, doch hier die Wichtigsten:

* Aktive Bake: Die Baken senden ein Signal aus, das dann vom Roboter empfangen wird (z.B. IR). Das ist die einfachste Methode, wenn auch nicht die eleganteste. Denn dadurch muss sich die Technik über den Roboter hinaus in den Raum ausbreiten und das wiederum kollidiert mit dem Prinzip des autonomen Roboters. Die meisten Absolutwertgeber mit Baken gehen diesen Weg.

* Passive Bake: Nur das Signal zu dem Roboter wird zurückgesendet, das dieser ausstrahlt. Das Problem ist, dass bei diesem System der Aufwand auf dem Roboter höher ist und dass der Batterieverbauch größer wird. Aber wir haben dann auch einen wirklich autonomen Roboter.

-Aus dem Alltag-
Es gibt Veranstaltungen/Wettkämpfe, die nur eine Bake zulassen. Diese soll dabei nicht helfen, um herauszufinden, wo sich der Roboter im Raum befindet, sondern nur, wo er hin soll bzw. wo sein „Feind“ ist.

====Das Bodenmarkierungsprinzip====
wird meistens eingesetzt, wenn der Roboter sich nur in einem bestimmten Feld oder auf einer bestimmten Bahn aufhalten soll. Dabei werden passive oder aktive Elemente im Boden eingelassen, die dann von Onboard-Sensoren wahrgenommen werden. Beispiel hierfür sind Rasenmäherbots oder autonome Fahrzeuge in Werkshallen.

====[[GPS]]====
Neben dem Bakensystem existiert noch ein raumunabhängiges System; das [[GPS]]. Dieses ist aber sehr aufwändig. Denn es bezieht Zeitsignale von Satelliten, die dann verglichen werden und ist meist draußen besser zu empfangen. Auch ließ das US-Militär das Signal verschlechtern, so dass es nur sehr ungenau war. Heutzutage ohne Störsignal schafft man auch nur Genauigkeiten von einigen Metern. Wenn man genauere Werte braucht, benötigt man mindestens 2 Empfänger und muss diese miteinander vergleichen. Einer der Empfänger steht dann normalerweise an einem festen Punkt. Das nennt sich Differential-GPS (DGPS). Näheres unter dem Artikel [[GPS]].

Weitere Methoden sind nicht zu gebrauchen oder sind nur Abarten der hier erwähnten Methoden.

===Umweltsensoren===
Sie sind meist erst in der letzten Ausbaustufe beim Roboter interessant und sollen unserem Freund helfen, sich in der Umwelt zurechtzufinden.

Dabei gibt es Interaktionsensoren, wie Drucksensoren oder Mikrofone. Mikrofone lassen den Roboter erkennen, ob Geräusche vorhanden sind. Richtig: ob, nicht wo. Dazu muss das Mikrofon entweder gerichtet sein und sich im Raum drehen können oder aber es müssen sich Mikrofone in vier Ecken starr auf dem Roboter befinden.

Wenn der Roboter eine Solarzelle hat, dann braucht er Lichtsensoren, die ihn zur größten Lichtquelle bringen.

====Rauchsensoren==== lassen den Roboter zwar erkennen, dass sich Rauch im Raum befindet. Doch was nützt es, wenn dieser Rauch erst in einer Höhe von 40 cm erkannt wird? Um z.B. Räume auf Giftgas zu testen braucht es einen Gasmesser. Beide Sensoren arbeiten unterschiedlich. Während Rauchmelder alle Partikel ohne Ausnahme erkennen, haben Gasmesser nur eine begrenzte Sammlung an zu erkennenden Gasen.

====Temperatursensoren==== ermöglichen dem Bot die Temperatur zu messen, um z.B. aus der Sonne zu gehen oder um einzelne Bauelemente vor Überhitzung zu schützen.

==Nachsatz==
Es gibt dutzende Sensoren und Sensoranlagen, die unserem Bot helfen sich in der Umwelt zurechtzufinden. Je mehr man hat, umso mehr kann man mit diesen spielen, um z.B. Gewohnheiten zu programmieren. Aber wenn man seinen Bot auf eine Aufgabe ausrichtet, sind es diese, die das i-Tüpfelchen bringen.

''Autor: honkitonk / Wiki Übernahme Picnick''

==Siehe auch==
* [[Sensorarten]]

[[Kategorie:Sensoren]]

Fotowiderstand

2010-03-06T21:52:04Z

Newbie.at: nur Tippfehler ausgebessert

[[Bild:Fotowiderstand-Schaltbild.GIF|thumb|Schaltzeichen eines Fotowiderstandes]]

Ein Fotowiderstand ist ein Widerstand, der seinen Wert bei Lichteinwirkung ändert.
Er ist auch bekannt unter der Abkürzung '''LDR''' (engl.: light dependent resistor).

== Funktion ==
[[Bild:LDR.jpg|thumb|Typischer Fotowiderstand]]
'''Photoleitung''' ist ein Teil des inneren photoelektrischen Effektes und bezeichnet die Zunahme der Leitfähigkeit eines Halbleiters bei Beleuchtung. Diese Zunahme der Leitfähigkeit entsteht, weil energiereiche Photonen einige Elektronen vom Valenzband in das energetisch höher gelegene Leitungsband heben.

== Aufbau ==
Auf einer isolierenden Unterlage ist eine dünne Schicht aus besonders lichtempfindlichem Halbleitermaterial aufgebracht, wobei jedoch (im Gegensatz zu [[Fotodiode]]n oder [[Fototransistor]]en) keine Sperrschicht ausgebildet wird. Fotowiderstände bestehen oft aus Cadmiumsulfid oder Cadmiumselenid, die beide etwa die gleiche Farbempfindlichkeit wie das menschliche Auge oder Fotofilme besitzen. Für eine Empfindlichkeit im Infrarotbereich werden Materialien wie Bleisulfid oder Indiumantimonid verwendet.

Die elektrischen Anschlüsse bestehen aus zwei aufgebrachten kammartigen Metallflächen, die sich gegenüberstehen. Dadurch erlangt der Fotowiderstand seine mäanderartige Struktur.

Die gesamte Anordnung wird mit Anschlussdrähten versehen und dann mit transparentem Kunstharz beschichtet oder vergossen. Auch hermetische Metallgehäuse mit Glasfenstern sind gebräuchlich.

== Kennwerte ==
Fotowiderstände besitzen, wie andere elektronische Bauteile auch, eine Menge von Kennwerten. Für einen Bastler sind dabei hauptsächlich von Interesse:
*Der Dunkelwiderstand R0 ist der Widerstandswert des Fotowiderstands bei Dunkelheit. Typischerweise liegt dieser Wert im Bereich von 1 MOhm bis 100 MOhm und wird erst nach mehreren Sekunden Dunkelheit erreicht.
*Der Hellwiderstand R1000 ist der Wert des Fotowiderstands bei 1000 lx und liegt typisch bei 100 Ohm bis 2 kOhm.
Weitere Parameter, wie die Ansprechzeit (die Zeit, die nach Einschalten einer Beleuchtung von 1000 Lux nach Dunkelheit vergeht, bis der Strom durch den Widerstand 65% des vorgegebenen Wertes erreicht) oder der Spektralbereich (die materialabhängige spektrale Empfindlichkeitskurve), sind hier nur von nebensächlicher Bedeutung.

== Anwendungsbeispiele ==
Zitat des Elektronik-Kompendium: ''"Wenn die Trägheit keine Rolle spielt, dann wird ein Fotowiderstand als Beleuchtungsstärkemesser, Flammenwächter, Dämmerungsschalter und als Sensor in Lichtschranken verwendet."''

Da Fotowiderstände extrem träge auf Änderungen des einfallenden Lichts reagieren (bis zu 5 Sekunden auf einen Hell-Dunkel-Wechsel), sind sie inzwischen in den meisten Schaltungen durch die um Größenklassen schneller reagierenden [[Fotodiode]]n oder [[Fototransistor]]en ersetzt worden. Die einzigen noch zu findenden Schaltungsbeispiele sind Dämmerungsschalter und selbsterregende Blinker...

[[Bild:ldrbeispiel.gif|thumb|Einfache Schaltung mit Transistor]]
Dämmerungsschalter: Lichtabhängiges Schalten einer Last (hier eine Beleuchtung) mittels Spannungsteiler und [[Transistor]]. Mit dem Widerstand RT läßt sich die Schaltschwelle einstellen.

Und im Internet gefunden:

Eine Dämmerungsschaltung, mit geeignetem Relais theoretisch sogar für 230 V~ geeignet: 
http://www.malo-web.de/index.shtml?dschalter

Blinkerschaltungen mit LDR und LED: 
http://www.b-kainka.de/bastel29.htm

== Anmerkungen ==
''Der Autor möchte hier weder die an anderen Stellen zu findenden Formelsammlungen wiedergeben, noch mit diesem Artikel ein Fachbuch ersetzten. Einzig die Grundlagen, die (auch aus eigener Erfahrung) für einen Hobby-Bastler von Interesse sind, sollen hier dargestellt werden.''

== Weblinks ==
[http://www.elektronik-kompendium.de/ Das Elektronik-Kompendium] 
[http://www.wikipedia.de/ Wikipedia] 

== Autor ==
--[[Benutzer:Frank|Frank]]<br\>
--[[Benutzer:Williwilli|Williwilli]] - Konsolidierung mit LDR

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Elektronik]]
[[Kategorie:Sensoren]]

[[Kategorie:Elektronik]]

Fototransistor

2010-03-06T21:46:41Z

Newbie.at: nur Tippfehler ausgebessert

[[Bild:Fototransistor-Foto.JPG|thumb|Verschiedene Bauarten von Fototransistoren]]
Fototransistoren sind eine Art von [[Transistor | Transistoren]], die auf einfallendes Licht reagieren. Der Basis-Anschluss ist bei Fototransistoren optisch zugänglich.
 
== Aufbau und Funktion ==
[[Bild:Fototransistor-Struktur.jpg|thumb|Innerer Aufbau eines Fototransistors]]
[[Bild:Fototransistor-Schaltbild.jpg|left]]''Schaltzeichen eines Fototransistors'' 
Wie die [[Fotodiode]] arbeitet auch der Fototransistor mit einer Halbleiterstrecke, die bei Lichteinfall ihre Eigenschaften ändert. Es handelt sich dabei um die Basis-Kollektor-Strecke, die als Fotodiode fungiert und den Basisstrom für den Fototransistor erzeugt. Der Fototransistor wird somit nur über das einfallende Licht gesteuert. Fällt Licht auf einen Fototransistor, dann erhöht sich der Strom, der zwischen Kollektor und Emitter fließt.

Die spektrale Empfindlichkeit von Fototransistoren ist mit der von Fotodioden vergleichbar, d.h. Fototransistoren aus Silizium haben ihr Maximum bei etwa 800 nm, solche aus Germanium bei etwa 1500 nm. Beide Wellenlängen liegen somit im Infrarotbereich.

Fototransistoren haben ein lichtdurchlässiges Gehäuse, bei dem das Licht auf die Basis-Kollektor-Sperrschicht fallen kann. Die Empfindlichkeit ist jedoch auch vom verwendeten Material des Transistorgehäuses abhängig, ein transparentes Gehäuse hat eine breitere Empfindlichkeitskurve als ein schwarzes Epoxy-Gehäuse (IR-Filter).

Der Vorteil des Fototransistors gegenüber der Fotodiode ist die wesentlich höhere Empfindlichkeit, denn der Fotostrom wird wie bei einem normalen bipolaren Transistor um etwa den Faktor 200 verstärkt.
Allerdings ist die Trägheit von Fototransistoren höher als die von Fotodioden: Die Grenzfrequenz eines Fototransistors liegt mit etwa 250 kHz wesentlich niedriger, bei Foto-Darlington-Transistoren liegt diese sogar nur bei ca. 30 kHz. Bei der typischen eher hochohmigen Beschaltung liegt die Grenzfrequenz sogar noch deutlich niedriger.
 
== Anwendungsbeispiele ==
Bei manchen Fototransistoren ist der Basisanschluss trotzdem herausgeführt. Dadurch ist eine Arbeitspunktstabilisierung oder eine Manipulation des Schaltverhaltens möglich.
 
[[Bild:Optokoppler-Aufbau.GIF|thumb|Interner Aufbau eines Optokopplers]]Die Empfängerseite der meisten [[Optokoppler]] ist ein Fototransistor.
 
[[Bild:Fototransistor-analog.GIF|thumb|Fototransistor als Lichtstärkesensor]]
Für die Verwendung als Lichtstärkesensor und die Auswertung des analogen Signals wird der Fototransistor gegen VCC geschaltet und ein Arbeitswiderstand (z.B. 10 kOhm) nach GND. Die Spannung am Widerstand ist dann näherungsweise proportional zur Helligkeit. Die Linearität ist besser als bei einem [[LDR]], aber schlechter als bei einer [[Fotodiode]].
 
[[Bild:Fototransistor-Lichtschranke.GIF|thumb|Schaltplan einer Lichtschanke]]
Im Schaltplan rechts ist die einfachste Variante einer schnellen Lichtschranke zu sehen. RV dient der Strombegrenzung durch die [[Leuchtdiode]], mit dem Widerstand R wird die Schaltschwelle eingestellt. Die Last muss keine Lampe, sondern kann jeder beliebige Verbraucher sein, vom [[Relais]] bis zum μController-Eingang.
 
== Anmerkungen ==
''Der Autor möchte hier weder die an anderen Stellen zu findenden Formelsammlungen wiedergeben, noch mit diesem Artikel ein Fachbuch ersetzten. Einzig die Grundlagen, die (aus eigener Erfahrung) für einen Hobby-Bastler von Interesse sind, sollen hier dargestellt werden.''
 
== Weblinks ==
* [http://de.wikipedia.org Wikipedia] 
* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0207012.htm Das ELektronik-KOmpendium - Fototransistor] 
 
== Autor ==
--[[Benutzer:Williwilli|Williwilli]] 20:26, 17. Okt 2008 (CEST)
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Elektronik]]
[[Kategorie:Sensoren]]

Fotodiode

2010-03-06T21:40:58Z

Newbie.at: nur Tippfehler korrigiert

[[Bild:Fotodiode-Foto.JPG|thumb|Verschiedene Bauformen von Fotodioden]]
Fotodioden sind eine Art von Dioden, die auf einfallendes Licht reagieren. Der pn-Übergang ist bei Fotodioden optisch zugänglich.
 
== Aufbau und Funktion ==
[[Bild:Fotodiode-Struktur.jpg|thumb|Innerer Aufbau einer Fotodiode]]
[[Bild:Fotodiode-Schaltbild.jpg|left]]''Schaltzeichen einer Fotodiode'' Meist befindet sich zwischen den beiden dotierten Halbleiterschichten (p und n) ein undotierter Bereich (PIN-Dioden). Im Bereich des Überganges werden bei einfallendem Licht durch den inneren lichtelektrischen Effekt freie Elektronen aus der atomaren Struktur gelöst, die einen Fotostrom erzeugen.

Das Verhalten der Fotodiode kann weitgehend durch die Ersatzschaltung aus einer Diode parallel mit einer Stromquelle proportional zur Lichtintensität beschrieben werden.
Bei kleinen Spannungen oder mit Spannung in Sperrrichtung ist der Strom über einen sehr großen Bereich proportional zur Intensität und relativ unabhängig von der Spannung.
Bei Betrieb mit nur einem Lastwiderstand erzeugt die Fotodiode wie eine Solarzelle elektrische Energie. Die Leerlaufspannung ist annähernd proportional zum Logarithmus der Intensität.

Die langwellige Grenze der spektralen Empfindlichkeit von Fotodioden hängt vom verwendeten Halbleitermaterial ab. Bei Silizium liegt die Grenze bei ca. 1050 nm, die höchste spektrale Empfindlichkeit je nach Qualität bei ca. 800-900 nm. Bei Germanium liegt die Grenze ca. bei 1900 nm, also im Infrarot-Bereich. Die kurzwellige Grenze hängt vom Fenstermaterial und der Oberfläche des Halbleiters ab, typisch bei etwa 400 nm. Für Infrarot-Anwendungen gibt es Fotodioden mit integriertem Filter, die dann nur auf Infrarotlicht zwischen ca. 800 nm und ca. 1000 nm reagieren.
Daneben gibt es auch Fotodioden speziell für den sichtbaren Bereich, die das IR-Licht unterdrücken (z.B. BPW21).

Die typische Empfindlichkeit liegt bei ca. 0,5 A/W bei 800 nm. In der Regel hat man also kleine Ströme im µA-Bereich und darunter.
 
== Anwendungsbeispiele ==
[[Bild:FotodiodenVerst.png|thumb|Einfacher Verstärker für Fotodiode]]
Im Gegensatz zum [[Fotowiderstand]] haben Fotodioden eine geringe Trägheit und können auf Signale im Nano- und Mikrosekunden-Bereich reagieren. Die Schaltgeschwindigkeit hängt dabei von der Sperrspannung ab; je höher diese ist, desto kürzer werden die Schaltzeiten (bei Erhöhung der Sperrspannung wird die Kapazität der Sperrschicht geringer).

Das Bild rechts zeigt eine einfache Verstärkerschaltung, um eine Fotodiode an einen µC anzuschließen. Schaltzeiten bis etwa 20 µs sind so möglich.

Wegen der sehr guten Linearität werden für genaue Messungen der Lichtintensität in der Regel Fotodioden benutzt. Der Strom wird dabei oft mit einem als Transimpedanzverstärker geschalteten [[Operationsverstärker]] in eine Spannung umgewandelt.

Um sich das relativ starke IR-Signal z.B. einer [[RC5-Code|Fernbedienung]] anzusehen, genügt es parallel zu einer Fotodiode (bevorzugt mit IR-Filter) einen Widerstand von etwa 1 kOhm zu schalten und die Spannung auf dem Oszilloskop darzustellen.
 
== Anmerkungen ==
''Der Autor möchte hier weder die an anderen Stellen zu findenden Formelsammlungen wiedergeben, noch mit diesem Artikel ein Fachbuch ersetzen. Einzig die Grundlagen, die (aus eigener Erfahrung) für einen Hobby-Bastler von Interesse sind, sollen hier dargestellt werden.''
 
== Weblinks ==
* [http://de.wikipedia.org Wikipedia] 
* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0111021.htm ELektronik-KOmpendium - Fotodiode] 
 
== Autor ==
--[[Benutzer:Williwilli|Williwilli]] 17:26, 17. Okt 2008 (CEST)<br\>
--[[Benutzer:Besserwessi|Besserwessi]]
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Elektronik]]
[[Kategorie:Sensoren]]

Sensoren

2009-01-03T13:51:55Z

Newbie.at: /* Nachsatz */

==Sensoren==
Jeder, der sich einen Roboter baut, wird schnell zu dem Punkt kommen, wo er möchte, dass sein Roboter „sieht“.
Sensoren müssen hauptsächlich drei Aufgaben erledigen. Die ersten beiden sind Kollisionsschutz und Navigation. Diese unterscheiden sich in der Funktionsweise vor allem in der Interpretation im Programm und im Aufbau am Roboter. Die dritte Art sind Sensoren, die ihn mit der Umwelt in Kontakt treten lassen.

Grundsätzlich müssen alle Sensoren diese Merkmale aufweisen:

===Passiv oder aktiv?===
Manche Sensoren (z.B. IR) brauchen eine aktive Quelle (hier die IR-LED), die dann aber einen Mehrverbrauch an Strom bedeutet. Passive Sensoren, wie zB Taster, bekommen ihre Signale aus der Umwelt (hier Stoß). Zu ihnen zählen die meisten Umweltgrößen, wie Temperatur und Feuchtigkeit, Licht und Vibration oder Kraft (Stoß).

===Einfachheit===
Ein Sensor muss einfach sein. Denn was nützt es uns, wenn wir den Sensor nicht kalibrieren können oder der Aufbau zu schwer ist? Doch Sensoren, die nicht in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, sind äußerst selten. Dann besteht nur noch der Wunsch, dass die meist zweidrahtigen Sensoren auch einfach anzuschließen sind. Deswegen ist es manchmal von Vorteil, sich vorgefertigte Anschlüsse zu kaufen, anstatt diese in mühsamer Kleinarbeit selber zu erstellen.

===Auswertbarkeit in Echtzeit===
Alle Sensoren, die zunächst in Frage kommen, basieren auf dem Prinzip des Spannungsteilers. Das heißt, es wird eine Urspannung eingegeben und eine Teilspannung kommt heraus. Diese Differenz können wir erfassen und mittels Wertetabelle im Programm auswerten. Aber durch Störeinflüsse in der Umwelt kann es vorkommen, dass die berechneten Werte abweichen. Jeder Messtechniker weiß, dass allein die Messung an sich schon das Messergebnis verfälscht.

===Robustheit===
Wir werden am Anfang sicher nicht unseren Roboter in einer Morastlandschaft einsetzen, aber auch schon ein Stoß gegen die Wand hat schon manchen Roboter ausgeknockt. Schon normaler Hausstaub kann und wird Linsen trüben und Messwerte verschlechtern. Das heisst: Wenn ein Sensor gekauft wird, muss er der Situation angemessen sein.

==Aufgaben für Roboter==
Natürlich muss man sich, bevor der Roboter steht, schon im Klaren sein, was seine Aufgaben sind. Auch wenn diese so weitgefasst sind wie „Karte erstellen – Raumüberwachung – dabei einer Linie folgen“. Jeder Sensor braucht Platz und verringert die Einsatzdauer. Nicht jeder Sensor ist für jede Arbeit gedacht und zum Schluss spielt das Geld eine Rolle, denn mancher Sensor kostet schon 30 Euro.

===Sensoren für den Kollisionsschutz===
Die wichtigsten Sensoren auf einem Roboter sind die Kollisionssensoren. Diese schützen den Roboter vor Zusammenstößen und Abstürzen in einen Schacht. Dabei kann man diese Gruppe in direkte und indirekte Sensoren unterteilen.

====Direkte Sensoren====
Sie sollen den Zusammenstoß nicht verhindern, sondern dabei das Signal ausgeben. In letzter Zeit werden diese Sensoren noch gepolstert, damit beim Zusammenstoß keine zu großen Kräfte auftreten.
Am einfachsten geht dies mit einem Taster, der am Chassis befestigt ist. Da dies sehr kurze Reaktionszeiten mit sich bringt, haben einige Roboter Fühler, um diese Zeit zu verlängern. Eine weitere Methode ist es, eine Stoßstange zu entwickeln, die dann an den Tastern (direkt oder indirekt) befestigt sind. Dabei kann diese Stoßstange auch gepolstert sein. Eine nun neuere Methode ist es, Luftschläuche zu verwenden. Die dämpfen den Stoß ab und sind dabei an einem Drucksensor angeschlossen, der das Zusammenquetschen erkennt und ein Signal ausgibt.
====Indirekte Sensoren====
Sie sollen helfen, den Zusammenstoß zu vermeiden, um am besten noch Zeit zu geben, einen optimalen Weg am Hindernis herum zu finden. Diese haben ein größeres Problem, da sie meist keine 360-Grad-„Rundumsicht“ garantieren können. Das bedeutet, dass die meisten Roboter diesen Typ der Sensoren in Fahrtrichtung eingebaut haben, um diese Aufgabe zu erfüllen. Was auch effizient ist, denn solche Sensoren sind sehr teuer und müssen ständig vom Programm überwacht werden.

Diese Sensoren werden bei neueren Autos auch als Parkhilfe angeboten.

==Probleme==
Das Problem der Sensoren ist ihre räumliche Begrenztheit. Denn schon 5 Meter sind sehr lang. Aber auf der anderen Seite wollen die meisten ohnehin keine 5 Meter „vorausschauen“.
[[Sensorarten|Es gibt mehrere Typen]]. Am bekanntesten sind die [[Sensorarten#optische_Sensoren|IR-Sensoren]]. Diese sind gut für lange Distanzen, aber haben das Problem, dass sie gebündelt sind und somit Zwischenräume schwer abdecken können. Besser sind dort [[Sensorarten#Ultraschall_Sensoren|Ultraschallsensoren]], die aber teurer sind. Etwas in der Nische ist das Radar-System; es ist ein sehr aufwendiges und teueres System und die Auswertung der Daten ist komplex. Es bietet aber den besten Schutz gegen Zusammenstöße, da dieses System nicht auf einen Punkt gerichtet ist, sondern die ganze Fläche abscannt.

Probleme beider Systeme:
Ist die Höhe. Leider ist unser Roboter dreidimensional und bewegt sich zweidimensional. Das heißt, es spannen sich mehrere Ebenen auf, die überwacht werden wollen. Denn wenn dies nicht geschieht, stößt der Roboter gegen eine Tischplatte, weil er diese nicht erkannt hat oder gegen ein Hindernis, das unter den Sensoren hindurch rutschte.
Deswegen bemüht man sich, den Roboter so flach wie möglich zu halten und das Fahrgestell so zu bauen, dass man flache Hindernisse überfahren kann. Es hilft also, sich darüber vorher Gedanken zu machen.
Je nachdem wo der Roboter zum Einsatz kommt tun sich manchmal Abgründe auf (z.B. Tischplatte). Diese müssen erkannt werden. Deswegen ist es erforderlich, Abstandssensoren noch unten zu richten, um einen Absturz zu vermeiden. Dabei sollte man indirekte Sensoren einsetzen, denn was nützt es wenn der Taster erkannt hat das nun ein Loch da ist, aber der Roboter bis er reagiert schon auf dem Boden aufschlägt?

==Navigation==
Nun gibt es hier viele Arten wie die Navigation erfolgen kann. Ich tue 2 Felder auf. Wenn unser Freund neue Welten erkunden soll oder in einem Spiel gegen eine Mannschaft antritt, dann braucht er andere Sensoren, als wenn er routiniert Wege abfahren soll. Obwohl sich die Felder überschneiden.

Alle Navigationssysteme bauen auf 2 Quellen der Navigation auf: [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|inkrementale Weggeber]] und Absolutwertgeber.

Dies ist das größte Problem, wenn ihr einen Bot bauen wollt. Denn ihr habt das Problem nicht, das euer Bot hat. Euch ist das zu abstrakt, aber wenn ihr das nicht begreift, wird er nie dort hinkommen, wo er hin soll. Ihr habt Augen, die euch ohne zu denken den Absolutwert geben, wie weit der Abstand des Cursors eurer Maus zum Startbutton jetzt ist. Die Maus hat einen Weggeber intern, doch ihr kontrolliert ständig, ob die Werte korrekt sind und korrigiert diese falls nötig! Das kann euer Roboter nicht. Das heisst, wenn eine Achse sich schwerer dreht als die andere, wird er ständig in einem Kreis fahren. Ohne dass ihr das in den Messwerten sehen könnt.

==Weggeber==
Die [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|Weggeber]] existieren meistens in Form der Odometrie. Das heisst, die Drehung der Antriebsachse wird direkt erfasst. Das kann erfolgen mit einem Schrittmotor (wobei dies indirekt ist, da ihr hier die Werte vorgebt) oder mit einer Lochscheibe, die dann die Schritte mittels Lichtschranke zählt. Oder mit Tastern und einem Zahnrad.
Nicht zur Odometrie gehörend, aber auch Weggeber, sind „mitlaufende“ zählende Räder (z.B eine Kugelmaus) oder aber eine optische Maus. Oder ein Seil, das ihr von einem Lotpunkt mitzieht.

Diese Weggeber sind ungenau und verfälschen immer das Ergebnis. Wenn ihr den Roboter über längere Strecken fahren lässt, braucht ihr den 2. Typ, um ihn neu einzukalibrieren.

===Absolutwertgeber:===
Diese Methode sagt euch, wo auf einer Ebene ihr euch exakt befindet; in X- und Y-Achse aufgesplittet.

Es gibt mehrere Methoden, die ich ohne besondere Reihenfolge aufliste:

====Peilung====
Das [[Sensorarten#Sharp_GP2D12|IR-Abstandsmessungsprinzip]] funktioniert so, dass sich ein Turm auf dem Roboter befindet. Diese Sensoren scannen den Raum ab. Mittels weiterer Sensoren ([[Sensorarten#Kompa.C3.9F|Kompasssensoren]]) kann man berechnen, wo im Raum man sich befindet. Nur bedingt einsetzbar, da ja Objekte die Wand verdecken.
Das Bakensystem funktioniert nach dem Einpeilungsprinzip. Das heißt, in einem Raum kennen wir mindestens 2 Punkte (Baken), die dann mit dem Roboter ein Ebenendreieck aufspannen. Mittels Berechnungen kann dann der unbekannte Roboter-Punkt exakt bestimmt werden. Es gibt verschiede Methoden, doch hier die Wichtigsten:

* Aktive Bake: Die Baken senden ein Signal aus, das dann vom Roboter empfangen wird (z.B. IR). Das ist die einfachste Methode, wenn auch nicht die eleganteste. Denn dadurch muss sich die Technik über den Roboter hinaus in den Raum ausbreiten und das wiederum kollidiert mit dem Prinzip des autonomen Roboters. Die meisten Absolutwertgeber mit Baken gehen diesen Weg.

* Passive Bake: Nur das Signal zu dem Roboter wird zurückgesendet, das dieser ausstrahlt. Das Problem ist, dass bei diesem System der Aufwand auf dem Roboter höher ist und dass der Batterieverbauch größer wird. Aber wir haben dann auch einen wirklichen autonomen Roboter.

-Aus dem Alltag-
Es gibt Veranstaltungen/Wettkämpfe, die nur eine Bake zulassen. Diese soll dabei nicht helfen, um herauszufinden wo sich der Roboter im Raum befindet, sondern nur, wo er hin soll bzw. wo sein „Feind“ ist.

====Das Bodenmarkierungsprinzip====
wird meistens eingesetzt, wenn der Roboter sich nur in einem bestimmten Feld oder auf einer bestimmten Bahn aufhalten soll. Dabei werden passive oder aktive Elemente im Boden eingelassen, die dann von Onboard-Sensoren wahrgenommen werden. Beispiel hierfür sind Rasenmäherbots oder autonome Fahrzeuge in Werkshallen.

====[[GPS]]====
Neben dem Bakensystem existiert noch ein raumunabhängiges System; das [[GPS]]. Dieses ist aber sehr aufwändig. Denn es bezieht Zeitsignale von Satelliten, die dann verglichen werden und ist meist draußen besser zu empfangen. Auch ließ das US-Militär das Signal verschlechtern, so dass es nur sehr ungenau war. Heutzutage ohne Störsignal schafft man auch nur Genauigkeiten von einigen Metern. Wenn man genauere Werte braucht, benötigt man mindestens 2 Empfänger und muss diese miteinander vergleichen. Einer der Empfänger steht dann normalerweise an einem festen Punkt. Das nennt sich Differential-GPS (DGPS). Näheres unter dem Artikel [[GPS]].

Weitere Methoden sind nicht zu gebrauchen oder sind nur Abarten der hier erwähnten Methoden.

===Umweltsensoren===
Sie sind meist erst in der letzten Ausbaustufe beim Roboter interessant und sollen unserem Freund helfen, sich in der Umwelt zurechtzufinden.

Dabei gibt es Interaktionsensoren, wie Drucksensoren oder Mikrofone. Mikrofone lassen den Roboter erkennen, ob Geräusche vorhanden sind. Richtig: ob, nicht wo. Dazu muss das Mikrofon entweder gerichtet sein und sich im Raum drehen können oder aber es müssen sich Mikrofone in vier Ecken starr auf dem Roboter befinden.

Wenn der Roboter eine Solarzelle hat, dann braucht er Lichtsensoren, die ihn zur größten Lichtquelle bringen.

====Rauchsensoren==== lassen den Roboter zwar erkennen, dass sich Rauch im Raum befindet. Doch was nützt es, wenn dieser Rauch erst in einer Höhe von 40 cm erkannt wird? Um z.B. Räume auf Giftgas zu testen braucht es einen Gasmesser. Beide Sensoren arbeiten unterschiedlich. Während Rauchmelder alle Partikel ohne Ausnahme erkennen, haben Gasmesser nur eine begrenzte Sammlung an zu erkennenden Gasen.

====Temperatursensoren==== ermöglichen dem Bot die Temperatur zu messen, um z.B. aus der Sonne zu gehen oder um einzelne Bauelemente vor Überhitzung zu schützen.

==Nachsatz==
Es gibt dutzende Sensoren und Sensoranlagen, die unserem Bot helfen sich in der Umwelt zurechtzufinden. Je mehr man hat, umso mehr kann man mit diesen spielen, um z.B. Gewohnheiten zu programmieren. Aber wenn man seinen Bot auf eine Aufgabe ausrichtet, sind es diese, die das i-Tüpfelchen bringen.

''Autor: honkitonk / Wiki Übernahme Picnick''

==Siehe auch==
* [[Sensorarten]]

[[Kategorie:Sensoren]]

Sensoren

2009-01-03T13:50:15Z

Newbie.at: /* Weggeber */

==Sensoren==
Jeder, der sich einen Roboter baut, wird schnell zu dem Punkt kommen, wo er möchte, dass sein Roboter „sieht“.
Sensoren müssen hauptsächlich drei Aufgaben erledigen. Die ersten beiden sind Kollisionsschutz und Navigation. Diese unterscheiden sich in der Funktionsweise vor allem in der Interpretation im Programm und im Aufbau am Roboter. Die dritte Art sind Sensoren, die ihn mit der Umwelt in Kontakt treten lassen.

Grundsätzlich müssen alle Sensoren diese Merkmale aufweisen:

===Passiv oder aktiv?===
Manche Sensoren (z.B. IR) brauchen eine aktive Quelle (hier die IR-LED), die dann aber einen Mehrverbrauch an Strom bedeutet. Passive Sensoren, wie zB Taster, bekommen ihre Signale aus der Umwelt (hier Stoß). Zu ihnen zählen die meisten Umweltgrößen, wie Temperatur und Feuchtigkeit, Licht und Vibration oder Kraft (Stoß).

===Einfachheit===
Ein Sensor muss einfach sein. Denn was nützt es uns, wenn wir den Sensor nicht kalibrieren können oder der Aufbau zu schwer ist? Doch Sensoren, die nicht in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, sind äußerst selten. Dann besteht nur noch der Wunsch, dass die meist zweidrahtigen Sensoren auch einfach anzuschließen sind. Deswegen ist es manchmal von Vorteil, sich vorgefertigte Anschlüsse zu kaufen, anstatt diese in mühsamer Kleinarbeit selber zu erstellen.

===Auswertbarkeit in Echtzeit===
Alle Sensoren, die zunächst in Frage kommen, basieren auf dem Prinzip des Spannungsteilers. Das heißt, es wird eine Urspannung eingegeben und eine Teilspannung kommt heraus. Diese Differenz können wir erfassen und mittels Wertetabelle im Programm auswerten. Aber durch Störeinflüsse in der Umwelt kann es vorkommen, dass die berechneten Werte abweichen. Jeder Messtechniker weiß, dass allein die Messung an sich schon das Messergebnis verfälscht.

===Robustheit===
Wir werden am Anfang sicher nicht unseren Roboter in einer Morastlandschaft einsetzen, aber auch schon ein Stoß gegen die Wand hat schon manchen Roboter ausgeknockt. Schon normaler Hausstaub kann und wird Linsen trüben und Messwerte verschlechtern. Das heisst: Wenn ein Sensor gekauft wird, muss er der Situation angemessen sein.

==Aufgaben für Roboter==
Natürlich muss man sich, bevor der Roboter steht, schon im Klaren sein, was seine Aufgaben sind. Auch wenn diese so weitgefasst sind wie „Karte erstellen – Raumüberwachung – dabei einer Linie folgen“. Jeder Sensor braucht Platz und verringert die Einsatzdauer. Nicht jeder Sensor ist für jede Arbeit gedacht und zum Schluss spielt das Geld eine Rolle, denn mancher Sensor kostet schon 30 Euro.

===Sensoren für den Kollisionsschutz===
Die wichtigsten Sensoren auf einem Roboter sind die Kollisionssensoren. Diese schützen den Roboter vor Zusammenstößen und Abstürzen in einen Schacht. Dabei kann man diese Gruppe in direkte und indirekte Sensoren unterteilen.

====Direkte Sensoren====
Sie sollen den Zusammenstoß nicht verhindern, sondern dabei das Signal ausgeben. In letzter Zeit werden diese Sensoren noch gepolstert, damit beim Zusammenstoß keine zu großen Kräfte auftreten.
Am einfachsten geht dies mit einem Taster, der am Chassis befestigt ist. Da dies sehr kurze Reaktionszeiten mit sich bringt, haben einige Roboter Fühler, um diese Zeit zu verlängern. Eine weitere Methode ist es, eine Stoßstange zu entwickeln, die dann an den Tastern (direkt oder indirekt) befestigt sind. Dabei kann diese Stoßstange auch gepolstert sein. Eine nun neuere Methode ist es, Luftschläuche zu verwenden. Die dämpfen den Stoß ab und sind dabei an einem Drucksensor angeschlossen, der das Zusammenquetschen erkennt und ein Signal ausgibt.
====Indirekte Sensoren====
Sie sollen helfen, den Zusammenstoß zu vermeiden, um am besten noch Zeit zu geben, einen optimalen Weg am Hindernis herum zu finden. Diese haben ein größeres Problem, da sie meist keine 360-Grad-„Rundumsicht“ garantieren können. Das bedeutet, dass die meisten Roboter diesen Typ der Sensoren in Fahrtrichtung eingebaut haben, um diese Aufgabe zu erfüllen. Was auch effizient ist, denn solche Sensoren sind sehr teuer und müssen ständig vom Programm überwacht werden.

Diese Sensoren werden bei neueren Autos auch als Parkhilfe angeboten.

==Probleme==
Das Problem der Sensoren ist ihre räumliche Begrenztheit. Denn schon 5 Meter sind sehr lang. Aber auf der anderen Seite wollen die meisten ohnehin keine 5 Meter „vorausschauen“.
[[Sensorarten|Es gibt mehrere Typen]]. Am bekanntesten sind die [[Sensorarten#optische_Sensoren|IR-Sensoren]]. Diese sind gut für lange Distanzen, aber haben das Problem, dass sie gebündelt sind und somit Zwischenräume schwer abdecken können. Besser sind dort [[Sensorarten#Ultraschall_Sensoren|Ultraschallsensoren]], die aber teurer sind. Etwas in der Nische ist das Radar-System; es ist ein sehr aufwendiges und teueres System und die Auswertung der Daten ist komplex. Es bietet aber den besten Schutz gegen Zusammenstöße, da dieses System nicht auf einen Punkt gerichtet ist, sondern die ganze Fläche abscannt.

Probleme beider Systeme:
Ist die Höhe. Leider ist unser Roboter dreidimensional und bewegt sich zweidimensional. Das heißt, es spannen sich mehrere Ebenen auf, die überwacht werden wollen. Denn wenn dies nicht geschieht, stößt der Roboter gegen eine Tischplatte, weil er diese nicht erkannt hat oder gegen ein Hindernis, das unter den Sensoren hindurch rutschte.
Deswegen bemüht man sich, den Roboter so flach wie möglich zu halten und das Fahrgestell so zu bauen, dass man flache Hindernisse überfahren kann. Es hilft also, sich darüber vorher Gedanken zu machen.
Je nachdem wo der Roboter zum Einsatz kommt tun sich manchmal Abgründe auf (z.B. Tischplatte). Diese müssen erkannt werden. Deswegen ist es erforderlich, Abstandssensoren noch unten zu richten, um einen Absturz zu vermeiden. Dabei sollte man indirekte Sensoren einsetzen, denn was nützt es wenn der Taster erkannt hat das nun ein Loch da ist, aber der Roboter bis er reagiert schon auf dem Boden aufschlägt?

==Navigation==
Nun gibt es hier viele Arten wie die Navigation erfolgen kann. Ich tue 2 Felder auf. Wenn unser Freund neue Welten erkunden soll oder in einem Spiel gegen eine Mannschaft antritt, dann braucht er andere Sensoren, als wenn er routiniert Wege abfahren soll. Obwohl sich die Felder überschneiden.

Alle Navigationssysteme bauen auf 2 Quellen der Navigation auf: [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|inkrementale Weggeber]] und Absolutwertgeber.

Dies ist das größte Problem, wenn ihr einen Bot bauen wollt. Denn ihr habt das Problem nicht, das euer Bot hat. Euch ist das zu abstrakt, aber wenn ihr das nicht begreift, wird er nie dort hinkommen, wo er hin soll. Ihr habt Augen, die euch ohne zu denken den Absolutwert geben, wie weit der Abstand des Cursors eurer Maus zum Startbutton jetzt ist. Die Maus hat einen Weggeber intern, doch ihr kontrolliert ständig, ob die Werte korrekt sind und korrigiert diese falls nötig! Das kann euer Roboter nicht. Das heisst, wenn eine Achse sich schwerer dreht als die andere, wird er ständig in einem Kreis fahren. Ohne dass ihr das in den Messwerten sehen könnt.

==Weggeber==
Die [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|Weggeber]] existieren meistens in Form der Odometrie. Das heisst, die Drehung der Antriebsachse wird direkt erfasst. Das kann erfolgen mit einem Schrittmotor (wobei dies indirekt ist, da ihr hier die Werte vorgebt) oder mit einer Lochscheibe, die dann die Schritte mittels Lichtschranke zählt. Oder mit Tastern und einem Zahnrad.
Nicht zur Odometrie gehörend, aber auch Weggeber, sind „mitlaufende“ zählende Räder (z.B eine Kugelmaus) oder aber eine optische Maus. Oder ein Seil, das ihr von einem Lotpunkt mitzieht.

Diese Weggeber sind ungenau und verfälschen immer das Ergebnis. Wenn ihr den Roboter über längere Strecken fahren lässt, braucht ihr den 2. Typ, um ihn neu einzukalibrieren.

===Absolutwertgeber:===
Diese Methode sagt euch, wo auf einer Ebene ihr euch exakt befindet; in X- und Y-Achse aufgesplittet.

Es gibt mehrere Methoden, die ich ohne besondere Reihenfolge aufliste:

====Peilung====
Das [[Sensorarten#Sharp_GP2D12|IR-Abstandsmessungsprinzip]] funktioniert so, dass sich ein Turm auf dem Roboter befindet. Diese Sensoren scannen den Raum ab. Mittels weiterer Sensoren ([[Sensorarten#Kompa.C3.9F|Kompasssensoren]]) kann man berechnen, wo im Raum man sich befindet. Nur bedingt einsetzbar, da ja Objekte die Wand verdecken.
Das Bakensystem funktioniert nach dem Einpeilungsprinzip. Das heißt, in einem Raum kennen wir mindestens 2 Punkte (Baken), die dann mit dem Roboter ein Ebenendreieck aufspannen. Mittels Berechnungen kann dann der unbekannte Roboter-Punkt exakt bestimmt werden. Es gibt verschiede Methoden, doch hier die Wichtigsten:

* Aktive Bake: Die Baken senden ein Signal aus, das dann vom Roboter empfangen wird (z.B. IR). Das ist die einfachste Methode, wenn auch nicht die eleganteste. Denn dadurch muss sich die Technik über den Roboter hinaus in den Raum ausbreiten und das wiederum kollidiert mit dem Prinzip des autonomen Roboters. Die meisten Absolutwertgeber mit Baken gehen diesen Weg.

* Passive Bake: Nur das Signal zu dem Roboter wird zurückgesendet, das dieser ausstrahlt. Das Problem ist, dass bei diesem System der Aufwand auf dem Roboter höher ist und dass der Batterieverbauch größer wird. Aber wir haben dann auch einen wirklichen autonomen Roboter.

-Aus dem Alltag-
Es gibt Veranstaltungen/Wettkämpfe, die nur eine Bake zulassen. Diese soll dabei nicht helfen, um herauszufinden wo sich der Roboter im Raum befindet, sondern nur, wo er hin soll bzw. wo sein „Feind“ ist.

====Das Bodenmarkierungsprinzip====
wird meistens eingesetzt, wenn der Roboter sich nur in einem bestimmten Feld oder auf einer bestimmten Bahn aufhalten soll. Dabei werden passive oder aktive Elemente im Boden eingelassen, die dann von Onboard-Sensoren wahrgenommen werden. Beispiel hierfür sind Rasenmäherbots oder autonome Fahrzeuge in Werkshallen.

====[[GPS]]====
Neben dem Bakensystem existiert noch ein raumunabhängiges System; das [[GPS]]. Dieses ist aber sehr aufwändig. Denn es bezieht Zeitsignale von Satelliten, die dann verglichen werden und ist meist draußen besser zu empfangen. Auch ließ das US-Militär das Signal verschlechtern, so dass es nur sehr ungenau war. Heutzutage ohne Störsignal schafft man auch nur Genauigkeiten von einigen Metern. Wenn man genauere Werte braucht, benötigt man mindestens 2 Empfänger und muss diese miteinander vergleichen. Einer der Empfänger steht dann normalerweise an einem festen Punkt. Das nennt sich Differential-GPS (DGPS). Näheres unter dem Artikel [[GPS]].

Weitere Methoden sind nicht zu gebrauchen oder sind nur Abarten der hier erwähnten Methoden.

===Umweltsensoren===
Sie sind meist erst in der letzten Ausbaustufe beim Roboter interessant und sollen unserem Freund helfen, sich in der Umwelt zurechtzufinden.

Dabei gibt es Interaktionsensoren, wie Drucksensoren oder Mikrofone. Mikrofone lassen den Roboter erkennen, ob Geräusche vorhanden sind. Richtig: ob, nicht wo. Dazu muss das Mikrofon entweder gerichtet sein und sich im Raum drehen können oder aber es müssen sich Mikrofone in vier Ecken starr auf dem Roboter befinden.

Wenn der Roboter eine Solarzelle hat, dann braucht er Lichtsensoren, die ihn zur größten Lichtquelle bringen.

====Rauchsensoren==== lassen den Roboter zwar erkennen, dass sich Rauch im Raum befindet. Doch was nützt es, wenn dieser Rauch erst in einer Höhe von 40 cm erkannt wird? Um z.B. Räume auf Giftgas zu testen braucht es einen Gasmesser. Beide Sensoren arbeiten unterschiedlich. Während Rauchmelder alle Partikel ohne Ausnahme erkennen, haben Gasmesser nur eine begrenzte Sammlung an zu erkennenden Gasen.

====Temperatursensoren==== ermöglichen dem Bot die Temperatur zu messen, um z.B. aus der Sonne zu gehen oder um einzelne Bauelemente vor Überhitzung zu schützen.

==Nachsatz==
Es gibt dutzende Sensoren und Sensorenanlangen die unseren Bot helfen sich in der Umwelt zurechtzufinden. Je mehr man hat umso mehr kann man mit diesen spielen, um zb. Gewohnheiten zu programmieren. Aber wenn man seinen Bot auf eine Aufgabe ausrichtet sind diese die das i-Tüpfelchen bringen.

''Autor: honkitonk / Wiki Übernahme Picnick''

==Siehe auch==
* [[Sensorarten]]

[[Kategorie:Sensoren]]

Sensoren

2009-01-03T13:36:44Z

Newbie.at: /* Navigation */

==Sensoren==
Jeder, der sich einen Roboter baut, wird schnell zu dem Punkt kommen, wo er möchte, dass sein Roboter „sieht“.
Sensoren müssen hauptsächlich drei Aufgaben erledigen. Die ersten beiden sind Kollisionsschutz und Navigation. Diese unterscheiden sich in der Funktionsweise vor allem in der Interpretation im Programm und im Aufbau am Roboter. Die dritte Art sind Sensoren, die ihn mit der Umwelt in Kontakt treten lassen.

Grundsätzlich müssen alle Sensoren diese Merkmale aufweisen:

===Passiv oder aktiv?===
Manche Sensoren (z.B. IR) brauchen eine aktive Quelle (hier die IR-LED), die dann aber einen Mehrverbrauch an Strom bedeutet. Passive Sensoren, wie zB Taster, bekommen ihre Signale aus der Umwelt (hier Stoß). Zu ihnen zählen die meisten Umweltgrößen, wie Temperatur und Feuchtigkeit, Licht und Vibration oder Kraft (Stoß).

===Einfachheit===
Ein Sensor muss einfach sein. Denn was nützt es uns, wenn wir den Sensor nicht kalibrieren können oder der Aufbau zu schwer ist? Doch Sensoren, die nicht in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, sind äußerst selten. Dann besteht nur noch der Wunsch, dass die meist zweidrahtigen Sensoren auch einfach anzuschließen sind. Deswegen ist es manchmal von Vorteil, sich vorgefertigte Anschlüsse zu kaufen, anstatt diese in mühsamer Kleinarbeit selber zu erstellen.

===Auswertbarkeit in Echtzeit===
Alle Sensoren, die zunächst in Frage kommen, basieren auf dem Prinzip des Spannungsteilers. Das heißt, es wird eine Urspannung eingegeben und eine Teilspannung kommt heraus. Diese Differenz können wir erfassen und mittels Wertetabelle im Programm auswerten. Aber durch Störeinflüsse in der Umwelt kann es vorkommen, dass die berechneten Werte abweichen. Jeder Messtechniker weiß, dass allein die Messung an sich schon das Messergebnis verfälscht.

===Robustheit===
Wir werden am Anfang sicher nicht unseren Roboter in einer Morastlandschaft einsetzen, aber auch schon ein Stoß gegen die Wand hat schon manchen Roboter ausgeknockt. Schon normaler Hausstaub kann und wird Linsen trüben und Messwerte verschlechtern. Das heisst: Wenn ein Sensor gekauft wird, muss er der Situation angemessen sein.

==Aufgaben für Roboter==
Natürlich muss man sich, bevor der Roboter steht, schon im Klaren sein, was seine Aufgaben sind. Auch wenn diese so weitgefasst sind wie „Karte erstellen – Raumüberwachung – dabei einer Linie folgen“. Jeder Sensor braucht Platz und verringert die Einsatzdauer. Nicht jeder Sensor ist für jede Arbeit gedacht und zum Schluss spielt das Geld eine Rolle, denn mancher Sensor kostet schon 30 Euro.

===Sensoren für den Kollisionsschutz===
Die wichtigsten Sensoren auf einem Roboter sind die Kollisionssensoren. Diese schützen den Roboter vor Zusammenstößen und Abstürzen in einen Schacht. Dabei kann man diese Gruppe in direkte und indirekte Sensoren unterteilen.

====Direkte Sensoren====
Sie sollen den Zusammenstoß nicht verhindern, sondern dabei das Signal ausgeben. In letzter Zeit werden diese Sensoren noch gepolstert, damit beim Zusammenstoß keine zu großen Kräfte auftreten.
Am einfachsten geht dies mit einem Taster, der am Chassis befestigt ist. Da dies sehr kurze Reaktionszeiten mit sich bringt, haben einige Roboter Fühler, um diese Zeit zu verlängern. Eine weitere Methode ist es, eine Stoßstange zu entwickeln, die dann an den Tastern (direkt oder indirekt) befestigt sind. Dabei kann diese Stoßstange auch gepolstert sein. Eine nun neuere Methode ist es, Luftschläuche zu verwenden. Die dämpfen den Stoß ab und sind dabei an einem Drucksensor angeschlossen, der das Zusammenquetschen erkennt und ein Signal ausgibt.
====Indirekte Sensoren====
Sie sollen helfen, den Zusammenstoß zu vermeiden, um am besten noch Zeit zu geben, einen optimalen Weg am Hindernis herum zu finden. Diese haben ein größeres Problem, da sie meist keine 360-Grad-„Rundumsicht“ garantieren können. Das bedeutet, dass die meisten Roboter diesen Typ der Sensoren in Fahrtrichtung eingebaut haben, um diese Aufgabe zu erfüllen. Was auch effizient ist, denn solche Sensoren sind sehr teuer und müssen ständig vom Programm überwacht werden.

Diese Sensoren werden bei neueren Autos auch als Parkhilfe angeboten.

==Probleme==
Das Problem der Sensoren ist ihre räumliche Begrenztheit. Denn schon 5 Meter sind sehr lang. Aber auf der anderen Seite wollen die meisten ohnehin keine 5 Meter „vorausschauen“.
[[Sensorarten|Es gibt mehrere Typen]]. Am bekanntesten sind die [[Sensorarten#optische_Sensoren|IR-Sensoren]]. Diese sind gut für lange Distanzen, aber haben das Problem, dass sie gebündelt sind und somit Zwischenräume schwer abdecken können. Besser sind dort [[Sensorarten#Ultraschall_Sensoren|Ultraschallsensoren]], die aber teurer sind. Etwas in der Nische ist das Radar-System; es ist ein sehr aufwendiges und teueres System und die Auswertung der Daten ist komplex. Es bietet aber den besten Schutz gegen Zusammenstöße, da dieses System nicht auf einen Punkt gerichtet ist, sondern die ganze Fläche abscannt.

Probleme beider Systeme:
Ist die Höhe. Leider ist unser Roboter dreidimensional und bewegt sich zweidimensional. Das heißt, es spannen sich mehrere Ebenen auf, die überwacht werden wollen. Denn wenn dies nicht geschieht, stößt der Roboter gegen eine Tischplatte, weil er diese nicht erkannt hat oder gegen ein Hindernis, das unter den Sensoren hindurch rutschte.
Deswegen bemüht man sich, den Roboter so flach wie möglich zu halten und das Fahrgestell so zu bauen, dass man flache Hindernisse überfahren kann. Es hilft also, sich darüber vorher Gedanken zu machen.
Je nachdem wo der Roboter zum Einsatz kommt tun sich manchmal Abgründe auf (z.B. Tischplatte). Diese müssen erkannt werden. Deswegen ist es erforderlich, Abstandssensoren noch unten zu richten, um einen Absturz zu vermeiden. Dabei sollte man indirekte Sensoren einsetzen, denn was nützt es wenn der Taster erkannt hat das nun ein Loch da ist, aber der Roboter bis er reagiert schon auf dem Boden aufschlägt?

==Navigation==
Nun gibt es hier viele Arten wie die Navigation erfolgen kann. Ich tue 2 Felder auf. Wenn unser Freund neue Welten erkunden soll oder in einem Spiel gegen eine Mannschaft antritt, dann braucht er andere Sensoren, als wenn er routiniert Wege abfahren soll. Obwohl sich die Felder überschneiden.

Alle Navigationssysteme bauen auf 2 Quellen der Navigation auf: [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|inkrementale Weggeber]] und Absolutwertgeber.

Dies ist das größte Problem, wenn ihr einen Bot bauen wollt. Denn ihr habt das Problem nicht, das euer Bot hat. Euch ist das zu abstrakt, aber wenn ihr das nicht begreift, wird er nie dort hinkommen, wo er hin soll. Ihr habt Augen, die euch ohne zu denken den Absolutwert geben, wie weit der Abstand des Cursors eurer Maus zum Startbutton jetzt ist. Die Maus hat einen Weggeber intern, doch ihr kontrolliert ständig, ob die Werte korrekt sind und korrigiert diese falls nötig! Das kann euer Roboter nicht. Das heisst, wenn eine Achse sich schwerer dreht als die andere, wird er ständig in einem Kreis fahren. Ohne dass ihr das in den Messwerten sehen könnt.

==Weggeber==
Die [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|Weggeber]] existieren meistens in Form der Odometrie. Das heisst, die Drehung der Antriebsachse wird direkt erfasst. Das kann erfolgen mit einem Schrittmotor (wobei dies indirekt ist, da ihr hier die Werte vorgebt) oder mit einer Lochscheibe, die dann die Schritte zählt mittels Lichtschranke. Oder mit Tastern und einem Zahnrad.
Nicht zur Odometrie gehörend aber auch Weggeber sind „mitlaufende“ Räder, die zählen (z.B eine Kugelmaus) oder aber eine optische Maus. Oder ein Seil, das ihr von einem Lotpunkt mitzieht.

Diese Weggeber sind ungenau und verfälschen immer das Ergebnis. Wenn ihr den Roboter über längere Strecken fahren lasst, braucht ihr den 2. Typ um ihn neu einzukalibrieren.

===Absolutwertgeber:===
Diese Methode sagt euch, wo auf einer Ebene ihr euch exakt befindet in X und Y Achse aufgesplittet.

Es gibt mehre Methoden die ich ohne besondere Reihenfolge aufliste:

====Peilung====
Das [[Sensorarten#Sharp_GP2D12|IR-Abstandsmessungsprinzip]] funktioniert so, dass sich ein Turm auf dem Roboter befindet. Diese scannen den Raum ab. Mittels weiterer Sensoren ([[Sensorarten#Kompa.C3.9F|Kompasssensoren]]). Nun kann man berechnen, wo im Raum man sich befindet. Nur bedingt einsetzbar, da ja Objekte die Wand verdecken.
Das Barkensystem funktioniert nach dem Einpeilungsprinzip. Das heißt, in einen Raum kennen wir mindestens 2 Punkte (Baken) die dann mit dem Roboter ein Dreick/Ebene aufspannen. Mittels Berechnungen kann dann der unbekannte Roboter -Punkt exakt bestimmen. Es gibt verschiede Methoden doch hier die Wichtigsten:

* Aktive Bake, heisst die Baken senden ein Signal aus das dann vom Roboter empfangen wird ( z.B. IR). Das ist die einfachste Methode wenn auch nicht die eleganteste. Denn dadurch muss sich die Technik über den Roboter hinaus in den Raum ausbreiten und das wiederum kollidiert mit dem Prinzip von Autonomer Roboter. Die meisten Absolutwertgeber mit Barken gehen diesen Weg.

* Passive Barke, heisst das diese nur ein Signal zu dem Roboter zurücksendet das dieser ausstrahlt. Das Problem ist, dass bei diesem System der Aufwand auf dem Roboter höher ist und das der Baterieverbauch grösser wird. Aber wir haben dann auch einen wirklichen autonomen Roboter.

-Aus dem Alltag-
Es gibt Veranstaltungen /Wettkäpfe die nur eine Bake zulassen. Diese soll dabei nicht helfen um herauszufinden wo sich der Roboter um Raum befindet sonder nur, wo er hin soll bzw. wo sein „Feind“ ist.

====Das Bodenmarkierungsprinzip====
wird meistens eingesetzt, wenn der Roboter sich nur in einem bestimmten Feld oder auf einer bestimmten Bahn aufhalten soll. Dabei werden passive oder aktive Elemente in dem Boden eingelassen, die dann von Onboard Sensoren wahrgenommen werden. Beispiel hierfür sind Rasenmäherbots oder autonome Fahrzeuge in Werkshallen.

====[[GPS]]====
Neben dem Brakensystem existiert noch ein raumunabhängiges System das [[GPS]]. Dieses ist aber sehr aufwendig. Denn es bezieht Signale (3 Zeitsignale von Satelliten die dann verglichen werden) und ist meist draussen besser zu empfangen. Auch ließ das US Militär das Signal verschlechtern so das es nur sehr ungenau war. Heutzutage ohne Störsignal schafft man auch nur Genauigkeiten von einigen Metern. Wenn man genauere Werte braucht menötigt man mindestens 2 Empfänger und muss diese miteinander vergleichen. Einer der Empfänger steht dann normalerweise an einem festen Punkt. Das nennt sich Differential GPS (DGPS). Näheres unter dem Artikel [[GPS]].

Weitere Methoden sind nicht zu gebrauchen oder sind nur Abarten der hier erwähnten Methoden.

===Umweltsensoren===
Sie sind meist erst in der letzten Ausbaustufe beim Roboter interessant und sollen unserem Freund helfen, sich in der Umwelt zurechtzufinden.

Dabei gibt es Interaktionsensoren, wie Drucksensoren oder Mikrofone. Mikrofone lassen dem Roboter erkennen, ob Geräusche vorhanden sind. Richtig: ob, nicht wo. Dazu muss das Mikrofon entweder gerichtet sein und sich in dem im Raum drehen können oder aber in vier Ecken starr auf dem Roboter befinden.

Wenn der Roboter eine Solarzelle hat dann braucht er Lichtsensoren, die ihn zur grössten Lichtquelle bringt.

====Rauchsensoren==== lassen den Roboter zwar erkennen das sich Rauch im Raum befindet. Doch was nützt es wenn dieser Rauch erst in einer Höhe von 40 cm erkannt wird? Um z.B. Räume auf Giftgas zu testen braucht es einen Gasmesser. Beide Sensoren arbeiten unterschiedlich. Während Rauchmelder alle Partikel ohne Ausnahme erkennt haben Gasmesser nur eine begrenzte Sammlung an zu erkennenden Gasen.

====Temperatursensoren==== ermöglichen dem Bot die Temperatur zu messen, um z.B. aus der Sonne zu gehen, oder um einzelne Bauelemente vor Überhitzung zu schützen.

==Nachsatz==
Es gibt dutzende Sensoren und Sensorenanlangen die unseren Bot helfen sich in der Umwelt zurechtzufinden. Je mehr man hat umso mehr kann man mit diesen spielen, um zb. Gewohnheiten zu programmieren. Aber wenn man seinen Bot auf eine Aufgabe ausrichtet sind diese die das i-Tüpfelchen bringen.

''Autor: honkitonk / Wiki Übernahme Picnick''

==Siehe auch==
* [[Sensorarten]]

[[Kategorie:Sensoren]]

Sensoren

2009-01-03T13:34:33Z

Newbie.at: /* Probleme */

==Sensoren==
Jeder, der sich einen Roboter baut, wird schnell zu dem Punkt kommen, wo er möchte, dass sein Roboter „sieht“.
Sensoren müssen hauptsächlich drei Aufgaben erledigen. Die ersten beiden sind Kollisionsschutz und Navigation. Diese unterscheiden sich in der Funktionsweise vor allem in der Interpretation im Programm und im Aufbau am Roboter. Die dritte Art sind Sensoren, die ihn mit der Umwelt in Kontakt treten lassen.

Grundsätzlich müssen alle Sensoren diese Merkmale aufweisen:

===Passiv oder aktiv?===
Manche Sensoren (z.B. IR) brauchen eine aktive Quelle (hier die IR-LED), die dann aber einen Mehrverbrauch an Strom bedeutet. Passive Sensoren, wie zB Taster, bekommen ihre Signale aus der Umwelt (hier Stoß). Zu ihnen zählen die meisten Umweltgrößen, wie Temperatur und Feuchtigkeit, Licht und Vibration oder Kraft (Stoß).

===Einfachheit===
Ein Sensor muss einfach sein. Denn was nützt es uns, wenn wir den Sensor nicht kalibrieren können oder der Aufbau zu schwer ist? Doch Sensoren, die nicht in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, sind äußerst selten. Dann besteht nur noch der Wunsch, dass die meist zweidrahtigen Sensoren auch einfach anzuschließen sind. Deswegen ist es manchmal von Vorteil, sich vorgefertigte Anschlüsse zu kaufen, anstatt diese in mühsamer Kleinarbeit selber zu erstellen.

===Auswertbarkeit in Echtzeit===
Alle Sensoren, die zunächst in Frage kommen, basieren auf dem Prinzip des Spannungsteilers. Das heißt, es wird eine Urspannung eingegeben und eine Teilspannung kommt heraus. Diese Differenz können wir erfassen und mittels Wertetabelle im Programm auswerten. Aber durch Störeinflüsse in der Umwelt kann es vorkommen, dass die berechneten Werte abweichen. Jeder Messtechniker weiß, dass allein die Messung an sich schon das Messergebnis verfälscht.

===Robustheit===
Wir werden am Anfang sicher nicht unseren Roboter in einer Morastlandschaft einsetzen, aber auch schon ein Stoß gegen die Wand hat schon manchen Roboter ausgeknockt. Schon normaler Hausstaub kann und wird Linsen trüben und Messwerte verschlechtern. Das heisst: Wenn ein Sensor gekauft wird, muss er der Situation angemessen sein.

==Aufgaben für Roboter==
Natürlich muss man sich, bevor der Roboter steht, schon im Klaren sein, was seine Aufgaben sind. Auch wenn diese so weitgefasst sind wie „Karte erstellen – Raumüberwachung – dabei einer Linie folgen“. Jeder Sensor braucht Platz und verringert die Einsatzdauer. Nicht jeder Sensor ist für jede Arbeit gedacht und zum Schluss spielt das Geld eine Rolle, denn mancher Sensor kostet schon 30 Euro.

===Sensoren für den Kollisionsschutz===
Die wichtigsten Sensoren auf einem Roboter sind die Kollisionssensoren. Diese schützen den Roboter vor Zusammenstößen und Abstürzen in einen Schacht. Dabei kann man diese Gruppe in direkte und indirekte Sensoren unterteilen.

====Direkte Sensoren====
Sie sollen den Zusammenstoß nicht verhindern, sondern dabei das Signal ausgeben. In letzter Zeit werden diese Sensoren noch gepolstert, damit beim Zusammenstoß keine zu großen Kräfte auftreten.
Am einfachsten geht dies mit einem Taster, der am Chassis befestigt ist. Da dies sehr kurze Reaktionszeiten mit sich bringt, haben einige Roboter Fühler, um diese Zeit zu verlängern. Eine weitere Methode ist es, eine Stoßstange zu entwickeln, die dann an den Tastern (direkt oder indirekt) befestigt sind. Dabei kann diese Stoßstange auch gepolstert sein. Eine nun neuere Methode ist es, Luftschläuche zu verwenden. Die dämpfen den Stoß ab und sind dabei an einem Drucksensor angeschlossen, der das Zusammenquetschen erkennt und ein Signal ausgibt.
====Indirekte Sensoren====
Sie sollen helfen, den Zusammenstoß zu vermeiden, um am besten noch Zeit zu geben, einen optimalen Weg am Hindernis herum zu finden. Diese haben ein größeres Problem, da sie meist keine 360-Grad-„Rundumsicht“ garantieren können. Das bedeutet, dass die meisten Roboter diesen Typ der Sensoren in Fahrtrichtung eingebaut haben, um diese Aufgabe zu erfüllen. Was auch effizient ist, denn solche Sensoren sind sehr teuer und müssen ständig vom Programm überwacht werden.

Diese Sensoren werden bei neueren Autos auch als Parkhilfe angeboten.

==Probleme==
Das Problem der Sensoren ist ihre räumliche Begrenztheit. Denn schon 5 Meter sind sehr lang. Aber auf der anderen Seite wollen die meisten ohnehin keine 5 Meter „vorausschauen“.
[[Sensorarten|Es gibt mehrere Typen]]. Am bekanntesten sind die [[Sensorarten#optische_Sensoren|IR-Sensoren]]. Diese sind gut für lange Distanzen, aber haben das Problem, dass sie gebündelt sind und somit Zwischenräume schwer abdecken können. Besser sind dort [[Sensorarten#Ultraschall_Sensoren|Ultraschallsensoren]], die aber teurer sind. Etwas in der Nische ist das Radar-System; es ist ein sehr aufwendiges und teueres System und die Auswertung der Daten ist komplex. Es bietet aber den besten Schutz gegen Zusammenstöße, da dieses System nicht auf einen Punkt gerichtet ist, sondern die ganze Fläche abscannt.

Probleme beider Systeme:
Ist die Höhe. Leider ist unser Roboter dreidimensional und bewegt sich zweidimensional. Das heißt, es spannen sich mehrere Ebenen auf, die überwacht werden wollen. Denn wenn dies nicht geschieht, stößt der Roboter gegen eine Tischplatte, weil er diese nicht erkannt hat oder gegen ein Hindernis, das unter den Sensoren hindurch rutschte.
Deswegen bemüht man sich, den Roboter so flach wie möglich zu halten und das Fahrgestell so zu bauen, dass man flache Hindernisse überfahren kann. Es hilft also, sich darüber vorher Gedanken zu machen.
Je nachdem wo der Roboter zum Einsatz kommt tun sich manchmal Abgründe auf (z.B. Tischplatte). Diese müssen erkannt werden. Deswegen ist es erforderlich, Abstandssensoren noch unten zu richten, um einen Absturz zu vermeiden. Dabei sollte man indirekte Sensoren einsetzen, denn was nützt es wenn der Taster erkannt hat das nun ein Loch da ist, aber der Roboter bis er reagiert schon auf dem Boden aufschlägt?

==Navigation==
Nun gibt es hier viele Arten wie die Navigation erfolgen kann. Ich tue 2 Felder auf. Wenn unser Freund neue Welten erkunden soll oder in einen Spiel gegen eine Mannschaft antritt, dann braucht er andere Sensoren, als wenn er routiniert Wege abfahren soll. Obwohl sich die Felder überschneiden.

Alle Navigationssysteme bauen auf 2 Quellen der Navigation auf: [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|inkrementale Weggeber]] und Absolutwertgeber.

Dies ist das größte Problem, wenn ihr einen Bot bauen wollt. Denn ihr habt das Problem nicht, was euer Bot hat. Euch ist das zu abstrakt, aber wenn ihr das nicht begreift, wird er nie dort hinkommen, wo er hin soll. Ihr habt Augen, die euch ohne zu denken den Absolutwert geben, wie weit der Abstand des Cursors eurer Maus zum Startbutton jetzt ist. Die Maus hat einen Weggeber intern doch ihr Kontrolliert ständig, ob die Werte korrekt sind und korrigiert diese falls nötig! Das kann euer Roboter nicht. Das heisst, wenn eine Achse sich schwerer dreht als die andere wird er ständig in einem Kreis fahren. Ohne das ihr das in den Messwerten sehen könnt.

==Weggeber==
Die [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|Weggeber]] existieren meistens in Form der Odometrie. Das heisst, die Drehung der Antriebsachse wird direkt erfasst. Das kann erfolgen mit einem Schrittmotor (wobei dies indirekt ist, da ihr hier die Werte vorgebt) oder mit einer Lochscheibe, die dann die Schritte zählt mittels Lichtschranke. Oder mit Tastern und einem Zahnrad.
Nicht zur Odometrie gehörend aber auch Weggeber sind „mitlaufende“ Räder, die zählen (z.B eine Kugelmaus) oder aber eine optische Maus. Oder ein Seil, das ihr von einem Lotpunkt mitzieht.

Diese Weggeber sind ungenau und verfälschen immer das Ergebnis. Wenn ihr den Roboter über längere Strecken fahren lasst, braucht ihr den 2. Typ um ihn neu einzukalibrieren.

===Absolutwertgeber:===
Diese Methode sagt euch, wo auf einer Ebene ihr euch exakt befindet in X und Y Achse aufgesplittet.

Es gibt mehre Methoden die ich ohne besondere Reihenfolge aufliste:

====Peilung====
Das [[Sensorarten#Sharp_GP2D12|IR-Abstandsmessungsprinzip]] funktioniert so, dass sich ein Turm auf dem Roboter befindet. Diese scannen den Raum ab. Mittels weiterer Sensoren ([[Sensorarten#Kompa.C3.9F|Kompasssensoren]]). Nun kann man berechnen, wo im Raum man sich befindet. Nur bedingt einsetzbar, da ja Objekte die Wand verdecken.
Das Barkensystem funktioniert nach dem Einpeilungsprinzip. Das heißt, in einen Raum kennen wir mindestens 2 Punkte (Baken) die dann mit dem Roboter ein Dreick/Ebene aufspannen. Mittels Berechnungen kann dann der unbekannte Roboter -Punkt exakt bestimmen. Es gibt verschiede Methoden doch hier die Wichtigsten:

* Aktive Bake, heisst die Baken senden ein Signal aus das dann vom Roboter empfangen wird ( z.B. IR). Das ist die einfachste Methode wenn auch nicht die eleganteste. Denn dadurch muss sich die Technik über den Roboter hinaus in den Raum ausbreiten und das wiederum kollidiert mit dem Prinzip von Autonomer Roboter. Die meisten Absolutwertgeber mit Barken gehen diesen Weg.

* Passive Barke, heisst das diese nur ein Signal zu dem Roboter zurücksendet das dieser ausstrahlt. Das Problem ist, dass bei diesem System der Aufwand auf dem Roboter höher ist und das der Baterieverbauch grösser wird. Aber wir haben dann auch einen wirklichen autonomen Roboter.

-Aus dem Alltag-
Es gibt Veranstaltungen /Wettkäpfe die nur eine Bake zulassen. Diese soll dabei nicht helfen um herauszufinden wo sich der Roboter um Raum befindet sonder nur, wo er hin soll bzw. wo sein „Feind“ ist.

====Das Bodenmarkierungsprinzip====
wird meistens eingesetzt, wenn der Roboter sich nur in einem bestimmten Feld oder auf einer bestimmten Bahn aufhalten soll. Dabei werden passive oder aktive Elemente in dem Boden eingelassen, die dann von Onboard Sensoren wahrgenommen werden. Beispiel hierfür sind Rasenmäherbots oder autonome Fahrzeuge in Werkshallen.

====[[GPS]]====
Neben dem Brakensystem existiert noch ein raumunabhängiges System das [[GPS]]. Dieses ist aber sehr aufwendig. Denn es bezieht Signale (3 Zeitsignale von Satelliten die dann verglichen werden) und ist meist draussen besser zu empfangen. Auch ließ das US Militär das Signal verschlechtern so das es nur sehr ungenau war. Heutzutage ohne Störsignal schafft man auch nur Genauigkeiten von einigen Metern. Wenn man genauere Werte braucht menötigt man mindestens 2 Empfänger und muss diese miteinander vergleichen. Einer der Empfänger steht dann normalerweise an einem festen Punkt. Das nennt sich Differential GPS (DGPS). Näheres unter dem Artikel [[GPS]].

Weitere Methoden sind nicht zu gebrauchen oder sind nur Abarten der hier erwähnten Methoden.

===Umweltsensoren===
Sie sind meist erst in der letzten Ausbaustufe beim Roboter interessant und sollen unserem Freund helfen, sich in der Umwelt zurechtzufinden.

Dabei gibt es Interaktionsensoren, wie Drucksensoren oder Mikrofone. Mikrofone lassen dem Roboter erkennen, ob Geräusche vorhanden sind. Richtig: ob, nicht wo. Dazu muss das Mikrofon entweder gerichtet sein und sich in dem im Raum drehen können oder aber in vier Ecken starr auf dem Roboter befinden.

Wenn der Roboter eine Solarzelle hat dann braucht er Lichtsensoren, die ihn zur grössten Lichtquelle bringt.

====Rauchsensoren==== lassen den Roboter zwar erkennen das sich Rauch im Raum befindet. Doch was nützt es wenn dieser Rauch erst in einer Höhe von 40 cm erkannt wird? Um z.B. Räume auf Giftgas zu testen braucht es einen Gasmesser. Beide Sensoren arbeiten unterschiedlich. Während Rauchmelder alle Partikel ohne Ausnahme erkennt haben Gasmesser nur eine begrenzte Sammlung an zu erkennenden Gasen.

====Temperatursensoren==== ermöglichen dem Bot die Temperatur zu messen, um z.B. aus der Sonne zu gehen, oder um einzelne Bauelemente vor Überhitzung zu schützen.

==Nachsatz==
Es gibt dutzende Sensoren und Sensorenanlangen die unseren Bot helfen sich in der Umwelt zurechtzufinden. Je mehr man hat umso mehr kann man mit diesen spielen, um zb. Gewohnheiten zu programmieren. Aber wenn man seinen Bot auf eine Aufgabe ausrichtet sind diese die das i-Tüpfelchen bringen.

''Autor: honkitonk / Wiki Übernahme Picnick''

==Siehe auch==
* [[Sensorarten]]

[[Kategorie:Sensoren]]

Sensoren

2009-01-03T13:30:36Z

Newbie.at: /* Aufgaben für Roboter */

==Sensoren==
Jeder, der sich einen Roboter baut, wird schnell zu dem Punkt kommen, wo er möchte, dass sein Roboter „sieht“.
Sensoren müssen hauptsächlich drei Aufgaben erledigen. Die ersten beiden sind Kollisionsschutz und Navigation. Diese unterscheiden sich in der Funktionsweise vor allem in der Interpretation im Programm und im Aufbau am Roboter. Die dritte Art sind Sensoren, die ihn mit der Umwelt in Kontakt treten lassen.

Grundsätzlich müssen alle Sensoren diese Merkmale aufweisen:

===Passiv oder aktiv?===
Manche Sensoren (z.B. IR) brauchen eine aktive Quelle (hier die IR-LED), die dann aber einen Mehrverbrauch an Strom bedeutet. Passive Sensoren, wie zB Taster, bekommen ihre Signale aus der Umwelt (hier Stoß). Zu ihnen zählen die meisten Umweltgrößen, wie Temperatur und Feuchtigkeit, Licht und Vibration oder Kraft (Stoß).

===Einfachheit===
Ein Sensor muss einfach sein. Denn was nützt es uns, wenn wir den Sensor nicht kalibrieren können oder der Aufbau zu schwer ist? Doch Sensoren, die nicht in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, sind äußerst selten. Dann besteht nur noch der Wunsch, dass die meist zweidrahtigen Sensoren auch einfach anzuschließen sind. Deswegen ist es manchmal von Vorteil, sich vorgefertigte Anschlüsse zu kaufen, anstatt diese in mühsamer Kleinarbeit selber zu erstellen.

===Auswertbarkeit in Echtzeit===
Alle Sensoren, die zunächst in Frage kommen, basieren auf dem Prinzip des Spannungsteilers. Das heißt, es wird eine Urspannung eingegeben und eine Teilspannung kommt heraus. Diese Differenz können wir erfassen und mittels Wertetabelle im Programm auswerten. Aber durch Störeinflüsse in der Umwelt kann es vorkommen, dass die berechneten Werte abweichen. Jeder Messtechniker weiß, dass allein die Messung an sich schon das Messergebnis verfälscht.

===Robustheit===
Wir werden am Anfang sicher nicht unseren Roboter in einer Morastlandschaft einsetzen, aber auch schon ein Stoß gegen die Wand hat schon manchen Roboter ausgeknockt. Schon normaler Hausstaub kann und wird Linsen trüben und Messwerte verschlechtern. Das heisst: Wenn ein Sensor gekauft wird, muss er der Situation angemessen sein.

==Aufgaben für Roboter==
Natürlich muss man sich, bevor der Roboter steht, schon im Klaren sein, was seine Aufgaben sind. Auch wenn diese so weitgefasst sind wie „Karte erstellen – Raumüberwachung – dabei einer Linie folgen“. Jeder Sensor braucht Platz und verringert die Einsatzdauer. Nicht jeder Sensor ist für jede Arbeit gedacht und zum Schluss spielt das Geld eine Rolle, denn mancher Sensor kostet schon 30 Euro.

===Sensoren für den Kollisionsschutz===
Die wichtigsten Sensoren auf einem Roboter sind die Kollisionssensoren. Diese schützen den Roboter vor Zusammenstößen und Abstürzen in einen Schacht. Dabei kann man diese Gruppe in direkte und indirekte Sensoren unterteilen.

====Direkte Sensoren====
Sie sollen den Zusammenstoß nicht verhindern, sondern dabei das Signal ausgeben. In letzter Zeit werden diese Sensoren noch gepolstert, damit beim Zusammenstoß keine zu großen Kräfte auftreten.
Am einfachsten geht dies mit einem Taster, der am Chassis befestigt ist. Da dies sehr kurze Reaktionszeiten mit sich bringt, haben einige Roboter Fühler, um diese Zeit zu verlängern. Eine weitere Methode ist es, eine Stoßstange zu entwickeln, die dann an den Tastern (direkt oder indirekt) befestigt sind. Dabei kann diese Stoßstange auch gepolstert sein. Eine nun neuere Methode ist es, Luftschläuche zu verwenden. Die dämpfen den Stoß ab und sind dabei an einem Drucksensor angeschlossen, der das Zusammenquetschen erkennt und ein Signal ausgibt.
====Indirekte Sensoren====
Sie sollen helfen, den Zusammenstoß zu vermeiden, um am besten noch Zeit zu geben, einen optimalen Weg am Hindernis herum zu finden. Diese haben ein größeres Problem, da sie meist keine 360-Grad-„Rundumsicht“ garantieren können. Das bedeutet, dass die meisten Roboter diesen Typ der Sensoren in Fahrtrichtung eingebaut haben, um diese Aufgabe zu erfüllen. Was auch effizient ist, denn solche Sensoren sind sehr teuer und müssen ständig vom Programm überwacht werden.

Diese Sensoren werden bei neueren Autos auch als Parkhilfe angeboten.

==Probleme==
Das Problem der Sensoren ist ihre räumliche Begrenztheit. Denn schon 5 Meter sind sehr lang. Aber auf der anderen Seite wollen die meisten eh keine 5 Meter „vorausschauen“.
[[Sensorarten|Es gibt mehrere Typen]]. Am bekanntesten sind die [[Sensorarten#optische_Sensoren|IR Sensoren]]. Diese sind gut für lange Distanzen aber haben das Problem, dass sie gebündelt sind und somit Zwischenräume schwer abdecken können. Besser sind dort [[Sensorarten#Ultraschall_Sensoren|Ultraschallsensoren]], die aber teurer sind. Etwas in der Nische ist das Radar – System; es ist ein sehr aufwendiges und teueres System ist und die Auswertung der Daten ist komplex. Es bietet aber den besten Schutz gegen Zusammenstöße, da dieses System nicht auf einen Punkt gerichtet ist sondern die ganze Fläche abspannt.

Probleme beider Systeme:
Ist die Höhe. Leider ist unser Roboter dreidimensional und bewegt sich zweidimensional. Das heißt, es spannen sich mehrere Ebenen auf die überwacht werden wollen. Denn wenn dies nicht geschieht, stößt der Roboter gegen eine Tischplatte, weil er diese nicht erkannt hat oder gegen ein Hindernis das unter den Sensoren hindurch rutscht.
Deswegen bemüht man sich, den Roboter so flach wie möglich zu halten und das Fahrgestell so zu bauen, dass man flache Hindernisse überfahren kann. Es hilft also, darüber sich vorher Gedanken zu machen.
Je nachdem wo der Roboter zum Einsatz kommt tun sich manchmal Abgründe auf (z.B. Tischplatte). Diese müssen erkannt werden. Deswegen ist es erforderlich, Abstandssensoren noch unten zu richten um einen Absturz zu vermeiden. Dabei sollte man indirekte Sensoren einsetzten, denn was nützt es wenn der Taster erkannt hat das nun ein Loch da ist aber der Roboter bis er reagiert schon auf dem Boden aufschlägt?

==Navigation==
Nun gibt es hier viele Arten wie die Navigation erfolgen kann. Ich tue 2 Felder auf. Wenn unser Freund neue Welten erkunden soll oder in einen Spiel gegen eine Mannschaft antritt, dann braucht er andere Sensoren, als wenn er routiniert Wege abfahren soll. Obwohl sich die Felder überschneiden.

Alle Navigationssysteme bauen auf 2 Quellen der Navigation auf: [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|inkrementale Weggeber]] und Absolutwertgeber.

Dies ist das größte Problem, wenn ihr einen Bot bauen wollt. Denn ihr habt das Problem nicht, was euer Bot hat. Euch ist das zu abstrakt, aber wenn ihr das nicht begreift, wird er nie dort hinkommen, wo er hin soll. Ihr habt Augen, die euch ohne zu denken den Absolutwert geben, wie weit der Abstand des Cursors eurer Maus zum Startbutton jetzt ist. Die Maus hat einen Weggeber intern doch ihr Kontrolliert ständig, ob die Werte korrekt sind und korrigiert diese falls nötig! Das kann euer Roboter nicht. Das heisst, wenn eine Achse sich schwerer dreht als die andere wird er ständig in einem Kreis fahren. Ohne das ihr das in den Messwerten sehen könnt.

==Weggeber==
Die [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|Weggeber]] existieren meistens in Form der Odometrie. Das heisst, die Drehung der Antriebsachse wird direkt erfasst. Das kann erfolgen mit einem Schrittmotor (wobei dies indirekt ist, da ihr hier die Werte vorgebt) oder mit einer Lochscheibe, die dann die Schritte zählt mittels Lichtschranke. Oder mit Tastern und einem Zahnrad.
Nicht zur Odometrie gehörend aber auch Weggeber sind „mitlaufende“ Räder, die zählen (z.B eine Kugelmaus) oder aber eine optische Maus. Oder ein Seil, das ihr von einem Lotpunkt mitzieht.

Diese Weggeber sind ungenau und verfälschen immer das Ergebnis. Wenn ihr den Roboter über längere Strecken fahren lasst, braucht ihr den 2. Typ um ihn neu einzukalibrieren.

===Absolutwertgeber:===
Diese Methode sagt euch, wo auf einer Ebene ihr euch exakt befindet in X und Y Achse aufgesplittet.

Es gibt mehre Methoden die ich ohne besondere Reihenfolge aufliste:

====Peilung====
Das [[Sensorarten#Sharp_GP2D12|IR-Abstandsmessungsprinzip]] funktioniert so, dass sich ein Turm auf dem Roboter befindet. Diese scannen den Raum ab. Mittels weiterer Sensoren ([[Sensorarten#Kompa.C3.9F|Kompasssensoren]]). Nun kann man berechnen, wo im Raum man sich befindet. Nur bedingt einsetzbar, da ja Objekte die Wand verdecken.
Das Barkensystem funktioniert nach dem Einpeilungsprinzip. Das heißt, in einen Raum kennen wir mindestens 2 Punkte (Baken) die dann mit dem Roboter ein Dreick/Ebene aufspannen. Mittels Berechnungen kann dann der unbekannte Roboter -Punkt exakt bestimmen. Es gibt verschiede Methoden doch hier die Wichtigsten:

* Aktive Bake, heisst die Baken senden ein Signal aus das dann vom Roboter empfangen wird ( z.B. IR). Das ist die einfachste Methode wenn auch nicht die eleganteste. Denn dadurch muss sich die Technik über den Roboter hinaus in den Raum ausbreiten und das wiederum kollidiert mit dem Prinzip von Autonomer Roboter. Die meisten Absolutwertgeber mit Barken gehen diesen Weg.

* Passive Barke, heisst das diese nur ein Signal zu dem Roboter zurücksendet das dieser ausstrahlt. Das Problem ist, dass bei diesem System der Aufwand auf dem Roboter höher ist und das der Baterieverbauch grösser wird. Aber wir haben dann auch einen wirklichen autonomen Roboter.

-Aus dem Alltag-
Es gibt Veranstaltungen /Wettkäpfe die nur eine Bake zulassen. Diese soll dabei nicht helfen um herauszufinden wo sich der Roboter um Raum befindet sonder nur, wo er hin soll bzw. wo sein „Feind“ ist.

====Das Bodenmarkierungsprinzip====
wird meistens eingesetzt, wenn der Roboter sich nur in einem bestimmten Feld oder auf einer bestimmten Bahn aufhalten soll. Dabei werden passive oder aktive Elemente in dem Boden eingelassen, die dann von Onboard Sensoren wahrgenommen werden. Beispiel hierfür sind Rasenmäherbots oder autonome Fahrzeuge in Werkshallen.

====[[GPS]]====
Neben dem Brakensystem existiert noch ein raumunabhängiges System das [[GPS]]. Dieses ist aber sehr aufwendig. Denn es bezieht Signale (3 Zeitsignale von Satelliten die dann verglichen werden) und ist meist draussen besser zu empfangen. Auch ließ das US Militär das Signal verschlechtern so das es nur sehr ungenau war. Heutzutage ohne Störsignal schafft man auch nur Genauigkeiten von einigen Metern. Wenn man genauere Werte braucht menötigt man mindestens 2 Empfänger und muss diese miteinander vergleichen. Einer der Empfänger steht dann normalerweise an einem festen Punkt. Das nennt sich Differential GPS (DGPS). Näheres unter dem Artikel [[GPS]].

Weitere Methoden sind nicht zu gebrauchen oder sind nur Abarten der hier erwähnten Methoden.

===Umweltsensoren===
Sie sind meist erst in der letzten Ausbaustufe beim Roboter interessant und sollen unserem Freund helfen, sich in der Umwelt zurechtzufinden.

Dabei gibt es Interaktionsensoren, wie Drucksensoren oder Mikrofone. Mikrofone lassen dem Roboter erkennen, ob Geräusche vorhanden sind. Richtig: ob, nicht wo. Dazu muss das Mikrofon entweder gerichtet sein und sich in dem im Raum drehen können oder aber in vier Ecken starr auf dem Roboter befinden.

Wenn der Roboter eine Solarzelle hat dann braucht er Lichtsensoren, die ihn zur grössten Lichtquelle bringt.

====Rauchsensoren==== lassen den Roboter zwar erkennen das sich Rauch im Raum befindet. Doch was nützt es wenn dieser Rauch erst in einer Höhe von 40 cm erkannt wird? Um z.B. Räume auf Giftgas zu testen braucht es einen Gasmesser. Beide Sensoren arbeiten unterschiedlich. Während Rauchmelder alle Partikel ohne Ausnahme erkennt haben Gasmesser nur eine begrenzte Sammlung an zu erkennenden Gasen.

====Temperatursensoren==== ermöglichen dem Bot die Temperatur zu messen, um z.B. aus der Sonne zu gehen, oder um einzelne Bauelemente vor Überhitzung zu schützen.

==Nachsatz==
Es gibt dutzende Sensoren und Sensorenanlangen die unseren Bot helfen sich in der Umwelt zurechtzufinden. Je mehr man hat umso mehr kann man mit diesen spielen, um zb. Gewohnheiten zu programmieren. Aber wenn man seinen Bot auf eine Aufgabe ausrichtet sind diese die das i-Tüpfelchen bringen.

''Autor: honkitonk / Wiki Übernahme Picnick''

==Siehe auch==
* [[Sensorarten]]

[[Kategorie:Sensoren]]

Sensoren

2009-01-03T13:27:19Z

Newbie.at: /* Robustheit */

==Sensoren==
Jeder, der sich einen Roboter baut, wird schnell zu dem Punkt kommen, wo er möchte, dass sein Roboter „sieht“.
Sensoren müssen hauptsächlich drei Aufgaben erledigen. Die ersten beiden sind Kollisionsschutz und Navigation. Diese unterscheiden sich in der Funktionsweise vor allem in der Interpretation im Programm und im Aufbau am Roboter. Die dritte Art sind Sensoren, die ihn mit der Umwelt in Kontakt treten lassen.

Grundsätzlich müssen alle Sensoren diese Merkmale aufweisen:

===Passiv oder aktiv?===
Manche Sensoren (z.B. IR) brauchen eine aktive Quelle (hier die IR-LED), die dann aber einen Mehrverbrauch an Strom bedeutet. Passive Sensoren, wie zB Taster, bekommen ihre Signale aus der Umwelt (hier Stoß). Zu ihnen zählen die meisten Umweltgrößen, wie Temperatur und Feuchtigkeit, Licht und Vibration oder Kraft (Stoß).

===Einfachheit===
Ein Sensor muss einfach sein. Denn was nützt es uns, wenn wir den Sensor nicht kalibrieren können oder der Aufbau zu schwer ist? Doch Sensoren, die nicht in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, sind äußerst selten. Dann besteht nur noch der Wunsch, dass die meist zweidrahtigen Sensoren auch einfach anzuschließen sind. Deswegen ist es manchmal von Vorteil, sich vorgefertigte Anschlüsse zu kaufen, anstatt diese in mühsamer Kleinarbeit selber zu erstellen.

===Auswertbarkeit in Echtzeit===
Alle Sensoren, die zunächst in Frage kommen, basieren auf dem Prinzip des Spannungsteilers. Das heißt, es wird eine Urspannung eingegeben und eine Teilspannung kommt heraus. Diese Differenz können wir erfassen und mittels Wertetabelle im Programm auswerten. Aber durch Störeinflüsse in der Umwelt kann es vorkommen, dass die berechneten Werte abweichen. Jeder Messtechniker weiß, dass allein die Messung an sich schon das Messergebnis verfälscht.

===Robustheit===
Wir werden am Anfang sicher nicht unseren Roboter in einer Morastlandschaft einsetzen, aber auch schon ein Stoß gegen die Wand hat schon manchen Roboter ausgeknockt. Schon normaler Hausstaub kann und wird Linsen trüben und Messwerte verschlechtern. Das heisst: Wenn ein Sensor gekauft wird, muss er der Situation angemessen sein.

==Aufgaben für Roboter==
Natürlich muss man bevor der Roboter steht schon im klaren sein was seine Aufgaben sind. Auch wenn diese so weitgefasst sind wie „Karte erstellen und Raumüberwachung dabei einer Linie folgen“. Jeder Sensor braucht Platz und verringert die Einsatzdauer. Nicht jeder Sensor ist für jede Arbeit gedacht und zum Schluss spielt das Geld eine Rolle, denn mancher Sensor kostet schon 30 Euro.

===Sensoren für den Kollisionsschutz===
Die wichtigsten Sensoren auf einen Roboter sind die Kollisionssensoren. Diese schützen den Roboter vor Zusammenstößen und Abstürzen in einen Schacht. Dabei kann man diese Gruppe auf direkte und indirekte Sensoren unterteilen.

====Direkte Sensoren====
Sie sollen den Zusammenstoß nicht verhindern sondern dabei das Signal ausgeben. In letzter Zeit werden diese Sensoren noch gepolstert, damit beim Zusammenstoß keine zu großen Kräfte auftreten.
Am einfachsten geht dies mit einem Taster, der am Chassis befestigt ist. Da dies sehr kurze Reaktionszeiten mit sich bringt, haben einige Roboter Fühler um diese Zeit zu verlängern. Eine weitere Methode ist es, eine Stoßstange zu entwickeln, die dann an den Tastern (direkt oder indirekt) befestigt sind. Dabei kann diese Stoßstange auch gepolstert sein. Eine nun neuere Methode ist es, Luftschläuche zu verwenden. Die dämpfen den Stoß ab und sind dabei an einem Drucksensor angeschlossen, der das Zusammenquetschen erkennt und ein Signal ausgibt.
====Indirekte Sensoren====
Sie sollen helfen, den Zusammenstoß zu vermeiden um am besten noch Zeit zu geben, einen optimalen Weg am Hindernis herum zu finden. Diese haben ein größeres Problem, da sie meist keine 360 Grad „Rundumsicht“ garantieren können. Das bedeutet, dass die meisten Roboter diesen Typ der Sensoren in Fahrtrichtung eingebaut haben, um diese Aufgabe zu erfüllen. Was auch effizient ist, denn solche Sensoren sind sehr teuer und müssen ständig vom Programm überwacht werden.

Diese Sensoren werden bei neueren Autos auch als Parkhilfe angeboten.

==Probleme==
Das Problem der Sensoren ist ihre räumliche Begrenztheit. Denn schon 5 Meter sind sehr lang. Aber auf der anderen Seite wollen die meisten eh keine 5 Meter „vorausschauen“.
[[Sensorarten|Es gibt mehrere Typen]]. Am bekanntesten sind die [[Sensorarten#optische_Sensoren|IR Sensoren]]. Diese sind gut für lange Distanzen aber haben das Problem, dass sie gebündelt sind und somit Zwischenräume schwer abdecken können. Besser sind dort [[Sensorarten#Ultraschall_Sensoren|Ultraschallsensoren]], die aber teurer sind. Etwas in der Nische ist das Radar – System; es ist ein sehr aufwendiges und teueres System ist und die Auswertung der Daten ist komplex. Es bietet aber den besten Schutz gegen Zusammenstöße, da dieses System nicht auf einen Punkt gerichtet ist sondern die ganze Fläche abspannt.

Probleme beider Systeme:
Ist die Höhe. Leider ist unser Roboter dreidimensional und bewegt sich zweidimensional. Das heißt, es spannen sich mehrere Ebenen auf die überwacht werden wollen. Denn wenn dies nicht geschieht, stößt der Roboter gegen eine Tischplatte, weil er diese nicht erkannt hat oder gegen ein Hindernis das unter den Sensoren hindurch rutscht.
Deswegen bemüht man sich, den Roboter so flach wie möglich zu halten und das Fahrgestell so zu bauen, dass man flache Hindernisse überfahren kann. Es hilft also, darüber sich vorher Gedanken zu machen.
Je nachdem wo der Roboter zum Einsatz kommt tun sich manchmal Abgründe auf (z.B. Tischplatte). Diese müssen erkannt werden. Deswegen ist es erforderlich, Abstandssensoren noch unten zu richten um einen Absturz zu vermeiden. Dabei sollte man indirekte Sensoren einsetzten, denn was nützt es wenn der Taster erkannt hat das nun ein Loch da ist aber der Roboter bis er reagiert schon auf dem Boden aufschlägt?

==Navigation==
Nun gibt es hier viele Arten wie die Navigation erfolgen kann. Ich tue 2 Felder auf. Wenn unser Freund neue Welten erkunden soll oder in einen Spiel gegen eine Mannschaft antritt, dann braucht er andere Sensoren, als wenn er routiniert Wege abfahren soll. Obwohl sich die Felder überschneiden.

Alle Navigationssysteme bauen auf 2 Quellen der Navigation auf: [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|inkrementale Weggeber]] und Absolutwertgeber.

Dies ist das größte Problem, wenn ihr einen Bot bauen wollt. Denn ihr habt das Problem nicht, was euer Bot hat. Euch ist das zu abstrakt, aber wenn ihr das nicht begreift, wird er nie dort hinkommen, wo er hin soll. Ihr habt Augen, die euch ohne zu denken den Absolutwert geben, wie weit der Abstand des Cursors eurer Maus zum Startbutton jetzt ist. Die Maus hat einen Weggeber intern doch ihr Kontrolliert ständig, ob die Werte korrekt sind und korrigiert diese falls nötig! Das kann euer Roboter nicht. Das heisst, wenn eine Achse sich schwerer dreht als die andere wird er ständig in einem Kreis fahren. Ohne das ihr das in den Messwerten sehen könnt.

==Weggeber==
Die [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|Weggeber]] existieren meistens in Form der Odometrie. Das heisst, die Drehung der Antriebsachse wird direkt erfasst. Das kann erfolgen mit einem Schrittmotor (wobei dies indirekt ist, da ihr hier die Werte vorgebt) oder mit einer Lochscheibe, die dann die Schritte zählt mittels Lichtschranke. Oder mit Tastern und einem Zahnrad.
Nicht zur Odometrie gehörend aber auch Weggeber sind „mitlaufende“ Räder, die zählen (z.B eine Kugelmaus) oder aber eine optische Maus. Oder ein Seil, das ihr von einem Lotpunkt mitzieht.

Diese Weggeber sind ungenau und verfälschen immer das Ergebnis. Wenn ihr den Roboter über längere Strecken fahren lasst, braucht ihr den 2. Typ um ihn neu einzukalibrieren.

===Absolutwertgeber:===
Diese Methode sagt euch, wo auf einer Ebene ihr euch exakt befindet in X und Y Achse aufgesplittet.

Es gibt mehre Methoden die ich ohne besondere Reihenfolge aufliste:

====Peilung====
Das [[Sensorarten#Sharp_GP2D12|IR-Abstandsmessungsprinzip]] funktioniert so, dass sich ein Turm auf dem Roboter befindet. Diese scannen den Raum ab. Mittels weiterer Sensoren ([[Sensorarten#Kompa.C3.9F|Kompasssensoren]]). Nun kann man berechnen, wo im Raum man sich befindet. Nur bedingt einsetzbar, da ja Objekte die Wand verdecken.
Das Barkensystem funktioniert nach dem Einpeilungsprinzip. Das heißt, in einen Raum kennen wir mindestens 2 Punkte (Baken) die dann mit dem Roboter ein Dreick/Ebene aufspannen. Mittels Berechnungen kann dann der unbekannte Roboter -Punkt exakt bestimmen. Es gibt verschiede Methoden doch hier die Wichtigsten:

* Aktive Bake, heisst die Baken senden ein Signal aus das dann vom Roboter empfangen wird ( z.B. IR). Das ist die einfachste Methode wenn auch nicht die eleganteste. Denn dadurch muss sich die Technik über den Roboter hinaus in den Raum ausbreiten und das wiederum kollidiert mit dem Prinzip von Autonomer Roboter. Die meisten Absolutwertgeber mit Barken gehen diesen Weg.

* Passive Barke, heisst das diese nur ein Signal zu dem Roboter zurücksendet das dieser ausstrahlt. Das Problem ist, dass bei diesem System der Aufwand auf dem Roboter höher ist und das der Baterieverbauch grösser wird. Aber wir haben dann auch einen wirklichen autonomen Roboter.

-Aus dem Alltag-
Es gibt Veranstaltungen /Wettkäpfe die nur eine Bake zulassen. Diese soll dabei nicht helfen um herauszufinden wo sich der Roboter um Raum befindet sonder nur, wo er hin soll bzw. wo sein „Feind“ ist.

====Das Bodenmarkierungsprinzip====
wird meistens eingesetzt, wenn der Roboter sich nur in einem bestimmten Feld oder auf einer bestimmten Bahn aufhalten soll. Dabei werden passive oder aktive Elemente in dem Boden eingelassen, die dann von Onboard Sensoren wahrgenommen werden. Beispiel hierfür sind Rasenmäherbots oder autonome Fahrzeuge in Werkshallen.

====[[GPS]]====
Neben dem Brakensystem existiert noch ein raumunabhängiges System das [[GPS]]. Dieses ist aber sehr aufwendig. Denn es bezieht Signale (3 Zeitsignale von Satelliten die dann verglichen werden) und ist meist draussen besser zu empfangen. Auch ließ das US Militär das Signal verschlechtern so das es nur sehr ungenau war. Heutzutage ohne Störsignal schafft man auch nur Genauigkeiten von einigen Metern. Wenn man genauere Werte braucht menötigt man mindestens 2 Empfänger und muss diese miteinander vergleichen. Einer der Empfänger steht dann normalerweise an einem festen Punkt. Das nennt sich Differential GPS (DGPS). Näheres unter dem Artikel [[GPS]].

Weitere Methoden sind nicht zu gebrauchen oder sind nur Abarten der hier erwähnten Methoden.

===Umweltsensoren===
Sie sind meist erst in der letzten Ausbaustufe beim Roboter interessant und sollen unserem Freund helfen, sich in der Umwelt zurechtzufinden.

Dabei gibt es Interaktionsensoren, wie Drucksensoren oder Mikrofone. Mikrofone lassen dem Roboter erkennen, ob Geräusche vorhanden sind. Richtig: ob, nicht wo. Dazu muss das Mikrofon entweder gerichtet sein und sich in dem im Raum drehen können oder aber in vier Ecken starr auf dem Roboter befinden.

Wenn der Roboter eine Solarzelle hat dann braucht er Lichtsensoren, die ihn zur grössten Lichtquelle bringt.

====Rauchsensoren==== lassen den Roboter zwar erkennen das sich Rauch im Raum befindet. Doch was nützt es wenn dieser Rauch erst in einer Höhe von 40 cm erkannt wird? Um z.B. Räume auf Giftgas zu testen braucht es einen Gasmesser. Beide Sensoren arbeiten unterschiedlich. Während Rauchmelder alle Partikel ohne Ausnahme erkennt haben Gasmesser nur eine begrenzte Sammlung an zu erkennenden Gasen.

====Temperatursensoren==== ermöglichen dem Bot die Temperatur zu messen, um z.B. aus der Sonne zu gehen, oder um einzelne Bauelemente vor Überhitzung zu schützen.

==Nachsatz==
Es gibt dutzende Sensoren und Sensorenanlangen die unseren Bot helfen sich in der Umwelt zurechtzufinden. Je mehr man hat umso mehr kann man mit diesen spielen, um zb. Gewohnheiten zu programmieren. Aber wenn man seinen Bot auf eine Aufgabe ausrichtet sind diese die das i-Tüpfelchen bringen.

''Autor: honkitonk / Wiki Übernahme Picnick''

==Siehe auch==
* [[Sensorarten]]

[[Kategorie:Sensoren]]

Sensoren

2009-01-03T13:26:09Z

Newbie.at: /* Auswertbarkeit in Echtzeit */

==Sensoren==
Jeder, der sich einen Roboter baut, wird schnell zu dem Punkt kommen, wo er möchte, dass sein Roboter „sieht“.
Sensoren müssen hauptsächlich drei Aufgaben erledigen. Die ersten beiden sind Kollisionsschutz und Navigation. Diese unterscheiden sich in der Funktionsweise vor allem in der Interpretation im Programm und im Aufbau am Roboter. Die dritte Art sind Sensoren, die ihn mit der Umwelt in Kontakt treten lassen.

Grundsätzlich müssen alle Sensoren diese Merkmale aufweisen:

===Passiv oder aktiv?===
Manche Sensoren (z.B. IR) brauchen eine aktive Quelle (hier die IR-LED), die dann aber einen Mehrverbrauch an Strom bedeutet. Passive Sensoren, wie zB Taster, bekommen ihre Signale aus der Umwelt (hier Stoß). Zu ihnen zählen die meisten Umweltgrößen, wie Temperatur und Feuchtigkeit, Licht und Vibration oder Kraft (Stoß).

===Einfachheit===
Ein Sensor muss einfach sein. Denn was nützt es uns, wenn wir den Sensor nicht kalibrieren können oder der Aufbau zu schwer ist? Doch Sensoren, die nicht in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, sind äußerst selten. Dann besteht nur noch der Wunsch, dass die meist zweidrahtigen Sensoren auch einfach anzuschließen sind. Deswegen ist es manchmal von Vorteil, sich vorgefertigte Anschlüsse zu kaufen, anstatt diese in mühsamer Kleinarbeit selber zu erstellen.

===Auswertbarkeit in Echtzeit===
Alle Sensoren, die zunächst in Frage kommen, basieren auf dem Prinzip des Spannungsteilers. Das heißt, es wird eine Urspannung eingegeben und eine Teilspannung kommt heraus. Diese Differenz können wir erfassen und mittels Wertetabelle im Programm auswerten. Aber durch Störeinflüsse in der Umwelt kann es vorkommen, dass die berechneten Werte abweichen. Jeder Messtechniker weiß, dass allein die Messung an sich schon das Messergebnis verfälscht.

===Robustheit===
Wir werden am Anfang sicher nicht unseren Roboter in einer Morastlandschaft einsetzten aber auch schon ein Stoss gegen die Wand hat schon manchen Roboter ausgenockt. Schon normaler Hausstaub kann und wird Linsen trüben und Messwerte verschlechtern. Das heisst wenn ein Sensor gekauft wird muss er der Situation angemessen sein.

==Aufgaben für Roboter==
Natürlich muss man bevor der Roboter steht schon im klaren sein was seine Aufgaben sind. Auch wenn diese so weitgefasst sind wie „Karte erstellen und Raumüberwachung dabei einer Linie folgen“. Jeder Sensor braucht Platz und verringert die Einsatzdauer. Nicht jeder Sensor ist für jede Arbeit gedacht und zum Schluss spielt das Geld eine Rolle, denn mancher Sensor kostet schon 30 Euro.

===Sensoren für den Kollisionsschutz===
Die wichtigsten Sensoren auf einen Roboter sind die Kollisionssensoren. Diese schützen den Roboter vor Zusammenstößen und Abstürzen in einen Schacht. Dabei kann man diese Gruppe auf direkte und indirekte Sensoren unterteilen.

====Direkte Sensoren====
Sie sollen den Zusammenstoß nicht verhindern sondern dabei das Signal ausgeben. In letzter Zeit werden diese Sensoren noch gepolstert, damit beim Zusammenstoß keine zu großen Kräfte auftreten.
Am einfachsten geht dies mit einem Taster, der am Chassis befestigt ist. Da dies sehr kurze Reaktionszeiten mit sich bringt, haben einige Roboter Fühler um diese Zeit zu verlängern. Eine weitere Methode ist es, eine Stoßstange zu entwickeln, die dann an den Tastern (direkt oder indirekt) befestigt sind. Dabei kann diese Stoßstange auch gepolstert sein. Eine nun neuere Methode ist es, Luftschläuche zu verwenden. Die dämpfen den Stoß ab und sind dabei an einem Drucksensor angeschlossen, der das Zusammenquetschen erkennt und ein Signal ausgibt.
====Indirekte Sensoren====
Sie sollen helfen, den Zusammenstoß zu vermeiden um am besten noch Zeit zu geben, einen optimalen Weg am Hindernis herum zu finden. Diese haben ein größeres Problem, da sie meist keine 360 Grad „Rundumsicht“ garantieren können. Das bedeutet, dass die meisten Roboter diesen Typ der Sensoren in Fahrtrichtung eingebaut haben, um diese Aufgabe zu erfüllen. Was auch effizient ist, denn solche Sensoren sind sehr teuer und müssen ständig vom Programm überwacht werden.

Diese Sensoren werden bei neueren Autos auch als Parkhilfe angeboten.

==Probleme==
Das Problem der Sensoren ist ihre räumliche Begrenztheit. Denn schon 5 Meter sind sehr lang. Aber auf der anderen Seite wollen die meisten eh keine 5 Meter „vorausschauen“.
[[Sensorarten|Es gibt mehrere Typen]]. Am bekanntesten sind die [[Sensorarten#optische_Sensoren|IR Sensoren]]. Diese sind gut für lange Distanzen aber haben das Problem, dass sie gebündelt sind und somit Zwischenräume schwer abdecken können. Besser sind dort [[Sensorarten#Ultraschall_Sensoren|Ultraschallsensoren]], die aber teurer sind. Etwas in der Nische ist das Radar – System; es ist ein sehr aufwendiges und teueres System ist und die Auswertung der Daten ist komplex. Es bietet aber den besten Schutz gegen Zusammenstöße, da dieses System nicht auf einen Punkt gerichtet ist sondern die ganze Fläche abspannt.

Probleme beider Systeme:
Ist die Höhe. Leider ist unser Roboter dreidimensional und bewegt sich zweidimensional. Das heißt, es spannen sich mehrere Ebenen auf die überwacht werden wollen. Denn wenn dies nicht geschieht, stößt der Roboter gegen eine Tischplatte, weil er diese nicht erkannt hat oder gegen ein Hindernis das unter den Sensoren hindurch rutscht.
Deswegen bemüht man sich, den Roboter so flach wie möglich zu halten und das Fahrgestell so zu bauen, dass man flache Hindernisse überfahren kann. Es hilft also, darüber sich vorher Gedanken zu machen.
Je nachdem wo der Roboter zum Einsatz kommt tun sich manchmal Abgründe auf (z.B. Tischplatte). Diese müssen erkannt werden. Deswegen ist es erforderlich, Abstandssensoren noch unten zu richten um einen Absturz zu vermeiden. Dabei sollte man indirekte Sensoren einsetzten, denn was nützt es wenn der Taster erkannt hat das nun ein Loch da ist aber der Roboter bis er reagiert schon auf dem Boden aufschlägt?

==Navigation==
Nun gibt es hier viele Arten wie die Navigation erfolgen kann. Ich tue 2 Felder auf. Wenn unser Freund neue Welten erkunden soll oder in einen Spiel gegen eine Mannschaft antritt, dann braucht er andere Sensoren, als wenn er routiniert Wege abfahren soll. Obwohl sich die Felder überschneiden.

Alle Navigationssysteme bauen auf 2 Quellen der Navigation auf: [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|inkrementale Weggeber]] und Absolutwertgeber.

Dies ist das größte Problem, wenn ihr einen Bot bauen wollt. Denn ihr habt das Problem nicht, was euer Bot hat. Euch ist das zu abstrakt, aber wenn ihr das nicht begreift, wird er nie dort hinkommen, wo er hin soll. Ihr habt Augen, die euch ohne zu denken den Absolutwert geben, wie weit der Abstand des Cursors eurer Maus zum Startbutton jetzt ist. Die Maus hat einen Weggeber intern doch ihr Kontrolliert ständig, ob die Werte korrekt sind und korrigiert diese falls nötig! Das kann euer Roboter nicht. Das heisst, wenn eine Achse sich schwerer dreht als die andere wird er ständig in einem Kreis fahren. Ohne das ihr das in den Messwerten sehen könnt.

==Weggeber==
Die [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|Weggeber]] existieren meistens in Form der Odometrie. Das heisst, die Drehung der Antriebsachse wird direkt erfasst. Das kann erfolgen mit einem Schrittmotor (wobei dies indirekt ist, da ihr hier die Werte vorgebt) oder mit einer Lochscheibe, die dann die Schritte zählt mittels Lichtschranke. Oder mit Tastern und einem Zahnrad.
Nicht zur Odometrie gehörend aber auch Weggeber sind „mitlaufende“ Räder, die zählen (z.B eine Kugelmaus) oder aber eine optische Maus. Oder ein Seil, das ihr von einem Lotpunkt mitzieht.

Diese Weggeber sind ungenau und verfälschen immer das Ergebnis. Wenn ihr den Roboter über längere Strecken fahren lasst, braucht ihr den 2. Typ um ihn neu einzukalibrieren.

===Absolutwertgeber:===
Diese Methode sagt euch, wo auf einer Ebene ihr euch exakt befindet in X und Y Achse aufgesplittet.

Es gibt mehre Methoden die ich ohne besondere Reihenfolge aufliste:

====Peilung====
Das [[Sensorarten#Sharp_GP2D12|IR-Abstandsmessungsprinzip]] funktioniert so, dass sich ein Turm auf dem Roboter befindet. Diese scannen den Raum ab. Mittels weiterer Sensoren ([[Sensorarten#Kompa.C3.9F|Kompasssensoren]]). Nun kann man berechnen, wo im Raum man sich befindet. Nur bedingt einsetzbar, da ja Objekte die Wand verdecken.
Das Barkensystem funktioniert nach dem Einpeilungsprinzip. Das heißt, in einen Raum kennen wir mindestens 2 Punkte (Baken) die dann mit dem Roboter ein Dreick/Ebene aufspannen. Mittels Berechnungen kann dann der unbekannte Roboter -Punkt exakt bestimmen. Es gibt verschiede Methoden doch hier die Wichtigsten:

* Aktive Bake, heisst die Baken senden ein Signal aus das dann vom Roboter empfangen wird ( z.B. IR). Das ist die einfachste Methode wenn auch nicht die eleganteste. Denn dadurch muss sich die Technik über den Roboter hinaus in den Raum ausbreiten und das wiederum kollidiert mit dem Prinzip von Autonomer Roboter. Die meisten Absolutwertgeber mit Barken gehen diesen Weg.

* Passive Barke, heisst das diese nur ein Signal zu dem Roboter zurücksendet das dieser ausstrahlt. Das Problem ist, dass bei diesem System der Aufwand auf dem Roboter höher ist und das der Baterieverbauch grösser wird. Aber wir haben dann auch einen wirklichen autonomen Roboter.

-Aus dem Alltag-
Es gibt Veranstaltungen /Wettkäpfe die nur eine Bake zulassen. Diese soll dabei nicht helfen um herauszufinden wo sich der Roboter um Raum befindet sonder nur, wo er hin soll bzw. wo sein „Feind“ ist.

====Das Bodenmarkierungsprinzip====
wird meistens eingesetzt, wenn der Roboter sich nur in einem bestimmten Feld oder auf einer bestimmten Bahn aufhalten soll. Dabei werden passive oder aktive Elemente in dem Boden eingelassen, die dann von Onboard Sensoren wahrgenommen werden. Beispiel hierfür sind Rasenmäherbots oder autonome Fahrzeuge in Werkshallen.

====[[GPS]]====
Neben dem Brakensystem existiert noch ein raumunabhängiges System das [[GPS]]. Dieses ist aber sehr aufwendig. Denn es bezieht Signale (3 Zeitsignale von Satelliten die dann verglichen werden) und ist meist draussen besser zu empfangen. Auch ließ das US Militär das Signal verschlechtern so das es nur sehr ungenau war. Heutzutage ohne Störsignal schafft man auch nur Genauigkeiten von einigen Metern. Wenn man genauere Werte braucht menötigt man mindestens 2 Empfänger und muss diese miteinander vergleichen. Einer der Empfänger steht dann normalerweise an einem festen Punkt. Das nennt sich Differential GPS (DGPS). Näheres unter dem Artikel [[GPS]].

Weitere Methoden sind nicht zu gebrauchen oder sind nur Abarten der hier erwähnten Methoden.

===Umweltsensoren===
Sie sind meist erst in der letzten Ausbaustufe beim Roboter interessant und sollen unserem Freund helfen, sich in der Umwelt zurechtzufinden.

Dabei gibt es Interaktionsensoren, wie Drucksensoren oder Mikrofone. Mikrofone lassen dem Roboter erkennen, ob Geräusche vorhanden sind. Richtig: ob, nicht wo. Dazu muss das Mikrofon entweder gerichtet sein und sich in dem im Raum drehen können oder aber in vier Ecken starr auf dem Roboter befinden.

Wenn der Roboter eine Solarzelle hat dann braucht er Lichtsensoren, die ihn zur grössten Lichtquelle bringt.

====Rauchsensoren==== lassen den Roboter zwar erkennen das sich Rauch im Raum befindet. Doch was nützt es wenn dieser Rauch erst in einer Höhe von 40 cm erkannt wird? Um z.B. Räume auf Giftgas zu testen braucht es einen Gasmesser. Beide Sensoren arbeiten unterschiedlich. Während Rauchmelder alle Partikel ohne Ausnahme erkennt haben Gasmesser nur eine begrenzte Sammlung an zu erkennenden Gasen.

====Temperatursensoren==== ermöglichen dem Bot die Temperatur zu messen, um z.B. aus der Sonne zu gehen, oder um einzelne Bauelemente vor Überhitzung zu schützen.

==Nachsatz==
Es gibt dutzende Sensoren und Sensorenanlangen die unseren Bot helfen sich in der Umwelt zurechtzufinden. Je mehr man hat umso mehr kann man mit diesen spielen, um zb. Gewohnheiten zu programmieren. Aber wenn man seinen Bot auf eine Aufgabe ausrichtet sind diese die das i-Tüpfelchen bringen.

''Autor: honkitonk / Wiki Übernahme Picnick''

==Siehe auch==
* [[Sensorarten]]

[[Kategorie:Sensoren]]

Sensoren

2009-01-03T13:03:41Z

Newbie.at:

==Sensoren==
Jeder, der sich einen Roboter baut, wird schnell zu dem Punkt kommen, wo er möchte, dass sein Roboter „sieht“.
Sensoren müssen hauptsächlich drei Aufgaben erledigen. Die ersten beiden sind Kollisionsschutz und Navigation. Diese unterscheiden sich in der Funktionsweise vor allem in der Interpretation im Programm und im Aufbau am Roboter. Die dritte Art sind Sensoren, die ihn mit der Umwelt in Kontakt treten lassen.

Grundsätzlich müssen alle Sensoren diese Merkmale aufweisen:

===Passiv oder aktiv?===
Manche Sensoren (z.B. IR) brauchen eine aktive Quelle (hier die IR-LED), die dann aber einen Mehrverbrauch an Strom bedeutet. Passive Sensoren, wie zB Taster, bekommen ihre Signale aus der Umwelt (hier Stoß). Zu ihnen zählen die meisten Umweltgrößen, wie Temperatur und Feuchtigkeit, Licht und Vibration oder Kraft (Stoß).

===Einfachheit===
Ein Sensor muss einfach sein. Denn was nützt es uns, wenn wir den Sensor nicht kalibrieren können oder der Aufbau zu schwer ist? Doch Sensoren, die nicht in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, sind äußerst selten. Dann besteht nur noch der Wunsch, dass die meist zweidrahtigen Sensoren auch einfach anzuschließen sind. Deswegen ist es manchmal von Vorteil, sich vorgefertigte Anschlüsse zu kaufen, anstatt diese in mühsamer Kleinarbeit selber zu erstellen.

===Auswertbarkeit in Echtzeit===
Alle Sensoren, die zunächst in Frage kommen, basieren auf dem Prinzip des Spannungsteilers. Das heißt, es wird eine Urspannung eingegeben und eine Teilspannung kommt heraus. Diese Differenz können wir erfassen und mittels Wertetabelle im Programm auswerten. Aber durch Störeinflüsse in der Umwelt kann es vorkommen, das die berechneten Werte abweichen. Jeder Messtechniker weiß, dass allein die Messung an sich schon das Messergebnis verfälscht.

===Robustheit===
Wir werden am Anfang sicher nicht unseren Roboter in einer Morastlandschaft einsetzten aber auch schon ein Stoss gegen die Wand hat schon manchen Roboter ausgenockt. Schon normaler Hausstaub kann und wird Linsen trüben und Messwerte verschlechtern. Das heisst wenn ein Sensor gekauft wird muss er der Situation angemessen sein.

==Aufgaben für Roboter==
Natürlich muss man bevor der Roboter steht schon im klaren sein was seine Aufgaben sind. Auch wenn diese so weitgefasst sind wie „Karte erstellen und Raumüberwachung dabei einer Linie folgen“. Jeder Sensor braucht Platz und verringert die Einsatzdauer. Nicht jeder Sensor ist für jede Arbeit gedacht und zum Schluss spielt das Geld eine Rolle, denn mancher Sensor kostet schon 30 Euro.

===Sensoren für den Kollisionsschutz===
Die wichtigsten Sensoren auf einen Roboter sind die Kollisionssensoren. Diese schützen den Roboter vor Zusammenstößen und Abstürzen in einen Schacht. Dabei kann man diese Gruppe auf direkte und indirekte Sensoren unterteilen.

====Direkte Sensoren====
Sie sollen den Zusammenstoß nicht verhindern sondern dabei das Signal ausgeben. In letzter Zeit werden diese Sensoren noch gepolstert, damit beim Zusammenstoß keine zu großen Kräfte auftreten.
Am einfachsten geht dies mit einem Taster, der am Chassis befestigt ist. Da dies sehr kurze Reaktionszeiten mit sich bringt, haben einige Roboter Fühler um diese Zeit zu verlängern. Eine weitere Methode ist es, eine Stoßstange zu entwickeln, die dann an den Tastern (direkt oder indirekt) befestigt sind. Dabei kann diese Stoßstange auch gepolstert sein. Eine nun neuere Methode ist es, Luftschläuche zu verwenden. Die dämpfen den Stoß ab und sind dabei an einem Drucksensor angeschlossen, der das Zusammenquetschen erkennt und ein Signal ausgibt.
====Indirekte Sensoren====
Sie sollen helfen, den Zusammenstoß zu vermeiden um am besten noch Zeit zu geben, einen optimalen Weg am Hindernis herum zu finden. Diese haben ein größeres Problem, da sie meist keine 360 Grad „Rundumsicht“ garantieren können. Das bedeutet, dass die meisten Roboter diesen Typ der Sensoren in Fahrtrichtung eingebaut haben, um diese Aufgabe zu erfüllen. Was auch effizient ist, denn solche Sensoren sind sehr teuer und müssen ständig vom Programm überwacht werden.

Diese Sensoren werden bei neueren Autos auch als Parkhilfe angeboten.

==Probleme==
Das Problem der Sensoren ist ihre räumliche Begrenztheit. Denn schon 5 Meter sind sehr lang. Aber auf der anderen Seite wollen die meisten eh keine 5 Meter „vorausschauen“.
[[Sensorarten|Es gibt mehrere Typen]]. Am bekanntesten sind die [[Sensorarten#optische_Sensoren|IR Sensoren]]. Diese sind gut für lange Distanzen aber haben das Problem, dass sie gebündelt sind und somit Zwischenräume schwer abdecken können. Besser sind dort [[Sensorarten#Ultraschall_Sensoren|Ultraschallsensoren]], die aber teurer sind. Etwas in der Nische ist das Radar – System; es ist ein sehr aufwendiges und teueres System ist und die Auswertung der Daten ist komplex. Es bietet aber den besten Schutz gegen Zusammenstöße, da dieses System nicht auf einen Punkt gerichtet ist sondern die ganze Fläche abspannt.

Probleme beider Systeme:
Ist die Höhe. Leider ist unser Roboter dreidimensional und bewegt sich zweidimensional. Das heißt, es spannen sich mehrere Ebenen auf die überwacht werden wollen. Denn wenn dies nicht geschieht, stößt der Roboter gegen eine Tischplatte, weil er diese nicht erkannt hat oder gegen ein Hindernis das unter den Sensoren hindurch rutscht.
Deswegen bemüht man sich, den Roboter so flach wie möglich zu halten und das Fahrgestell so zu bauen, dass man flache Hindernisse überfahren kann. Es hilft also, darüber sich vorher Gedanken zu machen.
Je nachdem wo der Roboter zum Einsatz kommt tun sich manchmal Abgründe auf (z.B. Tischplatte). Diese müssen erkannt werden. Deswegen ist es erforderlich, Abstandssensoren noch unten zu richten um einen Absturz zu vermeiden. Dabei sollte man indirekte Sensoren einsetzten, denn was nützt es wenn der Taster erkannt hat das nun ein Loch da ist aber der Roboter bis er reagiert schon auf dem Boden aufschlägt?

==Navigation==
Nun gibt es hier viele Arten wie die Navigation erfolgen kann. Ich tue 2 Felder auf. Wenn unser Freund neue Welten erkunden soll oder in einen Spiel gegen eine Mannschaft antritt, dann braucht er andere Sensoren, als wenn er routiniert Wege abfahren soll. Obwohl sich die Felder überschneiden.

Alle Navigationssysteme bauen auf 2 Quellen der Navigation auf: [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|inkrementale Weggeber]] und Absolutwertgeber.

Dies ist das größte Problem, wenn ihr einen Bot bauen wollt. Denn ihr habt das Problem nicht, was euer Bot hat. Euch ist das zu abstrakt, aber wenn ihr das nicht begreift, wird er nie dort hinkommen, wo er hin soll. Ihr habt Augen, die euch ohne zu denken den Absolutwert geben, wie weit der Abstand des Cursors eurer Maus zum Startbutton jetzt ist. Die Maus hat einen Weggeber intern doch ihr Kontrolliert ständig, ob die Werte korrekt sind und korrigiert diese falls nötig! Das kann euer Roboter nicht. Das heisst, wenn eine Achse sich schwerer dreht als die andere wird er ständig in einem Kreis fahren. Ohne das ihr das in den Messwerten sehen könnt.

==Weggeber==
Die [[Sensorarten#Drehgeber_Sharp_GP1A30|Weggeber]] existieren meistens in Form der Odometrie. Das heisst, die Drehung der Antriebsachse wird direkt erfasst. Das kann erfolgen mit einem Schrittmotor (wobei dies indirekt ist, da ihr hier die Werte vorgebt) oder mit einer Lochscheibe, die dann die Schritte zählt mittels Lichtschranke. Oder mit Tastern und einem Zahnrad.
Nicht zur Odometrie gehörend aber auch Weggeber sind „mitlaufende“ Räder, die zählen (z.B eine Kugelmaus) oder aber eine optische Maus. Oder ein Seil, das ihr von einem Lotpunkt mitzieht.

Diese Weggeber sind ungenau und verfälschen immer das Ergebnis. Wenn ihr den Roboter über längere Strecken fahren lasst, braucht ihr den 2. Typ um ihn neu einzukalibrieren.

===Absolutwertgeber:===
Diese Methode sagt euch, wo auf einer Ebene ihr euch exakt befindet in X und Y Achse aufgesplittet.

Es gibt mehre Methoden die ich ohne besondere Reihenfolge aufliste:

====Peilung====
Das [[Sensorarten#Sharp_GP2D12|IR-Abstandsmessungsprinzip]] funktioniert so, dass sich ein Turm auf dem Roboter befindet. Diese scannen den Raum ab. Mittels weiterer Sensoren ([[Sensorarten#Kompa.C3.9F|Kompasssensoren]]). Nun kann man berechnen, wo im Raum man sich befindet. Nur bedingt einsetzbar, da ja Objekte die Wand verdecken.
Das Barkensystem funktioniert nach dem Einpeilungsprinzip. Das heißt, in einen Raum kennen wir mindestens 2 Punkte (Baken) die dann mit dem Roboter ein Dreick/Ebene aufspannen. Mittels Berechnungen kann dann der unbekannte Roboter -Punkt exakt bestimmen. Es gibt verschiede Methoden doch hier die Wichtigsten:

* Aktive Bake, heisst die Baken senden ein Signal aus das dann vom Roboter empfangen wird ( z.B. IR). Das ist die einfachste Methode wenn auch nicht die eleganteste. Denn dadurch muss sich die Technik über den Roboter hinaus in den Raum ausbreiten und das wiederum kollidiert mit dem Prinzip von Autonomer Roboter. Die meisten Absolutwertgeber mit Barken gehen diesen Weg.

* Passive Barke, heisst das diese nur ein Signal zu dem Roboter zurücksendet das dieser ausstrahlt. Das Problem ist, dass bei diesem System der Aufwand auf dem Roboter höher ist und das der Baterieverbauch grösser wird. Aber wir haben dann auch einen wirklichen autonomen Roboter.

-Aus dem Alltag-
Es gibt Veranstaltungen /Wettkäpfe die nur eine Bake zulassen. Diese soll dabei nicht helfen um herauszufinden wo sich der Roboter um Raum befindet sonder nur, wo er hin soll bzw. wo sein „Feind“ ist.

====Das Bodenmarkierungsprinzip====
wird meistens eingesetzt, wenn der Roboter sich nur in einem bestimmten Feld oder auf einer bestimmten Bahn aufhalten soll. Dabei werden passive oder aktive Elemente in dem Boden eingelassen, die dann von Onboard Sensoren wahrgenommen werden. Beispiel hierfür sind Rasenmäherbots oder autonome Fahrzeuge in Werkshallen.

====[[GPS]]====
Neben dem Brakensystem existiert noch ein raumunabhängiges System das [[GPS]]. Dieses ist aber sehr aufwendig. Denn es bezieht Signale (3 Zeitsignale von Satelliten die dann verglichen werden) und ist meist draussen besser zu empfangen. Auch ließ das US Militär das Signal verschlechtern so das es nur sehr ungenau war. Heutzutage ohne Störsignal schafft man auch nur Genauigkeiten von einigen Metern. Wenn man genauere Werte braucht menötigt man mindestens 2 Empfänger und muss diese miteinander vergleichen. Einer der Empfänger steht dann normalerweise an einem festen Punkt. Das nennt sich Differential GPS (DGPS). Näheres unter dem Artikel [[GPS]].

Weitere Methoden sind nicht zu gebrauchen oder sind nur Abarten der hier erwähnten Methoden.

===Umweltsensoren===
Sie sind meist erst in der letzten Ausbaustufe beim Roboter interessant und sollen unserem Freund helfen, sich in der Umwelt zurechtzufinden.

Dabei gibt es Interaktionsensoren, wie Drucksensoren oder Mikrofone. Mikrofone lassen dem Roboter erkennen, ob Geräusche vorhanden sind. Richtig: ob, nicht wo. Dazu muss das Mikrofon entweder gerichtet sein und sich in dem im Raum drehen können oder aber in vier Ecken starr auf dem Roboter befinden.

Wenn der Roboter eine Solarzelle hat dann braucht er Lichtsensoren, die ihn zur grössten Lichtquelle bringt.

====Rauchsensoren==== lassen den Roboter zwar erkennen das sich Rauch im Raum befindet. Doch was nützt es wenn dieser Rauch erst in einer Höhe von 40 cm erkannt wird? Um z.B. Räume auf Giftgas zu testen braucht es einen Gasmesser. Beide Sensoren arbeiten unterschiedlich. Während Rauchmelder alle Partikel ohne Ausnahme erkennt haben Gasmesser nur eine begrenzte Sammlung an zu erkennenden Gasen.

====Temperatursensoren==== ermöglichen dem Bot die Temperatur zu messen, um z.B. aus der Sonne zu gehen, oder um einzelne Bauelemente vor Überhitzung zu schützen.

==Nachsatz==
Es gibt dutzende Sensoren und Sensorenanlangen die unseren Bot helfen sich in der Umwelt zurechtzufinden. Je mehr man hat umso mehr kann man mit diesen spielen, um zb. Gewohnheiten zu programmieren. Aber wenn man seinen Bot auf eine Aufgabe ausrichtet sind diese die das i-Tüpfelchen bringen.

''Autor: honkitonk / Wiki Übernahme Picnick''

==Siehe auch==
* [[Sensorarten]]

[[Kategorie:Sensoren]]

Benutzer:Frank

2009-01-03T12:59:22Z

Newbie.at:

'''Admin sowie Gründer und Betreiber des Roboternetzes'''
Programmierer der ersten Stunde (vielleicht kennt noch jemand Commodore PET 2001, den PC mit Hauptspeicher von 8K und eingebautem Kassettenrecorder als Datenspeicher / heute nur noch im Museum)

http://www.roboternetz.de/phpBB2/images/avatars/1887915223446c3e8844633.gif Selbst technikbegeisterter Bastler, wenn's die Zeit erlaubt.

Besondere Interessen: Elektronik- und Staubsaugerroboter / Programmierung

Daher meine Lieblingsseiten im Wiki:
* [[:Kategorie:Projekte]]
* [[Staubsaugerroboter]]
* [[Sensorarten]]

http://www.roboternetz.de/roboternetzmail.gif

Sensorarten

2009-01-03T12:55:40Z

Newbie.at: /* Kompaß-Modul CMPS03 */

==Welche Sensorarten gibt es==
Damit sich ein Roboter in seiner Umgebung bewegen kann, ohne an Hindernisse anzustoßen, und damit er ein Ziel finden und ansteuern kann, muß er irgendwie seine Umwelt "wahrnehmen".
Hauptanwendung für diese Informationen aus der Umwelt ist die [[Navigation]].
Auf dieser Seite werden die wichtigsten Sensorarten und damit es praktischer wird auch zugleich die populärsten Robotik- und Modellbau-Sensortypen vorgestellt. Auch die Pinbelegung und Anschlussmöglichkeiten dieser Sensoren werden kurz erläutert.

==Bumpers==
Als Bumpers bezeichnet man eine Art Stoßstange, die einen Mikro-Switch auslöst.

[[Bild:microschalter.jpg|center]]

Die Auswertung erfolgt am besten digital an einem Pin mit Pull-up Widerstand. Man kann den Eingang pollen (abfragen), aber auch einen Interrupt auslösen lassen. -->

==Whiskers (Fühler)==
Das sind flexible Kunststoff-Streifen von ca. 10 cm Länge, eigentlich für Datenhandschuhe vorgesehen. Aber man kann sie auch als Fühler einsetzen, und daher auch für die Kollisions-Sensorik verwenden. Beim Verbiegen steigt der Widerstand an.

[[Bild:flexs_200.jpg|center]]

Um zu messen, wird mit einem zweiten Widerstand ein Spannungsteiler aufgebaut, der dann mit einem Analog-Eingang einen Grad der Verbiegung erkennen läßt. Sie werden häufig auch Flexsensoren genannt. -->

==Incremental-Geber==
Dienen zur Erfassung von Drehzahl bzw. der Messung von Wegstrecken

===austriamicrosystems AS5040===
 
[[Bild:AMS-general_200x200.jpg|right]]
[[Bild:AMS-chip_109x104.jpg|left]]

Der AS5040 kann absolute Winkelpositionen an einer Achse messen. Die Messung wird indirekt über ein Magnetfeld mittels Hallsensoren durchgeführt. Aufgrund der Anordnung der Hallsensoren und der Integration der Sensoren direkt in Silizium wird eine sehr hohe Genauigkeit bei der Messung erreicht. Das Messprinzip kompensiert ausserdem Störgrössen, wie externes Magnetfeld, Alterungseinflüsse, Temperaturschwankungen und mechanische Toleranzen.

 
Die komplette Auswertung der Sensorsignale geschieht auf dem Chip. 

[[Bild:AMS-block_700x242.jpg|center]]

[[Bild:AMS-pcb_200x152.jpg|right]]
 
Durch die hohe Integration reduziert sich die zusätzliche Beschaltung des Chips auf wenige Bauteile, beispielsweise ein paar Filterkondensatoren.
 
Die Winkelencoderfamilie von austriamicrosystems besitzt vielfältige Schnittstellen, um den Winkelwert zu übertragen

{| {{Blauetabelle}}
|Seriell SSI
|Standard Schnittstelle für Winkelencoder in der Industrie
|-
|PWM
|erzeugt abhängig vom Winkel eine entsprechende Pulslänge, läßt sich sehr schön mit der Capturefunktion eines Controllers messen und braucht nur eine Leitung
|-
|I2C
|direkte Schnittstelle zum Microcontroller
|-
|Analog
|kompatible Schnittstelle um beispielsweise Potiapplikationen zu ersetzen
|-

|Inkremental
|klassische Schnittstelle um relative Bewegungen zu messen, keine Absolutmessung möglich
|-
|BLDC
|erzeugt direkt die Kommutierung für einen bürstenlosen Motor. Durch die höhere Auflösung gegenüber einer 3-Hall-Schalterlösung kann der BLDC mit einem wesentlich höheren Drehmoment gestartet werden
|}

[[Bild:AMS-magnet_354x421.jpg|left]]
 
Bei der Auswahl des Magnets ist darauf zu achten, dass sogenannte Selten-Erde-Magnete verwendet werden. http://de.wikipedia.org/wiki/Seltene_Erden Diese erzeugen ein besonders starkes Magnetfeld, das im 1-Tesla-Bereich liegt. Im Zentrum des Magnetfelds ist ein linearer Bereich, der für die Genauigkeit der Messung ausschlaggebend ist. Solange die Hallsensoren in diesem Bereich liegen, kann eine unkalibrierte Genauigkeit von +/- 0.5 Grad gewährleistet werden. Weiterhin ist zu beachten, dass der Magnet nicht direkt auf eine Eisenwelle montiert wird. Die Eisenwelle verursacht quasi einen magnetischen 'Kurzschluss' und entzieht damit den Hallsensoren das Magnetfeld. Idealerweise sollte eine NE-Welle verwendet werden, oder wenn nicht anders machbar muss eine Isolation aus NE-Material zwischen Eisenwelle und Magnet eingefügt werden.
 
 
Ein einfacher erfolgreicher Test des Sensors ist hier beschrieben: http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=322373#322373

===Drehgeber Sharp GP1A30 und GP1A38===

[[Bild:gp1a30.jpg|center]]

Beim Sharp GP1A30 und GP1A38 handelt es sich um Gabellichtschranken mit inkrementaler Drehgeberfunktion. Beide sind im Grunde von den Anschlüssen identisch, lediglich kann GP1A38 noch etwas höhere Drehzahlen messen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gabellichtschranken können mit dieser sowohl Drehzahl als auch Drehrichtung ermittelt werden. Notwendig sind dafür nur 2 digitale Ports. Verzichtet man auf die Auswertung der Drehrichtung, reicht nur ein Port.
Der Sensor hat den Vorteil, dass die Signale bereits TTL-kompatibel sind und direkt an ein Controllerboard angeschlossen werden können. Ein Beispielprogramm zu [[RN-Control]] findet man hier

* [[Beispiel Drehzahlmessung mit RN-Control]]

[[Bild:GP1A30.gif|center]]

Die Auswertung inkrementaler Drehgeber ist recht einfach. Ein Ausgang liefert einen Impuls pro Markierung (Scheibe auf der Welle). Prüft man bei jedem Impuls (Flanke) noch gleichzeitig den aktuellen Pegel des zweiten Ausganges, so kann daraus die Drehrichtung abgeleitet werden.

Der Signalverlauf an den Sensorausgängen ist phasenversetzt:

[[Bild:inkremental1.gif|center]]

[[Bild:drehgeber_an_rncontrol.gif|center|framed|Beispielschaltung, wenn man lediglich die Drehzahl ohne Drehrichtung auswerten möchte. Als Widerstand hat sich 330 Ohm als gut erwiesen.]]

==Optische Sensoren==
===Helligkeit===
Die Hauptanwendung solcher Sensoren ist, den hellsten Fleck im Raum zu finden.
Dies ist auch Teil vieler Roboterwettbewerbe. (Robo Callenge (2002 sic!), 'Ein Platz an der Sonne')

Solche Sensoren können einfache [[LDR]]s oder [[Photodioden]] bzw. [[Phototransistoren]] sein.
LDRs haben den Vorteil, dass sie relativ hoch aussteuern, der große Nachteil ist aber, dass diese Sensoren ziemlich wärmeempfindlich und etwas träge sind.
Photodioden und Phototransistoren haben den Vorteil, dass sie sehr genau sind, aber nicht besonders hoch aussteuern. Diese sollte man evtl. über einen OpAmp verstärken.

[[Bild:fotowiderstand.jpg|center|framed|Ein typischer Fotowiderstand]]

[[Bild:SFH300.jpg|center|framed|SFH300, ein typischer Phototransistor]]

Alternativ kann auch ein digitaler Lichtsensor verwendet werden, den man direkt an den I2C- oder SM-Bus anschliessen kann. Man erspart sich Auswertung, Temperaturkompensation und Signalaufbereitung, allerdings ist der Anschluss meistens schwieriger, weil der Sensor in SMD-Bauform gebaut ist und 3,3 anstatt 5 Volt braucht.
[[Bild:Lichtsensor.jpg|center|framed|Ein digitaler Lichtsensor für den I2C-Bus (TSL2561 der Frima Taos)]]

Die Suche nach dem hellsten Fleck im Raum ist wie ich finde ein gutes Einsteigerthema!

===CNY70===

Der CNY70 ist ein Foto-Reflex Optokoppler. In einem würfelförmigem Gehäuse befindet sich eine Infrarot LED als Sender und ein Infrarot Fototransistor als Empfänger. Damit kann auf kurze Entfernung (wenige Millimeter) das reflektierte Licht der IR-LED durch den IR-Fototransistor gemessen werden.

{|
|[[Bild:cny70.jpg|thumb|200px|CNY70]]
|[[Bild:cny70_pinout.jpg|framed|CNY70 Vishay Pinout]]
|}

'''Achtung:''' Es existiert auch noch ein CNY70 von Temic mit anderer Pinbelegung, dort ist der Fototransistor verdreht eingebaut.

Der CNY70 eignet sich für eine Vielzahl von Sensoren. Z.B. als Liniensensor, Radencoder, Abgrunddetektor und Lichtschranke. Allerdings ist er empfindlich gegen Streulicht, da das Licht der IR-LED nicht moduliert ist.

[[Bild:cny70_schem1.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Liniensensor]]

Der Liniensensor benötigt 2 A/D Wandler Eingänge des Prozessors. Die CNY70 sollten so nah wie möglich in Bodennähe angebracht sein (1..3mm). Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR-LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Liniensensor nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

[[Bild:cny70_schem2.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Radencoder mit Schmitt-Trigger]]

Die Radencoder benötigen zwei digitale Eingangsports des Prozessors. A/D Wandler sind nicht nötig, da die Schmitt-Trigger Gatter für saubere Logik Signale sorgen. Die CNY70 sollten so nah wie möglch an den Rädern sitzen (1..2mm). Die gewählten Widerstandswerte für R17/R19 bzw. R18/R20 sind optimiert für Radencoder die auf Transparentfolie gedruckt und auf Aluminium Räder aufgeklebt werden. Für Radencoder die auf Papier ausgedruckt werden, sind andere Widerstandswerte notwendig.
Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Radencoder nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

===Distanzsensor IS471F===

IS471F - Hinderniserkennung mit Infrarot Distanzsensor

Das hier vorgestellte IC IS471F erlaubt eine einfache und sogar recht preisgünstige Hinderniserkennung per Infrarot. Dazu muss im Wesentlichen nur noch eine Infrarot-Diode an das IC angeschlossen werden. Das modulierte Licht wird von einem Gegenstand direkt auf das IC zurückgeworfen und somit das Hindernis erkannt. Tageslicht/Fremdlicht stört den IS471 überhaupt nicht, da das Licht mit einer bestimmten Frequenz moduliert wird.

[[Bild:is471.png|center]]

Der normale Schaltungsaufbau sieht also wie oben abgebildet aus! In der Praxis kann das dann in etwa so aussehen:

[[Bild:is471beispiel.jpg|center]]

Das englische Datenblatt findet man im Roboternetz-Download-Bereich

Die normale Reichweite ist in gewissen Grenzen abhängig von der Farbe des Hindernisses. In der Regel reicht sie jedoch einige cm, so dass langsame Roboter durchaus sehr gut damit zurechtkommen. Durch besonders helle Infrarot-LEDs und durch zusätzliche LED-Fassungen kann man die Reichweite erhöhen. Wem das noch nicht reicht, der kann über einen zusätzlichen Transistor die Strahlungsleistung der LED noch weiter erhöhen.

[[Bild:is471verstaerkung.png|center]]

<center>
http://www.roboternetz.de/bilder/mehrereis471.gif
</center>

===Sharp Infrarotsensoren===

Sharp hat eine ganz interessante Serie von Bausteinen herausgebracht, mit denen ein Roboter sogar recht genau Entfernungen messen kann. Das Messergebnis ist nahezu unabhängig von der Farbe und Helligkeit des gemessenen Objektes. Die Ansteuerung ist sehr einfach, der Sensorausgang kann zum Beispiel direkt an einen analogen Eingang eines Mikrocontrollers angeschlossen werden. Die Sensoren sind unter den Roboter-Bastlern weit verbreitet.
Bei vielen Händlern erhältlich kosten die Sensoren derzeit je nach Typ und Händlerspanne zwischen 13 bis 25 Euro. 

[[Bild:Sharpentfernungssensor.jpg|center]]

Oft werden selbst in kleinen Roboter-Projekten mehrere dieser Sensoren genutzt, da sie nur einen äußerst engen Erfassungsbereich haben. Sie eignen sich daher sehr gut zur Vermessung einer Umgebung, insbesondere dann, wenn sie drehbar auf einem Servo montiert werden. Als Kollisionsschutz sind sie wegen des engen Winkels nur bedingt geeignet, zu diesem Zweck eignen sich zum Beispiel Ultraschallsensoren besser.
Das Funktionsprinzip der Sensoren ist einfach. Der Sensor besteht aus Sender und Empfänger. Der Sender sendet einen Infrarot-Strahl aus, der vom Hindernis reflektiert wird. Je nach Entfernung trifft der reflektierte Strahl an einer unterschiedlichen Stelle auf den Empfänger (ein sog. Position Sensitive Device, PSD). Der Empfänger setzt den Auftreffpunkt in einen analogen Spannungswert um. Eine schöne Skizze dazu:

[[Bild:sharpfunktion.jpg|center]]
{{FarbigerRahmen|
Wenn man diese Sensoren an Robotern einsetzt, will man meist Hindernisse mit senkrecht stehenden Kanten erkennen. Montiert man den Sensor jedoch in waagrechter Lage, können sich Fehlmessungen ergeben, wenn sich ein Objekt am Sensor vorbeibewegt (z.B. wenn sich der Roboter dreht). Es wird an der Kante kurzzeitig eine Entfernung gemessen, die geringer als die tatsächliche Entfernung zum Hindernis ist (oder auch größer als die Entfernung zu einem zweiten Hindernis hinter dem ersten, je nach Bewegungsrichtung!). Man löst dieses Problem, indem man den Sensor in senkrechter Position montiert, also so, dass die beiden Linsen übereinander statt nebeneinander liegen. Dies wird auch im Datenblatt des Sensors empfohlen: der Sensor sollte immer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Hindernisses montiert werden.

Sehr deutlich erkennt man diese Messfehler, wenn man den Sensor als eine Art 3D-Scanner einsetzt: http://www.team-iwan.de/technik/sharp1.php
}}

{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
Die Gehäuse dieser Sensoren sehen wie ganz gewöhnlicher Kunststoff aus. Sie bestehen jedoch aus leitfähigem Material! (Kaum zu glauben, aber einfach nachprüfbar: zwischen den beiden Befestigungslöchern misst man einen Widerstand von etwa 250 bis 300 Ohm). Außerdem ist das Gehäuse mit dem Masseanschluss verbunden. Dies ist normalerweise nicht weiter wichtig, da die Sensoren meist entweder isoliert (zB auf Kunststoffteilen) oder auf einem geerdeten/mit Masse verbundenen Metallchassis montiert werden. Wenn man aber die Sensoren abschalten will, um Strom zu sparen (die Sensoren verbrauchen etwa 30 bis 40mA), muss man bei nicht isolierter Montage unbedingt die Plusleitung schalten! Wenn man die Masse-Zuleitung unterbricht, ist der Sensor sonst trotzdem noch über das Gehäuse und das Chassis mit Masse verbunden und wird nicht deaktiviert!
|}

'''Einige der beliebtesten Bausteine sind:'''

====Sharp GP2D12====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.
Dies ist der am häufigsten eingesetzte Sharp-Typ bei mobilen Robotern.

[[Bild:GP2D12anschluss.gif|center]]

====Sharp GP2YA21YK====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

====Sharp GP2D120====
Distanz 4-30 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

====Sharp GP2Y0A02YK====
Distanz 20-150 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

<center>
http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/images/artikelbilder/sensoren/gp2y0a02yk_diagramm.gif
</center>

====Sharp GP2D02====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch 8-Bit-Digitalausgang übermittelt.

====Sharp GP2D150====
Distanz 3-30 cm - 1 Bit Schaltausgang.

Datenblätter zu den oberen Sensoren findet man im Download-Bereich des Roboternetzes, siehe unter [[#Weblinks]].

Um die analogen Spannungen der Sensoren in eine Entfernung umzurechnen, kann man sich mit Hilfe des Datenblattes oder einfacher Probemessungen Tabellen erstellen, welche dann vom Controller zur Umsetzung genutzt werden.
Bequemer ist allerdings eine Näherungsformel:

====Formel zur Entfernungsberechnung====
D = A/(X-B)

D ist die Entfernung
X ist der Ausgabewert des Sensors
A ist die Steigung der Kurve A/X
B ist der Offset der Kurve

Die Konstanten A und B ermittelt man am besten über zwei Probemessungen:

D und X sind die Entfernung und der Ausgabewert der ersten Messung (z.B. bei 20 cm)
D' und X' sind die Entfernung und der Ausgabewert der zweiten Messung (z.B. bei 60 cm)

A = ((X' - X) * D' * D) /(D - D' )
B = (D' * X' - D * X) /(D' - D)

====GP2D12 Messkurve====

[[Bild:gpd12kurve.gif|center]]

====GPD120 Messkurve====

[[Bild:gpd120kurve.gif|center]]

==Ultraschall Sensoren==
===Ultraschallsensoren SRF04===
Die Firma '''Devantech''' hat eine Serie von sehr günstigen und kleinen Ultraschallsensoren entwickelt, die sich im Bereich "autonome Robotersysteme" durchgesetzt haben. Sie sind sehr verbreitet, da sie auch für "Hobby-Robotiker" erschwinglich sind und es sich nicht lohnen würde vergleichbare Module selber zu bauen, da diese meistens ungenauer und teurer wären.

Bekannt wurde die Serie durch den '''SRF04'''. Mit seinen kleinen Abmessungen, der niedrigen Stromaufnahme und der hohen Genauigkeit ist er für kleine Messaufgaben im Entfernungsbereich von 3 cm bis 3 m gut geeignet. Der SRF04 kann einen 3 cm dicken Besenstiel in 2 m Entfernung erkennen und wird durch ein [[PWM]]-Signal ausgewertet.

[[Bild:srf_04a.jpg]] [[Bild:srf_04.jpg]]

===Ultraschallsensor SRF05===
Der Nachfolger des SRF04 ist der neue SRF05. Er besitzt noch eine etwas höhere Reichweite bis 4 Meter. Zudem besitzt er neben dem kompatibel Mode zu SRF04 noch eine Betriebsart bei der er über einen einzigen Port (Pin) gesteuert wird. Das heißt sowohl der Start der Messung und das Ergebnis wird über die gleiche Leitung übertragen. [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:Srf05mode1.jpg|center]]

[[Bild:srf05mode2.gif|center]]

[[Bild:srf05mode2diagram.gif|center]]

===SRF08===
Die Alternative zu SRF04 und SRF05 ist der beliebte '''SRF08''' und dessen Nachfolger '''SRF10''', der nun über den [[I2C]]-Bus ausgewertet werden kann und über eine Reichweite von 3 cm bis 6 m verfügt. Er hat eine noch kleinere Stromaufnahme und zusätzlich befindet sich auf der Platinenfront ein Fotowiderstand (LDR), dessen Lichtmesswerte sich ebenfalls über den [[I2C]]-Bus auswerten lassen. Durch den SRF08 wird es möglich, auch bis zu 16 Mehrfachechos von weiter hinten gelegenen Gegenständen auszuwerten, die bei dem SRF04 ignoriert wurden. Über den [[I2C]]-Bus kann man die Messwerte in Zentimeter, Zoll und in der Laufzeit µs auslesen und spart sich somit die externe Auswertung der Laufzeit wie bei dem SRF04. Weiterhin können insgesamt 16 SRF08-Module an einen [[I2C]]-Bus angeschlossen werden.

[[Bild:srf08_a.jpg]] [[Bild:srf08_b.jpg]]

===SRF08 Programmbeispiel===

[[SRF08 mit avr-gcc|SRF08 Programmbeispiel mit AVR-GCC]]

SFR08 Programmbeispiel mit [[Bascom]]
Über die grundsätzliche Behandlung des [[I2C]]-Bus mit [[Bascom]] kann man [[I2C|hier]] nachlesen.

Const Sf08_adr_0 = &HE0 ' I2C Adresse
Const Sf08_c_range = 100 ' Reichweite
Const Sf08_c_gain = 1 ' Empfindlichkeit

Die Adresse ist der Default-Wert für den Sensor und kann eingestellt werden.
Range und Gain sind anzupassen, die angegebenen Werte sind aber mal grundsätzlich verwendbar.

'''Setup'''
Nach dem Reset sind einmal Range und Gain zu setzen.

'''Setzen Range'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' register "range"
I2cwbyte Sf08_c_range
I2cstop

'''Setzen Gain'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 1 ' register "gain"
I2cwbyte Sf08_c_gain
I2cstop

'''Abfrage Trigger'''

Die Abfrage soll laut Beschreibung in zwei Schritten erfolgen, zwischen denen ca 70 mS gewartet werden soll. Diese Zeit braucht das Gerät zum Messen.

'''Trigger'''
I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 0 ' register "Trigger"
I2cwbyte 81 ' Meßwert in Zentimetern

Waitms 70

'''Ergebnis abholen'''
<pre>
DIM Lsb as Byte
DIM Msb as Byte
DIM IVal as word

I2cstart ' Repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' Meßwert US

I2cstart ' repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 + 1 ' Device I2C Adresse READ!
I2crbyte Msb , Ack ' Bit 8-15
I2crbyte Lsb , Nack ' Bit 0-7
I2cstop

Ival = Makeint(lsb , Msb) ' umwandeln in Word (16 Bit)
</pre>

=== SRF10 Ultraschallsensor ===
SRF10 ist quasi der Nachfolger von SRF08. Er bietet die gleiche Leistung und ist sogar gegenüber Spannungsschwankungen noch etwas unempfindlicher als der Vorgänger. Der größte Vorteil besteht jedoch darin das er ca. 1/3 kleiner als sein Vorgänger ist.

[[Bild:srf10foto1.jpg]] [[Bild:srf10foto2.gif]]

Die technischen Daten sind ähnlich:
* Betriebsspannung: 5V
* Stromaufnahme: ca. 3mA Standby, ca. 15mA während des Messens Frequenz: 40KHz
* Maximale Reichweite: 6 m
* Minimale Reichweite: 4 cm
* Messwerterfassung: intern, kein externer Controller zur Zeitmessung notwendig
* Interface: Standard – I2C (passend zu zahlreichen Controllerboards, z.B. RN-Control)
* Ausgabeformat: µs, cm oder Zoll
* Feature: Analogverstärkung 40 - 700 (einstellbar, 16 Stufen)
* Abmessungen: 32mm x 15mm x 10mm
* Hersteller: Devantech Ltd

*[[Ultraschall_SRF10_an_RN-Control|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:srf10ausbreitung.gif|center]]

===SRF02 Ultraschallsensor===
Der erste Sensor aus der SRF-Reihe, der mit nur einem Ultraschallwandler auskommt. Dennoch können sich die Leistungen zeigen. Vor allem die Tatsache, dass sowohl RS232- und I2C-Bus-Schnittstelle vorhanden ist, dürfte viele Bastler erfreuen.

* Betriebsspannung 5V (stabilisiert)
* Stromaufnahme nur 4mA (typisch)
* Ultraschallfrequenz 40kHz
* Reichweite 15 cm bis 6 Meter
* Schnittstelle RS232 (TTL) und I2C-Bus
* Ausgabeeinheit wahlweise mm, inch oder uS
* Einfachste Verwendung, keine Kalibration/Justierung notwendig
* Größe 24mm x 20mm x 17mm

[[Bild:srf02_germany.jpg]]

Einige Bascom-Programmbeispiele zum SRF02 findet man unter [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]

=== Vergleichstabelle ===
<div align="center">
{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
|'''SRF10'''
|'''SRF08'''
|'''SRF05'''
|'''SRF04'''
|'''SRF02'''
|-
|'''Betr. Spannung'''
|5V
|5V
|5V
|5V
|5V
|-
|'''Stromaufnahme'''
|3mA typ., 15mA max.
|3mA typ., 15mA max.
|4mA typ., 30mA max.
|30mA typ., 50mA max.
|4mA typ.  
|-
|'''US Leistung'''
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|?? mW
|-
|'''Frequenz'''
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|-
|'''Bereich'''
|72º
|55º
|55º
|55º
|55º
|-
|'''Reichweite'''
|4cm - 6m
|3cm - 6m
|3cm - 4m
|3cm - 3m
|15cm - 6m
|-
|'''Triggerimpuls'''
|
|
|10µs min.
|10µs min.
|
|-
|'''Abmessung in mm'''
|32 x 15 x 10
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|24 x 20 x 17
|-
|'''Interface'''
|I2C
|I2C
|TTL Impuls
|TTL Impuls
|I2C o. RS232 TTL
|-
|'''Feature'''
|Minimodul
|Lichtsensor
|SRF04 Modus
|
|nur 1 US-Kapsel
|-
|'''Preis ca. *'''
|44,00 €
|44,00 €
|22,00 €
|25,00 €
|19,00 €
|}
</div>

'''*''' Der Preis dient nur zum Vergleich untereinander, nicht als Referenz !

==Kompaß==
===Kompass-Modul CMPS03===
Laut der Doku ist diese Modul speziell für die Bedürfnisse von Robotern gestaltet worden. Es misst seine Lage relativ zum Erdmagnetfeld und liefert diesen Wert
* Als PWM-Signal
* Über I2C entweder 0-255 als Byte oder
* 0-3599 als 16-Bit Wert (MSB first)

In der vorliegenden Doku ist eine fixe I2C-Adresse von 0xC0 angegeben. Was leider noch fehlt, sind Angaben, ob und wie diese Adresse geändert werden kann.

Bei waagrechter(!) Montage ist das also ein Kompass, bei senkrechter Montage dieser Module kann man auch die Neigung in Nord-Süd-Richtung messen. Hierzu sind 2 Module nötig, die zueinander um 90° gedreht angeordnet sein müssen. Die Neigung in Ost-West-Richtung zu messen, ist dagegen leider nicht möglich. Wenn ein CMPS03 als Kompass verwendet werden soll, sind zwei Dinge zu beachten:
* Mindestens 20 cm Abstand von Eisen (Motoren)
* Exakte horizontale Ausrichtung.
Eine Montage an einem langen Stab aus Holz oder Kunststoff hoch über dem Roboter ist sinnvoll.

Das Ganze ist eine Anwendung des Philips-KMZ51 Magnet-Feld-Sensors mittels eines PIC16F872

Gelegentlich sollte das Modul kalibriert werden. Das kann über den I2C-Bus, aber auch mittels einen Pins am Modul initiiert werden. Dafür muss am Pin 6 für jede Himmelsrichtung einmal kurz GND angelegt werden. Diese 4 Messpunkte nimmt das Modul auf und speichert sie im EEPROM.

Ein Beispielprogramm findet man hier:
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

[[Bild:cmps3pin.jpg|center]]

==Beschleunigung==

Beschleunigungssensoren messen die Beschleunigung, die auf sie wirkt - wenn sie auf dem Tisch liegen, messen sie beispielsweise die Erdbeschleunigung von 1g. In einem Auto können weitere Beschleunigungen hinzukommen: Zur Seite beim Kurvenfahren, nach vorne oder hinten beim Beschleunigen, oder bei zügiger Fahrt über eine Bergkuppe auch mal welche in vertikaler Richtung. 
Beschleunigungssensoren sind meist mehrdimensional ausgelegt, so dass für mehrere Achsen ein Sensor verwendet werden kann.

Anwendungen finden sie in ESP-Systemen in Autos, die u.a. über die Querbeschleunigung ausrechnen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder gar schleudert. 
Eine andere wichtige Aufgabe übernehmen sie zusammen mit Gyroskopen in Trägheitsnavigationssystemen, die dann sowohl die Lage im Raum als auch die Bewegung feststellen können.

Moderne Piezo-Sensoren sind nur noch chip-gross und können direkt in Schaltungen integriert werden.

Beispiele für solche Chips ist die Chipfamilie [[ADXL]] von Analog Devices. Sie umfaßt 1- und 2-Achs Accelerometer in verschiedenen Empfindlichkeiten. Der Test eines solchen Sensors ist hier beschrieben. http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=8525

==Drehung==

Um Drehungen zu messen, werden sogenannte Gyroskope, kurz "Gyros" verwendet. Typische Vertreter sind hier die [[ADXRS]]-Familie von Analog Devices. Diese sind allerdings, anders als die Beschleunigungssensoren, meistens nur für eine Achse ausgelegt. Die Ausgabe erfolgt meist analog, jede Ausgangsspannung entspricht einer bestimmten Drehrate in °/Sekunde.

Gemessen wird die Auswirkung der Corioliskraft auf zwei gleiche, in Bewegung gehaltene Massen. Diese schwingen radial, d.h. 90° verdreht zu der Achse, auf der die Drehung gemessen werden soll. Wird der Sensor um die Achse gedreht, ändert sich die Geschwindigkeit dieser Massen, da sie auf einer gedachten Scheibe abwechselnd nach innen und außen wandern. Je weiter sie außen sind, desto höher ist ihre Geschwindigkeit, je weiter innen, desto langsamer sind sie. Bei der Bewegung nach außen müssen sie also beschleunigt werden, andersherum genauso. Die dabei auftretenden Beschleunigungen werden mittels einiger Fühler gemessen, die einen Plattenkondensator bilden.

Eine Anwendung sind im Flugmodellbau Gyro-"Taillocks", die in Hubschraubern die Heckstabilität verbessern und ESP-Systeme in Autos, die u.a. durch die Messung der Gierrate, also der Drehung des Fahrzeugs um die Hochachse, feststellen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder sogar schleudert.

==Geschwindigkeit==

Geschwindigkeit kann unterschiedlich erfasst werden.
* Direkt am Rad oder Antrieb. Diese Methode wird häufig auch in Kfz verwendet, stößt jedoch an ihre Grenzen, wenn die Räder viel Schlupf haben.
* Gegenüber der Luft mittels [[Pitot-Tube]]. Das wird bei Flugzeugen so gemacht, oder z.B. in der Formel 1. Bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht zu gebrauchen
* Mittels eines optischen Sensors gegenüber dem Untergrund. Dafür kann ein [[Maussensor]] aus einer optischen Maus verwendent werden, evtl. mit einer Anpassung der Optik für einen geänderten Abstand.
* Mittels GPS-Empfang. Funktioniert nur unter freiem Himmel.
Siehe auch unter [[Sensoren für die Geschwindigkeitsmessung]]

==Temperatur==
===NTCs===
NTCs (Negative Temperature Coefficient) oder Heißleiter sind stromleitende Materialien, die bei hohen Temperaturen Strom besser leiten als bei tiefen, das heißt, mit steigender Temperatur sinkt ihr elektrischer Widerstand. Siehe auch unter [[NTC]]. Ein großer Vorteil ist die leichte Anwendung und der geringe Preis. Nachteil ist, dass der Widerstandswert sich nicht linear mit der Temperatur verändert.

[[Bild:ntc.gif]]

===PTCs===

PTCs sind Temperatursensoren, deren Widerstand sich mit steigender Temperatur erhöht. Dazu gehören

*PT100, PT1000 etc.
*Die KTYxx-xxx Reihe

==== KTY: Silizium Temperatursensoren ====

Die KTY-Temperatursensoren sind verglichen mit anderen Temperatursensoren verhältnismäßig günstig, haben dafür aber auch mehr Nachteile. 
Die Genauigkeit ist ziemlich eingeschränkt, weshalb die KTY-Temperatursensoren zuerst kalibriert werden sollten. Dies muss schaltungstechnisch oder in Software erfolgen, eine eingebaute Kalibrierung gibt es nicht. 
Andererseits lassen sich mittels Oversampling sehr hoch aufgelöst Temperaturen messen, was aufgrund mittelmäßiger Linearität (auch nach der Linearisierung) aber nur bei der Messung kleiner Temperaturunterschiede empfehlenswert ist. 
Linearisiert werden die KTY an 5 Volt mit einem Reihenwiderstand von etwa 2,7 kOhm bis 3,3 kOhm. 
http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=342164&sid=ad63fd51eb08bcf225389af5bbc4fcfd#342164

==== Diode als Temperatursensor ====
Die Flußspannung von Dioden ist temperaturabhängig. Für Siliziumdioden verringert sich die Spannung um etwa 2 mV pro Grad Temperaturerhöhung. Der Absolutwert der Flußspannung hängt vom Strom ab und variiert auch zwischen verschiedenen Chargen. Es ist also fast immer wenigstens ein Abgleich nötig.

===LM335 und LM35===

[[Bild:LM335.JPG|center]]

Der Temperatursensor LM335 funktioniert wie eine Z-Diode, die ihre Durchbruchspannung proportional zur Temperatur ändert. Beim Sensor LM335 beträgt diese Änderung 10mV/K, beim Sensor LM35 beträgt die Änderung 10mV/oC.

Der größte Unterschied zwischen den Sensoren ist der, dass am Ausgang des LM335 bei 0oC etwa 2,73V anliegen (273K = 0oC) und beim LM35 0V. Sollen negative Temperaturen gemessen werden, so muss man für den LM35 das Bezugspotential GND anheben (z.B. mit zwei Si-Dioden).

Von den Sensoren LM335 und LM35 gibt es auch noch genauere Ausführungen, welche einen geringeren Temperatur-Fehler ab Werk haben. Diese Versionen heißen LM15/LM25 bzw. LM135/LM235 und sind entsprechend teurer als die 3er Version (zum Vergleich: LM335 kostet bei Reichelt 0,89€, der LM135 jedoch 7,75€).

Der LM335 und LM35 messen nach einer einfachen Kalibrierung mit einem Poti, bis auf 1oC genau. Dazu muss man mit dem Poti die Ausgangsspannung bei 25oC auf 2,98V einstellen (2,98V / 0,01V/K = 298K = 25oC). Da der Sensor über seinen Messbereich sehr linear ist, braucht man nur bei einer Temperatur kalibrieren. Durch den Einsatz mehrerer in Reihe geschalteter Sensoren kann man das Ausgangssignal verstärken (bei drei LM335 erhält man dann 30mV/K anstatt 10mV/K) oder, wenn die Sensoren im Raum verteilt sind, einen einfachen Mittelwert bilden.

====Beschaltung und Dimensionierung eines LM335====
[[Bild:lm335schaltung.jpg|center]]
Da sich der Sensor wie eine Z-Diode verhält, muss der Strom durch diese begrenzt werden, um eine Verfälschung des Signals oder gar eine Zerstörung zu verhindern. Fließt jedoch zu wenig Strom durch die Diode, so treten Störungen auf und die Genauigkeit sinkt.

Der Strom wird auf einfache Weise wie bei einer LED durch einen Widerstand (hier R1) begrenzt. Der Strom sollte zwischen mindestens 450µA und maximal 5mA liegen. Bei einer Betriebsspannung von 5V kann also für 2mA ein Widerstand von etwa 2,5kOhm benutzt werden (R = U/I).

Die max. Betriebsspannung sollte 30V nicht überschreiten!

Zur Kalibrierung schließt man an ein 10kOhm Potentiometer zwischen V+ und V- (GND) des Sensors an und legt dessen Schleifer auf den ADJ-Pin. Nun stellt man die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Raumtemperatur (welche bekannt sein sollte) ein (1oC = 1K, 273K = 0oC). Kalibriert man den LM335 nicht, so kann dieser um bis zu 9K falsch gehen!

Im letzten Bild (ganz rechts) ist die schon angesprochene Reihenschaltung aufgezeichnet. Um ein größeres Ausgangssignal zu erhalten, kann man das Signal auch mit einem [[Operationsverstärker#Verstärker|Operationsverstärker]] verstärken. Das ist günstiger und man hat die Möglichkeit, das Signal um ein Vielfaches zu verstärken ohne einige Dutzend Sensoren einzusetzen!

Pin-Belegungen und weitere Daten finden sich im Datenblatt (kann man z.B. bei Reichelt herunterladen).

===Temperatur-Sensor LM75===

[[Bild:lm75.gif|center]]

Dieser Chip von National Semiconductors kann die Umgebungstemperatur mit einer Auflösung von 0.5o Grad Celsius messen und wird über einen I2C Bus angesprochen.

Der Messbereich:
*−25oC bis 100oC bei ±2oC(max)Genauigkeit.
*−55oC bis 125oC bei ±3oC(max)Genauigkeit.

Der LM75 bietet:
* Einen Schaltausgang (invertierbar) - z.B. für Ventilator, Heizung etc.
* Programmierbarer oberer und unterer Schaltpunkt.
* Schaltausgang alternativ auch als Interrupt verwendbar.
* Über von außen einstellbare I2C-Adresse. Bit 0 = R/W, Bits 1-3 einstellbar, Bit 4-7 fixe Adresse 0x9n
* Maximal 8 Stück LM75 an einem I2C Bus.

Durch I2C-Lesebefehle kann man die Temperatur (2x8Bit)auslesen.

Das erste Byte ist der Temperatur-Vorkommawert in ganzen Grad, als normales signed char. Das Bit 7 vom zweiten Byte bestimmt den Nachkommawert. Wenn Bit 7 gleich 1 so ist der Nachkommawert + 0.5oC. Auch dann + 0.5 oC wenn Vorkommawert negativ. Wenn Bit 7 gleich 0 so ist der Nachkommawert = 0. Bit 0-6 vom zweiten Byte sind ohne Bedeutung.

===Programm-Beispiel für LM75===
Der LM75 wird über den [[I2C]]-Bus angesprochen.
In BasCom, wo es ja keine signed char gibt, wird das Interpretieren auf sehr unterschiedliche Art empfohlen.

Ich empfehle:

dim Ival as integer
dim Msb as byte
dim Lsb as byte
I2cstart
I2cwbyte &H91 ' Lese-adresse !
If Err = 1 Then
I2cstop ' kein ACK vom LM75 --> irgendein Fehler
Ival = 9999 ' Zeichen, daß der Wert ungültig ist !
Else
I2crbyte Msb , Ack
I2crbyte Lsb , Nack
I2cstop
If Msb.7 = 1 Then
Ival = Makeint(msb , &HFF) ' auffüllen mit den Vorzeichen bits
Else
Ival = Makeint(msb , &H00) ' positiv, also bleibt es so
End If
Ival = Ival * 10 ' erweitern
If Lsb.7 = 1 Then
Ival = Ival + 5 ' fünf Zehntel Grad dazu
End If
End if

Man erhält als Ergebnis die Temperatur in 0,5 Grad Schritten (Natürlich nur, wenn's keine Fehler gab).

Ein weiteres Beispiel [http://www.darc-coburg.de/modules/wiwimod/index.php?page=LM75]

==Resistive Sensoren==
Resistive Sensoren bzw. Linearpotentiometer arbeiten als Spannungsteiler über einer Hybridleitplastik- schicht und sind in unterschiedlichen Bauformen erhältlich; z.B. für Zylindereinbau, Klemmbock- u. Gelenkaugenbefestigung oder Taster.
Deren Einsatzgebiete sind vorwiegend in der Industrie.

==Kapazitive Sensoren==

Ein Beispiel für kapazitive Sensoren sind Luftfeuchtigkeitsmesser, die ihre Kapazität entsprechend der Luftfeuchtigkeit ändern. Das Auslesen der Kapazität kann prinzipiell über das Ausmessen von Ladekurven geschehen. Dies ist jedoch bei kleinen Kapazitäten nicht praktisch durchführbar, weshalb man in diesem Falle meist einen Schwingkreis baut, dessen Frequenz man dann misst und so dann zusammen mit der bekannten Induktivität der Spule die Kapazität des Kondensators ausrechnen kann.

[[Bild:feuchtesensor.gif|framed|center|Valvo Feuchtigkeitssensor 10-90% (Kapazität: 122 pF bei TU = 25 °)]]

==Induktive Sensoren==
Induktiver Näherungsschalter

Sensoren die ihre Induktivität entsprechend der Messgröße ändern können auch mit Hilfe eines Schwingkreises mit bekannter Kapazität ausgemessen werden.

...

==Piezoelektrische Sensoren==
Hier ist ein Experiment dargestellt das die Funktion von Piezowandlern demonstriert.

Drückt man auf eine längliche Glasplatte (Mikroskopträger Länge 76mm), die an den Enden auf je einem Piezo Wandler gelagert ist, dann ergeben sich Signale, die von den Kräften auf die Wandler abhängig sind.

Die Summe der beiden Kräfte entspricht der Gesamtkraft. Das Verhältnis der beiden Kräfte entspricht dem Verhältnis der Abstände des Druckpunktes zum Wandler.

[[Bild:Piezowandler.jpg|center]]

Im Versuch wurde mit der Frequenz von ca. 4Hz (0,5s/div) von einem Ende bis zum anderen auf die Platte gedrückt. (Tonleiter). Die Signale der beiden Wandler sind im Oszillogramm aufgetragen und die Folge der Druck-Positionen ist auf den ersten Blick schon mal nachvollziehbar.

==PIR Passiv Infrarot Sensoren==
Hier handelt es sich um Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder. Bewegungsmelder regieren beim Eintritt einer Person (Tier) in das Erfassungsfeld des Sensors. Die Anwendungsmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt, man kennt die Technik ja von vielen Terrassenlampen, welche sich beim vorbeigehen automatisch einschalten.
Reagiert wird also auf die Körperwärme einer sich im Erfassungsfeld bewegenden Person.
[[Bild:pir.jpg|right]]
Zum Prinzip:
Wärmestrahlen, die einen Erfassungsvorgang auslösen, liegen im Infrarot-Bereich des Wellenspektrums. In diesem Bereich gibt der menschliche Körper seine Wärmestrahlung ab. Leuchtmittel wie Glüh- , Halogen- und Entladungslampen, die für eine Strahlung im sichtbaren Bereich um 0,555 μm entwickelt wurden, geben jedoch auch einen erheblichen Teil an Wärmestrahlung im Infrarot-Bereich ab.
Im Spektrum oberhalb des sichtbaren Licht, ab 0,780 μm, beginnt der Infrarot-Bereich. Die Wellenlänge
dieser IR-Strahlung ist abhängig von der Temperatur eines Körpers. Die Wärmestrahlung
des Menschen hat ihr Maximum zwischen 9 und 10 μm im Infrarot-Bereich.
Diese Tatsache nutzt der PIR Sensor mittels sogenannter pyroelektrischer IRDetektoren, welche eine hohe Empfindlichkeit im langwelligen Infrarot-Bereich aufweisen. Die Infrarot-
Strahlung verhält sich ähnlich wie sichtbares Licht. Sie kann reflektiert und durch Linsen
gebündelt werden.
Basis eines solchen IR-Detektors (Sensors) sind Lithium-Tantalatkristalle. Diese Kristalle erzeugen,
bei Wärmeänderung (positive oder negative Temperaturänderung), eine elektrische Spannung.
Die von den Kristallen abgegebene Spannung liegt im Bereich von einigen μV (μV = millionstel Volt) und ist von folgenden Bedingungen abhängig:
* Der Intensität der Wärmequelle (Temperatur und Größe)
* Dem Umgebungsmedium (Temperatur, unterschiedliche Luftfeuchtigkeit)
* Der Entfernung zwischen Wärmequelle und IR-Sensor
* Der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Wärmequelle
* Der Empfindlichkeit des PIR-Elementes (frequenzabhängiges Bandpaßverhalten mit Maximum bei ca. 0,1 Hz)

Zur Unterdrückung von Einflüssen aus der Umgebung (übliche wetterbedingte Temperaturänderungen), sind in jedem Sensor 2 Kristalle antiparallel geschaltet.
Einer der Kristalle gibt, bei Auftreffen von Wärmestrahlung einen positiven, der andere einen negativen Spannungsimpuls ab. Wärmeänderungen die gleichzeitig und mit gleicher Intensität auf beide Kristalle einwirken lösen so keinen Erfassungsvorgang aus, denn die beiden Impulse heben sich gegenseitig auf. Dadurch ist ein Auslösen bei Wärmeänderungen der Umgebung weitgehend ausgeschlossen.
Anders verhält es sich bei schnellen Bewegungen. Die Lithiumtantalat-Kristalle geben, entsprechend
der Bewegung und der dadurch hervorgerufenen Wärmeänderung im Erfassungsfeld, ihre
Impulse zeitversetzt ab. Die beiden Impulse addieren sich zu einer Wechselgröße mit höherer
Signalamplitude. Dieses elektrische Ausgangssignal ist proportional der Wärmeänderung und führt zur Meldung einer Bewegung.

==Autoren==
* [[Benutzer:PicNick|PicNick]]
* [[Benutzer:Frank|Frank]]
* [[Benutzer:Dennis.strehl|Dennis.strehl]]
* [[Benutzer:Florian|Florian]]
* [[Benutzer:BASTIUniversal|BASTIUniversal]]
* Topic
* [[Benutzer:Manf|Manf]]

==Siehe auch==
* [[Navigation]]
* [[Sensoren]]
* [[Graycode]]
* [[Ultraschall SRF10 an RN-Control]]
* [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl]]
* [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

==Weblinks==
*[http://www.ikm.uni-karlsruhe.de/forschung/pzt_webseiten/de/grundlagen/pyro.html Piezoelektrische Sensoren]
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=category&cat_id=2 Datenblätter im Download-Bereich des Roboternetz]
*[http://www.nxp.com/acrobat_download/various/SC17_GENERAL_TEMP_1996_3.pdf KTY Sensor Datenblatt]
*[http://www.tranzistoare.ro/datasheets2/83/83853_1.pdf NTC Datenblatt]

[[Category:Robotikeinstieg]]
[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Elektronik]]
[[Category:Sensoren]]

Sensorarten

2009-01-03T12:53:17Z

Newbie.at: /* SRF02 Ultraschallsensor */

==Welche Sensorarten gibt es==
Damit sich ein Roboter in seiner Umgebung bewegen kann, ohne an Hindernisse anzustoßen, und damit er ein Ziel finden und ansteuern kann, muß er irgendwie seine Umwelt "wahrnehmen".
Hauptanwendung für diese Informationen aus der Umwelt ist die [[Navigation]].
Auf dieser Seite werden die wichtigsten Sensorarten und damit es praktischer wird auch zugleich die populärsten Robotik- und Modellbau-Sensortypen vorgestellt. Auch die Pinbelegung und Anschlussmöglichkeiten dieser Sensoren werden kurz erläutert.

==Bumpers==
Als Bumpers bezeichnet man eine Art Stoßstange, die einen Mikro-Switch auslöst.

[[Bild:microschalter.jpg|center]]

Die Auswertung erfolgt am besten digital an einem Pin mit Pull-up Widerstand. Man kann den Eingang pollen (abfragen), aber auch einen Interrupt auslösen lassen. -->

==Whiskers (Fühler)==
Das sind flexible Kunststoff-Streifen von ca. 10 cm Länge, eigentlich für Datenhandschuhe vorgesehen. Aber man kann sie auch als Fühler einsetzen, und daher auch für die Kollisions-Sensorik verwenden. Beim Verbiegen steigt der Widerstand an.

[[Bild:flexs_200.jpg|center]]

Um zu messen, wird mit einem zweiten Widerstand ein Spannungsteiler aufgebaut, der dann mit einem Analog-Eingang einen Grad der Verbiegung erkennen läßt. Sie werden häufig auch Flexsensoren genannt. -->

==Incremental-Geber==
Dienen zur Erfassung von Drehzahl bzw. der Messung von Wegstrecken

===austriamicrosystems AS5040===
 
[[Bild:AMS-general_200x200.jpg|right]]
[[Bild:AMS-chip_109x104.jpg|left]]

Der AS5040 kann absolute Winkelpositionen an einer Achse messen. Die Messung wird indirekt über ein Magnetfeld mittels Hallsensoren durchgeführt. Aufgrund der Anordnung der Hallsensoren und der Integration der Sensoren direkt in Silizium wird eine sehr hohe Genauigkeit bei der Messung erreicht. Das Messprinzip kompensiert ausserdem Störgrössen, wie externes Magnetfeld, Alterungseinflüsse, Temperaturschwankungen und mechanische Toleranzen.

 
Die komplette Auswertung der Sensorsignale geschieht auf dem Chip. 

[[Bild:AMS-block_700x242.jpg|center]]

[[Bild:AMS-pcb_200x152.jpg|right]]
 
Durch die hohe Integration reduziert sich die zusätzliche Beschaltung des Chips auf wenige Bauteile, beispielsweise ein paar Filterkondensatoren.
 
Die Winkelencoderfamilie von austriamicrosystems besitzt vielfältige Schnittstellen, um den Winkelwert zu übertragen

{| {{Blauetabelle}}
|Seriell SSI
|Standard Schnittstelle für Winkelencoder in der Industrie
|-
|PWM
|erzeugt abhängig vom Winkel eine entsprechende Pulslänge, läßt sich sehr schön mit der Capturefunktion eines Controllers messen und braucht nur eine Leitung
|-
|I2C
|direkte Schnittstelle zum Microcontroller
|-
|Analog
|kompatible Schnittstelle um beispielsweise Potiapplikationen zu ersetzen
|-

|Inkremental
|klassische Schnittstelle um relative Bewegungen zu messen, keine Absolutmessung möglich
|-
|BLDC
|erzeugt direkt die Kommutierung für einen bürstenlosen Motor. Durch die höhere Auflösung gegenüber einer 3-Hall-Schalterlösung kann der BLDC mit einem wesentlich höheren Drehmoment gestartet werden
|}

[[Bild:AMS-magnet_354x421.jpg|left]]
 
Bei der Auswahl des Magnets ist darauf zu achten, dass sogenannte Selten-Erde-Magnete verwendet werden. http://de.wikipedia.org/wiki/Seltene_Erden Diese erzeugen ein besonders starkes Magnetfeld, das im 1-Tesla-Bereich liegt. Im Zentrum des Magnetfelds ist ein linearer Bereich, der für die Genauigkeit der Messung ausschlaggebend ist. Solange die Hallsensoren in diesem Bereich liegen, kann eine unkalibrierte Genauigkeit von +/- 0.5 Grad gewährleistet werden. Weiterhin ist zu beachten, dass der Magnet nicht direkt auf eine Eisenwelle montiert wird. Die Eisenwelle verursacht quasi einen magnetischen 'Kurzschluss' und entzieht damit den Hallsensoren das Magnetfeld. Idealerweise sollte eine NE-Welle verwendet werden, oder wenn nicht anders machbar muss eine Isolation aus NE-Material zwischen Eisenwelle und Magnet eingefügt werden.
 
 
Ein einfacher erfolgreicher Test des Sensors ist hier beschrieben: http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=322373#322373

===Drehgeber Sharp GP1A30 und GP1A38===

[[Bild:gp1a30.jpg|center]]

Beim Sharp GP1A30 und GP1A38 handelt es sich um Gabellichtschranken mit inkrementaler Drehgeberfunktion. Beide sind im Grunde von den Anschlüssen identisch, lediglich kann GP1A38 noch etwas höhere Drehzahlen messen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gabellichtschranken können mit dieser sowohl Drehzahl als auch Drehrichtung ermittelt werden. Notwendig sind dafür nur 2 digitale Ports. Verzichtet man auf die Auswertung der Drehrichtung, reicht nur ein Port.
Der Sensor hat den Vorteil, dass die Signale bereits TTL-kompatibel sind und direkt an ein Controllerboard angeschlossen werden können. Ein Beispielprogramm zu [[RN-Control]] findet man hier

* [[Beispiel Drehzahlmessung mit RN-Control]]

[[Bild:GP1A30.gif|center]]

Die Auswertung inkrementaler Drehgeber ist recht einfach. Ein Ausgang liefert einen Impuls pro Markierung (Scheibe auf der Welle). Prüft man bei jedem Impuls (Flanke) noch gleichzeitig den aktuellen Pegel des zweiten Ausganges, so kann daraus die Drehrichtung abgeleitet werden.

Der Signalverlauf an den Sensorausgängen ist phasenversetzt:

[[Bild:inkremental1.gif|center]]

[[Bild:drehgeber_an_rncontrol.gif|center|framed|Beispielschaltung, wenn man lediglich die Drehzahl ohne Drehrichtung auswerten möchte. Als Widerstand hat sich 330 Ohm als gut erwiesen.]]

==Optische Sensoren==
===Helligkeit===
Die Hauptanwendung solcher Sensoren ist, den hellsten Fleck im Raum zu finden.
Dies ist auch Teil vieler Roboterwettbewerbe. (Robo Callenge (2002 sic!), 'Ein Platz an der Sonne')

Solche Sensoren können einfache [[LDR]]s oder [[Photodioden]] bzw. [[Phototransistoren]] sein.
LDRs haben den Vorteil, dass sie relativ hoch aussteuern, der große Nachteil ist aber, dass diese Sensoren ziemlich wärmeempfindlich und etwas träge sind.
Photodioden und Phototransistoren haben den Vorteil, dass sie sehr genau sind, aber nicht besonders hoch aussteuern. Diese sollte man evtl. über einen OpAmp verstärken.

[[Bild:fotowiderstand.jpg|center|framed|Ein typischer Fotowiderstand]]

[[Bild:SFH300.jpg|center|framed|SFH300, ein typischer Phototransistor]]

Alternativ kann auch ein digitaler Lichtsensor verwendet werden, den man direkt an den I2C- oder SM-Bus anschliessen kann. Man erspart sich Auswertung, Temperaturkompensation und Signalaufbereitung, allerdings ist der Anschluss meistens schwieriger, weil der Sensor in SMD-Bauform gebaut ist und 3,3 anstatt 5 Volt braucht.
[[Bild:Lichtsensor.jpg|center|framed|Ein digitaler Lichtsensor für den I2C-Bus (TSL2561 der Frima Taos)]]

Die Suche nach dem hellsten Fleck im Raum ist wie ich finde ein gutes Einsteigerthema!

===CNY70===

Der CNY70 ist ein Foto-Reflex Optokoppler. In einem würfelförmigem Gehäuse befindet sich eine Infrarot LED als Sender und ein Infrarot Fototransistor als Empfänger. Damit kann auf kurze Entfernung (wenige Millimeter) das reflektierte Licht der IR-LED durch den IR-Fototransistor gemessen werden.

{|
|[[Bild:cny70.jpg|thumb|200px|CNY70]]
|[[Bild:cny70_pinout.jpg|framed|CNY70 Vishay Pinout]]
|}

'''Achtung:''' Es existiert auch noch ein CNY70 von Temic mit anderer Pinbelegung, dort ist der Fototransistor verdreht eingebaut.

Der CNY70 eignet sich für eine Vielzahl von Sensoren. Z.B. als Liniensensor, Radencoder, Abgrunddetektor und Lichtschranke. Allerdings ist er empfindlich gegen Streulicht, da das Licht der IR-LED nicht moduliert ist.

[[Bild:cny70_schem1.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Liniensensor]]

Der Liniensensor benötigt 2 A/D Wandler Eingänge des Prozessors. Die CNY70 sollten so nah wie möglich in Bodennähe angebracht sein (1..3mm). Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR-LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Liniensensor nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

[[Bild:cny70_schem2.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Radencoder mit Schmitt-Trigger]]

Die Radencoder benötigen zwei digitale Eingangsports des Prozessors. A/D Wandler sind nicht nötig, da die Schmitt-Trigger Gatter für saubere Logik Signale sorgen. Die CNY70 sollten so nah wie möglch an den Rädern sitzen (1..2mm). Die gewählten Widerstandswerte für R17/R19 bzw. R18/R20 sind optimiert für Radencoder die auf Transparentfolie gedruckt und auf Aluminium Räder aufgeklebt werden. Für Radencoder die auf Papier ausgedruckt werden, sind andere Widerstandswerte notwendig.
Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Radencoder nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

===Distanzsensor IS471F===

IS471F - Hinderniserkennung mit Infrarot Distanzsensor

Das hier vorgestellte IC IS471F erlaubt eine einfache und sogar recht preisgünstige Hinderniserkennung per Infrarot. Dazu muss im Wesentlichen nur noch eine Infrarot-Diode an das IC angeschlossen werden. Das modulierte Licht wird von einem Gegenstand direkt auf das IC zurückgeworfen und somit das Hindernis erkannt. Tageslicht/Fremdlicht stört den IS471 überhaupt nicht, da das Licht mit einer bestimmten Frequenz moduliert wird.

[[Bild:is471.png|center]]

Der normale Schaltungsaufbau sieht also wie oben abgebildet aus! In der Praxis kann das dann in etwa so aussehen:

[[Bild:is471beispiel.jpg|center]]

Das englische Datenblatt findet man im Roboternetz-Download-Bereich

Die normale Reichweite ist in gewissen Grenzen abhängig von der Farbe des Hindernisses. In der Regel reicht sie jedoch einige cm, so dass langsame Roboter durchaus sehr gut damit zurechtkommen. Durch besonders helle Infrarot-LEDs und durch zusätzliche LED-Fassungen kann man die Reichweite erhöhen. Wem das noch nicht reicht, der kann über einen zusätzlichen Transistor die Strahlungsleistung der LED noch weiter erhöhen.

[[Bild:is471verstaerkung.png|center]]

<center>
http://www.roboternetz.de/bilder/mehrereis471.gif
</center>

===Sharp Infrarotsensoren===

Sharp hat eine ganz interessante Serie von Bausteinen herausgebracht, mit denen ein Roboter sogar recht genau Entfernungen messen kann. Das Messergebnis ist nahezu unabhängig von der Farbe und Helligkeit des gemessenen Objektes. Die Ansteuerung ist sehr einfach, der Sensorausgang kann zum Beispiel direkt an einen analogen Eingang eines Mikrocontrollers angeschlossen werden. Die Sensoren sind unter den Roboter-Bastlern weit verbreitet.
Bei vielen Händlern erhältlich kosten die Sensoren derzeit je nach Typ und Händlerspanne zwischen 13 bis 25 Euro. 

[[Bild:Sharpentfernungssensor.jpg|center]]

Oft werden selbst in kleinen Roboter-Projekten mehrere dieser Sensoren genutzt, da sie nur einen äußerst engen Erfassungsbereich haben. Sie eignen sich daher sehr gut zur Vermessung einer Umgebung, insbesondere dann, wenn sie drehbar auf einem Servo montiert werden. Als Kollisionsschutz sind sie wegen des engen Winkels nur bedingt geeignet, zu diesem Zweck eignen sich zum Beispiel Ultraschallsensoren besser.
Das Funktionsprinzip der Sensoren ist einfach. Der Sensor besteht aus Sender und Empfänger. Der Sender sendet einen Infrarot-Strahl aus, der vom Hindernis reflektiert wird. Je nach Entfernung trifft der reflektierte Strahl an einer unterschiedlichen Stelle auf den Empfänger (ein sog. Position Sensitive Device, PSD). Der Empfänger setzt den Auftreffpunkt in einen analogen Spannungswert um. Eine schöne Skizze dazu:

[[Bild:sharpfunktion.jpg|center]]
{{FarbigerRahmen|
Wenn man diese Sensoren an Robotern einsetzt, will man meist Hindernisse mit senkrecht stehenden Kanten erkennen. Montiert man den Sensor jedoch in waagrechter Lage, können sich Fehlmessungen ergeben, wenn sich ein Objekt am Sensor vorbeibewegt (z.B. wenn sich der Roboter dreht). Es wird an der Kante kurzzeitig eine Entfernung gemessen, die geringer als die tatsächliche Entfernung zum Hindernis ist (oder auch größer als die Entfernung zu einem zweiten Hindernis hinter dem ersten, je nach Bewegungsrichtung!). Man löst dieses Problem, indem man den Sensor in senkrechter Position montiert, also so, dass die beiden Linsen übereinander statt nebeneinander liegen. Dies wird auch im Datenblatt des Sensors empfohlen: der Sensor sollte immer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Hindernisses montiert werden.

Sehr deutlich erkennt man diese Messfehler, wenn man den Sensor als eine Art 3D-Scanner einsetzt: http://www.team-iwan.de/technik/sharp1.php
}}

{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
Die Gehäuse dieser Sensoren sehen wie ganz gewöhnlicher Kunststoff aus. Sie bestehen jedoch aus leitfähigem Material! (Kaum zu glauben, aber einfach nachprüfbar: zwischen den beiden Befestigungslöchern misst man einen Widerstand von etwa 250 bis 300 Ohm). Außerdem ist das Gehäuse mit dem Masseanschluss verbunden. Dies ist normalerweise nicht weiter wichtig, da die Sensoren meist entweder isoliert (zB auf Kunststoffteilen) oder auf einem geerdeten/mit Masse verbundenen Metallchassis montiert werden. Wenn man aber die Sensoren abschalten will, um Strom zu sparen (die Sensoren verbrauchen etwa 30 bis 40mA), muss man bei nicht isolierter Montage unbedingt die Plusleitung schalten! Wenn man die Masse-Zuleitung unterbricht, ist der Sensor sonst trotzdem noch über das Gehäuse und das Chassis mit Masse verbunden und wird nicht deaktiviert!
|}

'''Einige der beliebtesten Bausteine sind:'''

====Sharp GP2D12====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.
Dies ist der am häufigsten eingesetzte Sharp-Typ bei mobilen Robotern.

[[Bild:GP2D12anschluss.gif|center]]

====Sharp GP2YA21YK====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

====Sharp GP2D120====
Distanz 4-30 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

====Sharp GP2Y0A02YK====
Distanz 20-150 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

<center>
http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/images/artikelbilder/sensoren/gp2y0a02yk_diagramm.gif
</center>

====Sharp GP2D02====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch 8-Bit-Digitalausgang übermittelt.

====Sharp GP2D150====
Distanz 3-30 cm - 1 Bit Schaltausgang.

Datenblätter zu den oberen Sensoren findet man im Download-Bereich des Roboternetzes, siehe unter [[#Weblinks]].

Um die analogen Spannungen der Sensoren in eine Entfernung umzurechnen, kann man sich mit Hilfe des Datenblattes oder einfacher Probemessungen Tabellen erstellen, welche dann vom Controller zur Umsetzung genutzt werden.
Bequemer ist allerdings eine Näherungsformel:

====Formel zur Entfernungsberechnung====
D = A/(X-B)

D ist die Entfernung
X ist der Ausgabewert des Sensors
A ist die Steigung der Kurve A/X
B ist der Offset der Kurve

Die Konstanten A und B ermittelt man am besten über zwei Probemessungen:

D und X sind die Entfernung und der Ausgabewert der ersten Messung (z.B. bei 20 cm)
D' und X' sind die Entfernung und der Ausgabewert der zweiten Messung (z.B. bei 60 cm)

A = ((X' - X) * D' * D) /(D - D' )
B = (D' * X' - D * X) /(D' - D)

====GP2D12 Messkurve====

[[Bild:gpd12kurve.gif|center]]

====GPD120 Messkurve====

[[Bild:gpd120kurve.gif|center]]

==Ultraschall Sensoren==
===Ultraschallsensoren SRF04===
Die Firma '''Devantech''' hat eine Serie von sehr günstigen und kleinen Ultraschallsensoren entwickelt, die sich im Bereich "autonome Robotersysteme" durchgesetzt haben. Sie sind sehr verbreitet, da sie auch für "Hobby-Robotiker" erschwinglich sind und es sich nicht lohnen würde vergleichbare Module selber zu bauen, da diese meistens ungenauer und teurer wären.

Bekannt wurde die Serie durch den '''SRF04'''. Mit seinen kleinen Abmessungen, der niedrigen Stromaufnahme und der hohen Genauigkeit ist er für kleine Messaufgaben im Entfernungsbereich von 3 cm bis 3 m gut geeignet. Der SRF04 kann einen 3 cm dicken Besenstiel in 2 m Entfernung erkennen und wird durch ein [[PWM]]-Signal ausgewertet.

[[Bild:srf_04a.jpg]] [[Bild:srf_04.jpg]]

===Ultraschallsensor SRF05===
Der Nachfolger des SRF04 ist der neue SRF05. Er besitzt noch eine etwas höhere Reichweite bis 4 Meter. Zudem besitzt er neben dem kompatibel Mode zu SRF04 noch eine Betriebsart bei der er über einen einzigen Port (Pin) gesteuert wird. Das heißt sowohl der Start der Messung und das Ergebnis wird über die gleiche Leitung übertragen. [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:Srf05mode1.jpg|center]]

[[Bild:srf05mode2.gif|center]]

[[Bild:srf05mode2diagram.gif|center]]

===SRF08===
Die Alternative zu SRF04 und SRF05 ist der beliebte '''SRF08''' und dessen Nachfolger '''SRF10''', der nun über den [[I2C]]-Bus ausgewertet werden kann und über eine Reichweite von 3 cm bis 6 m verfügt. Er hat eine noch kleinere Stromaufnahme und zusätzlich befindet sich auf der Platinenfront ein Fotowiderstand (LDR), dessen Lichtmesswerte sich ebenfalls über den [[I2C]]-Bus auswerten lassen. Durch den SRF08 wird es möglich, auch bis zu 16 Mehrfachechos von weiter hinten gelegenen Gegenständen auszuwerten, die bei dem SRF04 ignoriert wurden. Über den [[I2C]]-Bus kann man die Messwerte in Zentimeter, Zoll und in der Laufzeit µs auslesen und spart sich somit die externe Auswertung der Laufzeit wie bei dem SRF04. Weiterhin können insgesamt 16 SRF08-Module an einen [[I2C]]-Bus angeschlossen werden.

[[Bild:srf08_a.jpg]] [[Bild:srf08_b.jpg]]

===SRF08 Programmbeispiel===

[[SRF08 mit avr-gcc|SRF08 Programmbeispiel mit AVR-GCC]]

SFR08 Programmbeispiel mit [[Bascom]]
Über die grundsätzliche Behandlung des [[I2C]]-Bus mit [[Bascom]] kann man [[I2C|hier]] nachlesen.

Const Sf08_adr_0 = &HE0 ' I2C Adresse
Const Sf08_c_range = 100 ' Reichweite
Const Sf08_c_gain = 1 ' Empfindlichkeit

Die Adresse ist der Default-Wert für den Sensor und kann eingestellt werden.
Range und Gain sind anzupassen, die angegebenen Werte sind aber mal grundsätzlich verwendbar.

'''Setup'''
Nach dem Reset sind einmal Range und Gain zu setzen.

'''Setzen Range'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' register "range"
I2cwbyte Sf08_c_range
I2cstop

'''Setzen Gain'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 1 ' register "gain"
I2cwbyte Sf08_c_gain
I2cstop

'''Abfrage Trigger'''

Die Abfrage soll laut Beschreibung in zwei Schritten erfolgen, zwischen denen ca 70 mS gewartet werden soll. Diese Zeit braucht das Gerät zum Messen.

'''Trigger'''
I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 0 ' register "Trigger"
I2cwbyte 81 ' Meßwert in Zentimetern

Waitms 70

'''Ergebnis abholen'''
<pre>
DIM Lsb as Byte
DIM Msb as Byte
DIM IVal as word

I2cstart ' Repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' Meßwert US

I2cstart ' repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 + 1 ' Device I2C Adresse READ!
I2crbyte Msb , Ack ' Bit 8-15
I2crbyte Lsb , Nack ' Bit 0-7
I2cstop

Ival = Makeint(lsb , Msb) ' umwandeln in Word (16 Bit)
</pre>

=== SRF10 Ultraschallsensor ===
SRF10 ist quasi der Nachfolger von SRF08. Er bietet die gleiche Leistung und ist sogar gegenüber Spannungsschwankungen noch etwas unempfindlicher als der Vorgänger. Der größte Vorteil besteht jedoch darin das er ca. 1/3 kleiner als sein Vorgänger ist.

[[Bild:srf10foto1.jpg]] [[Bild:srf10foto2.gif]]

Die technischen Daten sind ähnlich:
* Betriebsspannung: 5V
* Stromaufnahme: ca. 3mA Standby, ca. 15mA während des Messens Frequenz: 40KHz
* Maximale Reichweite: 6 m
* Minimale Reichweite: 4 cm
* Messwerterfassung: intern, kein externer Controller zur Zeitmessung notwendig
* Interface: Standard – I2C (passend zu zahlreichen Controllerboards, z.B. RN-Control)
* Ausgabeformat: µs, cm oder Zoll
* Feature: Analogverstärkung 40 - 700 (einstellbar, 16 Stufen)
* Abmessungen: 32mm x 15mm x 10mm
* Hersteller: Devantech Ltd

*[[Ultraschall_SRF10_an_RN-Control|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:srf10ausbreitung.gif|center]]

===SRF02 Ultraschallsensor===
Der erste Sensor aus der SRF-Reihe, der mit nur einem Ultraschallwandler auskommt. Dennoch können sich die Leistungen zeigen. Vor allem die Tatsache, dass sowohl RS232- und I2C-Bus-Schnittstelle vorhanden ist, dürfte viele Bastler erfreuen.

* Betriebsspannung 5V (stabilisiert)
* Stromaufnahme nur 4mA (typisch)
* Ultraschallfrequenz 40kHz
* Reichweite 15 cm bis 6 Meter
* Schnittstelle RS232 (TTL) und I2C-Bus
* Ausgabeeinheit wahlweise mm, inch oder uS
* Einfachste Verwendung, keine Kalibration/Justierung notwendig
* Größe 24mm x 20mm x 17mm

[[Bild:srf02_germany.jpg]]

Einige Bascom-Programmbeispiele zum SRF02 findet man unter [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]

=== Vergleichstabelle ===
<div align="center">
{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
|'''SRF10'''
|'''SRF08'''
|'''SRF05'''
|'''SRF04'''
|'''SRF02'''
|-
|'''Betr. Spannung'''
|5V
|5V
|5V
|5V
|5V
|-
|'''Stromaufnahme'''
|3mA typ., 15mA max.
|3mA typ., 15mA max.
|4mA typ., 30mA max.
|30mA typ., 50mA max.
|4mA typ.  
|-
|'''US Leistung'''
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|?? mW
|-
|'''Frequenz'''
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|-
|'''Bereich'''
|72º
|55º
|55º
|55º
|55º
|-
|'''Reichweite'''
|4cm - 6m
|3cm - 6m
|3cm - 4m
|3cm - 3m
|15cm - 6m
|-
|'''Triggerimpuls'''
|
|
|10µs min.
|10µs min.
|
|-
|'''Abmessung in mm'''
|32 x 15 x 10
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|24 x 20 x 17
|-
|'''Interface'''
|I2C
|I2C
|TTL Impuls
|TTL Impuls
|I2C o. RS232 TTL
|-
|'''Feature'''
|Minimodul
|Lichtsensor
|SRF04 Modus
|
|nur 1 US-Kapsel
|-
|'''Preis ca. *'''
|44,00 €
|44,00 €
|22,00 €
|25,00 €
|19,00 €
|}
</div>

'''*''' Der Preis dient nur zum Vergleich untereinander, nicht als Referenz !

==Kompaß==
===Kompaß-Modul CMPS03===
Laut der Doku ist diese Modul speziell für die Bedürnisse von Robotern gestaltet worden. Es mißt seine Lage relativ zum Erdmagnetfeld und liefert diesen Wert
* Als PWM-Signal
* Über I2C entweder 0-255 als Byte oder
* 0-3599 als 16-Bit Wert (MSB first)

In der vorliegenden Doku ist eine fixe I2C-Adresse von 0xC0 angegeben. Was leider noch fehlt, sind Angaben, ob und wie diese Adresse geändert werden kann.

Bei waagrechter(!) Montage ist das also ein Kompass, bei senkrechter Montage dieser Module kann man auch die Neigung in Nord-Süd-Richtung messen. Hierzu sind 2 Module nötig, die zueinander um 90° gedreht angeordnet sein müssen. Die Neigung in Ost-West-Richtung zu messen, ist dagegen leider nicht möglich. Wenn ein CMPS03 als Kompass verwendet werden soll, sind zwei Dinge zu beachten:
* Mindestens 20 cm Abstand von Eisen(Motore)
* Exakte horizontale Ausrichtung.
Eine Montage an einem langen Stab aus Holz oder Kuststoff hoch über dem Roboter ist sinnvoll.

Das Ganze ist eine Anwendung des Philips-KMZ51 Magnet-Feld-Sensors mittels eines PIC16F872

Gelegentlich sollte das Modul kalibriert werden. Das kann über den I2C-Bus, aber auch mittels einen Pins am Modul initiiert werden. Dafür muß am Pin6 für jede Himmelsrichtung einmal kurz GND angelegt werden. Diese 4 Meßpunkte nimmt das Modul auf und speichert sie im EEPROM.

Ein Beispielprogramm findet man hier:
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

[[Bild:cmps3pin.jpg|center]]

==Beschleunigung==

Beschleunigungssensoren messen die Beschleunigung, die auf sie wirkt - wenn sie auf dem Tisch liegen, messen sie beispielsweise die Erdbeschleunigung von 1g. In einem Auto können weitere Beschleunigungen hinzukommen: Zur Seite beim Kurvenfahren, nach vorne oder hinten beim Beschleunigen, oder bei zügiger Fahrt über eine Bergkuppe auch mal welche in vertikaler Richtung. 
Beschleunigungssensoren sind meist mehrdimensional ausgelegt, so dass für mehrere Achsen ein Sensor verwendet werden kann.

Anwendungen finden sie in ESP-Systemen in Autos, die u.a. über die Querbeschleunigung ausrechnen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder gar schleudert. 
Eine andere wichtige Aufgabe übernehmen sie zusammen mit Gyroskopen in Trägheitsnavigationssystemen, die dann sowohl die Lage im Raum als auch die Bewegung feststellen können.

Moderne Piezo-Sensoren sind nur noch chip-gross und können direkt in Schaltungen integriert werden.

Beispiele für solche Chips ist die Chipfamilie [[ADXL]] von Analog Devices. Sie umfaßt 1- und 2-Achs Accelerometer in verschiedenen Empfindlichkeiten. Der Test eines solchen Sensors ist hier beschrieben. http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=8525

==Drehung==

Um Drehungen zu messen, werden sogenannte Gyroskope, kurz "Gyros" verwendet. Typische Vertreter sind hier die [[ADXRS]]-Familie von Analog Devices. Diese sind allerdings, anders als die Beschleunigungssensoren, meistens nur für eine Achse ausgelegt. Die Ausgabe erfolgt meist analog, jede Ausgangsspannung entspricht einer bestimmten Drehrate in °/Sekunde.

Gemessen wird die Auswirkung der Corioliskraft auf zwei gleiche, in Bewegung gehaltene Massen. Diese schwingen radial, d.h. 90° verdreht zu der Achse, auf der die Drehung gemessen werden soll. Wird der Sensor um die Achse gedreht, ändert sich die Geschwindigkeit dieser Massen, da sie auf einer gedachten Scheibe abwechselnd nach innen und außen wandern. Je weiter sie außen sind, desto höher ist ihre Geschwindigkeit, je weiter innen, desto langsamer sind sie. Bei der Bewegung nach außen müssen sie also beschleunigt werden, andersherum genauso. Die dabei auftretenden Beschleunigungen werden mittels einiger Fühler gemessen, die einen Plattenkondensator bilden.

Eine Anwendung sind im Flugmodellbau Gyro-"Taillocks", die in Hubschraubern die Heckstabilität verbessern und ESP-Systeme in Autos, die u.a. durch die Messung der Gierrate, also der Drehung des Fahrzeugs um die Hochachse, feststellen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder sogar schleudert.

==Geschwindigkeit==

Geschwindigkeit kann unterschiedlich erfasst werden.
* Direkt am Rad oder Antrieb. Diese Methode wird häufig auch in Kfz verwendet, stößt jedoch an ihre Grenzen, wenn die Räder viel Schlupf haben.
* Gegenüber der Luft mittels [[Pitot-Tube]]. Das wird bei Flugzeugen so gemacht, oder z.B. in der Formel 1. Bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht zu gebrauchen
* Mittels eines optischen Sensors gegenüber dem Untergrund. Dafür kann ein [[Maussensor]] aus einer optischen Maus verwendent werden, evtl. mit einer Anpassung der Optik für einen geänderten Abstand.
* Mittels GPS-Empfang. Funktioniert nur unter freiem Himmel.
Siehe auch unter [[Sensoren für die Geschwindigkeitsmessung]]

==Temperatur==
===NTCs===
NTCs (Negative Temperature Coefficient) oder Heißleiter sind stromleitende Materialien, die bei hohen Temperaturen Strom besser leiten als bei tiefen, das heißt, mit steigender Temperatur sinkt ihr elektrischer Widerstand. Siehe auch unter [[NTC]]. Ein großer Vorteil ist die leichte Anwendung und der geringe Preis. Nachteil ist, dass der Widerstandswert sich nicht linear mit der Temperatur verändert.

[[Bild:ntc.gif]]

===PTCs===

PTCs sind Temperatursensoren, deren Widerstand sich mit steigender Temperatur erhöht. Dazu gehören

*PT100, PT1000 etc.
*Die KTYxx-xxx Reihe

==== KTY: Silizium Temperatursensoren ====

Die KTY-Temperatursensoren sind verglichen mit anderen Temperatursensoren verhältnismäßig günstig, haben dafür aber auch mehr Nachteile. 
Die Genauigkeit ist ziemlich eingeschränkt, weshalb die KTY-Temperatursensoren zuerst kalibriert werden sollten. Dies muss schaltungstechnisch oder in Software erfolgen, eine eingebaute Kalibrierung gibt es nicht. 
Andererseits lassen sich mittels Oversampling sehr hoch aufgelöst Temperaturen messen, was aufgrund mittelmäßiger Linearität (auch nach der Linearisierung) aber nur bei der Messung kleiner Temperaturunterschiede empfehlenswert ist. 
Linearisiert werden die KTY an 5 Volt mit einem Reihenwiderstand von etwa 2,7 kOhm bis 3,3 kOhm. 
http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=342164&sid=ad63fd51eb08bcf225389af5bbc4fcfd#342164

==== Diode als Temperatursensor ====
Die Flußspannung von Dioden ist temperaturabhängig. Für Siliziumdioden verringert sich die Spannung um etwa 2 mV pro Grad Temperaturerhöhung. Der Absolutwert der Flußspannung hängt vom Strom ab und variiert auch zwischen verschiedenen Chargen. Es ist also fast immer wenigstens ein Abgleich nötig.

===LM335 und LM35===

[[Bild:LM335.JPG|center]]

Der Temperatursensor LM335 funktioniert wie eine Z-Diode, die ihre Durchbruchspannung proportional zur Temperatur ändert. Beim Sensor LM335 beträgt diese Änderung 10mV/K, beim Sensor LM35 beträgt die Änderung 10mV/oC.

Der größte Unterschied zwischen den Sensoren ist der, dass am Ausgang des LM335 bei 0oC etwa 2,73V anliegen (273K = 0oC) und beim LM35 0V. Sollen negative Temperaturen gemessen werden, so muss man für den LM35 das Bezugspotential GND anheben (z.B. mit zwei Si-Dioden).

Von den Sensoren LM335 und LM35 gibt es auch noch genauere Ausführungen, welche einen geringeren Temperatur-Fehler ab Werk haben. Diese Versionen heißen LM15/LM25 bzw. LM135/LM235 und sind entsprechend teurer als die 3er Version (zum Vergleich: LM335 kostet bei Reichelt 0,89€, der LM135 jedoch 7,75€).

Der LM335 und LM35 messen nach einer einfachen Kalibrierung mit einem Poti, bis auf 1oC genau. Dazu muss man mit dem Poti die Ausgangsspannung bei 25oC auf 2,98V einstellen (2,98V / 0,01V/K = 298K = 25oC). Da der Sensor über seinen Messbereich sehr linear ist, braucht man nur bei einer Temperatur kalibrieren. Durch den Einsatz mehrerer in Reihe geschalteter Sensoren kann man das Ausgangssignal verstärken (bei drei LM335 erhält man dann 30mV/K anstatt 10mV/K) oder, wenn die Sensoren im Raum verteilt sind, einen einfachen Mittelwert bilden.

====Beschaltung und Dimensionierung eines LM335====
[[Bild:lm335schaltung.jpg|center]]
Da sich der Sensor wie eine Z-Diode verhält, muss der Strom durch diese begrenzt werden, um eine Verfälschung des Signals oder gar eine Zerstörung zu verhindern. Fließt jedoch zu wenig Strom durch die Diode, so treten Störungen auf und die Genauigkeit sinkt.

Der Strom wird auf einfache Weise wie bei einer LED durch einen Widerstand (hier R1) begrenzt. Der Strom sollte zwischen mindestens 450µA und maximal 5mA liegen. Bei einer Betriebsspannung von 5V kann also für 2mA ein Widerstand von etwa 2,5kOhm benutzt werden (R = U/I).

Die max. Betriebsspannung sollte 30V nicht überschreiten!

Zur Kalibrierung schließt man an ein 10kOhm Potentiometer zwischen V+ und V- (GND) des Sensors an und legt dessen Schleifer auf den ADJ-Pin. Nun stellt man die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Raumtemperatur (welche bekannt sein sollte) ein (1oC = 1K, 273K = 0oC). Kalibriert man den LM335 nicht, so kann dieser um bis zu 9K falsch gehen!

Im letzten Bild (ganz rechts) ist die schon angesprochene Reihenschaltung aufgezeichnet. Um ein größeres Ausgangssignal zu erhalten, kann man das Signal auch mit einem [[Operationsverstärker#Verstärker|Operationsverstärker]] verstärken. Das ist günstiger und man hat die Möglichkeit, das Signal um ein Vielfaches zu verstärken ohne einige Dutzend Sensoren einzusetzen!

Pin-Belegungen und weitere Daten finden sich im Datenblatt (kann man z.B. bei Reichelt herunterladen).

===Temperatur-Sensor LM75===

[[Bild:lm75.gif|center]]

Dieser Chip von National Semiconductors kann die Umgebungstemperatur mit einer Auflösung von 0.5o Grad Celsius messen und wird über einen I2C Bus angesprochen.

Der Messbereich:
*−25oC bis 100oC bei ±2oC(max)Genauigkeit.
*−55oC bis 125oC bei ±3oC(max)Genauigkeit.

Der LM75 bietet:
* Einen Schaltausgang (invertierbar) - z.B. für Ventilator, Heizung etc.
* Programmierbarer oberer und unterer Schaltpunkt.
* Schaltausgang alternativ auch als Interrupt verwendbar.
* Über von außen einstellbare I2C-Adresse. Bit 0 = R/W, Bits 1-3 einstellbar, Bit 4-7 fixe Adresse 0x9n
* Maximal 8 Stück LM75 an einem I2C Bus.

Durch I2C-Lesebefehle kann man die Temperatur (2x8Bit)auslesen.

Das erste Byte ist der Temperatur-Vorkommawert in ganzen Grad, als normales signed char. Das Bit 7 vom zweiten Byte bestimmt den Nachkommawert. Wenn Bit 7 gleich 1 so ist der Nachkommawert + 0.5oC. Auch dann + 0.5 oC wenn Vorkommawert negativ. Wenn Bit 7 gleich 0 so ist der Nachkommawert = 0. Bit 0-6 vom zweiten Byte sind ohne Bedeutung.

===Programm-Beispiel für LM75===
Der LM75 wird über den [[I2C]]-Bus angesprochen.
In BasCom, wo es ja keine signed char gibt, wird das Interpretieren auf sehr unterschiedliche Art empfohlen.

Ich empfehle:

dim Ival as integer
dim Msb as byte
dim Lsb as byte
I2cstart
I2cwbyte &H91 ' Lese-adresse !
If Err = 1 Then
I2cstop ' kein ACK vom LM75 --> irgendein Fehler
Ival = 9999 ' Zeichen, daß der Wert ungültig ist !
Else
I2crbyte Msb , Ack
I2crbyte Lsb , Nack
I2cstop
If Msb.7 = 1 Then
Ival = Makeint(msb , &HFF) ' auffüllen mit den Vorzeichen bits
Else
Ival = Makeint(msb , &H00) ' positiv, also bleibt es so
End If
Ival = Ival * 10 ' erweitern
If Lsb.7 = 1 Then
Ival = Ival + 5 ' fünf Zehntel Grad dazu
End If
End if

Man erhält als Ergebnis die Temperatur in 0,5 Grad Schritten (Natürlich nur, wenn's keine Fehler gab).

Ein weiteres Beispiel [http://www.darc-coburg.de/modules/wiwimod/index.php?page=LM75]

==Resistive Sensoren==
Resistive Sensoren bzw. Linearpotentiometer arbeiten als Spannungsteiler über einer Hybridleitplastik- schicht und sind in unterschiedlichen Bauformen erhältlich; z.B. für Zylindereinbau, Klemmbock- u. Gelenkaugenbefestigung oder Taster.
Deren Einsatzgebiete sind vorwiegend in der Industrie.

==Kapazitive Sensoren==

Ein Beispiel für kapazitive Sensoren sind Luftfeuchtigkeitsmesser, die ihre Kapazität entsprechend der Luftfeuchtigkeit ändern. Das Auslesen der Kapazität kann prinzipiell über das Ausmessen von Ladekurven geschehen. Dies ist jedoch bei kleinen Kapazitäten nicht praktisch durchführbar, weshalb man in diesem Falle meist einen Schwingkreis baut, dessen Frequenz man dann misst und so dann zusammen mit der bekannten Induktivität der Spule die Kapazität des Kondensators ausrechnen kann.

[[Bild:feuchtesensor.gif|framed|center|Valvo Feuchtigkeitssensor 10-90% (Kapazität: 122 pF bei TU = 25 °)]]

==Induktive Sensoren==
Induktiver Näherungsschalter

Sensoren die ihre Induktivität entsprechend der Messgröße ändern können auch mit Hilfe eines Schwingkreises mit bekannter Kapazität ausgemessen werden.

...

==Piezoelektrische Sensoren==
Hier ist ein Experiment dargestellt das die Funktion von Piezowandlern demonstriert.

Drückt man auf eine längliche Glasplatte (Mikroskopträger Länge 76mm), die an den Enden auf je einem Piezo Wandler gelagert ist, dann ergeben sich Signale, die von den Kräften auf die Wandler abhängig sind.

Die Summe der beiden Kräfte entspricht der Gesamtkraft. Das Verhältnis der beiden Kräfte entspricht dem Verhältnis der Abstände des Druckpunktes zum Wandler.

[[Bild:Piezowandler.jpg|center]]

Im Versuch wurde mit der Frequenz von ca. 4Hz (0,5s/div) von einem Ende bis zum anderen auf die Platte gedrückt. (Tonleiter). Die Signale der beiden Wandler sind im Oszillogramm aufgetragen und die Folge der Druck-Positionen ist auf den ersten Blick schon mal nachvollziehbar.

==PIR Passiv Infrarot Sensoren==
Hier handelt es sich um Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder. Bewegungsmelder regieren beim Eintritt einer Person (Tier) in das Erfassungsfeld des Sensors. Die Anwendungsmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt, man kennt die Technik ja von vielen Terrassenlampen, welche sich beim vorbeigehen automatisch einschalten.
Reagiert wird also auf die Körperwärme einer sich im Erfassungsfeld bewegenden Person.
[[Bild:pir.jpg|right]]
Zum Prinzip:
Wärmestrahlen, die einen Erfassungsvorgang auslösen, liegen im Infrarot-Bereich des Wellenspektrums. In diesem Bereich gibt der menschliche Körper seine Wärmestrahlung ab. Leuchtmittel wie Glüh- , Halogen- und Entladungslampen, die für eine Strahlung im sichtbaren Bereich um 0,555 μm entwickelt wurden, geben jedoch auch einen erheblichen Teil an Wärmestrahlung im Infrarot-Bereich ab.
Im Spektrum oberhalb des sichtbaren Licht, ab 0,780 μm, beginnt der Infrarot-Bereich. Die Wellenlänge
dieser IR-Strahlung ist abhängig von der Temperatur eines Körpers. Die Wärmestrahlung
des Menschen hat ihr Maximum zwischen 9 und 10 μm im Infrarot-Bereich.
Diese Tatsache nutzt der PIR Sensor mittels sogenannter pyroelektrischer IRDetektoren, welche eine hohe Empfindlichkeit im langwelligen Infrarot-Bereich aufweisen. Die Infrarot-
Strahlung verhält sich ähnlich wie sichtbares Licht. Sie kann reflektiert und durch Linsen
gebündelt werden.
Basis eines solchen IR-Detektors (Sensors) sind Lithium-Tantalatkristalle. Diese Kristalle erzeugen,
bei Wärmeänderung (positive oder negative Temperaturänderung), eine elektrische Spannung.
Die von den Kristallen abgegebene Spannung liegt im Bereich von einigen μV (μV = millionstel Volt) und ist von folgenden Bedingungen abhängig:
* Der Intensität der Wärmequelle (Temperatur und Größe)
* Dem Umgebungsmedium (Temperatur, unterschiedliche Luftfeuchtigkeit)
* Der Entfernung zwischen Wärmequelle und IR-Sensor
* Der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Wärmequelle
* Der Empfindlichkeit des PIR-Elementes (frequenzabhängiges Bandpaßverhalten mit Maximum bei ca. 0,1 Hz)

Zur Unterdrückung von Einflüssen aus der Umgebung (übliche wetterbedingte Temperaturänderungen), sind in jedem Sensor 2 Kristalle antiparallel geschaltet.
Einer der Kristalle gibt, bei Auftreffen von Wärmestrahlung einen positiven, der andere einen negativen Spannungsimpuls ab. Wärmeänderungen die gleichzeitig und mit gleicher Intensität auf beide Kristalle einwirken lösen so keinen Erfassungsvorgang aus, denn die beiden Impulse heben sich gegenseitig auf. Dadurch ist ein Auslösen bei Wärmeänderungen der Umgebung weitgehend ausgeschlossen.
Anders verhält es sich bei schnellen Bewegungen. Die Lithiumtantalat-Kristalle geben, entsprechend
der Bewegung und der dadurch hervorgerufenen Wärmeänderung im Erfassungsfeld, ihre
Impulse zeitversetzt ab. Die beiden Impulse addieren sich zu einer Wechselgröße mit höherer
Signalamplitude. Dieses elektrische Ausgangssignal ist proportional der Wärmeänderung und führt zur Meldung einer Bewegung.

==Autoren==
* [[Benutzer:PicNick|PicNick]]
* [[Benutzer:Frank|Frank]]
* [[Benutzer:Dennis.strehl|Dennis.strehl]]
* [[Benutzer:Florian|Florian]]
* [[Benutzer:BASTIUniversal|BASTIUniversal]]
* Topic
* [[Benutzer:Manf|Manf]]

==Siehe auch==
* [[Navigation]]
* [[Sensoren]]
* [[Graycode]]
* [[Ultraschall SRF10 an RN-Control]]
* [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl]]
* [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

==Weblinks==
*[http://www.ikm.uni-karlsruhe.de/forschung/pzt_webseiten/de/grundlagen/pyro.html Piezoelektrische Sensoren]
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=category&cat_id=2 Datenblätter im Download-Bereich des Roboternetz]
*[http://www.nxp.com/acrobat_download/various/SC17_GENERAL_TEMP_1996_3.pdf KTY Sensor Datenblatt]
*[http://www.tranzistoare.ro/datasheets2/83/83853_1.pdf NTC Datenblatt]

[[Category:Robotikeinstieg]]
[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Elektronik]]
[[Category:Sensoren]]

Sensorarten

2009-01-03T12:51:18Z

Newbie.at: /* SRF08 Programmbeispiel */

==Welche Sensorarten gibt es==
Damit sich ein Roboter in seiner Umgebung bewegen kann, ohne an Hindernisse anzustoßen, und damit er ein Ziel finden und ansteuern kann, muß er irgendwie seine Umwelt "wahrnehmen".
Hauptanwendung für diese Informationen aus der Umwelt ist die [[Navigation]].
Auf dieser Seite werden die wichtigsten Sensorarten und damit es praktischer wird auch zugleich die populärsten Robotik- und Modellbau-Sensortypen vorgestellt. Auch die Pinbelegung und Anschlussmöglichkeiten dieser Sensoren werden kurz erläutert.

==Bumpers==
Als Bumpers bezeichnet man eine Art Stoßstange, die einen Mikro-Switch auslöst.

[[Bild:microschalter.jpg|center]]

Die Auswertung erfolgt am besten digital an einem Pin mit Pull-up Widerstand. Man kann den Eingang pollen (abfragen), aber auch einen Interrupt auslösen lassen. -->

==Whiskers (Fühler)==
Das sind flexible Kunststoff-Streifen von ca. 10 cm Länge, eigentlich für Datenhandschuhe vorgesehen. Aber man kann sie auch als Fühler einsetzen, und daher auch für die Kollisions-Sensorik verwenden. Beim Verbiegen steigt der Widerstand an.

[[Bild:flexs_200.jpg|center]]

Um zu messen, wird mit einem zweiten Widerstand ein Spannungsteiler aufgebaut, der dann mit einem Analog-Eingang einen Grad der Verbiegung erkennen läßt. Sie werden häufig auch Flexsensoren genannt. -->

==Incremental-Geber==
Dienen zur Erfassung von Drehzahl bzw. der Messung von Wegstrecken

===austriamicrosystems AS5040===
 
[[Bild:AMS-general_200x200.jpg|right]]
[[Bild:AMS-chip_109x104.jpg|left]]

Der AS5040 kann absolute Winkelpositionen an einer Achse messen. Die Messung wird indirekt über ein Magnetfeld mittels Hallsensoren durchgeführt. Aufgrund der Anordnung der Hallsensoren und der Integration der Sensoren direkt in Silizium wird eine sehr hohe Genauigkeit bei der Messung erreicht. Das Messprinzip kompensiert ausserdem Störgrössen, wie externes Magnetfeld, Alterungseinflüsse, Temperaturschwankungen und mechanische Toleranzen.

 
Die komplette Auswertung der Sensorsignale geschieht auf dem Chip. 

[[Bild:AMS-block_700x242.jpg|center]]

[[Bild:AMS-pcb_200x152.jpg|right]]
 
Durch die hohe Integration reduziert sich die zusätzliche Beschaltung des Chips auf wenige Bauteile, beispielsweise ein paar Filterkondensatoren.
 
Die Winkelencoderfamilie von austriamicrosystems besitzt vielfältige Schnittstellen, um den Winkelwert zu übertragen

{| {{Blauetabelle}}
|Seriell SSI
|Standard Schnittstelle für Winkelencoder in der Industrie
|-
|PWM
|erzeugt abhängig vom Winkel eine entsprechende Pulslänge, läßt sich sehr schön mit der Capturefunktion eines Controllers messen und braucht nur eine Leitung
|-
|I2C
|direkte Schnittstelle zum Microcontroller
|-
|Analog
|kompatible Schnittstelle um beispielsweise Potiapplikationen zu ersetzen
|-

|Inkremental
|klassische Schnittstelle um relative Bewegungen zu messen, keine Absolutmessung möglich
|-
|BLDC
|erzeugt direkt die Kommutierung für einen bürstenlosen Motor. Durch die höhere Auflösung gegenüber einer 3-Hall-Schalterlösung kann der BLDC mit einem wesentlich höheren Drehmoment gestartet werden
|}

[[Bild:AMS-magnet_354x421.jpg|left]]
 
Bei der Auswahl des Magnets ist darauf zu achten, dass sogenannte Selten-Erde-Magnete verwendet werden. http://de.wikipedia.org/wiki/Seltene_Erden Diese erzeugen ein besonders starkes Magnetfeld, das im 1-Tesla-Bereich liegt. Im Zentrum des Magnetfelds ist ein linearer Bereich, der für die Genauigkeit der Messung ausschlaggebend ist. Solange die Hallsensoren in diesem Bereich liegen, kann eine unkalibrierte Genauigkeit von +/- 0.5 Grad gewährleistet werden. Weiterhin ist zu beachten, dass der Magnet nicht direkt auf eine Eisenwelle montiert wird. Die Eisenwelle verursacht quasi einen magnetischen 'Kurzschluss' und entzieht damit den Hallsensoren das Magnetfeld. Idealerweise sollte eine NE-Welle verwendet werden, oder wenn nicht anders machbar muss eine Isolation aus NE-Material zwischen Eisenwelle und Magnet eingefügt werden.
 
 
Ein einfacher erfolgreicher Test des Sensors ist hier beschrieben: http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=322373#322373

===Drehgeber Sharp GP1A30 und GP1A38===

[[Bild:gp1a30.jpg|center]]

Beim Sharp GP1A30 und GP1A38 handelt es sich um Gabellichtschranken mit inkrementaler Drehgeberfunktion. Beide sind im Grunde von den Anschlüssen identisch, lediglich kann GP1A38 noch etwas höhere Drehzahlen messen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gabellichtschranken können mit dieser sowohl Drehzahl als auch Drehrichtung ermittelt werden. Notwendig sind dafür nur 2 digitale Ports. Verzichtet man auf die Auswertung der Drehrichtung, reicht nur ein Port.
Der Sensor hat den Vorteil, dass die Signale bereits TTL-kompatibel sind und direkt an ein Controllerboard angeschlossen werden können. Ein Beispielprogramm zu [[RN-Control]] findet man hier

* [[Beispiel Drehzahlmessung mit RN-Control]]

[[Bild:GP1A30.gif|center]]

Die Auswertung inkrementaler Drehgeber ist recht einfach. Ein Ausgang liefert einen Impuls pro Markierung (Scheibe auf der Welle). Prüft man bei jedem Impuls (Flanke) noch gleichzeitig den aktuellen Pegel des zweiten Ausganges, so kann daraus die Drehrichtung abgeleitet werden.

Der Signalverlauf an den Sensorausgängen ist phasenversetzt:

[[Bild:inkremental1.gif|center]]

[[Bild:drehgeber_an_rncontrol.gif|center|framed|Beispielschaltung, wenn man lediglich die Drehzahl ohne Drehrichtung auswerten möchte. Als Widerstand hat sich 330 Ohm als gut erwiesen.]]

==Optische Sensoren==
===Helligkeit===
Die Hauptanwendung solcher Sensoren ist, den hellsten Fleck im Raum zu finden.
Dies ist auch Teil vieler Roboterwettbewerbe. (Robo Callenge (2002 sic!), 'Ein Platz an der Sonne')

Solche Sensoren können einfache [[LDR]]s oder [[Photodioden]] bzw. [[Phototransistoren]] sein.
LDRs haben den Vorteil, dass sie relativ hoch aussteuern, der große Nachteil ist aber, dass diese Sensoren ziemlich wärmeempfindlich und etwas träge sind.
Photodioden und Phototransistoren haben den Vorteil, dass sie sehr genau sind, aber nicht besonders hoch aussteuern. Diese sollte man evtl. über einen OpAmp verstärken.

[[Bild:fotowiderstand.jpg|center|framed|Ein typischer Fotowiderstand]]

[[Bild:SFH300.jpg|center|framed|SFH300, ein typischer Phototransistor]]

Alternativ kann auch ein digitaler Lichtsensor verwendet werden, den man direkt an den I2C- oder SM-Bus anschliessen kann. Man erspart sich Auswertung, Temperaturkompensation und Signalaufbereitung, allerdings ist der Anschluss meistens schwieriger, weil der Sensor in SMD-Bauform gebaut ist und 3,3 anstatt 5 Volt braucht.
[[Bild:Lichtsensor.jpg|center|framed|Ein digitaler Lichtsensor für den I2C-Bus (TSL2561 der Frima Taos)]]

Die Suche nach dem hellsten Fleck im Raum ist wie ich finde ein gutes Einsteigerthema!

===CNY70===

Der CNY70 ist ein Foto-Reflex Optokoppler. In einem würfelförmigem Gehäuse befindet sich eine Infrarot LED als Sender und ein Infrarot Fototransistor als Empfänger. Damit kann auf kurze Entfernung (wenige Millimeter) das reflektierte Licht der IR-LED durch den IR-Fototransistor gemessen werden.

{|
|[[Bild:cny70.jpg|thumb|200px|CNY70]]
|[[Bild:cny70_pinout.jpg|framed|CNY70 Vishay Pinout]]
|}

'''Achtung:''' Es existiert auch noch ein CNY70 von Temic mit anderer Pinbelegung, dort ist der Fototransistor verdreht eingebaut.

Der CNY70 eignet sich für eine Vielzahl von Sensoren. Z.B. als Liniensensor, Radencoder, Abgrunddetektor und Lichtschranke. Allerdings ist er empfindlich gegen Streulicht, da das Licht der IR-LED nicht moduliert ist.

[[Bild:cny70_schem1.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Liniensensor]]

Der Liniensensor benötigt 2 A/D Wandler Eingänge des Prozessors. Die CNY70 sollten so nah wie möglich in Bodennähe angebracht sein (1..3mm). Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR-LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Liniensensor nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

[[Bild:cny70_schem2.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Radencoder mit Schmitt-Trigger]]

Die Radencoder benötigen zwei digitale Eingangsports des Prozessors. A/D Wandler sind nicht nötig, da die Schmitt-Trigger Gatter für saubere Logik Signale sorgen. Die CNY70 sollten so nah wie möglch an den Rädern sitzen (1..2mm). Die gewählten Widerstandswerte für R17/R19 bzw. R18/R20 sind optimiert für Radencoder die auf Transparentfolie gedruckt und auf Aluminium Räder aufgeklebt werden. Für Radencoder die auf Papier ausgedruckt werden, sind andere Widerstandswerte notwendig.
Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Radencoder nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

===Distanzsensor IS471F===

IS471F - Hinderniserkennung mit Infrarot Distanzsensor

Das hier vorgestellte IC IS471F erlaubt eine einfache und sogar recht preisgünstige Hinderniserkennung per Infrarot. Dazu muss im Wesentlichen nur noch eine Infrarot-Diode an das IC angeschlossen werden. Das modulierte Licht wird von einem Gegenstand direkt auf das IC zurückgeworfen und somit das Hindernis erkannt. Tageslicht/Fremdlicht stört den IS471 überhaupt nicht, da das Licht mit einer bestimmten Frequenz moduliert wird.

[[Bild:is471.png|center]]

Der normale Schaltungsaufbau sieht also wie oben abgebildet aus! In der Praxis kann das dann in etwa so aussehen:

[[Bild:is471beispiel.jpg|center]]

Das englische Datenblatt findet man im Roboternetz-Download-Bereich

Die normale Reichweite ist in gewissen Grenzen abhängig von der Farbe des Hindernisses. In der Regel reicht sie jedoch einige cm, so dass langsame Roboter durchaus sehr gut damit zurechtkommen. Durch besonders helle Infrarot-LEDs und durch zusätzliche LED-Fassungen kann man die Reichweite erhöhen. Wem das noch nicht reicht, der kann über einen zusätzlichen Transistor die Strahlungsleistung der LED noch weiter erhöhen.

[[Bild:is471verstaerkung.png|center]]

<center>
http://www.roboternetz.de/bilder/mehrereis471.gif
</center>

===Sharp Infrarotsensoren===

Sharp hat eine ganz interessante Serie von Bausteinen herausgebracht, mit denen ein Roboter sogar recht genau Entfernungen messen kann. Das Messergebnis ist nahezu unabhängig von der Farbe und Helligkeit des gemessenen Objektes. Die Ansteuerung ist sehr einfach, der Sensorausgang kann zum Beispiel direkt an einen analogen Eingang eines Mikrocontrollers angeschlossen werden. Die Sensoren sind unter den Roboter-Bastlern weit verbreitet.
Bei vielen Händlern erhältlich kosten die Sensoren derzeit je nach Typ und Händlerspanne zwischen 13 bis 25 Euro. 

[[Bild:Sharpentfernungssensor.jpg|center]]

Oft werden selbst in kleinen Roboter-Projekten mehrere dieser Sensoren genutzt, da sie nur einen äußerst engen Erfassungsbereich haben. Sie eignen sich daher sehr gut zur Vermessung einer Umgebung, insbesondere dann, wenn sie drehbar auf einem Servo montiert werden. Als Kollisionsschutz sind sie wegen des engen Winkels nur bedingt geeignet, zu diesem Zweck eignen sich zum Beispiel Ultraschallsensoren besser.
Das Funktionsprinzip der Sensoren ist einfach. Der Sensor besteht aus Sender und Empfänger. Der Sender sendet einen Infrarot-Strahl aus, der vom Hindernis reflektiert wird. Je nach Entfernung trifft der reflektierte Strahl an einer unterschiedlichen Stelle auf den Empfänger (ein sog. Position Sensitive Device, PSD). Der Empfänger setzt den Auftreffpunkt in einen analogen Spannungswert um. Eine schöne Skizze dazu:

[[Bild:sharpfunktion.jpg|center]]
{{FarbigerRahmen|
Wenn man diese Sensoren an Robotern einsetzt, will man meist Hindernisse mit senkrecht stehenden Kanten erkennen. Montiert man den Sensor jedoch in waagrechter Lage, können sich Fehlmessungen ergeben, wenn sich ein Objekt am Sensor vorbeibewegt (z.B. wenn sich der Roboter dreht). Es wird an der Kante kurzzeitig eine Entfernung gemessen, die geringer als die tatsächliche Entfernung zum Hindernis ist (oder auch größer als die Entfernung zu einem zweiten Hindernis hinter dem ersten, je nach Bewegungsrichtung!). Man löst dieses Problem, indem man den Sensor in senkrechter Position montiert, also so, dass die beiden Linsen übereinander statt nebeneinander liegen. Dies wird auch im Datenblatt des Sensors empfohlen: der Sensor sollte immer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Hindernisses montiert werden.

Sehr deutlich erkennt man diese Messfehler, wenn man den Sensor als eine Art 3D-Scanner einsetzt: http://www.team-iwan.de/technik/sharp1.php
}}

{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
Die Gehäuse dieser Sensoren sehen wie ganz gewöhnlicher Kunststoff aus. Sie bestehen jedoch aus leitfähigem Material! (Kaum zu glauben, aber einfach nachprüfbar: zwischen den beiden Befestigungslöchern misst man einen Widerstand von etwa 250 bis 300 Ohm). Außerdem ist das Gehäuse mit dem Masseanschluss verbunden. Dies ist normalerweise nicht weiter wichtig, da die Sensoren meist entweder isoliert (zB auf Kunststoffteilen) oder auf einem geerdeten/mit Masse verbundenen Metallchassis montiert werden. Wenn man aber die Sensoren abschalten will, um Strom zu sparen (die Sensoren verbrauchen etwa 30 bis 40mA), muss man bei nicht isolierter Montage unbedingt die Plusleitung schalten! Wenn man die Masse-Zuleitung unterbricht, ist der Sensor sonst trotzdem noch über das Gehäuse und das Chassis mit Masse verbunden und wird nicht deaktiviert!
|}

'''Einige der beliebtesten Bausteine sind:'''

====Sharp GP2D12====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.
Dies ist der am häufigsten eingesetzte Sharp-Typ bei mobilen Robotern.

[[Bild:GP2D12anschluss.gif|center]]

====Sharp GP2YA21YK====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

====Sharp GP2D120====
Distanz 4-30 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

====Sharp GP2Y0A02YK====
Distanz 20-150 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

<center>
http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/images/artikelbilder/sensoren/gp2y0a02yk_diagramm.gif
</center>

====Sharp GP2D02====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch 8-Bit-Digitalausgang übermittelt.

====Sharp GP2D150====
Distanz 3-30 cm - 1 Bit Schaltausgang.

Datenblätter zu den oberen Sensoren findet man im Download-Bereich des Roboternetzes, siehe unter [[#Weblinks]].

Um die analogen Spannungen der Sensoren in eine Entfernung umzurechnen, kann man sich mit Hilfe des Datenblattes oder einfacher Probemessungen Tabellen erstellen, welche dann vom Controller zur Umsetzung genutzt werden.
Bequemer ist allerdings eine Näherungsformel:

====Formel zur Entfernungsberechnung====
D = A/(X-B)

D ist die Entfernung
X ist der Ausgabewert des Sensors
A ist die Steigung der Kurve A/X
B ist der Offset der Kurve

Die Konstanten A und B ermittelt man am besten über zwei Probemessungen:

D und X sind die Entfernung und der Ausgabewert der ersten Messung (z.B. bei 20 cm)
D' und X' sind die Entfernung und der Ausgabewert der zweiten Messung (z.B. bei 60 cm)

A = ((X' - X) * D' * D) /(D - D' )
B = (D' * X' - D * X) /(D' - D)

====GP2D12 Messkurve====

[[Bild:gpd12kurve.gif|center]]

====GPD120 Messkurve====

[[Bild:gpd120kurve.gif|center]]

==Ultraschall Sensoren==
===Ultraschallsensoren SRF04===
Die Firma '''Devantech''' hat eine Serie von sehr günstigen und kleinen Ultraschallsensoren entwickelt, die sich im Bereich "autonome Robotersysteme" durchgesetzt haben. Sie sind sehr verbreitet, da sie auch für "Hobby-Robotiker" erschwinglich sind und es sich nicht lohnen würde vergleichbare Module selber zu bauen, da diese meistens ungenauer und teurer wären.

Bekannt wurde die Serie durch den '''SRF04'''. Mit seinen kleinen Abmessungen, der niedrigen Stromaufnahme und der hohen Genauigkeit ist er für kleine Messaufgaben im Entfernungsbereich von 3 cm bis 3 m gut geeignet. Der SRF04 kann einen 3 cm dicken Besenstiel in 2 m Entfernung erkennen und wird durch ein [[PWM]]-Signal ausgewertet.

[[Bild:srf_04a.jpg]] [[Bild:srf_04.jpg]]

===Ultraschallsensor SRF05===
Der Nachfolger des SRF04 ist der neue SRF05. Er besitzt noch eine etwas höhere Reichweite bis 4 Meter. Zudem besitzt er neben dem kompatibel Mode zu SRF04 noch eine Betriebsart bei der er über einen einzigen Port (Pin) gesteuert wird. Das heißt sowohl der Start der Messung und das Ergebnis wird über die gleiche Leitung übertragen. [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:Srf05mode1.jpg|center]]

[[Bild:srf05mode2.gif|center]]

[[Bild:srf05mode2diagram.gif|center]]

===SRF08===
Die Alternative zu SRF04 und SRF05 ist der beliebte '''SRF08''' und dessen Nachfolger '''SRF10''', der nun über den [[I2C]]-Bus ausgewertet werden kann und über eine Reichweite von 3 cm bis 6 m verfügt. Er hat eine noch kleinere Stromaufnahme und zusätzlich befindet sich auf der Platinenfront ein Fotowiderstand (LDR), dessen Lichtmesswerte sich ebenfalls über den [[I2C]]-Bus auswerten lassen. Durch den SRF08 wird es möglich, auch bis zu 16 Mehrfachechos von weiter hinten gelegenen Gegenständen auszuwerten, die bei dem SRF04 ignoriert wurden. Über den [[I2C]]-Bus kann man die Messwerte in Zentimeter, Zoll und in der Laufzeit µs auslesen und spart sich somit die externe Auswertung der Laufzeit wie bei dem SRF04. Weiterhin können insgesamt 16 SRF08-Module an einen [[I2C]]-Bus angeschlossen werden.

[[Bild:srf08_a.jpg]] [[Bild:srf08_b.jpg]]

===SRF08 Programmbeispiel===

[[SRF08 mit avr-gcc|SRF08 Programmbeispiel mit AVR-GCC]]

SFR08 Programmbeispiel mit [[Bascom]]
Über die grundsätzliche Behandlung des [[I2C]]-Bus mit [[Bascom]] kann man [[I2C|hier]] nachlesen.

Const Sf08_adr_0 = &HE0 ' I2C Adresse
Const Sf08_c_range = 100 ' Reichweite
Const Sf08_c_gain = 1 ' Empfindlichkeit

Die Adresse ist der Default-Wert für den Sensor und kann eingestellt werden.
Range und Gain sind anzupassen, die angegebenen Werte sind aber mal grundsätzlich verwendbar.

'''Setup'''
Nach dem Reset sind einmal Range und Gain zu setzen.

'''Setzen Range'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' register "range"
I2cwbyte Sf08_c_range
I2cstop

'''Setzen Gain'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 1 ' register "gain"
I2cwbyte Sf08_c_gain
I2cstop

'''Abfrage Trigger'''

Die Abfrage soll laut Beschreibung in zwei Schritten erfolgen, zwischen denen ca 70 mS gewartet werden soll. Diese Zeit braucht das Gerät zum Messen.

'''Trigger'''
I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 0 ' register "Trigger"
I2cwbyte 81 ' Meßwert in Zentimetern

Waitms 70

'''Ergebnis abholen'''
<pre>
DIM Lsb as Byte
DIM Msb as Byte
DIM IVal as word

I2cstart ' Repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' Meßwert US

I2cstart ' repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 + 1 ' Device I2C Adresse READ!
I2crbyte Msb , Ack ' Bit 8-15
I2crbyte Lsb , Nack ' Bit 0-7
I2cstop

Ival = Makeint(lsb , Msb) ' umwandeln in Word (16 Bit)
</pre>

=== SRF10 Ultraschallsensor ===
SRF10 ist quasi der Nachfolger von SRF08. Er bietet die gleiche Leistung und ist sogar gegenüber Spannungsschwankungen noch etwas unempfindlicher als der Vorgänger. Der größte Vorteil besteht jedoch darin das er ca. 1/3 kleiner als sein Vorgänger ist.

[[Bild:srf10foto1.jpg]] [[Bild:srf10foto2.gif]]

Die technischen Daten sind ähnlich:
* Betriebsspannung: 5V
* Stromaufnahme: ca. 3mA Standby, ca. 15mA während des Messens Frequenz: 40KHz
* Maximale Reichweite: 6 m
* Minimale Reichweite: 4 cm
* Messwerterfassung: intern, kein externer Controller zur Zeitmessung notwendig
* Interface: Standard – I2C (passend zu zahlreichen Controllerboards, z.B. RN-Control)
* Ausgabeformat: µs, cm oder Zoll
* Feature: Analogverstärkung 40 - 700 (einstellbar, 16 Stufen)
* Abmessungen: 32mm x 15mm x 10mm
* Hersteller: Devantech Ltd

*[[Ultraschall_SRF10_an_RN-Control|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:srf10ausbreitung.gif|center]]

===SRF02 Ultraschallsensor===
Der erste Sensor aus der SRF-Reihe der mit nur einem Ultraschallwandler auskommt. Dennoch können sich die Leistungen zeigen. Vor allem die Tatsache, dass sowohl RS232- und I2C-Bus-Schnittstelle vorhanden ist, dürfte viele Bastler erfreuen.

* Betriebsspannung 5V (stabilisiert)
* Stromaufnahme nur 4mA (typisch)
* Ultraschallfrequenz 40khz
* Reichweite 15cm bis 6 Meter
* Schnittstelle RS232 (TTL) und I2C-Bus
* Ausgabeeinheit wahlweise mm, inch oder uS
* Einfachste Verwendung, keine Kalibration/Justierung notwendig
* Größe 24mm x 20mm x 17mm

[[Bild:srf02_germany.jpg]]

Einige Bascom Programmbeispiele zum SRF02 findet man unter [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]

=== Vergleichstabelle ===
<div align="center">
{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
|'''SRF10'''
|'''SRF08'''
|'''SRF05'''
|'''SRF04'''
|'''SRF02'''
|-
|'''Betr. Spannung'''
|5V
|5V
|5V
|5V
|5V
|-
|'''Stromaufnahme'''
|3mA typ., 15mA max.
|3mA typ., 15mA max.
|4mA typ., 30mA max.
|30mA typ., 50mA max.
|4mA typ.  
|-
|'''US Leistung'''
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|?? mW
|-
|'''Frequenz'''
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|-
|'''Bereich'''
|72º
|55º
|55º
|55º
|55º
|-
|'''Reichweite'''
|4cm - 6m
|3cm - 6m
|3cm - 4m
|3cm - 3m
|15cm - 6m
|-
|'''Triggerimpuls'''
|
|
|10µs min.
|10µs min.
|
|-
|'''Abmessung in mm'''
|32 x 15 x 10
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|24 x 20 x 17
|-
|'''Interface'''
|I2C
|I2C
|TTL Impuls
|TTL Impuls
|I2C o. RS232 TTL
|-
|'''Feature'''
|Minimodul
|Lichtsensor
|SRF04 Modus
|
|nur 1 US-Kapsel
|-
|'''Preis ca. *'''
|44,00 €
|44,00 €
|22,00 €
|25,00 €
|19,00 €
|}
</div>

'''*''' Der Preis dient nur zum Vergleich untereinander, nicht als Referenz !

==Kompaß==
===Kompaß-Modul CMPS03===
Laut der Doku ist diese Modul speziell für die Bedürnisse von Robotern gestaltet worden. Es mißt seine Lage relativ zum Erdmagnetfeld und liefert diesen Wert
* Als PWM-Signal
* Über I2C entweder 0-255 als Byte oder
* 0-3599 als 16-Bit Wert (MSB first)

In der vorliegenden Doku ist eine fixe I2C-Adresse von 0xC0 angegeben. Was leider noch fehlt, sind Angaben, ob und wie diese Adresse geändert werden kann.

Bei waagrechter(!) Montage ist das also ein Kompass, bei senkrechter Montage dieser Module kann man auch die Neigung in Nord-Süd-Richtung messen. Hierzu sind 2 Module nötig, die zueinander um 90° gedreht angeordnet sein müssen. Die Neigung in Ost-West-Richtung zu messen, ist dagegen leider nicht möglich. Wenn ein CMPS03 als Kompass verwendet werden soll, sind zwei Dinge zu beachten:
* Mindestens 20 cm Abstand von Eisen(Motore)
* Exakte horizontale Ausrichtung.
Eine Montage an einem langen Stab aus Holz oder Kuststoff hoch über dem Roboter ist sinnvoll.

Das Ganze ist eine Anwendung des Philips-KMZ51 Magnet-Feld-Sensors mittels eines PIC16F872

Gelegentlich sollte das Modul kalibriert werden. Das kann über den I2C-Bus, aber auch mittels einen Pins am Modul initiiert werden. Dafür muß am Pin6 für jede Himmelsrichtung einmal kurz GND angelegt werden. Diese 4 Meßpunkte nimmt das Modul auf und speichert sie im EEPROM.

Ein Beispielprogramm findet man hier:
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

[[Bild:cmps3pin.jpg|center]]

==Beschleunigung==

Beschleunigungssensoren messen die Beschleunigung, die auf sie wirkt - wenn sie auf dem Tisch liegen, messen sie beispielsweise die Erdbeschleunigung von 1g. In einem Auto können weitere Beschleunigungen hinzukommen: Zur Seite beim Kurvenfahren, nach vorne oder hinten beim Beschleunigen, oder bei zügiger Fahrt über eine Bergkuppe auch mal welche in vertikaler Richtung. 
Beschleunigungssensoren sind meist mehrdimensional ausgelegt, so dass für mehrere Achsen ein Sensor verwendet werden kann.

Anwendungen finden sie in ESP-Systemen in Autos, die u.a. über die Querbeschleunigung ausrechnen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder gar schleudert. 
Eine andere wichtige Aufgabe übernehmen sie zusammen mit Gyroskopen in Trägheitsnavigationssystemen, die dann sowohl die Lage im Raum als auch die Bewegung feststellen können.

Moderne Piezo-Sensoren sind nur noch chip-gross und können direkt in Schaltungen integriert werden.

Beispiele für solche Chips ist die Chipfamilie [[ADXL]] von Analog Devices. Sie umfaßt 1- und 2-Achs Accelerometer in verschiedenen Empfindlichkeiten. Der Test eines solchen Sensors ist hier beschrieben. http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=8525

==Drehung==

Um Drehungen zu messen, werden sogenannte Gyroskope, kurz "Gyros" verwendet. Typische Vertreter sind hier die [[ADXRS]]-Familie von Analog Devices. Diese sind allerdings, anders als die Beschleunigungssensoren, meistens nur für eine Achse ausgelegt. Die Ausgabe erfolgt meist analog, jede Ausgangsspannung entspricht einer bestimmten Drehrate in °/Sekunde.

Gemessen wird die Auswirkung der Corioliskraft auf zwei gleiche, in Bewegung gehaltene Massen. Diese schwingen radial, d.h. 90° verdreht zu der Achse, auf der die Drehung gemessen werden soll. Wird der Sensor um die Achse gedreht, ändert sich die Geschwindigkeit dieser Massen, da sie auf einer gedachten Scheibe abwechselnd nach innen und außen wandern. Je weiter sie außen sind, desto höher ist ihre Geschwindigkeit, je weiter innen, desto langsamer sind sie. Bei der Bewegung nach außen müssen sie also beschleunigt werden, andersherum genauso. Die dabei auftretenden Beschleunigungen werden mittels einiger Fühler gemessen, die einen Plattenkondensator bilden.

Eine Anwendung sind im Flugmodellbau Gyro-"Taillocks", die in Hubschraubern die Heckstabilität verbessern und ESP-Systeme in Autos, die u.a. durch die Messung der Gierrate, also der Drehung des Fahrzeugs um die Hochachse, feststellen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder sogar schleudert.

==Geschwindigkeit==

Geschwindigkeit kann unterschiedlich erfasst werden.
* Direkt am Rad oder Antrieb. Diese Methode wird häufig auch in Kfz verwendet, stößt jedoch an ihre Grenzen, wenn die Räder viel Schlupf haben.
* Gegenüber der Luft mittels [[Pitot-Tube]]. Das wird bei Flugzeugen so gemacht, oder z.B. in der Formel 1. Bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht zu gebrauchen
* Mittels eines optischen Sensors gegenüber dem Untergrund. Dafür kann ein [[Maussensor]] aus einer optischen Maus verwendent werden, evtl. mit einer Anpassung der Optik für einen geänderten Abstand.
* Mittels GPS-Empfang. Funktioniert nur unter freiem Himmel.
Siehe auch unter [[Sensoren für die Geschwindigkeitsmessung]]

==Temperatur==
===NTCs===
NTCs (Negative Temperature Coefficient) oder Heißleiter sind stromleitende Materialien, die bei hohen Temperaturen Strom besser leiten als bei tiefen, das heißt, mit steigender Temperatur sinkt ihr elektrischer Widerstand. Siehe auch unter [[NTC]]. Ein großer Vorteil ist die leichte Anwendung und der geringe Preis. Nachteil ist, dass der Widerstandswert sich nicht linear mit der Temperatur verändert.

[[Bild:ntc.gif]]

===PTCs===

PTCs sind Temperatursensoren, deren Widerstand sich mit steigender Temperatur erhöht. Dazu gehören

*PT100, PT1000 etc.
*Die KTYxx-xxx Reihe

==== KTY: Silizium Temperatursensoren ====

Die KTY-Temperatursensoren sind verglichen mit anderen Temperatursensoren verhältnismäßig günstig, haben dafür aber auch mehr Nachteile. 
Die Genauigkeit ist ziemlich eingeschränkt, weshalb die KTY-Temperatursensoren zuerst kalibriert werden sollten. Dies muss schaltungstechnisch oder in Software erfolgen, eine eingebaute Kalibrierung gibt es nicht. 
Andererseits lassen sich mittels Oversampling sehr hoch aufgelöst Temperaturen messen, was aufgrund mittelmäßiger Linearität (auch nach der Linearisierung) aber nur bei der Messung kleiner Temperaturunterschiede empfehlenswert ist. 
Linearisiert werden die KTY an 5 Volt mit einem Reihenwiderstand von etwa 2,7 kOhm bis 3,3 kOhm. 
http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=342164&sid=ad63fd51eb08bcf225389af5bbc4fcfd#342164

==== Diode als Temperatursensor ====
Die Flußspannung von Dioden ist temperaturabhängig. Für Siliziumdioden verringert sich die Spannung um etwa 2 mV pro Grad Temperaturerhöhung. Der Absolutwert der Flußspannung hängt vom Strom ab und variiert auch zwischen verschiedenen Chargen. Es ist also fast immer wenigstens ein Abgleich nötig.

===LM335 und LM35===

[[Bild:LM335.JPG|center]]

Der Temperatursensor LM335 funktioniert wie eine Z-Diode, die ihre Durchbruchspannung proportional zur Temperatur ändert. Beim Sensor LM335 beträgt diese Änderung 10mV/K, beim Sensor LM35 beträgt die Änderung 10mV/oC.

Der größte Unterschied zwischen den Sensoren ist der, dass am Ausgang des LM335 bei 0oC etwa 2,73V anliegen (273K = 0oC) und beim LM35 0V. Sollen negative Temperaturen gemessen werden, so muss man für den LM35 das Bezugspotential GND anheben (z.B. mit zwei Si-Dioden).

Von den Sensoren LM335 und LM35 gibt es auch noch genauere Ausführungen, welche einen geringeren Temperatur-Fehler ab Werk haben. Diese Versionen heißen LM15/LM25 bzw. LM135/LM235 und sind entsprechend teurer als die 3er Version (zum Vergleich: LM335 kostet bei Reichelt 0,89€, der LM135 jedoch 7,75€).

Der LM335 und LM35 messen nach einer einfachen Kalibrierung mit einem Poti, bis auf 1oC genau. Dazu muss man mit dem Poti die Ausgangsspannung bei 25oC auf 2,98V einstellen (2,98V / 0,01V/K = 298K = 25oC). Da der Sensor über seinen Messbereich sehr linear ist, braucht man nur bei einer Temperatur kalibrieren. Durch den Einsatz mehrerer in Reihe geschalteter Sensoren kann man das Ausgangssignal verstärken (bei drei LM335 erhält man dann 30mV/K anstatt 10mV/K) oder, wenn die Sensoren im Raum verteilt sind, einen einfachen Mittelwert bilden.

====Beschaltung und Dimensionierung eines LM335====
[[Bild:lm335schaltung.jpg|center]]
Da sich der Sensor wie eine Z-Diode verhält, muss der Strom durch diese begrenzt werden, um eine Verfälschung des Signals oder gar eine Zerstörung zu verhindern. Fließt jedoch zu wenig Strom durch die Diode, so treten Störungen auf und die Genauigkeit sinkt.

Der Strom wird auf einfache Weise wie bei einer LED durch einen Widerstand (hier R1) begrenzt. Der Strom sollte zwischen mindestens 450µA und maximal 5mA liegen. Bei einer Betriebsspannung von 5V kann also für 2mA ein Widerstand von etwa 2,5kOhm benutzt werden (R = U/I).

Die max. Betriebsspannung sollte 30V nicht überschreiten!

Zur Kalibrierung schließt man an ein 10kOhm Potentiometer zwischen V+ und V- (GND) des Sensors an und legt dessen Schleifer auf den ADJ-Pin. Nun stellt man die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Raumtemperatur (welche bekannt sein sollte) ein (1oC = 1K, 273K = 0oC). Kalibriert man den LM335 nicht, so kann dieser um bis zu 9K falsch gehen!

Im letzten Bild (ganz rechts) ist die schon angesprochene Reihenschaltung aufgezeichnet. Um ein größeres Ausgangssignal zu erhalten, kann man das Signal auch mit einem [[Operationsverstärker#Verstärker|Operationsverstärker]] verstärken. Das ist günstiger und man hat die Möglichkeit, das Signal um ein Vielfaches zu verstärken ohne einige Dutzend Sensoren einzusetzen!

Pin-Belegungen und weitere Daten finden sich im Datenblatt (kann man z.B. bei Reichelt herunterladen).

===Temperatur-Sensor LM75===

[[Bild:lm75.gif|center]]

Dieser Chip von National Semiconductors kann die Umgebungstemperatur mit einer Auflösung von 0.5o Grad Celsius messen und wird über einen I2C Bus angesprochen.

Der Messbereich:
*−25oC bis 100oC bei ±2oC(max)Genauigkeit.
*−55oC bis 125oC bei ±3oC(max)Genauigkeit.

Der LM75 bietet:
* Einen Schaltausgang (invertierbar) - z.B. für Ventilator, Heizung etc.
* Programmierbarer oberer und unterer Schaltpunkt.
* Schaltausgang alternativ auch als Interrupt verwendbar.
* Über von außen einstellbare I2C-Adresse. Bit 0 = R/W, Bits 1-3 einstellbar, Bit 4-7 fixe Adresse 0x9n
* Maximal 8 Stück LM75 an einem I2C Bus.

Durch I2C-Lesebefehle kann man die Temperatur (2x8Bit)auslesen.

Das erste Byte ist der Temperatur-Vorkommawert in ganzen Grad, als normales signed char. Das Bit 7 vom zweiten Byte bestimmt den Nachkommawert. Wenn Bit 7 gleich 1 so ist der Nachkommawert + 0.5oC. Auch dann + 0.5 oC wenn Vorkommawert negativ. Wenn Bit 7 gleich 0 so ist der Nachkommawert = 0. Bit 0-6 vom zweiten Byte sind ohne Bedeutung.

===Programm-Beispiel für LM75===
Der LM75 wird über den [[I2C]]-Bus angesprochen.
In BasCom, wo es ja keine signed char gibt, wird das Interpretieren auf sehr unterschiedliche Art empfohlen.

Ich empfehle:

dim Ival as integer
dim Msb as byte
dim Lsb as byte
I2cstart
I2cwbyte &H91 ' Lese-adresse !
If Err = 1 Then
I2cstop ' kein ACK vom LM75 --> irgendein Fehler
Ival = 9999 ' Zeichen, daß der Wert ungültig ist !
Else
I2crbyte Msb , Ack
I2crbyte Lsb , Nack
I2cstop
If Msb.7 = 1 Then
Ival = Makeint(msb , &HFF) ' auffüllen mit den Vorzeichen bits
Else
Ival = Makeint(msb , &H00) ' positiv, also bleibt es so
End If
Ival = Ival * 10 ' erweitern
If Lsb.7 = 1 Then
Ival = Ival + 5 ' fünf Zehntel Grad dazu
End If
End if

Man erhält als Ergebnis die Temperatur in 0,5 Grad Schritten (Natürlich nur, wenn's keine Fehler gab).

Ein weiteres Beispiel [http://www.darc-coburg.de/modules/wiwimod/index.php?page=LM75]

==Resistive Sensoren==
Resistive Sensoren bzw. Linearpotentiometer arbeiten als Spannungsteiler über einer Hybridleitplastik- schicht und sind in unterschiedlichen Bauformen erhältlich; z.B. für Zylindereinbau, Klemmbock- u. Gelenkaugenbefestigung oder Taster.
Deren Einsatzgebiete sind vorwiegend in der Industrie.

==Kapazitive Sensoren==

Ein Beispiel für kapazitive Sensoren sind Luftfeuchtigkeitsmesser, die ihre Kapazität entsprechend der Luftfeuchtigkeit ändern. Das Auslesen der Kapazität kann prinzipiell über das Ausmessen von Ladekurven geschehen. Dies ist jedoch bei kleinen Kapazitäten nicht praktisch durchführbar, weshalb man in diesem Falle meist einen Schwingkreis baut, dessen Frequenz man dann misst und so dann zusammen mit der bekannten Induktivität der Spule die Kapazität des Kondensators ausrechnen kann.

[[Bild:feuchtesensor.gif|framed|center|Valvo Feuchtigkeitssensor 10-90% (Kapazität: 122 pF bei TU = 25 °)]]

==Induktive Sensoren==
Induktiver Näherungsschalter

Sensoren die ihre Induktivität entsprechend der Messgröße ändern können auch mit Hilfe eines Schwingkreises mit bekannter Kapazität ausgemessen werden.

...

==Piezoelektrische Sensoren==
Hier ist ein Experiment dargestellt das die Funktion von Piezowandlern demonstriert.

Drückt man auf eine längliche Glasplatte (Mikroskopträger Länge 76mm), die an den Enden auf je einem Piezo Wandler gelagert ist, dann ergeben sich Signale, die von den Kräften auf die Wandler abhängig sind.

Die Summe der beiden Kräfte entspricht der Gesamtkraft. Das Verhältnis der beiden Kräfte entspricht dem Verhältnis der Abstände des Druckpunktes zum Wandler.

[[Bild:Piezowandler.jpg|center]]

Im Versuch wurde mit der Frequenz von ca. 4Hz (0,5s/div) von einem Ende bis zum anderen auf die Platte gedrückt. (Tonleiter). Die Signale der beiden Wandler sind im Oszillogramm aufgetragen und die Folge der Druck-Positionen ist auf den ersten Blick schon mal nachvollziehbar.

==PIR Passiv Infrarot Sensoren==
Hier handelt es sich um Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder. Bewegungsmelder regieren beim Eintritt einer Person (Tier) in das Erfassungsfeld des Sensors. Die Anwendungsmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt, man kennt die Technik ja von vielen Terrassenlampen, welche sich beim vorbeigehen automatisch einschalten.
Reagiert wird also auf die Körperwärme einer sich im Erfassungsfeld bewegenden Person.
[[Bild:pir.jpg|right]]
Zum Prinzip:
Wärmestrahlen, die einen Erfassungsvorgang auslösen, liegen im Infrarot-Bereich des Wellenspektrums. In diesem Bereich gibt der menschliche Körper seine Wärmestrahlung ab. Leuchtmittel wie Glüh- , Halogen- und Entladungslampen, die für eine Strahlung im sichtbaren Bereich um 0,555 μm entwickelt wurden, geben jedoch auch einen erheblichen Teil an Wärmestrahlung im Infrarot-Bereich ab.
Im Spektrum oberhalb des sichtbaren Licht, ab 0,780 μm, beginnt der Infrarot-Bereich. Die Wellenlänge
dieser IR-Strahlung ist abhängig von der Temperatur eines Körpers. Die Wärmestrahlung
des Menschen hat ihr Maximum zwischen 9 und 10 μm im Infrarot-Bereich.
Diese Tatsache nutzt der PIR Sensor mittels sogenannter pyroelektrischer IRDetektoren, welche eine hohe Empfindlichkeit im langwelligen Infrarot-Bereich aufweisen. Die Infrarot-
Strahlung verhält sich ähnlich wie sichtbares Licht. Sie kann reflektiert und durch Linsen
gebündelt werden.
Basis eines solchen IR-Detektors (Sensors) sind Lithium-Tantalatkristalle. Diese Kristalle erzeugen,
bei Wärmeänderung (positive oder negative Temperaturänderung), eine elektrische Spannung.
Die von den Kristallen abgegebene Spannung liegt im Bereich von einigen μV (μV = millionstel Volt) und ist von folgenden Bedingungen abhängig:
* Der Intensität der Wärmequelle (Temperatur und Größe)
* Dem Umgebungsmedium (Temperatur, unterschiedliche Luftfeuchtigkeit)
* Der Entfernung zwischen Wärmequelle und IR-Sensor
* Der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Wärmequelle
* Der Empfindlichkeit des PIR-Elementes (frequenzabhängiges Bandpaßverhalten mit Maximum bei ca. 0,1 Hz)

Zur Unterdrückung von Einflüssen aus der Umgebung (übliche wetterbedingte Temperaturänderungen), sind in jedem Sensor 2 Kristalle antiparallel geschaltet.
Einer der Kristalle gibt, bei Auftreffen von Wärmestrahlung einen positiven, der andere einen negativen Spannungsimpuls ab. Wärmeänderungen die gleichzeitig und mit gleicher Intensität auf beide Kristalle einwirken lösen so keinen Erfassungsvorgang aus, denn die beiden Impulse heben sich gegenseitig auf. Dadurch ist ein Auslösen bei Wärmeänderungen der Umgebung weitgehend ausgeschlossen.
Anders verhält es sich bei schnellen Bewegungen. Die Lithiumtantalat-Kristalle geben, entsprechend
der Bewegung und der dadurch hervorgerufenen Wärmeänderung im Erfassungsfeld, ihre
Impulse zeitversetzt ab. Die beiden Impulse addieren sich zu einer Wechselgröße mit höherer
Signalamplitude. Dieses elektrische Ausgangssignal ist proportional der Wärmeänderung und führt zur Meldung einer Bewegung.

==Autoren==
* [[Benutzer:PicNick|PicNick]]
* [[Benutzer:Frank|Frank]]
* [[Benutzer:Dennis.strehl|Dennis.strehl]]
* [[Benutzer:Florian|Florian]]
* [[Benutzer:BASTIUniversal|BASTIUniversal]]
* Topic
* [[Benutzer:Manf|Manf]]

==Siehe auch==
* [[Navigation]]
* [[Sensoren]]
* [[Graycode]]
* [[Ultraschall SRF10 an RN-Control]]
* [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl]]
* [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

==Weblinks==
*[http://www.ikm.uni-karlsruhe.de/forschung/pzt_webseiten/de/grundlagen/pyro.html Piezoelektrische Sensoren]
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=category&cat_id=2 Datenblätter im Download-Bereich des Roboternetz]
*[http://www.nxp.com/acrobat_download/various/SC17_GENERAL_TEMP_1996_3.pdf KTY Sensor Datenblatt]
*[http://www.tranzistoare.ro/datasheets2/83/83853_1.pdf NTC Datenblatt]

[[Category:Robotikeinstieg]]
[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Elektronik]]
[[Category:Sensoren]]

Sensorarten

2009-01-03T12:49:54Z

Newbie.at: /* SRF08 */

==Welche Sensorarten gibt es==
Damit sich ein Roboter in seiner Umgebung bewegen kann, ohne an Hindernisse anzustoßen, und damit er ein Ziel finden und ansteuern kann, muß er irgendwie seine Umwelt "wahrnehmen".
Hauptanwendung für diese Informationen aus der Umwelt ist die [[Navigation]].
Auf dieser Seite werden die wichtigsten Sensorarten und damit es praktischer wird auch zugleich die populärsten Robotik- und Modellbau-Sensortypen vorgestellt. Auch die Pinbelegung und Anschlussmöglichkeiten dieser Sensoren werden kurz erläutert.

==Bumpers==
Als Bumpers bezeichnet man eine Art Stoßstange, die einen Mikro-Switch auslöst.

[[Bild:microschalter.jpg|center]]

Die Auswertung erfolgt am besten digital an einem Pin mit Pull-up Widerstand. Man kann den Eingang pollen (abfragen), aber auch einen Interrupt auslösen lassen. -->

==Whiskers (Fühler)==
Das sind flexible Kunststoff-Streifen von ca. 10 cm Länge, eigentlich für Datenhandschuhe vorgesehen. Aber man kann sie auch als Fühler einsetzen, und daher auch für die Kollisions-Sensorik verwenden. Beim Verbiegen steigt der Widerstand an.

[[Bild:flexs_200.jpg|center]]

Um zu messen, wird mit einem zweiten Widerstand ein Spannungsteiler aufgebaut, der dann mit einem Analog-Eingang einen Grad der Verbiegung erkennen läßt. Sie werden häufig auch Flexsensoren genannt. -->

==Incremental-Geber==
Dienen zur Erfassung von Drehzahl bzw. der Messung von Wegstrecken

===austriamicrosystems AS5040===
 
[[Bild:AMS-general_200x200.jpg|right]]
[[Bild:AMS-chip_109x104.jpg|left]]

Der AS5040 kann absolute Winkelpositionen an einer Achse messen. Die Messung wird indirekt über ein Magnetfeld mittels Hallsensoren durchgeführt. Aufgrund der Anordnung der Hallsensoren und der Integration der Sensoren direkt in Silizium wird eine sehr hohe Genauigkeit bei der Messung erreicht. Das Messprinzip kompensiert ausserdem Störgrössen, wie externes Magnetfeld, Alterungseinflüsse, Temperaturschwankungen und mechanische Toleranzen.

 
Die komplette Auswertung der Sensorsignale geschieht auf dem Chip. 

[[Bild:AMS-block_700x242.jpg|center]]

[[Bild:AMS-pcb_200x152.jpg|right]]
 
Durch die hohe Integration reduziert sich die zusätzliche Beschaltung des Chips auf wenige Bauteile, beispielsweise ein paar Filterkondensatoren.
 
Die Winkelencoderfamilie von austriamicrosystems besitzt vielfältige Schnittstellen, um den Winkelwert zu übertragen

{| {{Blauetabelle}}
|Seriell SSI
|Standard Schnittstelle für Winkelencoder in der Industrie
|-
|PWM
|erzeugt abhängig vom Winkel eine entsprechende Pulslänge, läßt sich sehr schön mit der Capturefunktion eines Controllers messen und braucht nur eine Leitung
|-
|I2C
|direkte Schnittstelle zum Microcontroller
|-
|Analog
|kompatible Schnittstelle um beispielsweise Potiapplikationen zu ersetzen
|-

|Inkremental
|klassische Schnittstelle um relative Bewegungen zu messen, keine Absolutmessung möglich
|-
|BLDC
|erzeugt direkt die Kommutierung für einen bürstenlosen Motor. Durch die höhere Auflösung gegenüber einer 3-Hall-Schalterlösung kann der BLDC mit einem wesentlich höheren Drehmoment gestartet werden
|}

[[Bild:AMS-magnet_354x421.jpg|left]]
 
Bei der Auswahl des Magnets ist darauf zu achten, dass sogenannte Selten-Erde-Magnete verwendet werden. http://de.wikipedia.org/wiki/Seltene_Erden Diese erzeugen ein besonders starkes Magnetfeld, das im 1-Tesla-Bereich liegt. Im Zentrum des Magnetfelds ist ein linearer Bereich, der für die Genauigkeit der Messung ausschlaggebend ist. Solange die Hallsensoren in diesem Bereich liegen, kann eine unkalibrierte Genauigkeit von +/- 0.5 Grad gewährleistet werden. Weiterhin ist zu beachten, dass der Magnet nicht direkt auf eine Eisenwelle montiert wird. Die Eisenwelle verursacht quasi einen magnetischen 'Kurzschluss' und entzieht damit den Hallsensoren das Magnetfeld. Idealerweise sollte eine NE-Welle verwendet werden, oder wenn nicht anders machbar muss eine Isolation aus NE-Material zwischen Eisenwelle und Magnet eingefügt werden.
 
 
Ein einfacher erfolgreicher Test des Sensors ist hier beschrieben: http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=322373#322373

===Drehgeber Sharp GP1A30 und GP1A38===

[[Bild:gp1a30.jpg|center]]

Beim Sharp GP1A30 und GP1A38 handelt es sich um Gabellichtschranken mit inkrementaler Drehgeberfunktion. Beide sind im Grunde von den Anschlüssen identisch, lediglich kann GP1A38 noch etwas höhere Drehzahlen messen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gabellichtschranken können mit dieser sowohl Drehzahl als auch Drehrichtung ermittelt werden. Notwendig sind dafür nur 2 digitale Ports. Verzichtet man auf die Auswertung der Drehrichtung, reicht nur ein Port.
Der Sensor hat den Vorteil, dass die Signale bereits TTL-kompatibel sind und direkt an ein Controllerboard angeschlossen werden können. Ein Beispielprogramm zu [[RN-Control]] findet man hier

* [[Beispiel Drehzahlmessung mit RN-Control]]

[[Bild:GP1A30.gif|center]]

Die Auswertung inkrementaler Drehgeber ist recht einfach. Ein Ausgang liefert einen Impuls pro Markierung (Scheibe auf der Welle). Prüft man bei jedem Impuls (Flanke) noch gleichzeitig den aktuellen Pegel des zweiten Ausganges, so kann daraus die Drehrichtung abgeleitet werden.

Der Signalverlauf an den Sensorausgängen ist phasenversetzt:

[[Bild:inkremental1.gif|center]]

[[Bild:drehgeber_an_rncontrol.gif|center|framed|Beispielschaltung, wenn man lediglich die Drehzahl ohne Drehrichtung auswerten möchte. Als Widerstand hat sich 330 Ohm als gut erwiesen.]]

==Optische Sensoren==
===Helligkeit===
Die Hauptanwendung solcher Sensoren ist, den hellsten Fleck im Raum zu finden.
Dies ist auch Teil vieler Roboterwettbewerbe. (Robo Callenge (2002 sic!), 'Ein Platz an der Sonne')

Solche Sensoren können einfache [[LDR]]s oder [[Photodioden]] bzw. [[Phototransistoren]] sein.
LDRs haben den Vorteil, dass sie relativ hoch aussteuern, der große Nachteil ist aber, dass diese Sensoren ziemlich wärmeempfindlich und etwas träge sind.
Photodioden und Phototransistoren haben den Vorteil, dass sie sehr genau sind, aber nicht besonders hoch aussteuern. Diese sollte man evtl. über einen OpAmp verstärken.

[[Bild:fotowiderstand.jpg|center|framed|Ein typischer Fotowiderstand]]

[[Bild:SFH300.jpg|center|framed|SFH300, ein typischer Phototransistor]]

Alternativ kann auch ein digitaler Lichtsensor verwendet werden, den man direkt an den I2C- oder SM-Bus anschliessen kann. Man erspart sich Auswertung, Temperaturkompensation und Signalaufbereitung, allerdings ist der Anschluss meistens schwieriger, weil der Sensor in SMD-Bauform gebaut ist und 3,3 anstatt 5 Volt braucht.
[[Bild:Lichtsensor.jpg|center|framed|Ein digitaler Lichtsensor für den I2C-Bus (TSL2561 der Frima Taos)]]

Die Suche nach dem hellsten Fleck im Raum ist wie ich finde ein gutes Einsteigerthema!

===CNY70===

Der CNY70 ist ein Foto-Reflex Optokoppler. In einem würfelförmigem Gehäuse befindet sich eine Infrarot LED als Sender und ein Infrarot Fototransistor als Empfänger. Damit kann auf kurze Entfernung (wenige Millimeter) das reflektierte Licht der IR-LED durch den IR-Fototransistor gemessen werden.

{|
|[[Bild:cny70.jpg|thumb|200px|CNY70]]
|[[Bild:cny70_pinout.jpg|framed|CNY70 Vishay Pinout]]
|}

'''Achtung:''' Es existiert auch noch ein CNY70 von Temic mit anderer Pinbelegung, dort ist der Fototransistor verdreht eingebaut.

Der CNY70 eignet sich für eine Vielzahl von Sensoren. Z.B. als Liniensensor, Radencoder, Abgrunddetektor und Lichtschranke. Allerdings ist er empfindlich gegen Streulicht, da das Licht der IR-LED nicht moduliert ist.

[[Bild:cny70_schem1.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Liniensensor]]

Der Liniensensor benötigt 2 A/D Wandler Eingänge des Prozessors. Die CNY70 sollten so nah wie möglich in Bodennähe angebracht sein (1..3mm). Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR-LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Liniensensor nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

[[Bild:cny70_schem2.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Radencoder mit Schmitt-Trigger]]

Die Radencoder benötigen zwei digitale Eingangsports des Prozessors. A/D Wandler sind nicht nötig, da die Schmitt-Trigger Gatter für saubere Logik Signale sorgen. Die CNY70 sollten so nah wie möglch an den Rädern sitzen (1..2mm). Die gewählten Widerstandswerte für R17/R19 bzw. R18/R20 sind optimiert für Radencoder die auf Transparentfolie gedruckt und auf Aluminium Räder aufgeklebt werden. Für Radencoder die auf Papier ausgedruckt werden, sind andere Widerstandswerte notwendig.
Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Radencoder nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

===Distanzsensor IS471F===

IS471F - Hinderniserkennung mit Infrarot Distanzsensor

Das hier vorgestellte IC IS471F erlaubt eine einfache und sogar recht preisgünstige Hinderniserkennung per Infrarot. Dazu muss im Wesentlichen nur noch eine Infrarot-Diode an das IC angeschlossen werden. Das modulierte Licht wird von einem Gegenstand direkt auf das IC zurückgeworfen und somit das Hindernis erkannt. Tageslicht/Fremdlicht stört den IS471 überhaupt nicht, da das Licht mit einer bestimmten Frequenz moduliert wird.

[[Bild:is471.png|center]]

Der normale Schaltungsaufbau sieht also wie oben abgebildet aus! In der Praxis kann das dann in etwa so aussehen:

[[Bild:is471beispiel.jpg|center]]

Das englische Datenblatt findet man im Roboternetz-Download-Bereich

Die normale Reichweite ist in gewissen Grenzen abhängig von der Farbe des Hindernisses. In der Regel reicht sie jedoch einige cm, so dass langsame Roboter durchaus sehr gut damit zurechtkommen. Durch besonders helle Infrarot-LEDs und durch zusätzliche LED-Fassungen kann man die Reichweite erhöhen. Wem das noch nicht reicht, der kann über einen zusätzlichen Transistor die Strahlungsleistung der LED noch weiter erhöhen.

[[Bild:is471verstaerkung.png|center]]

<center>
http://www.roboternetz.de/bilder/mehrereis471.gif
</center>

===Sharp Infrarotsensoren===

Sharp hat eine ganz interessante Serie von Bausteinen herausgebracht, mit denen ein Roboter sogar recht genau Entfernungen messen kann. Das Messergebnis ist nahezu unabhängig von der Farbe und Helligkeit des gemessenen Objektes. Die Ansteuerung ist sehr einfach, der Sensorausgang kann zum Beispiel direkt an einen analogen Eingang eines Mikrocontrollers angeschlossen werden. Die Sensoren sind unter den Roboter-Bastlern weit verbreitet.
Bei vielen Händlern erhältlich kosten die Sensoren derzeit je nach Typ und Händlerspanne zwischen 13 bis 25 Euro. 

[[Bild:Sharpentfernungssensor.jpg|center]]

Oft werden selbst in kleinen Roboter-Projekten mehrere dieser Sensoren genutzt, da sie nur einen äußerst engen Erfassungsbereich haben. Sie eignen sich daher sehr gut zur Vermessung einer Umgebung, insbesondere dann, wenn sie drehbar auf einem Servo montiert werden. Als Kollisionsschutz sind sie wegen des engen Winkels nur bedingt geeignet, zu diesem Zweck eignen sich zum Beispiel Ultraschallsensoren besser.
Das Funktionsprinzip der Sensoren ist einfach. Der Sensor besteht aus Sender und Empfänger. Der Sender sendet einen Infrarot-Strahl aus, der vom Hindernis reflektiert wird. Je nach Entfernung trifft der reflektierte Strahl an einer unterschiedlichen Stelle auf den Empfänger (ein sog. Position Sensitive Device, PSD). Der Empfänger setzt den Auftreffpunkt in einen analogen Spannungswert um. Eine schöne Skizze dazu:

[[Bild:sharpfunktion.jpg|center]]
{{FarbigerRahmen|
Wenn man diese Sensoren an Robotern einsetzt, will man meist Hindernisse mit senkrecht stehenden Kanten erkennen. Montiert man den Sensor jedoch in waagrechter Lage, können sich Fehlmessungen ergeben, wenn sich ein Objekt am Sensor vorbeibewegt (z.B. wenn sich der Roboter dreht). Es wird an der Kante kurzzeitig eine Entfernung gemessen, die geringer als die tatsächliche Entfernung zum Hindernis ist (oder auch größer als die Entfernung zu einem zweiten Hindernis hinter dem ersten, je nach Bewegungsrichtung!). Man löst dieses Problem, indem man den Sensor in senkrechter Position montiert, also so, dass die beiden Linsen übereinander statt nebeneinander liegen. Dies wird auch im Datenblatt des Sensors empfohlen: der Sensor sollte immer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Hindernisses montiert werden.

Sehr deutlich erkennt man diese Messfehler, wenn man den Sensor als eine Art 3D-Scanner einsetzt: http://www.team-iwan.de/technik/sharp1.php
}}

{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
Die Gehäuse dieser Sensoren sehen wie ganz gewöhnlicher Kunststoff aus. Sie bestehen jedoch aus leitfähigem Material! (Kaum zu glauben, aber einfach nachprüfbar: zwischen den beiden Befestigungslöchern misst man einen Widerstand von etwa 250 bis 300 Ohm). Außerdem ist das Gehäuse mit dem Masseanschluss verbunden. Dies ist normalerweise nicht weiter wichtig, da die Sensoren meist entweder isoliert (zB auf Kunststoffteilen) oder auf einem geerdeten/mit Masse verbundenen Metallchassis montiert werden. Wenn man aber die Sensoren abschalten will, um Strom zu sparen (die Sensoren verbrauchen etwa 30 bis 40mA), muss man bei nicht isolierter Montage unbedingt die Plusleitung schalten! Wenn man die Masse-Zuleitung unterbricht, ist der Sensor sonst trotzdem noch über das Gehäuse und das Chassis mit Masse verbunden und wird nicht deaktiviert!
|}

'''Einige der beliebtesten Bausteine sind:'''

====Sharp GP2D12====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.
Dies ist der am häufigsten eingesetzte Sharp-Typ bei mobilen Robotern.

[[Bild:GP2D12anschluss.gif|center]]

====Sharp GP2YA21YK====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

====Sharp GP2D120====
Distanz 4-30 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

====Sharp GP2Y0A02YK====
Distanz 20-150 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

<center>
http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/images/artikelbilder/sensoren/gp2y0a02yk_diagramm.gif
</center>

====Sharp GP2D02====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch 8-Bit-Digitalausgang übermittelt.

====Sharp GP2D150====
Distanz 3-30 cm - 1 Bit Schaltausgang.

Datenblätter zu den oberen Sensoren findet man im Download-Bereich des Roboternetzes, siehe unter [[#Weblinks]].

Um die analogen Spannungen der Sensoren in eine Entfernung umzurechnen, kann man sich mit Hilfe des Datenblattes oder einfacher Probemessungen Tabellen erstellen, welche dann vom Controller zur Umsetzung genutzt werden.
Bequemer ist allerdings eine Näherungsformel:

====Formel zur Entfernungsberechnung====
D = A/(X-B)

D ist die Entfernung
X ist der Ausgabewert des Sensors
A ist die Steigung der Kurve A/X
B ist der Offset der Kurve

Die Konstanten A und B ermittelt man am besten über zwei Probemessungen:

D und X sind die Entfernung und der Ausgabewert der ersten Messung (z.B. bei 20 cm)
D' und X' sind die Entfernung und der Ausgabewert der zweiten Messung (z.B. bei 60 cm)

A = ((X' - X) * D' * D) /(D - D' )
B = (D' * X' - D * X) /(D' - D)

====GP2D12 Messkurve====

[[Bild:gpd12kurve.gif|center]]

====GPD120 Messkurve====

[[Bild:gpd120kurve.gif|center]]

==Ultraschall Sensoren==
===Ultraschallsensoren SRF04===
Die Firma '''Devantech''' hat eine Serie von sehr günstigen und kleinen Ultraschallsensoren entwickelt, die sich im Bereich "autonome Robotersysteme" durchgesetzt haben. Sie sind sehr verbreitet, da sie auch für "Hobby-Robotiker" erschwinglich sind und es sich nicht lohnen würde vergleichbare Module selber zu bauen, da diese meistens ungenauer und teurer wären.

Bekannt wurde die Serie durch den '''SRF04'''. Mit seinen kleinen Abmessungen, der niedrigen Stromaufnahme und der hohen Genauigkeit ist er für kleine Messaufgaben im Entfernungsbereich von 3 cm bis 3 m gut geeignet. Der SRF04 kann einen 3 cm dicken Besenstiel in 2 m Entfernung erkennen und wird durch ein [[PWM]]-Signal ausgewertet.

[[Bild:srf_04a.jpg]] [[Bild:srf_04.jpg]]

===Ultraschallsensor SRF05===
Der Nachfolger des SRF04 ist der neue SRF05. Er besitzt noch eine etwas höhere Reichweite bis 4 Meter. Zudem besitzt er neben dem kompatibel Mode zu SRF04 noch eine Betriebsart bei der er über einen einzigen Port (Pin) gesteuert wird. Das heißt sowohl der Start der Messung und das Ergebnis wird über die gleiche Leitung übertragen. [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:Srf05mode1.jpg|center]]

[[Bild:srf05mode2.gif|center]]

[[Bild:srf05mode2diagram.gif|center]]

===SRF08===
Die Alternative zu SRF04 und SRF05 ist der beliebte '''SRF08''' und dessen Nachfolger '''SRF10''', der nun über den [[I2C]]-Bus ausgewertet werden kann und über eine Reichweite von 3 cm bis 6 m verfügt. Er hat eine noch kleinere Stromaufnahme und zusätzlich befindet sich auf der Platinenfront ein Fotowiderstand (LDR), dessen Lichtmesswerte sich ebenfalls über den [[I2C]]-Bus auswerten lassen. Durch den SRF08 wird es möglich, auch bis zu 16 Mehrfachechos von weiter hinten gelegenen Gegenständen auszuwerten, die bei dem SRF04 ignoriert wurden. Über den [[I2C]]-Bus kann man die Messwerte in Zentimeter, Zoll und in der Laufzeit µs auslesen und spart sich somit die externe Auswertung der Laufzeit wie bei dem SRF04. Weiterhin können insgesamt 16 SRF08-Module an einen [[I2C]]-Bus angeschlossen werden.

[[Bild:srf08_a.jpg]] [[Bild:srf08_b.jpg]]

===SRF08 Programmbeispiel===

[[SRF08 mit avr-gcc|SRF08 Programmbeispiel mit AVR-GCC]]

SFR08 Programm Beispiel mit [[Bascom]]
Über die grundsätzliche Behandlung des [[I2C]]-Bus mit [[Bascom]] kann man [[I2C|hier]] nachlesen.

Const Sf08_adr_0 = &HE0 ' I2C Adresse
Const Sf08_c_range = 100 ' Reichweite
Const Sf08_c_gain = 1 ' Empfindlichkeit

Die Adresse ist der Default-Wert für den Sensor, und kann eingestellt werden.
Range und Gain sind anzupassen, die angegeben Werte sind aber mal grundsätzlich verwendbar.

'''Setup'''
Nach dem Reset sind einmal Range und Gain zu setzen.

'''Setzen Range'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' register "range"
I2cwbyte Sf08_c_range
I2cstop

'''Setzen Gain'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 1 ' register "gain"
I2cwbyte Sf08_c_gain
I2cstop

'''Abfrage Trigger'''

Die Abfrage soll laut Beschreibung in zwei Schritten erfolgen, zwischen denen ca 70 mS gewartet werden soll. Diese Zeit braucht das Gerät zum Messen.

'''Trigger'''
I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 0 ' register "Trigger"
I2cwbyte 81 ' Meßwert in Zentimetern

Waitms 70

'''Ergebnis abholen'''
<pre>
DIM Lsb as Byte
DIM Msb as Byte
DIM IVal as word

I2cstart ' Repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' Meßwert US

I2cstart ' repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 + 1 ' Device I2C Adresse READ!
I2crbyte Msb , Ack ' Bit 8-15
I2crbyte Lsb , Nack ' Bit 0-7
I2cstop

Ival = Makeint(lsb , Msb) ' umwandeln in Word (16 Bit)
</pre>

=== SRF10 Ultraschallsensor ===
SRF10 ist quasi der Nachfolger von SRF08. Er bietet die gleiche Leistung und ist sogar gegenüber Spannungsschwankungen noch etwas unempfindlicher als der Vorgänger. Der größte Vorteil besteht jedoch darin das er ca. 1/3 kleiner als sein Vorgänger ist.

[[Bild:srf10foto1.jpg]] [[Bild:srf10foto2.gif]]

Die technischen Daten sind ähnlich:
* Betriebsspannung: 5V
* Stromaufnahme: ca. 3mA Standby, ca. 15mA während des Messens Frequenz: 40KHz
* Maximale Reichweite: 6 m
* Minimale Reichweite: 4 cm
* Messwerterfassung: intern, kein externer Controller zur Zeitmessung notwendig
* Interface: Standard – I2C (passend zu zahlreichen Controllerboards, z.B. RN-Control)
* Ausgabeformat: µs, cm oder Zoll
* Feature: Analogverstärkung 40 - 700 (einstellbar, 16 Stufen)
* Abmessungen: 32mm x 15mm x 10mm
* Hersteller: Devantech Ltd

*[[Ultraschall_SRF10_an_RN-Control|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:srf10ausbreitung.gif|center]]

===SRF02 Ultraschallsensor===
Der erste Sensor aus der SRF-Reihe der mit nur einem Ultraschallwandler auskommt. Dennoch können sich die Leistungen zeigen. Vor allem die Tatsache, dass sowohl RS232- und I2C-Bus-Schnittstelle vorhanden ist, dürfte viele Bastler erfreuen.

* Betriebsspannung 5V (stabilisiert)
* Stromaufnahme nur 4mA (typisch)
* Ultraschallfrequenz 40khz
* Reichweite 15cm bis 6 Meter
* Schnittstelle RS232 (TTL) und I2C-Bus
* Ausgabeeinheit wahlweise mm, inch oder uS
* Einfachste Verwendung, keine Kalibration/Justierung notwendig
* Größe 24mm x 20mm x 17mm

[[Bild:srf02_germany.jpg]]

Einige Bascom Programmbeispiele zum SRF02 findet man unter [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]

=== Vergleichstabelle ===
<div align="center">
{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
|'''SRF10'''
|'''SRF08'''
|'''SRF05'''
|'''SRF04'''
|'''SRF02'''
|-
|'''Betr. Spannung'''
|5V
|5V
|5V
|5V
|5V
|-
|'''Stromaufnahme'''
|3mA typ., 15mA max.
|3mA typ., 15mA max.
|4mA typ., 30mA max.
|30mA typ., 50mA max.
|4mA typ.  
|-
|'''US Leistung'''
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|?? mW
|-
|'''Frequenz'''
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|-
|'''Bereich'''
|72º
|55º
|55º
|55º
|55º
|-
|'''Reichweite'''
|4cm - 6m
|3cm - 6m
|3cm - 4m
|3cm - 3m
|15cm - 6m
|-
|'''Triggerimpuls'''
|
|
|10µs min.
|10µs min.
|
|-
|'''Abmessung in mm'''
|32 x 15 x 10
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|24 x 20 x 17
|-
|'''Interface'''
|I2C
|I2C
|TTL Impuls
|TTL Impuls
|I2C o. RS232 TTL
|-
|'''Feature'''
|Minimodul
|Lichtsensor
|SRF04 Modus
|
|nur 1 US-Kapsel
|-
|'''Preis ca. *'''
|44,00 €
|44,00 €
|22,00 €
|25,00 €
|19,00 €
|}
</div>

'''*''' Der Preis dient nur zum Vergleich untereinander, nicht als Referenz !

==Kompaß==
===Kompaß-Modul CMPS03===
Laut der Doku ist diese Modul speziell für die Bedürnisse von Robotern gestaltet worden. Es mißt seine Lage relativ zum Erdmagnetfeld und liefert diesen Wert
* Als PWM-Signal
* Über I2C entweder 0-255 als Byte oder
* 0-3599 als 16-Bit Wert (MSB first)

In der vorliegenden Doku ist eine fixe I2C-Adresse von 0xC0 angegeben. Was leider noch fehlt, sind Angaben, ob und wie diese Adresse geändert werden kann.

Bei waagrechter(!) Montage ist das also ein Kompass, bei senkrechter Montage dieser Module kann man auch die Neigung in Nord-Süd-Richtung messen. Hierzu sind 2 Module nötig, die zueinander um 90° gedreht angeordnet sein müssen. Die Neigung in Ost-West-Richtung zu messen, ist dagegen leider nicht möglich. Wenn ein CMPS03 als Kompass verwendet werden soll, sind zwei Dinge zu beachten:
* Mindestens 20 cm Abstand von Eisen(Motore)
* Exakte horizontale Ausrichtung.
Eine Montage an einem langen Stab aus Holz oder Kuststoff hoch über dem Roboter ist sinnvoll.

Das Ganze ist eine Anwendung des Philips-KMZ51 Magnet-Feld-Sensors mittels eines PIC16F872

Gelegentlich sollte das Modul kalibriert werden. Das kann über den I2C-Bus, aber auch mittels einen Pins am Modul initiiert werden. Dafür muß am Pin6 für jede Himmelsrichtung einmal kurz GND angelegt werden. Diese 4 Meßpunkte nimmt das Modul auf und speichert sie im EEPROM.

Ein Beispielprogramm findet man hier:
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

[[Bild:cmps3pin.jpg|center]]

==Beschleunigung==

Beschleunigungssensoren messen die Beschleunigung, die auf sie wirkt - wenn sie auf dem Tisch liegen, messen sie beispielsweise die Erdbeschleunigung von 1g. In einem Auto können weitere Beschleunigungen hinzukommen: Zur Seite beim Kurvenfahren, nach vorne oder hinten beim Beschleunigen, oder bei zügiger Fahrt über eine Bergkuppe auch mal welche in vertikaler Richtung. 
Beschleunigungssensoren sind meist mehrdimensional ausgelegt, so dass für mehrere Achsen ein Sensor verwendet werden kann.

Anwendungen finden sie in ESP-Systemen in Autos, die u.a. über die Querbeschleunigung ausrechnen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder gar schleudert. 
Eine andere wichtige Aufgabe übernehmen sie zusammen mit Gyroskopen in Trägheitsnavigationssystemen, die dann sowohl die Lage im Raum als auch die Bewegung feststellen können.

Moderne Piezo-Sensoren sind nur noch chip-gross und können direkt in Schaltungen integriert werden.

Beispiele für solche Chips ist die Chipfamilie [[ADXL]] von Analog Devices. Sie umfaßt 1- und 2-Achs Accelerometer in verschiedenen Empfindlichkeiten. Der Test eines solchen Sensors ist hier beschrieben. http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=8525

==Drehung==

Um Drehungen zu messen, werden sogenannte Gyroskope, kurz "Gyros" verwendet. Typische Vertreter sind hier die [[ADXRS]]-Familie von Analog Devices. Diese sind allerdings, anders als die Beschleunigungssensoren, meistens nur für eine Achse ausgelegt. Die Ausgabe erfolgt meist analog, jede Ausgangsspannung entspricht einer bestimmten Drehrate in °/Sekunde.

Gemessen wird die Auswirkung der Corioliskraft auf zwei gleiche, in Bewegung gehaltene Massen. Diese schwingen radial, d.h. 90° verdreht zu der Achse, auf der die Drehung gemessen werden soll. Wird der Sensor um die Achse gedreht, ändert sich die Geschwindigkeit dieser Massen, da sie auf einer gedachten Scheibe abwechselnd nach innen und außen wandern. Je weiter sie außen sind, desto höher ist ihre Geschwindigkeit, je weiter innen, desto langsamer sind sie. Bei der Bewegung nach außen müssen sie also beschleunigt werden, andersherum genauso. Die dabei auftretenden Beschleunigungen werden mittels einiger Fühler gemessen, die einen Plattenkondensator bilden.

Eine Anwendung sind im Flugmodellbau Gyro-"Taillocks", die in Hubschraubern die Heckstabilität verbessern und ESP-Systeme in Autos, die u.a. durch die Messung der Gierrate, also der Drehung des Fahrzeugs um die Hochachse, feststellen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder sogar schleudert.

==Geschwindigkeit==

Geschwindigkeit kann unterschiedlich erfasst werden.
* Direkt am Rad oder Antrieb. Diese Methode wird häufig auch in Kfz verwendet, stößt jedoch an ihre Grenzen, wenn die Räder viel Schlupf haben.
* Gegenüber der Luft mittels [[Pitot-Tube]]. Das wird bei Flugzeugen so gemacht, oder z.B. in der Formel 1. Bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht zu gebrauchen
* Mittels eines optischen Sensors gegenüber dem Untergrund. Dafür kann ein [[Maussensor]] aus einer optischen Maus verwendent werden, evtl. mit einer Anpassung der Optik für einen geänderten Abstand.
* Mittels GPS-Empfang. Funktioniert nur unter freiem Himmel.
Siehe auch unter [[Sensoren für die Geschwindigkeitsmessung]]

==Temperatur==
===NTCs===
NTCs (Negative Temperature Coefficient) oder Heißleiter sind stromleitende Materialien, die bei hohen Temperaturen Strom besser leiten als bei tiefen, das heißt, mit steigender Temperatur sinkt ihr elektrischer Widerstand. Siehe auch unter [[NTC]]. Ein großer Vorteil ist die leichte Anwendung und der geringe Preis. Nachteil ist, dass der Widerstandswert sich nicht linear mit der Temperatur verändert.

[[Bild:ntc.gif]]

===PTCs===

PTCs sind Temperatursensoren, deren Widerstand sich mit steigender Temperatur erhöht. Dazu gehören

*PT100, PT1000 etc.
*Die KTYxx-xxx Reihe

==== KTY: Silizium Temperatursensoren ====

Die KTY-Temperatursensoren sind verglichen mit anderen Temperatursensoren verhältnismäßig günstig, haben dafür aber auch mehr Nachteile. 
Die Genauigkeit ist ziemlich eingeschränkt, weshalb die KTY-Temperatursensoren zuerst kalibriert werden sollten. Dies muss schaltungstechnisch oder in Software erfolgen, eine eingebaute Kalibrierung gibt es nicht. 
Andererseits lassen sich mittels Oversampling sehr hoch aufgelöst Temperaturen messen, was aufgrund mittelmäßiger Linearität (auch nach der Linearisierung) aber nur bei der Messung kleiner Temperaturunterschiede empfehlenswert ist. 
Linearisiert werden die KTY an 5 Volt mit einem Reihenwiderstand von etwa 2,7 kOhm bis 3,3 kOhm. 
http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=342164&sid=ad63fd51eb08bcf225389af5bbc4fcfd#342164

==== Diode als Temperatursensor ====
Die Flußspannung von Dioden ist temperaturabhängig. Für Siliziumdioden verringert sich die Spannung um etwa 2 mV pro Grad Temperaturerhöhung. Der Absolutwert der Flußspannung hängt vom Strom ab und variiert auch zwischen verschiedenen Chargen. Es ist also fast immer wenigstens ein Abgleich nötig.

===LM335 und LM35===

[[Bild:LM335.JPG|center]]

Der Temperatursensor LM335 funktioniert wie eine Z-Diode, die ihre Durchbruchspannung proportional zur Temperatur ändert. Beim Sensor LM335 beträgt diese Änderung 10mV/K, beim Sensor LM35 beträgt die Änderung 10mV/oC.

Der größte Unterschied zwischen den Sensoren ist der, dass am Ausgang des LM335 bei 0oC etwa 2,73V anliegen (273K = 0oC) und beim LM35 0V. Sollen negative Temperaturen gemessen werden, so muss man für den LM35 das Bezugspotential GND anheben (z.B. mit zwei Si-Dioden).

Von den Sensoren LM335 und LM35 gibt es auch noch genauere Ausführungen, welche einen geringeren Temperatur-Fehler ab Werk haben. Diese Versionen heißen LM15/LM25 bzw. LM135/LM235 und sind entsprechend teurer als die 3er Version (zum Vergleich: LM335 kostet bei Reichelt 0,89€, der LM135 jedoch 7,75€).

Der LM335 und LM35 messen nach einer einfachen Kalibrierung mit einem Poti, bis auf 1oC genau. Dazu muss man mit dem Poti die Ausgangsspannung bei 25oC auf 2,98V einstellen (2,98V / 0,01V/K = 298K = 25oC). Da der Sensor über seinen Messbereich sehr linear ist, braucht man nur bei einer Temperatur kalibrieren. Durch den Einsatz mehrerer in Reihe geschalteter Sensoren kann man das Ausgangssignal verstärken (bei drei LM335 erhält man dann 30mV/K anstatt 10mV/K) oder, wenn die Sensoren im Raum verteilt sind, einen einfachen Mittelwert bilden.

====Beschaltung und Dimensionierung eines LM335====
[[Bild:lm335schaltung.jpg|center]]
Da sich der Sensor wie eine Z-Diode verhält, muss der Strom durch diese begrenzt werden, um eine Verfälschung des Signals oder gar eine Zerstörung zu verhindern. Fließt jedoch zu wenig Strom durch die Diode, so treten Störungen auf und die Genauigkeit sinkt.

Der Strom wird auf einfache Weise wie bei einer LED durch einen Widerstand (hier R1) begrenzt. Der Strom sollte zwischen mindestens 450µA und maximal 5mA liegen. Bei einer Betriebsspannung von 5V kann also für 2mA ein Widerstand von etwa 2,5kOhm benutzt werden (R = U/I).

Die max. Betriebsspannung sollte 30V nicht überschreiten!

Zur Kalibrierung schließt man an ein 10kOhm Potentiometer zwischen V+ und V- (GND) des Sensors an und legt dessen Schleifer auf den ADJ-Pin. Nun stellt man die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Raumtemperatur (welche bekannt sein sollte) ein (1oC = 1K, 273K = 0oC). Kalibriert man den LM335 nicht, so kann dieser um bis zu 9K falsch gehen!

Im letzten Bild (ganz rechts) ist die schon angesprochene Reihenschaltung aufgezeichnet. Um ein größeres Ausgangssignal zu erhalten, kann man das Signal auch mit einem [[Operationsverstärker#Verstärker|Operationsverstärker]] verstärken. Das ist günstiger und man hat die Möglichkeit, das Signal um ein Vielfaches zu verstärken ohne einige Dutzend Sensoren einzusetzen!

Pin-Belegungen und weitere Daten finden sich im Datenblatt (kann man z.B. bei Reichelt herunterladen).

===Temperatur-Sensor LM75===

[[Bild:lm75.gif|center]]

Dieser Chip von National Semiconductors kann die Umgebungstemperatur mit einer Auflösung von 0.5o Grad Celsius messen und wird über einen I2C Bus angesprochen.

Der Messbereich:
*−25oC bis 100oC bei ±2oC(max)Genauigkeit.
*−55oC bis 125oC bei ±3oC(max)Genauigkeit.

Der LM75 bietet:
* Einen Schaltausgang (invertierbar) - z.B. für Ventilator, Heizung etc.
* Programmierbarer oberer und unterer Schaltpunkt.
* Schaltausgang alternativ auch als Interrupt verwendbar.
* Über von außen einstellbare I2C-Adresse. Bit 0 = R/W, Bits 1-3 einstellbar, Bit 4-7 fixe Adresse 0x9n
* Maximal 8 Stück LM75 an einem I2C Bus.

Durch I2C-Lesebefehle kann man die Temperatur (2x8Bit)auslesen.

Das erste Byte ist der Temperatur-Vorkommawert in ganzen Grad, als normales signed char. Das Bit 7 vom zweiten Byte bestimmt den Nachkommawert. Wenn Bit 7 gleich 1 so ist der Nachkommawert + 0.5oC. Auch dann + 0.5 oC wenn Vorkommawert negativ. Wenn Bit 7 gleich 0 so ist der Nachkommawert = 0. Bit 0-6 vom zweiten Byte sind ohne Bedeutung.

===Programm-Beispiel für LM75===
Der LM75 wird über den [[I2C]]-Bus angesprochen.
In BasCom, wo es ja keine signed char gibt, wird das Interpretieren auf sehr unterschiedliche Art empfohlen.

Ich empfehle:

dim Ival as integer
dim Msb as byte
dim Lsb as byte
I2cstart
I2cwbyte &H91 ' Lese-adresse !
If Err = 1 Then
I2cstop ' kein ACK vom LM75 --> irgendein Fehler
Ival = 9999 ' Zeichen, daß der Wert ungültig ist !
Else
I2crbyte Msb , Ack
I2crbyte Lsb , Nack
I2cstop
If Msb.7 = 1 Then
Ival = Makeint(msb , &HFF) ' auffüllen mit den Vorzeichen bits
Else
Ival = Makeint(msb , &H00) ' positiv, also bleibt es so
End If
Ival = Ival * 10 ' erweitern
If Lsb.7 = 1 Then
Ival = Ival + 5 ' fünf Zehntel Grad dazu
End If
End if

Man erhält als Ergebnis die Temperatur in 0,5 Grad Schritten (Natürlich nur, wenn's keine Fehler gab).

Ein weiteres Beispiel [http://www.darc-coburg.de/modules/wiwimod/index.php?page=LM75]

==Resistive Sensoren==
Resistive Sensoren bzw. Linearpotentiometer arbeiten als Spannungsteiler über einer Hybridleitplastik- schicht und sind in unterschiedlichen Bauformen erhältlich; z.B. für Zylindereinbau, Klemmbock- u. Gelenkaugenbefestigung oder Taster.
Deren Einsatzgebiete sind vorwiegend in der Industrie.

==Kapazitive Sensoren==

Ein Beispiel für kapazitive Sensoren sind Luftfeuchtigkeitsmesser, die ihre Kapazität entsprechend der Luftfeuchtigkeit ändern. Das Auslesen der Kapazität kann prinzipiell über das Ausmessen von Ladekurven geschehen. Dies ist jedoch bei kleinen Kapazitäten nicht praktisch durchführbar, weshalb man in diesem Falle meist einen Schwingkreis baut, dessen Frequenz man dann misst und so dann zusammen mit der bekannten Induktivität der Spule die Kapazität des Kondensators ausrechnen kann.

[[Bild:feuchtesensor.gif|framed|center|Valvo Feuchtigkeitssensor 10-90% (Kapazität: 122 pF bei TU = 25 °)]]

==Induktive Sensoren==
Induktiver Näherungsschalter

Sensoren die ihre Induktivität entsprechend der Messgröße ändern können auch mit Hilfe eines Schwingkreises mit bekannter Kapazität ausgemessen werden.

...

==Piezoelektrische Sensoren==
Hier ist ein Experiment dargestellt das die Funktion von Piezowandlern demonstriert.

Drückt man auf eine längliche Glasplatte (Mikroskopträger Länge 76mm), die an den Enden auf je einem Piezo Wandler gelagert ist, dann ergeben sich Signale, die von den Kräften auf die Wandler abhängig sind.

Die Summe der beiden Kräfte entspricht der Gesamtkraft. Das Verhältnis der beiden Kräfte entspricht dem Verhältnis der Abstände des Druckpunktes zum Wandler.

[[Bild:Piezowandler.jpg|center]]

Im Versuch wurde mit der Frequenz von ca. 4Hz (0,5s/div) von einem Ende bis zum anderen auf die Platte gedrückt. (Tonleiter). Die Signale der beiden Wandler sind im Oszillogramm aufgetragen und die Folge der Druck-Positionen ist auf den ersten Blick schon mal nachvollziehbar.

==PIR Passiv Infrarot Sensoren==
Hier handelt es sich um Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder. Bewegungsmelder regieren beim Eintritt einer Person (Tier) in das Erfassungsfeld des Sensors. Die Anwendungsmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt, man kennt die Technik ja von vielen Terrassenlampen, welche sich beim vorbeigehen automatisch einschalten.
Reagiert wird also auf die Körperwärme einer sich im Erfassungsfeld bewegenden Person.
[[Bild:pir.jpg|right]]
Zum Prinzip:
Wärmestrahlen, die einen Erfassungsvorgang auslösen, liegen im Infrarot-Bereich des Wellenspektrums. In diesem Bereich gibt der menschliche Körper seine Wärmestrahlung ab. Leuchtmittel wie Glüh- , Halogen- und Entladungslampen, die für eine Strahlung im sichtbaren Bereich um 0,555 μm entwickelt wurden, geben jedoch auch einen erheblichen Teil an Wärmestrahlung im Infrarot-Bereich ab.
Im Spektrum oberhalb des sichtbaren Licht, ab 0,780 μm, beginnt der Infrarot-Bereich. Die Wellenlänge
dieser IR-Strahlung ist abhängig von der Temperatur eines Körpers. Die Wärmestrahlung
des Menschen hat ihr Maximum zwischen 9 und 10 μm im Infrarot-Bereich.
Diese Tatsache nutzt der PIR Sensor mittels sogenannter pyroelektrischer IRDetektoren, welche eine hohe Empfindlichkeit im langwelligen Infrarot-Bereich aufweisen. Die Infrarot-
Strahlung verhält sich ähnlich wie sichtbares Licht. Sie kann reflektiert und durch Linsen
gebündelt werden.
Basis eines solchen IR-Detektors (Sensors) sind Lithium-Tantalatkristalle. Diese Kristalle erzeugen,
bei Wärmeänderung (positive oder negative Temperaturänderung), eine elektrische Spannung.
Die von den Kristallen abgegebene Spannung liegt im Bereich von einigen μV (μV = millionstel Volt) und ist von folgenden Bedingungen abhängig:
* Der Intensität der Wärmequelle (Temperatur und Größe)
* Dem Umgebungsmedium (Temperatur, unterschiedliche Luftfeuchtigkeit)
* Der Entfernung zwischen Wärmequelle und IR-Sensor
* Der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Wärmequelle
* Der Empfindlichkeit des PIR-Elementes (frequenzabhängiges Bandpaßverhalten mit Maximum bei ca. 0,1 Hz)

Zur Unterdrückung von Einflüssen aus der Umgebung (übliche wetterbedingte Temperaturänderungen), sind in jedem Sensor 2 Kristalle antiparallel geschaltet.
Einer der Kristalle gibt, bei Auftreffen von Wärmestrahlung einen positiven, der andere einen negativen Spannungsimpuls ab. Wärmeänderungen die gleichzeitig und mit gleicher Intensität auf beide Kristalle einwirken lösen so keinen Erfassungsvorgang aus, denn die beiden Impulse heben sich gegenseitig auf. Dadurch ist ein Auslösen bei Wärmeänderungen der Umgebung weitgehend ausgeschlossen.
Anders verhält es sich bei schnellen Bewegungen. Die Lithiumtantalat-Kristalle geben, entsprechend
der Bewegung und der dadurch hervorgerufenen Wärmeänderung im Erfassungsfeld, ihre
Impulse zeitversetzt ab. Die beiden Impulse addieren sich zu einer Wechselgröße mit höherer
Signalamplitude. Dieses elektrische Ausgangssignal ist proportional der Wärmeänderung und führt zur Meldung einer Bewegung.

==Autoren==
* [[Benutzer:PicNick|PicNick]]
* [[Benutzer:Frank|Frank]]
* [[Benutzer:Dennis.strehl|Dennis.strehl]]
* [[Benutzer:Florian|Florian]]
* [[Benutzer:BASTIUniversal|BASTIUniversal]]
* Topic
* [[Benutzer:Manf|Manf]]

==Siehe auch==
* [[Navigation]]
* [[Sensoren]]
* [[Graycode]]
* [[Ultraschall SRF10 an RN-Control]]
* [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl]]
* [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

==Weblinks==
*[http://www.ikm.uni-karlsruhe.de/forschung/pzt_webseiten/de/grundlagen/pyro.html Piezoelektrische Sensoren]
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=category&cat_id=2 Datenblätter im Download-Bereich des Roboternetz]
*[http://www.nxp.com/acrobat_download/various/SC17_GENERAL_TEMP_1996_3.pdf KTY Sensor Datenblatt]
*[http://www.tranzistoare.ro/datasheets2/83/83853_1.pdf NTC Datenblatt]

[[Category:Robotikeinstieg]]
[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Elektronik]]
[[Category:Sensoren]]

Sensorarten

2009-01-03T12:48:03Z

Newbie.at: /* Ultraschallsensoren SRF04 */

==Welche Sensorarten gibt es==
Damit sich ein Roboter in seiner Umgebung bewegen kann, ohne an Hindernisse anzustoßen, und damit er ein Ziel finden und ansteuern kann, muß er irgendwie seine Umwelt "wahrnehmen".
Hauptanwendung für diese Informationen aus der Umwelt ist die [[Navigation]].
Auf dieser Seite werden die wichtigsten Sensorarten und damit es praktischer wird auch zugleich die populärsten Robotik- und Modellbau-Sensortypen vorgestellt. Auch die Pinbelegung und Anschlussmöglichkeiten dieser Sensoren werden kurz erläutert.

==Bumpers==
Als Bumpers bezeichnet man eine Art Stoßstange, die einen Mikro-Switch auslöst.

[[Bild:microschalter.jpg|center]]

Die Auswertung erfolgt am besten digital an einem Pin mit Pull-up Widerstand. Man kann den Eingang pollen (abfragen), aber auch einen Interrupt auslösen lassen. -->

==Whiskers (Fühler)==
Das sind flexible Kunststoff-Streifen von ca. 10 cm Länge, eigentlich für Datenhandschuhe vorgesehen. Aber man kann sie auch als Fühler einsetzen, und daher auch für die Kollisions-Sensorik verwenden. Beim Verbiegen steigt der Widerstand an.

[[Bild:flexs_200.jpg|center]]

Um zu messen, wird mit einem zweiten Widerstand ein Spannungsteiler aufgebaut, der dann mit einem Analog-Eingang einen Grad der Verbiegung erkennen läßt. Sie werden häufig auch Flexsensoren genannt. -->

==Incremental-Geber==
Dienen zur Erfassung von Drehzahl bzw. der Messung von Wegstrecken

===austriamicrosystems AS5040===
 
[[Bild:AMS-general_200x200.jpg|right]]
[[Bild:AMS-chip_109x104.jpg|left]]

Der AS5040 kann absolute Winkelpositionen an einer Achse messen. Die Messung wird indirekt über ein Magnetfeld mittels Hallsensoren durchgeführt. Aufgrund der Anordnung der Hallsensoren und der Integration der Sensoren direkt in Silizium wird eine sehr hohe Genauigkeit bei der Messung erreicht. Das Messprinzip kompensiert ausserdem Störgrössen, wie externes Magnetfeld, Alterungseinflüsse, Temperaturschwankungen und mechanische Toleranzen.

 
Die komplette Auswertung der Sensorsignale geschieht auf dem Chip. 

[[Bild:AMS-block_700x242.jpg|center]]

[[Bild:AMS-pcb_200x152.jpg|right]]
 
Durch die hohe Integration reduziert sich die zusätzliche Beschaltung des Chips auf wenige Bauteile, beispielsweise ein paar Filterkondensatoren.
 
Die Winkelencoderfamilie von austriamicrosystems besitzt vielfältige Schnittstellen, um den Winkelwert zu übertragen

{| {{Blauetabelle}}
|Seriell SSI
|Standard Schnittstelle für Winkelencoder in der Industrie
|-
|PWM
|erzeugt abhängig vom Winkel eine entsprechende Pulslänge, läßt sich sehr schön mit der Capturefunktion eines Controllers messen und braucht nur eine Leitung
|-
|I2C
|direkte Schnittstelle zum Microcontroller
|-
|Analog
|kompatible Schnittstelle um beispielsweise Potiapplikationen zu ersetzen
|-

|Inkremental
|klassische Schnittstelle um relative Bewegungen zu messen, keine Absolutmessung möglich
|-
|BLDC
|erzeugt direkt die Kommutierung für einen bürstenlosen Motor. Durch die höhere Auflösung gegenüber einer 3-Hall-Schalterlösung kann der BLDC mit einem wesentlich höheren Drehmoment gestartet werden
|}

[[Bild:AMS-magnet_354x421.jpg|left]]
 
Bei der Auswahl des Magnets ist darauf zu achten, dass sogenannte Selten-Erde-Magnete verwendet werden. http://de.wikipedia.org/wiki/Seltene_Erden Diese erzeugen ein besonders starkes Magnetfeld, das im 1-Tesla-Bereich liegt. Im Zentrum des Magnetfelds ist ein linearer Bereich, der für die Genauigkeit der Messung ausschlaggebend ist. Solange die Hallsensoren in diesem Bereich liegen, kann eine unkalibrierte Genauigkeit von +/- 0.5 Grad gewährleistet werden. Weiterhin ist zu beachten, dass der Magnet nicht direkt auf eine Eisenwelle montiert wird. Die Eisenwelle verursacht quasi einen magnetischen 'Kurzschluss' und entzieht damit den Hallsensoren das Magnetfeld. Idealerweise sollte eine NE-Welle verwendet werden, oder wenn nicht anders machbar muss eine Isolation aus NE-Material zwischen Eisenwelle und Magnet eingefügt werden.
 
 
Ein einfacher erfolgreicher Test des Sensors ist hier beschrieben: http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=322373#322373

===Drehgeber Sharp GP1A30 und GP1A38===

[[Bild:gp1a30.jpg|center]]

Beim Sharp GP1A30 und GP1A38 handelt es sich um Gabellichtschranken mit inkrementaler Drehgeberfunktion. Beide sind im Grunde von den Anschlüssen identisch, lediglich kann GP1A38 noch etwas höhere Drehzahlen messen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gabellichtschranken können mit dieser sowohl Drehzahl als auch Drehrichtung ermittelt werden. Notwendig sind dafür nur 2 digitale Ports. Verzichtet man auf die Auswertung der Drehrichtung, reicht nur ein Port.
Der Sensor hat den Vorteil, dass die Signale bereits TTL-kompatibel sind und direkt an ein Controllerboard angeschlossen werden können. Ein Beispielprogramm zu [[RN-Control]] findet man hier

* [[Beispiel Drehzahlmessung mit RN-Control]]

[[Bild:GP1A30.gif|center]]

Die Auswertung inkrementaler Drehgeber ist recht einfach. Ein Ausgang liefert einen Impuls pro Markierung (Scheibe auf der Welle). Prüft man bei jedem Impuls (Flanke) noch gleichzeitig den aktuellen Pegel des zweiten Ausganges, so kann daraus die Drehrichtung abgeleitet werden.

Der Signalverlauf an den Sensorausgängen ist phasenversetzt:

[[Bild:inkremental1.gif|center]]

[[Bild:drehgeber_an_rncontrol.gif|center|framed|Beispielschaltung, wenn man lediglich die Drehzahl ohne Drehrichtung auswerten möchte. Als Widerstand hat sich 330 Ohm als gut erwiesen.]]

==Optische Sensoren==
===Helligkeit===
Die Hauptanwendung solcher Sensoren ist, den hellsten Fleck im Raum zu finden.
Dies ist auch Teil vieler Roboterwettbewerbe. (Robo Callenge (2002 sic!), 'Ein Platz an der Sonne')

Solche Sensoren können einfache [[LDR]]s oder [[Photodioden]] bzw. [[Phototransistoren]] sein.
LDRs haben den Vorteil, dass sie relativ hoch aussteuern, der große Nachteil ist aber, dass diese Sensoren ziemlich wärmeempfindlich und etwas träge sind.
Photodioden und Phototransistoren haben den Vorteil, dass sie sehr genau sind, aber nicht besonders hoch aussteuern. Diese sollte man evtl. über einen OpAmp verstärken.

[[Bild:fotowiderstand.jpg|center|framed|Ein typischer Fotowiderstand]]

[[Bild:SFH300.jpg|center|framed|SFH300, ein typischer Phototransistor]]

Alternativ kann auch ein digitaler Lichtsensor verwendet werden, den man direkt an den I2C- oder SM-Bus anschliessen kann. Man erspart sich Auswertung, Temperaturkompensation und Signalaufbereitung, allerdings ist der Anschluss meistens schwieriger, weil der Sensor in SMD-Bauform gebaut ist und 3,3 anstatt 5 Volt braucht.
[[Bild:Lichtsensor.jpg|center|framed|Ein digitaler Lichtsensor für den I2C-Bus (TSL2561 der Frima Taos)]]

Die Suche nach dem hellsten Fleck im Raum ist wie ich finde ein gutes Einsteigerthema!

===CNY70===

Der CNY70 ist ein Foto-Reflex Optokoppler. In einem würfelförmigem Gehäuse befindet sich eine Infrarot LED als Sender und ein Infrarot Fototransistor als Empfänger. Damit kann auf kurze Entfernung (wenige Millimeter) das reflektierte Licht der IR-LED durch den IR-Fototransistor gemessen werden.

{|
|[[Bild:cny70.jpg|thumb|200px|CNY70]]
|[[Bild:cny70_pinout.jpg|framed|CNY70 Vishay Pinout]]
|}

'''Achtung:''' Es existiert auch noch ein CNY70 von Temic mit anderer Pinbelegung, dort ist der Fototransistor verdreht eingebaut.

Der CNY70 eignet sich für eine Vielzahl von Sensoren. Z.B. als Liniensensor, Radencoder, Abgrunddetektor und Lichtschranke. Allerdings ist er empfindlich gegen Streulicht, da das Licht der IR-LED nicht moduliert ist.

[[Bild:cny70_schem1.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Liniensensor]]

Der Liniensensor benötigt 2 A/D Wandler Eingänge des Prozessors. Die CNY70 sollten so nah wie möglich in Bodennähe angebracht sein (1..3mm). Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR-LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Liniensensor nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

[[Bild:cny70_schem2.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Radencoder mit Schmitt-Trigger]]

Die Radencoder benötigen zwei digitale Eingangsports des Prozessors. A/D Wandler sind nicht nötig, da die Schmitt-Trigger Gatter für saubere Logik Signale sorgen. Die CNY70 sollten so nah wie möglch an den Rädern sitzen (1..2mm). Die gewählten Widerstandswerte für R17/R19 bzw. R18/R20 sind optimiert für Radencoder die auf Transparentfolie gedruckt und auf Aluminium Räder aufgeklebt werden. Für Radencoder die auf Papier ausgedruckt werden, sind andere Widerstandswerte notwendig.
Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Radencoder nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

===Distanzsensor IS471F===

IS471F - Hinderniserkennung mit Infrarot Distanzsensor

Das hier vorgestellte IC IS471F erlaubt eine einfache und sogar recht preisgünstige Hinderniserkennung per Infrarot. Dazu muss im Wesentlichen nur noch eine Infrarot-Diode an das IC angeschlossen werden. Das modulierte Licht wird von einem Gegenstand direkt auf das IC zurückgeworfen und somit das Hindernis erkannt. Tageslicht/Fremdlicht stört den IS471 überhaupt nicht, da das Licht mit einer bestimmten Frequenz moduliert wird.

[[Bild:is471.png|center]]

Der normale Schaltungsaufbau sieht also wie oben abgebildet aus! In der Praxis kann das dann in etwa so aussehen:

[[Bild:is471beispiel.jpg|center]]

Das englische Datenblatt findet man im Roboternetz-Download-Bereich

Die normale Reichweite ist in gewissen Grenzen abhängig von der Farbe des Hindernisses. In der Regel reicht sie jedoch einige cm, so dass langsame Roboter durchaus sehr gut damit zurechtkommen. Durch besonders helle Infrarot-LEDs und durch zusätzliche LED-Fassungen kann man die Reichweite erhöhen. Wem das noch nicht reicht, der kann über einen zusätzlichen Transistor die Strahlungsleistung der LED noch weiter erhöhen.

[[Bild:is471verstaerkung.png|center]]

<center>
http://www.roboternetz.de/bilder/mehrereis471.gif
</center>

===Sharp Infrarotsensoren===

Sharp hat eine ganz interessante Serie von Bausteinen herausgebracht, mit denen ein Roboter sogar recht genau Entfernungen messen kann. Das Messergebnis ist nahezu unabhängig von der Farbe und Helligkeit des gemessenen Objektes. Die Ansteuerung ist sehr einfach, der Sensorausgang kann zum Beispiel direkt an einen analogen Eingang eines Mikrocontrollers angeschlossen werden. Die Sensoren sind unter den Roboter-Bastlern weit verbreitet.
Bei vielen Händlern erhältlich kosten die Sensoren derzeit je nach Typ und Händlerspanne zwischen 13 bis 25 Euro. 

[[Bild:Sharpentfernungssensor.jpg|center]]

Oft werden selbst in kleinen Roboter-Projekten mehrere dieser Sensoren genutzt, da sie nur einen äußerst engen Erfassungsbereich haben. Sie eignen sich daher sehr gut zur Vermessung einer Umgebung, insbesondere dann, wenn sie drehbar auf einem Servo montiert werden. Als Kollisionsschutz sind sie wegen des engen Winkels nur bedingt geeignet, zu diesem Zweck eignen sich zum Beispiel Ultraschallsensoren besser.
Das Funktionsprinzip der Sensoren ist einfach. Der Sensor besteht aus Sender und Empfänger. Der Sender sendet einen Infrarot-Strahl aus, der vom Hindernis reflektiert wird. Je nach Entfernung trifft der reflektierte Strahl an einer unterschiedlichen Stelle auf den Empfänger (ein sog. Position Sensitive Device, PSD). Der Empfänger setzt den Auftreffpunkt in einen analogen Spannungswert um. Eine schöne Skizze dazu:

[[Bild:sharpfunktion.jpg|center]]
{{FarbigerRahmen|
Wenn man diese Sensoren an Robotern einsetzt, will man meist Hindernisse mit senkrecht stehenden Kanten erkennen. Montiert man den Sensor jedoch in waagrechter Lage, können sich Fehlmessungen ergeben, wenn sich ein Objekt am Sensor vorbeibewegt (z.B. wenn sich der Roboter dreht). Es wird an der Kante kurzzeitig eine Entfernung gemessen, die geringer als die tatsächliche Entfernung zum Hindernis ist (oder auch größer als die Entfernung zu einem zweiten Hindernis hinter dem ersten, je nach Bewegungsrichtung!). Man löst dieses Problem, indem man den Sensor in senkrechter Position montiert, also so, dass die beiden Linsen übereinander statt nebeneinander liegen. Dies wird auch im Datenblatt des Sensors empfohlen: der Sensor sollte immer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Hindernisses montiert werden.

Sehr deutlich erkennt man diese Messfehler, wenn man den Sensor als eine Art 3D-Scanner einsetzt: http://www.team-iwan.de/technik/sharp1.php
}}

{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
Die Gehäuse dieser Sensoren sehen wie ganz gewöhnlicher Kunststoff aus. Sie bestehen jedoch aus leitfähigem Material! (Kaum zu glauben, aber einfach nachprüfbar: zwischen den beiden Befestigungslöchern misst man einen Widerstand von etwa 250 bis 300 Ohm). Außerdem ist das Gehäuse mit dem Masseanschluss verbunden. Dies ist normalerweise nicht weiter wichtig, da die Sensoren meist entweder isoliert (zB auf Kunststoffteilen) oder auf einem geerdeten/mit Masse verbundenen Metallchassis montiert werden. Wenn man aber die Sensoren abschalten will, um Strom zu sparen (die Sensoren verbrauchen etwa 30 bis 40mA), muss man bei nicht isolierter Montage unbedingt die Plusleitung schalten! Wenn man die Masse-Zuleitung unterbricht, ist der Sensor sonst trotzdem noch über das Gehäuse und das Chassis mit Masse verbunden und wird nicht deaktiviert!
|}

'''Einige der beliebtesten Bausteine sind:'''

====Sharp GP2D12====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.
Dies ist der am häufigsten eingesetzte Sharp-Typ bei mobilen Robotern.

[[Bild:GP2D12anschluss.gif|center]]

====Sharp GP2YA21YK====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

====Sharp GP2D120====
Distanz 4-30 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

====Sharp GP2Y0A02YK====
Distanz 20-150 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

<center>
http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/images/artikelbilder/sensoren/gp2y0a02yk_diagramm.gif
</center>

====Sharp GP2D02====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch 8-Bit-Digitalausgang übermittelt.

====Sharp GP2D150====
Distanz 3-30 cm - 1 Bit Schaltausgang.

Datenblätter zu den oberen Sensoren findet man im Download-Bereich des Roboternetzes, siehe unter [[#Weblinks]].

Um die analogen Spannungen der Sensoren in eine Entfernung umzurechnen, kann man sich mit Hilfe des Datenblattes oder einfacher Probemessungen Tabellen erstellen, welche dann vom Controller zur Umsetzung genutzt werden.
Bequemer ist allerdings eine Näherungsformel:

====Formel zur Entfernungsberechnung====
D = A/(X-B)

D ist die Entfernung
X ist der Ausgabewert des Sensors
A ist die Steigung der Kurve A/X
B ist der Offset der Kurve

Die Konstanten A und B ermittelt man am besten über zwei Probemessungen:

D und X sind die Entfernung und der Ausgabewert der ersten Messung (z.B. bei 20 cm)
D' und X' sind die Entfernung und der Ausgabewert der zweiten Messung (z.B. bei 60 cm)

A = ((X' - X) * D' * D) /(D - D' )
B = (D' * X' - D * X) /(D' - D)

====GP2D12 Messkurve====

[[Bild:gpd12kurve.gif|center]]

====GPD120 Messkurve====

[[Bild:gpd120kurve.gif|center]]

==Ultraschall Sensoren==
===Ultraschallsensoren SRF04===
Die Firma '''Devantech''' hat eine Serie von sehr günstigen und kleinen Ultraschallsensoren entwickelt, die sich im Bereich "autonome Robotersysteme" durchgesetzt haben. Sie sind sehr verbreitet, da sie auch für "Hobby-Robotiker" erschwinglich sind und es sich nicht lohnen würde vergleichbare Module selber zu bauen, da diese meistens ungenauer und teurer wären.

Bekannt wurde die Serie durch den '''SRF04'''. Mit seinen kleinen Abmessungen, der niedrigen Stromaufnahme und der hohen Genauigkeit ist er für kleine Messaufgaben im Entfernungsbereich von 3 cm bis 3 m gut geeignet. Der SRF04 kann einen 3 cm dicken Besenstiel in 2 m Entfernung erkennen und wird durch ein [[PWM]]-Signal ausgewertet.

[[Bild:srf_04a.jpg]] [[Bild:srf_04.jpg]]

===Ultraschallsensor SRF05===
Der Nachfolger des SRF04 ist der neue SRF05. Er besitzt noch eine etwas höhere Reichweite bis 4 Meter. Zudem besitzt er neben dem kompatibel Mode zu SRF04 noch eine Betriebsart bei der er über einen einzigen Port (Pin) gesteuert wird. Das heißt sowohl der Start der Messung und das Ergebnis wird über die gleiche Leitung übertragen. [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:Srf05mode1.jpg|center]]

[[Bild:srf05mode2.gif|center]]

[[Bild:srf05mode2diagram.gif|center]]

===SRF08===
Die Alternative zu SRF04 und SRF05 ist der beliebte '''SRF08''' und dessen Nachfolger '''SRF10''', der nun über den [[I2C]]-Bus ausgewertet werden kann und über eine Reichweite von 3cm bis 6m verfügt. Er hat eine noch kleinere Stromaufnahme und zusätzlich befindet sich auf der Platinenfront ein Fotowiderstand(LDR) dessen Lichtmesswerte sich ebenfalls über den [[I2C]]-Bus auswerten lassen. Durch den SRF08 wird es möglich auch bis zu 16 Mehrfachechos, von weiter hinten gelegenen Gegenständen, auszuwerten, die bei dem SRF04 ignoriert wurden. Über den [[I2C]]-Bus kann man die Messwerte in cm, zoll und in der Laufzeit µs auslesen und spart sich somit die externe Auswertung der Laufzeit, wie bei dem SRF04. Weiterhin können insgesamt 16 SRF08-Module an einen [[I2C]]-Bus angeschlossen werden.

[[Bild:srf08_a.jpg]] [[Bild:srf08_b.jpg]]

===SRF08 Programmbeispiel===

[[SRF08 mit avr-gcc|SRF08 Programmbeispiel mit AVR-GCC]]

SFR08 Programm Beispiel mit [[Bascom]]
Über die grundsätzliche Behandlung des [[I2C]]-Bus mit [[Bascom]] kann man [[I2C|hier]] nachlesen.

Const Sf08_adr_0 = &HE0 ' I2C Adresse
Const Sf08_c_range = 100 ' Reichweite
Const Sf08_c_gain = 1 ' Empfindlichkeit

Die Adresse ist der Default-Wert für den Sensor, und kann eingestellt werden.
Range und Gain sind anzupassen, die angegeben Werte sind aber mal grundsätzlich verwendbar.

'''Setup'''
Nach dem Reset sind einmal Range und Gain zu setzen.

'''Setzen Range'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' register "range"
I2cwbyte Sf08_c_range
I2cstop

'''Setzen Gain'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 1 ' register "gain"
I2cwbyte Sf08_c_gain
I2cstop

'''Abfrage Trigger'''

Die Abfrage soll laut Beschreibung in zwei Schritten erfolgen, zwischen denen ca 70 mS gewartet werden soll. Diese Zeit braucht das Gerät zum Messen.

'''Trigger'''
I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 0 ' register "Trigger"
I2cwbyte 81 ' Meßwert in Zentimetern

Waitms 70

'''Ergebnis abholen'''
<pre>
DIM Lsb as Byte
DIM Msb as Byte
DIM IVal as word

I2cstart ' Repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' Meßwert US

I2cstart ' repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 + 1 ' Device I2C Adresse READ!
I2crbyte Msb , Ack ' Bit 8-15
I2crbyte Lsb , Nack ' Bit 0-7
I2cstop

Ival = Makeint(lsb , Msb) ' umwandeln in Word (16 Bit)
</pre>

=== SRF10 Ultraschallsensor ===
SRF10 ist quasi der Nachfolger von SRF08. Er bietet die gleiche Leistung und ist sogar gegenüber Spannungsschwankungen noch etwas unempfindlicher als der Vorgänger. Der größte Vorteil besteht jedoch darin das er ca. 1/3 kleiner als sein Vorgänger ist.

[[Bild:srf10foto1.jpg]] [[Bild:srf10foto2.gif]]

Die technischen Daten sind ähnlich:
* Betriebsspannung: 5V
* Stromaufnahme: ca. 3mA Standby, ca. 15mA während des Messens Frequenz: 40KHz
* Maximale Reichweite: 6 m
* Minimale Reichweite: 4 cm
* Messwerterfassung: intern, kein externer Controller zur Zeitmessung notwendig
* Interface: Standard – I2C (passend zu zahlreichen Controllerboards, z.B. RN-Control)
* Ausgabeformat: µs, cm oder Zoll
* Feature: Analogverstärkung 40 - 700 (einstellbar, 16 Stufen)
* Abmessungen: 32mm x 15mm x 10mm
* Hersteller: Devantech Ltd

*[[Ultraschall_SRF10_an_RN-Control|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:srf10ausbreitung.gif|center]]

===SRF02 Ultraschallsensor===
Der erste Sensor aus der SRF-Reihe der mit nur einem Ultraschallwandler auskommt. Dennoch können sich die Leistungen zeigen. Vor allem die Tatsache, dass sowohl RS232- und I2C-Bus-Schnittstelle vorhanden ist, dürfte viele Bastler erfreuen.

* Betriebsspannung 5V (stabilisiert)
* Stromaufnahme nur 4mA (typisch)
* Ultraschallfrequenz 40khz
* Reichweite 15cm bis 6 Meter
* Schnittstelle RS232 (TTL) und I2C-Bus
* Ausgabeeinheit wahlweise mm, inch oder uS
* Einfachste Verwendung, keine Kalibration/Justierung notwendig
* Größe 24mm x 20mm x 17mm

[[Bild:srf02_germany.jpg]]

Einige Bascom Programmbeispiele zum SRF02 findet man unter [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]

=== Vergleichstabelle ===
<div align="center">
{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
|'''SRF10'''
|'''SRF08'''
|'''SRF05'''
|'''SRF04'''
|'''SRF02'''
|-
|'''Betr. Spannung'''
|5V
|5V
|5V
|5V
|5V
|-
|'''Stromaufnahme'''
|3mA typ., 15mA max.
|3mA typ., 15mA max.
|4mA typ., 30mA max.
|30mA typ., 50mA max.
|4mA typ.  
|-
|'''US Leistung'''
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|?? mW
|-
|'''Frequenz'''
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|-
|'''Bereich'''
|72º
|55º
|55º
|55º
|55º
|-
|'''Reichweite'''
|4cm - 6m
|3cm - 6m
|3cm - 4m
|3cm - 3m
|15cm - 6m
|-
|'''Triggerimpuls'''
|
|
|10µs min.
|10µs min.
|
|-
|'''Abmessung in mm'''
|32 x 15 x 10
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|24 x 20 x 17
|-
|'''Interface'''
|I2C
|I2C
|TTL Impuls
|TTL Impuls
|I2C o. RS232 TTL
|-
|'''Feature'''
|Minimodul
|Lichtsensor
|SRF04 Modus
|
|nur 1 US-Kapsel
|-
|'''Preis ca. *'''
|44,00 €
|44,00 €
|22,00 €
|25,00 €
|19,00 €
|}
</div>

'''*''' Der Preis dient nur zum Vergleich untereinander, nicht als Referenz !

==Kompaß==
===Kompaß-Modul CMPS03===
Laut der Doku ist diese Modul speziell für die Bedürnisse von Robotern gestaltet worden. Es mißt seine Lage relativ zum Erdmagnetfeld und liefert diesen Wert
* Als PWM-Signal
* Über I2C entweder 0-255 als Byte oder
* 0-3599 als 16-Bit Wert (MSB first)

In der vorliegenden Doku ist eine fixe I2C-Adresse von 0xC0 angegeben. Was leider noch fehlt, sind Angaben, ob und wie diese Adresse geändert werden kann.

Bei waagrechter(!) Montage ist das also ein Kompass, bei senkrechter Montage dieser Module kann man auch die Neigung in Nord-Süd-Richtung messen. Hierzu sind 2 Module nötig, die zueinander um 90° gedreht angeordnet sein müssen. Die Neigung in Ost-West-Richtung zu messen, ist dagegen leider nicht möglich. Wenn ein CMPS03 als Kompass verwendet werden soll, sind zwei Dinge zu beachten:
* Mindestens 20 cm Abstand von Eisen(Motore)
* Exakte horizontale Ausrichtung.
Eine Montage an einem langen Stab aus Holz oder Kuststoff hoch über dem Roboter ist sinnvoll.

Das Ganze ist eine Anwendung des Philips-KMZ51 Magnet-Feld-Sensors mittels eines PIC16F872

Gelegentlich sollte das Modul kalibriert werden. Das kann über den I2C-Bus, aber auch mittels einen Pins am Modul initiiert werden. Dafür muß am Pin6 für jede Himmelsrichtung einmal kurz GND angelegt werden. Diese 4 Meßpunkte nimmt das Modul auf und speichert sie im EEPROM.

Ein Beispielprogramm findet man hier:
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

[[Bild:cmps3pin.jpg|center]]

==Beschleunigung==

Beschleunigungssensoren messen die Beschleunigung, die auf sie wirkt - wenn sie auf dem Tisch liegen, messen sie beispielsweise die Erdbeschleunigung von 1g. In einem Auto können weitere Beschleunigungen hinzukommen: Zur Seite beim Kurvenfahren, nach vorne oder hinten beim Beschleunigen, oder bei zügiger Fahrt über eine Bergkuppe auch mal welche in vertikaler Richtung. 
Beschleunigungssensoren sind meist mehrdimensional ausgelegt, so dass für mehrere Achsen ein Sensor verwendet werden kann.

Anwendungen finden sie in ESP-Systemen in Autos, die u.a. über die Querbeschleunigung ausrechnen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder gar schleudert. 
Eine andere wichtige Aufgabe übernehmen sie zusammen mit Gyroskopen in Trägheitsnavigationssystemen, die dann sowohl die Lage im Raum als auch die Bewegung feststellen können.

Moderne Piezo-Sensoren sind nur noch chip-gross und können direkt in Schaltungen integriert werden.

Beispiele für solche Chips ist die Chipfamilie [[ADXL]] von Analog Devices. Sie umfaßt 1- und 2-Achs Accelerometer in verschiedenen Empfindlichkeiten. Der Test eines solchen Sensors ist hier beschrieben. http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=8525

==Drehung==

Um Drehungen zu messen, werden sogenannte Gyroskope, kurz "Gyros" verwendet. Typische Vertreter sind hier die [[ADXRS]]-Familie von Analog Devices. Diese sind allerdings, anders als die Beschleunigungssensoren, meistens nur für eine Achse ausgelegt. Die Ausgabe erfolgt meist analog, jede Ausgangsspannung entspricht einer bestimmten Drehrate in °/Sekunde.

Gemessen wird die Auswirkung der Corioliskraft auf zwei gleiche, in Bewegung gehaltene Massen. Diese schwingen radial, d.h. 90° verdreht zu der Achse, auf der die Drehung gemessen werden soll. Wird der Sensor um die Achse gedreht, ändert sich die Geschwindigkeit dieser Massen, da sie auf einer gedachten Scheibe abwechselnd nach innen und außen wandern. Je weiter sie außen sind, desto höher ist ihre Geschwindigkeit, je weiter innen, desto langsamer sind sie. Bei der Bewegung nach außen müssen sie also beschleunigt werden, andersherum genauso. Die dabei auftretenden Beschleunigungen werden mittels einiger Fühler gemessen, die einen Plattenkondensator bilden.

Eine Anwendung sind im Flugmodellbau Gyro-"Taillocks", die in Hubschraubern die Heckstabilität verbessern und ESP-Systeme in Autos, die u.a. durch die Messung der Gierrate, also der Drehung des Fahrzeugs um die Hochachse, feststellen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder sogar schleudert.

==Geschwindigkeit==

Geschwindigkeit kann unterschiedlich erfasst werden.
* Direkt am Rad oder Antrieb. Diese Methode wird häufig auch in Kfz verwendet, stößt jedoch an ihre Grenzen, wenn die Räder viel Schlupf haben.
* Gegenüber der Luft mittels [[Pitot-Tube]]. Das wird bei Flugzeugen so gemacht, oder z.B. in der Formel 1. Bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht zu gebrauchen
* Mittels eines optischen Sensors gegenüber dem Untergrund. Dafür kann ein [[Maussensor]] aus einer optischen Maus verwendent werden, evtl. mit einer Anpassung der Optik für einen geänderten Abstand.
* Mittels GPS-Empfang. Funktioniert nur unter freiem Himmel.
Siehe auch unter [[Sensoren für die Geschwindigkeitsmessung]]

==Temperatur==
===NTCs===
NTCs (Negative Temperature Coefficient) oder Heißleiter sind stromleitende Materialien, die bei hohen Temperaturen Strom besser leiten als bei tiefen, das heißt, mit steigender Temperatur sinkt ihr elektrischer Widerstand. Siehe auch unter [[NTC]]. Ein großer Vorteil ist die leichte Anwendung und der geringe Preis. Nachteil ist, dass der Widerstandswert sich nicht linear mit der Temperatur verändert.

[[Bild:ntc.gif]]

===PTCs===

PTCs sind Temperatursensoren, deren Widerstand sich mit steigender Temperatur erhöht. Dazu gehören

*PT100, PT1000 etc.
*Die KTYxx-xxx Reihe

==== KTY: Silizium Temperatursensoren ====

Die KTY-Temperatursensoren sind verglichen mit anderen Temperatursensoren verhältnismäßig günstig, haben dafür aber auch mehr Nachteile. 
Die Genauigkeit ist ziemlich eingeschränkt, weshalb die KTY-Temperatursensoren zuerst kalibriert werden sollten. Dies muss schaltungstechnisch oder in Software erfolgen, eine eingebaute Kalibrierung gibt es nicht. 
Andererseits lassen sich mittels Oversampling sehr hoch aufgelöst Temperaturen messen, was aufgrund mittelmäßiger Linearität (auch nach der Linearisierung) aber nur bei der Messung kleiner Temperaturunterschiede empfehlenswert ist. 
Linearisiert werden die KTY an 5 Volt mit einem Reihenwiderstand von etwa 2,7 kOhm bis 3,3 kOhm. 
http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=342164&sid=ad63fd51eb08bcf225389af5bbc4fcfd#342164

==== Diode als Temperatursensor ====
Die Flußspannung von Dioden ist temperaturabhängig. Für Siliziumdioden verringert sich die Spannung um etwa 2 mV pro Grad Temperaturerhöhung. Der Absolutwert der Flußspannung hängt vom Strom ab und variiert auch zwischen verschiedenen Chargen. Es ist also fast immer wenigstens ein Abgleich nötig.

===LM335 und LM35===

[[Bild:LM335.JPG|center]]

Der Temperatursensor LM335 funktioniert wie eine Z-Diode, die ihre Durchbruchspannung proportional zur Temperatur ändert. Beim Sensor LM335 beträgt diese Änderung 10mV/K, beim Sensor LM35 beträgt die Änderung 10mV/oC.

Der größte Unterschied zwischen den Sensoren ist der, dass am Ausgang des LM335 bei 0oC etwa 2,73V anliegen (273K = 0oC) und beim LM35 0V. Sollen negative Temperaturen gemessen werden, so muss man für den LM35 das Bezugspotential GND anheben (z.B. mit zwei Si-Dioden).

Von den Sensoren LM335 und LM35 gibt es auch noch genauere Ausführungen, welche einen geringeren Temperatur-Fehler ab Werk haben. Diese Versionen heißen LM15/LM25 bzw. LM135/LM235 und sind entsprechend teurer als die 3er Version (zum Vergleich: LM335 kostet bei Reichelt 0,89€, der LM135 jedoch 7,75€).

Der LM335 und LM35 messen nach einer einfachen Kalibrierung mit einem Poti, bis auf 1oC genau. Dazu muss man mit dem Poti die Ausgangsspannung bei 25oC auf 2,98V einstellen (2,98V / 0,01V/K = 298K = 25oC). Da der Sensor über seinen Messbereich sehr linear ist, braucht man nur bei einer Temperatur kalibrieren. Durch den Einsatz mehrerer in Reihe geschalteter Sensoren kann man das Ausgangssignal verstärken (bei drei LM335 erhält man dann 30mV/K anstatt 10mV/K) oder, wenn die Sensoren im Raum verteilt sind, einen einfachen Mittelwert bilden.

====Beschaltung und Dimensionierung eines LM335====
[[Bild:lm335schaltung.jpg|center]]
Da sich der Sensor wie eine Z-Diode verhält, muss der Strom durch diese begrenzt werden, um eine Verfälschung des Signals oder gar eine Zerstörung zu verhindern. Fließt jedoch zu wenig Strom durch die Diode, so treten Störungen auf und die Genauigkeit sinkt.

Der Strom wird auf einfache Weise wie bei einer LED durch einen Widerstand (hier R1) begrenzt. Der Strom sollte zwischen mindestens 450µA und maximal 5mA liegen. Bei einer Betriebsspannung von 5V kann also für 2mA ein Widerstand von etwa 2,5kOhm benutzt werden (R = U/I).

Die max. Betriebsspannung sollte 30V nicht überschreiten!

Zur Kalibrierung schließt man an ein 10kOhm Potentiometer zwischen V+ und V- (GND) des Sensors an und legt dessen Schleifer auf den ADJ-Pin. Nun stellt man die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Raumtemperatur (welche bekannt sein sollte) ein (1oC = 1K, 273K = 0oC). Kalibriert man den LM335 nicht, so kann dieser um bis zu 9K falsch gehen!

Im letzten Bild (ganz rechts) ist die schon angesprochene Reihenschaltung aufgezeichnet. Um ein größeres Ausgangssignal zu erhalten, kann man das Signal auch mit einem [[Operationsverstärker#Verstärker|Operationsverstärker]] verstärken. Das ist günstiger und man hat die Möglichkeit, das Signal um ein Vielfaches zu verstärken ohne einige Dutzend Sensoren einzusetzen!

Pin-Belegungen und weitere Daten finden sich im Datenblatt (kann man z.B. bei Reichelt herunterladen).

===Temperatur-Sensor LM75===

[[Bild:lm75.gif|center]]

Dieser Chip von National Semiconductors kann die Umgebungstemperatur mit einer Auflösung von 0.5o Grad Celsius messen und wird über einen I2C Bus angesprochen.

Der Messbereich:
*−25oC bis 100oC bei ±2oC(max)Genauigkeit.
*−55oC bis 125oC bei ±3oC(max)Genauigkeit.

Der LM75 bietet:
* Einen Schaltausgang (invertierbar) - z.B. für Ventilator, Heizung etc.
* Programmierbarer oberer und unterer Schaltpunkt.
* Schaltausgang alternativ auch als Interrupt verwendbar.
* Über von außen einstellbare I2C-Adresse. Bit 0 = R/W, Bits 1-3 einstellbar, Bit 4-7 fixe Adresse 0x9n
* Maximal 8 Stück LM75 an einem I2C Bus.

Durch I2C-Lesebefehle kann man die Temperatur (2x8Bit)auslesen.

Das erste Byte ist der Temperatur-Vorkommawert in ganzen Grad, als normales signed char. Das Bit 7 vom zweiten Byte bestimmt den Nachkommawert. Wenn Bit 7 gleich 1 so ist der Nachkommawert + 0.5oC. Auch dann + 0.5 oC wenn Vorkommawert negativ. Wenn Bit 7 gleich 0 so ist der Nachkommawert = 0. Bit 0-6 vom zweiten Byte sind ohne Bedeutung.

===Programm-Beispiel für LM75===
Der LM75 wird über den [[I2C]]-Bus angesprochen.
In BasCom, wo es ja keine signed char gibt, wird das Interpretieren auf sehr unterschiedliche Art empfohlen.

Ich empfehle:

dim Ival as integer
dim Msb as byte
dim Lsb as byte
I2cstart
I2cwbyte &H91 ' Lese-adresse !
If Err = 1 Then
I2cstop ' kein ACK vom LM75 --> irgendein Fehler
Ival = 9999 ' Zeichen, daß der Wert ungültig ist !
Else
I2crbyte Msb , Ack
I2crbyte Lsb , Nack
I2cstop
If Msb.7 = 1 Then
Ival = Makeint(msb , &HFF) ' auffüllen mit den Vorzeichen bits
Else
Ival = Makeint(msb , &H00) ' positiv, also bleibt es so
End If
Ival = Ival * 10 ' erweitern
If Lsb.7 = 1 Then
Ival = Ival + 5 ' fünf Zehntel Grad dazu
End If
End if

Man erhält als Ergebnis die Temperatur in 0,5 Grad Schritten (Natürlich nur, wenn's keine Fehler gab).

Ein weiteres Beispiel [http://www.darc-coburg.de/modules/wiwimod/index.php?page=LM75]

==Resistive Sensoren==
Resistive Sensoren bzw. Linearpotentiometer arbeiten als Spannungsteiler über einer Hybridleitplastik- schicht und sind in unterschiedlichen Bauformen erhältlich; z.B. für Zylindereinbau, Klemmbock- u. Gelenkaugenbefestigung oder Taster.
Deren Einsatzgebiete sind vorwiegend in der Industrie.

==Kapazitive Sensoren==

Ein Beispiel für kapazitive Sensoren sind Luftfeuchtigkeitsmesser, die ihre Kapazität entsprechend der Luftfeuchtigkeit ändern. Das Auslesen der Kapazität kann prinzipiell über das Ausmessen von Ladekurven geschehen. Dies ist jedoch bei kleinen Kapazitäten nicht praktisch durchführbar, weshalb man in diesem Falle meist einen Schwingkreis baut, dessen Frequenz man dann misst und so dann zusammen mit der bekannten Induktivität der Spule die Kapazität des Kondensators ausrechnen kann.

[[Bild:feuchtesensor.gif|framed|center|Valvo Feuchtigkeitssensor 10-90% (Kapazität: 122 pF bei TU = 25 °)]]

==Induktive Sensoren==
Induktiver Näherungsschalter

Sensoren die ihre Induktivität entsprechend der Messgröße ändern können auch mit Hilfe eines Schwingkreises mit bekannter Kapazität ausgemessen werden.

...

==Piezoelektrische Sensoren==
Hier ist ein Experiment dargestellt das die Funktion von Piezowandlern demonstriert.

Drückt man auf eine längliche Glasplatte (Mikroskopträger Länge 76mm), die an den Enden auf je einem Piezo Wandler gelagert ist, dann ergeben sich Signale, die von den Kräften auf die Wandler abhängig sind.

Die Summe der beiden Kräfte entspricht der Gesamtkraft. Das Verhältnis der beiden Kräfte entspricht dem Verhältnis der Abstände des Druckpunktes zum Wandler.

[[Bild:Piezowandler.jpg|center]]

Im Versuch wurde mit der Frequenz von ca. 4Hz (0,5s/div) von einem Ende bis zum anderen auf die Platte gedrückt. (Tonleiter). Die Signale der beiden Wandler sind im Oszillogramm aufgetragen und die Folge der Druck-Positionen ist auf den ersten Blick schon mal nachvollziehbar.

==PIR Passiv Infrarot Sensoren==
Hier handelt es sich um Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder. Bewegungsmelder regieren beim Eintritt einer Person (Tier) in das Erfassungsfeld des Sensors. Die Anwendungsmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt, man kennt die Technik ja von vielen Terrassenlampen, welche sich beim vorbeigehen automatisch einschalten.
Reagiert wird also auf die Körperwärme einer sich im Erfassungsfeld bewegenden Person.
[[Bild:pir.jpg|right]]
Zum Prinzip:
Wärmestrahlen, die einen Erfassungsvorgang auslösen, liegen im Infrarot-Bereich des Wellenspektrums. In diesem Bereich gibt der menschliche Körper seine Wärmestrahlung ab. Leuchtmittel wie Glüh- , Halogen- und Entladungslampen, die für eine Strahlung im sichtbaren Bereich um 0,555 μm entwickelt wurden, geben jedoch auch einen erheblichen Teil an Wärmestrahlung im Infrarot-Bereich ab.
Im Spektrum oberhalb des sichtbaren Licht, ab 0,780 μm, beginnt der Infrarot-Bereich. Die Wellenlänge
dieser IR-Strahlung ist abhängig von der Temperatur eines Körpers. Die Wärmestrahlung
des Menschen hat ihr Maximum zwischen 9 und 10 μm im Infrarot-Bereich.
Diese Tatsache nutzt der PIR Sensor mittels sogenannter pyroelektrischer IRDetektoren, welche eine hohe Empfindlichkeit im langwelligen Infrarot-Bereich aufweisen. Die Infrarot-
Strahlung verhält sich ähnlich wie sichtbares Licht. Sie kann reflektiert und durch Linsen
gebündelt werden.
Basis eines solchen IR-Detektors (Sensors) sind Lithium-Tantalatkristalle. Diese Kristalle erzeugen,
bei Wärmeänderung (positive oder negative Temperaturänderung), eine elektrische Spannung.
Die von den Kristallen abgegebene Spannung liegt im Bereich von einigen μV (μV = millionstel Volt) und ist von folgenden Bedingungen abhängig:
* Der Intensität der Wärmequelle (Temperatur und Größe)
* Dem Umgebungsmedium (Temperatur, unterschiedliche Luftfeuchtigkeit)
* Der Entfernung zwischen Wärmequelle und IR-Sensor
* Der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Wärmequelle
* Der Empfindlichkeit des PIR-Elementes (frequenzabhängiges Bandpaßverhalten mit Maximum bei ca. 0,1 Hz)

Zur Unterdrückung von Einflüssen aus der Umgebung (übliche wetterbedingte Temperaturänderungen), sind in jedem Sensor 2 Kristalle antiparallel geschaltet.
Einer der Kristalle gibt, bei Auftreffen von Wärmestrahlung einen positiven, der andere einen negativen Spannungsimpuls ab. Wärmeänderungen die gleichzeitig und mit gleicher Intensität auf beide Kristalle einwirken lösen so keinen Erfassungsvorgang aus, denn die beiden Impulse heben sich gegenseitig auf. Dadurch ist ein Auslösen bei Wärmeänderungen der Umgebung weitgehend ausgeschlossen.
Anders verhält es sich bei schnellen Bewegungen. Die Lithiumtantalat-Kristalle geben, entsprechend
der Bewegung und der dadurch hervorgerufenen Wärmeänderung im Erfassungsfeld, ihre
Impulse zeitversetzt ab. Die beiden Impulse addieren sich zu einer Wechselgröße mit höherer
Signalamplitude. Dieses elektrische Ausgangssignal ist proportional der Wärmeänderung und führt zur Meldung einer Bewegung.

==Autoren==
* [[Benutzer:PicNick|PicNick]]
* [[Benutzer:Frank|Frank]]
* [[Benutzer:Dennis.strehl|Dennis.strehl]]
* [[Benutzer:Florian|Florian]]
* [[Benutzer:BASTIUniversal|BASTIUniversal]]
* Topic
* [[Benutzer:Manf|Manf]]

==Siehe auch==
* [[Navigation]]
* [[Sensoren]]
* [[Graycode]]
* [[Ultraschall SRF10 an RN-Control]]
* [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl]]
* [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

==Weblinks==
*[http://www.ikm.uni-karlsruhe.de/forschung/pzt_webseiten/de/grundlagen/pyro.html Piezoelektrische Sensoren]
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=category&cat_id=2 Datenblätter im Download-Bereich des Roboternetz]
*[http://www.nxp.com/acrobat_download/various/SC17_GENERAL_TEMP_1996_3.pdf KTY Sensor Datenblatt]
*[http://www.tranzistoare.ro/datasheets2/83/83853_1.pdf NTC Datenblatt]

[[Category:Robotikeinstieg]]
[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Elektronik]]
[[Category:Sensoren]]

Sensorarten

2009-01-03T12:46:26Z

Newbie.at: /* Sharp Infrarotsensoren */

==Welche Sensorarten gibt es==
Damit sich ein Roboter in seiner Umgebung bewegen kann, ohne an Hindernisse anzustoßen, und damit er ein Ziel finden und ansteuern kann, muß er irgendwie seine Umwelt "wahrnehmen".
Hauptanwendung für diese Informationen aus der Umwelt ist die [[Navigation]].
Auf dieser Seite werden die wichtigsten Sensorarten und damit es praktischer wird auch zugleich die populärsten Robotik- und Modellbau-Sensortypen vorgestellt. Auch die Pinbelegung und Anschlussmöglichkeiten dieser Sensoren werden kurz erläutert.

==Bumpers==
Als Bumpers bezeichnet man eine Art Stoßstange, die einen Mikro-Switch auslöst.

[[Bild:microschalter.jpg|center]]

Die Auswertung erfolgt am besten digital an einem Pin mit Pull-up Widerstand. Man kann den Eingang pollen (abfragen), aber auch einen Interrupt auslösen lassen. -->

==Whiskers (Fühler)==
Das sind flexible Kunststoff-Streifen von ca. 10 cm Länge, eigentlich für Datenhandschuhe vorgesehen. Aber man kann sie auch als Fühler einsetzen, und daher auch für die Kollisions-Sensorik verwenden. Beim Verbiegen steigt der Widerstand an.

[[Bild:flexs_200.jpg|center]]

Um zu messen, wird mit einem zweiten Widerstand ein Spannungsteiler aufgebaut, der dann mit einem Analog-Eingang einen Grad der Verbiegung erkennen läßt. Sie werden häufig auch Flexsensoren genannt. -->

==Incremental-Geber==
Dienen zur Erfassung von Drehzahl bzw. der Messung von Wegstrecken

===austriamicrosystems AS5040===
 
[[Bild:AMS-general_200x200.jpg|right]]
[[Bild:AMS-chip_109x104.jpg|left]]

Der AS5040 kann absolute Winkelpositionen an einer Achse messen. Die Messung wird indirekt über ein Magnetfeld mittels Hallsensoren durchgeführt. Aufgrund der Anordnung der Hallsensoren und der Integration der Sensoren direkt in Silizium wird eine sehr hohe Genauigkeit bei der Messung erreicht. Das Messprinzip kompensiert ausserdem Störgrössen, wie externes Magnetfeld, Alterungseinflüsse, Temperaturschwankungen und mechanische Toleranzen.

 
Die komplette Auswertung der Sensorsignale geschieht auf dem Chip. 

[[Bild:AMS-block_700x242.jpg|center]]

[[Bild:AMS-pcb_200x152.jpg|right]]
 
Durch die hohe Integration reduziert sich die zusätzliche Beschaltung des Chips auf wenige Bauteile, beispielsweise ein paar Filterkondensatoren.
 
Die Winkelencoderfamilie von austriamicrosystems besitzt vielfältige Schnittstellen, um den Winkelwert zu übertragen

{| {{Blauetabelle}}
|Seriell SSI
|Standard Schnittstelle für Winkelencoder in der Industrie
|-
|PWM
|erzeugt abhängig vom Winkel eine entsprechende Pulslänge, läßt sich sehr schön mit der Capturefunktion eines Controllers messen und braucht nur eine Leitung
|-
|I2C
|direkte Schnittstelle zum Microcontroller
|-
|Analog
|kompatible Schnittstelle um beispielsweise Potiapplikationen zu ersetzen
|-

|Inkremental
|klassische Schnittstelle um relative Bewegungen zu messen, keine Absolutmessung möglich
|-
|BLDC
|erzeugt direkt die Kommutierung für einen bürstenlosen Motor. Durch die höhere Auflösung gegenüber einer 3-Hall-Schalterlösung kann der BLDC mit einem wesentlich höheren Drehmoment gestartet werden
|}

[[Bild:AMS-magnet_354x421.jpg|left]]
 
Bei der Auswahl des Magnets ist darauf zu achten, dass sogenannte Selten-Erde-Magnete verwendet werden. http://de.wikipedia.org/wiki/Seltene_Erden Diese erzeugen ein besonders starkes Magnetfeld, das im 1-Tesla-Bereich liegt. Im Zentrum des Magnetfelds ist ein linearer Bereich, der für die Genauigkeit der Messung ausschlaggebend ist. Solange die Hallsensoren in diesem Bereich liegen, kann eine unkalibrierte Genauigkeit von +/- 0.5 Grad gewährleistet werden. Weiterhin ist zu beachten, dass der Magnet nicht direkt auf eine Eisenwelle montiert wird. Die Eisenwelle verursacht quasi einen magnetischen 'Kurzschluss' und entzieht damit den Hallsensoren das Magnetfeld. Idealerweise sollte eine NE-Welle verwendet werden, oder wenn nicht anders machbar muss eine Isolation aus NE-Material zwischen Eisenwelle und Magnet eingefügt werden.
 
 
Ein einfacher erfolgreicher Test des Sensors ist hier beschrieben: http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=322373#322373

===Drehgeber Sharp GP1A30 und GP1A38===

[[Bild:gp1a30.jpg|center]]

Beim Sharp GP1A30 und GP1A38 handelt es sich um Gabellichtschranken mit inkrementaler Drehgeberfunktion. Beide sind im Grunde von den Anschlüssen identisch, lediglich kann GP1A38 noch etwas höhere Drehzahlen messen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gabellichtschranken können mit dieser sowohl Drehzahl als auch Drehrichtung ermittelt werden. Notwendig sind dafür nur 2 digitale Ports. Verzichtet man auf die Auswertung der Drehrichtung, reicht nur ein Port.
Der Sensor hat den Vorteil, dass die Signale bereits TTL-kompatibel sind und direkt an ein Controllerboard angeschlossen werden können. Ein Beispielprogramm zu [[RN-Control]] findet man hier

* [[Beispiel Drehzahlmessung mit RN-Control]]

[[Bild:GP1A30.gif|center]]

Die Auswertung inkrementaler Drehgeber ist recht einfach. Ein Ausgang liefert einen Impuls pro Markierung (Scheibe auf der Welle). Prüft man bei jedem Impuls (Flanke) noch gleichzeitig den aktuellen Pegel des zweiten Ausganges, so kann daraus die Drehrichtung abgeleitet werden.

Der Signalverlauf an den Sensorausgängen ist phasenversetzt:

[[Bild:inkremental1.gif|center]]

[[Bild:drehgeber_an_rncontrol.gif|center|framed|Beispielschaltung, wenn man lediglich die Drehzahl ohne Drehrichtung auswerten möchte. Als Widerstand hat sich 330 Ohm als gut erwiesen.]]

==Optische Sensoren==
===Helligkeit===
Die Hauptanwendung solcher Sensoren ist, den hellsten Fleck im Raum zu finden.
Dies ist auch Teil vieler Roboterwettbewerbe. (Robo Callenge (2002 sic!), 'Ein Platz an der Sonne')

Solche Sensoren können einfache [[LDR]]s oder [[Photodioden]] bzw. [[Phototransistoren]] sein.
LDRs haben den Vorteil, dass sie relativ hoch aussteuern, der große Nachteil ist aber, dass diese Sensoren ziemlich wärmeempfindlich und etwas träge sind.
Photodioden und Phototransistoren haben den Vorteil, dass sie sehr genau sind, aber nicht besonders hoch aussteuern. Diese sollte man evtl. über einen OpAmp verstärken.

[[Bild:fotowiderstand.jpg|center|framed|Ein typischer Fotowiderstand]]

[[Bild:SFH300.jpg|center|framed|SFH300, ein typischer Phototransistor]]

Alternativ kann auch ein digitaler Lichtsensor verwendet werden, den man direkt an den I2C- oder SM-Bus anschliessen kann. Man erspart sich Auswertung, Temperaturkompensation und Signalaufbereitung, allerdings ist der Anschluss meistens schwieriger, weil der Sensor in SMD-Bauform gebaut ist und 3,3 anstatt 5 Volt braucht.
[[Bild:Lichtsensor.jpg|center|framed|Ein digitaler Lichtsensor für den I2C-Bus (TSL2561 der Frima Taos)]]

Die Suche nach dem hellsten Fleck im Raum ist wie ich finde ein gutes Einsteigerthema!

===CNY70===

Der CNY70 ist ein Foto-Reflex Optokoppler. In einem würfelförmigem Gehäuse befindet sich eine Infrarot LED als Sender und ein Infrarot Fototransistor als Empfänger. Damit kann auf kurze Entfernung (wenige Millimeter) das reflektierte Licht der IR-LED durch den IR-Fototransistor gemessen werden.

{|
|[[Bild:cny70.jpg|thumb|200px|CNY70]]
|[[Bild:cny70_pinout.jpg|framed|CNY70 Vishay Pinout]]
|}

'''Achtung:''' Es existiert auch noch ein CNY70 von Temic mit anderer Pinbelegung, dort ist der Fototransistor verdreht eingebaut.

Der CNY70 eignet sich für eine Vielzahl von Sensoren. Z.B. als Liniensensor, Radencoder, Abgrunddetektor und Lichtschranke. Allerdings ist er empfindlich gegen Streulicht, da das Licht der IR-LED nicht moduliert ist.

[[Bild:cny70_schem1.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Liniensensor]]

Der Liniensensor benötigt 2 A/D Wandler Eingänge des Prozessors. Die CNY70 sollten so nah wie möglich in Bodennähe angebracht sein (1..3mm). Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR-LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Liniensensor nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

[[Bild:cny70_schem2.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Radencoder mit Schmitt-Trigger]]

Die Radencoder benötigen zwei digitale Eingangsports des Prozessors. A/D Wandler sind nicht nötig, da die Schmitt-Trigger Gatter für saubere Logik Signale sorgen. Die CNY70 sollten so nah wie möglch an den Rädern sitzen (1..2mm). Die gewählten Widerstandswerte für R17/R19 bzw. R18/R20 sind optimiert für Radencoder die auf Transparentfolie gedruckt und auf Aluminium Räder aufgeklebt werden. Für Radencoder die auf Papier ausgedruckt werden, sind andere Widerstandswerte notwendig.
Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Radencoder nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

===Distanzsensor IS471F===

IS471F - Hinderniserkennung mit Infrarot Distanzsensor

Das hier vorgestellte IC IS471F erlaubt eine einfache und sogar recht preisgünstige Hinderniserkennung per Infrarot. Dazu muss im Wesentlichen nur noch eine Infrarot-Diode an das IC angeschlossen werden. Das modulierte Licht wird von einem Gegenstand direkt auf das IC zurückgeworfen und somit das Hindernis erkannt. Tageslicht/Fremdlicht stört den IS471 überhaupt nicht, da das Licht mit einer bestimmten Frequenz moduliert wird.

[[Bild:is471.png|center]]

Der normale Schaltungsaufbau sieht also wie oben abgebildet aus! In der Praxis kann das dann in etwa so aussehen:

[[Bild:is471beispiel.jpg|center]]

Das englische Datenblatt findet man im Roboternetz-Download-Bereich

Die normale Reichweite ist in gewissen Grenzen abhängig von der Farbe des Hindernisses. In der Regel reicht sie jedoch einige cm, so dass langsame Roboter durchaus sehr gut damit zurechtkommen. Durch besonders helle Infrarot-LEDs und durch zusätzliche LED-Fassungen kann man die Reichweite erhöhen. Wem das noch nicht reicht, der kann über einen zusätzlichen Transistor die Strahlungsleistung der LED noch weiter erhöhen.

[[Bild:is471verstaerkung.png|center]]

<center>
http://www.roboternetz.de/bilder/mehrereis471.gif
</center>

===Sharp Infrarotsensoren===

Sharp hat eine ganz interessante Serie von Bausteinen herausgebracht, mit denen ein Roboter sogar recht genau Entfernungen messen kann. Das Messergebnis ist nahezu unabhängig von der Farbe und Helligkeit des gemessenen Objektes. Die Ansteuerung ist sehr einfach, der Sensorausgang kann zum Beispiel direkt an einen analogen Eingang eines Mikrocontrollers angeschlossen werden. Die Sensoren sind unter den Roboter-Bastlern weit verbreitet.
Bei vielen Händlern erhältlich kosten die Sensoren derzeit je nach Typ und Händlerspanne zwischen 13 bis 25 Euro. 

[[Bild:Sharpentfernungssensor.jpg|center]]

Oft werden selbst in kleinen Roboter-Projekten mehrere dieser Sensoren genutzt, da sie nur einen äußerst engen Erfassungsbereich haben. Sie eignen sich daher sehr gut zur Vermessung einer Umgebung, insbesondere dann, wenn sie drehbar auf einem Servo montiert werden. Als Kollisionsschutz sind sie wegen des engen Winkels nur bedingt geeignet, zu diesem Zweck eignen sich zum Beispiel Ultraschallsensoren besser.
Das Funktionsprinzip der Sensoren ist einfach. Der Sensor besteht aus Sender und Empfänger. Der Sender sendet einen Infrarot-Strahl aus, der vom Hindernis reflektiert wird. Je nach Entfernung trifft der reflektierte Strahl an einer unterschiedlichen Stelle auf den Empfänger (ein sog. Position Sensitive Device, PSD). Der Empfänger setzt den Auftreffpunkt in einen analogen Spannungswert um. Eine schöne Skizze dazu:

[[Bild:sharpfunktion.jpg|center]]
{{FarbigerRahmen|
Wenn man diese Sensoren an Robotern einsetzt, will man meist Hindernisse mit senkrecht stehenden Kanten erkennen. Montiert man den Sensor jedoch in waagrechter Lage, können sich Fehlmessungen ergeben, wenn sich ein Objekt am Sensor vorbeibewegt (z.B. wenn sich der Roboter dreht). Es wird an der Kante kurzzeitig eine Entfernung gemessen, die geringer als die tatsächliche Entfernung zum Hindernis ist (oder auch größer als die Entfernung zu einem zweiten Hindernis hinter dem ersten, je nach Bewegungsrichtung!). Man löst dieses Problem, indem man den Sensor in senkrechter Position montiert, also so, dass die beiden Linsen übereinander statt nebeneinander liegen. Dies wird auch im Datenblatt des Sensors empfohlen: der Sensor sollte immer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Hindernisses montiert werden.

Sehr deutlich erkennt man diese Messfehler, wenn man den Sensor als eine Art 3D-Scanner einsetzt: http://www.team-iwan.de/technik/sharp1.php
}}

{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
Die Gehäuse dieser Sensoren sehen wie ganz gewöhnlicher Kunststoff aus. Sie bestehen jedoch aus leitfähigem Material! (Kaum zu glauben, aber einfach nachprüfbar: zwischen den beiden Befestigungslöchern misst man einen Widerstand von etwa 250 bis 300 Ohm). Außerdem ist das Gehäuse mit dem Masseanschluss verbunden. Dies ist normalerweise nicht weiter wichtig, da die Sensoren meist entweder isoliert (zB auf Kunststoffteilen) oder auf einem geerdeten/mit Masse verbundenen Metallchassis montiert werden. Wenn man aber die Sensoren abschalten will, um Strom zu sparen (die Sensoren verbrauchen etwa 30 bis 40mA), muss man bei nicht isolierter Montage unbedingt die Plusleitung schalten! Wenn man die Masse-Zuleitung unterbricht, ist der Sensor sonst trotzdem noch über das Gehäuse und das Chassis mit Masse verbunden und wird nicht deaktiviert!
|}

'''Einige der beliebtesten Bausteine sind:'''

====Sharp GP2D12====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.
Dies ist der am häufigsten eingesetzte Sharp-Typ bei mobilen Robotern.

[[Bild:GP2D12anschluss.gif|center]]

====Sharp GP2YA21YK====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

====Sharp GP2D120====
Distanz 4-30 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

====Sharp GP2Y0A02YK====
Distanz 20-150 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt.

<center>
http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/images/artikelbilder/sensoren/gp2y0a02yk_diagramm.gif
</center>

====Sharp GP2D02====
Distanz 10-80 cm - Entfernung wird durch 8-Bit-Digitalausgang übermittelt.

====Sharp GP2D150====
Distanz 3-30 cm - 1 Bit Schaltausgang.

Datenblätter zu den oberen Sensoren findet man im Download-Bereich des Roboternetzes, siehe unter [[#Weblinks]].

Um die analogen Spannungen der Sensoren in eine Entfernung umzurechnen, kann man sich mit Hilfe des Datenblattes oder einfacher Probemessungen Tabellen erstellen, welche dann vom Controller zur Umsetzung genutzt werden.
Bequemer ist allerdings eine Näherungsformel:

====Formel zur Entfernungsberechnung====
D = A/(X-B)

D ist die Entfernung
X ist der Ausgabewert des Sensors
A ist die Steigung der Kurve A/X
B ist der Offset der Kurve

Die Konstanten A und B ermittelt man am besten über zwei Probemessungen:

D und X sind die Entfernung und der Ausgabewert der ersten Messung (z.B. bei 20 cm)
D' und X' sind die Entfernung und der Ausgabewert der zweiten Messung (z.B. bei 60 cm)

A = ((X' - X) * D' * D) /(D - D' )
B = (D' * X' - D * X) /(D' - D)

====GP2D12 Messkurve====

[[Bild:gpd12kurve.gif|center]]

====GPD120 Messkurve====

[[Bild:gpd120kurve.gif|center]]

==Ultraschall Sensoren==
===Ultraschallsensoren SRF04===
Die Firma '''Devantech''' hat eine Serie von sehr günstigen und kleinen Ultraschallsensoren entwickelt, die sich im Bereich "autonome Robotersysteme" durchgesetzt haben. Sie sind sehr verbreitet, da sie auch für "Hobby-Robotiker" erschwinglich sind und es sich nicht lohnen würde vergleichbare Module selber zu bauen, da diese meistens ungenauer und teurer wären.

Bekannt wurde die Serie durch den '''SRF04'''. Mit seinen kleinen Abmessungen, der niedrigen Stromaufnahme und der hohen Genauigkeit ist er für kleine Messaufgaben im Entfernungsbereich von 3cm bis 3m gut geeignet. Der SRF04 kann einen 3cm dicken Besenstiel in 2m Entfernung erkennen und wird durch ein [[PWM]]-Signal ausgewertet.

[[Bild:srf_04a.jpg]] [[Bild:srf_04.jpg]]

===Ultraschallsensor SRF05===
Der Nachfolger des SRF04 ist der neue SRF05. Er besitzt noch eine etwas höhere Reichweite bis 4 Meter. Zudem besitzt er neben dem kompatibel Mode zu SRF04 noch eine Betriebsart bei der er über einen einzigen Port (Pin) gesteuert wird. Das heißt sowohl der Start der Messung und das Ergebnis wird über die gleiche Leitung übertragen. [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:Srf05mode1.jpg|center]]

[[Bild:srf05mode2.gif|center]]

[[Bild:srf05mode2diagram.gif|center]]

===SRF08===
Die Alternative zu SRF04 und SRF05 ist der beliebte '''SRF08''' und dessen Nachfolger '''SRF10''', der nun über den [[I2C]]-Bus ausgewertet werden kann und über eine Reichweite von 3cm bis 6m verfügt. Er hat eine noch kleinere Stromaufnahme und zusätzlich befindet sich auf der Platinenfront ein Fotowiderstand(LDR) dessen Lichtmesswerte sich ebenfalls über den [[I2C]]-Bus auswerten lassen. Durch den SRF08 wird es möglich auch bis zu 16 Mehrfachechos, von weiter hinten gelegenen Gegenständen, auszuwerten, die bei dem SRF04 ignoriert wurden. Über den [[I2C]]-Bus kann man die Messwerte in cm, zoll und in der Laufzeit µs auslesen und spart sich somit die externe Auswertung der Laufzeit, wie bei dem SRF04. Weiterhin können insgesamt 16 SRF08-Module an einen [[I2C]]-Bus angeschlossen werden.

[[Bild:srf08_a.jpg]] [[Bild:srf08_b.jpg]]

===SRF08 Programmbeispiel===

[[SRF08 mit avr-gcc|SRF08 Programmbeispiel mit AVR-GCC]]

SFR08 Programm Beispiel mit [[Bascom]]
Über die grundsätzliche Behandlung des [[I2C]]-Bus mit [[Bascom]] kann man [[I2C|hier]] nachlesen.

Const Sf08_adr_0 = &HE0 ' I2C Adresse
Const Sf08_c_range = 100 ' Reichweite
Const Sf08_c_gain = 1 ' Empfindlichkeit

Die Adresse ist der Default-Wert für den Sensor, und kann eingestellt werden.
Range und Gain sind anzupassen, die angegeben Werte sind aber mal grundsätzlich verwendbar.

'''Setup'''
Nach dem Reset sind einmal Range und Gain zu setzen.

'''Setzen Range'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' register "range"
I2cwbyte Sf08_c_range
I2cstop

'''Setzen Gain'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 1 ' register "gain"
I2cwbyte Sf08_c_gain
I2cstop

'''Abfrage Trigger'''

Die Abfrage soll laut Beschreibung in zwei Schritten erfolgen, zwischen denen ca 70 mS gewartet werden soll. Diese Zeit braucht das Gerät zum Messen.

'''Trigger'''
I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 0 ' register "Trigger"
I2cwbyte 81 ' Meßwert in Zentimetern

Waitms 70

'''Ergebnis abholen'''
<pre>
DIM Lsb as Byte
DIM Msb as Byte
DIM IVal as word

I2cstart ' Repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' Meßwert US

I2cstart ' repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 + 1 ' Device I2C Adresse READ!
I2crbyte Msb , Ack ' Bit 8-15
I2crbyte Lsb , Nack ' Bit 0-7
I2cstop

Ival = Makeint(lsb , Msb) ' umwandeln in Word (16 Bit)
</pre>

=== SRF10 Ultraschallsensor ===
SRF10 ist quasi der Nachfolger von SRF08. Er bietet die gleiche Leistung und ist sogar gegenüber Spannungsschwankungen noch etwas unempfindlicher als der Vorgänger. Der größte Vorteil besteht jedoch darin das er ca. 1/3 kleiner als sein Vorgänger ist.

[[Bild:srf10foto1.jpg]] [[Bild:srf10foto2.gif]]

Die technischen Daten sind ähnlich:
* Betriebsspannung: 5V
* Stromaufnahme: ca. 3mA Standby, ca. 15mA während des Messens Frequenz: 40KHz
* Maximale Reichweite: 6 m
* Minimale Reichweite: 4 cm
* Messwerterfassung: intern, kein externer Controller zur Zeitmessung notwendig
* Interface: Standard – I2C (passend zu zahlreichen Controllerboards, z.B. RN-Control)
* Ausgabeformat: µs, cm oder Zoll
* Feature: Analogverstärkung 40 - 700 (einstellbar, 16 Stufen)
* Abmessungen: 32mm x 15mm x 10mm
* Hersteller: Devantech Ltd

*[[Ultraschall_SRF10_an_RN-Control|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:srf10ausbreitung.gif|center]]

===SRF02 Ultraschallsensor===
Der erste Sensor aus der SRF-Reihe der mit nur einem Ultraschallwandler auskommt. Dennoch können sich die Leistungen zeigen. Vor allem die Tatsache, dass sowohl RS232- und I2C-Bus-Schnittstelle vorhanden ist, dürfte viele Bastler erfreuen.

* Betriebsspannung 5V (stabilisiert)
* Stromaufnahme nur 4mA (typisch)
* Ultraschallfrequenz 40khz
* Reichweite 15cm bis 6 Meter
* Schnittstelle RS232 (TTL) und I2C-Bus
* Ausgabeeinheit wahlweise mm, inch oder uS
* Einfachste Verwendung, keine Kalibration/Justierung notwendig
* Größe 24mm x 20mm x 17mm

[[Bild:srf02_germany.jpg]]

Einige Bascom Programmbeispiele zum SRF02 findet man unter [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]

=== Vergleichstabelle ===
<div align="center">
{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
|'''SRF10'''
|'''SRF08'''
|'''SRF05'''
|'''SRF04'''
|'''SRF02'''
|-
|'''Betr. Spannung'''
|5V
|5V
|5V
|5V
|5V
|-
|'''Stromaufnahme'''
|3mA typ., 15mA max.
|3mA typ., 15mA max.
|4mA typ., 30mA max.
|30mA typ., 50mA max.
|4mA typ.  
|-
|'''US Leistung'''
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|?? mW
|-
|'''Frequenz'''
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|-
|'''Bereich'''
|72º
|55º
|55º
|55º
|55º
|-
|'''Reichweite'''
|4cm - 6m
|3cm - 6m
|3cm - 4m
|3cm - 3m
|15cm - 6m
|-
|'''Triggerimpuls'''
|
|
|10µs min.
|10µs min.
|
|-
|'''Abmessung in mm'''
|32 x 15 x 10
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|24 x 20 x 17
|-
|'''Interface'''
|I2C
|I2C
|TTL Impuls
|TTL Impuls
|I2C o. RS232 TTL
|-
|'''Feature'''
|Minimodul
|Lichtsensor
|SRF04 Modus
|
|nur 1 US-Kapsel
|-
|'''Preis ca. *'''
|44,00 €
|44,00 €
|22,00 €
|25,00 €
|19,00 €
|}
</div>

'''*''' Der Preis dient nur zum Vergleich untereinander, nicht als Referenz !

==Kompaß==
===Kompaß-Modul CMPS03===
Laut der Doku ist diese Modul speziell für die Bedürnisse von Robotern gestaltet worden. Es mißt seine Lage relativ zum Erdmagnetfeld und liefert diesen Wert
* Als PWM-Signal
* Über I2C entweder 0-255 als Byte oder
* 0-3599 als 16-Bit Wert (MSB first)

In der vorliegenden Doku ist eine fixe I2C-Adresse von 0xC0 angegeben. Was leider noch fehlt, sind Angaben, ob und wie diese Adresse geändert werden kann.

Bei waagrechter(!) Montage ist das also ein Kompass, bei senkrechter Montage dieser Module kann man auch die Neigung in Nord-Süd-Richtung messen. Hierzu sind 2 Module nötig, die zueinander um 90° gedreht angeordnet sein müssen. Die Neigung in Ost-West-Richtung zu messen, ist dagegen leider nicht möglich. Wenn ein CMPS03 als Kompass verwendet werden soll, sind zwei Dinge zu beachten:
* Mindestens 20 cm Abstand von Eisen(Motore)
* Exakte horizontale Ausrichtung.
Eine Montage an einem langen Stab aus Holz oder Kuststoff hoch über dem Roboter ist sinnvoll.

Das Ganze ist eine Anwendung des Philips-KMZ51 Magnet-Feld-Sensors mittels eines PIC16F872

Gelegentlich sollte das Modul kalibriert werden. Das kann über den I2C-Bus, aber auch mittels einen Pins am Modul initiiert werden. Dafür muß am Pin6 für jede Himmelsrichtung einmal kurz GND angelegt werden. Diese 4 Meßpunkte nimmt das Modul auf und speichert sie im EEPROM.

Ein Beispielprogramm findet man hier:
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

[[Bild:cmps3pin.jpg|center]]

==Beschleunigung==

Beschleunigungssensoren messen die Beschleunigung, die auf sie wirkt - wenn sie auf dem Tisch liegen, messen sie beispielsweise die Erdbeschleunigung von 1g. In einem Auto können weitere Beschleunigungen hinzukommen: Zur Seite beim Kurvenfahren, nach vorne oder hinten beim Beschleunigen, oder bei zügiger Fahrt über eine Bergkuppe auch mal welche in vertikaler Richtung. 
Beschleunigungssensoren sind meist mehrdimensional ausgelegt, so dass für mehrere Achsen ein Sensor verwendet werden kann.

Anwendungen finden sie in ESP-Systemen in Autos, die u.a. über die Querbeschleunigung ausrechnen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder gar schleudert. 
Eine andere wichtige Aufgabe übernehmen sie zusammen mit Gyroskopen in Trägheitsnavigationssystemen, die dann sowohl die Lage im Raum als auch die Bewegung feststellen können.

Moderne Piezo-Sensoren sind nur noch chip-gross und können direkt in Schaltungen integriert werden.

Beispiele für solche Chips ist die Chipfamilie [[ADXL]] von Analog Devices. Sie umfaßt 1- und 2-Achs Accelerometer in verschiedenen Empfindlichkeiten. Der Test eines solchen Sensors ist hier beschrieben. http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=8525

==Drehung==

Um Drehungen zu messen, werden sogenannte Gyroskope, kurz "Gyros" verwendet. Typische Vertreter sind hier die [[ADXRS]]-Familie von Analog Devices. Diese sind allerdings, anders als die Beschleunigungssensoren, meistens nur für eine Achse ausgelegt. Die Ausgabe erfolgt meist analog, jede Ausgangsspannung entspricht einer bestimmten Drehrate in °/Sekunde.

Gemessen wird die Auswirkung der Corioliskraft auf zwei gleiche, in Bewegung gehaltene Massen. Diese schwingen radial, d.h. 90° verdreht zu der Achse, auf der die Drehung gemessen werden soll. Wird der Sensor um die Achse gedreht, ändert sich die Geschwindigkeit dieser Massen, da sie auf einer gedachten Scheibe abwechselnd nach innen und außen wandern. Je weiter sie außen sind, desto höher ist ihre Geschwindigkeit, je weiter innen, desto langsamer sind sie. Bei der Bewegung nach außen müssen sie also beschleunigt werden, andersherum genauso. Die dabei auftretenden Beschleunigungen werden mittels einiger Fühler gemessen, die einen Plattenkondensator bilden.

Eine Anwendung sind im Flugmodellbau Gyro-"Taillocks", die in Hubschraubern die Heckstabilität verbessern und ESP-Systeme in Autos, die u.a. durch die Messung der Gierrate, also der Drehung des Fahrzeugs um die Hochachse, feststellen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder sogar schleudert.

==Geschwindigkeit==

Geschwindigkeit kann unterschiedlich erfasst werden.
* Direkt am Rad oder Antrieb. Diese Methode wird häufig auch in Kfz verwendet, stößt jedoch an ihre Grenzen, wenn die Räder viel Schlupf haben.
* Gegenüber der Luft mittels [[Pitot-Tube]]. Das wird bei Flugzeugen so gemacht, oder z.B. in der Formel 1. Bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht zu gebrauchen
* Mittels eines optischen Sensors gegenüber dem Untergrund. Dafür kann ein [[Maussensor]] aus einer optischen Maus verwendent werden, evtl. mit einer Anpassung der Optik für einen geänderten Abstand.
* Mittels GPS-Empfang. Funktioniert nur unter freiem Himmel.
Siehe auch unter [[Sensoren für die Geschwindigkeitsmessung]]

==Temperatur==
===NTCs===
NTCs (Negative Temperature Coefficient) oder Heißleiter sind stromleitende Materialien, die bei hohen Temperaturen Strom besser leiten als bei tiefen, das heißt, mit steigender Temperatur sinkt ihr elektrischer Widerstand. Siehe auch unter [[NTC]]. Ein großer Vorteil ist die leichte Anwendung und der geringe Preis. Nachteil ist, dass der Widerstandswert sich nicht linear mit der Temperatur verändert.

[[Bild:ntc.gif]]

===PTCs===

PTCs sind Temperatursensoren, deren Widerstand sich mit steigender Temperatur erhöht. Dazu gehören

*PT100, PT1000 etc.
*Die KTYxx-xxx Reihe

==== KTY: Silizium Temperatursensoren ====

Die KTY-Temperatursensoren sind verglichen mit anderen Temperatursensoren verhältnismäßig günstig, haben dafür aber auch mehr Nachteile. 
Die Genauigkeit ist ziemlich eingeschränkt, weshalb die KTY-Temperatursensoren zuerst kalibriert werden sollten. Dies muss schaltungstechnisch oder in Software erfolgen, eine eingebaute Kalibrierung gibt es nicht. 
Andererseits lassen sich mittels Oversampling sehr hoch aufgelöst Temperaturen messen, was aufgrund mittelmäßiger Linearität (auch nach der Linearisierung) aber nur bei der Messung kleiner Temperaturunterschiede empfehlenswert ist. 
Linearisiert werden die KTY an 5 Volt mit einem Reihenwiderstand von etwa 2,7 kOhm bis 3,3 kOhm. 
http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=342164&sid=ad63fd51eb08bcf225389af5bbc4fcfd#342164

==== Diode als Temperatursensor ====
Die Flußspannung von Dioden ist temperaturabhängig. Für Siliziumdioden verringert sich die Spannung um etwa 2 mV pro Grad Temperaturerhöhung. Der Absolutwert der Flußspannung hängt vom Strom ab und variiert auch zwischen verschiedenen Chargen. Es ist also fast immer wenigstens ein Abgleich nötig.

===LM335 und LM35===

[[Bild:LM335.JPG|center]]

Der Temperatursensor LM335 funktioniert wie eine Z-Diode, die ihre Durchbruchspannung proportional zur Temperatur ändert. Beim Sensor LM335 beträgt diese Änderung 10mV/K, beim Sensor LM35 beträgt die Änderung 10mV/oC.

Der größte Unterschied zwischen den Sensoren ist der, dass am Ausgang des LM335 bei 0oC etwa 2,73V anliegen (273K = 0oC) und beim LM35 0V. Sollen negative Temperaturen gemessen werden, so muss man für den LM35 das Bezugspotential GND anheben (z.B. mit zwei Si-Dioden).

Von den Sensoren LM335 und LM35 gibt es auch noch genauere Ausführungen, welche einen geringeren Temperatur-Fehler ab Werk haben. Diese Versionen heißen LM15/LM25 bzw. LM135/LM235 und sind entsprechend teurer als die 3er Version (zum Vergleich: LM335 kostet bei Reichelt 0,89€, der LM135 jedoch 7,75€).

Der LM335 und LM35 messen nach einer einfachen Kalibrierung mit einem Poti, bis auf 1oC genau. Dazu muss man mit dem Poti die Ausgangsspannung bei 25oC auf 2,98V einstellen (2,98V / 0,01V/K = 298K = 25oC). Da der Sensor über seinen Messbereich sehr linear ist, braucht man nur bei einer Temperatur kalibrieren. Durch den Einsatz mehrerer in Reihe geschalteter Sensoren kann man das Ausgangssignal verstärken (bei drei LM335 erhält man dann 30mV/K anstatt 10mV/K) oder, wenn die Sensoren im Raum verteilt sind, einen einfachen Mittelwert bilden.

====Beschaltung und Dimensionierung eines LM335====
[[Bild:lm335schaltung.jpg|center]]
Da sich der Sensor wie eine Z-Diode verhält, muss der Strom durch diese begrenzt werden, um eine Verfälschung des Signals oder gar eine Zerstörung zu verhindern. Fließt jedoch zu wenig Strom durch die Diode, so treten Störungen auf und die Genauigkeit sinkt.

Der Strom wird auf einfache Weise wie bei einer LED durch einen Widerstand (hier R1) begrenzt. Der Strom sollte zwischen mindestens 450µA und maximal 5mA liegen. Bei einer Betriebsspannung von 5V kann also für 2mA ein Widerstand von etwa 2,5kOhm benutzt werden (R = U/I).

Die max. Betriebsspannung sollte 30V nicht überschreiten!

Zur Kalibrierung schließt man an ein 10kOhm Potentiometer zwischen V+ und V- (GND) des Sensors an und legt dessen Schleifer auf den ADJ-Pin. Nun stellt man die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Raumtemperatur (welche bekannt sein sollte) ein (1oC = 1K, 273K = 0oC). Kalibriert man den LM335 nicht, so kann dieser um bis zu 9K falsch gehen!

Im letzten Bild (ganz rechts) ist die schon angesprochene Reihenschaltung aufgezeichnet. Um ein größeres Ausgangssignal zu erhalten, kann man das Signal auch mit einem [[Operationsverstärker#Verstärker|Operationsverstärker]] verstärken. Das ist günstiger und man hat die Möglichkeit, das Signal um ein Vielfaches zu verstärken ohne einige Dutzend Sensoren einzusetzen!

Pin-Belegungen und weitere Daten finden sich im Datenblatt (kann man z.B. bei Reichelt herunterladen).

===Temperatur-Sensor LM75===

[[Bild:lm75.gif|center]]

Dieser Chip von National Semiconductors kann die Umgebungstemperatur mit einer Auflösung von 0.5o Grad Celsius messen und wird über einen I2C Bus angesprochen.

Der Messbereich:
*−25oC bis 100oC bei ±2oC(max)Genauigkeit.
*−55oC bis 125oC bei ±3oC(max)Genauigkeit.

Der LM75 bietet:
* Einen Schaltausgang (invertierbar) - z.B. für Ventilator, Heizung etc.
* Programmierbarer oberer und unterer Schaltpunkt.
* Schaltausgang alternativ auch als Interrupt verwendbar.
* Über von außen einstellbare I2C-Adresse. Bit 0 = R/W, Bits 1-3 einstellbar, Bit 4-7 fixe Adresse 0x9n
* Maximal 8 Stück LM75 an einem I2C Bus.

Durch I2C-Lesebefehle kann man die Temperatur (2x8Bit)auslesen.

Das erste Byte ist der Temperatur-Vorkommawert in ganzen Grad, als normales signed char. Das Bit 7 vom zweiten Byte bestimmt den Nachkommawert. Wenn Bit 7 gleich 1 so ist der Nachkommawert + 0.5oC. Auch dann + 0.5 oC wenn Vorkommawert negativ. Wenn Bit 7 gleich 0 so ist der Nachkommawert = 0. Bit 0-6 vom zweiten Byte sind ohne Bedeutung.

===Programm-Beispiel für LM75===
Der LM75 wird über den [[I2C]]-Bus angesprochen.
In BasCom, wo es ja keine signed char gibt, wird das Interpretieren auf sehr unterschiedliche Art empfohlen.

Ich empfehle:

dim Ival as integer
dim Msb as byte
dim Lsb as byte
I2cstart
I2cwbyte &H91 ' Lese-adresse !
If Err = 1 Then
I2cstop ' kein ACK vom LM75 --> irgendein Fehler
Ival = 9999 ' Zeichen, daß der Wert ungültig ist !
Else
I2crbyte Msb , Ack
I2crbyte Lsb , Nack
I2cstop
If Msb.7 = 1 Then
Ival = Makeint(msb , &HFF) ' auffüllen mit den Vorzeichen bits
Else
Ival = Makeint(msb , &H00) ' positiv, also bleibt es so
End If
Ival = Ival * 10 ' erweitern
If Lsb.7 = 1 Then
Ival = Ival + 5 ' fünf Zehntel Grad dazu
End If
End if

Man erhält als Ergebnis die Temperatur in 0,5 Grad Schritten (Natürlich nur, wenn's keine Fehler gab).

Ein weiteres Beispiel [http://www.darc-coburg.de/modules/wiwimod/index.php?page=LM75]

==Resistive Sensoren==
Resistive Sensoren bzw. Linearpotentiometer arbeiten als Spannungsteiler über einer Hybridleitplastik- schicht und sind in unterschiedlichen Bauformen erhältlich; z.B. für Zylindereinbau, Klemmbock- u. Gelenkaugenbefestigung oder Taster.
Deren Einsatzgebiete sind vorwiegend in der Industrie.

==Kapazitive Sensoren==

Ein Beispiel für kapazitive Sensoren sind Luftfeuchtigkeitsmesser, die ihre Kapazität entsprechend der Luftfeuchtigkeit ändern. Das Auslesen der Kapazität kann prinzipiell über das Ausmessen von Ladekurven geschehen. Dies ist jedoch bei kleinen Kapazitäten nicht praktisch durchführbar, weshalb man in diesem Falle meist einen Schwingkreis baut, dessen Frequenz man dann misst und so dann zusammen mit der bekannten Induktivität der Spule die Kapazität des Kondensators ausrechnen kann.

[[Bild:feuchtesensor.gif|framed|center|Valvo Feuchtigkeitssensor 10-90% (Kapazität: 122 pF bei TU = 25 °)]]

==Induktive Sensoren==
Induktiver Näherungsschalter

Sensoren die ihre Induktivität entsprechend der Messgröße ändern können auch mit Hilfe eines Schwingkreises mit bekannter Kapazität ausgemessen werden.

...

==Piezoelektrische Sensoren==
Hier ist ein Experiment dargestellt das die Funktion von Piezowandlern demonstriert.

Drückt man auf eine längliche Glasplatte (Mikroskopträger Länge 76mm), die an den Enden auf je einem Piezo Wandler gelagert ist, dann ergeben sich Signale, die von den Kräften auf die Wandler abhängig sind.

Die Summe der beiden Kräfte entspricht der Gesamtkraft. Das Verhältnis der beiden Kräfte entspricht dem Verhältnis der Abstände des Druckpunktes zum Wandler.

[[Bild:Piezowandler.jpg|center]]

Im Versuch wurde mit der Frequenz von ca. 4Hz (0,5s/div) von einem Ende bis zum anderen auf die Platte gedrückt. (Tonleiter). Die Signale der beiden Wandler sind im Oszillogramm aufgetragen und die Folge der Druck-Positionen ist auf den ersten Blick schon mal nachvollziehbar.

==PIR Passiv Infrarot Sensoren==
Hier handelt es sich um Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder. Bewegungsmelder regieren beim Eintritt einer Person (Tier) in das Erfassungsfeld des Sensors. Die Anwendungsmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt, man kennt die Technik ja von vielen Terrassenlampen, welche sich beim vorbeigehen automatisch einschalten.
Reagiert wird also auf die Körperwärme einer sich im Erfassungsfeld bewegenden Person.
[[Bild:pir.jpg|right]]
Zum Prinzip:
Wärmestrahlen, die einen Erfassungsvorgang auslösen, liegen im Infrarot-Bereich des Wellenspektrums. In diesem Bereich gibt der menschliche Körper seine Wärmestrahlung ab. Leuchtmittel wie Glüh- , Halogen- und Entladungslampen, die für eine Strahlung im sichtbaren Bereich um 0,555 μm entwickelt wurden, geben jedoch auch einen erheblichen Teil an Wärmestrahlung im Infrarot-Bereich ab.
Im Spektrum oberhalb des sichtbaren Licht, ab 0,780 μm, beginnt der Infrarot-Bereich. Die Wellenlänge
dieser IR-Strahlung ist abhängig von der Temperatur eines Körpers. Die Wärmestrahlung
des Menschen hat ihr Maximum zwischen 9 und 10 μm im Infrarot-Bereich.
Diese Tatsache nutzt der PIR Sensor mittels sogenannter pyroelektrischer IRDetektoren, welche eine hohe Empfindlichkeit im langwelligen Infrarot-Bereich aufweisen. Die Infrarot-
Strahlung verhält sich ähnlich wie sichtbares Licht. Sie kann reflektiert und durch Linsen
gebündelt werden.
Basis eines solchen IR-Detektors (Sensors) sind Lithium-Tantalatkristalle. Diese Kristalle erzeugen,
bei Wärmeänderung (positive oder negative Temperaturänderung), eine elektrische Spannung.
Die von den Kristallen abgegebene Spannung liegt im Bereich von einigen μV (μV = millionstel Volt) und ist von folgenden Bedingungen abhängig:
* Der Intensität der Wärmequelle (Temperatur und Größe)
* Dem Umgebungsmedium (Temperatur, unterschiedliche Luftfeuchtigkeit)
* Der Entfernung zwischen Wärmequelle und IR-Sensor
* Der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Wärmequelle
* Der Empfindlichkeit des PIR-Elementes (frequenzabhängiges Bandpaßverhalten mit Maximum bei ca. 0,1 Hz)

Zur Unterdrückung von Einflüssen aus der Umgebung (übliche wetterbedingte Temperaturänderungen), sind in jedem Sensor 2 Kristalle antiparallel geschaltet.
Einer der Kristalle gibt, bei Auftreffen von Wärmestrahlung einen positiven, der andere einen negativen Spannungsimpuls ab. Wärmeänderungen die gleichzeitig und mit gleicher Intensität auf beide Kristalle einwirken lösen so keinen Erfassungsvorgang aus, denn die beiden Impulse heben sich gegenseitig auf. Dadurch ist ein Auslösen bei Wärmeänderungen der Umgebung weitgehend ausgeschlossen.
Anders verhält es sich bei schnellen Bewegungen. Die Lithiumtantalat-Kristalle geben, entsprechend
der Bewegung und der dadurch hervorgerufenen Wärmeänderung im Erfassungsfeld, ihre
Impulse zeitversetzt ab. Die beiden Impulse addieren sich zu einer Wechselgröße mit höherer
Signalamplitude. Dieses elektrische Ausgangssignal ist proportional der Wärmeänderung und führt zur Meldung einer Bewegung.

==Autoren==
* [[Benutzer:PicNick|PicNick]]
* [[Benutzer:Frank|Frank]]
* [[Benutzer:Dennis.strehl|Dennis.strehl]]
* [[Benutzer:Florian|Florian]]
* [[Benutzer:BASTIUniversal|BASTIUniversal]]
* Topic
* [[Benutzer:Manf|Manf]]

==Siehe auch==
* [[Navigation]]
* [[Sensoren]]
* [[Graycode]]
* [[Ultraschall SRF10 an RN-Control]]
* [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl]]
* [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

==Weblinks==
*[http://www.ikm.uni-karlsruhe.de/forschung/pzt_webseiten/de/grundlagen/pyro.html Piezoelektrische Sensoren]
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=category&cat_id=2 Datenblätter im Download-Bereich des Roboternetz]
*[http://www.nxp.com/acrobat_download/various/SC17_GENERAL_TEMP_1996_3.pdf KTY Sensor Datenblatt]
*[http://www.tranzistoare.ro/datasheets2/83/83853_1.pdf NTC Datenblatt]

[[Category:Robotikeinstieg]]
[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Elektronik]]
[[Category:Sensoren]]

Sensorarten

2009-01-03T12:39:38Z

Newbie.at: /* Distanzsensor IS471F */

==Welche Sensorarten gibt es==
Damit sich ein Roboter in seiner Umgebung bewegen kann, ohne an Hindernisse anzustoßen, und damit er ein Ziel finden und ansteuern kann, muß er irgendwie seine Umwelt "wahrnehmen".
Hauptanwendung für diese Informationen aus der Umwelt ist die [[Navigation]].
Auf dieser Seite werden die wichtigsten Sensorarten und damit es praktischer wird auch zugleich die populärsten Robotik- und Modellbau-Sensortypen vorgestellt. Auch die Pinbelegung und Anschlussmöglichkeiten dieser Sensoren werden kurz erläutert.

==Bumpers==
Als Bumpers bezeichnet man eine Art Stoßstange, die einen Mikro-Switch auslöst.

[[Bild:microschalter.jpg|center]]

Die Auswertung erfolgt am besten digital an einem Pin mit Pull-up Widerstand. Man kann den Eingang pollen (abfragen), aber auch einen Interrupt auslösen lassen. -->

==Whiskers (Fühler)==
Das sind flexible Kunststoff-Streifen von ca. 10 cm Länge, eigentlich für Datenhandschuhe vorgesehen. Aber man kann sie auch als Fühler einsetzen, und daher auch für die Kollisions-Sensorik verwenden. Beim Verbiegen steigt der Widerstand an.

[[Bild:flexs_200.jpg|center]]

Um zu messen, wird mit einem zweiten Widerstand ein Spannungsteiler aufgebaut, der dann mit einem Analog-Eingang einen Grad der Verbiegung erkennen läßt. Sie werden häufig auch Flexsensoren genannt. -->

==Incremental-Geber==
Dienen zur Erfassung von Drehzahl bzw. der Messung von Wegstrecken

===austriamicrosystems AS5040===
 
[[Bild:AMS-general_200x200.jpg|right]]
[[Bild:AMS-chip_109x104.jpg|left]]

Der AS5040 kann absolute Winkelpositionen an einer Achse messen. Die Messung wird indirekt über ein Magnetfeld mittels Hallsensoren durchgeführt. Aufgrund der Anordnung der Hallsensoren und der Integration der Sensoren direkt in Silizium wird eine sehr hohe Genauigkeit bei der Messung erreicht. Das Messprinzip kompensiert ausserdem Störgrössen, wie externes Magnetfeld, Alterungseinflüsse, Temperaturschwankungen und mechanische Toleranzen.

 
Die komplette Auswertung der Sensorsignale geschieht auf dem Chip. 

[[Bild:AMS-block_700x242.jpg|center]]

[[Bild:AMS-pcb_200x152.jpg|right]]
 
Durch die hohe Integration reduziert sich die zusätzliche Beschaltung des Chips auf wenige Bauteile, beispielsweise ein paar Filterkondensatoren.
 
Die Winkelencoderfamilie von austriamicrosystems besitzt vielfältige Schnittstellen, um den Winkelwert zu übertragen

{| {{Blauetabelle}}
|Seriell SSI
|Standard Schnittstelle für Winkelencoder in der Industrie
|-
|PWM
|erzeugt abhängig vom Winkel eine entsprechende Pulslänge, läßt sich sehr schön mit der Capturefunktion eines Controllers messen und braucht nur eine Leitung
|-
|I2C
|direkte Schnittstelle zum Microcontroller
|-
|Analog
|kompatible Schnittstelle um beispielsweise Potiapplikationen zu ersetzen
|-

|Inkremental
|klassische Schnittstelle um relative Bewegungen zu messen, keine Absolutmessung möglich
|-
|BLDC
|erzeugt direkt die Kommutierung für einen bürstenlosen Motor. Durch die höhere Auflösung gegenüber einer 3-Hall-Schalterlösung kann der BLDC mit einem wesentlich höheren Drehmoment gestartet werden
|}

[[Bild:AMS-magnet_354x421.jpg|left]]
 
Bei der Auswahl des Magnets ist darauf zu achten, dass sogenannte Selten-Erde-Magnete verwendet werden. http://de.wikipedia.org/wiki/Seltene_Erden Diese erzeugen ein besonders starkes Magnetfeld, das im 1-Tesla-Bereich liegt. Im Zentrum des Magnetfelds ist ein linearer Bereich, der für die Genauigkeit der Messung ausschlaggebend ist. Solange die Hallsensoren in diesem Bereich liegen, kann eine unkalibrierte Genauigkeit von +/- 0.5 Grad gewährleistet werden. Weiterhin ist zu beachten, dass der Magnet nicht direkt auf eine Eisenwelle montiert wird. Die Eisenwelle verursacht quasi einen magnetischen 'Kurzschluss' und entzieht damit den Hallsensoren das Magnetfeld. Idealerweise sollte eine NE-Welle verwendet werden, oder wenn nicht anders machbar muss eine Isolation aus NE-Material zwischen Eisenwelle und Magnet eingefügt werden.
 
 
Ein einfacher erfolgreicher Test des Sensors ist hier beschrieben: http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=322373#322373

===Drehgeber Sharp GP1A30 und GP1A38===

[[Bild:gp1a30.jpg|center]]

Beim Sharp GP1A30 und GP1A38 handelt es sich um Gabellichtschranken mit inkrementaler Drehgeberfunktion. Beide sind im Grunde von den Anschlüssen identisch, lediglich kann GP1A38 noch etwas höhere Drehzahlen messen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gabellichtschranken können mit dieser sowohl Drehzahl als auch Drehrichtung ermittelt werden. Notwendig sind dafür nur 2 digitale Ports. Verzichtet man auf die Auswertung der Drehrichtung, reicht nur ein Port.
Der Sensor hat den Vorteil, dass die Signale bereits TTL-kompatibel sind und direkt an ein Controllerboard angeschlossen werden können. Ein Beispielprogramm zu [[RN-Control]] findet man hier

* [[Beispiel Drehzahlmessung mit RN-Control]]

[[Bild:GP1A30.gif|center]]

Die Auswertung inkrementaler Drehgeber ist recht einfach. Ein Ausgang liefert einen Impuls pro Markierung (Scheibe auf der Welle). Prüft man bei jedem Impuls (Flanke) noch gleichzeitig den aktuellen Pegel des zweiten Ausganges, so kann daraus die Drehrichtung abgeleitet werden.

Der Signalverlauf an den Sensorausgängen ist phasenversetzt:

[[Bild:inkremental1.gif|center]]

[[Bild:drehgeber_an_rncontrol.gif|center|framed|Beispielschaltung, wenn man lediglich die Drehzahl ohne Drehrichtung auswerten möchte. Als Widerstand hat sich 330 Ohm als gut erwiesen.]]

==Optische Sensoren==
===Helligkeit===
Die Hauptanwendung solcher Sensoren ist, den hellsten Fleck im Raum zu finden.
Dies ist auch Teil vieler Roboterwettbewerbe. (Robo Callenge (2002 sic!), 'Ein Platz an der Sonne')

Solche Sensoren können einfache [[LDR]]s oder [[Photodioden]] bzw. [[Phototransistoren]] sein.
LDRs haben den Vorteil, dass sie relativ hoch aussteuern, der große Nachteil ist aber, dass diese Sensoren ziemlich wärmeempfindlich und etwas träge sind.
Photodioden und Phototransistoren haben den Vorteil, dass sie sehr genau sind, aber nicht besonders hoch aussteuern. Diese sollte man evtl. über einen OpAmp verstärken.

[[Bild:fotowiderstand.jpg|center|framed|Ein typischer Fotowiderstand]]

[[Bild:SFH300.jpg|center|framed|SFH300, ein typischer Phototransistor]]

Alternativ kann auch ein digitaler Lichtsensor verwendet werden, den man direkt an den I2C- oder SM-Bus anschliessen kann. Man erspart sich Auswertung, Temperaturkompensation und Signalaufbereitung, allerdings ist der Anschluss meistens schwieriger, weil der Sensor in SMD-Bauform gebaut ist und 3,3 anstatt 5 Volt braucht.
[[Bild:Lichtsensor.jpg|center|framed|Ein digitaler Lichtsensor für den I2C-Bus (TSL2561 der Frima Taos)]]

Die Suche nach dem hellsten Fleck im Raum ist wie ich finde ein gutes Einsteigerthema!

===CNY70===

Der CNY70 ist ein Foto-Reflex Optokoppler. In einem würfelförmigem Gehäuse befindet sich eine Infrarot LED als Sender und ein Infrarot Fototransistor als Empfänger. Damit kann auf kurze Entfernung (wenige Millimeter) das reflektierte Licht der IR-LED durch den IR-Fototransistor gemessen werden.

{|
|[[Bild:cny70.jpg|thumb|200px|CNY70]]
|[[Bild:cny70_pinout.jpg|framed|CNY70 Vishay Pinout]]
|}

'''Achtung:''' Es existiert auch noch ein CNY70 von Temic mit anderer Pinbelegung, dort ist der Fototransistor verdreht eingebaut.

Der CNY70 eignet sich für eine Vielzahl von Sensoren. Z.B. als Liniensensor, Radencoder, Abgrunddetektor und Lichtschranke. Allerdings ist er empfindlich gegen Streulicht, da das Licht der IR-LED nicht moduliert ist.

[[Bild:cny70_schem1.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Liniensensor]]

Der Liniensensor benötigt 2 A/D Wandler Eingänge des Prozessors. Die CNY70 sollten so nah wie möglich in Bodennähe angebracht sein (1..3mm). Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR-LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Liniensensor nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

[[Bild:cny70_schem2.gif|thumb|center|600px|CNY70 als Radencoder mit Schmitt-Trigger]]

Die Radencoder benötigen zwei digitale Eingangsports des Prozessors. A/D Wandler sind nicht nötig, da die Schmitt-Trigger Gatter für saubere Logik Signale sorgen. Die CNY70 sollten so nah wie möglch an den Rädern sitzen (1..2mm). Die gewählten Widerstandswerte für R17/R19 bzw. R18/R20 sind optimiert für Radencoder die auf Transparentfolie gedruckt und auf Aluminium Räder aufgeklebt werden. Für Radencoder die auf Papier ausgedruckt werden, sind andere Widerstandswerte notwendig.
Der P-Kanal FET BS250 dient als Schalter für die IR LEDs des CNY70. Damit spart man Strom, wenn der Radencoder nicht benötigt wird. Allerdings wird dafür ein weiterer Prozessor Ausgang als Enable Signal benötigt. HIGH Pegel schaltet die Sensor LEDs aus, LOW Pegel ein. Wird keine Enable Funktion gewünscht, läßt man den BS250 einfach weg und hängt die Vorwiderstände der Sensor LEDs direkt an VCC.

===Distanzsensor IS471F===

IS471F - Hinderniserkennung mit Infrarot Distanzsensor

Das hier vorgestellte IC IS471F erlaubt eine einfache und sogar recht preisgünstige Hinderniserkennung per Infrarot. Dazu muss im Wesentlichen nur noch eine Infrarot-Diode an das IC angeschlossen werden. Das modulierte Licht wird von einem Gegenstand direkt auf das IC zurückgeworfen und somit das Hindernis erkannt. Tageslicht/Fremdlicht stört den IS471 überhaupt nicht, da das Licht mit einer bestimmten Frequenz moduliert wird.

[[Bild:is471.png|center]]

Der normale Schaltungsaufbau sieht also wie oben abgebildet aus! In der Praxis kann das dann in etwa so aussehen:

[[Bild:is471beispiel.jpg|center]]

Das englische Datenblatt findet man im Roboternetz-Download-Bereich

Die normale Reichweite ist in gewissen Grenzen abhängig von der Farbe des Hindernisses. In der Regel reicht sie jedoch einige cm, so dass langsame Roboter durchaus sehr gut damit zurechtkommen. Durch besonders helle Infrarot-LEDs und durch zusätzliche LED-Fassungen kann man die Reichweite erhöhen. Wem das noch nicht reicht, der kann über einen zusätzlichen Transistor die Strahlungsleistung der LED noch weiter erhöhen.

[[Bild:is471verstaerkung.png|center]]

<center>
http://www.roboternetz.de/bilder/mehrereis471.gif
</center>

===Sharp Infrarotsensoren===

Sharp hat eine ganz interessante Serie von Bausteinen herausgebracht mit denen ein Roboter sogar recht genau Entfernungen messen kann. Das Messergebnis ist nahezu unabhängig von der Farbe und Helligkeit des gemessenen Objektes. Die Ansteuerung ist sehr einfach, der Sensorausgang kann zum Beispiel direkt an einen analogen Eingang eines Mikrocontrollers angeschlossen werden. Die Sensoren sind unter den Roboter-Bastlern weit verbreitet.
Bei vielen Händlern erhältlich kosten die Sensoren derzeit je nach Typ und Händlerspanne zwischen 13 bis 25 Euro. 

[[Bild:Sharpentfernungssensor.jpg|center]]

Oft werden selbst in kleinen Roboter-Projekten mehrere dieser Sensoren genutzt da sie nur einen äußerst engen Erfassungsbereich haben. Sie eignen sich daher sehr gut zur Vermessung einer Umgebung, insbesondere dann wenn Sie drehbar auf einem Servo montiert werden. Als Kollisionsschutz sind sie wegen dem engen Winkel nur bedingt geeignet, zu diesem Zweck eignen sich zum Beispiel Ultraschallsensoren besser.
Das Funktionsprinzip der Sensoren ist einfach. Der Sensor besteht aus Sender und Empfänger. Der Sender sendet einen Infrarot-Strahl aus, der vom Hindernis reflektiert wird. Je nach Entfernung trifft der reflektierte Strahl an einer unterschiedlichen Stelle auf den Empfänger (ein sog. Position Sensitive Device, PSD). Der Empfänger setzt den Auftreffpunkt in einen analogen Spannungswert um. Eine schöne Skizze dazu:

[[Bild:sharpfunktion.jpg|center]]
{{FarbigerRahmen|
Wenn man diese Sensoren an Robotern einsetzt, will man meist Hindernisse mit senkrecht stehenden Kanten erkennen. Montiert man den Sensor jedoch in waagerechter Lage, können sich Fehlmessungen ergeben, wenn sich ein Objekt am Sensor vorbeibewegt (z.B. wenn sich der Roboter dreht). Es wird an der Kante kurzzeitig ein Entfernung gemessen, die geringer als die tatsächliche Entfernung zum Hindernis ist. (oder auch größer als die Entfernung zu einem zweiten Hindernis hinter dem ersten, je nach Bewegungsrichtung!) Man löst dieses Problem, indem man den Sensor in senkrechter Position montiert, also so, dass die beiden Linsen übereinander statt nebeneinander liegen. Dies wird auch in Datenblatt des Sensors empfohlen: der Sensor sollte immer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Hindernisses montiert werden.

Sehr deutlich erkennt man diese Messfehler, wenn man den Sensor als ein Art 3D-Scanner einsetzt: http://www.team-iwan.de/technik/sharp1.php
}}

{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
Die Gehäuse dieser Sensoren sehen wie ganz gewöhnlicher Kunststoff aus. Sie bestehen jedoch aus leitfähigem Material! (Kaum zu glauben, aber einfach nachprüfbar: zwischen den beiden Befestigungslöchern misst man einen Widerstand von etwa 250 bis 300 Ohm). Außerdem ist das Gehäuse mit dem Masseanschluss verbunden. Dies ist normalerweise nicht weiter wichtig, da die Sensoren meist entweder isoliert (zB auf Kunststoffteilen) oder auf einem geerdeten/mit Masse verbundenen Metallchassis montiert werden. Wenn man aber die Sensoren abschalten will, um Strom zu sparen (die Sensoren verbrauchen etwa 30 bis 40mA), muss man bei nicht isolierter Montage unbedingt die Plusleitung schalten! Wenn man die Masse-Zuleitung unterbricht, ist der Sensor sonst trotzdem noch über das Gehäuse und das Chassis mit Masse verbunden, und wird nicht deaktiviert!
|}

'''Einige der beliebtesten Bausteine sind:'''

====Sharp GP2D12====
Distanz 10 - 80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt
Dies ist der am häufigsten eingesetzte Sharp Typ bei mobilen Robotern.

[[Bild:GP2D12anschluss.gif|center]]

====Sharp GP2YA21YK====
Distanz 10 - 80 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt

====Sharp GP2D120====
Distanz 4 - 30 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt

====Sharp GP2Y0A02YK====
Distanz 20 - 150 cm - Entfernung wird durch analoge Spannung am Ausgang übermittelt

<center>
http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/images/artikelbilder/sensoren/gp2y0a02yk_diagramm.gif
</center>

====Sharp GP2D02====
Distanz 10 - 80 cm - Entfernung wird durch 8 Bit Digitalausgang übermittelt

====Sharp GP2D150====
Distanz 3-30 cm - 1 Bit Schaltausgang

Datenblätter zu den oberen Sensoren findet man im Download-Bereich des Roboternetz, siehe unter [[#Weblinks]].

Um die analogen Spannung der Sensoren in eine Entfernung umzurechnen, kann man sich mit Hilfe des Datenblattes oder einfacher Probemessungen Tabellen erstellen, welche dann vom Controller zur Umsetzung genutzt werden.
Bequemer ist allerdings eine Näherungsformel:

====Formel zur Entfernungsberechnung====
D = A/(X-B)

D ist die Entfernung
X ist der Ausgabewert des Sensors
A ist die Steigung der Kurve A/X
B ist der Offset der Kurve

Die Konstanten A und B ermittelt man am besten über zwei Probemessungen:

D und X sind die Entfernung und der Ausgabewert der ersten Messung (z.B. bei 20 cm)
D' und X' sind die Entfernung und der Ausgabewert der zweiten Messung (z.B. bei 60 cm)

A = ((X' - X) * D' * D) /(D - D' )
B = (D' * X' - D * X) /(D' - D)

====GP2D12 Messkurve====

[[Bild:gpd12kurve.gif|center]]

====GPD120 Messkurve====

[[Bild:gpd120kurve.gif|center]]

==Ultraschall Sensoren==
===Ultraschallsensoren SRF04===
Die Firma '''Devantech''' hat eine Serie von sehr günstigen und kleinen Ultraschallsensoren entwickelt, die sich im Bereich "autonome Robotersysteme" durchgesetzt haben. Sie sind sehr verbreitet, da sie auch für "Hobby-Robotiker" erschwinglich sind und es sich nicht lohnen würde vergleichbare Module selber zu bauen, da diese meistens ungenauer und teurer wären.

Bekannt wurde die Serie durch den '''SRF04'''. Mit seinen kleinen Abmessungen, der niedrigen Stromaufnahme und der hohen Genauigkeit ist er für kleine Messaufgaben im Entfernungsbereich von 3cm bis 3m gut geeignet. Der SRF04 kann einen 3cm dicken Besenstiel in 2m Entfernung erkennen und wird durch ein [[PWM]]-Signal ausgewertet.

[[Bild:srf_04a.jpg]] [[Bild:srf_04.jpg]]

===Ultraschallsensor SRF05===
Der Nachfolger des SRF04 ist der neue SRF05. Er besitzt noch eine etwas höhere Reichweite bis 4 Meter. Zudem besitzt er neben dem kompatibel Mode zu SRF04 noch eine Betriebsart bei der er über einen einzigen Port (Pin) gesteuert wird. Das heißt sowohl der Start der Messung und das Ergebnis wird über die gleiche Leitung übertragen. [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:Srf05mode1.jpg|center]]

[[Bild:srf05mode2.gif|center]]

[[Bild:srf05mode2diagram.gif|center]]

===SRF08===
Die Alternative zu SRF04 und SRF05 ist der beliebte '''SRF08''' und dessen Nachfolger '''SRF10''', der nun über den [[I2C]]-Bus ausgewertet werden kann und über eine Reichweite von 3cm bis 6m verfügt. Er hat eine noch kleinere Stromaufnahme und zusätzlich befindet sich auf der Platinenfront ein Fotowiderstand(LDR) dessen Lichtmesswerte sich ebenfalls über den [[I2C]]-Bus auswerten lassen. Durch den SRF08 wird es möglich auch bis zu 16 Mehrfachechos, von weiter hinten gelegenen Gegenständen, auszuwerten, die bei dem SRF04 ignoriert wurden. Über den [[I2C]]-Bus kann man die Messwerte in cm, zoll und in der Laufzeit µs auslesen und spart sich somit die externe Auswertung der Laufzeit, wie bei dem SRF04. Weiterhin können insgesamt 16 SRF08-Module an einen [[I2C]]-Bus angeschlossen werden.

[[Bild:srf08_a.jpg]] [[Bild:srf08_b.jpg]]

===SRF08 Programmbeispiel===

[[SRF08 mit avr-gcc|SRF08 Programmbeispiel mit AVR-GCC]]

SFR08 Programm Beispiel mit [[Bascom]]
Über die grundsätzliche Behandlung des [[I2C]]-Bus mit [[Bascom]] kann man [[I2C|hier]] nachlesen.

Const Sf08_adr_0 = &HE0 ' I2C Adresse
Const Sf08_c_range = 100 ' Reichweite
Const Sf08_c_gain = 1 ' Empfindlichkeit

Die Adresse ist der Default-Wert für den Sensor, und kann eingestellt werden.
Range und Gain sind anzupassen, die angegeben Werte sind aber mal grundsätzlich verwendbar.

'''Setup'''
Nach dem Reset sind einmal Range und Gain zu setzen.

'''Setzen Range'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' register "range"
I2cwbyte Sf08_c_range
I2cstop

'''Setzen Gain'''

I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 1 ' register "gain"
I2cwbyte Sf08_c_gain
I2cstop

'''Abfrage Trigger'''

Die Abfrage soll laut Beschreibung in zwei Schritten erfolgen, zwischen denen ca 70 mS gewartet werden soll. Diese Zeit braucht das Gerät zum Messen.

'''Trigger'''
I2cstart
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 0 ' register "Trigger"
I2cwbyte 81 ' Meßwert in Zentimetern

Waitms 70

'''Ergebnis abholen'''
<pre>
DIM Lsb as Byte
DIM Msb as Byte
DIM IVal as word

I2cstart ' Repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 ' Device I2C Adresse
I2cwbyte 2 ' Meßwert US

I2cstart ' repeated Start
I2cwbyte Sf08_adr_0 + 1 ' Device I2C Adresse READ!
I2crbyte Msb , Ack ' Bit 8-15
I2crbyte Lsb , Nack ' Bit 0-7
I2cstop

Ival = Makeint(lsb , Msb) ' umwandeln in Word (16 Bit)
</pre>

=== SRF10 Ultraschallsensor ===
SRF10 ist quasi der Nachfolger von SRF08. Er bietet die gleiche Leistung und ist sogar gegenüber Spannungsschwankungen noch etwas unempfindlicher als der Vorgänger. Der größte Vorteil besteht jedoch darin das er ca. 1/3 kleiner als sein Vorgänger ist.

[[Bild:srf10foto1.jpg]] [[Bild:srf10foto2.gif]]

Die technischen Daten sind ähnlich:
* Betriebsspannung: 5V
* Stromaufnahme: ca. 3mA Standby, ca. 15mA während des Messens Frequenz: 40KHz
* Maximale Reichweite: 6 m
* Minimale Reichweite: 4 cm
* Messwerterfassung: intern, kein externer Controller zur Zeitmessung notwendig
* Interface: Standard – I2C (passend zu zahlreichen Controllerboards, z.B. RN-Control)
* Ausgabeformat: µs, cm oder Zoll
* Feature: Analogverstärkung 40 - 700 (einstellbar, 16 Stufen)
* Abmessungen: 32mm x 15mm x 10mm
* Hersteller: Devantech Ltd

*[[Ultraschall_SRF10_an_RN-Control|Programmbeispiel in Bascom]]

[[Bild:srf10ausbreitung.gif|center]]

===SRF02 Ultraschallsensor===
Der erste Sensor aus der SRF-Reihe der mit nur einem Ultraschallwandler auskommt. Dennoch können sich die Leistungen zeigen. Vor allem die Tatsache, dass sowohl RS232- und I2C-Bus-Schnittstelle vorhanden ist, dürfte viele Bastler erfreuen.

* Betriebsspannung 5V (stabilisiert)
* Stromaufnahme nur 4mA (typisch)
* Ultraschallfrequenz 40khz
* Reichweite 15cm bis 6 Meter
* Schnittstelle RS232 (TTL) und I2C-Bus
* Ausgabeeinheit wahlweise mm, inch oder uS
* Einfachste Verwendung, keine Kalibration/Justierung notwendig
* Größe 24mm x 20mm x 17mm

[[Bild:srf02_germany.jpg]]

Einige Bascom Programmbeispiele zum SRF02 findet man unter [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]

=== Vergleichstabelle ===
<div align="center">
{|{{Blaueschmaltabelle}}
|
|'''SRF10'''
|'''SRF08'''
|'''SRF05'''
|'''SRF04'''
|'''SRF02'''
|-
|'''Betr. Spannung'''
|5V
|5V
|5V
|5V
|5V
|-
|'''Stromaufnahme'''
|3mA typ., 15mA max.
|3mA typ., 15mA max.
|4mA typ., 30mA max.
|30mA typ., 50mA max.
|4mA typ.  
|-
|'''US Leistung'''
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|100 – 150mW
|?? mW
|-
|'''Frequenz'''
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|40kHz
|-
|'''Bereich'''
|72º
|55º
|55º
|55º
|55º
|-
|'''Reichweite'''
|4cm - 6m
|3cm - 6m
|3cm - 4m
|3cm - 3m
|15cm - 6m
|-
|'''Triggerimpuls'''
|
|
|10µs min.
|10µs min.
|
|-
|'''Abmessung in mm'''
|32 x 15 x 10
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|43 x 20 x 17
|24 x 20 x 17
|-
|'''Interface'''
|I2C
|I2C
|TTL Impuls
|TTL Impuls
|I2C o. RS232 TTL
|-
|'''Feature'''
|Minimodul
|Lichtsensor
|SRF04 Modus
|
|nur 1 US-Kapsel
|-
|'''Preis ca. *'''
|44,00 €
|44,00 €
|22,00 €
|25,00 €
|19,00 €
|}
</div>

'''*''' Der Preis dient nur zum Vergleich untereinander, nicht als Referenz !

==Kompaß==
===Kompaß-Modul CMPS03===
Laut der Doku ist diese Modul speziell für die Bedürnisse von Robotern gestaltet worden. Es mißt seine Lage relativ zum Erdmagnetfeld und liefert diesen Wert
* Als PWM-Signal
* Über I2C entweder 0-255 als Byte oder
* 0-3599 als 16-Bit Wert (MSB first)

In der vorliegenden Doku ist eine fixe I2C-Adresse von 0xC0 angegeben. Was leider noch fehlt, sind Angaben, ob und wie diese Adresse geändert werden kann.

Bei waagrechter(!) Montage ist das also ein Kompass, bei senkrechter Montage dieser Module kann man auch die Neigung in Nord-Süd-Richtung messen. Hierzu sind 2 Module nötig, die zueinander um 90° gedreht angeordnet sein müssen. Die Neigung in Ost-West-Richtung zu messen, ist dagegen leider nicht möglich. Wenn ein CMPS03 als Kompass verwendet werden soll, sind zwei Dinge zu beachten:
* Mindestens 20 cm Abstand von Eisen(Motore)
* Exakte horizontale Ausrichtung.
Eine Montage an einem langen Stab aus Holz oder Kuststoff hoch über dem Roboter ist sinnvoll.

Das Ganze ist eine Anwendung des Philips-KMZ51 Magnet-Feld-Sensors mittels eines PIC16F872

Gelegentlich sollte das Modul kalibriert werden. Das kann über den I2C-Bus, aber auch mittels einen Pins am Modul initiiert werden. Dafür muß am Pin6 für jede Himmelsrichtung einmal kurz GND angelegt werden. Diese 4 Meßpunkte nimmt das Modul auf und speichert sie im EEPROM.

Ein Beispielprogramm findet man hier:
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

[[Bild:cmps3pin.jpg|center]]

==Beschleunigung==

Beschleunigungssensoren messen die Beschleunigung, die auf sie wirkt - wenn sie auf dem Tisch liegen, messen sie beispielsweise die Erdbeschleunigung von 1g. In einem Auto können weitere Beschleunigungen hinzukommen: Zur Seite beim Kurvenfahren, nach vorne oder hinten beim Beschleunigen, oder bei zügiger Fahrt über eine Bergkuppe auch mal welche in vertikaler Richtung. 
Beschleunigungssensoren sind meist mehrdimensional ausgelegt, so dass für mehrere Achsen ein Sensor verwendet werden kann.

Anwendungen finden sie in ESP-Systemen in Autos, die u.a. über die Querbeschleunigung ausrechnen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder gar schleudert. 
Eine andere wichtige Aufgabe übernehmen sie zusammen mit Gyroskopen in Trägheitsnavigationssystemen, die dann sowohl die Lage im Raum als auch die Bewegung feststellen können.

Moderne Piezo-Sensoren sind nur noch chip-gross und können direkt in Schaltungen integriert werden.

Beispiele für solche Chips ist die Chipfamilie [[ADXL]] von Analog Devices. Sie umfaßt 1- und 2-Achs Accelerometer in verschiedenen Empfindlichkeiten. Der Test eines solchen Sensors ist hier beschrieben. http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=8525

==Drehung==

Um Drehungen zu messen, werden sogenannte Gyroskope, kurz "Gyros" verwendet. Typische Vertreter sind hier die [[ADXRS]]-Familie von Analog Devices. Diese sind allerdings, anders als die Beschleunigungssensoren, meistens nur für eine Achse ausgelegt. Die Ausgabe erfolgt meist analog, jede Ausgangsspannung entspricht einer bestimmten Drehrate in °/Sekunde.

Gemessen wird die Auswirkung der Corioliskraft auf zwei gleiche, in Bewegung gehaltene Massen. Diese schwingen radial, d.h. 90° verdreht zu der Achse, auf der die Drehung gemessen werden soll. Wird der Sensor um die Achse gedreht, ändert sich die Geschwindigkeit dieser Massen, da sie auf einer gedachten Scheibe abwechselnd nach innen und außen wandern. Je weiter sie außen sind, desto höher ist ihre Geschwindigkeit, je weiter innen, desto langsamer sind sie. Bei der Bewegung nach außen müssen sie also beschleunigt werden, andersherum genauso. Die dabei auftretenden Beschleunigungen werden mittels einiger Fühler gemessen, die einen Plattenkondensator bilden.

Eine Anwendung sind im Flugmodellbau Gyro-"Taillocks", die in Hubschraubern die Heckstabilität verbessern und ESP-Systeme in Autos, die u.a. durch die Messung der Gierrate, also der Drehung des Fahrzeugs um die Hochachse, feststellen können, ob das Fahrzeug seitlich driftet oder sogar schleudert.

==Geschwindigkeit==

Geschwindigkeit kann unterschiedlich erfasst werden.
* Direkt am Rad oder Antrieb. Diese Methode wird häufig auch in Kfz verwendet, stößt jedoch an ihre Grenzen, wenn die Räder viel Schlupf haben.
* Gegenüber der Luft mittels [[Pitot-Tube]]. Das wird bei Flugzeugen so gemacht, oder z.B. in der Formel 1. Bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht zu gebrauchen
* Mittels eines optischen Sensors gegenüber dem Untergrund. Dafür kann ein [[Maussensor]] aus einer optischen Maus verwendent werden, evtl. mit einer Anpassung der Optik für einen geänderten Abstand.
* Mittels GPS-Empfang. Funktioniert nur unter freiem Himmel.
Siehe auch unter [[Sensoren für die Geschwindigkeitsmessung]]

==Temperatur==
===NTCs===
NTCs (Negative Temperature Coefficient) oder Heißleiter sind stromleitende Materialien, die bei hohen Temperaturen Strom besser leiten als bei tiefen, das heißt, mit steigender Temperatur sinkt ihr elektrischer Widerstand. Siehe auch unter [[NTC]]. Ein großer Vorteil ist die leichte Anwendung und der geringe Preis. Nachteil ist, dass der Widerstandswert sich nicht linear mit der Temperatur verändert.

[[Bild:ntc.gif]]

===PTCs===

PTCs sind Temperatursensoren, deren Widerstand sich mit steigender Temperatur erhöht. Dazu gehören

*PT100, PT1000 etc.
*Die KTYxx-xxx Reihe

==== KTY: Silizium Temperatursensoren ====

Die KTY-Temperatursensoren sind verglichen mit anderen Temperatursensoren verhältnismäßig günstig, haben dafür aber auch mehr Nachteile. 
Die Genauigkeit ist ziemlich eingeschränkt, weshalb die KTY-Temperatursensoren zuerst kalibriert werden sollten. Dies muss schaltungstechnisch oder in Software erfolgen, eine eingebaute Kalibrierung gibt es nicht. 
Andererseits lassen sich mittels Oversampling sehr hoch aufgelöst Temperaturen messen, was aufgrund mittelmäßiger Linearität (auch nach der Linearisierung) aber nur bei der Messung kleiner Temperaturunterschiede empfehlenswert ist. 
Linearisiert werden die KTY an 5 Volt mit einem Reihenwiderstand von etwa 2,7 kOhm bis 3,3 kOhm. 
http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=342164&sid=ad63fd51eb08bcf225389af5bbc4fcfd#342164

==== Diode als Temperatursensor ====
Die Flußspannung von Dioden ist temperaturabhängig. Für Siliziumdioden verringert sich die Spannung um etwa 2 mV pro Grad Temperaturerhöhung. Der Absolutwert der Flußspannung hängt vom Strom ab und variiert auch zwischen verschiedenen Chargen. Es ist also fast immer wenigstens ein Abgleich nötig.

===LM335 und LM35===

[[Bild:LM335.JPG|center]]

Der Temperatursensor LM335 funktioniert wie eine Z-Diode, die ihre Durchbruchspannung proportional zur Temperatur ändert. Beim Sensor LM335 beträgt diese Änderung 10mV/K, beim Sensor LM35 beträgt die Änderung 10mV/oC.

Der größte Unterschied zwischen den Sensoren ist der, dass am Ausgang des LM335 bei 0oC etwa 2,73V anliegen (273K = 0oC) und beim LM35 0V. Sollen negative Temperaturen gemessen werden, so muss man für den LM35 das Bezugspotential GND anheben (z.B. mit zwei Si-Dioden).

Von den Sensoren LM335 und LM35 gibt es auch noch genauere Ausführungen, welche einen geringeren Temperatur-Fehler ab Werk haben. Diese Versionen heißen LM15/LM25 bzw. LM135/LM235 und sind entsprechend teurer als die 3er Version (zum Vergleich: LM335 kostet bei Reichelt 0,89€, der LM135 jedoch 7,75€).

Der LM335 und LM35 messen nach einer einfachen Kalibrierung mit einem Poti, bis auf 1oC genau. Dazu muss man mit dem Poti die Ausgangsspannung bei 25oC auf 2,98V einstellen (2,98V / 0,01V/K = 298K = 25oC). Da der Sensor über seinen Messbereich sehr linear ist, braucht man nur bei einer Temperatur kalibrieren. Durch den Einsatz mehrerer in Reihe geschalteter Sensoren kann man das Ausgangssignal verstärken (bei drei LM335 erhält man dann 30mV/K anstatt 10mV/K) oder, wenn die Sensoren im Raum verteilt sind, einen einfachen Mittelwert bilden.

====Beschaltung und Dimensionierung eines LM335====
[[Bild:lm335schaltung.jpg|center]]
Da sich der Sensor wie eine Z-Diode verhält, muss der Strom durch diese begrenzt werden, um eine Verfälschung des Signals oder gar eine Zerstörung zu verhindern. Fließt jedoch zu wenig Strom durch die Diode, so treten Störungen auf und die Genauigkeit sinkt.

Der Strom wird auf einfache Weise wie bei einer LED durch einen Widerstand (hier R1) begrenzt. Der Strom sollte zwischen mindestens 450µA und maximal 5mA liegen. Bei einer Betriebsspannung von 5V kann also für 2mA ein Widerstand von etwa 2,5kOhm benutzt werden (R = U/I).

Die max. Betriebsspannung sollte 30V nicht überschreiten!

Zur Kalibrierung schließt man an ein 10kOhm Potentiometer zwischen V+ und V- (GND) des Sensors an und legt dessen Schleifer auf den ADJ-Pin. Nun stellt man die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Raumtemperatur (welche bekannt sein sollte) ein (1oC = 1K, 273K = 0oC). Kalibriert man den LM335 nicht, so kann dieser um bis zu 9K falsch gehen!

Im letzten Bild (ganz rechts) ist die schon angesprochene Reihenschaltung aufgezeichnet. Um ein größeres Ausgangssignal zu erhalten, kann man das Signal auch mit einem [[Operationsverstärker#Verstärker|Operationsverstärker]] verstärken. Das ist günstiger und man hat die Möglichkeit, das Signal um ein Vielfaches zu verstärken ohne einige Dutzend Sensoren einzusetzen!

Pin-Belegungen und weitere Daten finden sich im Datenblatt (kann man z.B. bei Reichelt herunterladen).

===Temperatur-Sensor LM75===

[[Bild:lm75.gif|center]]

Dieser Chip von National Semiconductors kann die Umgebungstemperatur mit einer Auflösung von 0.5o Grad Celsius messen und wird über einen I2C Bus angesprochen.

Der Messbereich:
*−25oC bis 100oC bei ±2oC(max)Genauigkeit.
*−55oC bis 125oC bei ±3oC(max)Genauigkeit.

Der LM75 bietet:
* Einen Schaltausgang (invertierbar) - z.B. für Ventilator, Heizung etc.
* Programmierbarer oberer und unterer Schaltpunkt.
* Schaltausgang alternativ auch als Interrupt verwendbar.
* Über von außen einstellbare I2C-Adresse. Bit 0 = R/W, Bits 1-3 einstellbar, Bit 4-7 fixe Adresse 0x9n
* Maximal 8 Stück LM75 an einem I2C Bus.

Durch I2C-Lesebefehle kann man die Temperatur (2x8Bit)auslesen.

Das erste Byte ist der Temperatur-Vorkommawert in ganzen Grad, als normales signed char. Das Bit 7 vom zweiten Byte bestimmt den Nachkommawert. Wenn Bit 7 gleich 1 so ist der Nachkommawert + 0.5oC. Auch dann + 0.5 oC wenn Vorkommawert negativ. Wenn Bit 7 gleich 0 so ist der Nachkommawert = 0. Bit 0-6 vom zweiten Byte sind ohne Bedeutung.

===Programm-Beispiel für LM75===
Der LM75 wird über den [[I2C]]-Bus angesprochen.
In BasCom, wo es ja keine signed char gibt, wird das Interpretieren auf sehr unterschiedliche Art empfohlen.

Ich empfehle:

dim Ival as integer
dim Msb as byte
dim Lsb as byte
I2cstart
I2cwbyte &H91 ' Lese-adresse !
If Err = 1 Then
I2cstop ' kein ACK vom LM75 --> irgendein Fehler
Ival = 9999 ' Zeichen, daß der Wert ungültig ist !
Else
I2crbyte Msb , Ack
I2crbyte Lsb , Nack
I2cstop
If Msb.7 = 1 Then
Ival = Makeint(msb , &HFF) ' auffüllen mit den Vorzeichen bits
Else
Ival = Makeint(msb , &H00) ' positiv, also bleibt es so
End If
Ival = Ival * 10 ' erweitern
If Lsb.7 = 1 Then
Ival = Ival + 5 ' fünf Zehntel Grad dazu
End If
End if

Man erhält als Ergebnis die Temperatur in 0,5 Grad Schritten (Natürlich nur, wenn's keine Fehler gab).

Ein weiteres Beispiel [http://www.darc-coburg.de/modules/wiwimod/index.php?page=LM75]

==Resistive Sensoren==
Resistive Sensoren bzw. Linearpotentiometer arbeiten als Spannungsteiler über einer Hybridleitplastik- schicht und sind in unterschiedlichen Bauformen erhältlich; z.B. für Zylindereinbau, Klemmbock- u. Gelenkaugenbefestigung oder Taster.
Deren Einsatzgebiete sind vorwiegend in der Industrie.

==Kapazitive Sensoren==

Ein Beispiel für kapazitive Sensoren sind Luftfeuchtigkeitsmesser, die ihre Kapazität entsprechend der Luftfeuchtigkeit ändern. Das Auslesen der Kapazität kann prinzipiell über das Ausmessen von Ladekurven geschehen. Dies ist jedoch bei kleinen Kapazitäten nicht praktisch durchführbar, weshalb man in diesem Falle meist einen Schwingkreis baut, dessen Frequenz man dann misst und so dann zusammen mit der bekannten Induktivität der Spule die Kapazität des Kondensators ausrechnen kann.

[[Bild:feuchtesensor.gif|framed|center|Valvo Feuchtigkeitssensor 10-90% (Kapazität: 122 pF bei TU = 25 °)]]

==Induktive Sensoren==
Induktiver Näherungsschalter

Sensoren die ihre Induktivität entsprechend der Messgröße ändern können auch mit Hilfe eines Schwingkreises mit bekannter Kapazität ausgemessen werden.

...

==Piezoelektrische Sensoren==
Hier ist ein Experiment dargestellt das die Funktion von Piezowandlern demonstriert.

Drückt man auf eine längliche Glasplatte (Mikroskopträger Länge 76mm), die an den Enden auf je einem Piezo Wandler gelagert ist, dann ergeben sich Signale, die von den Kräften auf die Wandler abhängig sind.

Die Summe der beiden Kräfte entspricht der Gesamtkraft. Das Verhältnis der beiden Kräfte entspricht dem Verhältnis der Abstände des Druckpunktes zum Wandler.

[[Bild:Piezowandler.jpg|center]]

Im Versuch wurde mit der Frequenz von ca. 4Hz (0,5s/div) von einem Ende bis zum anderen auf die Platte gedrückt. (Tonleiter). Die Signale der beiden Wandler sind im Oszillogramm aufgetragen und die Folge der Druck-Positionen ist auf den ersten Blick schon mal nachvollziehbar.

==PIR Passiv Infrarot Sensoren==
Hier handelt es sich um Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder. Bewegungsmelder regieren beim Eintritt einer Person (Tier) in das Erfassungsfeld des Sensors. Die Anwendungsmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt, man kennt die Technik ja von vielen Terrassenlampen, welche sich beim vorbeigehen automatisch einschalten.
Reagiert wird also auf die Körperwärme einer sich im Erfassungsfeld bewegenden Person.
[[Bild:pir.jpg|right]]
Zum Prinzip:
Wärmestrahlen, die einen Erfassungsvorgang auslösen, liegen im Infrarot-Bereich des Wellenspektrums. In diesem Bereich gibt der menschliche Körper seine Wärmestrahlung ab. Leuchtmittel wie Glüh- , Halogen- und Entladungslampen, die für eine Strahlung im sichtbaren Bereich um 0,555 μm entwickelt wurden, geben jedoch auch einen erheblichen Teil an Wärmestrahlung im Infrarot-Bereich ab.
Im Spektrum oberhalb des sichtbaren Licht, ab 0,780 μm, beginnt der Infrarot-Bereich. Die Wellenlänge
dieser IR-Strahlung ist abhängig von der Temperatur eines Körpers. Die Wärmestrahlung
des Menschen hat ihr Maximum zwischen 9 und 10 μm im Infrarot-Bereich.
Diese Tatsache nutzt der PIR Sensor mittels sogenannter pyroelektrischer IRDetektoren, welche eine hohe Empfindlichkeit im langwelligen Infrarot-Bereich aufweisen. Die Infrarot-
Strahlung verhält sich ähnlich wie sichtbares Licht. Sie kann reflektiert und durch Linsen
gebündelt werden.
Basis eines solchen IR-Detektors (Sensors) sind Lithium-Tantalatkristalle. Diese Kristalle erzeugen,
bei Wärmeänderung (positive oder negative Temperaturänderung), eine elektrische Spannung.
Die von den Kristallen abgegebene Spannung liegt im Bereich von einigen μV (μV = millionstel Volt) und ist von folgenden Bedingungen abhängig:
* Der Intensität der Wärmequelle (Temperatur und Größe)
* Dem Umgebungsmedium (Temperatur, unterschiedliche Luftfeuchtigkeit)
* Der Entfernung zwischen Wärmequelle und IR-Sensor
* Der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Wärmequelle
* Der Empfindlichkeit des PIR-Elementes (frequenzabhängiges Bandpaßverhalten mit Maximum bei ca. 0,1 Hz)

Zur Unterdrückung von Einflüssen aus der Umgebung (übliche wetterbedingte Temperaturänderungen), sind in jedem Sensor 2 Kristalle antiparallel geschaltet.
Einer der Kristalle gibt, bei Auftreffen von Wärmestrahlung einen positiven, der andere einen negativen Spannungsimpuls ab. Wärmeänderungen die gleichzeitig und mit gleicher Intensität auf beide Kristalle einwirken lösen so keinen Erfassungsvorgang aus, denn die beiden Impulse heben sich gegenseitig auf. Dadurch ist ein Auslösen bei Wärmeänderungen der Umgebung weitgehend ausgeschlossen.
Anders verhält es sich bei schnellen Bewegungen. Die Lithiumtantalat-Kristalle geben, entsprechend
der Bewegung und der dadurch hervorgerufenen Wärmeänderung im Erfassungsfeld, ihre
Impulse zeitversetzt ab. Die beiden Impulse addieren sich zu einer Wechselgröße mit höherer
Signalamplitude. Dieses elektrische Ausgangssignal ist proportional der Wärmeänderung und führt zur Meldung einer Bewegung.

==Autoren==
* [[Benutzer:PicNick|PicNick]]
* [[Benutzer:Frank|Frank]]
* [[Benutzer:Dennis.strehl|Dennis.strehl]]
* [[Benutzer:Florian|Florian]]
* [[Benutzer:BASTIUniversal|BASTIUniversal]]
* Topic
* [[Benutzer:Manf|Manf]]

==Siehe auch==
* [[Navigation]]
* [[Sensoren]]
* [[Graycode]]
* [[Ultraschall SRF10 an RN-Control]]
* [[Ultraschall SRF05 an RN-MiniControl]]
* [[Ultraschallsensor SRF02 am RN-Board]]
* [[Bascom und Kompass CMPS03]]

==Weblinks==
*[http://www.ikm.uni-karlsruhe.de/forschung/pzt_webseiten/de/grundlagen/pyro.html Piezoelektrische Sensoren]
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=category&cat_id=2 Datenblätter im Download-Bereich des Roboternetz]
*[http://www.nxp.com/acrobat_download/various/SC17_GENERAL_TEMP_1996_3.pdf KTY Sensor Datenblatt]
*[http://www.tranzistoare.ro/datasheets2/83/83853_1.pdf NTC Datenblatt]

[[Category:Robotikeinstieg]]
[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Elektronik]]
[[Category:Sensoren]]

Maussensor

2008-12-28T10:22:40Z

Newbie.at: nur Tippfehler

== Grundsätzliches ==
Computermäuse bieten sich als Entfernungs- und Geschwindigkeitsmesser in autonomen Robotern geradezu an. Die Entwicklung weg von den "Kugelmäusen" hin zu optischen Sensoren hat viele Probleme beseitigt, welche diese Bausteine jetzt hochinteressant erscheinen lassen:
* berührungslos
* billig
* hochintegriert und einfach zu beschalten

Die optischen Mäuse verfügen über eine kleine CCD-"Kamera" von 16x16 bis 30x30 Pixeln. Damit wird ein mikroskopisches Bild des Untergrundes aufgenommen. Über den Vergleich zweier aufeinander folgender Bilder mittels eines integrierten DSPs wird eine Bewegungsinformation errechnet, welche die Bewegungsrichtung (2 Achsen) und Entfernung beinhaltet. Viele dieser Sensorchips haben noch einen "Kompatibilitätsmodus", welcher Quadratur-Signale wie eine Kugelmaus zur Verfügung stellt. Die neueren Chips verzichten darauf immer häufiger.

In einer Maus findet man in aller Regel den Sensorchip selber und einen Controller, der das Sensorsignal auswertet und in ein PS/2- oder USB-Signal umwandelt.

Sehr verbreitet in der Anfangszeit der optischen Mäuse waren die Sensoren von Agilent ADNS2051. Die Chips in vielen Billigmäusen sind dazu kompatibel, auch wenn die Bezeichnungen abweichen.
In den meisten Billigmäusen (< 7 €) finden sich der PAN101 oder der kleine Bruder PAN3101 von Pixart.

Häufig kann über den SDIO-Anschluss auch das Sensorbild ausgelesen werden, was praktisch zur Anpassung einer geänderten Optik ist.

== Datenblätter ==
Hilfreich und informativ ist auf jeden Fall das Studium von entsprechenden Datenblättern. Es finden sich sowohl Beispiele für die elektrische Beschaltung (die häufig sogar 1:1 von den Mausherstellern übernommen wurden) als auch eine exakte Beschreibung der Protokolle. Dabei ist häufig die genaue Taktung wichtig. Auch wenn man "seinen" Maussensor nicht findet, kann einem das Studium vergleichbarer Typen wichtige Hinweise geben, taiwanesische und chinesische Chips sind häufig kompatibel zu den "großen" Markenherstellern.

* [[http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=349 ADNS 2610]]
* [[http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=348 ADNS 2051]]
* [[http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=347 PAN 301]]

== Anschluss (elektrisch) ==

Der Anschluss über SDIO ist relativ simpel. Man muss zwei Pins dazu identifizieren, Clock und SDIO.
Der Takt wird vom Controller vorgegeben, damit kann dann bitweise gelesen oder geschrieben werden.
Die Sensorchips haben in aller Regel auch ein paar Konfigurationsregister, in denen Betriebsmodus und Auflösung eingestellt werden können.

Für die Quadratur-Ausgänge muss man 4 Leitungen am Chip identifizieren.

=== seriell über SDIO ===

Um einen Maussensor an einen Mikrocontroller anzuschließen braucht man eigentlich nur 2 Leitungen.
* Der SCLK Eingang vom Maussensor wird an einen Output-Pin des Controllers angeschlossen.
* Der SDIO oder SDA Aus/Eingang des Maussensors wird an an einen IO-Pin des Controllers angeschlossen.
Falls man den Chip aus einer optischen Maus verwenden möchte und sich keinen neuen Chip gekauft hat, muss man die Verbindung der zwei Pins SCLK und SDIO/SDA am Maussensor-Chip noch mit einem Teppichmesser oder einer Trennscheibe abtrennen von den Pins des anderen ICs, der die Daten eigentlich an den PC schicken sollte, nun aber überflüssig ist. 
Ansonsten muss man halt noch für die 5V-Spannungsversorgung des Maussensors sorgen. Dazu kann man gleich die Anschlüsse (normalerweise Schwarz=GND Rot=+5V) für das Kabel zum PC verwenden. Und wenn man grad dabei ist, kann man auch noch die anderen zwei Leitungen(andersfarbig z.B. Grün und Weiß) die eigentlich mal die Daten zum Pc gebracht haben, rauslöten und an unsere zwei Pins (SCLK und SDIO/SDA) am Maussensorchip löten. So hat man gleich noch das Mauskabel wiederverwertet ;) und hat zum Testen erst mal eine schöne Reichweite mit der Maus. Manchmal ist es auch noch hilfreich, den PD-Pin (Power Down) herauszuführen, da man damit den seriellen Anschluss wieder zurücksetzen kann, wenn man mal aus dem Takt gekommen ist.

=== Über Quadratur-Ausgänge ===

Für die Quadratur-Ausgänge muss man 4 Pins (XA, XB, YA, YB) identifizieren. Wenn man kein Datenblatt des Sensorchips zur Verfügung hat, kann man sie meistens daran erkennen, dass 4 Leitungen direkt nebeneinander vom Sensorchip zum Controller-Chip laufen.

== Auswertung (Software) ==
Hier bitte Codebeispiele einfügen, anhand derer man einen Einstieg finden kann.
=== seriell über SDIO ===

Der hier vorgestellte Code ist in C geschrieben. Er ermöglicht es einen PAN3101 oder,
nach kleinen Änderungen bei den Registern, einen PAN101 (großer Bruder des PAN3101)
zu beschreiben und auszulesen. 
Das Main Programm liest immer wieder die DeltaX- und DeltaY-Register ein, wobei auch
eventuelle Überläufe überprüft werden, und addiert diese zu den Positionsvariablen
posx und posy. Diese können dann ausgegeben werden. 

<pre>

#define DDR_SCK DDRB /*!< DDR fuer Maus-SCLK */
#define DDR_SDA DDRA /*!< DDR fuer Maus-SDA */

#define PORT_SCK PORTB /*!< PORT fuer Maus-SCK */
#define PORT_SDA PORTA /*!< PORT fuer Maus-SDA */
#define PIN_SDA PINA /*!< PIN fuer Maus-SDA */

#define SCK_PIN (1<<PB0) /*!< PIN nummer fuer Maus-SCK */
#define SDA_PIN (1<<PA0) /*!< PIN nummer fuer Maus-SDA */

/*!
* Uebertraegt ein Byte an den Sensor
* @param data das Byte
*/
void pan_writeByte(unsigned char data){
signed char i;

DDR_SDA|= SDA_PIN; // SDA auf Output

for (i=7; i>=0; i--){

PORT_SCK &= ~SCK_PIN; //SCK auf Low, Daten vorbereiten

if(data&(1<<i)){ //Bit rausschieben
PORT_SDA|=SDA_PIN;
}else{
PORT_SDA&=~SDA_PIN;
}

PORT_SCK |= SCK_PIN; // SCK =1 Sensor uebernimmt auf steigender Flanke

_delay_us(1); //Sensor Zeit lassen um Bit zu holen
}

DDR_SDA &=~ SDA_PIN; //HI-Z state
PORT_SDA &=~ SDA_PIN;

}

/*!
* Liest ein Byte vom Sensor
* @return das Byte
*/
unsigned char pan_readByte(void){
signed char i;
unsigned char data=0;

_delay_us(3); //Sensor Zeit lassen um die Daten aus dem Register zu holen

for (i=7; i>-1; i--){
PORT_SCK &= ~SCK_PIN; // SCK =0 Sensor bereitet Daten auf fallender Flanke vor !

_delay_us(1); //Sensor kurz Zeit lassen

PORT_SCK |= SCK_PIN; // SCK =1 Daten lesen auf steigender Flanke

if(PIN_SDA&SDA_PIN){ //BIT einlesen
data |= (1<<i);
}else{
data &=~ (1<<i);
}

}
return data;
}

/*!
* Uebertraegt ein write-Kommando an den Sensor
* @param adr Adresse
* @param data zu schreibendes byte
*/
void pan_write(unsigned char adr, unsigned char data){
adr|=(1<<7);
pan_writeByte(adr); //rl MSB muss 1 sein für Write Operation
pan_writeByte(data);
}

/*!
* Schickt ein Lesekommando an den Sensor
* und liest ein Byte zurueck
* @param adr die Adresse
* @return der registerwert
*/
unsigned char pan_read(unsigned char adr){

pan_writeByte(adr);
return pan_readByte();
}

/*!
* Initialisiere PAN3101

!! Muss unbedingt ganz am ANFANG von main stehen, sonst gibts FEHLER !!
(wenn der PAN3101 sich initialisiert hat, bevor der Controler SCK und
SDA auf Output gestellt hat)
Deshalb kann es auch sinnvoll sein die Powerup Zeit in den Config Bits
auf 4ms zu stellen oder noch besser mit Boden zu arbeiten.

*/
void pan_init(void){

DDR_SCK |= SCK_PIN; // SCK auf Output
DDR_SDA |= SDA_PIN; //SDA auf Output

PORT_SCK |= SCK_PIN; // SCK auf high
PORT_SDA|= SDA_PIN; //SDA auf high

// hier muessen bei Umstellung auf PAN101 die entsprechenden Register gesetzt werden
//Reset PAN3101
pan_write(0x00,0x80);
// kein Sleep modus
pan_write(0x00,0x01);
}

int main(void){

unsigned char ino;
signed char x,y;
signed short posx=0,posy=0;

//ganz an den Anfang damit der Controller schneller asl der PAN ist um Fehler zu vermeiden
pan_init();
//Individuelle Port Configuration und Initialisierung
initialisierung();

lcd_init(LCD_DISP_ON);
lcd_clrscr();

while(1){

//Endlosschleife

ino=pan_read(0x16);

//wenn 7tes bit vom Register 0x16 gesetzt ist wurde die Maus bewegt => Bewegungsdaten abfragen
if(ino&(1<<7)){
//Deltax Register auslesen
x=pan_read(0x17);
//und zu der Positionvariable addieren
posx=posx+x;

/* Nachschaun ob das Ueberlauf-Bit im Register 0x16 gesetzt ist
wenn das der Fall ist muss je nach Vorzeichen der Deltax Variable x
noch 128 (Ueberlauf nach oben) dazugezaehlt oder eben 128 abgezogen werden
*/
if(ino&(1<<3)){
if(x<0){
posx-=128;
}else{
posx+=128;
}
}

//ab hier nochmal das Gleiche fuer die yRichtung

y=pan_read(0x18);
posy=posy+y;

if(ino&(1<<4)){
if(y<0){
posy-=128;
}else{
posy+=128;
}
}

}

//hier kann jeder seine Ausgabevariante selber waehlen ;)

lcd_ausgabe_int(0,3,posx);
lcd_ausgabe_int(7,3,posy);

}

return 0;
}

</pre>
 
Das Programm wurde mit einem PAN3101 auf einem ATMega32 mit 14,7456 Mhz getestet und lief problemlos.

=== über Quadratur-Ausgänge ===

==Autor/en==
* Reinald
* Javik

==Siehe auch==
*[[Sensorarten]]
*[[PAN3101]]

==Weblinks==
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=6782 Thread im RN-Forum] 6782 Fragen zum optischen Maussensor von Agilent
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=6894 Thread im RN-Forum] 6894 Optische Maus: geänderte Fokus-Distanz
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=11548 Thread im RN-Forum] 11548 GeneralKeys Lasermaus als Sensor für die Odometrie
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=12579 Thread im RN-Forum] 12579 Sensor einer Optischen Maus zur Streckenmessung
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=13271 Thread im RN-Forum] 13271 Programmierung des ADNS 3060
*[http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=22353 Thread im RN-Forum] 22353 Schnittstelle für PAN101(Sensor einer optischen Maus)

*[http://www.pixart.com.tw/ Pixart] Hersteller diverser Maussensoren hat u.a. Datenblätter zum PAN3101

*[http://www.mstarmetro.net/~rlowens/OpticalMouse/ guter Internetseite über diverse Maussensoren]
[[Kategorie:Sensoren]]

CMOS

2008-12-04T14:27:12Z

Newbie.at:

== Definition ==
Complementary Metal Oxide Semiconductor (komplementärer Metalloxid-Halbleiter)

CMOS ist die wichtigste Technologie für integrierte Schaltkreise und kann sowohl für digitale als auch analoge Schaltungen (z.B. Operationsverstärker) verwendet werden. Als interne Schaltungselemente werden N-MOS- und P-MOS-Tansistoren verwendet.

== Eigenschaften ==
* Betriebsspannung: 0-15 V (typ. +3,3 V und +5 V)
* sehr empfindlich gegen statische Aufladung, kann aber IC-intern geschützt werden
* bei Digitalschaltungen ist die Stromaufnahme annähernd proportional zur Taktfrequenz
* fast immer sehr hoher Eingangswiderstand (>100 MOhm)
* Ausgangsspannung bis an die Versorgungsspannung und GND möglich

== Anwendung ==
* Gatter und Schaltungen integrierter Schaltkreise (z.B. 4000er Serie CMOS-ICs)
== Links ==
* [http://tech-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/cmos/cmos_dt.html JAVA-Applet zur Demonstration von CMOS-Gattern]
[[Kategorie:Abkürzung]]

Ätzgerät (einfach)

2008-12-04T14:07:58Z

Newbie.at:

Mit einem temperaturgeregelten Heissluftgerät für ca. 50-60 € lässt sich eine sehr einfache Ätzmaschine herstellen.

[[Bild:HL-Gerät hinten red.jpg|center]]

Das verwendete Gerät vom Typ Steinel HL 2010E lässt sich in 10°C-Schritten einstellen und leistet maximal 2kW. Die maximal einstellbare Temperatur beträgt 600°C. Weitere Teile der Ätzmaschine können somit durch Weichlöten mit Standardlötzinn hergestellt werden.

==Das Ergebnis sieht etwa so aus==

[[Bild:Ergebnis red.jpg|center]]

In der Schale liegt die Platine in der Ätzlösung (kein Eisen-III-Chlorid verwenden). Die Pumpe ist eine 12-V-Kfz-Wischwasserpumpe, wie sie in jedem Auto zu finden ist. Sie vertragen korrosive Medien recht gut. Die Leistungsfähigkeit solcher Pumpen reicht mehr als aus. Eine Betriebsspannung von 6V genügt um eine sehr gute Zirkulation zu erhalten. Mit der Position des Eintrittschlauches der Ätzlösung (rote Wäscheklammer) lassen sich die Strömungsverhältnisse im Behälter sehr gut steuern. Die Flüssigkeit wird durch den Wärmetauscher, welcher am Heissluftgerät befestigt ist, gepumpt. Der Schlauch ist ein herkömmlicher Aquariumschlauch (<1€/m). Um den Schlauch auf Pumpendurchmesser zu weiten bietet sich das Heissluftgerät an. Den Pumpenanschluss hierzu schmieren, dann den heissen Schlauch darüber schieben.

Der Wärmetauscher wurde aus einem Kupferrohr und dünnem Messingblech hergestellt.

[[Bild:Detail Wätau Ring red.jpg|center]]

[[Bild:Detail Wätau Rohr red.jpg|center]]

Mit dem Heissluftgerät und einem Lötkolben können der Blechring und das Rohr problemlos zusammengelötet werden. Der Ring wird lediglich auf die Austrittsdüse gesteckt. Angelötete Drahtlaschen fixieren den Schlauch.

==Es bleibt zu sagen ...==

Das Heissluftgerät wird auf ca. 70-80°C gestellt.

Für optimale Ergebnisse muss die Pumpendrehzahl einstellbar sein.

Nach dem Ätzen sollte man die Pumpe mit warmem Wasser durchspülen. Sollte die Pumpe nach dem Trocknen nicht anlaufen hilft eine kurzzeitige Spannung von z.B. 20V (Gefahr von Spritzern !!!).

Die Badtemperatur bei eingestellter Temperatur kann mit einem mit Folie überzogenem Fieberthermometer kontrolliert werden. (ca. 45°C)

Die Badtemperatur kann sehr gut justiert werden.

Leider sind diese Pumpen nicht selbstansaugend.

Zum Thema „low-cost“-Belichten kann ich einen Röhren-Gesichtsbräuner empfehlen. Hier mein Modell Privileg (Quelle Versandhaus ?) welches ich bei ebay für 10 € erstanden habe.

[[Bild:Belichter red.jpg|center]]

4 Min. bei ca. 10 cm Abstand mit einer 3-mm-Glasplatte dazwischen haben sich als optimal herausgestellt.

Als Film habe ich mit Soennecken-Overhead-Inkjet-Folie und HP-Tinte gute Erfahrungen gemacht.

==Autor/en==
* Plasmagerd

==Siehe auch==
* [[Ätzgerät Bauanleitung]]
* [[Leiterplatten herstellen]]

[[Kategorie: Praxis]]
[[Kategorie: Grundlagen]]
[[Kategorie: Projekte]]

Ätzgerät Bauanleitung

2008-12-04T13:57:15Z

Newbie.at: /* Entsorgen von Ätzlösungen */

== Selbstbauanleitung für ein 1–Liter-Ätzgerät ==
(Volumen für 0,5 l Ätzlösung)

Für Leiterplatten im Europaformat (100mm x 160 mm)

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_InAction_.jpg|640px|center]]
(Die Luftblasen werden im laufenden Betrieb noch feiner und kleiner)

Bitte diese Anleitung zunächst komplett durchlesen,
bevor mit dem Nachbau und dem Materialeinkauf begonnen wird.

== Beschreibung des verwendeten Materials ==
Die meisten Materialien bekommt man
* im Baumarkt (BayWa, Hornbach, Max Bahr, OBI Baumarkt, Praktiker, TOOM ect.pp.)
* Aquariumszubehör (auch in vielen OBI Märkten)
Ja, ihr habt richtig gelesen, genau die gleichen Materialien wie in der vorliegenden Bauanleitung bekommt man zwar im einschlägigen Elektronik-Fachmarkt, sind dort jedoch um ein Vielfaches teurer als im Aquariumzubehörhandel.

==== Glasplatten ====
Sämtliche Glasplatten sollten, sofern verfügbar, eine Stärke von 5 mm haben.
Geringere Plattenstärken sind anfälliger für Bruch oder Risse.

Von Kunststoffglas wie Plexi- oder Acrylglas rate ich ab, da dies matt und bei den im Ätzprozess verwendeten Temperaturen (50°C bis 80°C) brüchig wird. Außerdem lässt sich Glas (mit entsprechender Übung) besser und einfacher verarbeiten. Glas ist, entgegen verbreiteter Meinung, sehr leicht zu verarbeiten, wenn man sich an gewisse Regeln hält und etwas Übung hat. Wer den Zuschnitt von Glas scheut, kann sich beim Glaser entsprechende (fertige) Zuschnitte (aus Resten) besorgen. Die Reste dürften auch relativ günstig zu erstehen sein. Eine geschnittene (sauber gebrochene) Glasplatte hat im Gegensatz zu gesplittertem Glas keine so scharfen Kanten, jedenfalls sind diese bei weitem nicht so gefährlich. Trotzdem sollten die Kanten abgestumpft werden, außerdem begünstigt dies auch das Verkleben der Glasplatten untereinander. Hierzu reicht es meist aus die Kanten z.B. mit einem Edelkorund oder Diamantschleifstift (wie für viele Mini–Bohrmaschinen erhältlich) zu entgraten. Wer hat, darf natürlich auch seine Glasschleifmaschine (wie für Tiffany-Glastechnik) einsetzen.

==== Luftverteiler für Umwälzung ====
(Aquaristik) Air Curtain. Ein poröser Schlauch, durch welchen die eingeblasene Luft über dessen gesamte Länge in kleinen Bläschen austritt. Diese Bläschen sorgen durch ihr Aufsteigen dafür, dass das Ätzbad in Bewegung kommt, um so eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Apparatur zu gewährleisten und das Aufheizen zu beschleunigen und zum anderen, dass die Leiterplatte schneller und gleichmäßiger geätzt wird. Andere Möglichkeiten das Ätzbad umzuwälzen, z.B. durch Umpumpen, sind für diese Anwendung finanziell nicht akzeptabel, da alle Komponenten säurefest sein müssten.

==== Membran-Luftpumpe ====
(Aquaristik) diese sorgt für die benötigte Luft des Luftverteilers

==== Rücklaufstopp (Ventil) ====
(Aquaristik) um zu verhindern, dass Ätzlösung über den Luftschlauch in die Luftpumpe und aus dem Gerät ausläuft ist diese geringe Investition ein absolutes Muss

==== PVC-Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) verbindet die Luftpumpe über das Ventil mit dem Luftverteiler.

==== Latex Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) aus Latex lieber als aus PVC; säurebeständiger. Schlauch aus PVC wird mit der Zeit porös. 4.99 €

==== Heizelement ====
(Aquaristik/Elektronik Bedarf) sorgt für die benötigte Temperatur. Ein in einem Glaskolben wasserdicht eingebautes Heizelement mit Thermostat, welches in die Lösung eintaucht und diese erwärmt.

----

Wer sich aufgrund fehlender Infos oder Datenblätter nicht entscheiden kann und dennoch eine zuverlässige Heizung erstehen möchte, dem sind von mir folgende Heizungen empfohlen:

'''Von Reichelt:''' Heizung0 € 1,50 - Heizung1 € 29,65 - Heizung2 € 19.95

'''Von Conrad:''' 552020 - 62 € 29,95 - 530425 - 62 € 32,95

(Preisinfo vom 29.10.2005)

----

==== Silikon und Pistole für die Kartusche ====
(Baumarkt) Sanitärsilikon (essigvernetzt) für Glasabdichtung / Verklebung. Bitte kein Acryl oder sonstiges Fugen- oder Bausilikon verwenden, dies haftet nicht so gut, dichtet nicht wie benötigt und wird auf Dauer gesehen brüchig und undicht.

==== Fugenhilfe ====
Ein aus PVC bestehendes Fugenprofil hilft die Silikonnähte sauber zu verstreichen. Die Zeiten, in welchen man das Silikon mit dem in Spülmittel getränktem Finger verstrichen hat, sind ein für allemal vorbei. In einigen Home-Shopping-Sendern auch als „Fugi“ beworben und hat nichts mit Pilzen zu tun.

==== Kunststoffprofile und Kunststoffplatten ====
(Baumarkt) Zur Erstellung der Halter für die Leiterplatten und als Montagegerüst für den Luftverteiler sowie des Heizelementes.

== Dimensionierung ==
Bevor wir uns an die Materialbeschaffung machen und uns mit der Größe befassen, müssen wir einiges berücksichtigen: Breite der Glasküvette: Das Heizelement befindet sich in einem Glaskolben, welcher einen Durchmesser von mind. 20 mm hat. Somit entspricht die Breite der Glasküvette mindestens diesem Maß. Länge der Glasküvette: Die Länge der Glasküvette richtet sich nach mehreren Faktoren:
* Durchmesser des Heizelements + Spielraum
* Breite der maximalen Leiterplattenbreite (welche geätzt werden kann/soll)
* Breite der Halterung + Spielraum für die Leiterplatte, um diese ins Ätzbad tauchen und herausnehmen zu können.
* Platz für den Luftschlauch, welcher den Luftverteiler versorgt
Die Höhe der Glasküvette ist vom Volumen abhängig, Breite und Länge sowie Verdrängung des Heizelementes und der Halter + Abstand, damit die Luftbläschen, welche ebenfalls die Lösung verdrängen und somit den Pegel anheben und die aufsteigenden (welche auf der Oberfläche zerplatzen und daher spritzen) die Küvette nicht zum Überlaufen bringen. Für den Luftverteilschlauch (am Boden der Küvette) muss ebenfalls etwas Platz berücksichtigt werden.

'''Prinzipielle Bestimmung der Glasküvettengröße'''

Innenmaße
{|{{Blauetabelle}}

|Breite:
|25mm
|20mm Heizelement + 5mm Spielraum
|-
|Länge:
|210mm
|160mm Leiterplatte
|-
|
|
|2x 20mm für die Halter
|-
|
|
|10mm für den Luftschlauch
|-
|
|
|20mm Heizelement
|-
|Höhe:
|220mm
|Volumen / Breite / Länge = Höhe + Spielraum
|-
|
|
|Volumen sollte 1 l betragen (1000000 mm³)
|-
|
|
|1000000 / 210 / 25 ~ 190,5 mm + 30 mm Spielraum
|}

Mit etwas angepassten Werten
(damit das Ganze etwas ansprechender aussieht):
{|
|B
|=
|25 mm
|-
|L
|=
|230 mm
|-
|H
|=
|200 mm
|}
Mit diesen Werten kann eine Europaplatine (160 mm x 100 mm) spielend „gebadet“ werden.
Bestimmung der Glasplattengröße.
Da sich Glasplatten mit einer Stärke von 5 mm und einer Breite von 25 mm nur für sehr geübte Hobbyglaser verarbeiten lassen, wähle ich eine breitere Variante, welche an den Stirnseiten verklebt wird; die verleiht der Glasküvette außerdem einen besseren Stand.

=== Glaszuschnitte === Maße etwas abgeändert:
{|{{Blauetabelle}}
|Seitenteile:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (Höhe) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|-
|Vorder/Rückseiten:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''210 mm''' (Breite) '''x 220 mm''' (Höhe)
|-
|Fußplatte:
| 1x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (210 mm + 10 mm (Breite + Überhang)) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|}

== Nachbau Schritt für Schritt ==
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen1.jpg|thumb|right|Stumpfschleifen mit einer Glasschleifmaschine]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen2.jpg|thumb|right|Kanten mit einem Edelkorund stumpfschleifen]]
ACHTUNG: '''Immer mit Schutzbrille arbeiten!'''

Besonders beim Schleifen springen feine Glassplitter herum, welche die Augen verletzen können.

===Materialbearbeitung===
* 1. Die Glasplatten werden den Abmessungen entsprechend zugeschnitten (gebrochen)
TIPP:
Wer sein Glas selbst schneiden will, dem sei folgender Hinweis gegeben.
Die Bruchstelle wird sauberer, wenn man den Schnitt vor dem Brechen mit Wasser vernetzt.
Noch bessere Ergebnisse erzielt man, wenn man den Glasschneider mit Schneidöl (Kriechöl wie z.B. Balistol) tränkt.

Es gibt sogar Glasschneider mit eingebautem Öltank, diese kosten ab € 35,- aber dies ist für nur einmaligen Gebrauch etwas zuviel.

Einen sauberen Schnitt kann man kaum erkennen, ist die Schnittlinie hingegen deutlich sichtbar (ausgefranst,) deutet dies auf eine ungenaue Schnittführung oder einen defekten Glasschneider hin. Man kann sogar während des Anschneidens hören ob dieser gelingt oder unsauber wird (Übung ist alles). Mit unsauberen Schnittlinien wird dann auch die Bruchstelle unregelmäßig und „fransig“ oder wellig.
Ein gemäßigter nicht zu kräftiger Schlag auf die dem Schnitt abgewandten Seite der Platte lässt diese einreißen. Ein dünnes Hölzchen (Zahnstocher) direkt unter den Schnitt gelegt und mit den Daumen soweit wie möglich links und rechts vom Schnitt entfernt auf die Glasplatte drücken (Knack).

* 2. Die Kanten müssen geschliffen (entgratet) werden, damit man sich nicht daran verletzen und der Silikon-Kleber besser haften kann (bessere Verbindung).
Dies kann, falls verfügbar, mit einem Glasschleifgerät (Diamantschleifkopf) oder mit weniger Aufwand aber ebenso effektiv, mit einer Minibohrmaschine und einem Edelkorund-Schleifstein erfolgen.

Auch mit Korund beschichtetes Schleifpapier (Teller-Schleifgeräte) kann verwendet werden.

=== Verkleben der einzelnen Teile ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben1.jpg|thumb|right|Silikonauftrag]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben2.jpg|thumb|right|Immer einen dünnen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen (elastische Fuge)]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben3.jpg|thumb|right|ungenutzte Glasplatten dienen als Abstandshalter bis das Silikon getrocknet ist]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben6.jpg|thumb|right|Silikon auftragen]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben5.jpg|thumb|right|Glasplatte nur leicht andrücken, wieder einen schmalen, aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen]]

Die einzelnen Glasplatten werden mit Silikon verklebt. Nur essigvernetztes Sanitärsilikon verwenden, transparent oder gefärbt ist egal.
Acryl oder Bausilikon ist ungeeignet.

Um eine einwandfreie Klebestelle zu gewährleisten müssen die betroffenen Stellen absolut sauber, trocken und fettfrei sein. Auch Fingerabdrücke beeinflussen die Klebekraft.
Am besten die entsprechenden Stellen unmittelbar vorher mit ACETON und einem Küchenkrepp reinigen. Nagellackentferner enthält oft auch Aceton, ist aber wegen der beigemengten Öle und Pflegemittel ungeeignet.
„Normales“ Aceton ist im Baumarkt oder in einer Drogerie erhältlich.

====Rückwärtiges- und Bodenteil====
Die ersten beiden Bauteile werden zusammengefügt.

Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
So bleibt die Fuge elastisch und kann besser trocknen.

Kleinere Fehlstellen ohne dichte Verklebung sind hier zunächst nicht so tragisch. Die endgültige Dichtigkeit wird am Schluss sichergestellt.
Hier geht es zunächst um die mechanische Stabilität. Nicht alle Bauteile auf einmal zusammenfügen, hier ist viel Geduld notwendig. Zunächst sollte die erste Verbindung aushärten, bevor man mit der nächsten weitermacht. Dies kann durchaus einen ganzen Tag dauern (je nach Silikon). Oberflächlich getrocknetes Silikon ist im Kern noch lange nicht fest, daher lieber etwas mehr Zeit verstreichen lassen als zuwenig. Im schlimmsten Falle haften die einzelne Teile nicht fest genug aneinander. Nach ca. 12h dürfte allerdings eine genügende Trocknung erreicht sein.
Jetzt darf diese erste Klebestelle erst einmal bis zur Festigkeit austrocknen.

==== Frontseitiges- und Bodenteil ====
Ist diese erste Verklebung nun getrocknet, legt man wieder einige Reststücke von den Glasplatten oder was man sonst so findet, um die 2. Platte mit einem Abstand (25 mm) auflegen zu können. Wichtig ist, dass die Platte stabil zu liegen kommt und nicht verwackelt sowie dass die Ränder frei bleiben.
Diesmal sollten es aber so ziemlich genau die berechneten 25 mm sein.

Auf diesen Abstandshalter legt man dann die zweite, mit an der eine Kante mit Silikon vorbereitete Glasplatte und bringt diese in Stellung (Kontakt mit geringem Spalt zur Bodenplatte, so dass das Silikon gut anhaftet).
Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
Nun wieder warten, bis die Klebestelle getrocknet ist und ihre Endfestigkeit erreicht hat
(über Nacht {mind. 8h} dürfte auch hier reichen, aber wie erwähnt, lieber länger warten als zu kurz).

==== Seitenteile ====
Nachdem die Silikonnähte der Front- und Rückseite an der Bodenplatte wirklich Endfestigkeit haben, drehen wir diese so um 90°, dass der Aufbau auf einem Seitenteil zu stehen kommt.
Jetzt ist etwas mehr Sorgfalt angesagt.

Den inneren Abstand der Küvette fixieren wir wieder mit den Teilen, welche schon zuvor den Abstand bestimmt haben. An der offenen Seite fixieren wir die Platten z.B. mit Klebeband, so dass diese nicht aus Versehen auffächern können. Somit ist über die gesamte Höhe ein gleichmäßiger Abstand gewährleistet.
Jetzt noch die Platten so ausrichten, dass diese im rechten Winkel zueinander stehen.
Auf die Kanten wird wieder das Silikon aufgetragen.
Hier ist es ratsam besonders in den Ecken keine „offene“ Stelle zu haben, da dies ein besonders kritischer Bereich ist.

Jetzt wieder trocknen lassen ...
Danach genauso mit der gegenüberliegenden Seite verfahren.

=== Finishing ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Finishing1.jpg|thumb|right|Finishing]] [[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Dichtetest1.jpg|thumb|right|Dichte-Test mit Wasser]]
Das Finishing entscheidet letztendlich ob unsere Glasküvette dicht wird oder ob diese leckt.
Zunächst entfernen wir die herausgequollenen „Silikonwürste“ auf der Außenseite mit einem Cuttermesser. Auf der Innenseite ist dieses herausgequollene Silikon nicht störend (nur optisch).
* '''Achtung:''' nicht in die Fuge hineinschneiden, sondern nur das überstehende Material entfernen.

=== Erster Dichtigkeitstest ===
Die Küvette mit Wasser füllen und entsprechende Stellen, an welchen Wasser austritt,
mit Filzstift oder Fettstift markieren. Diese Stellen müssen im letzten Schritt besonders beachtet und abgedichtet werden

=== Fugen mit der Fugenhilfe nacharbeiten ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi1.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe]]
Jetzt kommt das auch als „Fugi“ bekanntes Werkzeug zum Einsatz.
Natürlich muss es nicht das Original aus dem TV-Shopping sein, auch im Baumarkt bekommt man ein entsprechendes äquivalentes Werkzeug.
Wählt einen eurer Meinung nach einen passenden Radius an der Fugenhilfe aus.
Natürlich muss wieder alles trocken, sauber, staub- und fettfrei sein, sonst ist alles umsonst.

'''Pauschal alles noch mal mit Aceton (fettlösend) reinigen'''.

In den bereinigten Kanten an den Fugen wird nun nochmals frisches Silikon aus der Kartusche aufgetragen und mit der Fugenhilfe geformt und geglättet.
Nicht zu viel und nicht zu wenig Silikon auftragen und vor allem gleichmäßig.
Wie viel ihr verwenden müsst, bekommt ihr mit der ersten Fuge schnell heraus (Don’t Panic).
Nicht alle Fugen auf einmal nacharbeiten, erst die eine, dann die nächste Fuge.

Durch die genaue Führung mit der Fugenhilfe kann „nass in nass“ gearbeitet werden,
d.h es muss hier nicht immer wieder gewartet werden bis alles getrocknet ist.
Es geht eigentlich alles fix und sehr sauber.

=== Handhabung der Fugenhilfe ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi2.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe anwenden]]
Die Fugenhilfe wird so geführt, dass diese an den beiden Glasplatten anliegt um so überschüssiges Silikon abzuziehen.
Dabei nicht in Richtung der abgeschrägten Seite ziehen, sondern in die Richtung ziehen, zu welcher die flache Seite schaut (im Bild die abgewandte Seite).
In einem Zug ohne Unterbrechung das Silikon „abziehen“.
Ist eine Stelle mit zu wenig Silikon vorhanden einfach die betreffende Stelle mit frischem Silikon aus der Tube auffüllen und gleich noch einmal abziehen.
Die Fugenhilfe immer vor dem Abziehen von Silikon befreien (mit Küchenkrepp abwischen) „sonst verschmiert’s alles“
Übrigens: Mit Kreditkarten oder anderen Plastikkarten funktioniert dies nicht, dann lieber wieder mit dem "nassen Finger" arbeiten.

== Ein- und Anbauarbeiten ==
=== Luftverteiler ===
Hierfür benötigen wir
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_AirCurtain.jpg|thumb|right|AirCurtain und Rücklaufstopp-Ventil]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base1.jpg|thumb|right|Halter für Luftverteiler]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base2.jpg|thumb|right|Luftverteiler auf Halter fixieren]]
eine Sprudelquelle (Air Curtain),
einen PVC-Schlauch,
ein Rückschlagventil und
ein Kunststoffprofil sowie
etwas Silikon und
Frischhaltefolie.
Natürlich auch eine elektrische Luft- bzw. Membranpumpe.

Um zu verhindern, dass der Sprudelschauch nach oben treibt, verankern wir diesen auf einem Kunststoffprofil und fixieren den Schlauch mit Silikon, da dies gegen die Ätzbäder resistent ist.
Silikon haftet aber nicht auf allen Materialien, speziell nicht auf PVC und ähnlichen Kunststoffen, so behelfen wir uns mit einem Trick:
Das Kunststoffprofil hat in etwa die Abmessungen der Innenfläche unserer Glasküvette, eher etwas kleiner. Dieses Kunststoffprofil bohren wir in regelmäßigen Abständen mit ca. 4 mm durch und senken diese auf der Unterseite großzügig an. Auf diese Bohrungen geben wir großzügig Silikon, so dass dieses durch die Bohrung auf der anderen Seite austritt, zusätzlich legen wir einen Silikonstrang quer zum Profil auf.

Diese so vorbereitete Profil legen wir auf Frischhaltefolie, da diese später leicht vom getrockneten Silikon entfernt werden kann.
Darauf legen wir dann den vorher abgelängten „Air Curtain“-Schlauch und fixieren diesen wiederum mit Silikonsträngen. Diese „Konstruktion“ lassen wir über Nacht trocknen.

Da das Silikon in die Senkungen gepresst wird hält dies mechanisch, sozusagen wie ein Niet oder Druckknopf, den Luftverteiler am Profil. Das an den Seiten überstehende Silikon kann nach dem Austrocknen problemlos abgeschnitten werden oder mit Hilfe der Frischhaltefolie im feuchten Zustand in die Fugen unter dem Schlauch verteilt werden.

Das '''Silikon nicht über die gesamte Schlauchlänge verteilen''', da sonst keine Luft mehr austreten kann. Nach dem Abbinden des Silikons können die überstehenden Reste abgeschnitten werden und dann wird abschließend der PVC-Schlauch angeschlossen und dieser Luftverteiler, evtl. wieder mit etwas (sehr wenig) Silikon, am Glasküvettenboden fixiert.

=== Heizelement ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Heizelement_Halter.jpg|thumb|right|Heizungshalter]]
Für das Heizelement benötigen wir als Halter eigentlich nur ein Stück vom Kunststoffprofil, dessen Mindestabmessungen so groß sind, damit dieses nicht in die Küvette fallen kann und Platz für eine Bohrung bietet, damit dieses über den Glaskolben des Heizelementes geschoben werden kann ohne dass dieses komplett durchrutschen kann.
Die abgebildete Version zeigt den Halter mit einer zusätzlichen Bohrung zur Durchführung des Luftschlauches für den Luftverteiler.

=== Leiterplattenhalter ===
Der Leiterplattenhalter muss mehrere Eigenschaften besitzen.
* zum einen soll die Leiterplatte sicher gehalten werden,
* zum anderen muss die Leiterplatte auch am Rand von der Ätzlösung umspült werden können
* und nicht zuletzt muss der Halter an unterschiedliche Leiterplattengrößen angepasst werden können.

Eine nahezu perfekte Lösung dieser gestellten Probleme bieten die u.a. von der Fa. ISEL auch einzeln erhältlichen Leiterplattenhalter, welche auch auf die Abmessungen unserer selbst gebauten Ätzmaschiene angepasst werden kann.
* '''Achtung:''' Wenn z.B. der ISEL Platinenhalter gekauft wird, reicht der Platz für eine Europaplatine (100x160mm) nicht mehr aus, da der Halter breiter ist als der hier im folgenden beschriebene Selbstbauhalter. Es können dann eben nur schmälere (max. 100x120mm) Platinen geätzt werden.
Aber was wäre das denn für eine Bauanleitung, wenn nicht auch alles selbst gebaut bzw. beschrieben wird? (So einfach mache ich es mir dann doch nicht.)
Das Problem besteht darin, eine einfache und dennoch praktikable und relativ einfach nachzubildende Konstruktion zu finden. Die entsprechenden Profile, wie von Isel verwendet, sind nicht so leicht zu beschaffen.
Wir benötigen folgende Materialien:
Ein quadratisches Kunststoffvollprofil mit etwa 11mm (11,5mm) Kantenlänge
ein flaches Kunststoffprofil mit etwa 3mm Stärke und ca. 35mm (35,5mm) Breite
ein rundes Kunststoffvollprofil mit einem Durchmesser von ca. 7mm (7,5mm)
Kunststoff- oder Blechschrauben 3,5 x 20mm (Linsenkopf)
Die quadratischen Profile werden auf eine Länge von ca. 19 cm geschnitten, an beiden Enden mit einem Abstand von ca. 1 cm und ca. 2 cm zur Kante mit einer 8-mm-Bohrung versehen und eine Nut in das Profil von Bohrung zu Bohrung gefräst.

==== Eingefräste Nuten ====
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter1.jpg|thumb|right|Platinenhalter Oberteil]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter2.jpg|thumb|right|Platinenhalter Seitenteile]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter3.jpg|thumb|right|Platinenhalter komplett montiert]]Zum Fräsen kann eine Mini-Bohrmaschine in einem Bohrständer fixiert und mit einem entspr. Fräsbohrer bestückt werden. Das Kunststoffprofil wird dann entweder in einem Schraubstock, in welchem das Profil locker geführt wird oder an einem entspr. Anschlag geführt, damit die Nut auch gleichmäßig geführt wird. Natürlich kann auch ein Kreuzfrästisch benutzt werden, aber wer hat denn schon so was (außer mir natürlich) in seiner Werkstatt.

In die Bohrungen werden die runden, entsprechend gekürzten Kunststoffvollprofile gesteckt und später auf einer Seite verklebt, damit diese nicht herausrutschen können. Diese Stangen dienen später dazu, dass sich die Leiterplattenhalter, welche sich durch die Temperatur des Ätzbades verbiegen können, nicht zu stark auseinander biegen und somit die eingeklemmte Leiterplatte verlieren. Außerdem hat die Leiterplatte hiermit einen Halt und kann nicht aus der Halterung fallen.

==== Deckelteil ====
Deckelteil wird entsprechend der verbleibenden Länge aus dem flachen Kunststoffprofil gefertigt. (Die Breite der Glasküvette, abzüglich der Breite der Halterung für das Heizelement.
Dann wird eine Nut eingefräst, in der dann mittels Schrauben die quadratischen Halter befestigt werden. Die Nuten sollten einen Abstand zum Rand von ca. 1 cm und untereinander einen Abstand von ca. 4 cm haben, somit hat der Deckelteil noch genügend Stabilität, um nicht auseinander zu brechen und die gesamte Aufhängung am Küvettenrand zu halten.

==== Montage des Leiterplattenhalters ====
Die beiden bearbeiteten Vierkantprofile werden an einer Seite (größerer Abstand zu den Stabis) für die Schraubenaufnahme angebohrt. Mittels Schrauben werden diese am Deckelteil befestigt und die Rundstäbe durch die Bohrungen geführt. Die in die Vierkantprofile eingefrästen Nuten zeigen zueinander. Die Rundstäbe werden beide an einer Seite mit Kleber fixiert oder besser an einem Ende erhitzt und breit gedrückt (breiter als die Bohrungen im Halter).

== Endmontage ==
Die fertige Ätzmaschine kann jetzt in Betrieb genommen werden. Doch bevor ein endgültiges Befüllen mit Ätzlösung durchgeführt wird, bitte ich nochmals um einen anschließenden Dichtigkeitstest und Funktionscheck der fertigen Apparatur mit WASSER.
Der Schlauch des Luftverteilers wird über das Rückschlagventil mit der Membranpumpe verbunden und eingeschaltet.
Danach wird das Heizelement eingesetzt und in Betrieb genommen. Mit Hilfe eines Thermometers wird der Abschaltmoment auf ca. 50°C eingestellt.

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Ätzgerät_fertig.jpg|640|center|FERTIG]]

== Volumen reduzieren ==
Ist das geringe Volumen (0,5 Liter für die Ätzlösung) für eure Zwecke zu groß, könnt ihr den Küvettenboden mit Glasperlen (Deko-Glaskiesel) auffüllen.
Diese Glasperlen verdrängen die Ätzlösung und somit kann man mit weniger Lösung arbeiten.
Warum nicht eine kleinere Küvette bauen oder einfach weniger Ätzlösung ansetzen?
Das Heizelement hat eine Mindestlänge, wenn dieses Heizelement nicht komplett mit der Heizwendel unter Wasser (Ätzlösung) steht, kann dieses zerplatzen. Durch die Glaskiesel wird gewährleistet, dass das Element komplett eintaucht aber weniger Volumen in der Küvette zur kompletten Füllung benötigt wird.

==Tipps zur Pflege==
Die Ätzlösung kann auch bei Nichtgebrauch in der Küvette gelagert werden. Dann kann es jedoch vorkommen, dass sich der Sprudelschlauch mit der Zeit zusetzt. Solange die Ätzlösung noch gebrauchsfähig ist, reicht es dann diesen z.B. mit einem entgrateten Holzstab abzustreifen. Die Poren des Schlauches werden dadurch wieder frei.
Bevor man sein Ätzgerät mit einer frischen Lösung neu befüllt sollte man die komplette Küvette gründlich mit Spülmittel reinigen. Auch in einer Spülmaschine kann die Küvette (kopfüber) gereinigt werden (Achtung! "Mutti" fragen ;-)). Der Sprudelschlauch kann mit einem groben Schwamm von den z.T. unsichtbaren Ablagerungen gereinigt und somit wieder durchlässig gemacht werden.

==Mögliche Ätzlösungen==
welche für dieses Gerät geeignet sind:

===Ammoniumpersulfat===
Das Mittel wird als weißes, kristallines Pulver geliefert, sollte luftdicht gelagert werden und ist etwas umweltfreundlicher als Eisen-III-Chlorid. Es reagiert ebenfalls hygroskopisch. 500 g des Mittels reichen für 2 Liter Ätzlösung. Beim Auflösen unter Rühren kühlt sich die Lösung deutlich ab. Die frische Ätzlösung ist klar bis leicht milchig, mit zunehmendem Kupfergehalt verfärbt sie sich blau, bleibt jedoch immer durchsichtig, so dass der Ätzvorgang sehr gut kontrolliert werden kann. Die optimale Ätztemperatur beträgt ca. 40° C, sie sollte weder deutlich höher (<50° C) noch viel niedriger (>30° C) sein. Die Ätzzeit beträgt 5 bis 10 Minuten. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Ein Ansatz ist in einem geschlossenen Glasgefäß lagerbar und mehrfach verwendbar (Aufnahme von bis zu 40 g Kupfer je Liter). Bei intensiver Blaufärbung ist die Lösung verbraucht.
* Nach Abkühlen bleiben blaue Kristalle zurück, die hochgiftig sind!

===Natriumpersulfat===
'''Mein Mittel der Wahl'''.
Das als „Feinätzkristall” u.a. von Seno gehandelte Ätzmittel. Das Ätzmittel wird im Beutel für 0,5 l Ätzansatz geliefert. Es löst sich im Wasser schnell auf, kristallisiert nicht aus, ätzt mit sehr hoher Konturenschärfe und sehr geringer Unterätzung. Das Ätzen soll bei 40°C bis 50°C erfolgen. Die Ätzzeit beträgt 10 bis 20 Minuten bei frisch angesetzten Lösungen. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Die Lösung kann in einem offenen! Gefäß (z.B. die Ätzküvette) aufbewahrt werden. Durch die ständige Gasentwicklung könnte ein verschlossenes Gefäß bersten!

===Absolut ungeeignete Ätzlösungen===

* Eisen-III-Chlorid
Dieses fast schon historische Ätzmittel neigt stark zum Schäumen und würde aus der Küvette überquellen. Hierfür gibt es andere „Schaumätzgeräte“
Außerdem ist ein Begutachten der Leiterplatte und des Ätzfortschrittes durch die undurchsichtige bräunliche Lösung fast unmöglich.

* Andere schaumbildende Mittel
* Stark säurehaltige Lösungen (HCL) sind wegen der Aggressivität gegenüber der Umgebung (nicht für die Ätzmaschine) auch für Mensch und Tier nicht empfehlenswert, da durch den Luftverteiler Spritzer verusacht werden, welche sich im direkten Umfeld des Gerätes ablegen.

==Entsorgen von Ätzlösungen==
[[Bild:Aetzend.gif|left|Ätzend]][[Bild:Geshschaedl.gif|left|Gesundheitsschädlich]]Die Chemikalien bitte auf gar keinen Fall in das Abwasser leiten. Die in den Klärwerken eingesetzten Bakterien können auch durch geringste Mengen der Chemikalien und des darin gelösten Kupfers absterben. Es könnte also mit nur einer Ätzküvette eine kleine Kläranlage komplett "kippen" und dann kann es richtig teuer werden. Anleitungen, die immer noch im Internet verbreitet sind und welche eine unproblematische Entsorgung über das Abwasser bei entsprechender Verdünnung suggerieren, sind nach aktueller Gesetzeslage nicht mehr erlaubt!

* Bitte die Chemikalien zur Reststoffverwertung / '''Sondermüllentsorgung''' bringen.
* Dies ist '''für Privatleute meist unentgeltlich''' und erspart einem viel Ärger.

==Autor==
* [[Benutzer:Darwin.nuernberg|Darwin.nuernberg]] 08:40, 26. Mai 2006 (CEST)

== Siehe auch ==
* [[Leiterplatten herstellen]]
* [[Leiterplatten Entwicklung]]
* [[Ätzgerät (einfach)]]

== Weblinks ==
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=225 Diesen (ähnlichen) Artikel als PDF aus dem RoboterNetz-Forum Downloaden]

*[http://www.glaserie.de/ Werkzeug zur Glasbearbeitung gibt's unter anderem hier (falls man intensiver damit arbeiten möchte)]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Praxis]]
[[Kategorie:Projekte]]

Ätzgerät Bauanleitung

2008-12-04T13:54:08Z

Newbie.at: /* Absolut ungeeignete Ätzlösungen */

== Selbstbauanleitung für ein 1–Liter-Ätzgerät ==
(Volumen für 0,5 l Ätzlösung)

Für Leiterplatten im Europaformat (100mm x 160 mm)

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_InAction_.jpg|640px|center]]
(Die Luftblasen werden im laufenden Betrieb noch feiner und kleiner)

Bitte diese Anleitung zunächst komplett durchlesen,
bevor mit dem Nachbau und dem Materialeinkauf begonnen wird.

== Beschreibung des verwendeten Materials ==
Die meisten Materialien bekommt man
* im Baumarkt (BayWa, Hornbach, Max Bahr, OBI Baumarkt, Praktiker, TOOM ect.pp.)
* Aquariumszubehör (auch in vielen OBI Märkten)
Ja, ihr habt richtig gelesen, genau die gleichen Materialien wie in der vorliegenden Bauanleitung bekommt man zwar im einschlägigen Elektronik-Fachmarkt, sind dort jedoch um ein Vielfaches teurer als im Aquariumzubehörhandel.

==== Glasplatten ====
Sämtliche Glasplatten sollten, sofern verfügbar, eine Stärke von 5 mm haben.
Geringere Plattenstärken sind anfälliger für Bruch oder Risse.

Von Kunststoffglas wie Plexi- oder Acrylglas rate ich ab, da dies matt und bei den im Ätzprozess verwendeten Temperaturen (50°C bis 80°C) brüchig wird. Außerdem lässt sich Glas (mit entsprechender Übung) besser und einfacher verarbeiten. Glas ist, entgegen verbreiteter Meinung, sehr leicht zu verarbeiten, wenn man sich an gewisse Regeln hält und etwas Übung hat. Wer den Zuschnitt von Glas scheut, kann sich beim Glaser entsprechende (fertige) Zuschnitte (aus Resten) besorgen. Die Reste dürften auch relativ günstig zu erstehen sein. Eine geschnittene (sauber gebrochene) Glasplatte hat im Gegensatz zu gesplittertem Glas keine so scharfen Kanten, jedenfalls sind diese bei weitem nicht so gefährlich. Trotzdem sollten die Kanten abgestumpft werden, außerdem begünstigt dies auch das Verkleben der Glasplatten untereinander. Hierzu reicht es meist aus die Kanten z.B. mit einem Edelkorund oder Diamantschleifstift (wie für viele Mini–Bohrmaschinen erhältlich) zu entgraten. Wer hat, darf natürlich auch seine Glasschleifmaschine (wie für Tiffany-Glastechnik) einsetzen.

==== Luftverteiler für Umwälzung ====
(Aquaristik) Air Curtain. Ein poröser Schlauch, durch welchen die eingeblasene Luft über dessen gesamte Länge in kleinen Bläschen austritt. Diese Bläschen sorgen durch ihr Aufsteigen dafür, dass das Ätzbad in Bewegung kommt, um so eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Apparatur zu gewährleisten und das Aufheizen zu beschleunigen und zum anderen, dass die Leiterplatte schneller und gleichmäßiger geätzt wird. Andere Möglichkeiten das Ätzbad umzuwälzen, z.B. durch Umpumpen, sind für diese Anwendung finanziell nicht akzeptabel, da alle Komponenten säurefest sein müssten.

==== Membran-Luftpumpe ====
(Aquaristik) diese sorgt für die benötigte Luft des Luftverteilers

==== Rücklaufstopp (Ventil) ====
(Aquaristik) um zu verhindern, dass Ätzlösung über den Luftschlauch in die Luftpumpe und aus dem Gerät ausläuft ist diese geringe Investition ein absolutes Muss

==== PVC-Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) verbindet die Luftpumpe über das Ventil mit dem Luftverteiler.

==== Latex Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) aus Latex lieber als aus PVC; säurebeständiger. Schlauch aus PVC wird mit der Zeit porös. 4.99 €

==== Heizelement ====
(Aquaristik/Elektronik Bedarf) sorgt für die benötigte Temperatur. Ein in einem Glaskolben wasserdicht eingebautes Heizelement mit Thermostat, welches in die Lösung eintaucht und diese erwärmt.

----

Wer sich aufgrund fehlender Infos oder Datenblätter nicht entscheiden kann und dennoch eine zuverlässige Heizung erstehen möchte, dem sind von mir folgende Heizungen empfohlen:

'''Von Reichelt:''' Heizung0 € 1,50 - Heizung1 € 29,65 - Heizung2 € 19.95

'''Von Conrad:''' 552020 - 62 € 29,95 - 530425 - 62 € 32,95

(Preisinfo vom 29.10.2005)

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==== Silikon und Pistole für die Kartusche ====
(Baumarkt) Sanitärsilikon (essigvernetzt) für Glasabdichtung / Verklebung. Bitte kein Acryl oder sonstiges Fugen- oder Bausilikon verwenden, dies haftet nicht so gut, dichtet nicht wie benötigt und wird auf Dauer gesehen brüchig und undicht.

==== Fugenhilfe ====
Ein aus PVC bestehendes Fugenprofil hilft die Silikonnähte sauber zu verstreichen. Die Zeiten, in welchen man das Silikon mit dem in Spülmittel getränktem Finger verstrichen hat, sind ein für allemal vorbei. In einigen Home-Shopping-Sendern auch als „Fugi“ beworben und hat nichts mit Pilzen zu tun.

==== Kunststoffprofile und Kunststoffplatten ====
(Baumarkt) Zur Erstellung der Halter für die Leiterplatten und als Montagegerüst für den Luftverteiler sowie des Heizelementes.

== Dimensionierung ==
Bevor wir uns an die Materialbeschaffung machen und uns mit der Größe befassen, müssen wir einiges berücksichtigen: Breite der Glasküvette: Das Heizelement befindet sich in einem Glaskolben, welcher einen Durchmesser von mind. 20 mm hat. Somit entspricht die Breite der Glasküvette mindestens diesem Maß. Länge der Glasküvette: Die Länge der Glasküvette richtet sich nach mehreren Faktoren:
* Durchmesser des Heizelements + Spielraum
* Breite der maximalen Leiterplattenbreite (welche geätzt werden kann/soll)
* Breite der Halterung + Spielraum für die Leiterplatte, um diese ins Ätzbad tauchen und herausnehmen zu können.
* Platz für den Luftschlauch, welcher den Luftverteiler versorgt
Die Höhe der Glasküvette ist vom Volumen abhängig, Breite und Länge sowie Verdrängung des Heizelementes und der Halter + Abstand, damit die Luftbläschen, welche ebenfalls die Lösung verdrängen und somit den Pegel anheben und die aufsteigenden (welche auf der Oberfläche zerplatzen und daher spritzen) die Küvette nicht zum Überlaufen bringen. Für den Luftverteilschlauch (am Boden der Küvette) muss ebenfalls etwas Platz berücksichtigt werden.

'''Prinzipielle Bestimmung der Glasküvettengröße'''

Innenmaße
{|{{Blauetabelle}}

|Breite:
|25mm
|20mm Heizelement + 5mm Spielraum
|-
|Länge:
|210mm
|160mm Leiterplatte
|-
|
|
|2x 20mm für die Halter
|-
|
|
|10mm für den Luftschlauch
|-
|
|
|20mm Heizelement
|-
|Höhe:
|220mm
|Volumen / Breite / Länge = Höhe + Spielraum
|-
|
|
|Volumen sollte 1 l betragen (1000000 mm³)
|-
|
|
|1000000 / 210 / 25 ~ 190,5 mm + 30 mm Spielraum
|}

Mit etwas angepassten Werten
(damit das Ganze etwas ansprechender aussieht):
{|
|B
|=
|25 mm
|-
|L
|=
|230 mm
|-
|H
|=
|200 mm
|}
Mit diesen Werten kann eine Europaplatine (160 mm x 100 mm) spielend „gebadet“ werden.
Bestimmung der Glasplattengröße.
Da sich Glasplatten mit einer Stärke von 5 mm und einer Breite von 25 mm nur für sehr geübte Hobbyglaser verarbeiten lassen, wähle ich eine breitere Variante, welche an den Stirnseiten verklebt wird; die verleiht der Glasküvette außerdem einen besseren Stand.

=== Glaszuschnitte === Maße etwas abgeändert:
{|{{Blauetabelle}}
|Seitenteile:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (Höhe) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|-
|Vorder/Rückseiten:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''210 mm''' (Breite) '''x 220 mm''' (Höhe)
|-
|Fußplatte:
| 1x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (210 mm + 10 mm (Breite + Überhang)) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|}

== Nachbau Schritt für Schritt ==
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen1.jpg|thumb|right|Stumpfschleifen mit einer Glasschleifmaschine]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen2.jpg|thumb|right|Kanten mit einem Edelkorund stumpfschleifen]]
ACHTUNG: '''Immer mit Schutzbrille arbeiten!'''

Besonders beim Schleifen springen feine Glassplitter herum, welche die Augen verletzen können.

===Materialbearbeitung===
* 1. Die Glasplatten werden den Abmessungen entsprechend zugeschnitten (gebrochen)
TIPP:
Wer sein Glas selbst schneiden will, dem sei folgender Hinweis gegeben.
Die Bruchstelle wird sauberer, wenn man den Schnitt vor dem Brechen mit Wasser vernetzt.
Noch bessere Ergebnisse erzielt man, wenn man den Glasschneider mit Schneidöl (Kriechöl wie z.B. Balistol) tränkt.

Es gibt sogar Glasschneider mit eingebautem Öltank, diese kosten ab € 35,- aber dies ist für nur einmaligen Gebrauch etwas zuviel.

Einen sauberen Schnitt kann man kaum erkennen, ist die Schnittlinie hingegen deutlich sichtbar (ausgefranst,) deutet dies auf eine ungenaue Schnittführung oder einen defekten Glasschneider hin. Man kann sogar während des Anschneidens hören ob dieser gelingt oder unsauber wird (Übung ist alles). Mit unsauberen Schnittlinien wird dann auch die Bruchstelle unregelmäßig und „fransig“ oder wellig.
Ein gemäßigter nicht zu kräftiger Schlag auf die dem Schnitt abgewandten Seite der Platte lässt diese einreißen. Ein dünnes Hölzchen (Zahnstocher) direkt unter den Schnitt gelegt und mit den Daumen soweit wie möglich links und rechts vom Schnitt entfernt auf die Glasplatte drücken (Knack).

* 2. Die Kanten müssen geschliffen (entgratet) werden, damit man sich nicht daran verletzen und der Silikon-Kleber besser haften kann (bessere Verbindung).
Dies kann, falls verfügbar, mit einem Glasschleifgerät (Diamantschleifkopf) oder mit weniger Aufwand aber ebenso effektiv, mit einer Minibohrmaschine und einem Edelkorund-Schleifstein erfolgen.

Auch mit Korund beschichtetes Schleifpapier (Teller-Schleifgeräte) kann verwendet werden.

=== Verkleben der einzelnen Teile ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben1.jpg|thumb|right|Silikonauftrag]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben2.jpg|thumb|right|Immer einen dünnen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen (elastische Fuge)]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben3.jpg|thumb|right|ungenutzte Glasplatten dienen als Abstandshalter bis das Silikon getrocknet ist]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben6.jpg|thumb|right|Silikon auftragen]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben5.jpg|thumb|right|Glasplatte nur leicht andrücken, wieder einen schmalen, aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen]]

Die einzelnen Glasplatten werden mit Silikon verklebt. Nur essigvernetztes Sanitärsilikon verwenden, transparent oder gefärbt ist egal.
Acryl oder Bausilikon ist ungeeignet.

Um eine einwandfreie Klebestelle zu gewährleisten müssen die betroffenen Stellen absolut sauber, trocken und fettfrei sein. Auch Fingerabdrücke beeinflussen die Klebekraft.
Am besten die entsprechenden Stellen unmittelbar vorher mit ACETON und einem Küchenkrepp reinigen. Nagellackentferner enthält oft auch Aceton, ist aber wegen der beigemengten Öle und Pflegemittel ungeeignet.
„Normales“ Aceton ist im Baumarkt oder in einer Drogerie erhältlich.

====Rückwärtiges- und Bodenteil====
Die ersten beiden Bauteile werden zusammengefügt.

Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
So bleibt die Fuge elastisch und kann besser trocknen.

Kleinere Fehlstellen ohne dichte Verklebung sind hier zunächst nicht so tragisch. Die endgültige Dichtigkeit wird am Schluss sichergestellt.
Hier geht es zunächst um die mechanische Stabilität. Nicht alle Bauteile auf einmal zusammenfügen, hier ist viel Geduld notwendig. Zunächst sollte die erste Verbindung aushärten, bevor man mit der nächsten weitermacht. Dies kann durchaus einen ganzen Tag dauern (je nach Silikon). Oberflächlich getrocknetes Silikon ist im Kern noch lange nicht fest, daher lieber etwas mehr Zeit verstreichen lassen als zuwenig. Im schlimmsten Falle haften die einzelne Teile nicht fest genug aneinander. Nach ca. 12h dürfte allerdings eine genügende Trocknung erreicht sein.
Jetzt darf diese erste Klebestelle erst einmal bis zur Festigkeit austrocknen.

==== Frontseitiges- und Bodenteil ====
Ist diese erste Verklebung nun getrocknet, legt man wieder einige Reststücke von den Glasplatten oder was man sonst so findet, um die 2. Platte mit einem Abstand (25 mm) auflegen zu können. Wichtig ist, dass die Platte stabil zu liegen kommt und nicht verwackelt sowie dass die Ränder frei bleiben.
Diesmal sollten es aber so ziemlich genau die berechneten 25 mm sein.

Auf diesen Abstandshalter legt man dann die zweite, mit an der eine Kante mit Silikon vorbereitete Glasplatte und bringt diese in Stellung (Kontakt mit geringem Spalt zur Bodenplatte, so dass das Silikon gut anhaftet).
Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
Nun wieder warten, bis die Klebestelle getrocknet ist und ihre Endfestigkeit erreicht hat
(über Nacht {mind. 8h} dürfte auch hier reichen, aber wie erwähnt, lieber länger warten als zu kurz).

==== Seitenteile ====
Nachdem die Silikonnähte der Front- und Rückseite an der Bodenplatte wirklich Endfestigkeit haben, drehen wir diese so um 90°, dass der Aufbau auf einem Seitenteil zu stehen kommt.
Jetzt ist etwas mehr Sorgfalt angesagt.

Den inneren Abstand der Küvette fixieren wir wieder mit den Teilen, welche schon zuvor den Abstand bestimmt haben. An der offenen Seite fixieren wir die Platten z.B. mit Klebeband, so dass diese nicht aus Versehen auffächern können. Somit ist über die gesamte Höhe ein gleichmäßiger Abstand gewährleistet.
Jetzt noch die Platten so ausrichten, dass diese im rechten Winkel zueinander stehen.
Auf die Kanten wird wieder das Silikon aufgetragen.
Hier ist es ratsam besonders in den Ecken keine „offene“ Stelle zu haben, da dies ein besonders kritischer Bereich ist.

Jetzt wieder trocknen lassen ...
Danach genauso mit der gegenüberliegenden Seite verfahren.

=== Finishing ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Finishing1.jpg|thumb|right|Finishing]] [[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Dichtetest1.jpg|thumb|right|Dichte-Test mit Wasser]]
Das Finishing entscheidet letztendlich ob unsere Glasküvette dicht wird oder ob diese leckt.
Zunächst entfernen wir die herausgequollenen „Silikonwürste“ auf der Außenseite mit einem Cuttermesser. Auf der Innenseite ist dieses herausgequollene Silikon nicht störend (nur optisch).
* '''Achtung:''' nicht in die Fuge hineinschneiden, sondern nur das überstehende Material entfernen.

=== Erster Dichtigkeitstest ===
Die Küvette mit Wasser füllen und entsprechende Stellen, an welchen Wasser austritt,
mit Filzstift oder Fettstift markieren. Diese Stellen müssen im letzten Schritt besonders beachtet und abgedichtet werden

=== Fugen mit der Fugenhilfe nacharbeiten ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi1.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe]]
Jetzt kommt das auch als „Fugi“ bekanntes Werkzeug zum Einsatz.
Natürlich muss es nicht das Original aus dem TV-Shopping sein, auch im Baumarkt bekommt man ein entsprechendes äquivalentes Werkzeug.
Wählt einen eurer Meinung nach einen passenden Radius an der Fugenhilfe aus.
Natürlich muss wieder alles trocken, sauber, staub- und fettfrei sein, sonst ist alles umsonst.

'''Pauschal alles noch mal mit Aceton (fettlösend) reinigen'''.

In den bereinigten Kanten an den Fugen wird nun nochmals frisches Silikon aus der Kartusche aufgetragen und mit der Fugenhilfe geformt und geglättet.
Nicht zu viel und nicht zu wenig Silikon auftragen und vor allem gleichmäßig.
Wie viel ihr verwenden müsst, bekommt ihr mit der ersten Fuge schnell heraus (Don’t Panic).
Nicht alle Fugen auf einmal nacharbeiten, erst die eine, dann die nächste Fuge.

Durch die genaue Führung mit der Fugenhilfe kann „nass in nass“ gearbeitet werden,
d.h es muss hier nicht immer wieder gewartet werden bis alles getrocknet ist.
Es geht eigentlich alles fix und sehr sauber.

=== Handhabung der Fugenhilfe ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi2.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe anwenden]]
Die Fugenhilfe wird so geführt, dass diese an den beiden Glasplatten anliegt um so überschüssiges Silikon abzuziehen.
Dabei nicht in Richtung der abgeschrägten Seite ziehen, sondern in die Richtung ziehen, zu welcher die flache Seite schaut (im Bild die abgewandte Seite).
In einem Zug ohne Unterbrechung das Silikon „abziehen“.
Ist eine Stelle mit zu wenig Silikon vorhanden einfach die betreffende Stelle mit frischem Silikon aus der Tube auffüllen und gleich noch einmal abziehen.
Die Fugenhilfe immer vor dem Abziehen von Silikon befreien (mit Küchenkrepp abwischen) „sonst verschmiert’s alles“
Übrigens: Mit Kreditkarten oder anderen Plastikkarten funktioniert dies nicht, dann lieber wieder mit dem "nassen Finger" arbeiten.

== Ein- und Anbauarbeiten ==
=== Luftverteiler ===
Hierfür benötigen wir
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_AirCurtain.jpg|thumb|right|AirCurtain und Rücklaufstopp-Ventil]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base1.jpg|thumb|right|Halter für Luftverteiler]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base2.jpg|thumb|right|Luftverteiler auf Halter fixieren]]
eine Sprudelquelle (Air Curtain),
einen PVC-Schlauch,
ein Rückschlagventil und
ein Kunststoffprofil sowie
etwas Silikon und
Frischhaltefolie.
Natürlich auch eine elektrische Luft- bzw. Membranpumpe.

Um zu verhindern, dass der Sprudelschauch nach oben treibt, verankern wir diesen auf einem Kunststoffprofil und fixieren den Schlauch mit Silikon, da dies gegen die Ätzbäder resistent ist.
Silikon haftet aber nicht auf allen Materialien, speziell nicht auf PVC und ähnlichen Kunststoffen, so behelfen wir uns mit einem Trick:
Das Kunststoffprofil hat in etwa die Abmessungen der Innenfläche unserer Glasküvette, eher etwas kleiner. Dieses Kunststoffprofil bohren wir in regelmäßigen Abständen mit ca. 4 mm durch und senken diese auf der Unterseite großzügig an. Auf diese Bohrungen geben wir großzügig Silikon, so dass dieses durch die Bohrung auf der anderen Seite austritt, zusätzlich legen wir einen Silikonstrang quer zum Profil auf.

Diese so vorbereitete Profil legen wir auf Frischhaltefolie, da diese später leicht vom getrockneten Silikon entfernt werden kann.
Darauf legen wir dann den vorher abgelängten „Air Curtain“-Schlauch und fixieren diesen wiederum mit Silikonsträngen. Diese „Konstruktion“ lassen wir über Nacht trocknen.

Da das Silikon in die Senkungen gepresst wird hält dies mechanisch, sozusagen wie ein Niet oder Druckknopf, den Luftverteiler am Profil. Das an den Seiten überstehende Silikon kann nach dem Austrocknen problemlos abgeschnitten werden oder mit Hilfe der Frischhaltefolie im feuchten Zustand in die Fugen unter dem Schlauch verteilt werden.

Das '''Silikon nicht über die gesamte Schlauchlänge verteilen''', da sonst keine Luft mehr austreten kann. Nach dem Abbinden des Silikons können die überstehenden Reste abgeschnitten werden und dann wird abschließend der PVC-Schlauch angeschlossen und dieser Luftverteiler, evtl. wieder mit etwas (sehr wenig) Silikon, am Glasküvettenboden fixiert.

=== Heizelement ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Heizelement_Halter.jpg|thumb|right|Heizungshalter]]
Für das Heizelement benötigen wir als Halter eigentlich nur ein Stück vom Kunststoffprofil, dessen Mindestabmessungen so groß sind, damit dieses nicht in die Küvette fallen kann und Platz für eine Bohrung bietet, damit dieses über den Glaskolben des Heizelementes geschoben werden kann ohne dass dieses komplett durchrutschen kann.
Die abgebildete Version zeigt den Halter mit einer zusätzlichen Bohrung zur Durchführung des Luftschlauches für den Luftverteiler.

=== Leiterplattenhalter ===
Der Leiterplattenhalter muss mehrere Eigenschaften besitzen.
* zum einen soll die Leiterplatte sicher gehalten werden,
* zum anderen muss die Leiterplatte auch am Rand von der Ätzlösung umspült werden können
* und nicht zuletzt muss der Halter an unterschiedliche Leiterplattengrößen angepasst werden können.

Eine nahezu perfekte Lösung dieser gestellten Probleme bieten die u.a. von der Fa. ISEL auch einzeln erhältlichen Leiterplattenhalter, welche auch auf die Abmessungen unserer selbst gebauten Ätzmaschiene angepasst werden kann.
* '''Achtung:''' Wenn z.B. der ISEL Platinenhalter gekauft wird, reicht der Platz für eine Europaplatine (100x160mm) nicht mehr aus, da der Halter breiter ist als der hier im folgenden beschriebene Selbstbauhalter. Es können dann eben nur schmälere (max. 100x120mm) Platinen geätzt werden.
Aber was wäre das denn für eine Bauanleitung, wenn nicht auch alles selbst gebaut bzw. beschrieben wird? (So einfach mache ich es mir dann doch nicht.)
Das Problem besteht darin, eine einfache und dennoch praktikable und relativ einfach nachzubildende Konstruktion zu finden. Die entsprechenden Profile, wie von Isel verwendet, sind nicht so leicht zu beschaffen.
Wir benötigen folgende Materialien:
Ein quadratisches Kunststoffvollprofil mit etwa 11mm (11,5mm) Kantenlänge
ein flaches Kunststoffprofil mit etwa 3mm Stärke und ca. 35mm (35,5mm) Breite
ein rundes Kunststoffvollprofil mit einem Durchmesser von ca. 7mm (7,5mm)
Kunststoff- oder Blechschrauben 3,5 x 20mm (Linsenkopf)
Die quadratischen Profile werden auf eine Länge von ca. 19 cm geschnitten, an beiden Enden mit einem Abstand von ca. 1 cm und ca. 2 cm zur Kante mit einer 8-mm-Bohrung versehen und eine Nut in das Profil von Bohrung zu Bohrung gefräst.

==== Eingefräste Nuten ====
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter1.jpg|thumb|right|Platinenhalter Oberteil]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter2.jpg|thumb|right|Platinenhalter Seitenteile]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter3.jpg|thumb|right|Platinenhalter komplett montiert]]Zum Fräsen kann eine Mini-Bohrmaschine in einem Bohrständer fixiert und mit einem entspr. Fräsbohrer bestückt werden. Das Kunststoffprofil wird dann entweder in einem Schraubstock, in welchem das Profil locker geführt wird oder an einem entspr. Anschlag geführt, damit die Nut auch gleichmäßig geführt wird. Natürlich kann auch ein Kreuzfrästisch benutzt werden, aber wer hat denn schon so was (außer mir natürlich) in seiner Werkstatt.

In die Bohrungen werden die runden, entsprechend gekürzten Kunststoffvollprofile gesteckt und später auf einer Seite verklebt, damit diese nicht herausrutschen können. Diese Stangen dienen später dazu, dass sich die Leiterplattenhalter, welche sich durch die Temperatur des Ätzbades verbiegen können, nicht zu stark auseinander biegen und somit die eingeklemmte Leiterplatte verlieren. Außerdem hat die Leiterplatte hiermit einen Halt und kann nicht aus der Halterung fallen.

==== Deckelteil ====
Deckelteil wird entsprechend der verbleibenden Länge aus dem flachen Kunststoffprofil gefertigt. (Die Breite der Glasküvette, abzüglich der Breite der Halterung für das Heizelement.
Dann wird eine Nut eingefräst, in der dann mittels Schrauben die quadratischen Halter befestigt werden. Die Nuten sollten einen Abstand zum Rand von ca. 1 cm und untereinander einen Abstand von ca. 4 cm haben, somit hat der Deckelteil noch genügend Stabilität, um nicht auseinander zu brechen und die gesamte Aufhängung am Küvettenrand zu halten.

==== Montage des Leiterplattenhalters ====
Die beiden bearbeiteten Vierkantprofile werden an einer Seite (größerer Abstand zu den Stabis) für die Schraubenaufnahme angebohrt. Mittels Schrauben werden diese am Deckelteil befestigt und die Rundstäbe durch die Bohrungen geführt. Die in die Vierkantprofile eingefrästen Nuten zeigen zueinander. Die Rundstäbe werden beide an einer Seite mit Kleber fixiert oder besser an einem Ende erhitzt und breit gedrückt (breiter als die Bohrungen im Halter).

== Endmontage ==
Die fertige Ätzmaschine kann jetzt in Betrieb genommen werden. Doch bevor ein endgültiges Befüllen mit Ätzlösung durchgeführt wird, bitte ich nochmals um einen anschließenden Dichtigkeitstest und Funktionscheck der fertigen Apparatur mit WASSER.
Der Schlauch des Luftverteilers wird über das Rückschlagventil mit der Membranpumpe verbunden und eingeschaltet.
Danach wird das Heizelement eingesetzt und in Betrieb genommen. Mit Hilfe eines Thermometers wird der Abschaltmoment auf ca. 50°C eingestellt.

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Ätzgerät_fertig.jpg|640|center|FERTIG]]

== Volumen reduzieren ==
Ist das geringe Volumen (0,5 Liter für die Ätzlösung) für eure Zwecke zu groß, könnt ihr den Küvettenboden mit Glasperlen (Deko-Glaskiesel) auffüllen.
Diese Glasperlen verdrängen die Ätzlösung und somit kann man mit weniger Lösung arbeiten.
Warum nicht eine kleinere Küvette bauen oder einfach weniger Ätzlösung ansetzen?
Das Heizelement hat eine Mindestlänge, wenn dieses Heizelement nicht komplett mit der Heizwendel unter Wasser (Ätzlösung) steht, kann dieses zerplatzen. Durch die Glaskiesel wird gewährleistet, dass das Element komplett eintaucht aber weniger Volumen in der Küvette zur kompletten Füllung benötigt wird.

==Tipps zur Pflege==
Die Ätzlösung kann auch bei Nichtgebrauch in der Küvette gelagert werden. Dann kann es jedoch vorkommen, dass sich der Sprudelschlauch mit der Zeit zusetzt. Solange die Ätzlösung noch gebrauchsfähig ist, reicht es dann diesen z.B. mit einem entgrateten Holzstab abzustreifen. Die Poren des Schlauches werden dadurch wieder frei.
Bevor man sein Ätzgerät mit einer frischen Lösung neu befüllt sollte man die komplette Küvette gründlich mit Spülmittel reinigen. Auch in einer Spülmaschine kann die Küvette (kopfüber) gereinigt werden (Achtung! "Mutti" fragen ;-)). Der Sprudelschlauch kann mit einem groben Schwamm von den z.T. unsichtbaren Ablagerungen gereinigt und somit wieder durchlässig gemacht werden.

==Mögliche Ätzlösungen==
welche für dieses Gerät geeignet sind:

===Ammoniumpersulfat===
Das Mittel wird als weißes, kristallines Pulver geliefert, sollte luftdicht gelagert werden und ist etwas umweltfreundlicher als Eisen-III-Chlorid. Es reagiert ebenfalls hygroskopisch. 500 g des Mittels reichen für 2 Liter Ätzlösung. Beim Auflösen unter Rühren kühlt sich die Lösung deutlich ab. Die frische Ätzlösung ist klar bis leicht milchig, mit zunehmendem Kupfergehalt verfärbt sie sich blau, bleibt jedoch immer durchsichtig, so dass der Ätzvorgang sehr gut kontrolliert werden kann. Die optimale Ätztemperatur beträgt ca. 40° C, sie sollte weder deutlich höher (<50° C) noch viel niedriger (>30° C) sein. Die Ätzzeit beträgt 5 bis 10 Minuten. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Ein Ansatz ist in einem geschlossenen Glasgefäß lagerbar und mehrfach verwendbar (Aufnahme von bis zu 40 g Kupfer je Liter). Bei intensiver Blaufärbung ist die Lösung verbraucht.
* Nach Abkühlen bleiben blaue Kristalle zurück, die hochgiftig sind!

===Natriumpersulfat===
'''Mein Mittel der Wahl'''.
Das als „Feinätzkristall” u.a. von Seno gehandelte Ätzmittel. Das Ätzmittel wird im Beutel für 0,5 l Ätzansatz geliefert. Es löst sich im Wasser schnell auf, kristallisiert nicht aus, ätzt mit sehr hoher Konturenschärfe und sehr geringer Unterätzung. Das Ätzen soll bei 40°C bis 50°C erfolgen. Die Ätzzeit beträgt 10 bis 20 Minuten bei frisch angesetzten Lösungen. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Die Lösung kann in einem offenen! Gefäß (z.B. die Ätzküvette) aufbewahrt werden. Durch die ständige Gasentwicklung könnte ein verschlossenes Gefäß bersten!

===Absolut ungeeignete Ätzlösungen===

* Eisen-III-Chlorid
Dieses fast schon historische Ätzmittel neigt stark zum Schäumen und würde aus der Küvette überquellen. Hierfür gibt es andere „Schaumätzgeräte“
Außerdem ist ein Begutachten der Leiterplatte und des Ätzfortschrittes durch die undurchsichtige bräunliche Lösung fast unmöglich.

* Andere schaumbildende Mittel
* Stark säurehaltige Lösungen (HCL) sind wegen der Aggressivität gegenüber der Umgebung (nicht für die Ätzmaschine) auch für Mensch und Tier nicht empfehlenswert, da durch den Luftverteiler Spritzer verusacht werden, welche sich im direkten Umfeld des Gerätes ablegen.

==Entsorgen von Ätzlösungen==
[[Bild:Aetzend.gif|left|Ätzend]][[Bild:Geshschaedl.gif|left|Gesundheitsschädlich]]Die Chemikalien bitte auf gar keinen Fall in das Abwasser leiten. Die in den Klärwerken eingesetzten Bakterien können auch durch geringste Mengen der Chemikalien und des darin gelösten Kupfers absterben. Es könnte also mit nur einer Ätzküvette eine kleine Kläranlage komplett "kippen" und dann kann es richtig teuer werden. Anleitungen, wie diese immer noch im Internet verbreitet sind und welche einem eine unproblematische Entsorgung über das Abwasser bei entsprechender Verdünnung suggerieren, sind nach aktueller Gesetzeslage nicht mehr erlaubt!

* Bitte die Chemikalien zur Reststoffverwertung / '''Sondermüllentsorgung''' bringen.
* Dies ist '''für Privatleute meist unentgeltlich''' und erspart einem viel Ärger.

==Autor==
* [[Benutzer:Darwin.nuernberg|Darwin.nuernberg]] 08:40, 26. Mai 2006 (CEST)

== Siehe auch ==
* [[Leiterplatten herstellen]]
* [[Leiterplatten Entwicklung]]
* [[Ätzgerät (einfach)]]

== Weblinks ==
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=225 Diesen (ähnlichen) Artikel als PDF aus dem RoboterNetz-Forum Downloaden]

*[http://www.glaserie.de/ Werkzeug zur Glasbearbeitung gibt's unter anderem hier (falls man intensiver damit arbeiten möchte)]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Praxis]]
[[Kategorie:Projekte]]

Ätzgerät Bauanleitung

2008-12-04T13:52:34Z

Newbie.at: /* Natriumpersulfat */

== Selbstbauanleitung für ein 1–Liter-Ätzgerät ==
(Volumen für 0,5 l Ätzlösung)

Für Leiterplatten im Europaformat (100mm x 160 mm)

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_InAction_.jpg|640px|center]]
(Die Luftblasen werden im laufenden Betrieb noch feiner und kleiner)

Bitte diese Anleitung zunächst komplett durchlesen,
bevor mit dem Nachbau und dem Materialeinkauf begonnen wird.

== Beschreibung des verwendeten Materials ==
Die meisten Materialien bekommt man
* im Baumarkt (BayWa, Hornbach, Max Bahr, OBI Baumarkt, Praktiker, TOOM ect.pp.)
* Aquariumszubehör (auch in vielen OBI Märkten)
Ja, ihr habt richtig gelesen, genau die gleichen Materialien wie in der vorliegenden Bauanleitung bekommt man zwar im einschlägigen Elektronik-Fachmarkt, sind dort jedoch um ein Vielfaches teurer als im Aquariumzubehörhandel.

==== Glasplatten ====
Sämtliche Glasplatten sollten, sofern verfügbar, eine Stärke von 5 mm haben.
Geringere Plattenstärken sind anfälliger für Bruch oder Risse.

Von Kunststoffglas wie Plexi- oder Acrylglas rate ich ab, da dies matt und bei den im Ätzprozess verwendeten Temperaturen (50°C bis 80°C) brüchig wird. Außerdem lässt sich Glas (mit entsprechender Übung) besser und einfacher verarbeiten. Glas ist, entgegen verbreiteter Meinung, sehr leicht zu verarbeiten, wenn man sich an gewisse Regeln hält und etwas Übung hat. Wer den Zuschnitt von Glas scheut, kann sich beim Glaser entsprechende (fertige) Zuschnitte (aus Resten) besorgen. Die Reste dürften auch relativ günstig zu erstehen sein. Eine geschnittene (sauber gebrochene) Glasplatte hat im Gegensatz zu gesplittertem Glas keine so scharfen Kanten, jedenfalls sind diese bei weitem nicht so gefährlich. Trotzdem sollten die Kanten abgestumpft werden, außerdem begünstigt dies auch das Verkleben der Glasplatten untereinander. Hierzu reicht es meist aus die Kanten z.B. mit einem Edelkorund oder Diamantschleifstift (wie für viele Mini–Bohrmaschinen erhältlich) zu entgraten. Wer hat, darf natürlich auch seine Glasschleifmaschine (wie für Tiffany-Glastechnik) einsetzen.

==== Luftverteiler für Umwälzung ====
(Aquaristik) Air Curtain. Ein poröser Schlauch, durch welchen die eingeblasene Luft über dessen gesamte Länge in kleinen Bläschen austritt. Diese Bläschen sorgen durch ihr Aufsteigen dafür, dass das Ätzbad in Bewegung kommt, um so eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Apparatur zu gewährleisten und das Aufheizen zu beschleunigen und zum anderen, dass die Leiterplatte schneller und gleichmäßiger geätzt wird. Andere Möglichkeiten das Ätzbad umzuwälzen, z.B. durch Umpumpen, sind für diese Anwendung finanziell nicht akzeptabel, da alle Komponenten säurefest sein müssten.

==== Membran-Luftpumpe ====
(Aquaristik) diese sorgt für die benötigte Luft des Luftverteilers

==== Rücklaufstopp (Ventil) ====
(Aquaristik) um zu verhindern, dass Ätzlösung über den Luftschlauch in die Luftpumpe und aus dem Gerät ausläuft ist diese geringe Investition ein absolutes Muss

==== PVC-Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) verbindet die Luftpumpe über das Ventil mit dem Luftverteiler.

==== Latex Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) aus Latex lieber als aus PVC; säurebeständiger. Schlauch aus PVC wird mit der Zeit porös. 4.99 €

==== Heizelement ====
(Aquaristik/Elektronik Bedarf) sorgt für die benötigte Temperatur. Ein in einem Glaskolben wasserdicht eingebautes Heizelement mit Thermostat, welches in die Lösung eintaucht und diese erwärmt.

----

Wer sich aufgrund fehlender Infos oder Datenblätter nicht entscheiden kann und dennoch eine zuverlässige Heizung erstehen möchte, dem sind von mir folgende Heizungen empfohlen:

'''Von Reichelt:''' Heizung0 € 1,50 - Heizung1 € 29,65 - Heizung2 € 19.95

'''Von Conrad:''' 552020 - 62 € 29,95 - 530425 - 62 € 32,95

(Preisinfo vom 29.10.2005)

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==== Silikon und Pistole für die Kartusche ====
(Baumarkt) Sanitärsilikon (essigvernetzt) für Glasabdichtung / Verklebung. Bitte kein Acryl oder sonstiges Fugen- oder Bausilikon verwenden, dies haftet nicht so gut, dichtet nicht wie benötigt und wird auf Dauer gesehen brüchig und undicht.

==== Fugenhilfe ====
Ein aus PVC bestehendes Fugenprofil hilft die Silikonnähte sauber zu verstreichen. Die Zeiten, in welchen man das Silikon mit dem in Spülmittel getränktem Finger verstrichen hat, sind ein für allemal vorbei. In einigen Home-Shopping-Sendern auch als „Fugi“ beworben und hat nichts mit Pilzen zu tun.

==== Kunststoffprofile und Kunststoffplatten ====
(Baumarkt) Zur Erstellung der Halter für die Leiterplatten und als Montagegerüst für den Luftverteiler sowie des Heizelementes.

== Dimensionierung ==
Bevor wir uns an die Materialbeschaffung machen und uns mit der Größe befassen, müssen wir einiges berücksichtigen: Breite der Glasküvette: Das Heizelement befindet sich in einem Glaskolben, welcher einen Durchmesser von mind. 20 mm hat. Somit entspricht die Breite der Glasküvette mindestens diesem Maß. Länge der Glasküvette: Die Länge der Glasküvette richtet sich nach mehreren Faktoren:
* Durchmesser des Heizelements + Spielraum
* Breite der maximalen Leiterplattenbreite (welche geätzt werden kann/soll)
* Breite der Halterung + Spielraum für die Leiterplatte, um diese ins Ätzbad tauchen und herausnehmen zu können.
* Platz für den Luftschlauch, welcher den Luftverteiler versorgt
Die Höhe der Glasküvette ist vom Volumen abhängig, Breite und Länge sowie Verdrängung des Heizelementes und der Halter + Abstand, damit die Luftbläschen, welche ebenfalls die Lösung verdrängen und somit den Pegel anheben und die aufsteigenden (welche auf der Oberfläche zerplatzen und daher spritzen) die Küvette nicht zum Überlaufen bringen. Für den Luftverteilschlauch (am Boden der Küvette) muss ebenfalls etwas Platz berücksichtigt werden.

'''Prinzipielle Bestimmung der Glasküvettengröße'''

Innenmaße
{|{{Blauetabelle}}

|Breite:
|25mm
|20mm Heizelement + 5mm Spielraum
|-
|Länge:
|210mm
|160mm Leiterplatte
|-
|
|
|2x 20mm für die Halter
|-
|
|
|10mm für den Luftschlauch
|-
|
|
|20mm Heizelement
|-
|Höhe:
|220mm
|Volumen / Breite / Länge = Höhe + Spielraum
|-
|
|
|Volumen sollte 1 l betragen (1000000 mm³)
|-
|
|
|1000000 / 210 / 25 ~ 190,5 mm + 30 mm Spielraum
|}

Mit etwas angepassten Werten
(damit das Ganze etwas ansprechender aussieht):
{|
|B
|=
|25 mm
|-
|L
|=
|230 mm
|-
|H
|=
|200 mm
|}
Mit diesen Werten kann eine Europaplatine (160 mm x 100 mm) spielend „gebadet“ werden.
Bestimmung der Glasplattengröße.
Da sich Glasplatten mit einer Stärke von 5 mm und einer Breite von 25 mm nur für sehr geübte Hobbyglaser verarbeiten lassen, wähle ich eine breitere Variante, welche an den Stirnseiten verklebt wird; die verleiht der Glasküvette außerdem einen besseren Stand.

=== Glaszuschnitte === Maße etwas abgeändert:
{|{{Blauetabelle}}
|Seitenteile:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (Höhe) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|-
|Vorder/Rückseiten:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''210 mm''' (Breite) '''x 220 mm''' (Höhe)
|-
|Fußplatte:
| 1x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (210 mm + 10 mm (Breite + Überhang)) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|}

== Nachbau Schritt für Schritt ==
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen1.jpg|thumb|right|Stumpfschleifen mit einer Glasschleifmaschine]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen2.jpg|thumb|right|Kanten mit einem Edelkorund stumpfschleifen]]
ACHTUNG: '''Immer mit Schutzbrille arbeiten!'''

Besonders beim Schleifen springen feine Glassplitter herum, welche die Augen verletzen können.

===Materialbearbeitung===
* 1. Die Glasplatten werden den Abmessungen entsprechend zugeschnitten (gebrochen)
TIPP:
Wer sein Glas selbst schneiden will, dem sei folgender Hinweis gegeben.
Die Bruchstelle wird sauberer, wenn man den Schnitt vor dem Brechen mit Wasser vernetzt.
Noch bessere Ergebnisse erzielt man, wenn man den Glasschneider mit Schneidöl (Kriechöl wie z.B. Balistol) tränkt.

Es gibt sogar Glasschneider mit eingebautem Öltank, diese kosten ab € 35,- aber dies ist für nur einmaligen Gebrauch etwas zuviel.

Einen sauberen Schnitt kann man kaum erkennen, ist die Schnittlinie hingegen deutlich sichtbar (ausgefranst,) deutet dies auf eine ungenaue Schnittführung oder einen defekten Glasschneider hin. Man kann sogar während des Anschneidens hören ob dieser gelingt oder unsauber wird (Übung ist alles). Mit unsauberen Schnittlinien wird dann auch die Bruchstelle unregelmäßig und „fransig“ oder wellig.
Ein gemäßigter nicht zu kräftiger Schlag auf die dem Schnitt abgewandten Seite der Platte lässt diese einreißen. Ein dünnes Hölzchen (Zahnstocher) direkt unter den Schnitt gelegt und mit den Daumen soweit wie möglich links und rechts vom Schnitt entfernt auf die Glasplatte drücken (Knack).

* 2. Die Kanten müssen geschliffen (entgratet) werden, damit man sich nicht daran verletzen und der Silikon-Kleber besser haften kann (bessere Verbindung).
Dies kann, falls verfügbar, mit einem Glasschleifgerät (Diamantschleifkopf) oder mit weniger Aufwand aber ebenso effektiv, mit einer Minibohrmaschine und einem Edelkorund-Schleifstein erfolgen.

Auch mit Korund beschichtetes Schleifpapier (Teller-Schleifgeräte) kann verwendet werden.

=== Verkleben der einzelnen Teile ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben1.jpg|thumb|right|Silikonauftrag]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben2.jpg|thumb|right|Immer einen dünnen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen (elastische Fuge)]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben3.jpg|thumb|right|ungenutzte Glasplatten dienen als Abstandshalter bis das Silikon getrocknet ist]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben6.jpg|thumb|right|Silikon auftragen]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben5.jpg|thumb|right|Glasplatte nur leicht andrücken, wieder einen schmalen, aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen]]

Die einzelnen Glasplatten werden mit Silikon verklebt. Nur essigvernetztes Sanitärsilikon verwenden, transparent oder gefärbt ist egal.
Acryl oder Bausilikon ist ungeeignet.

Um eine einwandfreie Klebestelle zu gewährleisten müssen die betroffenen Stellen absolut sauber, trocken und fettfrei sein. Auch Fingerabdrücke beeinflussen die Klebekraft.
Am besten die entsprechenden Stellen unmittelbar vorher mit ACETON und einem Küchenkrepp reinigen. Nagellackentferner enthält oft auch Aceton, ist aber wegen der beigemengten Öle und Pflegemittel ungeeignet.
„Normales“ Aceton ist im Baumarkt oder in einer Drogerie erhältlich.

====Rückwärtiges- und Bodenteil====
Die ersten beiden Bauteile werden zusammengefügt.

Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
So bleibt die Fuge elastisch und kann besser trocknen.

Kleinere Fehlstellen ohne dichte Verklebung sind hier zunächst nicht so tragisch. Die endgültige Dichtigkeit wird am Schluss sichergestellt.
Hier geht es zunächst um die mechanische Stabilität. Nicht alle Bauteile auf einmal zusammenfügen, hier ist viel Geduld notwendig. Zunächst sollte die erste Verbindung aushärten, bevor man mit der nächsten weitermacht. Dies kann durchaus einen ganzen Tag dauern (je nach Silikon). Oberflächlich getrocknetes Silikon ist im Kern noch lange nicht fest, daher lieber etwas mehr Zeit verstreichen lassen als zuwenig. Im schlimmsten Falle haften die einzelne Teile nicht fest genug aneinander. Nach ca. 12h dürfte allerdings eine genügende Trocknung erreicht sein.
Jetzt darf diese erste Klebestelle erst einmal bis zur Festigkeit austrocknen.

==== Frontseitiges- und Bodenteil ====
Ist diese erste Verklebung nun getrocknet, legt man wieder einige Reststücke von den Glasplatten oder was man sonst so findet, um die 2. Platte mit einem Abstand (25 mm) auflegen zu können. Wichtig ist, dass die Platte stabil zu liegen kommt und nicht verwackelt sowie dass die Ränder frei bleiben.
Diesmal sollten es aber so ziemlich genau die berechneten 25 mm sein.

Auf diesen Abstandshalter legt man dann die zweite, mit an der eine Kante mit Silikon vorbereitete Glasplatte und bringt diese in Stellung (Kontakt mit geringem Spalt zur Bodenplatte, so dass das Silikon gut anhaftet).
Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
Nun wieder warten, bis die Klebestelle getrocknet ist und ihre Endfestigkeit erreicht hat
(über Nacht {mind. 8h} dürfte auch hier reichen, aber wie erwähnt, lieber länger warten als zu kurz).

==== Seitenteile ====
Nachdem die Silikonnähte der Front- und Rückseite an der Bodenplatte wirklich Endfestigkeit haben, drehen wir diese so um 90°, dass der Aufbau auf einem Seitenteil zu stehen kommt.
Jetzt ist etwas mehr Sorgfalt angesagt.

Den inneren Abstand der Küvette fixieren wir wieder mit den Teilen, welche schon zuvor den Abstand bestimmt haben. An der offenen Seite fixieren wir die Platten z.B. mit Klebeband, so dass diese nicht aus Versehen auffächern können. Somit ist über die gesamte Höhe ein gleichmäßiger Abstand gewährleistet.
Jetzt noch die Platten so ausrichten, dass diese im rechten Winkel zueinander stehen.
Auf die Kanten wird wieder das Silikon aufgetragen.
Hier ist es ratsam besonders in den Ecken keine „offene“ Stelle zu haben, da dies ein besonders kritischer Bereich ist.

Jetzt wieder trocknen lassen ...
Danach genauso mit der gegenüberliegenden Seite verfahren.

=== Finishing ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Finishing1.jpg|thumb|right|Finishing]] [[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Dichtetest1.jpg|thumb|right|Dichte-Test mit Wasser]]
Das Finishing entscheidet letztendlich ob unsere Glasküvette dicht wird oder ob diese leckt.
Zunächst entfernen wir die herausgequollenen „Silikonwürste“ auf der Außenseite mit einem Cuttermesser. Auf der Innenseite ist dieses herausgequollene Silikon nicht störend (nur optisch).
* '''Achtung:''' nicht in die Fuge hineinschneiden, sondern nur das überstehende Material entfernen.

=== Erster Dichtigkeitstest ===
Die Küvette mit Wasser füllen und entsprechende Stellen, an welchen Wasser austritt,
mit Filzstift oder Fettstift markieren. Diese Stellen müssen im letzten Schritt besonders beachtet und abgedichtet werden

=== Fugen mit der Fugenhilfe nacharbeiten ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi1.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe]]
Jetzt kommt das auch als „Fugi“ bekanntes Werkzeug zum Einsatz.
Natürlich muss es nicht das Original aus dem TV-Shopping sein, auch im Baumarkt bekommt man ein entsprechendes äquivalentes Werkzeug.
Wählt einen eurer Meinung nach einen passenden Radius an der Fugenhilfe aus.
Natürlich muss wieder alles trocken, sauber, staub- und fettfrei sein, sonst ist alles umsonst.

'''Pauschal alles noch mal mit Aceton (fettlösend) reinigen'''.

In den bereinigten Kanten an den Fugen wird nun nochmals frisches Silikon aus der Kartusche aufgetragen und mit der Fugenhilfe geformt und geglättet.
Nicht zu viel und nicht zu wenig Silikon auftragen und vor allem gleichmäßig.
Wie viel ihr verwenden müsst, bekommt ihr mit der ersten Fuge schnell heraus (Don’t Panic).
Nicht alle Fugen auf einmal nacharbeiten, erst die eine, dann die nächste Fuge.

Durch die genaue Führung mit der Fugenhilfe kann „nass in nass“ gearbeitet werden,
d.h es muss hier nicht immer wieder gewartet werden bis alles getrocknet ist.
Es geht eigentlich alles fix und sehr sauber.

=== Handhabung der Fugenhilfe ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi2.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe anwenden]]
Die Fugenhilfe wird so geführt, dass diese an den beiden Glasplatten anliegt um so überschüssiges Silikon abzuziehen.
Dabei nicht in Richtung der abgeschrägten Seite ziehen, sondern in die Richtung ziehen, zu welcher die flache Seite schaut (im Bild die abgewandte Seite).
In einem Zug ohne Unterbrechung das Silikon „abziehen“.
Ist eine Stelle mit zu wenig Silikon vorhanden einfach die betreffende Stelle mit frischem Silikon aus der Tube auffüllen und gleich noch einmal abziehen.
Die Fugenhilfe immer vor dem Abziehen von Silikon befreien (mit Küchenkrepp abwischen) „sonst verschmiert’s alles“
Übrigens: Mit Kreditkarten oder anderen Plastikkarten funktioniert dies nicht, dann lieber wieder mit dem "nassen Finger" arbeiten.

== Ein- und Anbauarbeiten ==
=== Luftverteiler ===
Hierfür benötigen wir
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_AirCurtain.jpg|thumb|right|AirCurtain und Rücklaufstopp-Ventil]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base1.jpg|thumb|right|Halter für Luftverteiler]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base2.jpg|thumb|right|Luftverteiler auf Halter fixieren]]
eine Sprudelquelle (Air Curtain),
einen PVC-Schlauch,
ein Rückschlagventil und
ein Kunststoffprofil sowie
etwas Silikon und
Frischhaltefolie.
Natürlich auch eine elektrische Luft- bzw. Membranpumpe.

Um zu verhindern, dass der Sprudelschauch nach oben treibt, verankern wir diesen auf einem Kunststoffprofil und fixieren den Schlauch mit Silikon, da dies gegen die Ätzbäder resistent ist.
Silikon haftet aber nicht auf allen Materialien, speziell nicht auf PVC und ähnlichen Kunststoffen, so behelfen wir uns mit einem Trick:
Das Kunststoffprofil hat in etwa die Abmessungen der Innenfläche unserer Glasküvette, eher etwas kleiner. Dieses Kunststoffprofil bohren wir in regelmäßigen Abständen mit ca. 4 mm durch und senken diese auf der Unterseite großzügig an. Auf diese Bohrungen geben wir großzügig Silikon, so dass dieses durch die Bohrung auf der anderen Seite austritt, zusätzlich legen wir einen Silikonstrang quer zum Profil auf.

Diese so vorbereitete Profil legen wir auf Frischhaltefolie, da diese später leicht vom getrockneten Silikon entfernt werden kann.
Darauf legen wir dann den vorher abgelängten „Air Curtain“-Schlauch und fixieren diesen wiederum mit Silikonsträngen. Diese „Konstruktion“ lassen wir über Nacht trocknen.

Da das Silikon in die Senkungen gepresst wird hält dies mechanisch, sozusagen wie ein Niet oder Druckknopf, den Luftverteiler am Profil. Das an den Seiten überstehende Silikon kann nach dem Austrocknen problemlos abgeschnitten werden oder mit Hilfe der Frischhaltefolie im feuchten Zustand in die Fugen unter dem Schlauch verteilt werden.

Das '''Silikon nicht über die gesamte Schlauchlänge verteilen''', da sonst keine Luft mehr austreten kann. Nach dem Abbinden des Silikons können die überstehenden Reste abgeschnitten werden und dann wird abschließend der PVC-Schlauch angeschlossen und dieser Luftverteiler, evtl. wieder mit etwas (sehr wenig) Silikon, am Glasküvettenboden fixiert.

=== Heizelement ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Heizelement_Halter.jpg|thumb|right|Heizungshalter]]
Für das Heizelement benötigen wir als Halter eigentlich nur ein Stück vom Kunststoffprofil, dessen Mindestabmessungen so groß sind, damit dieses nicht in die Küvette fallen kann und Platz für eine Bohrung bietet, damit dieses über den Glaskolben des Heizelementes geschoben werden kann ohne dass dieses komplett durchrutschen kann.
Die abgebildete Version zeigt den Halter mit einer zusätzlichen Bohrung zur Durchführung des Luftschlauches für den Luftverteiler.

=== Leiterplattenhalter ===
Der Leiterplattenhalter muss mehrere Eigenschaften besitzen.
* zum einen soll die Leiterplatte sicher gehalten werden,
* zum anderen muss die Leiterplatte auch am Rand von der Ätzlösung umspült werden können
* und nicht zuletzt muss der Halter an unterschiedliche Leiterplattengrößen angepasst werden können.

Eine nahezu perfekte Lösung dieser gestellten Probleme bieten die u.a. von der Fa. ISEL auch einzeln erhältlichen Leiterplattenhalter, welche auch auf die Abmessungen unserer selbst gebauten Ätzmaschiene angepasst werden kann.
* '''Achtung:''' Wenn z.B. der ISEL Platinenhalter gekauft wird, reicht der Platz für eine Europaplatine (100x160mm) nicht mehr aus, da der Halter breiter ist als der hier im folgenden beschriebene Selbstbauhalter. Es können dann eben nur schmälere (max. 100x120mm) Platinen geätzt werden.
Aber was wäre das denn für eine Bauanleitung, wenn nicht auch alles selbst gebaut bzw. beschrieben wird? (So einfach mache ich es mir dann doch nicht.)
Das Problem besteht darin, eine einfache und dennoch praktikable und relativ einfach nachzubildende Konstruktion zu finden. Die entsprechenden Profile, wie von Isel verwendet, sind nicht so leicht zu beschaffen.
Wir benötigen folgende Materialien:
Ein quadratisches Kunststoffvollprofil mit etwa 11mm (11,5mm) Kantenlänge
ein flaches Kunststoffprofil mit etwa 3mm Stärke und ca. 35mm (35,5mm) Breite
ein rundes Kunststoffvollprofil mit einem Durchmesser von ca. 7mm (7,5mm)
Kunststoff- oder Blechschrauben 3,5 x 20mm (Linsenkopf)
Die quadratischen Profile werden auf eine Länge von ca. 19 cm geschnitten, an beiden Enden mit einem Abstand von ca. 1 cm und ca. 2 cm zur Kante mit einer 8-mm-Bohrung versehen und eine Nut in das Profil von Bohrung zu Bohrung gefräst.

==== Eingefräste Nuten ====
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter1.jpg|thumb|right|Platinenhalter Oberteil]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter2.jpg|thumb|right|Platinenhalter Seitenteile]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter3.jpg|thumb|right|Platinenhalter komplett montiert]]Zum Fräsen kann eine Mini-Bohrmaschine in einem Bohrständer fixiert und mit einem entspr. Fräsbohrer bestückt werden. Das Kunststoffprofil wird dann entweder in einem Schraubstock, in welchem das Profil locker geführt wird oder an einem entspr. Anschlag geführt, damit die Nut auch gleichmäßig geführt wird. Natürlich kann auch ein Kreuzfrästisch benutzt werden, aber wer hat denn schon so was (außer mir natürlich) in seiner Werkstatt.

In die Bohrungen werden die runden, entsprechend gekürzten Kunststoffvollprofile gesteckt und später auf einer Seite verklebt, damit diese nicht herausrutschen können. Diese Stangen dienen später dazu, dass sich die Leiterplattenhalter, welche sich durch die Temperatur des Ätzbades verbiegen können, nicht zu stark auseinander biegen und somit die eingeklemmte Leiterplatte verlieren. Außerdem hat die Leiterplatte hiermit einen Halt und kann nicht aus der Halterung fallen.

==== Deckelteil ====
Deckelteil wird entsprechend der verbleibenden Länge aus dem flachen Kunststoffprofil gefertigt. (Die Breite der Glasküvette, abzüglich der Breite der Halterung für das Heizelement.
Dann wird eine Nut eingefräst, in der dann mittels Schrauben die quadratischen Halter befestigt werden. Die Nuten sollten einen Abstand zum Rand von ca. 1 cm und untereinander einen Abstand von ca. 4 cm haben, somit hat der Deckelteil noch genügend Stabilität, um nicht auseinander zu brechen und die gesamte Aufhängung am Küvettenrand zu halten.

==== Montage des Leiterplattenhalters ====
Die beiden bearbeiteten Vierkantprofile werden an einer Seite (größerer Abstand zu den Stabis) für die Schraubenaufnahme angebohrt. Mittels Schrauben werden diese am Deckelteil befestigt und die Rundstäbe durch die Bohrungen geführt. Die in die Vierkantprofile eingefrästen Nuten zeigen zueinander. Die Rundstäbe werden beide an einer Seite mit Kleber fixiert oder besser an einem Ende erhitzt und breit gedrückt (breiter als die Bohrungen im Halter).

== Endmontage ==
Die fertige Ätzmaschine kann jetzt in Betrieb genommen werden. Doch bevor ein endgültiges Befüllen mit Ätzlösung durchgeführt wird, bitte ich nochmals um einen anschließenden Dichtigkeitstest und Funktionscheck der fertigen Apparatur mit WASSER.
Der Schlauch des Luftverteilers wird über das Rückschlagventil mit der Membranpumpe verbunden und eingeschaltet.
Danach wird das Heizelement eingesetzt und in Betrieb genommen. Mit Hilfe eines Thermometers wird der Abschaltmoment auf ca. 50°C eingestellt.

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Ätzgerät_fertig.jpg|640|center|FERTIG]]

== Volumen reduzieren ==
Ist das geringe Volumen (0,5 Liter für die Ätzlösung) für eure Zwecke zu groß, könnt ihr den Küvettenboden mit Glasperlen (Deko-Glaskiesel) auffüllen.
Diese Glasperlen verdrängen die Ätzlösung und somit kann man mit weniger Lösung arbeiten.
Warum nicht eine kleinere Küvette bauen oder einfach weniger Ätzlösung ansetzen?
Das Heizelement hat eine Mindestlänge, wenn dieses Heizelement nicht komplett mit der Heizwendel unter Wasser (Ätzlösung) steht, kann dieses zerplatzen. Durch die Glaskiesel wird gewährleistet, dass das Element komplett eintaucht aber weniger Volumen in der Küvette zur kompletten Füllung benötigt wird.

==Tipps zur Pflege==
Die Ätzlösung kann auch bei Nichtgebrauch in der Küvette gelagert werden. Dann kann es jedoch vorkommen, dass sich der Sprudelschlauch mit der Zeit zusetzt. Solange die Ätzlösung noch gebrauchsfähig ist, reicht es dann diesen z.B. mit einem entgrateten Holzstab abzustreifen. Die Poren des Schlauches werden dadurch wieder frei.
Bevor man sein Ätzgerät mit einer frischen Lösung neu befüllt sollte man die komplette Küvette gründlich mit Spülmittel reinigen. Auch in einer Spülmaschine kann die Küvette (kopfüber) gereinigt werden (Achtung! "Mutti" fragen ;-)). Der Sprudelschlauch kann mit einem groben Schwamm von den z.T. unsichtbaren Ablagerungen gereinigt und somit wieder durchlässig gemacht werden.

==Mögliche Ätzlösungen==
welche für dieses Gerät geeignet sind:

===Ammoniumpersulfat===
Das Mittel wird als weißes, kristallines Pulver geliefert, sollte luftdicht gelagert werden und ist etwas umweltfreundlicher als Eisen-III-Chlorid. Es reagiert ebenfalls hygroskopisch. 500 g des Mittels reichen für 2 Liter Ätzlösung. Beim Auflösen unter Rühren kühlt sich die Lösung deutlich ab. Die frische Ätzlösung ist klar bis leicht milchig, mit zunehmendem Kupfergehalt verfärbt sie sich blau, bleibt jedoch immer durchsichtig, so dass der Ätzvorgang sehr gut kontrolliert werden kann. Die optimale Ätztemperatur beträgt ca. 40° C, sie sollte weder deutlich höher (<50° C) noch viel niedriger (>30° C) sein. Die Ätzzeit beträgt 5 bis 10 Minuten. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Ein Ansatz ist in einem geschlossenen Glasgefäß lagerbar und mehrfach verwendbar (Aufnahme von bis zu 40 g Kupfer je Liter). Bei intensiver Blaufärbung ist die Lösung verbraucht.
* Nach Abkühlen bleiben blaue Kristalle zurück, die hochgiftig sind!

===Natriumpersulfat===
'''Mein Mittel der Wahl'''.
Das als „Feinätzkristall” u.a. von Seno gehandelte Ätzmittel. Das Ätzmittel wird im Beutel für 0,5 l Ätzansatz geliefert. Es löst sich im Wasser schnell auf, kristallisiert nicht aus, ätzt mit sehr hoher Konturenschärfe und sehr geringer Unterätzung. Das Ätzen soll bei 40°C bis 50°C erfolgen. Die Ätzzeit beträgt 10 bis 20 Minuten bei frisch angesetzten Lösungen. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Die Lösung kann in einem offenen! Gefäß (z.B. die Ätzküvette) aufbewahrt werden. Durch die ständige Gasentwicklung könnte ein verschlossenes Gefäß bersten!

===Absolut ungeeignete Ätzlösungen===

* Eisen III Chlorid
Dieses, fast schon historische Ätzmittel, neigt stark zum Schäumen und würde aus der Küvette überquellen. Hierfür gibt es andere „Schaumätzgeräte“
Außerdem ist ein begutachten der Leiterplatte und des Ätzfortschrittes durch die undurchsichtige bräunliche Lösung fast unmöglich.

* Andere schaumbildende Mittel
* Stark säurehaltige Lösungen (HCL) sind wegen der Agressivität gegenüber der Umgebung (nicht für die Ätzmaschine) auch für Mensch und Tier nicht empfehlenswert, da durch den Luftverteiler spritzer verusacht werden, welche sich im direkten Umfeld des Gerätes ablegen.

==Entsorgen von Ätzlösungen==
[[Bild:Aetzend.gif|left|Ätzend]][[Bild:Geshschaedl.gif|left|Gesundheitsschädlich]]Die Chemikalien bitte auf gar keinen Fall in das Abwasser leiten. Die in den Klärwerken eingesetzten Bakterien können auch durch geringste Mengen der Chemikalien und des darin gelösten Kupfers absterben. Es könnte also mit nur einer Ätzküvette eine kleine Kläranlage komplett "kippen" und dann kann es richtig teuer werden. Anleitungen, wie diese immer noch im Internet verbreitet sind und welche einem eine unproblematische Entsorgung über das Abwasser bei entsprechender Verdünnung suggerieren, sind nach aktueller Gesetzeslage nicht mehr erlaubt!

* Bitte die Chemikalien zur Reststoffverwertung / '''Sondermüllentsorgung''' bringen.
* Dies ist '''für Privatleute meist unentgeltlich''' und erspart einem viel Ärger.

==Autor==
* [[Benutzer:Darwin.nuernberg|Darwin.nuernberg]] 08:40, 26. Mai 2006 (CEST)

== Siehe auch ==
* [[Leiterplatten herstellen]]
* [[Leiterplatten Entwicklung]]
* [[Ätzgerät (einfach)]]

== Weblinks ==
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=225 Diesen (ähnlichen) Artikel als PDF aus dem RoboterNetz-Forum Downloaden]

*[http://www.glaserie.de/ Werkzeug zur Glasbearbeitung gibt's unter anderem hier (falls man intensiver damit arbeiten möchte)]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Praxis]]
[[Kategorie:Projekte]]

Ätzgerät Bauanleitung

2008-12-04T13:50:35Z

Newbie.at: /* Tipps zur Pflege */

== Selbstbauanleitung für ein 1–Liter-Ätzgerät ==
(Volumen für 0,5 l Ätzlösung)

Für Leiterplatten im Europaformat (100mm x 160 mm)

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_InAction_.jpg|640px|center]]
(Die Luftblasen werden im laufenden Betrieb noch feiner und kleiner)

Bitte diese Anleitung zunächst komplett durchlesen,
bevor mit dem Nachbau und dem Materialeinkauf begonnen wird.

== Beschreibung des verwendeten Materials ==
Die meisten Materialien bekommt man
* im Baumarkt (BayWa, Hornbach, Max Bahr, OBI Baumarkt, Praktiker, TOOM ect.pp.)
* Aquariumszubehör (auch in vielen OBI Märkten)
Ja, ihr habt richtig gelesen, genau die gleichen Materialien wie in der vorliegenden Bauanleitung bekommt man zwar im einschlägigen Elektronik-Fachmarkt, sind dort jedoch um ein Vielfaches teurer als im Aquariumzubehörhandel.

==== Glasplatten ====
Sämtliche Glasplatten sollten, sofern verfügbar, eine Stärke von 5 mm haben.
Geringere Plattenstärken sind anfälliger für Bruch oder Risse.

Von Kunststoffglas wie Plexi- oder Acrylglas rate ich ab, da dies matt und bei den im Ätzprozess verwendeten Temperaturen (50°C bis 80°C) brüchig wird. Außerdem lässt sich Glas (mit entsprechender Übung) besser und einfacher verarbeiten. Glas ist, entgegen verbreiteter Meinung, sehr leicht zu verarbeiten, wenn man sich an gewisse Regeln hält und etwas Übung hat. Wer den Zuschnitt von Glas scheut, kann sich beim Glaser entsprechende (fertige) Zuschnitte (aus Resten) besorgen. Die Reste dürften auch relativ günstig zu erstehen sein. Eine geschnittene (sauber gebrochene) Glasplatte hat im Gegensatz zu gesplittertem Glas keine so scharfen Kanten, jedenfalls sind diese bei weitem nicht so gefährlich. Trotzdem sollten die Kanten abgestumpft werden, außerdem begünstigt dies auch das Verkleben der Glasplatten untereinander. Hierzu reicht es meist aus die Kanten z.B. mit einem Edelkorund oder Diamantschleifstift (wie für viele Mini–Bohrmaschinen erhältlich) zu entgraten. Wer hat, darf natürlich auch seine Glasschleifmaschine (wie für Tiffany-Glastechnik) einsetzen.

==== Luftverteiler für Umwälzung ====
(Aquaristik) Air Curtain. Ein poröser Schlauch, durch welchen die eingeblasene Luft über dessen gesamte Länge in kleinen Bläschen austritt. Diese Bläschen sorgen durch ihr Aufsteigen dafür, dass das Ätzbad in Bewegung kommt, um so eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Apparatur zu gewährleisten und das Aufheizen zu beschleunigen und zum anderen, dass die Leiterplatte schneller und gleichmäßiger geätzt wird. Andere Möglichkeiten das Ätzbad umzuwälzen, z.B. durch Umpumpen, sind für diese Anwendung finanziell nicht akzeptabel, da alle Komponenten säurefest sein müssten.

==== Membran-Luftpumpe ====
(Aquaristik) diese sorgt für die benötigte Luft des Luftverteilers

==== Rücklaufstopp (Ventil) ====
(Aquaristik) um zu verhindern, dass Ätzlösung über den Luftschlauch in die Luftpumpe und aus dem Gerät ausläuft ist diese geringe Investition ein absolutes Muss

==== PVC-Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) verbindet die Luftpumpe über das Ventil mit dem Luftverteiler.

==== Latex Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) aus Latex lieber als aus PVC; säurebeständiger. Schlauch aus PVC wird mit der Zeit porös. 4.99 €

==== Heizelement ====
(Aquaristik/Elektronik Bedarf) sorgt für die benötigte Temperatur. Ein in einem Glaskolben wasserdicht eingebautes Heizelement mit Thermostat, welches in die Lösung eintaucht und diese erwärmt.

----

Wer sich aufgrund fehlender Infos oder Datenblätter nicht entscheiden kann und dennoch eine zuverlässige Heizung erstehen möchte, dem sind von mir folgende Heizungen empfohlen:

'''Von Reichelt:''' Heizung0 € 1,50 - Heizung1 € 29,65 - Heizung2 € 19.95

'''Von Conrad:''' 552020 - 62 € 29,95 - 530425 - 62 € 32,95

(Preisinfo vom 29.10.2005)

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==== Silikon und Pistole für die Kartusche ====
(Baumarkt) Sanitärsilikon (essigvernetzt) für Glasabdichtung / Verklebung. Bitte kein Acryl oder sonstiges Fugen- oder Bausilikon verwenden, dies haftet nicht so gut, dichtet nicht wie benötigt und wird auf Dauer gesehen brüchig und undicht.

==== Fugenhilfe ====
Ein aus PVC bestehendes Fugenprofil hilft die Silikonnähte sauber zu verstreichen. Die Zeiten, in welchen man das Silikon mit dem in Spülmittel getränktem Finger verstrichen hat, sind ein für allemal vorbei. In einigen Home-Shopping-Sendern auch als „Fugi“ beworben und hat nichts mit Pilzen zu tun.

==== Kunststoffprofile und Kunststoffplatten ====
(Baumarkt) Zur Erstellung der Halter für die Leiterplatten und als Montagegerüst für den Luftverteiler sowie des Heizelementes.

== Dimensionierung ==
Bevor wir uns an die Materialbeschaffung machen und uns mit der Größe befassen, müssen wir einiges berücksichtigen: Breite der Glasküvette: Das Heizelement befindet sich in einem Glaskolben, welcher einen Durchmesser von mind. 20 mm hat. Somit entspricht die Breite der Glasküvette mindestens diesem Maß. Länge der Glasküvette: Die Länge der Glasküvette richtet sich nach mehreren Faktoren:
* Durchmesser des Heizelements + Spielraum
* Breite der maximalen Leiterplattenbreite (welche geätzt werden kann/soll)
* Breite der Halterung + Spielraum für die Leiterplatte, um diese ins Ätzbad tauchen und herausnehmen zu können.
* Platz für den Luftschlauch, welcher den Luftverteiler versorgt
Die Höhe der Glasküvette ist vom Volumen abhängig, Breite und Länge sowie Verdrängung des Heizelementes und der Halter + Abstand, damit die Luftbläschen, welche ebenfalls die Lösung verdrängen und somit den Pegel anheben und die aufsteigenden (welche auf der Oberfläche zerplatzen und daher spritzen) die Küvette nicht zum Überlaufen bringen. Für den Luftverteilschlauch (am Boden der Küvette) muss ebenfalls etwas Platz berücksichtigt werden.

'''Prinzipielle Bestimmung der Glasküvettengröße'''

Innenmaße
{|{{Blauetabelle}}

|Breite:
|25mm
|20mm Heizelement + 5mm Spielraum
|-
|Länge:
|210mm
|160mm Leiterplatte
|-
|
|
|2x 20mm für die Halter
|-
|
|
|10mm für den Luftschlauch
|-
|
|
|20mm Heizelement
|-
|Höhe:
|220mm
|Volumen / Breite / Länge = Höhe + Spielraum
|-
|
|
|Volumen sollte 1 l betragen (1000000 mm³)
|-
|
|
|1000000 / 210 / 25 ~ 190,5 mm + 30 mm Spielraum
|}

Mit etwas angepassten Werten
(damit das Ganze etwas ansprechender aussieht):
{|
|B
|=
|25 mm
|-
|L
|=
|230 mm
|-
|H
|=
|200 mm
|}
Mit diesen Werten kann eine Europaplatine (160 mm x 100 mm) spielend „gebadet“ werden.
Bestimmung der Glasplattengröße.
Da sich Glasplatten mit einer Stärke von 5 mm und einer Breite von 25 mm nur für sehr geübte Hobbyglaser verarbeiten lassen, wähle ich eine breitere Variante, welche an den Stirnseiten verklebt wird; die verleiht der Glasküvette außerdem einen besseren Stand.

=== Glaszuschnitte === Maße etwas abgeändert:
{|{{Blauetabelle}}
|Seitenteile:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (Höhe) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|-
|Vorder/Rückseiten:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''210 mm''' (Breite) '''x 220 mm''' (Höhe)
|-
|Fußplatte:
| 1x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (210 mm + 10 mm (Breite + Überhang)) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|}

== Nachbau Schritt für Schritt ==
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen1.jpg|thumb|right|Stumpfschleifen mit einer Glasschleifmaschine]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen2.jpg|thumb|right|Kanten mit einem Edelkorund stumpfschleifen]]
ACHTUNG: '''Immer mit Schutzbrille arbeiten!'''

Besonders beim Schleifen springen feine Glassplitter herum, welche die Augen verletzen können.

===Materialbearbeitung===
* 1. Die Glasplatten werden den Abmessungen entsprechend zugeschnitten (gebrochen)
TIPP:
Wer sein Glas selbst schneiden will, dem sei folgender Hinweis gegeben.
Die Bruchstelle wird sauberer, wenn man den Schnitt vor dem Brechen mit Wasser vernetzt.
Noch bessere Ergebnisse erzielt man, wenn man den Glasschneider mit Schneidöl (Kriechöl wie z.B. Balistol) tränkt.

Es gibt sogar Glasschneider mit eingebautem Öltank, diese kosten ab € 35,- aber dies ist für nur einmaligen Gebrauch etwas zuviel.

Einen sauberen Schnitt kann man kaum erkennen, ist die Schnittlinie hingegen deutlich sichtbar (ausgefranst,) deutet dies auf eine ungenaue Schnittführung oder einen defekten Glasschneider hin. Man kann sogar während des Anschneidens hören ob dieser gelingt oder unsauber wird (Übung ist alles). Mit unsauberen Schnittlinien wird dann auch die Bruchstelle unregelmäßig und „fransig“ oder wellig.
Ein gemäßigter nicht zu kräftiger Schlag auf die dem Schnitt abgewandten Seite der Platte lässt diese einreißen. Ein dünnes Hölzchen (Zahnstocher) direkt unter den Schnitt gelegt und mit den Daumen soweit wie möglich links und rechts vom Schnitt entfernt auf die Glasplatte drücken (Knack).

* 2. Die Kanten müssen geschliffen (entgratet) werden, damit man sich nicht daran verletzen und der Silikon-Kleber besser haften kann (bessere Verbindung).
Dies kann, falls verfügbar, mit einem Glasschleifgerät (Diamantschleifkopf) oder mit weniger Aufwand aber ebenso effektiv, mit einer Minibohrmaschine und einem Edelkorund-Schleifstein erfolgen.

Auch mit Korund beschichtetes Schleifpapier (Teller-Schleifgeräte) kann verwendet werden.

=== Verkleben der einzelnen Teile ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben1.jpg|thumb|right|Silikonauftrag]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben2.jpg|thumb|right|Immer einen dünnen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen (elastische Fuge)]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben3.jpg|thumb|right|ungenutzte Glasplatten dienen als Abstandshalter bis das Silikon getrocknet ist]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben6.jpg|thumb|right|Silikon auftragen]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben5.jpg|thumb|right|Glasplatte nur leicht andrücken, wieder einen schmalen, aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen]]

Die einzelnen Glasplatten werden mit Silikon verklebt. Nur essigvernetztes Sanitärsilikon verwenden, transparent oder gefärbt ist egal.
Acryl oder Bausilikon ist ungeeignet.

Um eine einwandfreie Klebestelle zu gewährleisten müssen die betroffenen Stellen absolut sauber, trocken und fettfrei sein. Auch Fingerabdrücke beeinflussen die Klebekraft.
Am besten die entsprechenden Stellen unmittelbar vorher mit ACETON und einem Küchenkrepp reinigen. Nagellackentferner enthält oft auch Aceton, ist aber wegen der beigemengten Öle und Pflegemittel ungeeignet.
„Normales“ Aceton ist im Baumarkt oder in einer Drogerie erhältlich.

====Rückwärtiges- und Bodenteil====
Die ersten beiden Bauteile werden zusammengefügt.

Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
So bleibt die Fuge elastisch und kann besser trocknen.

Kleinere Fehlstellen ohne dichte Verklebung sind hier zunächst nicht so tragisch. Die endgültige Dichtigkeit wird am Schluss sichergestellt.
Hier geht es zunächst um die mechanische Stabilität. Nicht alle Bauteile auf einmal zusammenfügen, hier ist viel Geduld notwendig. Zunächst sollte die erste Verbindung aushärten, bevor man mit der nächsten weitermacht. Dies kann durchaus einen ganzen Tag dauern (je nach Silikon). Oberflächlich getrocknetes Silikon ist im Kern noch lange nicht fest, daher lieber etwas mehr Zeit verstreichen lassen als zuwenig. Im schlimmsten Falle haften die einzelne Teile nicht fest genug aneinander. Nach ca. 12h dürfte allerdings eine genügende Trocknung erreicht sein.
Jetzt darf diese erste Klebestelle erst einmal bis zur Festigkeit austrocknen.

==== Frontseitiges- und Bodenteil ====
Ist diese erste Verklebung nun getrocknet, legt man wieder einige Reststücke von den Glasplatten oder was man sonst so findet, um die 2. Platte mit einem Abstand (25 mm) auflegen zu können. Wichtig ist, dass die Platte stabil zu liegen kommt und nicht verwackelt sowie dass die Ränder frei bleiben.
Diesmal sollten es aber so ziemlich genau die berechneten 25 mm sein.

Auf diesen Abstandshalter legt man dann die zweite, mit an der eine Kante mit Silikon vorbereitete Glasplatte und bringt diese in Stellung (Kontakt mit geringem Spalt zur Bodenplatte, so dass das Silikon gut anhaftet).
Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
Nun wieder warten, bis die Klebestelle getrocknet ist und ihre Endfestigkeit erreicht hat
(über Nacht {mind. 8h} dürfte auch hier reichen, aber wie erwähnt, lieber länger warten als zu kurz).

==== Seitenteile ====
Nachdem die Silikonnähte der Front- und Rückseite an der Bodenplatte wirklich Endfestigkeit haben, drehen wir diese so um 90°, dass der Aufbau auf einem Seitenteil zu stehen kommt.
Jetzt ist etwas mehr Sorgfalt angesagt.

Den inneren Abstand der Küvette fixieren wir wieder mit den Teilen, welche schon zuvor den Abstand bestimmt haben. An der offenen Seite fixieren wir die Platten z.B. mit Klebeband, so dass diese nicht aus Versehen auffächern können. Somit ist über die gesamte Höhe ein gleichmäßiger Abstand gewährleistet.
Jetzt noch die Platten so ausrichten, dass diese im rechten Winkel zueinander stehen.
Auf die Kanten wird wieder das Silikon aufgetragen.
Hier ist es ratsam besonders in den Ecken keine „offene“ Stelle zu haben, da dies ein besonders kritischer Bereich ist.

Jetzt wieder trocknen lassen ...
Danach genauso mit der gegenüberliegenden Seite verfahren.

=== Finishing ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Finishing1.jpg|thumb|right|Finishing]] [[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Dichtetest1.jpg|thumb|right|Dichte-Test mit Wasser]]
Das Finishing entscheidet letztendlich ob unsere Glasküvette dicht wird oder ob diese leckt.
Zunächst entfernen wir die herausgequollenen „Silikonwürste“ auf der Außenseite mit einem Cuttermesser. Auf der Innenseite ist dieses herausgequollene Silikon nicht störend (nur optisch).
* '''Achtung:''' nicht in die Fuge hineinschneiden, sondern nur das überstehende Material entfernen.

=== Erster Dichtigkeitstest ===
Die Küvette mit Wasser füllen und entsprechende Stellen, an welchen Wasser austritt,
mit Filzstift oder Fettstift markieren. Diese Stellen müssen im letzten Schritt besonders beachtet und abgedichtet werden

=== Fugen mit der Fugenhilfe nacharbeiten ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi1.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe]]
Jetzt kommt das auch als „Fugi“ bekanntes Werkzeug zum Einsatz.
Natürlich muss es nicht das Original aus dem TV-Shopping sein, auch im Baumarkt bekommt man ein entsprechendes äquivalentes Werkzeug.
Wählt einen eurer Meinung nach einen passenden Radius an der Fugenhilfe aus.
Natürlich muss wieder alles trocken, sauber, staub- und fettfrei sein, sonst ist alles umsonst.

'''Pauschal alles noch mal mit Aceton (fettlösend) reinigen'''.

In den bereinigten Kanten an den Fugen wird nun nochmals frisches Silikon aus der Kartusche aufgetragen und mit der Fugenhilfe geformt und geglättet.
Nicht zu viel und nicht zu wenig Silikon auftragen und vor allem gleichmäßig.
Wie viel ihr verwenden müsst, bekommt ihr mit der ersten Fuge schnell heraus (Don’t Panic).
Nicht alle Fugen auf einmal nacharbeiten, erst die eine, dann die nächste Fuge.

Durch die genaue Führung mit der Fugenhilfe kann „nass in nass“ gearbeitet werden,
d.h es muss hier nicht immer wieder gewartet werden bis alles getrocknet ist.
Es geht eigentlich alles fix und sehr sauber.

=== Handhabung der Fugenhilfe ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi2.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe anwenden]]
Die Fugenhilfe wird so geführt, dass diese an den beiden Glasplatten anliegt um so überschüssiges Silikon abzuziehen.
Dabei nicht in Richtung der abgeschrägten Seite ziehen, sondern in die Richtung ziehen, zu welcher die flache Seite schaut (im Bild die abgewandte Seite).
In einem Zug ohne Unterbrechung das Silikon „abziehen“.
Ist eine Stelle mit zu wenig Silikon vorhanden einfach die betreffende Stelle mit frischem Silikon aus der Tube auffüllen und gleich noch einmal abziehen.
Die Fugenhilfe immer vor dem Abziehen von Silikon befreien (mit Küchenkrepp abwischen) „sonst verschmiert’s alles“
Übrigens: Mit Kreditkarten oder anderen Plastikkarten funktioniert dies nicht, dann lieber wieder mit dem "nassen Finger" arbeiten.

== Ein- und Anbauarbeiten ==
=== Luftverteiler ===
Hierfür benötigen wir
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_AirCurtain.jpg|thumb|right|AirCurtain und Rücklaufstopp-Ventil]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base1.jpg|thumb|right|Halter für Luftverteiler]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base2.jpg|thumb|right|Luftverteiler auf Halter fixieren]]
eine Sprudelquelle (Air Curtain),
einen PVC-Schlauch,
ein Rückschlagventil und
ein Kunststoffprofil sowie
etwas Silikon und
Frischhaltefolie.
Natürlich auch eine elektrische Luft- bzw. Membranpumpe.

Um zu verhindern, dass der Sprudelschauch nach oben treibt, verankern wir diesen auf einem Kunststoffprofil und fixieren den Schlauch mit Silikon, da dies gegen die Ätzbäder resistent ist.
Silikon haftet aber nicht auf allen Materialien, speziell nicht auf PVC und ähnlichen Kunststoffen, so behelfen wir uns mit einem Trick:
Das Kunststoffprofil hat in etwa die Abmessungen der Innenfläche unserer Glasküvette, eher etwas kleiner. Dieses Kunststoffprofil bohren wir in regelmäßigen Abständen mit ca. 4 mm durch und senken diese auf der Unterseite großzügig an. Auf diese Bohrungen geben wir großzügig Silikon, so dass dieses durch die Bohrung auf der anderen Seite austritt, zusätzlich legen wir einen Silikonstrang quer zum Profil auf.

Diese so vorbereitete Profil legen wir auf Frischhaltefolie, da diese später leicht vom getrockneten Silikon entfernt werden kann.
Darauf legen wir dann den vorher abgelängten „Air Curtain“-Schlauch und fixieren diesen wiederum mit Silikonsträngen. Diese „Konstruktion“ lassen wir über Nacht trocknen.

Da das Silikon in die Senkungen gepresst wird hält dies mechanisch, sozusagen wie ein Niet oder Druckknopf, den Luftverteiler am Profil. Das an den Seiten überstehende Silikon kann nach dem Austrocknen problemlos abgeschnitten werden oder mit Hilfe der Frischhaltefolie im feuchten Zustand in die Fugen unter dem Schlauch verteilt werden.

Das '''Silikon nicht über die gesamte Schlauchlänge verteilen''', da sonst keine Luft mehr austreten kann. Nach dem Abbinden des Silikons können die überstehenden Reste abgeschnitten werden und dann wird abschließend der PVC-Schlauch angeschlossen und dieser Luftverteiler, evtl. wieder mit etwas (sehr wenig) Silikon, am Glasküvettenboden fixiert.

=== Heizelement ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Heizelement_Halter.jpg|thumb|right|Heizungshalter]]
Für das Heizelement benötigen wir als Halter eigentlich nur ein Stück vom Kunststoffprofil, dessen Mindestabmessungen so groß sind, damit dieses nicht in die Küvette fallen kann und Platz für eine Bohrung bietet, damit dieses über den Glaskolben des Heizelementes geschoben werden kann ohne dass dieses komplett durchrutschen kann.
Die abgebildete Version zeigt den Halter mit einer zusätzlichen Bohrung zur Durchführung des Luftschlauches für den Luftverteiler.

=== Leiterplattenhalter ===
Der Leiterplattenhalter muss mehrere Eigenschaften besitzen.
* zum einen soll die Leiterplatte sicher gehalten werden,
* zum anderen muss die Leiterplatte auch am Rand von der Ätzlösung umspült werden können
* und nicht zuletzt muss der Halter an unterschiedliche Leiterplattengrößen angepasst werden können.

Eine nahezu perfekte Lösung dieser gestellten Probleme bieten die u.a. von der Fa. ISEL auch einzeln erhältlichen Leiterplattenhalter, welche auch auf die Abmessungen unserer selbst gebauten Ätzmaschiene angepasst werden kann.
* '''Achtung:''' Wenn z.B. der ISEL Platinenhalter gekauft wird, reicht der Platz für eine Europaplatine (100x160mm) nicht mehr aus, da der Halter breiter ist als der hier im folgenden beschriebene Selbstbauhalter. Es können dann eben nur schmälere (max. 100x120mm) Platinen geätzt werden.
Aber was wäre das denn für eine Bauanleitung, wenn nicht auch alles selbst gebaut bzw. beschrieben wird? (So einfach mache ich es mir dann doch nicht.)
Das Problem besteht darin, eine einfache und dennoch praktikable und relativ einfach nachzubildende Konstruktion zu finden. Die entsprechenden Profile, wie von Isel verwendet, sind nicht so leicht zu beschaffen.
Wir benötigen folgende Materialien:
Ein quadratisches Kunststoffvollprofil mit etwa 11mm (11,5mm) Kantenlänge
ein flaches Kunststoffprofil mit etwa 3mm Stärke und ca. 35mm (35,5mm) Breite
ein rundes Kunststoffvollprofil mit einem Durchmesser von ca. 7mm (7,5mm)
Kunststoff- oder Blechschrauben 3,5 x 20mm (Linsenkopf)
Die quadratischen Profile werden auf eine Länge von ca. 19 cm geschnitten, an beiden Enden mit einem Abstand von ca. 1 cm und ca. 2 cm zur Kante mit einer 8-mm-Bohrung versehen und eine Nut in das Profil von Bohrung zu Bohrung gefräst.

==== Eingefräste Nuten ====
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter1.jpg|thumb|right|Platinenhalter Oberteil]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter2.jpg|thumb|right|Platinenhalter Seitenteile]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter3.jpg|thumb|right|Platinenhalter komplett montiert]]Zum Fräsen kann eine Mini-Bohrmaschine in einem Bohrständer fixiert und mit einem entspr. Fräsbohrer bestückt werden. Das Kunststoffprofil wird dann entweder in einem Schraubstock, in welchem das Profil locker geführt wird oder an einem entspr. Anschlag geführt, damit die Nut auch gleichmäßig geführt wird. Natürlich kann auch ein Kreuzfrästisch benutzt werden, aber wer hat denn schon so was (außer mir natürlich) in seiner Werkstatt.

In die Bohrungen werden die runden, entsprechend gekürzten Kunststoffvollprofile gesteckt und später auf einer Seite verklebt, damit diese nicht herausrutschen können. Diese Stangen dienen später dazu, dass sich die Leiterplattenhalter, welche sich durch die Temperatur des Ätzbades verbiegen können, nicht zu stark auseinander biegen und somit die eingeklemmte Leiterplatte verlieren. Außerdem hat die Leiterplatte hiermit einen Halt und kann nicht aus der Halterung fallen.

==== Deckelteil ====
Deckelteil wird entsprechend der verbleibenden Länge aus dem flachen Kunststoffprofil gefertigt. (Die Breite der Glasküvette, abzüglich der Breite der Halterung für das Heizelement.
Dann wird eine Nut eingefräst, in der dann mittels Schrauben die quadratischen Halter befestigt werden. Die Nuten sollten einen Abstand zum Rand von ca. 1 cm und untereinander einen Abstand von ca. 4 cm haben, somit hat der Deckelteil noch genügend Stabilität, um nicht auseinander zu brechen und die gesamte Aufhängung am Küvettenrand zu halten.

==== Montage des Leiterplattenhalters ====
Die beiden bearbeiteten Vierkantprofile werden an einer Seite (größerer Abstand zu den Stabis) für die Schraubenaufnahme angebohrt. Mittels Schrauben werden diese am Deckelteil befestigt und die Rundstäbe durch die Bohrungen geführt. Die in die Vierkantprofile eingefrästen Nuten zeigen zueinander. Die Rundstäbe werden beide an einer Seite mit Kleber fixiert oder besser an einem Ende erhitzt und breit gedrückt (breiter als die Bohrungen im Halter).

== Endmontage ==
Die fertige Ätzmaschine kann jetzt in Betrieb genommen werden. Doch bevor ein endgültiges Befüllen mit Ätzlösung durchgeführt wird, bitte ich nochmals um einen anschließenden Dichtigkeitstest und Funktionscheck der fertigen Apparatur mit WASSER.
Der Schlauch des Luftverteilers wird über das Rückschlagventil mit der Membranpumpe verbunden und eingeschaltet.
Danach wird das Heizelement eingesetzt und in Betrieb genommen. Mit Hilfe eines Thermometers wird der Abschaltmoment auf ca. 50°C eingestellt.

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Ätzgerät_fertig.jpg|640|center|FERTIG]]

== Volumen reduzieren ==
Ist das geringe Volumen (0,5 Liter für die Ätzlösung) für eure Zwecke zu groß, könnt ihr den Küvettenboden mit Glasperlen (Deko-Glaskiesel) auffüllen.
Diese Glasperlen verdrängen die Ätzlösung und somit kann man mit weniger Lösung arbeiten.
Warum nicht eine kleinere Küvette bauen oder einfach weniger Ätzlösung ansetzen?
Das Heizelement hat eine Mindestlänge, wenn dieses Heizelement nicht komplett mit der Heizwendel unter Wasser (Ätzlösung) steht, kann dieses zerplatzen. Durch die Glaskiesel wird gewährleistet, dass das Element komplett eintaucht aber weniger Volumen in der Küvette zur kompletten Füllung benötigt wird.

==Tipps zur Pflege==
Die Ätzlösung kann auch bei Nichtgebrauch in der Küvette gelagert werden. Dann kann es jedoch vorkommen, dass sich der Sprudelschlauch mit der Zeit zusetzt. Solange die Ätzlösung noch gebrauchsfähig ist, reicht es dann diesen z.B. mit einem entgrateten Holzstab abzustreifen. Die Poren des Schlauches werden dadurch wieder frei.
Bevor man sein Ätzgerät mit einer frischen Lösung neu befüllt sollte man die komplette Küvette gründlich mit Spülmittel reinigen. Auch in einer Spülmaschine kann die Küvette (kopfüber) gereinigt werden (Achtung! "Mutti" fragen ;-)). Der Sprudelschlauch kann mit einem groben Schwamm von den z.T. unsichtbaren Ablagerungen gereinigt und somit wieder durchlässig gemacht werden.

==Mögliche Ätzlösungen==
welche für dieses Gerät geeignet sind:

===Ammoniumpersulfat===
Das Mittel wird als weißes, kristallines Pulver geliefert, sollte luftdicht gelagert werden und ist etwas umweltfreundlicher als Eisen-III-Chlorid. Es reagiert ebenfalls hygroskopisch. 500 g des Mittels reichen für 2 Liter Ätzlösung. Beim Auflösen unter Rühren kühlt sich die Lösung deutlich ab. Die frische Ätzlösung ist klar bis leicht milchig, mit zunehmendem Kupfergehalt verfärbt sie sich blau, bleibt jedoch immer durchsichtig, so dass der Ätzvorgang sehr gut kontrolliert werden kann. Die optimale Ätztemperatur beträgt ca. 40° C, sie sollte weder deutlich höher (<50° C) noch viel niedriger (>30° C) sein. Die Ätzzeit beträgt 5 bis 10 Minuten. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Ein Ansatz ist in einem geschlossenen Glasgefäß lagerbar und mehrfach verwendbar (Aufnahme von bis zu 40 g Kupfer je Liter). Bei intensiver Blaufärbung ist die Lösung verbraucht.
* Nach Abkühlen bleiben blaue Kristalle zurück, die hochgiftig sind!

===Natriumpersulfat===
'''Mein Mittel der Wahl'''
Das als „Feinätzkristall” u.a. von Seno, gehandelte Ätzmittel. Das Ätzmittel wird im Beutel für 0,5 l Ätzansatz geliefert. Es löst sich im Wasser schnell auf, kristallisiert nicht aus, ätzt mit sehr hoher Konturenschärfe und sehr geringer Unterätzung. Das Ätzen soll bei 40°C bis 50°C erfolgen. Die Ätzzeit beträgt 10 bis 20 Minuten bei frisch angesetzten Lösungen. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Die Lösung kann in einem offenen! Gefäß (z.B. die Ätzküvette) aufbewahrt werden. Durch die ständige Gasentwicklung könnte ein verschlossenes Gefäß bersten!

===Absolut ungeeignete Ätzlösungen===

* Eisen III Chlorid
Dieses, fast schon historische Ätzmittel, neigt stark zum Schäumen und würde aus der Küvette überquellen. Hierfür gibt es andere „Schaumätzgeräte“
Außerdem ist ein begutachten der Leiterplatte und des Ätzfortschrittes durch die undurchsichtige bräunliche Lösung fast unmöglich.

* Andere schaumbildende Mittel
* Stark säurehaltige Lösungen (HCL) sind wegen der Agressivität gegenüber der Umgebung (nicht für die Ätzmaschine) auch für Mensch und Tier nicht empfehlenswert, da durch den Luftverteiler spritzer verusacht werden, welche sich im direkten Umfeld des Gerätes ablegen.

==Entsorgen von Ätzlösungen==
[[Bild:Aetzend.gif|left|Ätzend]][[Bild:Geshschaedl.gif|left|Gesundheitsschädlich]]Die Chemikalien bitte auf gar keinen Fall in das Abwasser leiten. Die in den Klärwerken eingesetzten Bakterien können auch durch geringste Mengen der Chemikalien und des darin gelösten Kupfers absterben. Es könnte also mit nur einer Ätzküvette eine kleine Kläranlage komplett "kippen" und dann kann es richtig teuer werden. Anleitungen, wie diese immer noch im Internet verbreitet sind und welche einem eine unproblematische Entsorgung über das Abwasser bei entsprechender Verdünnung suggerieren, sind nach aktueller Gesetzeslage nicht mehr erlaubt!

* Bitte die Chemikalien zur Reststoffverwertung / '''Sondermüllentsorgung''' bringen.
* Dies ist '''für Privatleute meist unentgeltlich''' und erspart einem viel Ärger.

==Autor==
* [[Benutzer:Darwin.nuernberg|Darwin.nuernberg]] 08:40, 26. Mai 2006 (CEST)

== Siehe auch ==
* [[Leiterplatten herstellen]]
* [[Leiterplatten Entwicklung]]
* [[Ätzgerät (einfach)]]

== Weblinks ==
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=225 Diesen (ähnlichen) Artikel als PDF aus dem RoboterNetz-Forum Downloaden]

*[http://www.glaserie.de/ Werkzeug zur Glasbearbeitung gibt's unter anderem hier (falls man intensiver damit arbeiten möchte)]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Praxis]]
[[Kategorie:Projekte]]

Ätzgerät Bauanleitung

2008-12-04T13:48:38Z

Newbie.at: /* Volumen reduzieren */

== Selbstbauanleitung für ein 1–Liter-Ätzgerät ==
(Volumen für 0,5 l Ätzlösung)

Für Leiterplatten im Europaformat (100mm x 160 mm)

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_InAction_.jpg|640px|center]]
(Die Luftblasen werden im laufenden Betrieb noch feiner und kleiner)

Bitte diese Anleitung zunächst komplett durchlesen,
bevor mit dem Nachbau und dem Materialeinkauf begonnen wird.

== Beschreibung des verwendeten Materials ==
Die meisten Materialien bekommt man
* im Baumarkt (BayWa, Hornbach, Max Bahr, OBI Baumarkt, Praktiker, TOOM ect.pp.)
* Aquariumszubehör (auch in vielen OBI Märkten)
Ja, ihr habt richtig gelesen, genau die gleichen Materialien wie in der vorliegenden Bauanleitung bekommt man zwar im einschlägigen Elektronik-Fachmarkt, sind dort jedoch um ein Vielfaches teurer als im Aquariumzubehörhandel.

==== Glasplatten ====
Sämtliche Glasplatten sollten, sofern verfügbar, eine Stärke von 5 mm haben.
Geringere Plattenstärken sind anfälliger für Bruch oder Risse.

Von Kunststoffglas wie Plexi- oder Acrylglas rate ich ab, da dies matt und bei den im Ätzprozess verwendeten Temperaturen (50°C bis 80°C) brüchig wird. Außerdem lässt sich Glas (mit entsprechender Übung) besser und einfacher verarbeiten. Glas ist, entgegen verbreiteter Meinung, sehr leicht zu verarbeiten, wenn man sich an gewisse Regeln hält und etwas Übung hat. Wer den Zuschnitt von Glas scheut, kann sich beim Glaser entsprechende (fertige) Zuschnitte (aus Resten) besorgen. Die Reste dürften auch relativ günstig zu erstehen sein. Eine geschnittene (sauber gebrochene) Glasplatte hat im Gegensatz zu gesplittertem Glas keine so scharfen Kanten, jedenfalls sind diese bei weitem nicht so gefährlich. Trotzdem sollten die Kanten abgestumpft werden, außerdem begünstigt dies auch das Verkleben der Glasplatten untereinander. Hierzu reicht es meist aus die Kanten z.B. mit einem Edelkorund oder Diamantschleifstift (wie für viele Mini–Bohrmaschinen erhältlich) zu entgraten. Wer hat, darf natürlich auch seine Glasschleifmaschine (wie für Tiffany-Glastechnik) einsetzen.

==== Luftverteiler für Umwälzung ====
(Aquaristik) Air Curtain. Ein poröser Schlauch, durch welchen die eingeblasene Luft über dessen gesamte Länge in kleinen Bläschen austritt. Diese Bläschen sorgen durch ihr Aufsteigen dafür, dass das Ätzbad in Bewegung kommt, um so eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Apparatur zu gewährleisten und das Aufheizen zu beschleunigen und zum anderen, dass die Leiterplatte schneller und gleichmäßiger geätzt wird. Andere Möglichkeiten das Ätzbad umzuwälzen, z.B. durch Umpumpen, sind für diese Anwendung finanziell nicht akzeptabel, da alle Komponenten säurefest sein müssten.

==== Membran-Luftpumpe ====
(Aquaristik) diese sorgt für die benötigte Luft des Luftverteilers

==== Rücklaufstopp (Ventil) ====
(Aquaristik) um zu verhindern, dass Ätzlösung über den Luftschlauch in die Luftpumpe und aus dem Gerät ausläuft ist diese geringe Investition ein absolutes Muss

==== PVC-Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) verbindet die Luftpumpe über das Ventil mit dem Luftverteiler.

==== Latex Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) aus Latex lieber als aus PVC; säurebeständiger. Schlauch aus PVC wird mit der Zeit porös. 4.99 €

==== Heizelement ====
(Aquaristik/Elektronik Bedarf) sorgt für die benötigte Temperatur. Ein in einem Glaskolben wasserdicht eingebautes Heizelement mit Thermostat, welches in die Lösung eintaucht und diese erwärmt.

----

Wer sich aufgrund fehlender Infos oder Datenblätter nicht entscheiden kann und dennoch eine zuverlässige Heizung erstehen möchte, dem sind von mir folgende Heizungen empfohlen:

'''Von Reichelt:''' Heizung0 € 1,50 - Heizung1 € 29,65 - Heizung2 € 19.95

'''Von Conrad:''' 552020 - 62 € 29,95 - 530425 - 62 € 32,95

(Preisinfo vom 29.10.2005)

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==== Silikon und Pistole für die Kartusche ====
(Baumarkt) Sanitärsilikon (essigvernetzt) für Glasabdichtung / Verklebung. Bitte kein Acryl oder sonstiges Fugen- oder Bausilikon verwenden, dies haftet nicht so gut, dichtet nicht wie benötigt und wird auf Dauer gesehen brüchig und undicht.

==== Fugenhilfe ====
Ein aus PVC bestehendes Fugenprofil hilft die Silikonnähte sauber zu verstreichen. Die Zeiten, in welchen man das Silikon mit dem in Spülmittel getränktem Finger verstrichen hat, sind ein für allemal vorbei. In einigen Home-Shopping-Sendern auch als „Fugi“ beworben und hat nichts mit Pilzen zu tun.

==== Kunststoffprofile und Kunststoffplatten ====
(Baumarkt) Zur Erstellung der Halter für die Leiterplatten und als Montagegerüst für den Luftverteiler sowie des Heizelementes.

== Dimensionierung ==
Bevor wir uns an die Materialbeschaffung machen und uns mit der Größe befassen, müssen wir einiges berücksichtigen: Breite der Glasküvette: Das Heizelement befindet sich in einem Glaskolben, welcher einen Durchmesser von mind. 20 mm hat. Somit entspricht die Breite der Glasküvette mindestens diesem Maß. Länge der Glasküvette: Die Länge der Glasküvette richtet sich nach mehreren Faktoren:
* Durchmesser des Heizelements + Spielraum
* Breite der maximalen Leiterplattenbreite (welche geätzt werden kann/soll)
* Breite der Halterung + Spielraum für die Leiterplatte, um diese ins Ätzbad tauchen und herausnehmen zu können.
* Platz für den Luftschlauch, welcher den Luftverteiler versorgt
Die Höhe der Glasküvette ist vom Volumen abhängig, Breite und Länge sowie Verdrängung des Heizelementes und der Halter + Abstand, damit die Luftbläschen, welche ebenfalls die Lösung verdrängen und somit den Pegel anheben und die aufsteigenden (welche auf der Oberfläche zerplatzen und daher spritzen) die Küvette nicht zum Überlaufen bringen. Für den Luftverteilschlauch (am Boden der Küvette) muss ebenfalls etwas Platz berücksichtigt werden.

'''Prinzipielle Bestimmung der Glasküvettengröße'''

Innenmaße
{|{{Blauetabelle}}

|Breite:
|25mm
|20mm Heizelement + 5mm Spielraum
|-
|Länge:
|210mm
|160mm Leiterplatte
|-
|
|
|2x 20mm für die Halter
|-
|
|
|10mm für den Luftschlauch
|-
|
|
|20mm Heizelement
|-
|Höhe:
|220mm
|Volumen / Breite / Länge = Höhe + Spielraum
|-
|
|
|Volumen sollte 1 l betragen (1000000 mm³)
|-
|
|
|1000000 / 210 / 25 ~ 190,5 mm + 30 mm Spielraum
|}

Mit etwas angepassten Werten
(damit das Ganze etwas ansprechender aussieht):
{|
|B
|=
|25 mm
|-
|L
|=
|230 mm
|-
|H
|=
|200 mm
|}
Mit diesen Werten kann eine Europaplatine (160 mm x 100 mm) spielend „gebadet“ werden.
Bestimmung der Glasplattengröße.
Da sich Glasplatten mit einer Stärke von 5 mm und einer Breite von 25 mm nur für sehr geübte Hobbyglaser verarbeiten lassen, wähle ich eine breitere Variante, welche an den Stirnseiten verklebt wird; die verleiht der Glasküvette außerdem einen besseren Stand.

=== Glaszuschnitte === Maße etwas abgeändert:
{|{{Blauetabelle}}
|Seitenteile:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (Höhe) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|-
|Vorder/Rückseiten:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''210 mm''' (Breite) '''x 220 mm''' (Höhe)
|-
|Fußplatte:
| 1x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (210 mm + 10 mm (Breite + Überhang)) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|}

== Nachbau Schritt für Schritt ==
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen1.jpg|thumb|right|Stumpfschleifen mit einer Glasschleifmaschine]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen2.jpg|thumb|right|Kanten mit einem Edelkorund stumpfschleifen]]
ACHTUNG: '''Immer mit Schutzbrille arbeiten!'''

Besonders beim Schleifen springen feine Glassplitter herum, welche die Augen verletzen können.

===Materialbearbeitung===
* 1. Die Glasplatten werden den Abmessungen entsprechend zugeschnitten (gebrochen)
TIPP:
Wer sein Glas selbst schneiden will, dem sei folgender Hinweis gegeben.
Die Bruchstelle wird sauberer, wenn man den Schnitt vor dem Brechen mit Wasser vernetzt.
Noch bessere Ergebnisse erzielt man, wenn man den Glasschneider mit Schneidöl (Kriechöl wie z.B. Balistol) tränkt.

Es gibt sogar Glasschneider mit eingebautem Öltank, diese kosten ab € 35,- aber dies ist für nur einmaligen Gebrauch etwas zuviel.

Einen sauberen Schnitt kann man kaum erkennen, ist die Schnittlinie hingegen deutlich sichtbar (ausgefranst,) deutet dies auf eine ungenaue Schnittführung oder einen defekten Glasschneider hin. Man kann sogar während des Anschneidens hören ob dieser gelingt oder unsauber wird (Übung ist alles). Mit unsauberen Schnittlinien wird dann auch die Bruchstelle unregelmäßig und „fransig“ oder wellig.
Ein gemäßigter nicht zu kräftiger Schlag auf die dem Schnitt abgewandten Seite der Platte lässt diese einreißen. Ein dünnes Hölzchen (Zahnstocher) direkt unter den Schnitt gelegt und mit den Daumen soweit wie möglich links und rechts vom Schnitt entfernt auf die Glasplatte drücken (Knack).

* 2. Die Kanten müssen geschliffen (entgratet) werden, damit man sich nicht daran verletzen und der Silikon-Kleber besser haften kann (bessere Verbindung).
Dies kann, falls verfügbar, mit einem Glasschleifgerät (Diamantschleifkopf) oder mit weniger Aufwand aber ebenso effektiv, mit einer Minibohrmaschine und einem Edelkorund-Schleifstein erfolgen.

Auch mit Korund beschichtetes Schleifpapier (Teller-Schleifgeräte) kann verwendet werden.

=== Verkleben der einzelnen Teile ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben1.jpg|thumb|right|Silikonauftrag]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben2.jpg|thumb|right|Immer einen dünnen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen (elastische Fuge)]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben3.jpg|thumb|right|ungenutzte Glasplatten dienen als Abstandshalter bis das Silikon getrocknet ist]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben6.jpg|thumb|right|Silikon auftragen]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben5.jpg|thumb|right|Glasplatte nur leicht andrücken, wieder einen schmalen, aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen]]

Die einzelnen Glasplatten werden mit Silikon verklebt. Nur essigvernetztes Sanitärsilikon verwenden, transparent oder gefärbt ist egal.
Acryl oder Bausilikon ist ungeeignet.

Um eine einwandfreie Klebestelle zu gewährleisten müssen die betroffenen Stellen absolut sauber, trocken und fettfrei sein. Auch Fingerabdrücke beeinflussen die Klebekraft.
Am besten die entsprechenden Stellen unmittelbar vorher mit ACETON und einem Küchenkrepp reinigen. Nagellackentferner enthält oft auch Aceton, ist aber wegen der beigemengten Öle und Pflegemittel ungeeignet.
„Normales“ Aceton ist im Baumarkt oder in einer Drogerie erhältlich.

====Rückwärtiges- und Bodenteil====
Die ersten beiden Bauteile werden zusammengefügt.

Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
So bleibt die Fuge elastisch und kann besser trocknen.

Kleinere Fehlstellen ohne dichte Verklebung sind hier zunächst nicht so tragisch. Die endgültige Dichtigkeit wird am Schluss sichergestellt.
Hier geht es zunächst um die mechanische Stabilität. Nicht alle Bauteile auf einmal zusammenfügen, hier ist viel Geduld notwendig. Zunächst sollte die erste Verbindung aushärten, bevor man mit der nächsten weitermacht. Dies kann durchaus einen ganzen Tag dauern (je nach Silikon). Oberflächlich getrocknetes Silikon ist im Kern noch lange nicht fest, daher lieber etwas mehr Zeit verstreichen lassen als zuwenig. Im schlimmsten Falle haften die einzelne Teile nicht fest genug aneinander. Nach ca. 12h dürfte allerdings eine genügende Trocknung erreicht sein.
Jetzt darf diese erste Klebestelle erst einmal bis zur Festigkeit austrocknen.

==== Frontseitiges- und Bodenteil ====
Ist diese erste Verklebung nun getrocknet, legt man wieder einige Reststücke von den Glasplatten oder was man sonst so findet, um die 2. Platte mit einem Abstand (25 mm) auflegen zu können. Wichtig ist, dass die Platte stabil zu liegen kommt und nicht verwackelt sowie dass die Ränder frei bleiben.
Diesmal sollten es aber so ziemlich genau die berechneten 25 mm sein.

Auf diesen Abstandshalter legt man dann die zweite, mit an der eine Kante mit Silikon vorbereitete Glasplatte und bringt diese in Stellung (Kontakt mit geringem Spalt zur Bodenplatte, so dass das Silikon gut anhaftet).
Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
Nun wieder warten, bis die Klebestelle getrocknet ist und ihre Endfestigkeit erreicht hat
(über Nacht {mind. 8h} dürfte auch hier reichen, aber wie erwähnt, lieber länger warten als zu kurz).

==== Seitenteile ====
Nachdem die Silikonnähte der Front- und Rückseite an der Bodenplatte wirklich Endfestigkeit haben, drehen wir diese so um 90°, dass der Aufbau auf einem Seitenteil zu stehen kommt.
Jetzt ist etwas mehr Sorgfalt angesagt.

Den inneren Abstand der Küvette fixieren wir wieder mit den Teilen, welche schon zuvor den Abstand bestimmt haben. An der offenen Seite fixieren wir die Platten z.B. mit Klebeband, so dass diese nicht aus Versehen auffächern können. Somit ist über die gesamte Höhe ein gleichmäßiger Abstand gewährleistet.
Jetzt noch die Platten so ausrichten, dass diese im rechten Winkel zueinander stehen.
Auf die Kanten wird wieder das Silikon aufgetragen.
Hier ist es ratsam besonders in den Ecken keine „offene“ Stelle zu haben, da dies ein besonders kritischer Bereich ist.

Jetzt wieder trocknen lassen ...
Danach genauso mit der gegenüberliegenden Seite verfahren.

=== Finishing ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Finishing1.jpg|thumb|right|Finishing]] [[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Dichtetest1.jpg|thumb|right|Dichte-Test mit Wasser]]
Das Finishing entscheidet letztendlich ob unsere Glasküvette dicht wird oder ob diese leckt.
Zunächst entfernen wir die herausgequollenen „Silikonwürste“ auf der Außenseite mit einem Cuttermesser. Auf der Innenseite ist dieses herausgequollene Silikon nicht störend (nur optisch).
* '''Achtung:''' nicht in die Fuge hineinschneiden, sondern nur das überstehende Material entfernen.

=== Erster Dichtigkeitstest ===
Die Küvette mit Wasser füllen und entsprechende Stellen, an welchen Wasser austritt,
mit Filzstift oder Fettstift markieren. Diese Stellen müssen im letzten Schritt besonders beachtet und abgedichtet werden

=== Fugen mit der Fugenhilfe nacharbeiten ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi1.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe]]
Jetzt kommt das auch als „Fugi“ bekanntes Werkzeug zum Einsatz.
Natürlich muss es nicht das Original aus dem TV-Shopping sein, auch im Baumarkt bekommt man ein entsprechendes äquivalentes Werkzeug.
Wählt einen eurer Meinung nach einen passenden Radius an der Fugenhilfe aus.
Natürlich muss wieder alles trocken, sauber, staub- und fettfrei sein, sonst ist alles umsonst.

'''Pauschal alles noch mal mit Aceton (fettlösend) reinigen'''.

In den bereinigten Kanten an den Fugen wird nun nochmals frisches Silikon aus der Kartusche aufgetragen und mit der Fugenhilfe geformt und geglättet.
Nicht zu viel und nicht zu wenig Silikon auftragen und vor allem gleichmäßig.
Wie viel ihr verwenden müsst, bekommt ihr mit der ersten Fuge schnell heraus (Don’t Panic).
Nicht alle Fugen auf einmal nacharbeiten, erst die eine, dann die nächste Fuge.

Durch die genaue Führung mit der Fugenhilfe kann „nass in nass“ gearbeitet werden,
d.h es muss hier nicht immer wieder gewartet werden bis alles getrocknet ist.
Es geht eigentlich alles fix und sehr sauber.

=== Handhabung der Fugenhilfe ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi2.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe anwenden]]
Die Fugenhilfe wird so geführt, dass diese an den beiden Glasplatten anliegt um so überschüssiges Silikon abzuziehen.
Dabei nicht in Richtung der abgeschrägten Seite ziehen, sondern in die Richtung ziehen, zu welcher die flache Seite schaut (im Bild die abgewandte Seite).
In einem Zug ohne Unterbrechung das Silikon „abziehen“.
Ist eine Stelle mit zu wenig Silikon vorhanden einfach die betreffende Stelle mit frischem Silikon aus der Tube auffüllen und gleich noch einmal abziehen.
Die Fugenhilfe immer vor dem Abziehen von Silikon befreien (mit Küchenkrepp abwischen) „sonst verschmiert’s alles“
Übrigens: Mit Kreditkarten oder anderen Plastikkarten funktioniert dies nicht, dann lieber wieder mit dem "nassen Finger" arbeiten.

== Ein- und Anbauarbeiten ==
=== Luftverteiler ===
Hierfür benötigen wir
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_AirCurtain.jpg|thumb|right|AirCurtain und Rücklaufstopp-Ventil]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base1.jpg|thumb|right|Halter für Luftverteiler]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base2.jpg|thumb|right|Luftverteiler auf Halter fixieren]]
eine Sprudelquelle (Air Curtain),
einen PVC-Schlauch,
ein Rückschlagventil und
ein Kunststoffprofil sowie
etwas Silikon und
Frischhaltefolie.
Natürlich auch eine elektrische Luft- bzw. Membranpumpe.

Um zu verhindern, dass der Sprudelschauch nach oben treibt, verankern wir diesen auf einem Kunststoffprofil und fixieren den Schlauch mit Silikon, da dies gegen die Ätzbäder resistent ist.
Silikon haftet aber nicht auf allen Materialien, speziell nicht auf PVC und ähnlichen Kunststoffen, so behelfen wir uns mit einem Trick:
Das Kunststoffprofil hat in etwa die Abmessungen der Innenfläche unserer Glasküvette, eher etwas kleiner. Dieses Kunststoffprofil bohren wir in regelmäßigen Abständen mit ca. 4 mm durch und senken diese auf der Unterseite großzügig an. Auf diese Bohrungen geben wir großzügig Silikon, so dass dieses durch die Bohrung auf der anderen Seite austritt, zusätzlich legen wir einen Silikonstrang quer zum Profil auf.

Diese so vorbereitete Profil legen wir auf Frischhaltefolie, da diese später leicht vom getrockneten Silikon entfernt werden kann.
Darauf legen wir dann den vorher abgelängten „Air Curtain“-Schlauch und fixieren diesen wiederum mit Silikonsträngen. Diese „Konstruktion“ lassen wir über Nacht trocknen.

Da das Silikon in die Senkungen gepresst wird hält dies mechanisch, sozusagen wie ein Niet oder Druckknopf, den Luftverteiler am Profil. Das an den Seiten überstehende Silikon kann nach dem Austrocknen problemlos abgeschnitten werden oder mit Hilfe der Frischhaltefolie im feuchten Zustand in die Fugen unter dem Schlauch verteilt werden.

Das '''Silikon nicht über die gesamte Schlauchlänge verteilen''', da sonst keine Luft mehr austreten kann. Nach dem Abbinden des Silikons können die überstehenden Reste abgeschnitten werden und dann wird abschließend der PVC-Schlauch angeschlossen und dieser Luftverteiler, evtl. wieder mit etwas (sehr wenig) Silikon, am Glasküvettenboden fixiert.

=== Heizelement ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Heizelement_Halter.jpg|thumb|right|Heizungshalter]]
Für das Heizelement benötigen wir als Halter eigentlich nur ein Stück vom Kunststoffprofil, dessen Mindestabmessungen so groß sind, damit dieses nicht in die Küvette fallen kann und Platz für eine Bohrung bietet, damit dieses über den Glaskolben des Heizelementes geschoben werden kann ohne dass dieses komplett durchrutschen kann.
Die abgebildete Version zeigt den Halter mit einer zusätzlichen Bohrung zur Durchführung des Luftschlauches für den Luftverteiler.

=== Leiterplattenhalter ===
Der Leiterplattenhalter muss mehrere Eigenschaften besitzen.
* zum einen soll die Leiterplatte sicher gehalten werden,
* zum anderen muss die Leiterplatte auch am Rand von der Ätzlösung umspült werden können
* und nicht zuletzt muss der Halter an unterschiedliche Leiterplattengrößen angepasst werden können.

Eine nahezu perfekte Lösung dieser gestellten Probleme bieten die u.a. von der Fa. ISEL auch einzeln erhältlichen Leiterplattenhalter, welche auch auf die Abmessungen unserer selbst gebauten Ätzmaschiene angepasst werden kann.
* '''Achtung:''' Wenn z.B. der ISEL Platinenhalter gekauft wird, reicht der Platz für eine Europaplatine (100x160mm) nicht mehr aus, da der Halter breiter ist als der hier im folgenden beschriebene Selbstbauhalter. Es können dann eben nur schmälere (max. 100x120mm) Platinen geätzt werden.
Aber was wäre das denn für eine Bauanleitung, wenn nicht auch alles selbst gebaut bzw. beschrieben wird? (So einfach mache ich es mir dann doch nicht.)
Das Problem besteht darin, eine einfache und dennoch praktikable und relativ einfach nachzubildende Konstruktion zu finden. Die entsprechenden Profile, wie von Isel verwendet, sind nicht so leicht zu beschaffen.
Wir benötigen folgende Materialien:
Ein quadratisches Kunststoffvollprofil mit etwa 11mm (11,5mm) Kantenlänge
ein flaches Kunststoffprofil mit etwa 3mm Stärke und ca. 35mm (35,5mm) Breite
ein rundes Kunststoffvollprofil mit einem Durchmesser von ca. 7mm (7,5mm)
Kunststoff- oder Blechschrauben 3,5 x 20mm (Linsenkopf)
Die quadratischen Profile werden auf eine Länge von ca. 19 cm geschnitten, an beiden Enden mit einem Abstand von ca. 1 cm und ca. 2 cm zur Kante mit einer 8-mm-Bohrung versehen und eine Nut in das Profil von Bohrung zu Bohrung gefräst.

==== Eingefräste Nuten ====
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter1.jpg|thumb|right|Platinenhalter Oberteil]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter2.jpg|thumb|right|Platinenhalter Seitenteile]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter3.jpg|thumb|right|Platinenhalter komplett montiert]]Zum Fräsen kann eine Mini-Bohrmaschine in einem Bohrständer fixiert und mit einem entspr. Fräsbohrer bestückt werden. Das Kunststoffprofil wird dann entweder in einem Schraubstock, in welchem das Profil locker geführt wird oder an einem entspr. Anschlag geführt, damit die Nut auch gleichmäßig geführt wird. Natürlich kann auch ein Kreuzfrästisch benutzt werden, aber wer hat denn schon so was (außer mir natürlich) in seiner Werkstatt.

In die Bohrungen werden die runden, entsprechend gekürzten Kunststoffvollprofile gesteckt und später auf einer Seite verklebt, damit diese nicht herausrutschen können. Diese Stangen dienen später dazu, dass sich die Leiterplattenhalter, welche sich durch die Temperatur des Ätzbades verbiegen können, nicht zu stark auseinander biegen und somit die eingeklemmte Leiterplatte verlieren. Außerdem hat die Leiterplatte hiermit einen Halt und kann nicht aus der Halterung fallen.

==== Deckelteil ====
Deckelteil wird entsprechend der verbleibenden Länge aus dem flachen Kunststoffprofil gefertigt. (Die Breite der Glasküvette, abzüglich der Breite der Halterung für das Heizelement.
Dann wird eine Nut eingefräst, in der dann mittels Schrauben die quadratischen Halter befestigt werden. Die Nuten sollten einen Abstand zum Rand von ca. 1 cm und untereinander einen Abstand von ca. 4 cm haben, somit hat der Deckelteil noch genügend Stabilität, um nicht auseinander zu brechen und die gesamte Aufhängung am Küvettenrand zu halten.

==== Montage des Leiterplattenhalters ====
Die beiden bearbeiteten Vierkantprofile werden an einer Seite (größerer Abstand zu den Stabis) für die Schraubenaufnahme angebohrt. Mittels Schrauben werden diese am Deckelteil befestigt und die Rundstäbe durch die Bohrungen geführt. Die in die Vierkantprofile eingefrästen Nuten zeigen zueinander. Die Rundstäbe werden beide an einer Seite mit Kleber fixiert oder besser an einem Ende erhitzt und breit gedrückt (breiter als die Bohrungen im Halter).

== Endmontage ==
Die fertige Ätzmaschine kann jetzt in Betrieb genommen werden. Doch bevor ein endgültiges Befüllen mit Ätzlösung durchgeführt wird, bitte ich nochmals um einen anschließenden Dichtigkeitstest und Funktionscheck der fertigen Apparatur mit WASSER.
Der Schlauch des Luftverteilers wird über das Rückschlagventil mit der Membranpumpe verbunden und eingeschaltet.
Danach wird das Heizelement eingesetzt und in Betrieb genommen. Mit Hilfe eines Thermometers wird der Abschaltmoment auf ca. 50°C eingestellt.

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Ätzgerät_fertig.jpg|640|center|FERTIG]]

== Volumen reduzieren ==
Ist das geringe Volumen (0,5 Liter für die Ätzlösung) für eure Zwecke zu groß, könnt ihr den Küvettenboden mit Glasperlen (Deko-Glaskiesel) auffüllen.
Diese Glasperlen verdrängen die Ätzlösung und somit kann man mit weniger Lösung arbeiten.
Warum nicht eine kleinere Küvette bauen oder einfach weniger Ätzlösung ansetzen?
Das Heizelement hat eine Mindestlänge, wenn dieses Heizelement nicht komplett mit der Heizwendel unter Wasser (Ätzlösung) steht, kann dieses zerplatzen. Durch die Glaskiesel wird gewährleistet, dass das Element komplett eintaucht aber weniger Volumen in der Küvette zur kompletten Füllung benötigt wird.

==Tipps zur Pflege==
Die Ätzlösung kann auch bei Nichtgebrauch in der Küvette gelagert werden. Es kann jedoch vorkommen, dass sich der Sprudelschlauch mit der Zeit zusetzt. Solange die Ätzlösung noch gebrauchsfähig ist, reicht es dann diesen z.B. Mit einem entgrateten Holzstab abzustreifen. Die Poren des Schlauches werden dadurch wieder frei.
Bevor man sein Ätzgerät mit einer frischen Lösung neu befüllt sollte man die komplette Küvette gründlich mit Spülmittel reinigen. Auch in einer Spülmaschiene kann die Küvette (Kopfüber) gereinigt werden (Achtung "Mutti" fragen ;-)). Der Sprudelschlauch kann mit einem groben Schwamm von den z.T. unsichtbaren Ablagerungen gereinigt und somit wieder duchlässig gemacht werden.

==Mögliche Ätzlösungen==
welche für dieses Gerät geeignet sind:

===Ammoniumpersulfat===
Das Mittel wird als weißes, kristallines Pulver geliefert, sollte luftdicht gelagert werden und ist etwas umweltfreundlicher als Eisen-III-Chlorid. Es reagiert ebenfalls hygroskopisch. 500 g des Mittels reichen für 2 Liter Ätzlösung. Beim Auflösen unter Rühren kühlt sich die Lösung deutlich ab. Die frische Ätzlösung ist klar bis leicht milchig, mit zunehmendem Kupfergehalt verfärbt sie sich blau, bleibt jedoch immer durchsichtig, so dass der Ätzvorgang sehr gut kontrolliert werden kann. Die optimale Ätztemperatur beträgt ca. 40° C, sie sollte weder deutlich höher (<50° C) noch viel niedriger (>30° C) sein. Die Ätzzeit beträgt 5 bis 10 Minuten. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Ein Ansatz ist in einem geschlossenen Glasgefäß lagerbar und mehrfach verwendbar (Aufnahme von bis zu 40 g Kupfer je Liter). Bei intensiver Blaufärbung ist die Lösung verbraucht.
* Nach Abkühlen bleiben blaue Kristalle zurück, die hochgiftig sind!

===Natriumpersulfat===
'''Mein Mittel der Wahl'''
Das als „Feinätzkristall” u.a. von Seno, gehandelte Ätzmittel. Das Ätzmittel wird im Beutel für 0,5 l Ätzansatz geliefert. Es löst sich im Wasser schnell auf, kristallisiert nicht aus, ätzt mit sehr hoher Konturenschärfe und sehr geringer Unterätzung. Das Ätzen soll bei 40°C bis 50°C erfolgen. Die Ätzzeit beträgt 10 bis 20 Minuten bei frisch angesetzten Lösungen. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Die Lösung kann in einem offenen! Gefäß (z.B. die Ätzküvette) aufbewahrt werden. Durch die ständige Gasentwicklung könnte ein verschlossenes Gefäß bersten!

===Absolut ungeeignete Ätzlösungen===

* Eisen III Chlorid
Dieses, fast schon historische Ätzmittel, neigt stark zum Schäumen und würde aus der Küvette überquellen. Hierfür gibt es andere „Schaumätzgeräte“
Außerdem ist ein begutachten der Leiterplatte und des Ätzfortschrittes durch die undurchsichtige bräunliche Lösung fast unmöglich.

* Andere schaumbildende Mittel
* Stark säurehaltige Lösungen (HCL) sind wegen der Agressivität gegenüber der Umgebung (nicht für die Ätzmaschine) auch für Mensch und Tier nicht empfehlenswert, da durch den Luftverteiler spritzer verusacht werden, welche sich im direkten Umfeld des Gerätes ablegen.

==Entsorgen von Ätzlösungen==
[[Bild:Aetzend.gif|left|Ätzend]][[Bild:Geshschaedl.gif|left|Gesundheitsschädlich]]Die Chemikalien bitte auf gar keinen Fall in das Abwasser leiten. Die in den Klärwerken eingesetzten Bakterien können auch durch geringste Mengen der Chemikalien und des darin gelösten Kupfers absterben. Es könnte also mit nur einer Ätzküvette eine kleine Kläranlage komplett "kippen" und dann kann es richtig teuer werden. Anleitungen, wie diese immer noch im Internet verbreitet sind und welche einem eine unproblematische Entsorgung über das Abwasser bei entsprechender Verdünnung suggerieren, sind nach aktueller Gesetzeslage nicht mehr erlaubt!

* Bitte die Chemikalien zur Reststoffverwertung / '''Sondermüllentsorgung''' bringen.
* Dies ist '''für Privatleute meist unentgeltlich''' und erspart einem viel Ärger.

==Autor==
* [[Benutzer:Darwin.nuernberg|Darwin.nuernberg]] 08:40, 26. Mai 2006 (CEST)

== Siehe auch ==
* [[Leiterplatten herstellen]]
* [[Leiterplatten Entwicklung]]
* [[Ätzgerät (einfach)]]

== Weblinks ==
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=225 Diesen (ähnlichen) Artikel als PDF aus dem RoboterNetz-Forum Downloaden]

*[http://www.glaserie.de/ Werkzeug zur Glasbearbeitung gibt's unter anderem hier (falls man intensiver damit arbeiten möchte)]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Praxis]]
[[Kategorie:Projekte]]

Ätzgerät Bauanleitung

2008-12-04T13:47:37Z

Newbie.at: /* Endmontage */

== Selbstbauanleitung für ein 1–Liter-Ätzgerät ==
(Volumen für 0,5 l Ätzlösung)

Für Leiterplatten im Europaformat (100mm x 160 mm)

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_InAction_.jpg|640px|center]]
(Die Luftblasen werden im laufenden Betrieb noch feiner und kleiner)

Bitte diese Anleitung zunächst komplett durchlesen,
bevor mit dem Nachbau und dem Materialeinkauf begonnen wird.

== Beschreibung des verwendeten Materials ==
Die meisten Materialien bekommt man
* im Baumarkt (BayWa, Hornbach, Max Bahr, OBI Baumarkt, Praktiker, TOOM ect.pp.)
* Aquariumszubehör (auch in vielen OBI Märkten)
Ja, ihr habt richtig gelesen, genau die gleichen Materialien wie in der vorliegenden Bauanleitung bekommt man zwar im einschlägigen Elektronik-Fachmarkt, sind dort jedoch um ein Vielfaches teurer als im Aquariumzubehörhandel.

==== Glasplatten ====
Sämtliche Glasplatten sollten, sofern verfügbar, eine Stärke von 5 mm haben.
Geringere Plattenstärken sind anfälliger für Bruch oder Risse.

Von Kunststoffglas wie Plexi- oder Acrylglas rate ich ab, da dies matt und bei den im Ätzprozess verwendeten Temperaturen (50°C bis 80°C) brüchig wird. Außerdem lässt sich Glas (mit entsprechender Übung) besser und einfacher verarbeiten. Glas ist, entgegen verbreiteter Meinung, sehr leicht zu verarbeiten, wenn man sich an gewisse Regeln hält und etwas Übung hat. Wer den Zuschnitt von Glas scheut, kann sich beim Glaser entsprechende (fertige) Zuschnitte (aus Resten) besorgen. Die Reste dürften auch relativ günstig zu erstehen sein. Eine geschnittene (sauber gebrochene) Glasplatte hat im Gegensatz zu gesplittertem Glas keine so scharfen Kanten, jedenfalls sind diese bei weitem nicht so gefährlich. Trotzdem sollten die Kanten abgestumpft werden, außerdem begünstigt dies auch das Verkleben der Glasplatten untereinander. Hierzu reicht es meist aus die Kanten z.B. mit einem Edelkorund oder Diamantschleifstift (wie für viele Mini–Bohrmaschinen erhältlich) zu entgraten. Wer hat, darf natürlich auch seine Glasschleifmaschine (wie für Tiffany-Glastechnik) einsetzen.

==== Luftverteiler für Umwälzung ====
(Aquaristik) Air Curtain. Ein poröser Schlauch, durch welchen die eingeblasene Luft über dessen gesamte Länge in kleinen Bläschen austritt. Diese Bläschen sorgen durch ihr Aufsteigen dafür, dass das Ätzbad in Bewegung kommt, um so eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Apparatur zu gewährleisten und das Aufheizen zu beschleunigen und zum anderen, dass die Leiterplatte schneller und gleichmäßiger geätzt wird. Andere Möglichkeiten das Ätzbad umzuwälzen, z.B. durch Umpumpen, sind für diese Anwendung finanziell nicht akzeptabel, da alle Komponenten säurefest sein müssten.

==== Membran-Luftpumpe ====
(Aquaristik) diese sorgt für die benötigte Luft des Luftverteilers

==== Rücklaufstopp (Ventil) ====
(Aquaristik) um zu verhindern, dass Ätzlösung über den Luftschlauch in die Luftpumpe und aus dem Gerät ausläuft ist diese geringe Investition ein absolutes Muss

==== PVC-Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) verbindet die Luftpumpe über das Ventil mit dem Luftverteiler.

==== Latex Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) aus Latex lieber als aus PVC; säurebeständiger. Schlauch aus PVC wird mit der Zeit porös. 4.99 €

==== Heizelement ====
(Aquaristik/Elektronik Bedarf) sorgt für die benötigte Temperatur. Ein in einem Glaskolben wasserdicht eingebautes Heizelement mit Thermostat, welches in die Lösung eintaucht und diese erwärmt.

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Wer sich aufgrund fehlender Infos oder Datenblätter nicht entscheiden kann und dennoch eine zuverlässige Heizung erstehen möchte, dem sind von mir folgende Heizungen empfohlen:

'''Von Reichelt:''' Heizung0 € 1,50 - Heizung1 € 29,65 - Heizung2 € 19.95

'''Von Conrad:''' 552020 - 62 € 29,95 - 530425 - 62 € 32,95

(Preisinfo vom 29.10.2005)

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==== Silikon und Pistole für die Kartusche ====
(Baumarkt) Sanitärsilikon (essigvernetzt) für Glasabdichtung / Verklebung. Bitte kein Acryl oder sonstiges Fugen- oder Bausilikon verwenden, dies haftet nicht so gut, dichtet nicht wie benötigt und wird auf Dauer gesehen brüchig und undicht.

==== Fugenhilfe ====
Ein aus PVC bestehendes Fugenprofil hilft die Silikonnähte sauber zu verstreichen. Die Zeiten, in welchen man das Silikon mit dem in Spülmittel getränktem Finger verstrichen hat, sind ein für allemal vorbei. In einigen Home-Shopping-Sendern auch als „Fugi“ beworben und hat nichts mit Pilzen zu tun.

==== Kunststoffprofile und Kunststoffplatten ====
(Baumarkt) Zur Erstellung der Halter für die Leiterplatten und als Montagegerüst für den Luftverteiler sowie des Heizelementes.

== Dimensionierung ==
Bevor wir uns an die Materialbeschaffung machen und uns mit der Größe befassen, müssen wir einiges berücksichtigen: Breite der Glasküvette: Das Heizelement befindet sich in einem Glaskolben, welcher einen Durchmesser von mind. 20 mm hat. Somit entspricht die Breite der Glasküvette mindestens diesem Maß. Länge der Glasküvette: Die Länge der Glasküvette richtet sich nach mehreren Faktoren:
* Durchmesser des Heizelements + Spielraum
* Breite der maximalen Leiterplattenbreite (welche geätzt werden kann/soll)
* Breite der Halterung + Spielraum für die Leiterplatte, um diese ins Ätzbad tauchen und herausnehmen zu können.
* Platz für den Luftschlauch, welcher den Luftverteiler versorgt
Die Höhe der Glasküvette ist vom Volumen abhängig, Breite und Länge sowie Verdrängung des Heizelementes und der Halter + Abstand, damit die Luftbläschen, welche ebenfalls die Lösung verdrängen und somit den Pegel anheben und die aufsteigenden (welche auf der Oberfläche zerplatzen und daher spritzen) die Küvette nicht zum Überlaufen bringen. Für den Luftverteilschlauch (am Boden der Küvette) muss ebenfalls etwas Platz berücksichtigt werden.

'''Prinzipielle Bestimmung der Glasküvettengröße'''

Innenmaße
{|{{Blauetabelle}}

|Breite:
|25mm
|20mm Heizelement + 5mm Spielraum
|-
|Länge:
|210mm
|160mm Leiterplatte
|-
|
|
|2x 20mm für die Halter
|-
|
|
|10mm für den Luftschlauch
|-
|
|
|20mm Heizelement
|-
|Höhe:
|220mm
|Volumen / Breite / Länge = Höhe + Spielraum
|-
|
|
|Volumen sollte 1 l betragen (1000000 mm³)
|-
|
|
|1000000 / 210 / 25 ~ 190,5 mm + 30 mm Spielraum
|}

Mit etwas angepassten Werten
(damit das Ganze etwas ansprechender aussieht):
{|
|B
|=
|25 mm
|-
|L
|=
|230 mm
|-
|H
|=
|200 mm
|}
Mit diesen Werten kann eine Europaplatine (160 mm x 100 mm) spielend „gebadet“ werden.
Bestimmung der Glasplattengröße.
Da sich Glasplatten mit einer Stärke von 5 mm und einer Breite von 25 mm nur für sehr geübte Hobbyglaser verarbeiten lassen, wähle ich eine breitere Variante, welche an den Stirnseiten verklebt wird; die verleiht der Glasküvette außerdem einen besseren Stand.

=== Glaszuschnitte === Maße etwas abgeändert:
{|{{Blauetabelle}}
|Seitenteile:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (Höhe) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|-
|Vorder/Rückseiten:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''210 mm''' (Breite) '''x 220 mm''' (Höhe)
|-
|Fußplatte:
| 1x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (210 mm + 10 mm (Breite + Überhang)) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|}

== Nachbau Schritt für Schritt ==
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen1.jpg|thumb|right|Stumpfschleifen mit einer Glasschleifmaschine]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen2.jpg|thumb|right|Kanten mit einem Edelkorund stumpfschleifen]]
ACHTUNG: '''Immer mit Schutzbrille arbeiten!'''

Besonders beim Schleifen springen feine Glassplitter herum, welche die Augen verletzen können.

===Materialbearbeitung===
* 1. Die Glasplatten werden den Abmessungen entsprechend zugeschnitten (gebrochen)
TIPP:
Wer sein Glas selbst schneiden will, dem sei folgender Hinweis gegeben.
Die Bruchstelle wird sauberer, wenn man den Schnitt vor dem Brechen mit Wasser vernetzt.
Noch bessere Ergebnisse erzielt man, wenn man den Glasschneider mit Schneidöl (Kriechöl wie z.B. Balistol) tränkt.

Es gibt sogar Glasschneider mit eingebautem Öltank, diese kosten ab € 35,- aber dies ist für nur einmaligen Gebrauch etwas zuviel.

Einen sauberen Schnitt kann man kaum erkennen, ist die Schnittlinie hingegen deutlich sichtbar (ausgefranst,) deutet dies auf eine ungenaue Schnittführung oder einen defekten Glasschneider hin. Man kann sogar während des Anschneidens hören ob dieser gelingt oder unsauber wird (Übung ist alles). Mit unsauberen Schnittlinien wird dann auch die Bruchstelle unregelmäßig und „fransig“ oder wellig.
Ein gemäßigter nicht zu kräftiger Schlag auf die dem Schnitt abgewandten Seite der Platte lässt diese einreißen. Ein dünnes Hölzchen (Zahnstocher) direkt unter den Schnitt gelegt und mit den Daumen soweit wie möglich links und rechts vom Schnitt entfernt auf die Glasplatte drücken (Knack).

* 2. Die Kanten müssen geschliffen (entgratet) werden, damit man sich nicht daran verletzen und der Silikon-Kleber besser haften kann (bessere Verbindung).
Dies kann, falls verfügbar, mit einem Glasschleifgerät (Diamantschleifkopf) oder mit weniger Aufwand aber ebenso effektiv, mit einer Minibohrmaschine und einem Edelkorund-Schleifstein erfolgen.

Auch mit Korund beschichtetes Schleifpapier (Teller-Schleifgeräte) kann verwendet werden.

=== Verkleben der einzelnen Teile ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben1.jpg|thumb|right|Silikonauftrag]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben2.jpg|thumb|right|Immer einen dünnen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen (elastische Fuge)]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben3.jpg|thumb|right|ungenutzte Glasplatten dienen als Abstandshalter bis das Silikon getrocknet ist]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben6.jpg|thumb|right|Silikon auftragen]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben5.jpg|thumb|right|Glasplatte nur leicht andrücken, wieder einen schmalen, aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen]]

Die einzelnen Glasplatten werden mit Silikon verklebt. Nur essigvernetztes Sanitärsilikon verwenden, transparent oder gefärbt ist egal.
Acryl oder Bausilikon ist ungeeignet.

Um eine einwandfreie Klebestelle zu gewährleisten müssen die betroffenen Stellen absolut sauber, trocken und fettfrei sein. Auch Fingerabdrücke beeinflussen die Klebekraft.
Am besten die entsprechenden Stellen unmittelbar vorher mit ACETON und einem Küchenkrepp reinigen. Nagellackentferner enthält oft auch Aceton, ist aber wegen der beigemengten Öle und Pflegemittel ungeeignet.
„Normales“ Aceton ist im Baumarkt oder in einer Drogerie erhältlich.

====Rückwärtiges- und Bodenteil====
Die ersten beiden Bauteile werden zusammengefügt.

Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
So bleibt die Fuge elastisch und kann besser trocknen.

Kleinere Fehlstellen ohne dichte Verklebung sind hier zunächst nicht so tragisch. Die endgültige Dichtigkeit wird am Schluss sichergestellt.
Hier geht es zunächst um die mechanische Stabilität. Nicht alle Bauteile auf einmal zusammenfügen, hier ist viel Geduld notwendig. Zunächst sollte die erste Verbindung aushärten, bevor man mit der nächsten weitermacht. Dies kann durchaus einen ganzen Tag dauern (je nach Silikon). Oberflächlich getrocknetes Silikon ist im Kern noch lange nicht fest, daher lieber etwas mehr Zeit verstreichen lassen als zuwenig. Im schlimmsten Falle haften die einzelne Teile nicht fest genug aneinander. Nach ca. 12h dürfte allerdings eine genügende Trocknung erreicht sein.
Jetzt darf diese erste Klebestelle erst einmal bis zur Festigkeit austrocknen.

==== Frontseitiges- und Bodenteil ====
Ist diese erste Verklebung nun getrocknet, legt man wieder einige Reststücke von den Glasplatten oder was man sonst so findet, um die 2. Platte mit einem Abstand (25 mm) auflegen zu können. Wichtig ist, dass die Platte stabil zu liegen kommt und nicht verwackelt sowie dass die Ränder frei bleiben.
Diesmal sollten es aber so ziemlich genau die berechneten 25 mm sein.

Auf diesen Abstandshalter legt man dann die zweite, mit an der eine Kante mit Silikon vorbereitete Glasplatte und bringt diese in Stellung (Kontakt mit geringem Spalt zur Bodenplatte, so dass das Silikon gut anhaftet).
Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
Nun wieder warten, bis die Klebestelle getrocknet ist und ihre Endfestigkeit erreicht hat
(über Nacht {mind. 8h} dürfte auch hier reichen, aber wie erwähnt, lieber länger warten als zu kurz).

==== Seitenteile ====
Nachdem die Silikonnähte der Front- und Rückseite an der Bodenplatte wirklich Endfestigkeit haben, drehen wir diese so um 90°, dass der Aufbau auf einem Seitenteil zu stehen kommt.
Jetzt ist etwas mehr Sorgfalt angesagt.

Den inneren Abstand der Küvette fixieren wir wieder mit den Teilen, welche schon zuvor den Abstand bestimmt haben. An der offenen Seite fixieren wir die Platten z.B. mit Klebeband, so dass diese nicht aus Versehen auffächern können. Somit ist über die gesamte Höhe ein gleichmäßiger Abstand gewährleistet.
Jetzt noch die Platten so ausrichten, dass diese im rechten Winkel zueinander stehen.
Auf die Kanten wird wieder das Silikon aufgetragen.
Hier ist es ratsam besonders in den Ecken keine „offene“ Stelle zu haben, da dies ein besonders kritischer Bereich ist.

Jetzt wieder trocknen lassen ...
Danach genauso mit der gegenüberliegenden Seite verfahren.

=== Finishing ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Finishing1.jpg|thumb|right|Finishing]] [[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Dichtetest1.jpg|thumb|right|Dichte-Test mit Wasser]]
Das Finishing entscheidet letztendlich ob unsere Glasküvette dicht wird oder ob diese leckt.
Zunächst entfernen wir die herausgequollenen „Silikonwürste“ auf der Außenseite mit einem Cuttermesser. Auf der Innenseite ist dieses herausgequollene Silikon nicht störend (nur optisch).
* '''Achtung:''' nicht in die Fuge hineinschneiden, sondern nur das überstehende Material entfernen.

=== Erster Dichtigkeitstest ===
Die Küvette mit Wasser füllen und entsprechende Stellen, an welchen Wasser austritt,
mit Filzstift oder Fettstift markieren. Diese Stellen müssen im letzten Schritt besonders beachtet und abgedichtet werden

=== Fugen mit der Fugenhilfe nacharbeiten ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi1.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe]]
Jetzt kommt das auch als „Fugi“ bekanntes Werkzeug zum Einsatz.
Natürlich muss es nicht das Original aus dem TV-Shopping sein, auch im Baumarkt bekommt man ein entsprechendes äquivalentes Werkzeug.
Wählt einen eurer Meinung nach einen passenden Radius an der Fugenhilfe aus.
Natürlich muss wieder alles trocken, sauber, staub- und fettfrei sein, sonst ist alles umsonst.

'''Pauschal alles noch mal mit Aceton (fettlösend) reinigen'''.

In den bereinigten Kanten an den Fugen wird nun nochmals frisches Silikon aus der Kartusche aufgetragen und mit der Fugenhilfe geformt und geglättet.
Nicht zu viel und nicht zu wenig Silikon auftragen und vor allem gleichmäßig.
Wie viel ihr verwenden müsst, bekommt ihr mit der ersten Fuge schnell heraus (Don’t Panic).
Nicht alle Fugen auf einmal nacharbeiten, erst die eine, dann die nächste Fuge.

Durch die genaue Führung mit der Fugenhilfe kann „nass in nass“ gearbeitet werden,
d.h es muss hier nicht immer wieder gewartet werden bis alles getrocknet ist.
Es geht eigentlich alles fix und sehr sauber.

=== Handhabung der Fugenhilfe ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi2.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe anwenden]]
Die Fugenhilfe wird so geführt, dass diese an den beiden Glasplatten anliegt um so überschüssiges Silikon abzuziehen.
Dabei nicht in Richtung der abgeschrägten Seite ziehen, sondern in die Richtung ziehen, zu welcher die flache Seite schaut (im Bild die abgewandte Seite).
In einem Zug ohne Unterbrechung das Silikon „abziehen“.
Ist eine Stelle mit zu wenig Silikon vorhanden einfach die betreffende Stelle mit frischem Silikon aus der Tube auffüllen und gleich noch einmal abziehen.
Die Fugenhilfe immer vor dem Abziehen von Silikon befreien (mit Küchenkrepp abwischen) „sonst verschmiert’s alles“
Übrigens: Mit Kreditkarten oder anderen Plastikkarten funktioniert dies nicht, dann lieber wieder mit dem "nassen Finger" arbeiten.

== Ein- und Anbauarbeiten ==
=== Luftverteiler ===
Hierfür benötigen wir
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_AirCurtain.jpg|thumb|right|AirCurtain und Rücklaufstopp-Ventil]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base1.jpg|thumb|right|Halter für Luftverteiler]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base2.jpg|thumb|right|Luftverteiler auf Halter fixieren]]
eine Sprudelquelle (Air Curtain),
einen PVC-Schlauch,
ein Rückschlagventil und
ein Kunststoffprofil sowie
etwas Silikon und
Frischhaltefolie.
Natürlich auch eine elektrische Luft- bzw. Membranpumpe.

Um zu verhindern, dass der Sprudelschauch nach oben treibt, verankern wir diesen auf einem Kunststoffprofil und fixieren den Schlauch mit Silikon, da dies gegen die Ätzbäder resistent ist.
Silikon haftet aber nicht auf allen Materialien, speziell nicht auf PVC und ähnlichen Kunststoffen, so behelfen wir uns mit einem Trick:
Das Kunststoffprofil hat in etwa die Abmessungen der Innenfläche unserer Glasküvette, eher etwas kleiner. Dieses Kunststoffprofil bohren wir in regelmäßigen Abständen mit ca. 4 mm durch und senken diese auf der Unterseite großzügig an. Auf diese Bohrungen geben wir großzügig Silikon, so dass dieses durch die Bohrung auf der anderen Seite austritt, zusätzlich legen wir einen Silikonstrang quer zum Profil auf.

Diese so vorbereitete Profil legen wir auf Frischhaltefolie, da diese später leicht vom getrockneten Silikon entfernt werden kann.
Darauf legen wir dann den vorher abgelängten „Air Curtain“-Schlauch und fixieren diesen wiederum mit Silikonsträngen. Diese „Konstruktion“ lassen wir über Nacht trocknen.

Da das Silikon in die Senkungen gepresst wird hält dies mechanisch, sozusagen wie ein Niet oder Druckknopf, den Luftverteiler am Profil. Das an den Seiten überstehende Silikon kann nach dem Austrocknen problemlos abgeschnitten werden oder mit Hilfe der Frischhaltefolie im feuchten Zustand in die Fugen unter dem Schlauch verteilt werden.

Das '''Silikon nicht über die gesamte Schlauchlänge verteilen''', da sonst keine Luft mehr austreten kann. Nach dem Abbinden des Silikons können die überstehenden Reste abgeschnitten werden und dann wird abschließend der PVC-Schlauch angeschlossen und dieser Luftverteiler, evtl. wieder mit etwas (sehr wenig) Silikon, am Glasküvettenboden fixiert.

=== Heizelement ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Heizelement_Halter.jpg|thumb|right|Heizungshalter]]
Für das Heizelement benötigen wir als Halter eigentlich nur ein Stück vom Kunststoffprofil, dessen Mindestabmessungen so groß sind, damit dieses nicht in die Küvette fallen kann und Platz für eine Bohrung bietet, damit dieses über den Glaskolben des Heizelementes geschoben werden kann ohne dass dieses komplett durchrutschen kann.
Die abgebildete Version zeigt den Halter mit einer zusätzlichen Bohrung zur Durchführung des Luftschlauches für den Luftverteiler.

=== Leiterplattenhalter ===
Der Leiterplattenhalter muss mehrere Eigenschaften besitzen.
* zum einen soll die Leiterplatte sicher gehalten werden,
* zum anderen muss die Leiterplatte auch am Rand von der Ätzlösung umspült werden können
* und nicht zuletzt muss der Halter an unterschiedliche Leiterplattengrößen angepasst werden können.

Eine nahezu perfekte Lösung dieser gestellten Probleme bieten die u.a. von der Fa. ISEL auch einzeln erhältlichen Leiterplattenhalter, welche auch auf die Abmessungen unserer selbst gebauten Ätzmaschiene angepasst werden kann.
* '''Achtung:''' Wenn z.B. der ISEL Platinenhalter gekauft wird, reicht der Platz für eine Europaplatine (100x160mm) nicht mehr aus, da der Halter breiter ist als der hier im folgenden beschriebene Selbstbauhalter. Es können dann eben nur schmälere (max. 100x120mm) Platinen geätzt werden.
Aber was wäre das denn für eine Bauanleitung, wenn nicht auch alles selbst gebaut bzw. beschrieben wird? (So einfach mache ich es mir dann doch nicht.)
Das Problem besteht darin, eine einfache und dennoch praktikable und relativ einfach nachzubildende Konstruktion zu finden. Die entsprechenden Profile, wie von Isel verwendet, sind nicht so leicht zu beschaffen.
Wir benötigen folgende Materialien:
Ein quadratisches Kunststoffvollprofil mit etwa 11mm (11,5mm) Kantenlänge
ein flaches Kunststoffprofil mit etwa 3mm Stärke und ca. 35mm (35,5mm) Breite
ein rundes Kunststoffvollprofil mit einem Durchmesser von ca. 7mm (7,5mm)
Kunststoff- oder Blechschrauben 3,5 x 20mm (Linsenkopf)
Die quadratischen Profile werden auf eine Länge von ca. 19 cm geschnitten, an beiden Enden mit einem Abstand von ca. 1 cm und ca. 2 cm zur Kante mit einer 8-mm-Bohrung versehen und eine Nut in das Profil von Bohrung zu Bohrung gefräst.

==== Eingefräste Nuten ====
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter1.jpg|thumb|right|Platinenhalter Oberteil]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter2.jpg|thumb|right|Platinenhalter Seitenteile]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter3.jpg|thumb|right|Platinenhalter komplett montiert]]Zum Fräsen kann eine Mini-Bohrmaschine in einem Bohrständer fixiert und mit einem entspr. Fräsbohrer bestückt werden. Das Kunststoffprofil wird dann entweder in einem Schraubstock, in welchem das Profil locker geführt wird oder an einem entspr. Anschlag geführt, damit die Nut auch gleichmäßig geführt wird. Natürlich kann auch ein Kreuzfrästisch benutzt werden, aber wer hat denn schon so was (außer mir natürlich) in seiner Werkstatt.

In die Bohrungen werden die runden, entsprechend gekürzten Kunststoffvollprofile gesteckt und später auf einer Seite verklebt, damit diese nicht herausrutschen können. Diese Stangen dienen später dazu, dass sich die Leiterplattenhalter, welche sich durch die Temperatur des Ätzbades verbiegen können, nicht zu stark auseinander biegen und somit die eingeklemmte Leiterplatte verlieren. Außerdem hat die Leiterplatte hiermit einen Halt und kann nicht aus der Halterung fallen.

==== Deckelteil ====
Deckelteil wird entsprechend der verbleibenden Länge aus dem flachen Kunststoffprofil gefertigt. (Die Breite der Glasküvette, abzüglich der Breite der Halterung für das Heizelement.
Dann wird eine Nut eingefräst, in der dann mittels Schrauben die quadratischen Halter befestigt werden. Die Nuten sollten einen Abstand zum Rand von ca. 1 cm und untereinander einen Abstand von ca. 4 cm haben, somit hat der Deckelteil noch genügend Stabilität, um nicht auseinander zu brechen und die gesamte Aufhängung am Küvettenrand zu halten.

==== Montage des Leiterplattenhalters ====
Die beiden bearbeiteten Vierkantprofile werden an einer Seite (größerer Abstand zu den Stabis) für die Schraubenaufnahme angebohrt. Mittels Schrauben werden diese am Deckelteil befestigt und die Rundstäbe durch die Bohrungen geführt. Die in die Vierkantprofile eingefrästen Nuten zeigen zueinander. Die Rundstäbe werden beide an einer Seite mit Kleber fixiert oder besser an einem Ende erhitzt und breit gedrückt (breiter als die Bohrungen im Halter).

== Endmontage ==
Die fertige Ätzmaschine kann jetzt in Betrieb genommen werden. Doch bevor ein endgültiges Befüllen mit Ätzlösung durchgeführt wird, bitte ich nochmals um einen anschließenden Dichtigkeitstest und Funktionscheck der fertigen Apparatur mit WASSER.
Der Schlauch des Luftverteilers wird über das Rückschlagventil mit der Membranpumpe verbunden und eingeschaltet.
Danach wird das Heizelement eingesetzt und in Betrieb genommen. Mit Hilfe eines Thermometers wird der Abschaltmoment auf ca. 50°C eingestellt.

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Ätzgerät_fertig.jpg|640|center|FERTIG]]

== Volumen reduzieren ==
Ist das geringe Volumen (0,5 Liter für die Ätzlösung) für Eure Zwecke zu groß, könnt Ihr den Küvettenboden mit Glasperlen (Deko- Glaskiesel) auffüllen.
Diese Glasperlen verdrängen die Ätzlösung und somit kann man mit weniger Lösung arbeiten.
Warum nicht eine kleinere Küvette bauen oder einfach weniger Ätzlösung ansetzten?
Das Heizelement hat eine Mindestlänge, wenn dieses Heizelement nicht komplett mit der Heizwendel unter Wasser (Ätzlösung) steht, kann dieses zerplatzen. Durch die Glaskiesel wird gewährleistet, dass das Element komplett eintaucht aber weniger Volumen in der Küvette zur kompletten Füllung benötigt wird.

==Tipps zur Pflege==
Die Ätzlösung kann auch bei Nichtgebrauch in der Küvette gelagert werden. Es kann jedoch vorkommen, dass sich der Sprudelschlauch mit der Zeit zusetzt. Solange die Ätzlösung noch gebrauchsfähig ist, reicht es dann diesen z.B. Mit einem entgrateten Holzstab abzustreifen. Die Poren des Schlauches werden dadurch wieder frei.
Bevor man sein Ätzgerät mit einer frischen Lösung neu befüllt sollte man die komplette Küvette gründlich mit Spülmittel reinigen. Auch in einer Spülmaschiene kann die Küvette (Kopfüber) gereinigt werden (Achtung "Mutti" fragen ;-)). Der Sprudelschlauch kann mit einem groben Schwamm von den z.T. unsichtbaren Ablagerungen gereinigt und somit wieder duchlässig gemacht werden.

==Mögliche Ätzlösungen==
welche für dieses Gerät geeignet sind:

===Ammoniumpersulfat===
Das Mittel wird als weißes, kristallines Pulver geliefert, sollte luftdicht gelagert werden und ist etwas umweltfreundlicher als Eisen-III-Chlorid. Es reagiert ebenfalls hygroskopisch. 500 g des Mittels reichen für 2 Liter Ätzlösung. Beim Auflösen unter Rühren kühlt sich die Lösung deutlich ab. Die frische Ätzlösung ist klar bis leicht milchig, mit zunehmendem Kupfergehalt verfärbt sie sich blau, bleibt jedoch immer durchsichtig, so dass der Ätzvorgang sehr gut kontrolliert werden kann. Die optimale Ätztemperatur beträgt ca. 40° C, sie sollte weder deutlich höher (<50° C) noch viel niedriger (>30° C) sein. Die Ätzzeit beträgt 5 bis 10 Minuten. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Ein Ansatz ist in einem geschlossenen Glasgefäß lagerbar und mehrfach verwendbar (Aufnahme von bis zu 40 g Kupfer je Liter). Bei intensiver Blaufärbung ist die Lösung verbraucht.
* Nach Abkühlen bleiben blaue Kristalle zurück, die hochgiftig sind!

===Natriumpersulfat===
'''Mein Mittel der Wahl'''
Das als „Feinätzkristall” u.a. von Seno, gehandelte Ätzmittel. Das Ätzmittel wird im Beutel für 0,5 l Ätzansatz geliefert. Es löst sich im Wasser schnell auf, kristallisiert nicht aus, ätzt mit sehr hoher Konturenschärfe und sehr geringer Unterätzung. Das Ätzen soll bei 40°C bis 50°C erfolgen. Die Ätzzeit beträgt 10 bis 20 Minuten bei frisch angesetzten Lösungen. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Die Lösung kann in einem offenen! Gefäß (z.B. die Ätzküvette) aufbewahrt werden. Durch die ständige Gasentwicklung könnte ein verschlossenes Gefäß bersten!

===Absolut ungeeignete Ätzlösungen===

* Eisen III Chlorid
Dieses, fast schon historische Ätzmittel, neigt stark zum Schäumen und würde aus der Küvette überquellen. Hierfür gibt es andere „Schaumätzgeräte“
Außerdem ist ein begutachten der Leiterplatte und des Ätzfortschrittes durch die undurchsichtige bräunliche Lösung fast unmöglich.

* Andere schaumbildende Mittel
* Stark säurehaltige Lösungen (HCL) sind wegen der Agressivität gegenüber der Umgebung (nicht für die Ätzmaschine) auch für Mensch und Tier nicht empfehlenswert, da durch den Luftverteiler spritzer verusacht werden, welche sich im direkten Umfeld des Gerätes ablegen.

==Entsorgen von Ätzlösungen==
[[Bild:Aetzend.gif|left|Ätzend]][[Bild:Geshschaedl.gif|left|Gesundheitsschädlich]]Die Chemikalien bitte auf gar keinen Fall in das Abwasser leiten. Die in den Klärwerken eingesetzten Bakterien können auch durch geringste Mengen der Chemikalien und des darin gelösten Kupfers absterben. Es könnte also mit nur einer Ätzküvette eine kleine Kläranlage komplett "kippen" und dann kann es richtig teuer werden. Anleitungen, wie diese immer noch im Internet verbreitet sind und welche einem eine unproblematische Entsorgung über das Abwasser bei entsprechender Verdünnung suggerieren, sind nach aktueller Gesetzeslage nicht mehr erlaubt!

* Bitte die Chemikalien zur Reststoffverwertung / '''Sondermüllentsorgung''' bringen.
* Dies ist '''für Privatleute meist unentgeltlich''' und erspart einem viel Ärger.

==Autor==
* [[Benutzer:Darwin.nuernberg|Darwin.nuernberg]] 08:40, 26. Mai 2006 (CEST)

== Siehe auch ==
* [[Leiterplatten herstellen]]
* [[Leiterplatten Entwicklung]]
* [[Ätzgerät (einfach)]]

== Weblinks ==
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=225 Diesen (ähnlichen) Artikel als PDF aus dem RoboterNetz-Forum Downloaden]

*[http://www.glaserie.de/ Werkzeug zur Glasbearbeitung gibt's unter anderem hier (falls man intensiver damit arbeiten möchte)]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Praxis]]
[[Kategorie:Projekte]]

Ätzgerät Bauanleitung

2008-12-04T13:46:35Z

Newbie.at: /* Deckelteil */

== Selbstbauanleitung für ein 1–Liter-Ätzgerät ==
(Volumen für 0,5 l Ätzlösung)

Für Leiterplatten im Europaformat (100mm x 160 mm)

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_InAction_.jpg|640px|center]]
(Die Luftblasen werden im laufenden Betrieb noch feiner und kleiner)

Bitte diese Anleitung zunächst komplett durchlesen,
bevor mit dem Nachbau und dem Materialeinkauf begonnen wird.

== Beschreibung des verwendeten Materials ==
Die meisten Materialien bekommt man
* im Baumarkt (BayWa, Hornbach, Max Bahr, OBI Baumarkt, Praktiker, TOOM ect.pp.)
* Aquariumszubehör (auch in vielen OBI Märkten)
Ja, ihr habt richtig gelesen, genau die gleichen Materialien wie in der vorliegenden Bauanleitung bekommt man zwar im einschlägigen Elektronik-Fachmarkt, sind dort jedoch um ein Vielfaches teurer als im Aquariumzubehörhandel.

==== Glasplatten ====
Sämtliche Glasplatten sollten, sofern verfügbar, eine Stärke von 5 mm haben.
Geringere Plattenstärken sind anfälliger für Bruch oder Risse.

Von Kunststoffglas wie Plexi- oder Acrylglas rate ich ab, da dies matt und bei den im Ätzprozess verwendeten Temperaturen (50°C bis 80°C) brüchig wird. Außerdem lässt sich Glas (mit entsprechender Übung) besser und einfacher verarbeiten. Glas ist, entgegen verbreiteter Meinung, sehr leicht zu verarbeiten, wenn man sich an gewisse Regeln hält und etwas Übung hat. Wer den Zuschnitt von Glas scheut, kann sich beim Glaser entsprechende (fertige) Zuschnitte (aus Resten) besorgen. Die Reste dürften auch relativ günstig zu erstehen sein. Eine geschnittene (sauber gebrochene) Glasplatte hat im Gegensatz zu gesplittertem Glas keine so scharfen Kanten, jedenfalls sind diese bei weitem nicht so gefährlich. Trotzdem sollten die Kanten abgestumpft werden, außerdem begünstigt dies auch das Verkleben der Glasplatten untereinander. Hierzu reicht es meist aus die Kanten z.B. mit einem Edelkorund oder Diamantschleifstift (wie für viele Mini–Bohrmaschinen erhältlich) zu entgraten. Wer hat, darf natürlich auch seine Glasschleifmaschine (wie für Tiffany-Glastechnik) einsetzen.

==== Luftverteiler für Umwälzung ====
(Aquaristik) Air Curtain. Ein poröser Schlauch, durch welchen die eingeblasene Luft über dessen gesamte Länge in kleinen Bläschen austritt. Diese Bläschen sorgen durch ihr Aufsteigen dafür, dass das Ätzbad in Bewegung kommt, um so eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Apparatur zu gewährleisten und das Aufheizen zu beschleunigen und zum anderen, dass die Leiterplatte schneller und gleichmäßiger geätzt wird. Andere Möglichkeiten das Ätzbad umzuwälzen, z.B. durch Umpumpen, sind für diese Anwendung finanziell nicht akzeptabel, da alle Komponenten säurefest sein müssten.

==== Membran-Luftpumpe ====
(Aquaristik) diese sorgt für die benötigte Luft des Luftverteilers

==== Rücklaufstopp (Ventil) ====
(Aquaristik) um zu verhindern, dass Ätzlösung über den Luftschlauch in die Luftpumpe und aus dem Gerät ausläuft ist diese geringe Investition ein absolutes Muss

==== PVC-Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) verbindet die Luftpumpe über das Ventil mit dem Luftverteiler.

==== Latex Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) aus Latex lieber als aus PVC; säurebeständiger. Schlauch aus PVC wird mit der Zeit porös. 4.99 €

==== Heizelement ====
(Aquaristik/Elektronik Bedarf) sorgt für die benötigte Temperatur. Ein in einem Glaskolben wasserdicht eingebautes Heizelement mit Thermostat, welches in die Lösung eintaucht und diese erwärmt.

----

Wer sich aufgrund fehlender Infos oder Datenblätter nicht entscheiden kann und dennoch eine zuverlässige Heizung erstehen möchte, dem sind von mir folgende Heizungen empfohlen:

'''Von Reichelt:''' Heizung0 € 1,50 - Heizung1 € 29,65 - Heizung2 € 19.95

'''Von Conrad:''' 552020 - 62 € 29,95 - 530425 - 62 € 32,95

(Preisinfo vom 29.10.2005)

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==== Silikon und Pistole für die Kartusche ====
(Baumarkt) Sanitärsilikon (essigvernetzt) für Glasabdichtung / Verklebung. Bitte kein Acryl oder sonstiges Fugen- oder Bausilikon verwenden, dies haftet nicht so gut, dichtet nicht wie benötigt und wird auf Dauer gesehen brüchig und undicht.

==== Fugenhilfe ====
Ein aus PVC bestehendes Fugenprofil hilft die Silikonnähte sauber zu verstreichen. Die Zeiten, in welchen man das Silikon mit dem in Spülmittel getränktem Finger verstrichen hat, sind ein für allemal vorbei. In einigen Home-Shopping-Sendern auch als „Fugi“ beworben und hat nichts mit Pilzen zu tun.

==== Kunststoffprofile und Kunststoffplatten ====
(Baumarkt) Zur Erstellung der Halter für die Leiterplatten und als Montagegerüst für den Luftverteiler sowie des Heizelementes.

== Dimensionierung ==
Bevor wir uns an die Materialbeschaffung machen und uns mit der Größe befassen, müssen wir einiges berücksichtigen: Breite der Glasküvette: Das Heizelement befindet sich in einem Glaskolben, welcher einen Durchmesser von mind. 20 mm hat. Somit entspricht die Breite der Glasküvette mindestens diesem Maß. Länge der Glasküvette: Die Länge der Glasküvette richtet sich nach mehreren Faktoren:
* Durchmesser des Heizelements + Spielraum
* Breite der maximalen Leiterplattenbreite (welche geätzt werden kann/soll)
* Breite der Halterung + Spielraum für die Leiterplatte, um diese ins Ätzbad tauchen und herausnehmen zu können.
* Platz für den Luftschlauch, welcher den Luftverteiler versorgt
Die Höhe der Glasküvette ist vom Volumen abhängig, Breite und Länge sowie Verdrängung des Heizelementes und der Halter + Abstand, damit die Luftbläschen, welche ebenfalls die Lösung verdrängen und somit den Pegel anheben und die aufsteigenden (welche auf der Oberfläche zerplatzen und daher spritzen) die Küvette nicht zum Überlaufen bringen. Für den Luftverteilschlauch (am Boden der Küvette) muss ebenfalls etwas Platz berücksichtigt werden.

'''Prinzipielle Bestimmung der Glasküvettengröße'''

Innenmaße
{|{{Blauetabelle}}

|Breite:
|25mm
|20mm Heizelement + 5mm Spielraum
|-
|Länge:
|210mm
|160mm Leiterplatte
|-
|
|
|2x 20mm für die Halter
|-
|
|
|10mm für den Luftschlauch
|-
|
|
|20mm Heizelement
|-
|Höhe:
|220mm
|Volumen / Breite / Länge = Höhe + Spielraum
|-
|
|
|Volumen sollte 1 l betragen (1000000 mm³)
|-
|
|
|1000000 / 210 / 25 ~ 190,5 mm + 30 mm Spielraum
|}

Mit etwas angepassten Werten
(damit das Ganze etwas ansprechender aussieht):
{|
|B
|=
|25 mm
|-
|L
|=
|230 mm
|-
|H
|=
|200 mm
|}
Mit diesen Werten kann eine Europaplatine (160 mm x 100 mm) spielend „gebadet“ werden.
Bestimmung der Glasplattengröße.
Da sich Glasplatten mit einer Stärke von 5 mm und einer Breite von 25 mm nur für sehr geübte Hobbyglaser verarbeiten lassen, wähle ich eine breitere Variante, welche an den Stirnseiten verklebt wird; die verleiht der Glasküvette außerdem einen besseren Stand.

=== Glaszuschnitte === Maße etwas abgeändert:
{|{{Blauetabelle}}
|Seitenteile:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (Höhe) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|-
|Vorder/Rückseiten:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''210 mm''' (Breite) '''x 220 mm''' (Höhe)
|-
|Fußplatte:
| 1x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (210 mm + 10 mm (Breite + Überhang)) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|}

== Nachbau Schritt für Schritt ==
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen1.jpg|thumb|right|Stumpfschleifen mit einer Glasschleifmaschine]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen2.jpg|thumb|right|Kanten mit einem Edelkorund stumpfschleifen]]
ACHTUNG: '''Immer mit Schutzbrille arbeiten!'''

Besonders beim Schleifen springen feine Glassplitter herum, welche die Augen verletzen können.

===Materialbearbeitung===
* 1. Die Glasplatten werden den Abmessungen entsprechend zugeschnitten (gebrochen)
TIPP:
Wer sein Glas selbst schneiden will, dem sei folgender Hinweis gegeben.
Die Bruchstelle wird sauberer, wenn man den Schnitt vor dem Brechen mit Wasser vernetzt.
Noch bessere Ergebnisse erzielt man, wenn man den Glasschneider mit Schneidöl (Kriechöl wie z.B. Balistol) tränkt.

Es gibt sogar Glasschneider mit eingebautem Öltank, diese kosten ab € 35,- aber dies ist für nur einmaligen Gebrauch etwas zuviel.

Einen sauberen Schnitt kann man kaum erkennen, ist die Schnittlinie hingegen deutlich sichtbar (ausgefranst,) deutet dies auf eine ungenaue Schnittführung oder einen defekten Glasschneider hin. Man kann sogar während des Anschneidens hören ob dieser gelingt oder unsauber wird (Übung ist alles). Mit unsauberen Schnittlinien wird dann auch die Bruchstelle unregelmäßig und „fransig“ oder wellig.
Ein gemäßigter nicht zu kräftiger Schlag auf die dem Schnitt abgewandten Seite der Platte lässt diese einreißen. Ein dünnes Hölzchen (Zahnstocher) direkt unter den Schnitt gelegt und mit den Daumen soweit wie möglich links und rechts vom Schnitt entfernt auf die Glasplatte drücken (Knack).

* 2. Die Kanten müssen geschliffen (entgratet) werden, damit man sich nicht daran verletzen und der Silikon-Kleber besser haften kann (bessere Verbindung).
Dies kann, falls verfügbar, mit einem Glasschleifgerät (Diamantschleifkopf) oder mit weniger Aufwand aber ebenso effektiv, mit einer Minibohrmaschine und einem Edelkorund-Schleifstein erfolgen.

Auch mit Korund beschichtetes Schleifpapier (Teller-Schleifgeräte) kann verwendet werden.

=== Verkleben der einzelnen Teile ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben1.jpg|thumb|right|Silikonauftrag]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben2.jpg|thumb|right|Immer einen dünnen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen (elastische Fuge)]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben3.jpg|thumb|right|ungenutzte Glasplatten dienen als Abstandshalter bis das Silikon getrocknet ist]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben6.jpg|thumb|right|Silikon auftragen]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben5.jpg|thumb|right|Glasplatte nur leicht andrücken, wieder einen schmalen, aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen]]

Die einzelnen Glasplatten werden mit Silikon verklebt. Nur essigvernetztes Sanitärsilikon verwenden, transparent oder gefärbt ist egal.
Acryl oder Bausilikon ist ungeeignet.

Um eine einwandfreie Klebestelle zu gewährleisten müssen die betroffenen Stellen absolut sauber, trocken und fettfrei sein. Auch Fingerabdrücke beeinflussen die Klebekraft.
Am besten die entsprechenden Stellen unmittelbar vorher mit ACETON und einem Küchenkrepp reinigen. Nagellackentferner enthält oft auch Aceton, ist aber wegen der beigemengten Öle und Pflegemittel ungeeignet.
„Normales“ Aceton ist im Baumarkt oder in einer Drogerie erhältlich.

====Rückwärtiges- und Bodenteil====
Die ersten beiden Bauteile werden zusammengefügt.

Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
So bleibt die Fuge elastisch und kann besser trocknen.

Kleinere Fehlstellen ohne dichte Verklebung sind hier zunächst nicht so tragisch. Die endgültige Dichtigkeit wird am Schluss sichergestellt.
Hier geht es zunächst um die mechanische Stabilität. Nicht alle Bauteile auf einmal zusammenfügen, hier ist viel Geduld notwendig. Zunächst sollte die erste Verbindung aushärten, bevor man mit der nächsten weitermacht. Dies kann durchaus einen ganzen Tag dauern (je nach Silikon). Oberflächlich getrocknetes Silikon ist im Kern noch lange nicht fest, daher lieber etwas mehr Zeit verstreichen lassen als zuwenig. Im schlimmsten Falle haften die einzelne Teile nicht fest genug aneinander. Nach ca. 12h dürfte allerdings eine genügende Trocknung erreicht sein.
Jetzt darf diese erste Klebestelle erst einmal bis zur Festigkeit austrocknen.

==== Frontseitiges- und Bodenteil ====
Ist diese erste Verklebung nun getrocknet, legt man wieder einige Reststücke von den Glasplatten oder was man sonst so findet, um die 2. Platte mit einem Abstand (25 mm) auflegen zu können. Wichtig ist, dass die Platte stabil zu liegen kommt und nicht verwackelt sowie dass die Ränder frei bleiben.
Diesmal sollten es aber so ziemlich genau die berechneten 25 mm sein.

Auf diesen Abstandshalter legt man dann die zweite, mit an der eine Kante mit Silikon vorbereitete Glasplatte und bringt diese in Stellung (Kontakt mit geringem Spalt zur Bodenplatte, so dass das Silikon gut anhaftet).
Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
Nun wieder warten, bis die Klebestelle getrocknet ist und ihre Endfestigkeit erreicht hat
(über Nacht {mind. 8h} dürfte auch hier reichen, aber wie erwähnt, lieber länger warten als zu kurz).

==== Seitenteile ====
Nachdem die Silikonnähte der Front- und Rückseite an der Bodenplatte wirklich Endfestigkeit haben, drehen wir diese so um 90°, dass der Aufbau auf einem Seitenteil zu stehen kommt.
Jetzt ist etwas mehr Sorgfalt angesagt.

Den inneren Abstand der Küvette fixieren wir wieder mit den Teilen, welche schon zuvor den Abstand bestimmt haben. An der offenen Seite fixieren wir die Platten z.B. mit Klebeband, so dass diese nicht aus Versehen auffächern können. Somit ist über die gesamte Höhe ein gleichmäßiger Abstand gewährleistet.
Jetzt noch die Platten so ausrichten, dass diese im rechten Winkel zueinander stehen.
Auf die Kanten wird wieder das Silikon aufgetragen.
Hier ist es ratsam besonders in den Ecken keine „offene“ Stelle zu haben, da dies ein besonders kritischer Bereich ist.

Jetzt wieder trocknen lassen ...
Danach genauso mit der gegenüberliegenden Seite verfahren.

=== Finishing ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Finishing1.jpg|thumb|right|Finishing]] [[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Dichtetest1.jpg|thumb|right|Dichte-Test mit Wasser]]
Das Finishing entscheidet letztendlich ob unsere Glasküvette dicht wird oder ob diese leckt.
Zunächst entfernen wir die herausgequollenen „Silikonwürste“ auf der Außenseite mit einem Cuttermesser. Auf der Innenseite ist dieses herausgequollene Silikon nicht störend (nur optisch).
* '''Achtung:''' nicht in die Fuge hineinschneiden, sondern nur das überstehende Material entfernen.

=== Erster Dichtigkeitstest ===
Die Küvette mit Wasser füllen und entsprechende Stellen, an welchen Wasser austritt,
mit Filzstift oder Fettstift markieren. Diese Stellen müssen im letzten Schritt besonders beachtet und abgedichtet werden

=== Fugen mit der Fugenhilfe nacharbeiten ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi1.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe]]
Jetzt kommt das auch als „Fugi“ bekanntes Werkzeug zum Einsatz.
Natürlich muss es nicht das Original aus dem TV-Shopping sein, auch im Baumarkt bekommt man ein entsprechendes äquivalentes Werkzeug.
Wählt einen eurer Meinung nach einen passenden Radius an der Fugenhilfe aus.
Natürlich muss wieder alles trocken, sauber, staub- und fettfrei sein, sonst ist alles umsonst.

'''Pauschal alles noch mal mit Aceton (fettlösend) reinigen'''.

In den bereinigten Kanten an den Fugen wird nun nochmals frisches Silikon aus der Kartusche aufgetragen und mit der Fugenhilfe geformt und geglättet.
Nicht zu viel und nicht zu wenig Silikon auftragen und vor allem gleichmäßig.
Wie viel ihr verwenden müsst, bekommt ihr mit der ersten Fuge schnell heraus (Don’t Panic).
Nicht alle Fugen auf einmal nacharbeiten, erst die eine, dann die nächste Fuge.

Durch die genaue Führung mit der Fugenhilfe kann „nass in nass“ gearbeitet werden,
d.h es muss hier nicht immer wieder gewartet werden bis alles getrocknet ist.
Es geht eigentlich alles fix und sehr sauber.

=== Handhabung der Fugenhilfe ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi2.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe anwenden]]
Die Fugenhilfe wird so geführt, dass diese an den beiden Glasplatten anliegt um so überschüssiges Silikon abzuziehen.
Dabei nicht in Richtung der abgeschrägten Seite ziehen, sondern in die Richtung ziehen, zu welcher die flache Seite schaut (im Bild die abgewandte Seite).
In einem Zug ohne Unterbrechung das Silikon „abziehen“.
Ist eine Stelle mit zu wenig Silikon vorhanden einfach die betreffende Stelle mit frischem Silikon aus der Tube auffüllen und gleich noch einmal abziehen.
Die Fugenhilfe immer vor dem Abziehen von Silikon befreien (mit Küchenkrepp abwischen) „sonst verschmiert’s alles“
Übrigens: Mit Kreditkarten oder anderen Plastikkarten funktioniert dies nicht, dann lieber wieder mit dem "nassen Finger" arbeiten.

== Ein- und Anbauarbeiten ==
=== Luftverteiler ===
Hierfür benötigen wir
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_AirCurtain.jpg|thumb|right|AirCurtain und Rücklaufstopp-Ventil]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base1.jpg|thumb|right|Halter für Luftverteiler]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base2.jpg|thumb|right|Luftverteiler auf Halter fixieren]]
eine Sprudelquelle (Air Curtain),
einen PVC-Schlauch,
ein Rückschlagventil und
ein Kunststoffprofil sowie
etwas Silikon und
Frischhaltefolie.
Natürlich auch eine elektrische Luft- bzw. Membranpumpe.

Um zu verhindern, dass der Sprudelschauch nach oben treibt, verankern wir diesen auf einem Kunststoffprofil und fixieren den Schlauch mit Silikon, da dies gegen die Ätzbäder resistent ist.
Silikon haftet aber nicht auf allen Materialien, speziell nicht auf PVC und ähnlichen Kunststoffen, so behelfen wir uns mit einem Trick:
Das Kunststoffprofil hat in etwa die Abmessungen der Innenfläche unserer Glasküvette, eher etwas kleiner. Dieses Kunststoffprofil bohren wir in regelmäßigen Abständen mit ca. 4 mm durch und senken diese auf der Unterseite großzügig an. Auf diese Bohrungen geben wir großzügig Silikon, so dass dieses durch die Bohrung auf der anderen Seite austritt, zusätzlich legen wir einen Silikonstrang quer zum Profil auf.

Diese so vorbereitete Profil legen wir auf Frischhaltefolie, da diese später leicht vom getrockneten Silikon entfernt werden kann.
Darauf legen wir dann den vorher abgelängten „Air Curtain“-Schlauch und fixieren diesen wiederum mit Silikonsträngen. Diese „Konstruktion“ lassen wir über Nacht trocknen.

Da das Silikon in die Senkungen gepresst wird hält dies mechanisch, sozusagen wie ein Niet oder Druckknopf, den Luftverteiler am Profil. Das an den Seiten überstehende Silikon kann nach dem Austrocknen problemlos abgeschnitten werden oder mit Hilfe der Frischhaltefolie im feuchten Zustand in die Fugen unter dem Schlauch verteilt werden.

Das '''Silikon nicht über die gesamte Schlauchlänge verteilen''', da sonst keine Luft mehr austreten kann. Nach dem Abbinden des Silikons können die überstehenden Reste abgeschnitten werden und dann wird abschließend der PVC-Schlauch angeschlossen und dieser Luftverteiler, evtl. wieder mit etwas (sehr wenig) Silikon, am Glasküvettenboden fixiert.

=== Heizelement ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Heizelement_Halter.jpg|thumb|right|Heizungshalter]]
Für das Heizelement benötigen wir als Halter eigentlich nur ein Stück vom Kunststoffprofil, dessen Mindestabmessungen so groß sind, damit dieses nicht in die Küvette fallen kann und Platz für eine Bohrung bietet, damit dieses über den Glaskolben des Heizelementes geschoben werden kann ohne dass dieses komplett durchrutschen kann.
Die abgebildete Version zeigt den Halter mit einer zusätzlichen Bohrung zur Durchführung des Luftschlauches für den Luftverteiler.

=== Leiterplattenhalter ===
Der Leiterplattenhalter muss mehrere Eigenschaften besitzen.
* zum einen soll die Leiterplatte sicher gehalten werden,
* zum anderen muss die Leiterplatte auch am Rand von der Ätzlösung umspült werden können
* und nicht zuletzt muss der Halter an unterschiedliche Leiterplattengrößen angepasst werden können.

Eine nahezu perfekte Lösung dieser gestellten Probleme bieten die u.a. von der Fa. ISEL auch einzeln erhältlichen Leiterplattenhalter, welche auch auf die Abmessungen unserer selbst gebauten Ätzmaschiene angepasst werden kann.
* '''Achtung:''' Wenn z.B. der ISEL Platinenhalter gekauft wird, reicht der Platz für eine Europaplatine (100x160mm) nicht mehr aus, da der Halter breiter ist als der hier im folgenden beschriebene Selbstbauhalter. Es können dann eben nur schmälere (max. 100x120mm) Platinen geätzt werden.
Aber was wäre das denn für eine Bauanleitung, wenn nicht auch alles selbst gebaut bzw. beschrieben wird? (So einfach mache ich es mir dann doch nicht.)
Das Problem besteht darin, eine einfache und dennoch praktikable und relativ einfach nachzubildende Konstruktion zu finden. Die entsprechenden Profile, wie von Isel verwendet, sind nicht so leicht zu beschaffen.
Wir benötigen folgende Materialien:
Ein quadratisches Kunststoffvollprofil mit etwa 11mm (11,5mm) Kantenlänge
ein flaches Kunststoffprofil mit etwa 3mm Stärke und ca. 35mm (35,5mm) Breite
ein rundes Kunststoffvollprofil mit einem Durchmesser von ca. 7mm (7,5mm)
Kunststoff- oder Blechschrauben 3,5 x 20mm (Linsenkopf)
Die quadratischen Profile werden auf eine Länge von ca. 19 cm geschnitten, an beiden Enden mit einem Abstand von ca. 1 cm und ca. 2 cm zur Kante mit einer 8-mm-Bohrung versehen und eine Nut in das Profil von Bohrung zu Bohrung gefräst.

==== Eingefräste Nuten ====
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter1.jpg|thumb|right|Platinenhalter Oberteil]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter2.jpg|thumb|right|Platinenhalter Seitenteile]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter3.jpg|thumb|right|Platinenhalter komplett montiert]]Zum Fräsen kann eine Mini-Bohrmaschine in einem Bohrständer fixiert und mit einem entspr. Fräsbohrer bestückt werden. Das Kunststoffprofil wird dann entweder in einem Schraubstock, in welchem das Profil locker geführt wird oder an einem entspr. Anschlag geführt, damit die Nut auch gleichmäßig geführt wird. Natürlich kann auch ein Kreuzfrästisch benutzt werden, aber wer hat denn schon so was (außer mir natürlich) in seiner Werkstatt.

In die Bohrungen werden die runden, entsprechend gekürzten Kunststoffvollprofile gesteckt und später auf einer Seite verklebt, damit diese nicht herausrutschen können. Diese Stangen dienen später dazu, dass sich die Leiterplattenhalter, welche sich durch die Temperatur des Ätzbades verbiegen können, nicht zu stark auseinander biegen und somit die eingeklemmte Leiterplatte verlieren. Außerdem hat die Leiterplatte hiermit einen Halt und kann nicht aus der Halterung fallen.

==== Deckelteil ====
Deckelteil wird entsprechend der verbleibenden Länge aus dem flachen Kunststoffprofil gefertigt. (Die Breite der Glasküvette, abzüglich der Breite der Halterung für das Heizelement.
Dann wird eine Nut eingefräst, in der dann mittels Schrauben die quadratischen Halter befestigt werden. Die Nuten sollten einen Abstand zum Rand von ca. 1 cm und untereinander einen Abstand von ca. 4 cm haben, somit hat der Deckelteil noch genügend Stabilität, um nicht auseinander zu brechen und die gesamte Aufhängung am Küvettenrand zu halten.

==== Montage des Leiterplattenhalters ====
Die beiden bearbeiteten Vierkantprofile werden an einer Seite (größerer Abstand zu den Stabis) für die Schraubenaufnahme angebohrt. Mittels Schrauben werden diese am Deckelteil befestigt und die Rundstäbe durch die Bohrungen geführt. Die in die Vierkantprofile eingefrästen Nuten zeigen zueinander. Die Rundstäbe werden beide an einer Seite mit Kleber fixiert oder besser an einem Ende erhitzt und breit gedrückt (breiter als die Bohrungen im Halter).

== Endmontage ==
Die fertige Ätzmaschiene kann jetzt in Betrieb genommen werden. Doch bevor ein endgültiges Befüllen mit Ätzlösung durchgeführt wird, bitte ich nochmals um einen Anschließenden Dichtigkeitstest und Funktionscheck der fertigen Apparatur mit WASSER.
Der Schlauch des Luftverteilers wird über das Rückschlagventil mit der Membranpumpe verbunden und eingeschaltet.
Danach wird das Heizelement eingesetzt und in Betrieb genommen. Mit Hilfe eines Thermometers wird der Abschaltmoment auf ca. 50°C eingestellt.

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Ätzgerät_fertig.jpg|640|center|FERTIG]]

== Volumen reduzieren ==
Ist das geringe Volumen (0,5 Liter für die Ätzlösung) für Eure Zwecke zu groß, könnt Ihr den Küvettenboden mit Glasperlen (Deko- Glaskiesel) auffüllen.
Diese Glasperlen verdrängen die Ätzlösung und somit kann man mit weniger Lösung arbeiten.
Warum nicht eine kleinere Küvette bauen oder einfach weniger Ätzlösung ansetzten?
Das Heizelement hat eine Mindestlänge, wenn dieses Heizelement nicht komplett mit der Heizwendel unter Wasser (Ätzlösung) steht, kann dieses zerplatzen. Durch die Glaskiesel wird gewährleistet, dass das Element komplett eintaucht aber weniger Volumen in der Küvette zur kompletten Füllung benötigt wird.

==Tipps zur Pflege==
Die Ätzlösung kann auch bei Nichtgebrauch in der Küvette gelagert werden. Es kann jedoch vorkommen, dass sich der Sprudelschlauch mit der Zeit zusetzt. Solange die Ätzlösung noch gebrauchsfähig ist, reicht es dann diesen z.B. Mit einem entgrateten Holzstab abzustreifen. Die Poren des Schlauches werden dadurch wieder frei.
Bevor man sein Ätzgerät mit einer frischen Lösung neu befüllt sollte man die komplette Küvette gründlich mit Spülmittel reinigen. Auch in einer Spülmaschiene kann die Küvette (Kopfüber) gereinigt werden (Achtung "Mutti" fragen ;-)). Der Sprudelschlauch kann mit einem groben Schwamm von den z.T. unsichtbaren Ablagerungen gereinigt und somit wieder duchlässig gemacht werden.

==Mögliche Ätzlösungen==
welche für dieses Gerät geeignet sind:

===Ammoniumpersulfat===
Das Mittel wird als weißes, kristallines Pulver geliefert, sollte luftdicht gelagert werden und ist etwas umweltfreundlicher als Eisen-III-Chlorid. Es reagiert ebenfalls hygroskopisch. 500 g des Mittels reichen für 2 Liter Ätzlösung. Beim Auflösen unter Rühren kühlt sich die Lösung deutlich ab. Die frische Ätzlösung ist klar bis leicht milchig, mit zunehmendem Kupfergehalt verfärbt sie sich blau, bleibt jedoch immer durchsichtig, so dass der Ätzvorgang sehr gut kontrolliert werden kann. Die optimale Ätztemperatur beträgt ca. 40° C, sie sollte weder deutlich höher (<50° C) noch viel niedriger (>30° C) sein. Die Ätzzeit beträgt 5 bis 10 Minuten. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Ein Ansatz ist in einem geschlossenen Glasgefäß lagerbar und mehrfach verwendbar (Aufnahme von bis zu 40 g Kupfer je Liter). Bei intensiver Blaufärbung ist die Lösung verbraucht.
* Nach Abkühlen bleiben blaue Kristalle zurück, die hochgiftig sind!

===Natriumpersulfat===
'''Mein Mittel der Wahl'''
Das als „Feinätzkristall” u.a. von Seno, gehandelte Ätzmittel. Das Ätzmittel wird im Beutel für 0,5 l Ätzansatz geliefert. Es löst sich im Wasser schnell auf, kristallisiert nicht aus, ätzt mit sehr hoher Konturenschärfe und sehr geringer Unterätzung. Das Ätzen soll bei 40°C bis 50°C erfolgen. Die Ätzzeit beträgt 10 bis 20 Minuten bei frisch angesetzten Lösungen. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Die Lösung kann in einem offenen! Gefäß (z.B. die Ätzküvette) aufbewahrt werden. Durch die ständige Gasentwicklung könnte ein verschlossenes Gefäß bersten!

===Absolut ungeeignete Ätzlösungen===

* Eisen III Chlorid
Dieses, fast schon historische Ätzmittel, neigt stark zum Schäumen und würde aus der Küvette überquellen. Hierfür gibt es andere „Schaumätzgeräte“
Außerdem ist ein begutachten der Leiterplatte und des Ätzfortschrittes durch die undurchsichtige bräunliche Lösung fast unmöglich.

* Andere schaumbildende Mittel
* Stark säurehaltige Lösungen (HCL) sind wegen der Agressivität gegenüber der Umgebung (nicht für die Ätzmaschine) auch für Mensch und Tier nicht empfehlenswert, da durch den Luftverteiler spritzer verusacht werden, welche sich im direkten Umfeld des Gerätes ablegen.

==Entsorgen von Ätzlösungen==
[[Bild:Aetzend.gif|left|Ätzend]][[Bild:Geshschaedl.gif|left|Gesundheitsschädlich]]Die Chemikalien bitte auf gar keinen Fall in das Abwasser leiten. Die in den Klärwerken eingesetzten Bakterien können auch durch geringste Mengen der Chemikalien und des darin gelösten Kupfers absterben. Es könnte also mit nur einer Ätzküvette eine kleine Kläranlage komplett "kippen" und dann kann es richtig teuer werden. Anleitungen, wie diese immer noch im Internet verbreitet sind und welche einem eine unproblematische Entsorgung über das Abwasser bei entsprechender Verdünnung suggerieren, sind nach aktueller Gesetzeslage nicht mehr erlaubt!

* Bitte die Chemikalien zur Reststoffverwertung / '''Sondermüllentsorgung''' bringen.
* Dies ist '''für Privatleute meist unentgeltlich''' und erspart einem viel Ärger.

==Autor==
* [[Benutzer:Darwin.nuernberg|Darwin.nuernberg]] 08:40, 26. Mai 2006 (CEST)

== Siehe auch ==
* [[Leiterplatten herstellen]]
* [[Leiterplatten Entwicklung]]
* [[Ätzgerät (einfach)]]

== Weblinks ==
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=225 Diesen (ähnlichen) Artikel als PDF aus dem RoboterNetz-Forum Downloaden]

*[http://www.glaserie.de/ Werkzeug zur Glasbearbeitung gibt's unter anderem hier (falls man intensiver damit arbeiten möchte)]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Praxis]]
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Ätzgerät Bauanleitung

2008-12-04T13:44:27Z

Newbie.at: /* Leiterplattenhalter */

== Selbstbauanleitung für ein 1–Liter-Ätzgerät ==
(Volumen für 0,5 l Ätzlösung)

Für Leiterplatten im Europaformat (100mm x 160 mm)

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_InAction_.jpg|640px|center]]
(Die Luftblasen werden im laufenden Betrieb noch feiner und kleiner)

Bitte diese Anleitung zunächst komplett durchlesen,
bevor mit dem Nachbau und dem Materialeinkauf begonnen wird.

== Beschreibung des verwendeten Materials ==
Die meisten Materialien bekommt man
* im Baumarkt (BayWa, Hornbach, Max Bahr, OBI Baumarkt, Praktiker, TOOM ect.pp.)
* Aquariumszubehör (auch in vielen OBI Märkten)
Ja, ihr habt richtig gelesen, genau die gleichen Materialien wie in der vorliegenden Bauanleitung bekommt man zwar im einschlägigen Elektronik-Fachmarkt, sind dort jedoch um ein Vielfaches teurer als im Aquariumzubehörhandel.

==== Glasplatten ====
Sämtliche Glasplatten sollten, sofern verfügbar, eine Stärke von 5 mm haben.
Geringere Plattenstärken sind anfälliger für Bruch oder Risse.

Von Kunststoffglas wie Plexi- oder Acrylglas rate ich ab, da dies matt und bei den im Ätzprozess verwendeten Temperaturen (50°C bis 80°C) brüchig wird. Außerdem lässt sich Glas (mit entsprechender Übung) besser und einfacher verarbeiten. Glas ist, entgegen verbreiteter Meinung, sehr leicht zu verarbeiten, wenn man sich an gewisse Regeln hält und etwas Übung hat. Wer den Zuschnitt von Glas scheut, kann sich beim Glaser entsprechende (fertige) Zuschnitte (aus Resten) besorgen. Die Reste dürften auch relativ günstig zu erstehen sein. Eine geschnittene (sauber gebrochene) Glasplatte hat im Gegensatz zu gesplittertem Glas keine so scharfen Kanten, jedenfalls sind diese bei weitem nicht so gefährlich. Trotzdem sollten die Kanten abgestumpft werden, außerdem begünstigt dies auch das Verkleben der Glasplatten untereinander. Hierzu reicht es meist aus die Kanten z.B. mit einem Edelkorund oder Diamantschleifstift (wie für viele Mini–Bohrmaschinen erhältlich) zu entgraten. Wer hat, darf natürlich auch seine Glasschleifmaschine (wie für Tiffany-Glastechnik) einsetzen.

==== Luftverteiler für Umwälzung ====
(Aquaristik) Air Curtain. Ein poröser Schlauch, durch welchen die eingeblasene Luft über dessen gesamte Länge in kleinen Bläschen austritt. Diese Bläschen sorgen durch ihr Aufsteigen dafür, dass das Ätzbad in Bewegung kommt, um so eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Apparatur zu gewährleisten und das Aufheizen zu beschleunigen und zum anderen, dass die Leiterplatte schneller und gleichmäßiger geätzt wird. Andere Möglichkeiten das Ätzbad umzuwälzen, z.B. durch Umpumpen, sind für diese Anwendung finanziell nicht akzeptabel, da alle Komponenten säurefest sein müssten.

==== Membran-Luftpumpe ====
(Aquaristik) diese sorgt für die benötigte Luft des Luftverteilers

==== Rücklaufstopp (Ventil) ====
(Aquaristik) um zu verhindern, dass Ätzlösung über den Luftschlauch in die Luftpumpe und aus dem Gerät ausläuft ist diese geringe Investition ein absolutes Muss

==== PVC-Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) verbindet die Luftpumpe über das Ventil mit dem Luftverteiler.

==== Latex Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) aus Latex lieber als aus PVC; säurebeständiger. Schlauch aus PVC wird mit der Zeit porös. 4.99 €

==== Heizelement ====
(Aquaristik/Elektronik Bedarf) sorgt für die benötigte Temperatur. Ein in einem Glaskolben wasserdicht eingebautes Heizelement mit Thermostat, welches in die Lösung eintaucht und diese erwärmt.

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Wer sich aufgrund fehlender Infos oder Datenblätter nicht entscheiden kann und dennoch eine zuverlässige Heizung erstehen möchte, dem sind von mir folgende Heizungen empfohlen:

'''Von Reichelt:''' Heizung0 € 1,50 - Heizung1 € 29,65 - Heizung2 € 19.95

'''Von Conrad:''' 552020 - 62 € 29,95 - 530425 - 62 € 32,95

(Preisinfo vom 29.10.2005)

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==== Silikon und Pistole für die Kartusche ====
(Baumarkt) Sanitärsilikon (essigvernetzt) für Glasabdichtung / Verklebung. Bitte kein Acryl oder sonstiges Fugen- oder Bausilikon verwenden, dies haftet nicht so gut, dichtet nicht wie benötigt und wird auf Dauer gesehen brüchig und undicht.

==== Fugenhilfe ====
Ein aus PVC bestehendes Fugenprofil hilft die Silikonnähte sauber zu verstreichen. Die Zeiten, in welchen man das Silikon mit dem in Spülmittel getränktem Finger verstrichen hat, sind ein für allemal vorbei. In einigen Home-Shopping-Sendern auch als „Fugi“ beworben und hat nichts mit Pilzen zu tun.

==== Kunststoffprofile und Kunststoffplatten ====
(Baumarkt) Zur Erstellung der Halter für die Leiterplatten und als Montagegerüst für den Luftverteiler sowie des Heizelementes.

== Dimensionierung ==
Bevor wir uns an die Materialbeschaffung machen und uns mit der Größe befassen, müssen wir einiges berücksichtigen: Breite der Glasküvette: Das Heizelement befindet sich in einem Glaskolben, welcher einen Durchmesser von mind. 20 mm hat. Somit entspricht die Breite der Glasküvette mindestens diesem Maß. Länge der Glasküvette: Die Länge der Glasküvette richtet sich nach mehreren Faktoren:
* Durchmesser des Heizelements + Spielraum
* Breite der maximalen Leiterplattenbreite (welche geätzt werden kann/soll)
* Breite der Halterung + Spielraum für die Leiterplatte, um diese ins Ätzbad tauchen und herausnehmen zu können.
* Platz für den Luftschlauch, welcher den Luftverteiler versorgt
Die Höhe der Glasküvette ist vom Volumen abhängig, Breite und Länge sowie Verdrängung des Heizelementes und der Halter + Abstand, damit die Luftbläschen, welche ebenfalls die Lösung verdrängen und somit den Pegel anheben und die aufsteigenden (welche auf der Oberfläche zerplatzen und daher spritzen) die Küvette nicht zum Überlaufen bringen. Für den Luftverteilschlauch (am Boden der Küvette) muss ebenfalls etwas Platz berücksichtigt werden.

'''Prinzipielle Bestimmung der Glasküvettengröße'''

Innenmaße
{|{{Blauetabelle}}

|Breite:
|25mm
|20mm Heizelement + 5mm Spielraum
|-
|Länge:
|210mm
|160mm Leiterplatte
|-
|
|
|2x 20mm für die Halter
|-
|
|
|10mm für den Luftschlauch
|-
|
|
|20mm Heizelement
|-
|Höhe:
|220mm
|Volumen / Breite / Länge = Höhe + Spielraum
|-
|
|
|Volumen sollte 1 l betragen (1000000 mm³)
|-
|
|
|1000000 / 210 / 25 ~ 190,5 mm + 30 mm Spielraum
|}

Mit etwas angepassten Werten
(damit das Ganze etwas ansprechender aussieht):
{|
|B
|=
|25 mm
|-
|L
|=
|230 mm
|-
|H
|=
|200 mm
|}
Mit diesen Werten kann eine Europaplatine (160 mm x 100 mm) spielend „gebadet“ werden.
Bestimmung der Glasplattengröße.
Da sich Glasplatten mit einer Stärke von 5 mm und einer Breite von 25 mm nur für sehr geübte Hobbyglaser verarbeiten lassen, wähle ich eine breitere Variante, welche an den Stirnseiten verklebt wird; die verleiht der Glasküvette außerdem einen besseren Stand.

=== Glaszuschnitte === Maße etwas abgeändert:
{|{{Blauetabelle}}
|Seitenteile:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (Höhe) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|-
|Vorder/Rückseiten:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''210 mm''' (Breite) '''x 220 mm''' (Höhe)
|-
|Fußplatte:
| 1x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (210 mm + 10 mm (Breite + Überhang)) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|}

== Nachbau Schritt für Schritt ==
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen1.jpg|thumb|right|Stumpfschleifen mit einer Glasschleifmaschine]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen2.jpg|thumb|right|Kanten mit einem Edelkorund stumpfschleifen]]
ACHTUNG: '''Immer mit Schutzbrille arbeiten!'''

Besonders beim Schleifen springen feine Glassplitter herum, welche die Augen verletzen können.

===Materialbearbeitung===
* 1. Die Glasplatten werden den Abmessungen entsprechend zugeschnitten (gebrochen)
TIPP:
Wer sein Glas selbst schneiden will, dem sei folgender Hinweis gegeben.
Die Bruchstelle wird sauberer, wenn man den Schnitt vor dem Brechen mit Wasser vernetzt.
Noch bessere Ergebnisse erzielt man, wenn man den Glasschneider mit Schneidöl (Kriechöl wie z.B. Balistol) tränkt.

Es gibt sogar Glasschneider mit eingebautem Öltank, diese kosten ab € 35,- aber dies ist für nur einmaligen Gebrauch etwas zuviel.

Einen sauberen Schnitt kann man kaum erkennen, ist die Schnittlinie hingegen deutlich sichtbar (ausgefranst,) deutet dies auf eine ungenaue Schnittführung oder einen defekten Glasschneider hin. Man kann sogar während des Anschneidens hören ob dieser gelingt oder unsauber wird (Übung ist alles). Mit unsauberen Schnittlinien wird dann auch die Bruchstelle unregelmäßig und „fransig“ oder wellig.
Ein gemäßigter nicht zu kräftiger Schlag auf die dem Schnitt abgewandten Seite der Platte lässt diese einreißen. Ein dünnes Hölzchen (Zahnstocher) direkt unter den Schnitt gelegt und mit den Daumen soweit wie möglich links und rechts vom Schnitt entfernt auf die Glasplatte drücken (Knack).

* 2. Die Kanten müssen geschliffen (entgratet) werden, damit man sich nicht daran verletzen und der Silikon-Kleber besser haften kann (bessere Verbindung).
Dies kann, falls verfügbar, mit einem Glasschleifgerät (Diamantschleifkopf) oder mit weniger Aufwand aber ebenso effektiv, mit einer Minibohrmaschine und einem Edelkorund-Schleifstein erfolgen.

Auch mit Korund beschichtetes Schleifpapier (Teller-Schleifgeräte) kann verwendet werden.

=== Verkleben der einzelnen Teile ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben1.jpg|thumb|right|Silikonauftrag]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben2.jpg|thumb|right|Immer einen dünnen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen (elastische Fuge)]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben3.jpg|thumb|right|ungenutzte Glasplatten dienen als Abstandshalter bis das Silikon getrocknet ist]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben6.jpg|thumb|right|Silikon auftragen]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben5.jpg|thumb|right|Glasplatte nur leicht andrücken, wieder einen schmalen, aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen]]

Die einzelnen Glasplatten werden mit Silikon verklebt. Nur essigvernetztes Sanitärsilikon verwenden, transparent oder gefärbt ist egal.
Acryl oder Bausilikon ist ungeeignet.

Um eine einwandfreie Klebestelle zu gewährleisten müssen die betroffenen Stellen absolut sauber, trocken und fettfrei sein. Auch Fingerabdrücke beeinflussen die Klebekraft.
Am besten die entsprechenden Stellen unmittelbar vorher mit ACETON und einem Küchenkrepp reinigen. Nagellackentferner enthält oft auch Aceton, ist aber wegen der beigemengten Öle und Pflegemittel ungeeignet.
„Normales“ Aceton ist im Baumarkt oder in einer Drogerie erhältlich.

====Rückwärtiges- und Bodenteil====
Die ersten beiden Bauteile werden zusammengefügt.

Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
So bleibt die Fuge elastisch und kann besser trocknen.

Kleinere Fehlstellen ohne dichte Verklebung sind hier zunächst nicht so tragisch. Die endgültige Dichtigkeit wird am Schluss sichergestellt.
Hier geht es zunächst um die mechanische Stabilität. Nicht alle Bauteile auf einmal zusammenfügen, hier ist viel Geduld notwendig. Zunächst sollte die erste Verbindung aushärten, bevor man mit der nächsten weitermacht. Dies kann durchaus einen ganzen Tag dauern (je nach Silikon). Oberflächlich getrocknetes Silikon ist im Kern noch lange nicht fest, daher lieber etwas mehr Zeit verstreichen lassen als zuwenig. Im schlimmsten Falle haften die einzelne Teile nicht fest genug aneinander. Nach ca. 12h dürfte allerdings eine genügende Trocknung erreicht sein.
Jetzt darf diese erste Klebestelle erst einmal bis zur Festigkeit austrocknen.

==== Frontseitiges- und Bodenteil ====
Ist diese erste Verklebung nun getrocknet, legt man wieder einige Reststücke von den Glasplatten oder was man sonst so findet, um die 2. Platte mit einem Abstand (25 mm) auflegen zu können. Wichtig ist, dass die Platte stabil zu liegen kommt und nicht verwackelt sowie dass die Ränder frei bleiben.
Diesmal sollten es aber so ziemlich genau die berechneten 25 mm sein.

Auf diesen Abstandshalter legt man dann die zweite, mit an der eine Kante mit Silikon vorbereitete Glasplatte und bringt diese in Stellung (Kontakt mit geringem Spalt zur Bodenplatte, so dass das Silikon gut anhaftet).
Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
Nun wieder warten, bis die Klebestelle getrocknet ist und ihre Endfestigkeit erreicht hat
(über Nacht {mind. 8h} dürfte auch hier reichen, aber wie erwähnt, lieber länger warten als zu kurz).

==== Seitenteile ====
Nachdem die Silikonnähte der Front- und Rückseite an der Bodenplatte wirklich Endfestigkeit haben, drehen wir diese so um 90°, dass der Aufbau auf einem Seitenteil zu stehen kommt.
Jetzt ist etwas mehr Sorgfalt angesagt.

Den inneren Abstand der Küvette fixieren wir wieder mit den Teilen, welche schon zuvor den Abstand bestimmt haben. An der offenen Seite fixieren wir die Platten z.B. mit Klebeband, so dass diese nicht aus Versehen auffächern können. Somit ist über die gesamte Höhe ein gleichmäßiger Abstand gewährleistet.
Jetzt noch die Platten so ausrichten, dass diese im rechten Winkel zueinander stehen.
Auf die Kanten wird wieder das Silikon aufgetragen.
Hier ist es ratsam besonders in den Ecken keine „offene“ Stelle zu haben, da dies ein besonders kritischer Bereich ist.

Jetzt wieder trocknen lassen ...
Danach genauso mit der gegenüberliegenden Seite verfahren.

=== Finishing ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Finishing1.jpg|thumb|right|Finishing]] [[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Dichtetest1.jpg|thumb|right|Dichte-Test mit Wasser]]
Das Finishing entscheidet letztendlich ob unsere Glasküvette dicht wird oder ob diese leckt.
Zunächst entfernen wir die herausgequollenen „Silikonwürste“ auf der Außenseite mit einem Cuttermesser. Auf der Innenseite ist dieses herausgequollene Silikon nicht störend (nur optisch).
* '''Achtung:''' nicht in die Fuge hineinschneiden, sondern nur das überstehende Material entfernen.

=== Erster Dichtigkeitstest ===
Die Küvette mit Wasser füllen und entsprechende Stellen, an welchen Wasser austritt,
mit Filzstift oder Fettstift markieren. Diese Stellen müssen im letzten Schritt besonders beachtet und abgedichtet werden

=== Fugen mit der Fugenhilfe nacharbeiten ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi1.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe]]
Jetzt kommt das auch als „Fugi“ bekanntes Werkzeug zum Einsatz.
Natürlich muss es nicht das Original aus dem TV-Shopping sein, auch im Baumarkt bekommt man ein entsprechendes äquivalentes Werkzeug.
Wählt einen eurer Meinung nach einen passenden Radius an der Fugenhilfe aus.
Natürlich muss wieder alles trocken, sauber, staub- und fettfrei sein, sonst ist alles umsonst.

'''Pauschal alles noch mal mit Aceton (fettlösend) reinigen'''.

In den bereinigten Kanten an den Fugen wird nun nochmals frisches Silikon aus der Kartusche aufgetragen und mit der Fugenhilfe geformt und geglättet.
Nicht zu viel und nicht zu wenig Silikon auftragen und vor allem gleichmäßig.
Wie viel ihr verwenden müsst, bekommt ihr mit der ersten Fuge schnell heraus (Don’t Panic).
Nicht alle Fugen auf einmal nacharbeiten, erst die eine, dann die nächste Fuge.

Durch die genaue Führung mit der Fugenhilfe kann „nass in nass“ gearbeitet werden,
d.h es muss hier nicht immer wieder gewartet werden bis alles getrocknet ist.
Es geht eigentlich alles fix und sehr sauber.

=== Handhabung der Fugenhilfe ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi2.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe anwenden]]
Die Fugenhilfe wird so geführt, dass diese an den beiden Glasplatten anliegt um so überschüssiges Silikon abzuziehen.
Dabei nicht in Richtung der abgeschrägten Seite ziehen, sondern in die Richtung ziehen, zu welcher die flache Seite schaut (im Bild die abgewandte Seite).
In einem Zug ohne Unterbrechung das Silikon „abziehen“.
Ist eine Stelle mit zu wenig Silikon vorhanden einfach die betreffende Stelle mit frischem Silikon aus der Tube auffüllen und gleich noch einmal abziehen.
Die Fugenhilfe immer vor dem Abziehen von Silikon befreien (mit Küchenkrepp abwischen) „sonst verschmiert’s alles“
Übrigens: Mit Kreditkarten oder anderen Plastikkarten funktioniert dies nicht, dann lieber wieder mit dem "nassen Finger" arbeiten.

== Ein- und Anbauarbeiten ==
=== Luftverteiler ===
Hierfür benötigen wir
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_AirCurtain.jpg|thumb|right|AirCurtain und Rücklaufstopp-Ventil]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base1.jpg|thumb|right|Halter für Luftverteiler]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base2.jpg|thumb|right|Luftverteiler auf Halter fixieren]]
eine Sprudelquelle (Air Curtain),
einen PVC-Schlauch,
ein Rückschlagventil und
ein Kunststoffprofil sowie
etwas Silikon und
Frischhaltefolie.
Natürlich auch eine elektrische Luft- bzw. Membranpumpe.

Um zu verhindern, dass der Sprudelschauch nach oben treibt, verankern wir diesen auf einem Kunststoffprofil und fixieren den Schlauch mit Silikon, da dies gegen die Ätzbäder resistent ist.
Silikon haftet aber nicht auf allen Materialien, speziell nicht auf PVC und ähnlichen Kunststoffen, so behelfen wir uns mit einem Trick:
Das Kunststoffprofil hat in etwa die Abmessungen der Innenfläche unserer Glasküvette, eher etwas kleiner. Dieses Kunststoffprofil bohren wir in regelmäßigen Abständen mit ca. 4 mm durch und senken diese auf der Unterseite großzügig an. Auf diese Bohrungen geben wir großzügig Silikon, so dass dieses durch die Bohrung auf der anderen Seite austritt, zusätzlich legen wir einen Silikonstrang quer zum Profil auf.

Diese so vorbereitete Profil legen wir auf Frischhaltefolie, da diese später leicht vom getrockneten Silikon entfernt werden kann.
Darauf legen wir dann den vorher abgelängten „Air Curtain“-Schlauch und fixieren diesen wiederum mit Silikonsträngen. Diese „Konstruktion“ lassen wir über Nacht trocknen.

Da das Silikon in die Senkungen gepresst wird hält dies mechanisch, sozusagen wie ein Niet oder Druckknopf, den Luftverteiler am Profil. Das an den Seiten überstehende Silikon kann nach dem Austrocknen problemlos abgeschnitten werden oder mit Hilfe der Frischhaltefolie im feuchten Zustand in die Fugen unter dem Schlauch verteilt werden.

Das '''Silikon nicht über die gesamte Schlauchlänge verteilen''', da sonst keine Luft mehr austreten kann. Nach dem Abbinden des Silikons können die überstehenden Reste abgeschnitten werden und dann wird abschließend der PVC-Schlauch angeschlossen und dieser Luftverteiler, evtl. wieder mit etwas (sehr wenig) Silikon, am Glasküvettenboden fixiert.

=== Heizelement ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Heizelement_Halter.jpg|thumb|right|Heizungshalter]]
Für das Heizelement benötigen wir als Halter eigentlich nur ein Stück vom Kunststoffprofil, dessen Mindestabmessungen so groß sind, damit dieses nicht in die Küvette fallen kann und Platz für eine Bohrung bietet, damit dieses über den Glaskolben des Heizelementes geschoben werden kann ohne dass dieses komplett durchrutschen kann.
Die abgebildete Version zeigt den Halter mit einer zusätzlichen Bohrung zur Durchführung des Luftschlauches für den Luftverteiler.

=== Leiterplattenhalter ===
Der Leiterplattenhalter muss mehrere Eigenschaften besitzen.
* zum einen soll die Leiterplatte sicher gehalten werden,
* zum anderen muss die Leiterplatte auch am Rand von der Ätzlösung umspült werden können
* und nicht zuletzt muss der Halter an unterschiedliche Leiterplattengrößen angepasst werden können.

Eine nahezu perfekte Lösung dieser gestellten Probleme bieten die u.a. von der Fa. ISEL auch einzeln erhältlichen Leiterplattenhalter, welche auch auf die Abmessungen unserer selbst gebauten Ätzmaschiene angepasst werden kann.
* '''Achtung:''' Wenn z.B. der ISEL Platinenhalter gekauft wird, reicht der Platz für eine Europaplatine (100x160mm) nicht mehr aus, da der Halter breiter ist als der hier im folgenden beschriebene Selbstbauhalter. Es können dann eben nur schmälere (max. 100x120mm) Platinen geätzt werden.
Aber was wäre das denn für eine Bauanleitung, wenn nicht auch alles selbst gebaut bzw. beschrieben wird? (So einfach mache ich es mir dann doch nicht.)
Das Problem besteht darin, eine einfache und dennoch praktikable und relativ einfach nachzubildende Konstruktion zu finden. Die entsprechenden Profile, wie von Isel verwendet, sind nicht so leicht zu beschaffen.
Wir benötigen folgende Materialien:
Ein quadratisches Kunststoffvollprofil mit etwa 11mm (11,5mm) Kantenlänge
ein flaches Kunststoffprofil mit etwa 3mm Stärke und ca. 35mm (35,5mm) Breite
ein rundes Kunststoffvollprofil mit einem Durchmesser von ca. 7mm (7,5mm)
Kunststoff- oder Blechschrauben 3,5 x 20mm (Linsenkopf)
Die quadratischen Profile werden auf eine Länge von ca. 19 cm geschnitten, an beiden Enden mit einem Abstand von ca. 1 cm und ca. 2 cm zur Kante mit einer 8-mm-Bohrung versehen und eine Nut in das Profil von Bohrung zu Bohrung gefräst.

==== Eingefräste Nuten ====
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter1.jpg|thumb|right|Platinenhalter Oberteil]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter2.jpg|thumb|right|Platinenhalter Seitenteile]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter3.jpg|thumb|right|Platinenhalter komplett montiert]]Zum Fräsen kann eine Mini-Bohrmaschine in einem Bohrständer fixiert und mit einem entspr. Fräsbohrer bestückt werden. Das Kunststoffprofil wird dann entweder in einem Schraubstock, in welchem das Profil locker geführt wird oder an einem entspr. Anschlag geführt, damit die Nut auch gleichmäßig geführt wird. Natürlich kann auch ein Kreuzfrästisch benutzt werden, aber wer hat denn schon so was (außer mir natürlich) in seiner Werkstatt.

In die Bohrungen werden die runden, entsprechend gekürzten Kunststoffvollprofile gesteckt und später auf einer Seite verklebt, damit diese nicht herausrutschen können. Diese Stangen dienen später dazu, dass sich die Leiterplattenhalter, welche sich durch die Temperatur des Ätzbades verbiegen können, nicht zu stark auseinander biegen und somit die eingeklemmte Leiterplatte verlieren. Außerdem hat die Leiterplatte hiermit einen Halt und kann nicht aus der Halterung fallen.

==== Deckelteil ====
Deckelteil wird entsprechend der verbleibenden Länge aus dem flachen Kunststoffprofil gefertigt. (Die Breite der Glasküvette, abzüglich der Breite der Halterung für das Heizelement.
Dann wird eine Nut eingefräst, in der dann mittels Schrauben die quadratischen Halter befestigt werden. Die Nuten sollten einen Abstand zum Rand von ca. 1cm und untereinander einen Abstand von ca. 4 cm haben, somit hat der Deckelteil noch genügend Stabilität, um nicht auseinander zu brechen und die gesamte Aufhängung am Küvettenrand zu halten.

==== Montage des Leiterplattenhalters ====
Die beiden bearbeiteten Vierkantprofile werden an einer Seite (größerer Abstand zu den Stabis) für die Schraubenaufnahme angebohrt. Mittels Schrauben werden diese am Deckelteil befestigt und die Rundstäbe durch die Bohrungen geführt. Die in die Vierkantprofile eingefrästen Nuten zeigen zueinander. Die Rundstäbe werden beide an einer Seite mit Kleber fixiert oder besser an einem Ende erhitzt und breit gedrückt (breiter als die Bohrungen im Halter).

== Endmontage ==
Die fertige Ätzmaschiene kann jetzt in Betrieb genommen werden. Doch bevor ein endgültiges Befüllen mit Ätzlösung durchgeführt wird, bitte ich nochmals um einen Anschließenden Dichtigkeitstest und Funktionscheck der fertigen Apparatur mit WASSER.
Der Schlauch des Luftverteilers wird über das Rückschlagventil mit der Membranpumpe verbunden und eingeschaltet.
Danach wird das Heizelement eingesetzt und in Betrieb genommen. Mit Hilfe eines Thermometers wird der Abschaltmoment auf ca. 50°C eingestellt.

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Ätzgerät_fertig.jpg|640|center|FERTIG]]

== Volumen reduzieren ==
Ist das geringe Volumen (0,5 Liter für die Ätzlösung) für Eure Zwecke zu groß, könnt Ihr den Küvettenboden mit Glasperlen (Deko- Glaskiesel) auffüllen.
Diese Glasperlen verdrängen die Ätzlösung und somit kann man mit weniger Lösung arbeiten.
Warum nicht eine kleinere Küvette bauen oder einfach weniger Ätzlösung ansetzten?
Das Heizelement hat eine Mindestlänge, wenn dieses Heizelement nicht komplett mit der Heizwendel unter Wasser (Ätzlösung) steht, kann dieses zerplatzen. Durch die Glaskiesel wird gewährleistet, dass das Element komplett eintaucht aber weniger Volumen in der Küvette zur kompletten Füllung benötigt wird.

==Tipps zur Pflege==
Die Ätzlösung kann auch bei Nichtgebrauch in der Küvette gelagert werden. Es kann jedoch vorkommen, dass sich der Sprudelschlauch mit der Zeit zusetzt. Solange die Ätzlösung noch gebrauchsfähig ist, reicht es dann diesen z.B. Mit einem entgrateten Holzstab abzustreifen. Die Poren des Schlauches werden dadurch wieder frei.
Bevor man sein Ätzgerät mit einer frischen Lösung neu befüllt sollte man die komplette Küvette gründlich mit Spülmittel reinigen. Auch in einer Spülmaschiene kann die Küvette (Kopfüber) gereinigt werden (Achtung "Mutti" fragen ;-)). Der Sprudelschlauch kann mit einem groben Schwamm von den z.T. unsichtbaren Ablagerungen gereinigt und somit wieder duchlässig gemacht werden.

==Mögliche Ätzlösungen==
welche für dieses Gerät geeignet sind:

===Ammoniumpersulfat===
Das Mittel wird als weißes, kristallines Pulver geliefert, sollte luftdicht gelagert werden und ist etwas umweltfreundlicher als Eisen-III-Chlorid. Es reagiert ebenfalls hygroskopisch. 500 g des Mittels reichen für 2 Liter Ätzlösung. Beim Auflösen unter Rühren kühlt sich die Lösung deutlich ab. Die frische Ätzlösung ist klar bis leicht milchig, mit zunehmendem Kupfergehalt verfärbt sie sich blau, bleibt jedoch immer durchsichtig, so dass der Ätzvorgang sehr gut kontrolliert werden kann. Die optimale Ätztemperatur beträgt ca. 40° C, sie sollte weder deutlich höher (<50° C) noch viel niedriger (>30° C) sein. Die Ätzzeit beträgt 5 bis 10 Minuten. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Ein Ansatz ist in einem geschlossenen Glasgefäß lagerbar und mehrfach verwendbar (Aufnahme von bis zu 40 g Kupfer je Liter). Bei intensiver Blaufärbung ist die Lösung verbraucht.
* Nach Abkühlen bleiben blaue Kristalle zurück, die hochgiftig sind!

===Natriumpersulfat===
'''Mein Mittel der Wahl'''
Das als „Feinätzkristall” u.a. von Seno, gehandelte Ätzmittel. Das Ätzmittel wird im Beutel für 0,5 l Ätzansatz geliefert. Es löst sich im Wasser schnell auf, kristallisiert nicht aus, ätzt mit sehr hoher Konturenschärfe und sehr geringer Unterätzung. Das Ätzen soll bei 40°C bis 50°C erfolgen. Die Ätzzeit beträgt 10 bis 20 Minuten bei frisch angesetzten Lösungen. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Die Lösung kann in einem offenen! Gefäß (z.B. die Ätzküvette) aufbewahrt werden. Durch die ständige Gasentwicklung könnte ein verschlossenes Gefäß bersten!

===Absolut ungeeignete Ätzlösungen===

* Eisen III Chlorid
Dieses, fast schon historische Ätzmittel, neigt stark zum Schäumen und würde aus der Küvette überquellen. Hierfür gibt es andere „Schaumätzgeräte“
Außerdem ist ein begutachten der Leiterplatte und des Ätzfortschrittes durch die undurchsichtige bräunliche Lösung fast unmöglich.

* Andere schaumbildende Mittel
* Stark säurehaltige Lösungen (HCL) sind wegen der Agressivität gegenüber der Umgebung (nicht für die Ätzmaschine) auch für Mensch und Tier nicht empfehlenswert, da durch den Luftverteiler spritzer verusacht werden, welche sich im direkten Umfeld des Gerätes ablegen.

==Entsorgen von Ätzlösungen==
[[Bild:Aetzend.gif|left|Ätzend]][[Bild:Geshschaedl.gif|left|Gesundheitsschädlich]]Die Chemikalien bitte auf gar keinen Fall in das Abwasser leiten. Die in den Klärwerken eingesetzten Bakterien können auch durch geringste Mengen der Chemikalien und des darin gelösten Kupfers absterben. Es könnte also mit nur einer Ätzküvette eine kleine Kläranlage komplett "kippen" und dann kann es richtig teuer werden. Anleitungen, wie diese immer noch im Internet verbreitet sind und welche einem eine unproblematische Entsorgung über das Abwasser bei entsprechender Verdünnung suggerieren, sind nach aktueller Gesetzeslage nicht mehr erlaubt!

* Bitte die Chemikalien zur Reststoffverwertung / '''Sondermüllentsorgung''' bringen.
* Dies ist '''für Privatleute meist unentgeltlich''' und erspart einem viel Ärger.

==Autor==
* [[Benutzer:Darwin.nuernberg|Darwin.nuernberg]] 08:40, 26. Mai 2006 (CEST)

== Siehe auch ==
* [[Leiterplatten herstellen]]
* [[Leiterplatten Entwicklung]]
* [[Ätzgerät (einfach)]]

== Weblinks ==
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=225 Diesen (ähnlichen) Artikel als PDF aus dem RoboterNetz-Forum Downloaden]

*[http://www.glaserie.de/ Werkzeug zur Glasbearbeitung gibt's unter anderem hier (falls man intensiver damit arbeiten möchte)]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Praxis]]
[[Kategorie:Projekte]]

Ätzgerät Bauanleitung

2008-12-04T13:35:00Z

Newbie.at: /* Luftverteiler */

== Selbstbauanleitung für ein 1–Liter-Ätzgerät ==
(Volumen für 0,5 l Ätzlösung)

Für Leiterplatten im Europaformat (100mm x 160 mm)

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_InAction_.jpg|640px|center]]
(Die Luftblasen werden im laufenden Betrieb noch feiner und kleiner)

Bitte diese Anleitung zunächst komplett durchlesen,
bevor mit dem Nachbau und dem Materialeinkauf begonnen wird.

== Beschreibung des verwendeten Materials ==
Die meisten Materialien bekommt man
* im Baumarkt (BayWa, Hornbach, Max Bahr, OBI Baumarkt, Praktiker, TOOM ect.pp.)
* Aquariumszubehör (auch in vielen OBI Märkten)
Ja, ihr habt richtig gelesen, genau die gleichen Materialien wie in der vorliegenden Bauanleitung bekommt man zwar im einschlägigen Elektronik-Fachmarkt, sind dort jedoch um ein Vielfaches teurer als im Aquariumzubehörhandel.

==== Glasplatten ====
Sämtliche Glasplatten sollten, sofern verfügbar, eine Stärke von 5 mm haben.
Geringere Plattenstärken sind anfälliger für Bruch oder Risse.

Von Kunststoffglas wie Plexi- oder Acrylglas rate ich ab, da dies matt und bei den im Ätzprozess verwendeten Temperaturen (50°C bis 80°C) brüchig wird. Außerdem lässt sich Glas (mit entsprechender Übung) besser und einfacher verarbeiten. Glas ist, entgegen verbreiteter Meinung, sehr leicht zu verarbeiten, wenn man sich an gewisse Regeln hält und etwas Übung hat. Wer den Zuschnitt von Glas scheut, kann sich beim Glaser entsprechende (fertige) Zuschnitte (aus Resten) besorgen. Die Reste dürften auch relativ günstig zu erstehen sein. Eine geschnittene (sauber gebrochene) Glasplatte hat im Gegensatz zu gesplittertem Glas keine so scharfen Kanten, jedenfalls sind diese bei weitem nicht so gefährlich. Trotzdem sollten die Kanten abgestumpft werden, außerdem begünstigt dies auch das Verkleben der Glasplatten untereinander. Hierzu reicht es meist aus die Kanten z.B. mit einem Edelkorund oder Diamantschleifstift (wie für viele Mini–Bohrmaschinen erhältlich) zu entgraten. Wer hat, darf natürlich auch seine Glasschleifmaschine (wie für Tiffany-Glastechnik) einsetzen.

==== Luftverteiler für Umwälzung ====
(Aquaristik) Air Curtain. Ein poröser Schlauch, durch welchen die eingeblasene Luft über dessen gesamte Länge in kleinen Bläschen austritt. Diese Bläschen sorgen durch ihr Aufsteigen dafür, dass das Ätzbad in Bewegung kommt, um so eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Apparatur zu gewährleisten und das Aufheizen zu beschleunigen und zum anderen, dass die Leiterplatte schneller und gleichmäßiger geätzt wird. Andere Möglichkeiten das Ätzbad umzuwälzen, z.B. durch Umpumpen, sind für diese Anwendung finanziell nicht akzeptabel, da alle Komponenten säurefest sein müssten.

==== Membran-Luftpumpe ====
(Aquaristik) diese sorgt für die benötigte Luft des Luftverteilers

==== Rücklaufstopp (Ventil) ====
(Aquaristik) um zu verhindern, dass Ätzlösung über den Luftschlauch in die Luftpumpe und aus dem Gerät ausläuft ist diese geringe Investition ein absolutes Muss

==== PVC-Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) verbindet die Luftpumpe über das Ventil mit dem Luftverteiler.

==== Latex Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) aus Latex lieber als aus PVC; säurebeständiger. Schlauch aus PVC wird mit der Zeit porös. 4.99 €

==== Heizelement ====
(Aquaristik/Elektronik Bedarf) sorgt für die benötigte Temperatur. Ein in einem Glaskolben wasserdicht eingebautes Heizelement mit Thermostat, welches in die Lösung eintaucht und diese erwärmt.

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Wer sich aufgrund fehlender Infos oder Datenblätter nicht entscheiden kann und dennoch eine zuverlässige Heizung erstehen möchte, dem sind von mir folgende Heizungen empfohlen:

'''Von Reichelt:''' Heizung0 € 1,50 - Heizung1 € 29,65 - Heizung2 € 19.95

'''Von Conrad:''' 552020 - 62 € 29,95 - 530425 - 62 € 32,95

(Preisinfo vom 29.10.2005)

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==== Silikon und Pistole für die Kartusche ====
(Baumarkt) Sanitärsilikon (essigvernetzt) für Glasabdichtung / Verklebung. Bitte kein Acryl oder sonstiges Fugen- oder Bausilikon verwenden, dies haftet nicht so gut, dichtet nicht wie benötigt und wird auf Dauer gesehen brüchig und undicht.

==== Fugenhilfe ====
Ein aus PVC bestehendes Fugenprofil hilft die Silikonnähte sauber zu verstreichen. Die Zeiten, in welchen man das Silikon mit dem in Spülmittel getränktem Finger verstrichen hat, sind ein für allemal vorbei. In einigen Home-Shopping-Sendern auch als „Fugi“ beworben und hat nichts mit Pilzen zu tun.

==== Kunststoffprofile und Kunststoffplatten ====
(Baumarkt) Zur Erstellung der Halter für die Leiterplatten und als Montagegerüst für den Luftverteiler sowie des Heizelementes.

== Dimensionierung ==
Bevor wir uns an die Materialbeschaffung machen und uns mit der Größe befassen, müssen wir einiges berücksichtigen: Breite der Glasküvette: Das Heizelement befindet sich in einem Glaskolben, welcher einen Durchmesser von mind. 20 mm hat. Somit entspricht die Breite der Glasküvette mindestens diesem Maß. Länge der Glasküvette: Die Länge der Glasküvette richtet sich nach mehreren Faktoren:
* Durchmesser des Heizelements + Spielraum
* Breite der maximalen Leiterplattenbreite (welche geätzt werden kann/soll)
* Breite der Halterung + Spielraum für die Leiterplatte, um diese ins Ätzbad tauchen und herausnehmen zu können.
* Platz für den Luftschlauch, welcher den Luftverteiler versorgt
Die Höhe der Glasküvette ist vom Volumen abhängig, Breite und Länge sowie Verdrängung des Heizelementes und der Halter + Abstand, damit die Luftbläschen, welche ebenfalls die Lösung verdrängen und somit den Pegel anheben und die aufsteigenden (welche auf der Oberfläche zerplatzen und daher spritzen) die Küvette nicht zum Überlaufen bringen. Für den Luftverteilschlauch (am Boden der Küvette) muss ebenfalls etwas Platz berücksichtigt werden.

'''Prinzipielle Bestimmung der Glasküvettengröße'''

Innenmaße
{|{{Blauetabelle}}

|Breite:
|25mm
|20mm Heizelement + 5mm Spielraum
|-
|Länge:
|210mm
|160mm Leiterplatte
|-
|
|
|2x 20mm für die Halter
|-
|
|
|10mm für den Luftschlauch
|-
|
|
|20mm Heizelement
|-
|Höhe:
|220mm
|Volumen / Breite / Länge = Höhe + Spielraum
|-
|
|
|Volumen sollte 1 l betragen (1000000 mm³)
|-
|
|
|1000000 / 210 / 25 ~ 190,5 mm + 30 mm Spielraum
|}

Mit etwas angepassten Werten
(damit das Ganze etwas ansprechender aussieht):
{|
|B
|=
|25 mm
|-
|L
|=
|230 mm
|-
|H
|=
|200 mm
|}
Mit diesen Werten kann eine Europaplatine (160 mm x 100 mm) spielend „gebadet“ werden.
Bestimmung der Glasplattengröße.
Da sich Glasplatten mit einer Stärke von 5 mm und einer Breite von 25 mm nur für sehr geübte Hobbyglaser verarbeiten lassen, wähle ich eine breitere Variante, welche an den Stirnseiten verklebt wird; die verleiht der Glasküvette außerdem einen besseren Stand.

=== Glaszuschnitte === Maße etwas abgeändert:
{|{{Blauetabelle}}
|Seitenteile:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (Höhe) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|-
|Vorder/Rückseiten:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''210 mm''' (Breite) '''x 220 mm''' (Höhe)
|-
|Fußplatte:
| 1x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (210 mm + 10 mm (Breite + Überhang)) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|}

== Nachbau Schritt für Schritt ==
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen1.jpg|thumb|right|Stumpfschleifen mit einer Glasschleifmaschine]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen2.jpg|thumb|right|Kanten mit einem Edelkorund stumpfschleifen]]
ACHTUNG: '''Immer mit Schutzbrille arbeiten!'''

Besonders beim Schleifen springen feine Glassplitter herum, welche die Augen verletzen können.

===Materialbearbeitung===
* 1. Die Glasplatten werden den Abmessungen entsprechend zugeschnitten (gebrochen)
TIPP:
Wer sein Glas selbst schneiden will, dem sei folgender Hinweis gegeben.
Die Bruchstelle wird sauberer, wenn man den Schnitt vor dem Brechen mit Wasser vernetzt.
Noch bessere Ergebnisse erzielt man, wenn man den Glasschneider mit Schneidöl (Kriechöl wie z.B. Balistol) tränkt.

Es gibt sogar Glasschneider mit eingebautem Öltank, diese kosten ab € 35,- aber dies ist für nur einmaligen Gebrauch etwas zuviel.

Einen sauberen Schnitt kann man kaum erkennen, ist die Schnittlinie hingegen deutlich sichtbar (ausgefranst,) deutet dies auf eine ungenaue Schnittführung oder einen defekten Glasschneider hin. Man kann sogar während des Anschneidens hören ob dieser gelingt oder unsauber wird (Übung ist alles). Mit unsauberen Schnittlinien wird dann auch die Bruchstelle unregelmäßig und „fransig“ oder wellig.
Ein gemäßigter nicht zu kräftiger Schlag auf die dem Schnitt abgewandten Seite der Platte lässt diese einreißen. Ein dünnes Hölzchen (Zahnstocher) direkt unter den Schnitt gelegt und mit den Daumen soweit wie möglich links und rechts vom Schnitt entfernt auf die Glasplatte drücken (Knack).

* 2. Die Kanten müssen geschliffen (entgratet) werden, damit man sich nicht daran verletzen und der Silikon-Kleber besser haften kann (bessere Verbindung).
Dies kann, falls verfügbar, mit einem Glasschleifgerät (Diamantschleifkopf) oder mit weniger Aufwand aber ebenso effektiv, mit einer Minibohrmaschine und einem Edelkorund-Schleifstein erfolgen.

Auch mit Korund beschichtetes Schleifpapier (Teller-Schleifgeräte) kann verwendet werden.

=== Verkleben der einzelnen Teile ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben1.jpg|thumb|right|Silikonauftrag]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben2.jpg|thumb|right|Immer einen dünnen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen (elastische Fuge)]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben3.jpg|thumb|right|ungenutzte Glasplatten dienen als Abstandshalter bis das Silikon getrocknet ist]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben6.jpg|thumb|right|Silikon auftragen]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben5.jpg|thumb|right|Glasplatte nur leicht andrücken, wieder einen schmalen, aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen]]

Die einzelnen Glasplatten werden mit Silikon verklebt. Nur essigvernetztes Sanitärsilikon verwenden, transparent oder gefärbt ist egal.
Acryl oder Bausilikon ist ungeeignet.

Um eine einwandfreie Klebestelle zu gewährleisten müssen die betroffenen Stellen absolut sauber, trocken und fettfrei sein. Auch Fingerabdrücke beeinflussen die Klebekraft.
Am besten die entsprechenden Stellen unmittelbar vorher mit ACETON und einem Küchenkrepp reinigen. Nagellackentferner enthält oft auch Aceton, ist aber wegen der beigemengten Öle und Pflegemittel ungeeignet.
„Normales“ Aceton ist im Baumarkt oder in einer Drogerie erhältlich.

====Rückwärtiges- und Bodenteil====
Die ersten beiden Bauteile werden zusammengefügt.

Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
So bleibt die Fuge elastisch und kann besser trocknen.

Kleinere Fehlstellen ohne dichte Verklebung sind hier zunächst nicht so tragisch. Die endgültige Dichtigkeit wird am Schluss sichergestellt.
Hier geht es zunächst um die mechanische Stabilität. Nicht alle Bauteile auf einmal zusammenfügen, hier ist viel Geduld notwendig. Zunächst sollte die erste Verbindung aushärten, bevor man mit der nächsten weitermacht. Dies kann durchaus einen ganzen Tag dauern (je nach Silikon). Oberflächlich getrocknetes Silikon ist im Kern noch lange nicht fest, daher lieber etwas mehr Zeit verstreichen lassen als zuwenig. Im schlimmsten Falle haften die einzelne Teile nicht fest genug aneinander. Nach ca. 12h dürfte allerdings eine genügende Trocknung erreicht sein.
Jetzt darf diese erste Klebestelle erst einmal bis zur Festigkeit austrocknen.

==== Frontseitiges- und Bodenteil ====
Ist diese erste Verklebung nun getrocknet, legt man wieder einige Reststücke von den Glasplatten oder was man sonst so findet, um die 2. Platte mit einem Abstand (25 mm) auflegen zu können. Wichtig ist, dass die Platte stabil zu liegen kommt und nicht verwackelt sowie dass die Ränder frei bleiben.
Diesmal sollten es aber so ziemlich genau die berechneten 25 mm sein.

Auf diesen Abstandshalter legt man dann die zweite, mit an der eine Kante mit Silikon vorbereitete Glasplatte und bringt diese in Stellung (Kontakt mit geringem Spalt zur Bodenplatte, so dass das Silikon gut anhaftet).
Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
Nun wieder warten, bis die Klebestelle getrocknet ist und ihre Endfestigkeit erreicht hat
(über Nacht {mind. 8h} dürfte auch hier reichen, aber wie erwähnt, lieber länger warten als zu kurz).

==== Seitenteile ====
Nachdem die Silikonnähte der Front- und Rückseite an der Bodenplatte wirklich Endfestigkeit haben, drehen wir diese so um 90°, dass der Aufbau auf einem Seitenteil zu stehen kommt.
Jetzt ist etwas mehr Sorgfalt angesagt.

Den inneren Abstand der Küvette fixieren wir wieder mit den Teilen, welche schon zuvor den Abstand bestimmt haben. An der offenen Seite fixieren wir die Platten z.B. mit Klebeband, so dass diese nicht aus Versehen auffächern können. Somit ist über die gesamte Höhe ein gleichmäßiger Abstand gewährleistet.
Jetzt noch die Platten so ausrichten, dass diese im rechten Winkel zueinander stehen.
Auf die Kanten wird wieder das Silikon aufgetragen.
Hier ist es ratsam besonders in den Ecken keine „offene“ Stelle zu haben, da dies ein besonders kritischer Bereich ist.

Jetzt wieder trocknen lassen ...
Danach genauso mit der gegenüberliegenden Seite verfahren.

=== Finishing ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Finishing1.jpg|thumb|right|Finishing]] [[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Dichtetest1.jpg|thumb|right|Dichte-Test mit Wasser]]
Das Finishing entscheidet letztendlich ob unsere Glasküvette dicht wird oder ob diese leckt.
Zunächst entfernen wir die herausgequollenen „Silikonwürste“ auf der Außenseite mit einem Cuttermesser. Auf der Innenseite ist dieses herausgequollene Silikon nicht störend (nur optisch).
* '''Achtung:''' nicht in die Fuge hineinschneiden, sondern nur das überstehende Material entfernen.

=== Erster Dichtigkeitstest ===
Die Küvette mit Wasser füllen und entsprechende Stellen, an welchen Wasser austritt,
mit Filzstift oder Fettstift markieren. Diese Stellen müssen im letzten Schritt besonders beachtet und abgedichtet werden

=== Fugen mit der Fugenhilfe nacharbeiten ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi1.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe]]
Jetzt kommt das auch als „Fugi“ bekanntes Werkzeug zum Einsatz.
Natürlich muss es nicht das Original aus dem TV-Shopping sein, auch im Baumarkt bekommt man ein entsprechendes äquivalentes Werkzeug.
Wählt einen eurer Meinung nach einen passenden Radius an der Fugenhilfe aus.
Natürlich muss wieder alles trocken, sauber, staub- und fettfrei sein, sonst ist alles umsonst.

'''Pauschal alles noch mal mit Aceton (fettlösend) reinigen'''.

In den bereinigten Kanten an den Fugen wird nun nochmals frisches Silikon aus der Kartusche aufgetragen und mit der Fugenhilfe geformt und geglättet.
Nicht zu viel und nicht zu wenig Silikon auftragen und vor allem gleichmäßig.
Wie viel ihr verwenden müsst, bekommt ihr mit der ersten Fuge schnell heraus (Don’t Panic).
Nicht alle Fugen auf einmal nacharbeiten, erst die eine, dann die nächste Fuge.

Durch die genaue Führung mit der Fugenhilfe kann „nass in nass“ gearbeitet werden,
d.h es muss hier nicht immer wieder gewartet werden bis alles getrocknet ist.
Es geht eigentlich alles fix und sehr sauber.

=== Handhabung der Fugenhilfe ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi2.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe anwenden]]
Die Fugenhilfe wird so geführt, dass diese an den beiden Glasplatten anliegt um so überschüssiges Silikon abzuziehen.
Dabei nicht in Richtung der abgeschrägten Seite ziehen, sondern in die Richtung ziehen, zu welcher die flache Seite schaut (im Bild die abgewandte Seite).
In einem Zug ohne Unterbrechung das Silikon „abziehen“.
Ist eine Stelle mit zu wenig Silikon vorhanden einfach die betreffende Stelle mit frischem Silikon aus der Tube auffüllen und gleich noch einmal abziehen.
Die Fugenhilfe immer vor dem Abziehen von Silikon befreien (mit Küchenkrepp abwischen) „sonst verschmiert’s alles“
Übrigens: Mit Kreditkarten oder anderen Plastikkarten funktioniert dies nicht, dann lieber wieder mit dem "nassen Finger" arbeiten.

== Ein- und Anbauarbeiten ==
=== Luftverteiler ===
Hierfür benötigen wir
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_AirCurtain.jpg|thumb|right|AirCurtain und Rücklaufstopp-Ventil]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base1.jpg|thumb|right|Halter für Luftverteiler]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base2.jpg|thumb|right|Luftverteiler auf Halter fixieren]]
eine Sprudelquelle (Air Curtain),
einen PVC-Schlauch,
ein Rückschlagventil und
ein Kunststoffprofil sowie
etwas Silikon und
Frischhaltefolie.
Natürlich auch eine elektrische Luft- bzw. Membranpumpe.

Um zu verhindern, dass der Sprudelschauch nach oben treibt, verankern wir diesen auf einem Kunststoffprofil und fixieren den Schlauch mit Silikon, da dies gegen die Ätzbäder resistent ist.
Silikon haftet aber nicht auf allen Materialien, speziell nicht auf PVC und ähnlichen Kunststoffen, so behelfen wir uns mit einem Trick:
Das Kunststoffprofil hat in etwa die Abmessungen der Innenfläche unserer Glasküvette, eher etwas kleiner. Dieses Kunststoffprofil bohren wir in regelmäßigen Abständen mit ca. 4 mm durch und senken diese auf der Unterseite großzügig an. Auf diese Bohrungen geben wir großzügig Silikon, so dass dieses durch die Bohrung auf der anderen Seite austritt, zusätzlich legen wir einen Silikonstrang quer zum Profil auf.

Diese so vorbereitete Profil legen wir auf Frischhaltefolie, da diese später leicht vom getrockneten Silikon entfernt werden kann.
Darauf legen wir dann den vorher abgelängten „Air Curtain“-Schlauch und fixieren diesen wiederum mit Silikonsträngen. Diese „Konstruktion“ lassen wir über Nacht trocknen.

Da das Silikon in die Senkungen gepresst wird hält dies mechanisch, sozusagen wie ein Niet oder Druckknopf, den Luftverteiler am Profil. Das an den Seiten überstehende Silikon kann nach dem Austrocknen problemlos abgeschnitten werden oder mit Hilfe der Frischhaltefolie im feuchten Zustand in die Fugen unter dem Schlauch verteilt werden.

Das '''Silikon nicht über die gesamte Schlauchlänge verteilen''', da sonst keine Luft mehr austreten kann. Nach dem Abbinden des Silikons können die überstehenden Reste abgeschnitten werden und dann wird abschließend der PVC-Schlauch angeschlossen und dieser Luftverteiler, evtl. wieder mit etwas (sehr wenig) Silikon, am Glasküvettenboden fixiert.

=== Heizelement ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Heizelement_Halter.jpg|thumb|right|Heizungshalter]]
Für das Heizelement benötigen wir als Halter eigentlich nur ein Stück vom Kunststoffprofil, dessen Mindestabmessungen so groß sind, damit dieses nicht in die Küvette fallen kann und Platz für eine Bohrung bietet, damit dieses über den Glaskolben des Heizelementes geschoben werden kann ohne dass dieses komplett durchrutschen kann.
Die abgebildete Version zeigt den Halter mit einer zusätzlichen Bohrung zur Durchführung des Luftschlauches für den Luftverteiler.

=== Leiterplattenhalter ===
Der Leiterplattenhalter muß mehrere Eigenschaften besitzen.
* zum einen soll die Leiterplatte sicher gehalten werden,
* zum anderen muss die Leiterplatte auch am Rand von der Ätzlösung umspült werden können
* und nicht zuletzt muss der Halter an unterschiedliche Leiterplattengrößen angepasst werden können.

Eine nahezu perfekte Lösung dieser gestellten Probleme bieten die u.a. von der Fa. ISEL auch einzeln erhältliche Leiterplattenhalter, welche auch auf die Abmessungen unserer selbst gebauten Ätzmaschiene angepasst werden kann.
* '''Achtung:''' Wenn z.B. der ISEL Platinenhalter gekauft wird, reicht der Platz für eine Europaplatine (100x160mm) nicht mehr aus, da der Halter breiter ist als der hier im folgenden beschriebene Selbstbauhalter. Es können dann eben nur schmälere (max. 100x120mm) Platinen geätzt werden.
Aber was wäre das denn für eine Bauanleitung wenn nicht auch alles selbst gebaut bzw. beschrieben wird (so einfach mache ich es mir dann doch nicht).
Das Problem besteht darin, eine einfache und dennoch praktikable und relativ einfach nachzubildende Konstruktion zu finden. Die entprechenden Profile, wie von Isel verwendet sind nicht so leicht zu beschaffen.
Wir benötigen folgende Materielien:
Ein quadratisches Kunststoffvollprofil etwa 11mm (11,5mm) Kantenlänge
ein flaches Kunststoffprofil etwa 3mm stärke und ca. 35mm (35,5mm) Breite
ein rundes Kunststoffvollprofil mit einem Durchmesser von ca.7mm (7,5mm)
Kunststoff oder Blechschrauben 3.5 x 20mm (Linsenkopf)
Die quadratischen Profile werden auf eine Länge von ca. 19 cm geschnitten, an beiden Enden mit einem Abstand von ca. 1 cm und ca. 2 cm zur Kante mit einer 8mm Bohrung versehen und eine Nut in das Profil von Bohrung zu Bohrung gefräst.

==== Eingefräste Nuten ====
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter1.jpg|thumb|right|Platinenhalter Oberteil]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter2.jpg|thumb|right|Platinenhalter Seitenteile]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter3.jpg|thumb|right|Platinenhalter komplett montiert]]Das Zum Fräsen kann eine Mini- Borhmaschiene in einen Bohrständer fixiert und mit einem entspr. Fräsbohrer bestückt werden. Das Kunststoffprofil wird dann entweder in einem Schraubstock, welcher in welchem das Profil locker geführt wird oder an einem entspr. Anschlag geführt, damit die Nut auch gleichmäßig geführt wird. Natürlich kann auch ein Kreuzfrästisch benutzt werden, aber wer hat denn schon so was (außer mir natürlich) in seiner Werkstatt.

In die Bohrungen werden die runden, entsprechend gekürzten Kunststoffvollprofile gesteckt und später auf einer Seite verklebt, damit diese nicht herausrutschen können. Diese Stangen dienen später dazu, dass sich die Leiterplattenhalter, welche durch die Temperatur des Ätzbades verbiegen können zu stark auseinander biegen und somit die eingeklemmte Leiterplatte nicht verlieren. Außerdem hat die Leiterplatte hiermit einen Halt und kann nicht aus der Halterung fallen.

==== Deckelteil ====
Deckelteil wird entsprechend der verbleibenden Länge aus dem flachen Kunststoffprofil gefertigt. (Die Breite der Glasküvette, abzüglich der Breite der Halterung für das Heizelement.
Dann wird eine Nut eingefräst, in der dann mittels Schrauben die quadratischen Halter befestigt werden. Die Nuten sollten einen Abstand zum Rand von ca. 1cm und untereinander einen Abstand von ca. 4 cm haben, somit hat der Deckelteil noch genügend Stabilität um nicht auseinander zu brechen und die Gesamte Aufhängung am Küvettenrand zu halten.

==== Montage des Leiterplattenhalters ====
Die beiden bearbeiteten Vierkantprofile an einer Seite (größerer Abstand zu den Stabis) für die Schraubenaufnahme angebohrt. Mittels Schrauben werden diese am Deckelteil befestigt und die Rundstäbe durch die Bohrungen geführt. Die in die Vierkantprofile eingefrästen Nuten zeigen zueinander. Die Rundstäbe werden beide an einer Seite mit Kleber fixiert oder besser an einem Ende erhitzt und breit gedrückt (breiter als die Bohrungen im Halter).

== Endmontage ==
Die fertige Ätzmaschiene kann jetzt in Betrieb genommen werden. Doch bevor ein endgültiges Befüllen mit Ätzlösung durchgeführt wird, bitte ich nochmals um einen Anschließenden Dichtigkeitstest und Funktionscheck der fertigen Apparatur mit WASSER.
Der Schlauch des Luftverteilers wird über das Rückschlagventil mit der Membranpumpe verbunden und eingeschaltet.
Danach wird das Heizelement eingesetzt und in Betrieb genommen. Mit Hilfe eines Thermometers wird der Abschaltmoment auf ca. 50°C eingestellt.

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Ätzgerät_fertig.jpg|640|center|FERTIG]]

== Volumen reduzieren ==
Ist das geringe Volumen (0,5 Liter für die Ätzlösung) für Eure Zwecke zu groß, könnt Ihr den Küvettenboden mit Glasperlen (Deko- Glaskiesel) auffüllen.
Diese Glasperlen verdrängen die Ätzlösung und somit kann man mit weniger Lösung arbeiten.
Warum nicht eine kleinere Küvette bauen oder einfach weniger Ätzlösung ansetzten?
Das Heizelement hat eine Mindestlänge, wenn dieses Heizelement nicht komplett mit der Heizwendel unter Wasser (Ätzlösung) steht, kann dieses zerplatzen. Durch die Glaskiesel wird gewährleistet, dass das Element komplett eintaucht aber weniger Volumen in der Küvette zur kompletten Füllung benötigt wird.

==Tipps zur Pflege==
Die Ätzlösung kann auch bei Nichtgebrauch in der Küvette gelagert werden. Es kann jedoch vorkommen, dass sich der Sprudelschlauch mit der Zeit zusetzt. Solange die Ätzlösung noch gebrauchsfähig ist, reicht es dann diesen z.B. Mit einem entgrateten Holzstab abzustreifen. Die Poren des Schlauches werden dadurch wieder frei.
Bevor man sein Ätzgerät mit einer frischen Lösung neu befüllt sollte man die komplette Küvette gründlich mit Spülmittel reinigen. Auch in einer Spülmaschiene kann die Küvette (Kopfüber) gereinigt werden (Achtung "Mutti" fragen ;-)). Der Sprudelschlauch kann mit einem groben Schwamm von den z.T. unsichtbaren Ablagerungen gereinigt und somit wieder duchlässig gemacht werden.

==Mögliche Ätzlösungen==
welche für dieses Gerät geeignet sind:

===Ammoniumpersulfat===
Das Mittel wird als weißes, kristallines Pulver geliefert, sollte luftdicht gelagert werden und ist etwas umweltfreundlicher als Eisen-III-Chlorid. Es reagiert ebenfalls hygroskopisch. 500 g des Mittels reichen für 2 Liter Ätzlösung. Beim Auflösen unter Rühren kühlt sich die Lösung deutlich ab. Die frische Ätzlösung ist klar bis leicht milchig, mit zunehmendem Kupfergehalt verfärbt sie sich blau, bleibt jedoch immer durchsichtig, so dass der Ätzvorgang sehr gut kontrolliert werden kann. Die optimale Ätztemperatur beträgt ca. 40° C, sie sollte weder deutlich höher (<50° C) noch viel niedriger (>30° C) sein. Die Ätzzeit beträgt 5 bis 10 Minuten. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Ein Ansatz ist in einem geschlossenen Glasgefäß lagerbar und mehrfach verwendbar (Aufnahme von bis zu 40 g Kupfer je Liter). Bei intensiver Blaufärbung ist die Lösung verbraucht.
* Nach Abkühlen bleiben blaue Kristalle zurück, die hochgiftig sind!

===Natriumpersulfat===
'''Mein Mittel der Wahl'''
Das als „Feinätzkristall” u.a. von Seno, gehandelte Ätzmittel. Das Ätzmittel wird im Beutel für 0,5 l Ätzansatz geliefert. Es löst sich im Wasser schnell auf, kristallisiert nicht aus, ätzt mit sehr hoher Konturenschärfe und sehr geringer Unterätzung. Das Ätzen soll bei 40°C bis 50°C erfolgen. Die Ätzzeit beträgt 10 bis 20 Minuten bei frisch angesetzten Lösungen. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Die Lösung kann in einem offenen! Gefäß (z.B. die Ätzküvette) aufbewahrt werden. Durch die ständige Gasentwicklung könnte ein verschlossenes Gefäß bersten!

===Absolut ungeeignete Ätzlösungen===

* Eisen III Chlorid
Dieses, fast schon historische Ätzmittel, neigt stark zum Schäumen und würde aus der Küvette überquellen. Hierfür gibt es andere „Schaumätzgeräte“
Außerdem ist ein begutachten der Leiterplatte und des Ätzfortschrittes durch die undurchsichtige bräunliche Lösung fast unmöglich.

* Andere schaumbildende Mittel
* Stark säurehaltige Lösungen (HCL) sind wegen der Agressivität gegenüber der Umgebung (nicht für die Ätzmaschine) auch für Mensch und Tier nicht empfehlenswert, da durch den Luftverteiler spritzer verusacht werden, welche sich im direkten Umfeld des Gerätes ablegen.

==Entsorgen von Ätzlösungen==
[[Bild:Aetzend.gif|left|Ätzend]][[Bild:Geshschaedl.gif|left|Gesundheitsschädlich]]Die Chemikalien bitte auf gar keinen Fall in das Abwasser leiten. Die in den Klärwerken eingesetzten Bakterien können auch durch geringste Mengen der Chemikalien und des darin gelösten Kupfers absterben. Es könnte also mit nur einer Ätzküvette eine kleine Kläranlage komplett "kippen" und dann kann es richtig teuer werden. Anleitungen, wie diese immer noch im Internet verbreitet sind und welche einem eine unproblematische Entsorgung über das Abwasser bei entsprechender Verdünnung suggerieren, sind nach aktueller Gesetzeslage nicht mehr erlaubt!

* Bitte die Chemikalien zur Reststoffverwertung / '''Sondermüllentsorgung''' bringen.
* Dies ist '''für Privatleute meist unentgeltlich''' und erspart einem viel Ärger.

==Autor==
* [[Benutzer:Darwin.nuernberg|Darwin.nuernberg]] 08:40, 26. Mai 2006 (CEST)

== Siehe auch ==
* [[Leiterplatten herstellen]]
* [[Leiterplatten Entwicklung]]
* [[Ätzgerät (einfach)]]

== Weblinks ==
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=225 Diesen (ähnlichen) Artikel als PDF aus dem RoboterNetz-Forum Downloaden]

*[http://www.glaserie.de/ Werkzeug zur Glasbearbeitung gibt's unter anderem hier (falls man intensiver damit arbeiten möchte)]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Praxis]]
[[Kategorie:Projekte]]

Ätzgerät Bauanleitung

2008-12-04T13:21:20Z

Newbie.at: /* Nachbau Schritt für Schritt */

== Selbstbauanleitung für ein 1–Liter-Ätzgerät ==
(Volumen für 0,5 l Ätzlösung)

Für Leiterplatten im Europaformat (100mm x 160 mm)

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_InAction_.jpg|640px|center]]
(Die Luftblasen werden im laufenden Betrieb noch feiner und kleiner)

Bitte diese Anleitung zunächst komplett durchlesen,
bevor mit dem Nachbau und dem Materialeinkauf begonnen wird.

== Beschreibung des verwendeten Materials ==
Die meisten Materialien bekommt man
* im Baumarkt (BayWa, Hornbach, Max Bahr, OBI Baumarkt, Praktiker, TOOM ect.pp.)
* Aquariumszubehör (auch in vielen OBI Märkten)
Ja, ihr habt richtig gelesen, genau die gleichen Materialien wie in der vorliegenden Bauanleitung bekommt man zwar im einschlägigen Elektronik-Fachmarkt, sind dort jedoch um ein Vielfaches teurer als im Aquariumzubehörhandel.

==== Glasplatten ====
Sämtliche Glasplatten sollten, sofern verfügbar, eine Stärke von 5 mm haben.
Geringere Plattenstärken sind anfälliger für Bruch oder Risse.

Von Kunststoffglas wie Plexi- oder Acrylglas rate ich ab, da dies matt und bei den im Ätzprozess verwendeten Temperaturen (50°C bis 80°C) brüchig wird. Außerdem lässt sich Glas (mit entsprechender Übung) besser und einfacher verarbeiten. Glas ist, entgegen verbreiteter Meinung, sehr leicht zu verarbeiten, wenn man sich an gewisse Regeln hält und etwas Übung hat. Wer den Zuschnitt von Glas scheut, kann sich beim Glaser entsprechende (fertige) Zuschnitte (aus Resten) besorgen. Die Reste dürften auch relativ günstig zu erstehen sein. Eine geschnittene (sauber gebrochene) Glasplatte hat im Gegensatz zu gesplittertem Glas keine so scharfen Kanten, jedenfalls sind diese bei weitem nicht so gefährlich. Trotzdem sollten die Kanten abgestumpft werden, außerdem begünstigt dies auch das Verkleben der Glasplatten untereinander. Hierzu reicht es meist aus die Kanten z.B. mit einem Edelkorund oder Diamantschleifstift (wie für viele Mini–Bohrmaschinen erhältlich) zu entgraten. Wer hat, darf natürlich auch seine Glasschleifmaschine (wie für Tiffany-Glastechnik) einsetzen.

==== Luftverteiler für Umwälzung ====
(Aquaristik) Air Curtain. Ein poröser Schlauch, durch welchen die eingeblasene Luft über dessen gesamte Länge in kleinen Bläschen austritt. Diese Bläschen sorgen durch ihr Aufsteigen dafür, dass das Ätzbad in Bewegung kommt, um so eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Apparatur zu gewährleisten und das Aufheizen zu beschleunigen und zum anderen, dass die Leiterplatte schneller und gleichmäßiger geätzt wird. Andere Möglichkeiten das Ätzbad umzuwälzen, z.B. durch Umpumpen, sind für diese Anwendung finanziell nicht akzeptabel, da alle Komponenten säurefest sein müssten.

==== Membran-Luftpumpe ====
(Aquaristik) diese sorgt für die benötigte Luft des Luftverteilers

==== Rücklaufstopp (Ventil) ====
(Aquaristik) um zu verhindern, dass Ätzlösung über den Luftschlauch in die Luftpumpe und aus dem Gerät ausläuft ist diese geringe Investition ein absolutes Muss

==== PVC-Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) verbindet die Luftpumpe über das Ventil mit dem Luftverteiler.

==== Latex Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) aus Latex lieber als aus PVC; säurebeständiger. Schlauch aus PVC wird mit der Zeit porös. 4.99 €

==== Heizelement ====
(Aquaristik/Elektronik Bedarf) sorgt für die benötigte Temperatur. Ein in einem Glaskolben wasserdicht eingebautes Heizelement mit Thermostat, welches in die Lösung eintaucht und diese erwärmt.

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Wer sich aufgrund fehlender Infos oder Datenblätter nicht entscheiden kann und dennoch eine zuverlässige Heizung erstehen möchte, dem sind von mir folgende Heizungen empfohlen:

'''Von Reichelt:''' Heizung0 € 1,50 - Heizung1 € 29,65 - Heizung2 € 19.95

'''Von Conrad:''' 552020 - 62 € 29,95 - 530425 - 62 € 32,95

(Preisinfo vom 29.10.2005)

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==== Silikon und Pistole für die Kartusche ====
(Baumarkt) Sanitärsilikon (essigvernetzt) für Glasabdichtung / Verklebung. Bitte kein Acryl oder sonstiges Fugen- oder Bausilikon verwenden, dies haftet nicht so gut, dichtet nicht wie benötigt und wird auf Dauer gesehen brüchig und undicht.

==== Fugenhilfe ====
Ein aus PVC bestehendes Fugenprofil hilft die Silikonnähte sauber zu verstreichen. Die Zeiten, in welchen man das Silikon mit dem in Spülmittel getränktem Finger verstrichen hat, sind ein für allemal vorbei. In einigen Home-Shopping-Sendern auch als „Fugi“ beworben und hat nichts mit Pilzen zu tun.

==== Kunststoffprofile und Kunststoffplatten ====
(Baumarkt) Zur Erstellung der Halter für die Leiterplatten und als Montagegerüst für den Luftverteiler sowie des Heizelementes.

== Dimensionierung ==
Bevor wir uns an die Materialbeschaffung machen und uns mit der Größe befassen, müssen wir einiges berücksichtigen: Breite der Glasküvette: Das Heizelement befindet sich in einem Glaskolben, welcher einen Durchmesser von mind. 20 mm hat. Somit entspricht die Breite der Glasküvette mindestens diesem Maß. Länge der Glasküvette: Die Länge der Glasküvette richtet sich nach mehreren Faktoren:
* Durchmesser des Heizelements + Spielraum
* Breite der maximalen Leiterplattenbreite (welche geätzt werden kann/soll)
* Breite der Halterung + Spielraum für die Leiterplatte, um diese ins Ätzbad tauchen und herausnehmen zu können.
* Platz für den Luftschlauch, welcher den Luftverteiler versorgt
Die Höhe der Glasküvette ist vom Volumen abhängig, Breite und Länge sowie Verdrängung des Heizelementes und der Halter + Abstand, damit die Luftbläschen, welche ebenfalls die Lösung verdrängen und somit den Pegel anheben und die aufsteigenden (welche auf der Oberfläche zerplatzen und daher spritzen) die Küvette nicht zum Überlaufen bringen. Für den Luftverteilschlauch (am Boden der Küvette) muss ebenfalls etwas Platz berücksichtigt werden.

'''Prinzipielle Bestimmung der Glasküvettengröße'''

Innenmaße
{|{{Blauetabelle}}

|Breite:
|25mm
|20mm Heizelement + 5mm Spielraum
|-
|Länge:
|210mm
|160mm Leiterplatte
|-
|
|
|2x 20mm für die Halter
|-
|
|
|10mm für den Luftschlauch
|-
|
|
|20mm Heizelement
|-
|Höhe:
|220mm
|Volumen / Breite / Länge = Höhe + Spielraum
|-
|
|
|Volumen sollte 1 l betragen (1000000 mm³)
|-
|
|
|1000000 / 210 / 25 ~ 190,5 mm + 30 mm Spielraum
|}

Mit etwas angepassten Werten
(damit das Ganze etwas ansprechender aussieht):
{|
|B
|=
|25 mm
|-
|L
|=
|230 mm
|-
|H
|=
|200 mm
|}
Mit diesen Werten kann eine Europaplatine (160 mm x 100 mm) spielend „gebadet“ werden.
Bestimmung der Glasplattengröße.
Da sich Glasplatten mit einer Stärke von 5 mm und einer Breite von 25 mm nur für sehr geübte Hobbyglaser verarbeiten lassen, wähle ich eine breitere Variante, welche an den Stirnseiten verklebt wird; die verleiht der Glasküvette außerdem einen besseren Stand.

=== Glaszuschnitte === Maße etwas abgeändert:
{|{{Blauetabelle}}
|Seitenteile:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (Höhe) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|-
|Vorder/Rückseiten:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''210 mm''' (Breite) '''x 220 mm''' (Höhe)
|-
|Fußplatte:
| 1x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (210 mm + 10 mm (Breite + Überhang)) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|}

== Nachbau Schritt für Schritt ==
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen1.jpg|thumb|right|Stumpfschleifen mit einer Glasschleifmaschine]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen2.jpg|thumb|right|Kanten mit einem Edelkorund stumpfschleifen]]
ACHTUNG: '''Immer mit Schutzbrille arbeiten!'''

Besonders beim Schleifen springen feine Glassplitter herum, welche die Augen verletzen können.

===Materialbearbeitung===
* 1. Die Glasplatten werden den Abmessungen entsprechend zugeschnitten (gebrochen)
TIPP:
Wer sein Glas selbst schneiden will, dem sei folgender Hinweis gegeben.
Die Bruchstelle wird sauberer, wenn man den Schnitt vor dem Brechen mit Wasser vernetzt.
Noch bessere Ergebnisse erzielt man, wenn man den Glasschneider mit Schneidöl (Kriechöl wie z.B. Balistol) tränkt.

Es gibt sogar Glasschneider mit eingebautem Öltank, diese kosten ab € 35,- aber dies ist für nur einmaligen Gebrauch etwas zuviel.

Einen sauberen Schnitt kann man kaum erkennen, ist die Schnittlinie hingegen deutlich sichtbar (ausgefranst,) deutet dies auf eine ungenaue Schnittführung oder einen defekten Glasschneider hin. Man kann sogar während des Anschneidens hören ob dieser gelingt oder unsauber wird (Übung ist alles). Mit unsauberen Schnittlinien wird dann auch die Bruchstelle unregelmäßig und „fransig“ oder wellig.
Ein gemäßigter nicht zu kräftiger Schlag auf die dem Schnitt abgewandten Seite der Platte lässt diese einreißen. Ein dünnes Hölzchen (Zahnstocher) direkt unter den Schnitt gelegt und mit den Daumen soweit wie möglich links und rechts vom Schnitt entfernt auf die Glasplatte drücken (Knack).

* 2. Die Kanten müssen geschliffen (entgratet) werden, damit man sich nicht daran verletzen und der Silikon-Kleber besser haften kann (bessere Verbindung).
Dies kann, falls verfügbar, mit einem Glasschleifgerät (Diamantschleifkopf) oder mit weniger Aufwand aber ebenso effektiv, mit einer Minibohrmaschine und einem Edelkorund-Schleifstein erfolgen.

Auch mit Korund beschichtetes Schleifpapier (Teller-Schleifgeräte) kann verwendet werden.

=== Verkleben der einzelnen Teile ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben1.jpg|thumb|right|Silikonauftrag]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben2.jpg|thumb|right|Immer einen dünnen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen (elastische Fuge)]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben3.jpg|thumb|right|ungenutzte Glasplatten dienen als Abstandshalter bis das Silikon getrocknet ist]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben6.jpg|thumb|right|Silikon auftragen]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben5.jpg|thumb|right|Glasplatte nur leicht andrücken, wieder einen schmalen, aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen]]

Die einzelnen Glasplatten werden mit Silikon verklebt. Nur essigvernetztes Sanitärsilikon verwenden, transparent oder gefärbt ist egal.
Acryl oder Bausilikon ist ungeeignet.

Um eine einwandfreie Klebestelle zu gewährleisten müssen die betroffenen Stellen absolut sauber, trocken und fettfrei sein. Auch Fingerabdrücke beeinflussen die Klebekraft.
Am besten die entsprechenden Stellen unmittelbar vorher mit ACETON und einem Küchenkrepp reinigen. Nagellackentferner enthält oft auch Aceton, ist aber wegen der beigemengten Öle und Pflegemittel ungeeignet.
„Normales“ Aceton ist im Baumarkt oder in einer Drogerie erhältlich.

====Rückwärtiges- und Bodenteil====
Die ersten beiden Bauteile werden zusammengefügt.

Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
So bleibt die Fuge elastisch und kann besser trocknen.

Kleinere Fehlstellen ohne dichte Verklebung sind hier zunächst nicht so tragisch. Die endgültige Dichtigkeit wird am Schluss sichergestellt.
Hier geht es zunächst um die mechanische Stabilität. Nicht alle Bauteile auf einmal zusammenfügen, hier ist viel Geduld notwendig. Zunächst sollte die erste Verbindung aushärten, bevor man mit der nächsten weitermacht. Dies kann durchaus einen ganzen Tag dauern (je nach Silikon). Oberflächlich getrocknetes Silikon ist im Kern noch lange nicht fest, daher lieber etwas mehr Zeit verstreichen lassen als zuwenig. Im schlimmsten Falle haften die einzelne Teile nicht fest genug aneinander. Nach ca. 12h dürfte allerdings eine genügende Trocknung erreicht sein.
Jetzt darf diese erste Klebestelle erst einmal bis zur Festigkeit austrocknen.

==== Frontseitiges- und Bodenteil ====
Ist diese erste Verklebung nun getrocknet, legt man wieder einige Reststücke von den Glasplatten oder was man sonst so findet, um die 2. Platte mit einem Abstand (25 mm) auflegen zu können. Wichtig ist, dass die Platte stabil zu liegen kommt und nicht verwackelt sowie dass die Ränder frei bleiben.
Diesmal sollten es aber so ziemlich genau die berechneten 25 mm sein.

Auf diesen Abstandshalter legt man dann die zweite, mit an der eine Kante mit Silikon vorbereitete Glasplatte und bringt diese in Stellung (Kontakt mit geringem Spalt zur Bodenplatte, so dass das Silikon gut anhaftet).
Nicht Platte an Platte pressen, sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
Nun wieder warten, bis die Klebestelle getrocknet ist und ihre Endfestigkeit erreicht hat
(über Nacht {mind. 8h} dürfte auch hier reichen, aber wie erwähnt, lieber länger warten als zu kurz).

==== Seitenteile ====
Nachdem die Silikonnähte der Front- und Rückseite an der Bodenplatte wirklich Endfestigkeit haben, drehen wir diese so um 90°, dass der Aufbau auf einem Seitenteil zu stehen kommt.
Jetzt ist etwas mehr Sorgfalt angesagt.

Den inneren Abstand der Küvette fixieren wir wieder mit den Teilen, welche schon zuvor den Abstand bestimmt haben. An der offenen Seite fixieren wir die Platten z.B. mit Klebeband, so dass diese nicht aus Versehen auffächern können. Somit ist über die gesamte Höhe ein gleichmäßiger Abstand gewährleistet.
Jetzt noch die Platten so ausrichten, dass diese im rechten Winkel zueinander stehen.
Auf die Kanten wird wieder das Silikon aufgetragen.
Hier ist es ratsam besonders in den Ecken keine „offene“ Stelle zu haben, da dies ein besonders kritischer Bereich ist.

Jetzt wieder trocknen lassen ...
Danach genauso mit der gegenüberliegenden Seite verfahren.

=== Finishing ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Finishing1.jpg|thumb|right|Finishing]] [[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Dichtetest1.jpg|thumb|right|Dichte-Test mit Wasser]]
Das Finishing entscheidet letztendlich ob unsere Glasküvette dicht wird oder ob diese leckt.
Zunächst entfernen wir die herausgequollenen „Silikonwürste“ auf der Außenseite mit einem Cuttermesser. Auf der Innenseite ist dieses herausgequollene Silikon nicht störend (nur optisch).
* '''Achtung:''' nicht in die Fuge hineinschneiden, sondern nur das überstehende Material entfernen.

=== Erster Dichtigkeitstest ===
Die Küvette mit Wasser füllen und entsprechende Stellen, an welchen Wasser austritt,
mit Filzstift oder Fettstift markieren. Diese Stellen müssen im letzten Schritt besonders beachtet und abgedichtet werden

=== Fugen mit der Fugenhilfe nacharbeiten ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi1.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe]]
Jetzt kommt das auch als „Fugi“ bekanntes Werkzeug zum Einsatz.
Natürlich muss es nicht das Original aus dem TV-Shopping sein, auch im Baumarkt bekommt man ein entsprechendes äquivalentes Werkzeug.
Wählt einen eurer Meinung nach einen passenden Radius an der Fugenhilfe aus.
Natürlich muss wieder alles trocken, sauber, staub- und fettfrei sein, sonst ist alles umsonst.

'''Pauschal alles noch mal mit Aceton (fettlösend) reinigen'''.

In den bereinigten Kanten an den Fugen wird nun nochmals frisches Silikon aus der Kartusche aufgetragen und mit der Fugenhilfe geformt und geglättet.
Nicht zu viel und nicht zu wenig Silikon auftragen und vor allem gleichmäßig.
Wie viel ihr verwenden müsst, bekommt ihr mit der ersten Fuge schnell heraus (Don’t Panic).
Nicht alle Fugen auf einmal nacharbeiten, erst die eine, dann die nächste Fuge.

Durch die genaue Führung mit der Fugenhilfe kann „nass in nass“ gearbeitet werden,
d.h es muss hier nicht immer wieder gewartet werden bis alles getrocknet ist.
Es geht eigentlich alles fix und sehr sauber.

=== Handhabung der Fugenhilfe ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi2.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe anwenden]]
Die Fugenhilfe wird so geführt, dass diese an den beiden Glasplatten anliegt um so überschüssiges Silikon abzuziehen.
Dabei nicht in Richtung der abgeschrägten Seite ziehen, sondern in die Richtung ziehen, zu welcher die flache Seite schaut (im Bild die abgewandte Seite).
In einem Zug ohne Unterbrechung das Silikon „abziehen“.
Ist eine Stelle mit zu wenig Silikon vorhanden einfach die betreffende Stelle mit frischem Silikon aus der Tube auffüllen und gleich noch einmal abziehen.
Die Fugenhilfe immer vor dem Abziehen von Silikon befreien (mit Küchenkrepp abwischen) „sonst verschmiert’s alles“
Übrigens: Mit Kreditkarten oder anderen Plastikkarten funktioniert dies nicht, dann lieber wieder mit dem "nassen Finger" arbeiten.

== Ein- und Anbauarbeiten ==
=== Luftverteiler ===
Hierfür benötigen wir
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_AirCurtain.jpg|thumb|right|AirCurtain und Rücklaufstopp-Ventil]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base1.jpg|thumb|right|Halter für Luftverteiler]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base2.jpg|thumb|right|Luftverteiler auf Halter fixieren]]
eine Sprudelquelle (Air Curtain),
einen PVC-Schlauch,
ein Rückschalgventil und
ein Kunststoffprofil sowie
etwas Silikon und
Frischhaltefolie.
Natürlich auch eine elektrische Luft- bzw. Membranpumpe.

Um zu verhindern, dass der Sprudelschauch nach oben treibt,
verankern wir diesen auf einem Kunststoffprofil und fixieren den
Schlauch mit Silikon, da dies gegen die Ätzbäder resistend ist.
Silikon haftet aber nicht auf allen Materialien, speziell nicht auf PVC und ähnlichen Kunststoffen, so behelfen wir uns mit einem Trick:
Das Kunststoffprofil hat in etwa die Abmessungen der Innenfläche unserer Glasküvette,eher etwas kleiner. Dieses Kunststoffprofil bohren wir in regelmäßigen Abständen mit ca. 4mm durch und senken diese auf der Unterseite großzügig an. Auf diese Bohrungen geben wir großzügig Silikon, so dass dieses durch die Bohrung auf der anderen Seite Austritt, zusätzlich legen wir eine Silikonstrang quer zum Profil auf.

Diese so vorbereitete Profil legen wir auf Frischhaltefolie, da diese später leicht vom getrockneten Silikon entfernt werden kann.
Darauf legen wir dann den vorher abgelängten „Air Curtain“ Schlauch und fixieren diesen wiederum mit Silikonsträngen. Diese „Konstruktion“ lassen wir über Nacht trocknen.

Da das Silikon in die Senkungen gepresst wird hält dies mechanisch, sozusagen wie ein Niet oder Druckknopf, den Luftverteiler am Profil. Das an den Seiten überstehende Silikon kann nach den austrocknen problemlos abgeschnitten werden oder mit Hilfe der Frischhaltefolie im feuchten Zustand in die Fugen unter dem Schlauch verteilt werden.

Das '''Silikon nicht über die gesamte Schlauchlänge verteilen''', da sonst keine Luft mehr austreten kann. Nach dem abbinden des Silikon's können die überstehenden Reste abgeschnitten werden und dann wird abschließend wird der PVC-Schlauch angeschlossen und dieser Luftverteiler, evtl. wieder mit etwas (sehr wenig) Silikon, am Glasküvettenboden fixiert.

=== Heizelement ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Heizelement_Halter.jpg|thumb|right|Heizungshalter]]
Für das Heizelement benötigen wir als Halter eigentlich nur ein Stück vom Kunststoffprofil, dessen Mindestabmessungen so groß sind, damit dieses nicht in die Küvette fallen kann und Platz für eine Bohrung bietet, damit dieses über den Glaskolben des Heizelementes geschoben werden kann ohne dass dieses komplett durchrutschen kann.
Die abgebildete Version zeigt den Halter mit einer zusätzlichen Bohrung zur Durchführung des Luftschlauches für den Luftverteiler.

=== Leiterplattenhalter ===
Der Leiterplattenhalter muß mehrere Eigenschaften besitzen.
* zum einen soll die Leiterplatte sicher gehalten werden,
* zum anderen muss die Leiterplatte auch am Rand von der Ätzlösung umspült werden können
* und nicht zuletzt muss der Halter an unterschiedliche Leiterplattengrößen angepasst werden können.

Eine nahezu perfekte Lösung dieser gestellten Probleme bieten die u.a. von der Fa. ISEL auch einzeln erhältliche Leiterplattenhalter, welche auch auf die Abmessungen unserer selbst gebauten Ätzmaschiene angepasst werden kann.
* '''Achtung:''' Wenn z.B. der ISEL Platinenhalter gekauft wird, reicht der Platz für eine Europaplatine (100x160mm) nicht mehr aus, da der Halter breiter ist als der hier im folgenden beschriebene Selbstbauhalter. Es können dann eben nur schmälere (max. 100x120mm) Platinen geätzt werden.
Aber was wäre das denn für eine Bauanleitung wenn nicht auch alles selbst gebaut bzw. beschrieben wird (so einfach mache ich es mir dann doch nicht).
Das Problem besteht darin, eine einfache und dennoch praktikable und relativ einfach nachzubildende Konstruktion zu finden. Die entprechenden Profile, wie von Isel verwendet sind nicht so leicht zu beschaffen.
Wir benötigen folgende Materielien:
Ein quadratisches Kunststoffvollprofil etwa 11mm (11,5mm) Kantenlänge
ein flaches Kunststoffprofil etwa 3mm stärke und ca. 35mm (35,5mm) Breite
ein rundes Kunststoffvollprofil mit einem Durchmesser von ca.7mm (7,5mm)
Kunststoff oder Blechschrauben 3.5 x 20mm (Linsenkopf)
Die quadratischen Profile werden auf eine Länge von ca. 19 cm geschnitten, an beiden Enden mit einem Abstand von ca. 1 cm und ca. 2 cm zur Kante mit einer 8mm Bohrung versehen und eine Nut in das Profil von Bohrung zu Bohrung gefräst.

==== Eingefräste Nuten ====
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter1.jpg|thumb|right|Platinenhalter Oberteil]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter2.jpg|thumb|right|Platinenhalter Seitenteile]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter3.jpg|thumb|right|Platinenhalter komplett montiert]]Das Zum Fräsen kann eine Mini- Borhmaschiene in einen Bohrständer fixiert und mit einem entspr. Fräsbohrer bestückt werden. Das Kunststoffprofil wird dann entweder in einem Schraubstock, welcher in welchem das Profil locker geführt wird oder an einem entspr. Anschlag geführt, damit die Nut auch gleichmäßig geführt wird. Natürlich kann auch ein Kreuzfrästisch benutzt werden, aber wer hat denn schon so was (außer mir natürlich) in seiner Werkstatt.

In die Bohrungen werden die runden, entsprechend gekürzten Kunststoffvollprofile gesteckt und später auf einer Seite verklebt, damit diese nicht herausrutschen können. Diese Stangen dienen später dazu, dass sich die Leiterplattenhalter, welche durch die Temperatur des Ätzbades verbiegen können zu stark auseinander biegen und somit die eingeklemmte Leiterplatte nicht verlieren. Außerdem hat die Leiterplatte hiermit einen Halt und kann nicht aus der Halterung fallen.

==== Deckelteil ====
Deckelteil wird entsprechend der verbleibenden Länge aus dem flachen Kunststoffprofil gefertigt. (Die Breite der Glasküvette, abzüglich der Breite der Halterung für das Heizelement.
Dann wird eine Nut eingefräst, in der dann mittels Schrauben die quadratischen Halter befestigt werden. Die Nuten sollten einen Abstand zum Rand von ca. 1cm und untereinander einen Abstand von ca. 4 cm haben, somit hat der Deckelteil noch genügend Stabilität um nicht auseinander zu brechen und die Gesamte Aufhängung am Küvettenrand zu halten.

==== Montage des Leiterplattenhalters ====
Die beiden bearbeiteten Vierkantprofile an einer Seite (größerer Abstand zu den Stabis) für die Schraubenaufnahme angebohrt. Mittels Schrauben werden diese am Deckelteil befestigt und die Rundstäbe durch die Bohrungen geführt. Die in die Vierkantprofile eingefrästen Nuten zeigen zueinander. Die Rundstäbe werden beide an einer Seite mit Kleber fixiert oder besser an einem Ende erhitzt und breit gedrückt (breiter als die Bohrungen im Halter).

== Endmontage ==
Die fertige Ätzmaschiene kann jetzt in Betrieb genommen werden. Doch bevor ein endgültiges Befüllen mit Ätzlösung durchgeführt wird, bitte ich nochmals um einen Anschließenden Dichtigkeitstest und Funktionscheck der fertigen Apparatur mit WASSER.
Der Schlauch des Luftverteilers wird über das Rückschlagventil mit der Membranpumpe verbunden und eingeschaltet.
Danach wird das Heizelement eingesetzt und in Betrieb genommen. Mit Hilfe eines Thermometers wird der Abschaltmoment auf ca. 50°C eingestellt.

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Ätzgerät_fertig.jpg|640|center|FERTIG]]

== Volumen reduzieren ==
Ist das geringe Volumen (0,5 Liter für die Ätzlösung) für Eure Zwecke zu groß, könnt Ihr den Küvettenboden mit Glasperlen (Deko- Glaskiesel) auffüllen.
Diese Glasperlen verdrängen die Ätzlösung und somit kann man mit weniger Lösung arbeiten.
Warum nicht eine kleinere Küvette bauen oder einfach weniger Ätzlösung ansetzten?
Das Heizelement hat eine Mindestlänge, wenn dieses Heizelement nicht komplett mit der Heizwendel unter Wasser (Ätzlösung) steht, kann dieses zerplatzen. Durch die Glaskiesel wird gewährleistet, dass das Element komplett eintaucht aber weniger Volumen in der Küvette zur kompletten Füllung benötigt wird.

==Tipps zur Pflege==
Die Ätzlösung kann auch bei Nichtgebrauch in der Küvette gelagert werden. Es kann jedoch vorkommen, dass sich der Sprudelschlauch mit der Zeit zusetzt. Solange die Ätzlösung noch gebrauchsfähig ist, reicht es dann diesen z.B. Mit einem entgrateten Holzstab abzustreifen. Die Poren des Schlauches werden dadurch wieder frei.
Bevor man sein Ätzgerät mit einer frischen Lösung neu befüllt sollte man die komplette Küvette gründlich mit Spülmittel reinigen. Auch in einer Spülmaschiene kann die Küvette (Kopfüber) gereinigt werden (Achtung "Mutti" fragen ;-)). Der Sprudelschlauch kann mit einem groben Schwamm von den z.T. unsichtbaren Ablagerungen gereinigt und somit wieder duchlässig gemacht werden.

==Mögliche Ätzlösungen==
welche für dieses Gerät geeignet sind:

===Ammoniumpersulfat===
Das Mittel wird als weißes, kristallines Pulver geliefert, sollte luftdicht gelagert werden und ist etwas umweltfreundlicher als Eisen-III-Chlorid. Es reagiert ebenfalls hygroskopisch. 500 g des Mittels reichen für 2 Liter Ätzlösung. Beim Auflösen unter Rühren kühlt sich die Lösung deutlich ab. Die frische Ätzlösung ist klar bis leicht milchig, mit zunehmendem Kupfergehalt verfärbt sie sich blau, bleibt jedoch immer durchsichtig, so dass der Ätzvorgang sehr gut kontrolliert werden kann. Die optimale Ätztemperatur beträgt ca. 40° C, sie sollte weder deutlich höher (<50° C) noch viel niedriger (>30° C) sein. Die Ätzzeit beträgt 5 bis 10 Minuten. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Ein Ansatz ist in einem geschlossenen Glasgefäß lagerbar und mehrfach verwendbar (Aufnahme von bis zu 40 g Kupfer je Liter). Bei intensiver Blaufärbung ist die Lösung verbraucht.
* Nach Abkühlen bleiben blaue Kristalle zurück, die hochgiftig sind!

===Natriumpersulfat===
'''Mein Mittel der Wahl'''
Das als „Feinätzkristall” u.a. von Seno, gehandelte Ätzmittel. Das Ätzmittel wird im Beutel für 0,5 l Ätzansatz geliefert. Es löst sich im Wasser schnell auf, kristallisiert nicht aus, ätzt mit sehr hoher Konturenschärfe und sehr geringer Unterätzung. Das Ätzen soll bei 40°C bis 50°C erfolgen. Die Ätzzeit beträgt 10 bis 20 Minuten bei frisch angesetzten Lösungen. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Die Lösung kann in einem offenen! Gefäß (z.B. die Ätzküvette) aufbewahrt werden. Durch die ständige Gasentwicklung könnte ein verschlossenes Gefäß bersten!

===Absolut ungeeignete Ätzlösungen===

* Eisen III Chlorid
Dieses, fast schon historische Ätzmittel, neigt stark zum Schäumen und würde aus der Küvette überquellen. Hierfür gibt es andere „Schaumätzgeräte“
Außerdem ist ein begutachten der Leiterplatte und des Ätzfortschrittes durch die undurchsichtige bräunliche Lösung fast unmöglich.

* Andere schaumbildende Mittel
* Stark säurehaltige Lösungen (HCL) sind wegen der Agressivität gegenüber der Umgebung (nicht für die Ätzmaschine) auch für Mensch und Tier nicht empfehlenswert, da durch den Luftverteiler spritzer verusacht werden, welche sich im direkten Umfeld des Gerätes ablegen.

==Entsorgen von Ätzlösungen==
[[Bild:Aetzend.gif|left|Ätzend]][[Bild:Geshschaedl.gif|left|Gesundheitsschädlich]]Die Chemikalien bitte auf gar keinen Fall in das Abwasser leiten. Die in den Klärwerken eingesetzten Bakterien können auch durch geringste Mengen der Chemikalien und des darin gelösten Kupfers absterben. Es könnte also mit nur einer Ätzküvette eine kleine Kläranlage komplett "kippen" und dann kann es richtig teuer werden. Anleitungen, wie diese immer noch im Internet verbreitet sind und welche einem eine unproblematische Entsorgung über das Abwasser bei entsprechender Verdünnung suggerieren, sind nach aktueller Gesetzeslage nicht mehr erlaubt!

* Bitte die Chemikalien zur Reststoffverwertung / '''Sondermüllentsorgung''' bringen.
* Dies ist '''für Privatleute meist unentgeltlich''' und erspart einem viel Ärger.

==Autor==
* [[Benutzer:Darwin.nuernberg|Darwin.nuernberg]] 08:40, 26. Mai 2006 (CEST)

== Siehe auch ==
* [[Leiterplatten herstellen]]
* [[Leiterplatten Entwicklung]]
* [[Ätzgerät (einfach)]]

== Weblinks ==
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=225 Diesen (ähnlichen) Artikel als PDF aus dem RoboterNetz-Forum Downloaden]

*[http://www.glaserie.de/ Werkzeug zur Glasbearbeitung gibt's unter anderem hier (falls man intensiver damit arbeiten möchte)]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Praxis]]
[[Kategorie:Projekte]]

Ätzgerät Bauanleitung

2008-12-04T12:37:59Z

Newbie.at: /* Dimensionierung */

== Selbstbauanleitung für ein 1–Liter-Ätzgerät ==
(Volumen für 0,5 l Ätzlösung)

Für Leiterplatten im Europaformat (100mm x 160 mm)

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_InAction_.jpg|640px|center]]
(Die Luftblasen werden im laufenden Betrieb noch feiner und kleiner)

Bitte diese Anleitung zunächst komplett durchlesen,
bevor mit dem Nachbau und dem Materialeinkauf begonnen wird.

== Beschreibung des verwendeten Materials ==
Die meisten Materialien bekommt man
* im Baumarkt (BayWa, Hornbach, Max Bahr, OBI Baumarkt, Praktiker, TOOM ect.pp.)
* Aquariumszubehör (auch in vielen OBI Märkten)
Ja, ihr habt richtig gelesen, genau die gleichen Materialien wie in der vorliegenden Bauanleitung bekommt man zwar im einschlägigen Elektronik-Fachmarkt, sind dort jedoch um ein Vielfaches teurer als im Aquariumzubehörhandel.

==== Glasplatten ====
Sämtliche Glasplatten sollten, sofern verfügbar, eine Stärke von 5 mm haben.
Geringere Plattenstärken sind anfälliger für Bruch oder Risse.

Von Kunststoffglas wie Plexi- oder Acrylglas rate ich ab, da dies matt und bei den im Ätzprozess verwendeten Temperaturen (50°C bis 80°C) brüchig wird. Außerdem lässt sich Glas (mit entsprechender Übung) besser und einfacher verarbeiten. Glas ist, entgegen verbreiteter Meinung, sehr leicht zu verarbeiten, wenn man sich an gewisse Regeln hält und etwas Übung hat. Wer den Zuschnitt von Glas scheut, kann sich beim Glaser entsprechende (fertige) Zuschnitte (aus Resten) besorgen. Die Reste dürften auch relativ günstig zu erstehen sein. Eine geschnittene (sauber gebrochene) Glasplatte hat im Gegensatz zu gesplittertem Glas keine so scharfen Kanten, jedenfalls sind diese bei weitem nicht so gefährlich. Trotzdem sollten die Kanten abgestumpft werden, außerdem begünstigt dies auch das Verkleben der Glasplatten untereinander. Hierzu reicht es meist aus die Kanten z.B. mit einem Edelkorund oder Diamantschleifstift (wie für viele Mini–Bohrmaschinen erhältlich) zu entgraten. Wer hat, darf natürlich auch seine Glasschleifmaschine (wie für Tiffany-Glastechnik) einsetzen.

==== Luftverteiler für Umwälzung ====
(Aquaristik) Air Curtain. Ein poröser Schlauch, durch welchen die eingeblasene Luft über dessen gesamte Länge in kleinen Bläschen austritt. Diese Bläschen sorgen durch ihr Aufsteigen dafür, dass das Ätzbad in Bewegung kommt, um so eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Apparatur zu gewährleisten und das Aufheizen zu beschleunigen und zum anderen, dass die Leiterplatte schneller und gleichmäßiger geätzt wird. Andere Möglichkeiten das Ätzbad umzuwälzen, z.B. durch Umpumpen, sind für diese Anwendung finanziell nicht akzeptabel, da alle Komponenten säurefest sein müssten.

==== Membran-Luftpumpe ====
(Aquaristik) diese sorgt für die benötigte Luft des Luftverteilers

==== Rücklaufstopp (Ventil) ====
(Aquaristik) um zu verhindern, dass Ätzlösung über den Luftschlauch in die Luftpumpe und aus dem Gerät ausläuft ist diese geringe Investition ein absolutes Muss

==== PVC-Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) verbindet die Luftpumpe über das Ventil mit dem Luftverteiler.

==== Latex Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) aus Latex lieber als aus PVC; säurebeständiger. Schlauch aus PVC wird mit der Zeit porös. 4.99 €

==== Heizelement ====
(Aquaristik/Elektronik Bedarf) sorgt für die benötigte Temperatur. Ein in einem Glaskolben wasserdicht eingebautes Heizelement mit Thermostat, welches in die Lösung eintaucht und diese erwärmt.

----

Wer sich aufgrund fehlender Infos oder Datenblätter nicht entscheiden kann und dennoch eine zuverlässige Heizung erstehen möchte, dem sind von mir folgende Heizungen empfohlen:

'''Von Reichelt:''' Heizung0 € 1,50 - Heizung1 € 29,65 - Heizung2 € 19.95

'''Von Conrad:''' 552020 - 62 € 29,95 - 530425 - 62 € 32,95

(Preisinfo vom 29.10.2005)

----

==== Silikon und Pistole für die Kartusche ====
(Baumarkt) Sanitärsilikon (essigvernetzt) für Glasabdichtung / Verklebung. Bitte kein Acryl oder sonstiges Fugen- oder Bausilikon verwenden, dies haftet nicht so gut, dichtet nicht wie benötigt und wird auf Dauer gesehen brüchig und undicht.

==== Fugenhilfe ====
Ein aus PVC bestehendes Fugenprofil hilft die Silikonnähte sauber zu verstreichen. Die Zeiten, in welchen man das Silikon mit dem in Spülmittel getränktem Finger verstrichen hat, sind ein für allemal vorbei. In einigen Home-Shopping-Sendern auch als „Fugi“ beworben und hat nichts mit Pilzen zu tun.

==== Kunststoffprofile und Kunststoffplatten ====
(Baumarkt) Zur Erstellung der Halter für die Leiterplatten und als Montagegerüst für den Luftverteiler sowie des Heizelementes.

== Dimensionierung ==
Bevor wir uns an die Materialbeschaffung machen und uns mit der Größe befassen, müssen wir einiges berücksichtigen: Breite der Glasküvette: Das Heizelement befindet sich in einem Glaskolben, welcher einen Durchmesser von mind. 20 mm hat. Somit entspricht die Breite der Glasküvette mindestens diesem Maß. Länge der Glasküvette: Die Länge der Glasküvette richtet sich nach mehreren Faktoren:
* Durchmesser des Heizelements + Spielraum
* Breite der maximalen Leiterplattenbreite (welche geätzt werden kann/soll)
* Breite der Halterung + Spielraum für die Leiterplatte, um diese ins Ätzbad tauchen und herausnehmen zu können.
* Platz für den Luftschlauch, welcher den Luftverteiler versorgt
Die Höhe der Glasküvette ist vom Volumen abhängig, Breite und Länge sowie Verdrängung des Heizelementes und der Halter + Abstand, damit die Luftbläschen, welche ebenfalls die Lösung verdrängen und somit den Pegel anheben und die aufsteigenden (welche auf der Oberfläche zerplatzen und daher spritzen) die Küvette nicht zum Überlaufen bringen. Für den Luftverteilschlauch (am Boden der Küvette) muss ebenfalls etwas Platz berücksichtigt werden.

'''Prinzipielle Bestimmung der Glasküvettengröße'''

Innenmaße
{|{{Blauetabelle}}

|Breite:
|25mm
|20mm Heizelement + 5mm Spielraum
|-
|Länge:
|210mm
|160mm Leiterplatte
|-
|
|
|2x 20mm für die Halter
|-
|
|
|10mm für den Luftschlauch
|-
|
|
|20mm Heizelement
|-
|Höhe:
|220mm
|Volumen / Breite / Länge = Höhe + Spielraum
|-
|
|
|Volumen sollte 1 l betragen (1000000 mm³)
|-
|
|
|1000000 / 210 / 25 ~ 190,5 mm + 30 mm Spielraum
|}

Mit etwas angepassten Werten
(damit das Ganze etwas ansprechender aussieht):
{|
|B
|=
|25 mm
|-
|L
|=
|230 mm
|-
|H
|=
|200 mm
|}
Mit diesen Werten kann eine Europaplatine (160 mm x 100 mm) spielend „gebadet“ werden.
Bestimmung der Glasplattengröße.
Da sich Glasplatten mit einer Stärke von 5 mm und einer Breite von 25 mm nur für sehr geübte Hobbyglaser verarbeiten lassen, wähle ich eine breitere Variante, welche an den Stirnseiten verklebt wird; die verleiht der Glasküvette außerdem einen besseren Stand.

=== Glaszuschnitte === Maße etwas abgeändert:
{|{{Blauetabelle}}
|Seitenteile:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (Höhe) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|-
|Vorder/Rückseiten:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''210 mm''' (Breite) '''x 220 mm''' (Höhe)
|-
|Fußplatte:
| 1x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (210 mm + 10 mm (Breite + Überhang)) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|}

== Nachbau Schritt für Schritt ==
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen1.jpg|thumb|right|Stumpfschleifen mit einer Glasschleifmaschine]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen2.jpg|thumb|right|Kanten mit einem Edelkorund Stumpfschleifen]]
ACHTUNG: '''Immer mit Schutzbrille arbeiten!'''

Besonders beim Schleifen springen feine Glassplitter, welche die Augen verletzen können.

===Materialbearbeitung===
* 1. Die Glasplatten werden den Abmessungen entsprechend zugeschnitten (gebrochen)
TIPP:
Wer sein Glas selbst schneiden will, dem sei folgender Hinweis gegeben.
Die Bruchstelle wird sauberer wenn man den Schnitt vor dem brechen mit Wasser vernetzt.
Noch bessere Ergebnisse erzielt man wenn man den Glasschneider mit Schneidöl (Kriechöl wie z.B. Balistol) tränkt.

Es gibt sogar Glasschneider mit eingebautem Öltank, diese kosten ab € 35,-- aber dies ist für nur einmaligen Gebrauch etwas zu viel.

Einen sauberen Schnitt kann man kaum erkennen, ist die Schnittlinie hingegen deutlich sichtbar (ausgefranst,) deutet dies auf eine ungenaue Schnittführung oder einen defekten Glasschneider hin. Man kann sogar während des Anschneidens hören ob dieser gelingt oder unsauber wird (Übung ist alles). Mit unsauberen Schnittlinien wird dann auch die Bruchstelle unregelmäßig und „fransig“ oder wellig.
Ein gemäßigter nicht zu kräftiger Schlag auf die dem Schnitt abgewandten Seite der Platte lässt diese einreißen. Ein dünnes Hölzchen (Zahnstocher) direkt unter den Schnitt gelegt und mit den Daumen soweit wie möglich links und rechts vom Schnitt entfernt auf die Glasplatte drücken (Knack).

* 2. Die Kanten müssen geschliffen (entgratet) werden, damit man sich nicht an daran verletzen und der Silikon-Kleber besser haften kann (bessere Verbindung).
Dies kann falls verfügbar mit einem Glasschleifgerät (Diamantschleifkopf) oder mit weniger Aufwand aber ebenso effektiv, mit einer Minibohrmaschine und einem Edelkorund- Schleifstein erfolgen.

Auch mit Korund beschichtetes Schleifpapier (Teller- Schleifgeräte) kann verwendet werden.

=== Verkleben der einzelnen Teile ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben1.jpg|thumb|right|Silikonauftrag]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben2.jpg|thumb|right|Immer einen dünnen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen (elastische Fuge)]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben3.jpg|thumb|right|ungenutzte Glasplatten dienen als Abstandshalter bis das Silikon getrocknet ist]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben6.jpg|thumb|right|Silikon auftragen]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben5.jpg|thumb|right|Glasplatte nur leicht andrücken, wieder einen schmalen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen]]

Die Einzelnen Glasplatten werden mit Silikon verklebt. Nur Essigvernetztes Sanitärsilikon verwenden, transparent oder gefärbt ist egal.
Acryl oder Bausilikon ist ungeeignet.

Um eine einwandfreie Klebestelle zu gewährleisten müssen die betroffenen Stellen absolut sauber, trocken und fettfrei sein. Auch Fingerabdrücke beeinflussen die Klebekraft.
Am besten die entsprechenden Stellen unmittelbar vorher mit ACETON und einem Küchenkrepp reinigen. Nagellackentferner enthält oft auch Aceton, ist aber wegen der beigemengten Öle und Pflegemittel ungeeignet.
„Normales“ Aceton ist im Baumarkt oder in einer Drogerie erhältlich.

====Rückwärtiges- und Bodenteil====
Die ersten beiden Bauteile werden zusammen gefügt.

Nicht „press“ Platte an Platte sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
So bleibt die Fuge elastisch und kann besser trocknen.

Kleinere Fehlstellen ohne dichte Verklebung sind hier zunächst nicht so tragisch. Die endgültige Dichtigkeit wird am Schluss sichergestellt.
Hier geht es zunächst um die mechanische Stabilität. Nicht alle Bauteile auf einmal zusammenfügen, hier ist viel Geduld notwendig. Zunächst sollte die erste Verbindung aushärten, bevor man mit der nächsten weiter macht. Dies kann durchaus einen ganzen Tag dauern (je nach Silikon). Oberflächlich getrocknetes Silikon ist im Kern noch lange nicht fest, daher lieber etwas mehr Zeit verstreichen lassen als zu wenig. Im Schlimmsten Falle haften die einzelne Teile nicht fest genug aneinander. Nach ca. 12h dürfte allerdings eine genügende Trocknung erreicht sein.
Jetzt darf diese erste Klebestelle erst einmal bis zur Festigkeit austrocknen.

==== Frontseitiges- und Bodenteil ====
Ist diese erste Verklebung nun getrocknet, legt man wieder einige Reststücke von den Glasplatten oder was man sonst so findet, um die 2. Platte mit einem Abstand (25mm) auflegen zu können. Wichtig ist, dass die Platte stabil zum liegen kommt und nicht verwackelt sowie dass die Ränder frei bleiben.
Diesmal sollte es aber so ziemlich genau die berechneten 25 mm sein.

Auf diesen Abstandshalter legt man dann die zweite, mit an der eine Kante mit Silikon vorbereitete Glasplatte und bringt diese in Stellung (Kontakt mit geringem Spalt zur Bodenplatte, so dass das Silikon gut anhaftet).
Nicht „press“ Platte an Platte sonder einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
Nun wieder warten, bis die Klebestelle getrocknet und ihre Endfestigkeit erreicht hat
(über Nacht {mind. 8h} dürfte auch hier reichen, aber wie erwähnt, lieber länger warten als zu kurz).

==== Seitenteile ====
Nach dem die Silikonnähte der Front- und Rückseite an der Bodenplatte wirklich Endfestigkeit haben, drehen wir diese so um 90°, dass der Aufbau auf einem Seitenteil zu stehen kommt.
Jetzt ist etwas mehr Sorgfalt angesagt.

Den inneren Abstand der Küvette fixieren wir wieder mit den Teilen, welche schon zuvor den Abstand bestimmt haben. An der offenen Seite fixieren wir die Platten z.B. mit Klebeband, so dass diese nicht aus versehen auffächern können. Somit ist über die gesamte Höhe ein gleichmäßiger Abstand gewährleistet.
Jetzt noch die Platten so ausrichten dass diese im rechten Winkel zueinander stehen.
Auf die Kanten wird wieder das Silikon aufgetragen.
Hier ist es ratsam besonders in den Ecken keine „offene“ Stelle zu haben, da dies ein besonders kritischer Bereich ist.

Jetzt wieder trocknen lassen.....
Danach genauso mit der gegenüberliegenden Seite verfahren.

=== Finishing ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Finishing1.jpg|thumb|right|Finishing]] [[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Dichtetest1.jpg|thumb|right|Dichte-Test mit Wasser]]
Das Finishing entscheidet letztendlich ob unsere Glasküvette dicht wird oder ob diese leckt.
Zunächst entfernen wir die herausgequollenen „Silikonwürste“ auf der Außenseite mit einem Cuttermesser. Auf der Innenseite ist dieses herausgequollene Silikon nicht störend (nur optisch).
* '''Achtung:''' nicht in die Fuge hineinschneiden sondern nur das überstehende Material entfernen.

=== Erster Dichtigkeitstest ===
Die Küvette mit Wasser füllen und entsprechende Stellen, an welchen Wasser austritt
mit Filzstift oder Fettstift markieren. Diese Stellen müssen im letzten Schritt besonders beachtet und abgedichtet werden

=== Fugen mit der Fugenhilfe nacharbeiten ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi1.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe]]
Jetzt kommt das auch als „Fugi“ bekanntes Werkzeug zum Einsatz.
Natürlich muss es nicht das Original aus dem TV Shopping sein, auch im Baumarkt bekommt man ein entsprechendes äquivalentes Werkzeug.
Wählt einen Eurer Meinung nach einen passenden Radius an der Fugenhilfe aus.
Natürlich muss wieder alles trocken, sauber, Staub- und Fettfrei sein, sonst ist alles umsonst.

'''Pauschal alles noch mal mit Aceton (fettlösend) reinigen'''.

In den bereinigten Kanten an den Fugen,
wird nun nochmals frisches Silikon aus der Kartusche aufgetragen und mit der Fugenhilfe geformt und geglättet.
Nicht zu viel und nicht zu wenig Silikon auftragen und vor allem gleichmäßig.
Wie viel Ihr verwenden müsst, bekommt mit der ersten Fuge schnell heraus (Don’t Panic).
Nicht alle Fugen auf einmal nacharbeiten,
erst die eine dann die nächste Fuge.

Durch die genaue Führung mit der Fugenhilfe kann „nass in nass“ gearbeitet werden,
d.h es muss hier nicht immer wieder gewartet werden bis alles getrocknet ist.
Es geht eigentlich alles fix und sehr sauber.

=== Handhabung der Fugenhilfe ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi2.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe anwenden]]
Die Fugenhilfe wird so geführt, dass diese an der beiden Glasplatten anliegt um so überschüssiges Silikon ab zu ziehen.
Dabei nicht in Richtung der abgeschrägten Seite ziehen sondern in Richtung ziehen, zu welcher die flache Seite schaut (die im Bild die Abgewandte Seite).
In einem Zug ohne Unterbrechung das Silikon „abziehen“.
Ist eine Stelle mit zu wenig Silikon vorhanden einfach die betreffende Stelle mit frischem Silikon aus der Tube auffüllen und gleich noch einmal abziehen.
Die Fugenhilfe immer vor dem abziehen von Silikon befreien (mit Küchenkrepp abwischen) „sonst verschmiert’s alles“
Übrigens mit Kreditkarten oder anderen Plastikkarten funktioniert dies nicht, dann lieber wieder mit dem "nassen Finger" arbeiten.

== Ein- und Anbauarbeiten ==
=== Luftverteiler ===
Hierfür benötigen wir
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_AirCurtain.jpg|thumb|right|AirCurtain und Rücklaufstopp-Ventil]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base1.jpg|thumb|right|Halter für Luftverteiler]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base2.jpg|thumb|right|Luftverteiler auf Halter fixieren]]
eine Sprudelquelle (Air Curtain),
einen PVC-Schlauch,
ein Rückschalgventil und
ein Kunststoffprofil sowie
etwas Silikon und
Frischhaltefolie.
Natürlich auch eine elektrische Luft- bzw. Membranpumpe.

Um zu verhindern, dass der Sprudelschauch nach oben treibt,
verankern wir diesen auf einem Kunststoffprofil und fixieren den
Schlauch mit Silikon, da dies gegen die Ätzbäder resistend ist.
Silikon haftet aber nicht auf allen Materialien, speziell nicht auf PVC und ähnlichen Kunststoffen, so behelfen wir uns mit einem Trick:
Das Kunststoffprofil hat in etwa die Abmessungen der Innenfläche unserer Glasküvette,eher etwas kleiner. Dieses Kunststoffprofil bohren wir in regelmäßigen Abständen mit ca. 4mm durch und senken diese auf der Unterseite großzügig an. Auf diese Bohrungen geben wir großzügig Silikon, so dass dieses durch die Bohrung auf der anderen Seite Austritt, zusätzlich legen wir eine Silikonstrang quer zum Profil auf.

Diese so vorbereitete Profil legen wir auf Frischhaltefolie, da diese später leicht vom getrockneten Silikon entfernt werden kann.
Darauf legen wir dann den vorher abgelängten „Air Curtain“ Schlauch und fixieren diesen wiederum mit Silikonsträngen. Diese „Konstruktion“ lassen wir über Nacht trocknen.

Da das Silikon in die Senkungen gepresst wird hält dies mechanisch, sozusagen wie ein Niet oder Druckknopf, den Luftverteiler am Profil. Das an den Seiten überstehende Silikon kann nach den austrocknen problemlos abgeschnitten werden oder mit Hilfe der Frischhaltefolie im feuchten Zustand in die Fugen unter dem Schlauch verteilt werden.

Das '''Silikon nicht über die gesamte Schlauchlänge verteilen''', da sonst keine Luft mehr austreten kann. Nach dem abbinden des Silikon's können die überstehenden Reste abgeschnitten werden und dann wird abschließend wird der PVC-Schlauch angeschlossen und dieser Luftverteiler, evtl. wieder mit etwas (sehr wenig) Silikon, am Glasküvettenboden fixiert.

=== Heizelement ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Heizelement_Halter.jpg|thumb|right|Heizungshalter]]
Für das Heizelement benötigen wir als Halter eigentlich nur ein Stück vom Kunststoffprofil, dessen Mindestabmessungen so groß sind, damit dieses nicht in die Küvette fallen kann und Platz für eine Bohrung bietet, damit dieses über den Glaskolben des Heizelementes geschoben werden kann ohne dass dieses komplett durchrutschen kann.
Die abgebildete Version zeigt den Halter mit einer zusätzlichen Bohrung zur Durchführung des Luftschlauches für den Luftverteiler.

=== Leiterplattenhalter ===
Der Leiterplattenhalter muß mehrere Eigenschaften besitzen.
* zum einen soll die Leiterplatte sicher gehalten werden,
* zum anderen muss die Leiterplatte auch am Rand von der Ätzlösung umspült werden können
* und nicht zuletzt muss der Halter an unterschiedliche Leiterplattengrößen angepasst werden können.

Eine nahezu perfekte Lösung dieser gestellten Probleme bieten die u.a. von der Fa. ISEL auch einzeln erhältliche Leiterplattenhalter, welche auch auf die Abmessungen unserer selbst gebauten Ätzmaschiene angepasst werden kann.
* '''Achtung:''' Wenn z.B. der ISEL Platinenhalter gekauft wird, reicht der Platz für eine Europaplatine (100x160mm) nicht mehr aus, da der Halter breiter ist als der hier im folgenden beschriebene Selbstbauhalter. Es können dann eben nur schmälere (max. 100x120mm) Platinen geätzt werden.
Aber was wäre das denn für eine Bauanleitung wenn nicht auch alles selbst gebaut bzw. beschrieben wird (so einfach mache ich es mir dann doch nicht).
Das Problem besteht darin, eine einfache und dennoch praktikable und relativ einfach nachzubildende Konstruktion zu finden. Die entprechenden Profile, wie von Isel verwendet sind nicht so leicht zu beschaffen.
Wir benötigen folgende Materielien:
Ein quadratisches Kunststoffvollprofil etwa 11mm (11,5mm) Kantenlänge
ein flaches Kunststoffprofil etwa 3mm stärke und ca. 35mm (35,5mm) Breite
ein rundes Kunststoffvollprofil mit einem Durchmesser von ca.7mm (7,5mm)
Kunststoff oder Blechschrauben 3.5 x 20mm (Linsenkopf)
Die quadratischen Profile werden auf eine Länge von ca. 19 cm geschnitten, an beiden Enden mit einem Abstand von ca. 1 cm und ca. 2 cm zur Kante mit einer 8mm Bohrung versehen und eine Nut in das Profil von Bohrung zu Bohrung gefräst.

==== Eingefräste Nuten ====
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter1.jpg|thumb|right|Platinenhalter Oberteil]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter2.jpg|thumb|right|Platinenhalter Seitenteile]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter3.jpg|thumb|right|Platinenhalter komplett montiert]]Das Zum Fräsen kann eine Mini- Borhmaschiene in einen Bohrständer fixiert und mit einem entspr. Fräsbohrer bestückt werden. Das Kunststoffprofil wird dann entweder in einem Schraubstock, welcher in welchem das Profil locker geführt wird oder an einem entspr. Anschlag geführt, damit die Nut auch gleichmäßig geführt wird. Natürlich kann auch ein Kreuzfrästisch benutzt werden, aber wer hat denn schon so was (außer mir natürlich) in seiner Werkstatt.

In die Bohrungen werden die runden, entsprechend gekürzten Kunststoffvollprofile gesteckt und später auf einer Seite verklebt, damit diese nicht herausrutschen können. Diese Stangen dienen später dazu, dass sich die Leiterplattenhalter, welche durch die Temperatur des Ätzbades verbiegen können zu stark auseinander biegen und somit die eingeklemmte Leiterplatte nicht verlieren. Außerdem hat die Leiterplatte hiermit einen Halt und kann nicht aus der Halterung fallen.

==== Deckelteil ====
Deckelteil wird entsprechend der verbleibenden Länge aus dem flachen Kunststoffprofil gefertigt. (Die Breite der Glasküvette, abzüglich der Breite der Halterung für das Heizelement.
Dann wird eine Nut eingefräst, in der dann mittels Schrauben die quadratischen Halter befestigt werden. Die Nuten sollten einen Abstand zum Rand von ca. 1cm und untereinander einen Abstand von ca. 4 cm haben, somit hat der Deckelteil noch genügend Stabilität um nicht auseinander zu brechen und die Gesamte Aufhängung am Küvettenrand zu halten.

==== Montage des Leiterplattenhalters ====
Die beiden bearbeiteten Vierkantprofile an einer Seite (größerer Abstand zu den Stabis) für die Schraubenaufnahme angebohrt. Mittels Schrauben werden diese am Deckelteil befestigt und die Rundstäbe durch die Bohrungen geführt. Die in die Vierkantprofile eingefrästen Nuten zeigen zueinander. Die Rundstäbe werden beide an einer Seite mit Kleber fixiert oder besser an einem Ende erhitzt und breit gedrückt (breiter als die Bohrungen im Halter).

== Endmontage ==
Die fertige Ätzmaschiene kann jetzt in Betrieb genommen werden. Doch bevor ein endgültiges Befüllen mit Ätzlösung durchgeführt wird, bitte ich nochmals um einen Anschließenden Dichtigkeitstest und Funktionscheck der fertigen Apparatur mit WASSER.
Der Schlauch des Luftverteilers wird über das Rückschlagventil mit der Membranpumpe verbunden und eingeschaltet.
Danach wird das Heizelement eingesetzt und in Betrieb genommen. Mit Hilfe eines Thermometers wird der Abschaltmoment auf ca. 50°C eingestellt.

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Ätzgerät_fertig.jpg|640|center|FERTIG]]

== Volumen reduzieren ==
Ist das geringe Volumen (0,5 Liter für die Ätzlösung) für Eure Zwecke zu groß, könnt Ihr den Küvettenboden mit Glasperlen (Deko- Glaskiesel) auffüllen.
Diese Glasperlen verdrängen die Ätzlösung und somit kann man mit weniger Lösung arbeiten.
Warum nicht eine kleinere Küvette bauen oder einfach weniger Ätzlösung ansetzten?
Das Heizelement hat eine Mindestlänge, wenn dieses Heizelement nicht komplett mit der Heizwendel unter Wasser (Ätzlösung) steht, kann dieses zerplatzen. Durch die Glaskiesel wird gewährleistet, dass das Element komplett eintaucht aber weniger Volumen in der Küvette zur kompletten Füllung benötigt wird.

==Tipps zur Pflege==
Die Ätzlösung kann auch bei Nichtgebrauch in der Küvette gelagert werden. Es kann jedoch vorkommen, dass sich der Sprudelschlauch mit der Zeit zusetzt. Solange die Ätzlösung noch gebrauchsfähig ist, reicht es dann diesen z.B. Mit einem entgrateten Holzstab abzustreifen. Die Poren des Schlauches werden dadurch wieder frei.
Bevor man sein Ätzgerät mit einer frischen Lösung neu befüllt sollte man die komplette Küvette gründlich mit Spülmittel reinigen. Auch in einer Spülmaschiene kann die Küvette (Kopfüber) gereinigt werden (Achtung "Mutti" fragen ;-)). Der Sprudelschlauch kann mit einem groben Schwamm von den z.T. unsichtbaren Ablagerungen gereinigt und somit wieder duchlässig gemacht werden.

==Mögliche Ätzlösungen==
welche für dieses Gerät geeignet sind:

===Ammoniumpersulfat===
Das Mittel wird als weißes, kristallines Pulver geliefert, sollte luftdicht gelagert werden und ist etwas umweltfreundlicher als Eisen-III-Chlorid. Es reagiert ebenfalls hygroskopisch. 500 g des Mittels reichen für 2 Liter Ätzlösung. Beim Auflösen unter Rühren kühlt sich die Lösung deutlich ab. Die frische Ätzlösung ist klar bis leicht milchig, mit zunehmendem Kupfergehalt verfärbt sie sich blau, bleibt jedoch immer durchsichtig, so dass der Ätzvorgang sehr gut kontrolliert werden kann. Die optimale Ätztemperatur beträgt ca. 40° C, sie sollte weder deutlich höher (<50° C) noch viel niedriger (>30° C) sein. Die Ätzzeit beträgt 5 bis 10 Minuten. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Ein Ansatz ist in einem geschlossenen Glasgefäß lagerbar und mehrfach verwendbar (Aufnahme von bis zu 40 g Kupfer je Liter). Bei intensiver Blaufärbung ist die Lösung verbraucht.
* Nach Abkühlen bleiben blaue Kristalle zurück, die hochgiftig sind!

===Natriumpersulfat===
'''Mein Mittel der Wahl'''
Das als „Feinätzkristall” u.a. von Seno, gehandelte Ätzmittel. Das Ätzmittel wird im Beutel für 0,5 l Ätzansatz geliefert. Es löst sich im Wasser schnell auf, kristallisiert nicht aus, ätzt mit sehr hoher Konturenschärfe und sehr geringer Unterätzung. Das Ätzen soll bei 40°C bis 50°C erfolgen. Die Ätzzeit beträgt 10 bis 20 Minuten bei frisch angesetzten Lösungen. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Die Lösung kann in einem offenen! Gefäß (z.B. die Ätzküvette) aufbewahrt werden. Durch die ständige Gasentwicklung könnte ein verschlossenes Gefäß bersten!

===Absolut ungeeignete Ätzlösungen===

* Eisen III Chlorid
Dieses, fast schon historische Ätzmittel, neigt stark zum Schäumen und würde aus der Küvette überquellen. Hierfür gibt es andere „Schaumätzgeräte“
Außerdem ist ein begutachten der Leiterplatte und des Ätzfortschrittes durch die undurchsichtige bräunliche Lösung fast unmöglich.

* Andere schaumbildende Mittel
* Stark säurehaltige Lösungen (HCL) sind wegen der Agressivität gegenüber der Umgebung (nicht für die Ätzmaschine) auch für Mensch und Tier nicht empfehlenswert, da durch den Luftverteiler spritzer verusacht werden, welche sich im direkten Umfeld des Gerätes ablegen.

==Entsorgen von Ätzlösungen==
[[Bild:Aetzend.gif|left|Ätzend]][[Bild:Geshschaedl.gif|left|Gesundheitsschädlich]]Die Chemikalien bitte auf gar keinen Fall in das Abwasser leiten. Die in den Klärwerken eingesetzten Bakterien können auch durch geringste Mengen der Chemikalien und des darin gelösten Kupfers absterben. Es könnte also mit nur einer Ätzküvette eine kleine Kläranlage komplett "kippen" und dann kann es richtig teuer werden. Anleitungen, wie diese immer noch im Internet verbreitet sind und welche einem eine unproblematische Entsorgung über das Abwasser bei entsprechender Verdünnung suggerieren, sind nach aktueller Gesetzeslage nicht mehr erlaubt!

* Bitte die Chemikalien zur Reststoffverwertung / '''Sondermüllentsorgung''' bringen.
* Dies ist '''für Privatleute meist unentgeltlich''' und erspart einem viel Ärger.

==Autor==
* [[Benutzer:Darwin.nuernberg|Darwin.nuernberg]] 08:40, 26. Mai 2006 (CEST)

== Siehe auch ==
* [[Leiterplatten herstellen]]
* [[Leiterplatten Entwicklung]]
* [[Ätzgerät (einfach)]]

== Weblinks ==
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=225 Diesen (ähnlichen) Artikel als PDF aus dem RoboterNetz-Forum Downloaden]

*[http://www.glaserie.de/ Werkzeug zur Glasbearbeitung gibt's unter anderem hier (falls man intensiver damit arbeiten möchte)]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Praxis]]
[[Kategorie:Projekte]]

Ätzgerät Bauanleitung

2008-12-03T14:38:32Z

Newbie.at:

== Selbstbauanleitung für ein 1–Liter-Ätzgerät ==
(Volumen für 0,5 l Ätzlösung)

Für Leiterplatten im Europaformat (100mm x 160 mm)

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_InAction_.jpg|640px|center]]
(Die Luftblasen werden im laufenden Betrieb noch feiner und kleiner)

Bitte diese Anleitung zunächst komplett durchlesen,
bevor mit dem Nachbau und dem Materialeinkauf begonnen wird.

== Beschreibung des verwendeten Materials ==
Die meisten Materialien bekommt man
* im Baumarkt (BayWa, Hornbach, Max Bahr, OBI Baumarkt, Praktiker, TOOM ect.pp.)
* Aquariumszubehör (auch in vielen OBI Märkten)
Ja, ihr habt richtig gelesen, genau die gleichen Materialien wie in der vorliegenden Bauanleitung bekommt man zwar im einschlägigen Elektronik-Fachmarkt, sind dort jedoch um ein Vielfaches teurer als im Aquariumzubehörhandel.

==== Glasplatten ====
Sämtliche Glasplatten sollten, sofern verfügbar, eine Stärke von 5 mm haben.
Geringere Plattenstärken sind anfälliger für Bruch oder Risse.

Von Kunststoffglas wie Plexi- oder Acrylglas rate ich ab, da dies matt und bei den im Ätzprozess verwendeten Temperaturen (50°C bis 80°C) brüchig wird. Außerdem lässt sich Glas (mit entsprechender Übung) besser und einfacher verarbeiten. Glas ist, entgegen verbreiteter Meinung, sehr leicht zu verarbeiten, wenn man sich an gewisse Regeln hält und etwas Übung hat. Wer den Zuschnitt von Glas scheut, kann sich beim Glaser entsprechende (fertige) Zuschnitte (aus Resten) besorgen. Die Reste dürften auch relativ günstig zu erstehen sein. Eine geschnittene (sauber gebrochene) Glasplatte hat im Gegensatz zu gesplittertem Glas keine so scharfen Kanten, jedenfalls sind diese bei weitem nicht so gefährlich. Trotzdem sollten die Kanten abgestumpft werden, außerdem begünstigt dies auch das Verkleben der Glasplatten untereinander. Hierzu reicht es meist aus die Kanten z.B. mit einem Edelkorund oder Diamantschleifstift (wie für viele Mini–Bohrmaschinen erhältlich) zu entgraten. Wer hat, darf natürlich auch seine Glasschleifmaschine (wie für Tiffany-Glastechnik) einsetzen.

==== Luftverteiler für Umwälzung ====
(Aquaristik) Air Curtain. Ein poröser Schlauch, durch welchen die eingeblasene Luft über dessen gesamte Länge in kleinen Bläschen austritt. Diese Bläschen sorgen durch ihr Aufsteigen dafür, dass das Ätzbad in Bewegung kommt, um so eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Apparatur zu gewährleisten und das Aufheizen zu beschleunigen und zum anderen, dass die Leiterplatte schneller und gleichmäßiger geätzt wird. Andere Möglichkeiten das Ätzbad umzuwälzen, z.B. durch Umpumpen, sind für diese Anwendung finanziell nicht akzeptabel, da alle Komponenten säurefest sein müssten.

==== Membran-Luftpumpe ====
(Aquaristik) diese sorgt für die benötigte Luft des Luftverteilers

==== Rücklaufstopp (Ventil) ====
(Aquaristik) um zu verhindern, dass Ätzlösung über den Luftschlauch in die Luftpumpe und aus dem Gerät ausläuft ist diese geringe Investition ein absolutes Muss

==== PVC-Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) verbindet die Luftpumpe über das Ventil mit dem Luftverteiler.

==== Latex Luftschlauch ====
(Baumarkt) (Aquaristik) aus Latex lieber als aus PVC; säurebeständiger. Schlauch aus PVC wird mit der Zeit porös. 4.99 €

==== Heizelement ====
(Aquaristik/Elektronik Bedarf) sorgt für die benötigte Temperatur. Ein in einem Glaskolben wasserdicht eingebautes Heizelement mit Thermostat, welches in die Lösung eintaucht und diese erwärmt.

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Wer sich aufgrund fehlender Infos oder Datenblätter nicht entscheiden kann und dennoch eine zuverlässige Heizung erstehen möchte, dem sind von mir folgende Heizungen empfohlen:

'''Von Reichelt:''' Heizung0 € 1,50 - Heizung1 € 29,65 - Heizung2 € 19.95

'''Von Conrad:''' 552020 - 62 € 29,95 - 530425 - 62 € 32,95

(Preisinfo vom 29.10.2005)

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==== Silikon und Pistole für die Kartusche ====
(Baumarkt) Sanitärsilikon (essigvernetzt) für Glasabdichtung / Verklebung. Bitte kein Acryl oder sonstiges Fugen- oder Bausilikon verwenden, dies haftet nicht so gut, dichtet nicht wie benötigt und wird auf Dauer gesehen brüchig und undicht.

==== Fugenhilfe ====
Ein aus PVC bestehendes Fugenprofil hilft die Silikonnähte sauber zu verstreichen. Die Zeiten, in welchen man das Silikon mit dem in Spülmittel getränktem Finger verstrichen hat, sind ein für allemal vorbei. In einigen Home-Shopping-Sendern auch als „Fugi“ beworben und hat nichts mit Pilzen zu tun.

==== Kunststoffprofile und Kunststoffplatten ====
(Baumarkt) Zur Erstellung der Halter für die Leiterplatten und als Montagegerüst für den Luftverteiler sowie des Heizelementes.

== Dimensionierung ==
Bevor wir uns an die Materialbeschaffung machen und uns mit der Größe befassen, müssen wir einiges berücksichtigen: Breite der Glasküvette: Das Heizelement befindet sich in einem Glaskolben, welcher einen Durchmesser von mind. 20 mm hat. Somit entspricht die Breite der Glasküvette mindestens diesem Maß. Länge der Glasküvette: Die Länge der Glasküvette richtet sich nach mehrere Faktoren:
* Durchmesser des Heizelements + Spielraum
* Breite der maximalen Leiterplattenbreite (welche geätzt werden kann/soll)
* Breite der Halterung + Spielraum für die Leiterplatte, um diese in und aus dem Ätzbad zu tauchen.
* Platz für den Luftschlauch, welcher den Luftverteiler versorgt
Die Höhe der Glasküvette ist vom Volumen abhängig. Breite und Länge sowie Verdrängung des Heizelementes und der Halter + Abstand, damit die Luftbläschen, welche ebenfalls die Lösung verdrängen und somit den Pegel anheben und die aufsteigenden (welche auf der Oberfläche zerplatzen und daher spritzen) die Küvette nicht zum Überlaufen bringen. Für den Luftverteilschlauch (am Boden der Küvette) muss ebenfalls etwas Platz berücksichtigt werden.

'''Prinzipielle Bestimmung der Glasküvettengröße'''

Innenmaße
{|{{Blauetabelle}}

|Breite:
|25mm
|20mm Heizelement + 5mm Spielraum
|-
|Länge:
|210mm
|160mm Leiterplatte
|-
|
|
|2x 20mm für die Halter
|-
|
|
|10mm für den Luftschlauch
|-
|
|
|20mm Heizelement
|-
|Höhe:
|220mm
|Volumen / Breite / Länge = Höhe + Spielraum
|-
|
|
|Volumen sollte 1 l betragen (1000000 mm³)
|-
|
|
|1000000 / 210 / 25 ~ 190,5 mm + 30 mm Spielraum
|}

Mit etwas angepassten Werten
(damit das Ganze etwas ansprechender aussieht):
{|
|B
|=
|25 mm
|-
|L
|=
|230 mm
|-
|H
|=
|200 mm
|}
Mit diesen Werten kann eine Europaplatine (160mm x 100 mm) spielend „gebadet“ werden.
Bestimmung der Glasplattengröße.
Da sich Glasplatten mit einer Stärke von 5 mm und einer Breite von 25 mm nur für sehr geübte Hobbyglaser verarbeiten lassen, wähle ich eine breitere Variante, welche an den Stirnseiten verklebt wird, die verleiht der Glasküvette außerdem einen besseren Stand.

=== Glaszuschnitte === Maße etwas abgeändert:
{|{{Blauetabelle}}
|Seitenteile:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (Höhe) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|-
|Vorder/Rückseiten:
| 2x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''210 mm''' (Breite) '''x 220 mm''' (Höhe)
|-
|Fußplatte:
| 1x
|Glasplatte a '''5 mm''' (Stärke) x
'''220 mm''' (210 mm + 10mm (Breite + Überhang)) '''x 55 mm''' (Tiefe)
|}

== Nachbau Schritt für Schritt ==
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen1.jpg|thumb|right|Stumpfschleifen mit einer Glasschleifmaschine]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Schleifen2.jpg|thumb|right|Kanten mit einem Edelkorund Stumpfschleifen]]
ACHTUNG: '''Immer mit Schutzbrille arbeiten!'''

Besonders beim Schleifen springen feine Glassplitter, welche die Augen verletzen können.

===Materialbearbeitung===
* 1. Die Glasplatten werden den Abmessungen entsprechend zugeschnitten (gebrochen)
TIPP:
Wer sein Glas selbst schneiden will, dem sei folgender Hinweis gegeben.
Die Bruchstelle wird sauberer wenn man den Schnitt vor dem brechen mit Wasser vernetzt.
Noch bessere Ergebnisse erzielt man wenn man den Glasschneider mit Schneidöl (Kriechöl wie z.B. Balistol) tränkt.

Es gibt sogar Glasschneider mit eingebautem Öltank, diese kosten ab € 35,-- aber dies ist für nur einmaligen Gebrauch etwas zu viel.

Einen sauberen Schnitt kann man kaum erkennen, ist die Schnittlinie hingegen deutlich sichtbar (ausgefranst,) deutet dies auf eine ungenaue Schnittführung oder einen defekten Glasschneider hin. Man kann sogar während des Anschneidens hören ob dieser gelingt oder unsauber wird (Übung ist alles). Mit unsauberen Schnittlinien wird dann auch die Bruchstelle unregelmäßig und „fransig“ oder wellig.
Ein gemäßigter nicht zu kräftiger Schlag auf die dem Schnitt abgewandten Seite der Platte lässt diese einreißen. Ein dünnes Hölzchen (Zahnstocher) direkt unter den Schnitt gelegt und mit den Daumen soweit wie möglich links und rechts vom Schnitt entfernt auf die Glasplatte drücken (Knack).

* 2. Die Kanten müssen geschliffen (entgratet) werden, damit man sich nicht an daran verletzen und der Silikon-Kleber besser haften kann (bessere Verbindung).
Dies kann falls verfügbar mit einem Glasschleifgerät (Diamantschleifkopf) oder mit weniger Aufwand aber ebenso effektiv, mit einer Minibohrmaschine und einem Edelkorund- Schleifstein erfolgen.

Auch mit Korund beschichtetes Schleifpapier (Teller- Schleifgeräte) kann verwendet werden.

=== Verkleben der einzelnen Teile ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben1.jpg|thumb|right|Silikonauftrag]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben2.jpg|thumb|right|Immer einen dünnen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen (elastische Fuge)]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben3.jpg|thumb|right|ungenutzte Glasplatten dienen als Abstandshalter bis das Silikon getrocknet ist]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben6.jpg|thumb|right|Silikon auftragen]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Verkleben5.jpg|thumb|right|Glasplatte nur leicht andrücken, wieder einen schmalen aber mit Silikon lückenlos gefüllten Spalt lassen]]

Die Einzelnen Glasplatten werden mit Silikon verklebt. Nur Essigvernetztes Sanitärsilikon verwenden, transparent oder gefärbt ist egal.
Acryl oder Bausilikon ist ungeeignet.

Um eine einwandfreie Klebestelle zu gewährleisten müssen die betroffenen Stellen absolut sauber, trocken und fettfrei sein. Auch Fingerabdrücke beeinflussen die Klebekraft.
Am besten die entsprechenden Stellen unmittelbar vorher mit ACETON und einem Küchenkrepp reinigen. Nagellackentferner enthält oft auch Aceton, ist aber wegen der beigemengten Öle und Pflegemittel ungeeignet.
„Normales“ Aceton ist im Baumarkt oder in einer Drogerie erhältlich.

====Rückwärtiges- und Bodenteil====
Die ersten beiden Bauteile werden zusammen gefügt.

Nicht „press“ Platte an Platte sondern einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
So bleibt die Fuge elastisch und kann besser trocknen.

Kleinere Fehlstellen ohne dichte Verklebung sind hier zunächst nicht so tragisch. Die endgültige Dichtigkeit wird am Schluss sichergestellt.
Hier geht es zunächst um die mechanische Stabilität. Nicht alle Bauteile auf einmal zusammenfügen, hier ist viel Geduld notwendig. Zunächst sollte die erste Verbindung aushärten, bevor man mit der nächsten weiter macht. Dies kann durchaus einen ganzen Tag dauern (je nach Silikon). Oberflächlich getrocknetes Silikon ist im Kern noch lange nicht fest, daher lieber etwas mehr Zeit verstreichen lassen als zu wenig. Im Schlimmsten Falle haften die einzelne Teile nicht fest genug aneinander. Nach ca. 12h dürfte allerdings eine genügende Trocknung erreicht sein.
Jetzt darf diese erste Klebestelle erst einmal bis zur Festigkeit austrocknen.

==== Frontseitiges- und Bodenteil ====
Ist diese erste Verklebung nun getrocknet, legt man wieder einige Reststücke von den Glasplatten oder was man sonst so findet, um die 2. Platte mit einem Abstand (25mm) auflegen zu können. Wichtig ist, dass die Platte stabil zum liegen kommt und nicht verwackelt sowie dass die Ränder frei bleiben.
Diesmal sollte es aber so ziemlich genau die berechneten 25 mm sein.

Auf diesen Abstandshalter legt man dann die zweite, mit an der eine Kante mit Silikon vorbereitete Glasplatte und bringt diese in Stellung (Kontakt mit geringem Spalt zur Bodenplatte, so dass das Silikon gut anhaftet).
Nicht „press“ Platte an Platte sonder einen hauchdünnen Spalt ohne Lufteinschlüsse lassen.
Nun wieder warten, bis die Klebestelle getrocknet und ihre Endfestigkeit erreicht hat
(über Nacht {mind. 8h} dürfte auch hier reichen, aber wie erwähnt, lieber länger warten als zu kurz).

==== Seitenteile ====
Nach dem die Silikonnähte der Front- und Rückseite an der Bodenplatte wirklich Endfestigkeit haben, drehen wir diese so um 90°, dass der Aufbau auf einem Seitenteil zu stehen kommt.
Jetzt ist etwas mehr Sorgfalt angesagt.

Den inneren Abstand der Küvette fixieren wir wieder mit den Teilen, welche schon zuvor den Abstand bestimmt haben. An der offenen Seite fixieren wir die Platten z.B. mit Klebeband, so dass diese nicht aus versehen auffächern können. Somit ist über die gesamte Höhe ein gleichmäßiger Abstand gewährleistet.
Jetzt noch die Platten so ausrichten dass diese im rechten Winkel zueinander stehen.
Auf die Kanten wird wieder das Silikon aufgetragen.
Hier ist es ratsam besonders in den Ecken keine „offene“ Stelle zu haben, da dies ein besonders kritischer Bereich ist.

Jetzt wieder trocknen lassen.....
Danach genauso mit der gegenüberliegenden Seite verfahren.

=== Finishing ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Finishing1.jpg|thumb|right|Finishing]] [[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Dichtetest1.jpg|thumb|right|Dichte-Test mit Wasser]]
Das Finishing entscheidet letztendlich ob unsere Glasküvette dicht wird oder ob diese leckt.
Zunächst entfernen wir die herausgequollenen „Silikonwürste“ auf der Außenseite mit einem Cuttermesser. Auf der Innenseite ist dieses herausgequollene Silikon nicht störend (nur optisch).
* '''Achtung:''' nicht in die Fuge hineinschneiden sondern nur das überstehende Material entfernen.

=== Erster Dichtigkeitstest ===
Die Küvette mit Wasser füllen und entsprechende Stellen, an welchen Wasser austritt
mit Filzstift oder Fettstift markieren. Diese Stellen müssen im letzten Schritt besonders beachtet und abgedichtet werden

=== Fugen mit der Fugenhilfe nacharbeiten ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi1.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe]]
Jetzt kommt das auch als „Fugi“ bekanntes Werkzeug zum Einsatz.
Natürlich muss es nicht das Original aus dem TV Shopping sein, auch im Baumarkt bekommt man ein entsprechendes äquivalentes Werkzeug.
Wählt einen Eurer Meinung nach einen passenden Radius an der Fugenhilfe aus.
Natürlich muss wieder alles trocken, sauber, Staub- und Fettfrei sein, sonst ist alles umsonst.

'''Pauschal alles noch mal mit Aceton (fettlösend) reinigen'''.

In den bereinigten Kanten an den Fugen,
wird nun nochmals frisches Silikon aus der Kartusche aufgetragen und mit der Fugenhilfe geformt und geglättet.
Nicht zu viel und nicht zu wenig Silikon auftragen und vor allem gleichmäßig.
Wie viel Ihr verwenden müsst, bekommt mit der ersten Fuge schnell heraus (Don’t Panic).
Nicht alle Fugen auf einmal nacharbeiten,
erst die eine dann die nächste Fuge.

Durch die genaue Führung mit der Fugenhilfe kann „nass in nass“ gearbeitet werden,
d.h es muss hier nicht immer wieder gewartet werden bis alles getrocknet ist.
Es geht eigentlich alles fix und sehr sauber.

=== Handhabung der Fugenhilfe ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Fugi2.jpg|thumb|right|Silikon-Fugenhilfe anwenden]]
Die Fugenhilfe wird so geführt, dass diese an der beiden Glasplatten anliegt um so überschüssiges Silikon ab zu ziehen.
Dabei nicht in Richtung der abgeschrägten Seite ziehen sondern in Richtung ziehen, zu welcher die flache Seite schaut (die im Bild die Abgewandte Seite).
In einem Zug ohne Unterbrechung das Silikon „abziehen“.
Ist eine Stelle mit zu wenig Silikon vorhanden einfach die betreffende Stelle mit frischem Silikon aus der Tube auffüllen und gleich noch einmal abziehen.
Die Fugenhilfe immer vor dem abziehen von Silikon befreien (mit Küchenkrepp abwischen) „sonst verschmiert’s alles“
Übrigens mit Kreditkarten oder anderen Plastikkarten funktioniert dies nicht, dann lieber wieder mit dem "nassen Finger" arbeiten.

== Ein- und Anbauarbeiten ==
=== Luftverteiler ===
Hierfür benötigen wir
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_AirCurtain.jpg|thumb|right|AirCurtain und Rücklaufstopp-Ventil]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base1.jpg|thumb|right|Halter für Luftverteiler]]
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Luftverteiler_Base2.jpg|thumb|right|Luftverteiler auf Halter fixieren]]
eine Sprudelquelle (Air Curtain),
einen PVC-Schlauch,
ein Rückschalgventil und
ein Kunststoffprofil sowie
etwas Silikon und
Frischhaltefolie.
Natürlich auch eine elektrische Luft- bzw. Membranpumpe.

Um zu verhindern, dass der Sprudelschauch nach oben treibt,
verankern wir diesen auf einem Kunststoffprofil und fixieren den
Schlauch mit Silikon, da dies gegen die Ätzbäder resistend ist.
Silikon haftet aber nicht auf allen Materialien, speziell nicht auf PVC und ähnlichen Kunststoffen, so behelfen wir uns mit einem Trick:
Das Kunststoffprofil hat in etwa die Abmessungen der Innenfläche unserer Glasküvette,eher etwas kleiner. Dieses Kunststoffprofil bohren wir in regelmäßigen Abständen mit ca. 4mm durch und senken diese auf der Unterseite großzügig an. Auf diese Bohrungen geben wir großzügig Silikon, so dass dieses durch die Bohrung auf der anderen Seite Austritt, zusätzlich legen wir eine Silikonstrang quer zum Profil auf.

Diese so vorbereitete Profil legen wir auf Frischhaltefolie, da diese später leicht vom getrockneten Silikon entfernt werden kann.
Darauf legen wir dann den vorher abgelängten „Air Curtain“ Schlauch und fixieren diesen wiederum mit Silikonsträngen. Diese „Konstruktion“ lassen wir über Nacht trocknen.

Da das Silikon in die Senkungen gepresst wird hält dies mechanisch, sozusagen wie ein Niet oder Druckknopf, den Luftverteiler am Profil. Das an den Seiten überstehende Silikon kann nach den austrocknen problemlos abgeschnitten werden oder mit Hilfe der Frischhaltefolie im feuchten Zustand in die Fugen unter dem Schlauch verteilt werden.

Das '''Silikon nicht über die gesamte Schlauchlänge verteilen''', da sonst keine Luft mehr austreten kann. Nach dem abbinden des Silikon's können die überstehenden Reste abgeschnitten werden und dann wird abschließend wird der PVC-Schlauch angeschlossen und dieser Luftverteiler, evtl. wieder mit etwas (sehr wenig) Silikon, am Glasküvettenboden fixiert.

=== Heizelement ===
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Heizelement_Halter.jpg|thumb|right|Heizungshalter]]
Für das Heizelement benötigen wir als Halter eigentlich nur ein Stück vom Kunststoffprofil, dessen Mindestabmessungen so groß sind, damit dieses nicht in die Küvette fallen kann und Platz für eine Bohrung bietet, damit dieses über den Glaskolben des Heizelementes geschoben werden kann ohne dass dieses komplett durchrutschen kann.
Die abgebildete Version zeigt den Halter mit einer zusätzlichen Bohrung zur Durchführung des Luftschlauches für den Luftverteiler.

=== Leiterplattenhalter ===
Der Leiterplattenhalter muß mehrere Eigenschaften besitzen.
* zum einen soll die Leiterplatte sicher gehalten werden,
* zum anderen muss die Leiterplatte auch am Rand von der Ätzlösung umspült werden können
* und nicht zuletzt muss der Halter an unterschiedliche Leiterplattengrößen angepasst werden können.

Eine nahezu perfekte Lösung dieser gestellten Probleme bieten die u.a. von der Fa. ISEL auch einzeln erhältliche Leiterplattenhalter, welche auch auf die Abmessungen unserer selbst gebauten Ätzmaschiene angepasst werden kann.
* '''Achtung:''' Wenn z.B. der ISEL Platinenhalter gekauft wird, reicht der Platz für eine Europaplatine (100x160mm) nicht mehr aus, da der Halter breiter ist als der hier im folgenden beschriebene Selbstbauhalter. Es können dann eben nur schmälere (max. 100x120mm) Platinen geätzt werden.
Aber was wäre das denn für eine Bauanleitung wenn nicht auch alles selbst gebaut bzw. beschrieben wird (so einfach mache ich es mir dann doch nicht).
Das Problem besteht darin, eine einfache und dennoch praktikable und relativ einfach nachzubildende Konstruktion zu finden. Die entprechenden Profile, wie von Isel verwendet sind nicht so leicht zu beschaffen.
Wir benötigen folgende Materielien:
Ein quadratisches Kunststoffvollprofil etwa 11mm (11,5mm) Kantenlänge
ein flaches Kunststoffprofil etwa 3mm stärke und ca. 35mm (35,5mm) Breite
ein rundes Kunststoffvollprofil mit einem Durchmesser von ca.7mm (7,5mm)
Kunststoff oder Blechschrauben 3.5 x 20mm (Linsenkopf)
Die quadratischen Profile werden auf eine Länge von ca. 19 cm geschnitten, an beiden Enden mit einem Abstand von ca. 1 cm und ca. 2 cm zur Kante mit einer 8mm Bohrung versehen und eine Nut in das Profil von Bohrung zu Bohrung gefräst.

==== Eingefräste Nuten ====
[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter1.jpg|thumb|right|Platinenhalter Oberteil]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter2.jpg|thumb|right|Platinenhalter Seitenteile]][[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Leiterplattenhalter3.jpg|thumb|right|Platinenhalter komplett montiert]]Das Zum Fräsen kann eine Mini- Borhmaschiene in einen Bohrständer fixiert und mit einem entspr. Fräsbohrer bestückt werden. Das Kunststoffprofil wird dann entweder in einem Schraubstock, welcher in welchem das Profil locker geführt wird oder an einem entspr. Anschlag geführt, damit die Nut auch gleichmäßig geführt wird. Natürlich kann auch ein Kreuzfrästisch benutzt werden, aber wer hat denn schon so was (außer mir natürlich) in seiner Werkstatt.

In die Bohrungen werden die runden, entsprechend gekürzten Kunststoffvollprofile gesteckt und später auf einer Seite verklebt, damit diese nicht herausrutschen können. Diese Stangen dienen später dazu, dass sich die Leiterplattenhalter, welche durch die Temperatur des Ätzbades verbiegen können zu stark auseinander biegen und somit die eingeklemmte Leiterplatte nicht verlieren. Außerdem hat die Leiterplatte hiermit einen Halt und kann nicht aus der Halterung fallen.

==== Deckelteil ====
Deckelteil wird entsprechend der verbleibenden Länge aus dem flachen Kunststoffprofil gefertigt. (Die Breite der Glasküvette, abzüglich der Breite der Halterung für das Heizelement.
Dann wird eine Nut eingefräst, in der dann mittels Schrauben die quadratischen Halter befestigt werden. Die Nuten sollten einen Abstand zum Rand von ca. 1cm und untereinander einen Abstand von ca. 4 cm haben, somit hat der Deckelteil noch genügend Stabilität um nicht auseinander zu brechen und die Gesamte Aufhängung am Küvettenrand zu halten.

==== Montage des Leiterplattenhalters ====
Die beiden bearbeiteten Vierkantprofile an einer Seite (größerer Abstand zu den Stabis) für die Schraubenaufnahme angebohrt. Mittels Schrauben werden diese am Deckelteil befestigt und die Rundstäbe durch die Bohrungen geführt. Die in die Vierkantprofile eingefrästen Nuten zeigen zueinander. Die Rundstäbe werden beide an einer Seite mit Kleber fixiert oder besser an einem Ende erhitzt und breit gedrückt (breiter als die Bohrungen im Halter).

== Endmontage ==
Die fertige Ätzmaschiene kann jetzt in Betrieb genommen werden. Doch bevor ein endgültiges Befüllen mit Ätzlösung durchgeführt wird, bitte ich nochmals um einen Anschließenden Dichtigkeitstest und Funktionscheck der fertigen Apparatur mit WASSER.
Der Schlauch des Luftverteilers wird über das Rückschlagventil mit der Membranpumpe verbunden und eingeschaltet.
Danach wird das Heizelement eingesetzt und in Betrieb genommen. Mit Hilfe eines Thermometers wird der Abschaltmoment auf ca. 50°C eingestellt.

[[Bild:Bauanleitung-Ätzgerät_Ätzgerät_fertig.jpg|640|center|FERTIG]]

== Volumen reduzieren ==
Ist das geringe Volumen (0,5 Liter für die Ätzlösung) für Eure Zwecke zu groß, könnt Ihr den Küvettenboden mit Glasperlen (Deko- Glaskiesel) auffüllen.
Diese Glasperlen verdrängen die Ätzlösung und somit kann man mit weniger Lösung arbeiten.
Warum nicht eine kleinere Küvette bauen oder einfach weniger Ätzlösung ansetzten?
Das Heizelement hat eine Mindestlänge, wenn dieses Heizelement nicht komplett mit der Heizwendel unter Wasser (Ätzlösung) steht, kann dieses zerplatzen. Durch die Glaskiesel wird gewährleistet, dass das Element komplett eintaucht aber weniger Volumen in der Küvette zur kompletten Füllung benötigt wird.

==Tipps zur Pflege==
Die Ätzlösung kann auch bei Nichtgebrauch in der Küvette gelagert werden. Es kann jedoch vorkommen, dass sich der Sprudelschlauch mit der Zeit zusetzt. Solange die Ätzlösung noch gebrauchsfähig ist, reicht es dann diesen z.B. Mit einem entgrateten Holzstab abzustreifen. Die Poren des Schlauches werden dadurch wieder frei.
Bevor man sein Ätzgerät mit einer frischen Lösung neu befüllt sollte man die komplette Küvette gründlich mit Spülmittel reinigen. Auch in einer Spülmaschiene kann die Küvette (Kopfüber) gereinigt werden (Achtung "Mutti" fragen ;-)). Der Sprudelschlauch kann mit einem groben Schwamm von den z.T. unsichtbaren Ablagerungen gereinigt und somit wieder duchlässig gemacht werden.

==Mögliche Ätzlösungen==
welche für dieses Gerät geeignet sind:

===Ammoniumpersulfat===
Das Mittel wird als weißes, kristallines Pulver geliefert, sollte luftdicht gelagert werden und ist etwas umweltfreundlicher als Eisen-III-Chlorid. Es reagiert ebenfalls hygroskopisch. 500 g des Mittels reichen für 2 Liter Ätzlösung. Beim Auflösen unter Rühren kühlt sich die Lösung deutlich ab. Die frische Ätzlösung ist klar bis leicht milchig, mit zunehmendem Kupfergehalt verfärbt sie sich blau, bleibt jedoch immer durchsichtig, so dass der Ätzvorgang sehr gut kontrolliert werden kann. Die optimale Ätztemperatur beträgt ca. 40° C, sie sollte weder deutlich höher (<50° C) noch viel niedriger (>30° C) sein. Die Ätzzeit beträgt 5 bis 10 Minuten. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Ein Ansatz ist in einem geschlossenen Glasgefäß lagerbar und mehrfach verwendbar (Aufnahme von bis zu 40 g Kupfer je Liter). Bei intensiver Blaufärbung ist die Lösung verbraucht.
* Nach Abkühlen bleiben blaue Kristalle zurück, die hochgiftig sind!

===Natriumpersulfat===
'''Mein Mittel der Wahl'''
Das als „Feinätzkristall” u.a. von Seno, gehandelte Ätzmittel. Das Ätzmittel wird im Beutel für 0,5 l Ätzansatz geliefert. Es löst sich im Wasser schnell auf, kristallisiert nicht aus, ätzt mit sehr hoher Konturenschärfe und sehr geringer Unterätzung. Das Ätzen soll bei 40°C bis 50°C erfolgen. Die Ätzzeit beträgt 10 bis 20 Minuten bei frisch angesetzten Lösungen. Nach dem Ätzen die Leiterplatte sofort gut unter fließendem Wasser abspülen. Die Lösung kann in einem offenen! Gefäß (z.B. die Ätzküvette) aufbewahrt werden. Durch die ständige Gasentwicklung könnte ein verschlossenes Gefäß bersten!

===Absolut ungeeignete Ätzlösungen===

* Eisen III Chlorid
Dieses, fast schon historische Ätzmittel, neigt stark zum Schäumen und würde aus der Küvette überquellen. Hierfür gibt es andere „Schaumätzgeräte“
Außerdem ist ein begutachten der Leiterplatte und des Ätzfortschrittes durch die undurchsichtige bräunliche Lösung fast unmöglich.

* Andere schaumbildende Mittel
* Stark säurehaltige Lösungen (HCL) sind wegen der Agressivität gegenüber der Umgebung (nicht für die Ätzmaschine) auch für Mensch und Tier nicht empfehlenswert, da durch den Luftverteiler spritzer verusacht werden, welche sich im direkten Umfeld des Gerätes ablegen.

==Entsorgen von Ätzlösungen==
[[Bild:Aetzend.gif|left|Ätzend]][[Bild:Geshschaedl.gif|left|Gesundheitsschädlich]]Die Chemikalien bitte auf gar keinen Fall in das Abwasser leiten. Die in den Klärwerken eingesetzten Bakterien können auch durch geringste Mengen der Chemikalien und des darin gelösten Kupfers absterben. Es könnte also mit nur einer Ätzküvette eine kleine Kläranlage komplett "kippen" und dann kann es richtig teuer werden. Anleitungen, wie diese immer noch im Internet verbreitet sind und welche einem eine unproblematische Entsorgung über das Abwasser bei entsprechender Verdünnung suggerieren, sind nach aktueller Gesetzeslage nicht mehr erlaubt!

* Bitte die Chemikalien zur Reststoffverwertung / '''Sondermüllentsorgung''' bringen.
* Dies ist '''für Privatleute meist unentgeltlich''' und erspart einem viel Ärger.

==Autor==
* [[Benutzer:Darwin.nuernberg|Darwin.nuernberg]] 08:40, 26. Mai 2006 (CEST)

== Siehe auch ==
* [[Leiterplatten herstellen]]
* [[Leiterplatten Entwicklung]]
* [[Ätzgerät (einfach)]]

== Weblinks ==
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=225 Diesen (ähnlichen) Artikel als PDF aus dem RoboterNetz-Forum Downloaden]

*[http://www.glaserie.de/ Werkzeug zur Glasbearbeitung gibt's unter anderem hier (falls man intensiver damit arbeiten möchte)]

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Praxis]]
[[Kategorie:Projekte]]

Buchvorstellungen

2008-12-01T14:29:29Z

Newbie.at: /* Roboter Geschichte-Technik-Entwicklung, von Daniel Ichbiah */

http://www.roboternetz.de/wiki/uploads/Main/buchvorstellungen.jpg

==Robotik-Bücher==
===Grundlagen der Robotertechnik, Autor Heinz W. Katzenmeier===

Ein wirklich gutes Buch für echte Bastler. Am meisten werden sicherlich Roboter-Einsteiger von dem Buch profitieren, zumal auch Grundlagen wie Materialkunde, Bauformen, Einheiten-Tabellen und ein wenig Elektronik-Grundlagen angesprochen werden. Aber auch erfahrene Bastler werden eine ganze Menge Anregungen und Tipps in dem Buch finden.

Der Themenschwerpunkt des Buches liegt eindeutig im Bereich Mechanik und Konstruktion. Hier findet man praktische Tips, z.B. wie man aus Silikonkitt Silikonringe für den Antrieb bastelt. Wer kommt schon auf die Idee, Silikon auf einer Wasseroberfläche aufzutragen, um Silikonringe herzustellen?

Auch seltsame Roboter-Konstrukte, in Ball- oder Walzenform, werden beschrieben. Natürlich fehlen auch nicht die Krabbelkonstrukte mit mehreren Beinen und die herkömmlichen 3-Rad-Roboter.
Viele Roboterkonstruktionen kommen ganz ohne Elektronik aus, können jedoch trotzdem Hindernissen ausweichen. Dazu hat der Autor die seltsamsten Konstrukte und Mechaniken entworfen. Die Fotos sind leider alle in Schwarzweiss, ein bisschen mehr Farbe wäre wünschenswert. Aber die große Anzahl an verständlichen Zeichnungen machen während des Lesens die fehlenden Farbfotos wieder wett.

Der Autor geht bei seinen Konstruktionen recht einfache und leicht nachzubauende Wege, was insbesondere Mechanik-Neulinge erfreuen dürfte. So wird z.B. bei einem Getriebe der Motor einfach mit Heißkleber an einer Achse befestigt. Oder ein bisschen Papier zwischen den Zahnrädern sorgt dafür, dass diese nicht zu straff ineinander greifen. ''Also jede Menge praktischer Tips.''

Einziger Mangel ist das Thema Elektronik. Außer einer Transistor-, Relais- oder Spannungsregler-Schaltung findet man kaum was in dem Buch. Ganz zu schweigen von Microcontrollern, diese wurde im Buch ganz ausgeklammert.

Dennoch finde ich das Buch sehr lesenswert. Denn gerade mit Elektronik versierten Bastlern fehlen manchmal ein wenig Kenntnisse und Ideen zur Mechanik. Das Buch fördert einfach das Verständnis für die mechanischen Grundlagen. Es stellt einfache und funktionierende Systeme vor, welche die eigene Fantasie anregen und durch ein schnell eintretendes Erfolgserlebnis zu weiteren kreativen Versuchen inspirieren. Insbesondere in Verbindung mit einem Mikrocontroller können daraus interessante Sachen entstehen.

<center>
http://images-eu.amazon.com/images/P/3895761478.03.MZZZZZZZ.jpg
</center>

Autor: Heinz W. Katzenmeier
231 Seiten
Format 17 x 23,5 cm (kartoniert)
€ 34,80 (D) / € 35,80 (A) / sFr 59,90
ISBN 3-89576-147-8

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:04, 16. Nov 2005 (CET)

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===Reinigungsroboter selbst gebaut, Autor Heinz W. Katzenmeier===

'''Klappentext:''' Robotertechnik ist in den letzten Jahren zunehmend in den Blick der Öffentlichkeit geraten. Nicht zuletzt aufgrund der immer häufiger werdenden Anwendungen im industriellen Bereich, im Spielzeugsektor und auch im Haushalt. Robotertechnik als Hobby ist besonders interessant und stellt eine außergewöhnliche Herausforderung dar, da dieses Hobby Fachgebiete wie Elektronik, Mechanik und Informatik verbindet. Es fördert daher in hohem Maße die Fähigkeit, vernetzt zu denken und komplexe, voneinander abhängige Sachverhalte zu erkennen.

Roboter-Wettbewerbe – wie zum Beispiel die alljährlich ausgetragene Roboter-Fußball-Weltmeisterschaft – sind ein besonderes Highlight, übersteigen allerdings in den meisten Fällen die Möglichkeiten eines Hobbyisten bei weitem. Andererseits ist der Aufbau eines vorgefertigten Bausatzes oder gar der Betrieb eines fertigen Roboters keine echte Herausforderung und wird schnell langweilig, zumal diese Roboter in der Regel auch keine realen Aufgaben erfüllen können. Besonders beeindruckend ist es, wenn ein Roboter sich nicht nur mehr oder weniger geschickt umher bewegt, sondern dabei gleichzeitig noch das Zimmer reinigt.

Dieses Buch stellt verschiedenste Möglichkeiten zum Selbstbau von Reinigungsrobotern vor; angefangen von einfachen mechanisch gesteuerten Wischrobotern bis hin zu komplexen, mikroprozessorgesteuerten Saugrobotern mit diversen Varianten der Hinderniserkennung. Dabei legt der Autor besonderen Wert auf die einfache und preiswerte Herstellung funktioneller Roboter.

[[Bild:buch_reinigungsroboter.jpg|center]]

'''Persönliche Meinung nach dem Lesen: '''Wer so fasziniert von dem Bau des perfekten Reinigungsroboters / [[Staubsaugerroboter]] ist, freut sich natürlich besonders, wenn er diesen Titel liest. Besondere Bewunderung verdient der Autor und Verlag, dass sie es wagen für die doch recht begrenzte Interessentengruppe ein eigenes Buch aufzulegen. Und in der Tat, es ist ein Buch, das sich von der ersten bis zur letzten Seite mit der Konstruktion von Reinigungsrobotern beschäftigt. Also auf Seitenfüller oder Werbung für kommerzielle Staubsaugerprodukte, wie man das manchmal in solchen Werken vorgesetzt bekommt, wurde verzichtet. Dass der Autor was von Robotern versteht und selbst ein Bastler ist, das ist ja schon von seinem Werk "Grundlagen der Robotertechnik" bekannt. Auch in diesem Buch steht eindeutig die Mechanik und Saugtechnik im Vordergrund, die Elektronik wird nahezu komplett ausgespart. Dies ist aber nicht weiter schlimm, denn zur Elektronik gibt es ja hier im Wiki oder im Roboternetz schon reichlich an Infos und geeigneten [[:Kategorie:Projekte|RN-Board-Bauanleitungen]], die verwendet werden könnten. Die große Schwierigkeit ist immer die Mechanik, und hier kann der Autor mit seinen Skizzen und Bildern gute Anregungen geben. Die Beschreibungen sind sehr einfach gehalten und richten sich nicht an Ingeneure, sondern an Bastler mit herkömmlichemn Technik-Verständnis. Dabei verwendet der Autor Bauelemente, die einfach zu beschaffen sind. Manchmal hätte man sich allerdings hier und da eine etwas ausführlichere und etwas professionellere Darstellung gewünscht. Eine große Kritik geht vor allem an den Verlag; viele Bilder sind nicht nur sehr klein, sondern alle Bilder sind auch Schwarzweiss gedruckt, teils auch nicht gerade sehr scharf. Ein Buch, das Anregungen zum Basteln geben soll, lebt auch von Bildern, hier wäre es unbedingt angebracht gewesen größere Farbbilder hinein zu bringen, damit man auch Details erkennen kann. Da es ja nun auch nicht gerade ein billiges Taschenbuch ist, kann man die Schwarzweiss-Bilder in solch einem Werk nicht verstehen.
Trotz aller Begeisterung über das Buch muss man sagen, dass sich Bastler, die sich schon sehr viel mit dem Thema beschäftigt haben, nicht allzuviel Neues erfahren, insbesondere im Hinblick auf Nachbau. Allerdings ist es auch immer schön, wenn man merkt, dass eigene Erfahrungen auf so manchen Seiten auch von professioneller Seite bestätigt werden. Zudem sind im Buch sehr viele Formeln und Tabellen enthalten, die beim Bau eines Reinigungsroboters nützlich sein können. Wie man bestimmte Sachen, wie Saugleistung messen oder vergleichen kann, ohne ein Messlabor zu haben, wird natürlich auch dargestellt.
'''Fazit:'''Für jemanden, der sich mit dieser Materie beschäftigt, ein Buch, das man einfach haben muss, auch wenn die Bilder verbesserungswürdig sind.
--[[Benutzer:Frank|Frank]] 10:19, 27. Jun 2006 (CEST)

Autor: Heinz W. Katzenmeier
Taschenbuch - 223 Seiten
Bezug: Amazon
Verlag: Elektor
Erscheinungsdatum: 19. Juni 2006
Auflage: 1
€ 34,80 (D) / € 35,80 (A) / sFr 59,9
ISBN: 3895761664

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===Robotergreifer, Autoren S. Hesse, G.J. Monkman, R. Steinmann, H. Schunk===

Mit dem Greifer wird die Verbindung zwischen einem Objekt und der Maschine hergestellt. Greifertechnik gehört daher zum Kernwissen in der Handhabungs- und Robotertechnik. Dieses Buch macht den Leser mit den Grundlagen dieser Technik vertraut. Da viele Bücher zur Robotertechnik nur sehr begrenzte Aussagen zum Greifer machen, wird in diesem Werk erstmals eine umfassende Darstellung mit dem Charakter eines Nachschlagewerkes geboten. Das Buch enthält etwa 500 Strichzeichnungen zur Greifertechnik und -anwendung. Dabei legen die Autoren Wert auf eine möglichst vollständige Abhandlung aller wichtigen Aspekte: Prinzipien, Bauformen, Kinematik, Steuerung, Sensorik, Wechselvorrichtungen, Sicherheit und Anwendungen.

Dieses Buch richtet sich nicht unbedingt an den Modellbauer oder Bastler erster kleiner autonomer Roboter, das merkt man schon ein wenig am Verkaufspreis. Wer sich aber eingehender auch mit Industrierobotern oder den mechanischen Grundkonzepten einer "Roboterhand" auseinandersetzen will oder muss, der findet in diesem Buch wirklich reichlich an Informationen. Vorbildlich ist wirklich die didaktische Aufbereitung des Werkes. Leicht verständliche Skizzen und Diagramme, fast auf jeder Seite, erleichtern den tiefen Einblick in diese doch ungeahnt vielseitige Materie.

Beschrieben werden unter anderem die verschiedenen Greiferklassen, Bauformen, ein geschichtlicher Rückblick in Sachen Greifer, Greifersenorik, Handachsen und Kinematik und praktisch angewandte Greiferanwendungen.

Über den Autor
Dr.-Ing. habil. Stefan Hesse ist Konstrukteur, hält Vorlesungen am FH Technikum Wien und ist seit vielen Jahren als Herausgeber, Autor bzw. Coautor selbstständig tätig. Prof. Gareth Monkman ist als Hochschullehrer an der FH Regensburg im Studiengang Elektrotechnik/Mechatronik tätig und durch viele Fachaufsätze und Vorträge international bekannt. Ralf Steinmann ist Leiter Vertrieb und Marketing Automation bei der SCHUNK GmbH & Co. KG, Obersulm. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Henrik Schunk ist Geschäftsführer der SCHUNK Intec Inc., Raleigh-Morrisville (USA).

Erschienen im Hanser Verlag Januar 2005
ISBN 3-446-22920-5
Bezug. z.B. Amazon
79 Euro

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===Embedded Robotics von Tilo Gockel, Rüdiger Dillmann===

'''Klappentext (Buchrückseite)'''
Das Thema Robotik ist so aktuell wie niemals zuvor, das zeigen nicht nur modernste Industrieanwendungen, das zeigt auch die zunehmende Anzahl von Lehrveranstaltungen an Schulen und Hochschulen, von Forschungsprogrammen und Interessengemeinschaften.

Leider wird der Zugang zu diesem Forschungsbereich nicht immer leicht gemacht. Wie kann man auch einfach und einprägsam solch komplexe Inhalte wie Drehzahlregelung, Lageregelung, Bahnplanung, Aktuatorik und Sensorik, Kognition im Allgemeinen und Bildverarbeitung im Besonderen vermitteln? Zusammen mit den Grundlagen zur zugehörigen Hardware und Programmierung? Und dies noch auf einem bezahlbaren und reproduzierbaren, transparenten Basissystem? Mit kostenfrei zugänglichen Software-Entwicklungswerkzeugen?

Dass es möglich ist, zeigt vorliegendes Buch.

Die Autorenschaft setzt sich zusammen aus Mitarbeitern des Institutes für Technische Informatik von Herrn Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Dillmann (ITEC, Universität Karlsruhe (TH)), die in zahlreichen Forschungs- und Industrieprojekten umfangreiche Erfahrungen im Bereich Robotik sammeln konnten und auch in der Lehre über die Jahre hinweg gelernt haben, dieses Wissen weiterzugeben.

Entstanden ist ein Buch, welches sowohl den interessierten Laien als auch den Fachmann anspricht. Die verwendete Mikrocontroller- und Mechanikplattform ermöglicht einen schnellen, robusten und kostengünstigen Aufbau der Experimente. Die zu Grunde liegende Methodik wird auf eine Art und Weise vermittelt, die eine Portierung auf komplexere Systeme einfach macht.

Aus dem Inhalt: Im vorliegenden Buch behandelt werden u.a. Grundlagen zu Mikrocontrollern (Entwicklungs-Toolchain, serielle Kommunikation usw.), Aktuatoren, Sensoren (LDRs, PSDs, optische Maus, Digitalkamera ...), Drehzahl- und Lageregelung, Bahnplanung, reflexbasiertes Verhalten, Subsumptionsnetzwerke, Bildverarbeitung und Realtime-Multitasking.

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'''Persönliche Meinung nach dem Lesen:'''
Nach Lesen des Klappentextes hatte ich den Eindruck ein ideales Buch auch für Robotik-Bastler zu bekommen. Leider wird das Buch diesem Bereich nur zum Teil gerecht. Sehr gut gelungen sind die komplexeren Aufgabenstellungen, hier zeigt sich das fundierte Wissen der Autoren (Gockel/Dillmann).
Besonders gefallen haben mir die Bereiche wie Regelungstechnik, Drehzahlregelung, Servo-Ansteuerung, Bildverarbeitung, Schnittstellenbeschreibung und einige mehr. Jedoch dem Untertitel Praxisbuch wird es nur gerecht, wenn man ein spezielles Board von Elektor mit einem 8051-Controller nutzt. Alle Beispiele beziehen sich auf dieses Board bzw. diesen Controller. Leider wird dieser Controllertyp im Hobbybereich nicht mehr so häufig verwendet, wodurch viele Informationen im Buche, wie Controllerbeschreibung, Compilerbeschreibung, Beispiele, Librarys etc. nur für Besitzer dieses Controllertyps von Interesse sein dürften. Auch der Bereich Mechanik wird praktisch kaum in dem Buch angesprochen. Sehr hilfreich sind zum Teil die Links, die in einzelnen Kapiteln zu finden sind, allerdings hat man hier den Eindruck, dass das Linkarchiv zum Teil etwas älter ist.
'''Fazit:''' Ein ideales Buch für Besitzer eines 8051-Controllers und ein hilfreiches Buch für fortgeschrittenere Bastler, die sich intensiver mit einzelnen Thematiken, wie Drehzahlregelung, Bildverarbeitung und anderen Schwerpunkten, beschäftigen. Weniger hilfreich ist es für Einsteiger, die mit anderen Controllern arbeiten, erste Experimente machen oder in Basic programmieren wollen.
--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:07, 16. Nov 2005 (CET)

Erschienen Elektor-Verlag
Erscheinungsdatum: 2005
ISBN 3895761559
Bezug, z.B. Amazon
39,80 Euro

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===Roboter Geschichte-Technik-Entwicklung, von Daniel Ichbiah===
'''Klappentext:''' Diener der Menschen

Die 1980er waren das Jahrzehnt des Computers, die 1990er das des Internets, die erste Dekade des 21. Jahrhunderts wird die der Roboter sein. In den USA, Japan und Europa kommt die Entwicklung von Robotern für alle Lebensbereiche immer mehr in Schwung. Den Weg dazu bahnten Science-Fiction-Schriftsteller, Filmemacher und Erfinder von Video-Spielen. Innerhalb der privaten Haushalte - angefangen von Kinderspielzeugen bis hin zu Staubsaugern, die selbständig ihre Arbeit verrichten - haben sich Roboter sanft, aber nachhaltig durchgesetzt. In der Medizintechnik sind sie nicht mehr wegzudenken, wenn es darum geht, Mikro-Operationen durchzuführen. Und auf dem Mars sind es selbstverständlich Roboter, die Missionen ausführen, die für ihre menschlichen Erfinder unmöglich wären.

Dieses reich illustrierte Buch spannt den Bogen von der verborgenen Mechanik in altägyptischen Götterstatuen über die Automaten und Androiden in Literatur und Film bis hin zu den Robotern in Industrie und Forschung. Der Fachjournalist und Roboterexperte Daniel Ichbiah erzählt in vielen Beispielen von Geschichte, Technik und Einsatz dieser faszinierenden Kreationen, die vom uralten Wunsch des Menschen zeugen, sich das Leben zu erleichtern.

Erschienen Knesebeck Verlag
Flexicover, 19 x 23 cm, 544 Seiten
Mit über 1.400 farbigen Abbildungen
Preis 35,00 €
ISBN 3896602764
Erscheinungstermin April 2005
Bezug u.a. Amazon

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[[Bild:rnbuchvorstellungroboter.jpeg|thumb|600px|center|Einige EInblicke in das Buch]]

'''Persönliche Meinung zum Buch:''' Kein Buch, das Robotikbastlern Fachwissen vermittelt, sondern vielmehr ein Buch, das sich einfach an interessierte Leser (auch Techniklaien) wendet. Eigentlich eine Art illustriertes Bilderbuch zum Thema Entwicklungen der Robotik. Beim ersten Blick erinnert das dreispaltige Layout mit den vielen Bildern ein wenig an ein gutes Lexikon. Zwar ist es kein Nachschlagewerk, aber auch nicht gerade ein Buch, das man von vorne bis hinten Seite für Seite durchliest, dafür sind die Themenbereiche dann doch zu unterschiedlich. Es werden Entwicklungen bei den Spiel-, Staubsauger-, Haushalts-, Medizin-, Raumfahrt-, Meeresrobotern usw. aufgezeigt. Es wird über Roboter in Literatur, Film und Spielen berichtet, halt über alles, was man mit dem Begriff Roboter verbinden kann oder über was schon mal in den Medien berichtet wurde. Dabei beeindrucken vorwiegend die großen seitenfüllenden Bilder, die in bester Qualität abgedruckt wurden. Wer den Bereich der Robotik schon ein wenig verfolgt hat, wird leider sehr viele Bilder und Themenbereiche von zahlreichen Presseveröffentlichungen kennen. Kurze Texte und Interviews zwischen den Bildern vermitteln den derzeitigen Stand und die Zukunftsperspektiven des jeweiligen Bereiches aus Sicht von Wissenschaftlern oder Unternehmen.
Alles in allem ein Buch, das für technisch begeisterte Leser gedacht ist, die einfach einen Rundumblick für den Bereich ROBOTIK in einem Buch gebündelt im Regal stehen haben wollen. Bastler und Modellbauer, die vielleicht tiefergehende Tips, Technikgrundlagen und anwendbares Wissen für ihr Hobby erwarten, werden hier sicher nicht fündig. Bestenfalls kann das eine oder andere Bild Anregungen liefern mit welchen Themen man sich etwas mehr beschäftigen könnte. Aber das war ja auch nicht das Ziel des Buches.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 23:35, 30. Nov 2005 (CET)

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===Roboter selbst bauen von Ulli Sommer===

'''Klappentext (Buchrückseite)'''
Roboter zu bauen wurde in den letzten Jahren immer populärer. Das liegt zum einen daran, dass Mikrocontroller und die zusätzliche Peripherie immer günstiger werden, aber auch an Schulen wird mehr in Richtung Mikrocontroller und Robotik unterrichtet.

Dieses speziell für Praktiker geschriebene Buch bietet zahlreiche detaillierte Bauanleitungen inklusive Quellcode und Schaltplänen für den Einsteiger sowie für den fortgeschrittenen Roboter-Entwickler. Die Beispielprogramme sowie Schaltpläne können für eigene Entwicklungen übernommen werden und dienen somit als Bausteine für eigene Ideen. Besonderen Wert wurde bei den Anleitungen auf Nachbausicherheit gelegt, und selbstverständlich wurden alle Projekte vom Autor selbst aufgebaut und ausführlich getestet. Durch die zahlreichen Beispiele ist es immer ein gutes Nachschlagewerk, das nicht so schnell im Bücherregal landen wird.

'''Aus dem Inhalt:'''
- Ausflug in die Roboterwelt
- Planen eines Roboters
- Mechanische Bauteile und Materialien
- AVR Controller und BASCOM Basic
- PC zu BOT Interface per Funk (Die Roboter Steuerzentrale)
- Sensoren und Aktoren
- Fahrregler im Selbstbau
- Kamerasysteme
- Diverse Algorithmen

'''Selbstbauprojekte:'''
GPS Navigationssystem, Tischroboter TR-1, Robo-Control mit ATmega32, Cybot-Pimp, Rasenmähroboter Grasshopper Phip, Induktionsschleifen-System, On Screen Display im Eigenbau, 12-V-Bleigellader, diverse I²C Erweiterungen für das Robo-Controlboard, Der große Experimenttierroboter THX-1

'''Auf CD-ROM:'''
* Kompletter Quellcode zum Buch
* Tools zur einfachen Roboterentwicklung
* Steuern vom PC aus mit dem PC to Bot Interface
* Datenblätter zu den verwendeten Bauteilen

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'''Lesermeinungen:'''
Jeder, der sich intensiv mit Elektronik beschäftigt, kommt irgendwann auf den Roboter. Ein paar einfache Modelle habe ich auch schon gebaut, aber meist war die Mechanik eher kümmerlich. Ganz anders bei Ulli Sommer. Er zeigt mit diesem Buch, wie es richtig gemacht wird! Letzte Woche hatte ich Besuch von einem Freund, der sich aktuell intensiv mit Robotern beschäftigt. Es sah das Buch auf meinem Schreibtisch liegen, griff es sich und las es quer. Seine Reaktion sagt es besser, als ich es könnte: Da steht ja wirklich alles drin, was aktuell machbar ist, alle wichtigen Sensoren, Motoren, Treiber sind beschreiben, kein Thema fehlt, das man beachten sollte, wenn man Roboter baut! Was mich persönlich besonders interessiert hat, sind neue Motortreiber, die über den üblichen ULN2803 hinausgehen. Und da findet sich eine Menge. Sehr gut gefällt mir auch, dass durchgehend AVR-Controller mit BASCOM verwendet werden. Und für die PC-Seite der Steuerung wird VB.NET eingesetzt. Alles in Allem: Über 300 Seiten, prall gefüllt mit wertvollem Fachwissen, ein echtes Standardwerk zur Robotertechnik!

B.K.

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'''Meinungen zum Buch:'''

This is a book in the German language. I received my copy today. When you can read German you are lucky! Why? Because this is a must have book! This book covers it all : Servo's, small motors, big motors, the AVR, small robots, advanced robots, even with GPS , and a real big Robot you can use for your own 'Star Wars movie'. There working/theory is explained, there are pictures and lots of cool projects. After you have read or browsed the book, you can only admit that i did not say too much about it! When it have finished the book completely I will give an update about the book. For those who can not read German, just hope that an English version will be released. Or ask the publisher.

Mark Alberts
MCS

Ein tolles Buch vor allem auch für Praktiker. Das Buch enthält zahlreiche Themen und Projekte die auch im Roboternetz immer wieder diskutiert werden. Beliebte Boards wie [[RN-Control]] und viele andere Robotikhardware.de-Komponenten werden erläutert und programmiert. Neben der Beschreibung zahlreicher Sensoren sind auch praktische [[Bascom]]-Beispielprogramme vorhanden. Wer sich im Roboternetz wohl fühlt wird auch dieses Buch mögen.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 13:41, 27. Mär 2008 (CET)

Erschienen Franzis-Verlag
Erscheinungsdatum: Feb 2008
ISBN 978-3-7723-4109-0
Bezug. z.B. Robotikhardware.de, Conrad-Electronic, Franzis, Amazon
49,95 Euro

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http://www.roboternetz.de/wissen/images/3/38/Vg4109-0-3D.jpg
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==Mikrocontroller-Bücher==
===Programmieren der AVR RISC Mikrocontroller mit BASCOM-AVR, Autor Claus Kühnel===
Das beliebte AVR Bascom-Buch von Claus Kühnel ist nun in einer völlig überarbeiteten und erweiterten Auflage erschienen. Ganze 376 Seiten umfasst dieses wirklich umfangreiche Werk.
Das Buch wurde nun auch um die neueren AVR –Typen AVR-Tiny und AVR-Mega erweitert. Also es wird nicht nur die Entwicklungsumgebung des Bascom Basic Compilers erläutert, sondern auch die Möglichkeiten der einzelen AVR-Controller. Dazu findet man zahlreiche Beispiele und ganz Applikationen im Buch. Angesprochen werden die Installation der IDE, der eingebauten Simulator, eingebaute Entwicklungstools wie LCD-Designer, Terminal-Emulator, Libary Manager als auch einige AVR-Starterkits. Bei den Starterkits ist das noch recht neue rn-Control leider noch nicht dabei, dennoch lassen sich die meisten Dinge auch auf rn-control übertragen und dort nachvollziehen.

Im Buch werden auch wichtige Schnittstellen wie SPI, USART, SPI (Hard- und Software), I2C-Bus (Hard- und Software), 1-Wire-Bus uvm. erläutert. Auch dazu findet man Programme, die einem beim Umsetzen in die Praxis helfen. Aber auch der Anschluss und die Programmierung externer Hardware, Motoren, DOT-Matrix-Anzeigen, LEDs, Matrix-Tastaturen und PC-AT-Tastaturen werden erläutert.

Ein wirklich sehr gelungenes Buch!

[[Bild:Buch_kuehnelbascom.png|center]]

Auch wenn einige Kapitel des Buches nicht unbedingt für Anfänger geeignet sind, so bleiben wegen des Umfangs immer noch genügend interessante Seiten übrig. Mein bisheriges Lieblingsbuch!
--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:18, 16. Nov 2005 (CET)

Autor: Claus Kühnel
376 Seiten
ISBN 3-907857-04-68
Preis EUR 34,95
Bezugsquelle. u.A. Amazon,robotikhardware.de

===AVR-Mikrocontroller Lehrbuch, Autor Roland Walter===

Warum schwer, wenn es auch einfach geht? - Das Buch führt leicht verständlich in die Welt der AVR-Mikrocontroller ein. Systematisch, Schritt für Schritt, mit der Hochsprache Basic und vielen gut kommentierten Beispiel-Listings. Was auch erwähnt werden muß: Der Stoff ist dicht und das Buch verzichtet auf "Seitenschinderei".
Als Programmiersprache wird der sehr effiziente Bascom-AVR-Basic-Compiler verwendet, der auch in einer kostenlosen Version erhältlich ist. Es wurde darauf geachtet, daß die Beispiel-Listings auch für C-Programmierer leicht verständlich sind. Darüber hinaus ist im Buch eine kurze Einführung zu C (AVR-GCC) von Wolfgang Neudert enthalten.
Als Grundlage dient der AVR-Typ ATmega8. Dieser preiswerte AVR ist durch seine umfangreiche Ausstattung gut geeignet, um als Beispiel für die gesamte AVR-Serie dienen zu können. Am Ende soll der Leser in der Lage sein, sich andere AVR-Typen selbst erschließen zu können.
Für die AVR-Experimente wurde ein einfaches und übersichtliches Experimentierboard entworfen und es werden verschiedene Fertig- und Selbstbau-Programmieradapter vorgestellt. Das Experimentierboard kann als Bauteilesatz mit Platine fertig gekauft oder selbst aufgebaut werden.
Das Buch hat 224 Seiten, drurchgängig Farbdruck. Zum Buch gehört eine CD-ROM mit der nötigen Software, den Beispielprogrammen und den Datenblättern.

Bestellung: Das Buch kann über die Webseite www.rowalt.de oder www.robotikhardware.de bestellt werden sowie über ausgewählte Elektronik-Händler. Bestellungen über den normalen Buchhandel sind bislang nicht möglich sein.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:20, 16. Nov 2005 (CET)

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http://www.rowalt.de/mc/avr/avrbuch/coverb.png
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===AVR-RISC Mikrocontroller, Autor Wolfgang Trampert===

Der Leser soll durch dieses Buch in die Lage versetzt werden, eigene Schaltungen mit diesen in fortschrittlicher RISC-Architektur entwickelten AVR-Controllern zu entwerfen, aufzubauen und zu testen.
Ein Programmiergerät für den Download selbst erstellter Programme in das Flash-EPROM des Controllers wird ebenso vorgestellt, wie eine Vielzahl von Anwendungsbeispielen für diese AVR Controllergeneration. Auf der dem Buch beiliegenden CD-ROM werden neben einem voll funktionsfähigen Assembler und einem Simulator für den Test eigener Programme alle Quell-Codes der vorgestellten Anwendungsbeispiele mitgeliefert und können vom Leser unmittelbar in eigene Projekte übernommen werden. Das Buch wendet sich an Entwickler, Ingenieure, Auszubildende, Studenten und Dozenten sowie an engagierte Hobbyelektroniker, kurz gesagt an alle, die diese neue Generation von Single-Chip-Controllern kennen und verstehen lernen wollen

Aus dem Inhalt: CPU; Zeitgeber, Zähler; Watchdog Timer; Asynchrone Datenübertragung über die Ein-/Ausgabe-Ports; Befehlsvorrat; Das AVR-Studio; AVR-Controller; AVR-Applikation; C-Datenblätter Angaben zum CD-Inhalt: Vollversion des AVR-Assemblers, Vollversion des AVR- Studios, Der Sourcecode aller Programme, Datenblätter aller AVR-Controller, AVR- Applikationen, C-Datenblätter

Das Buch eignet sich sehr gut auch als Nachschlagewerk und zur Vertiefung bestimmter Techniken. So wird beispielsweise der I2C-Bus in kaum einem anderen Buch so ausführlich, genau und verständlich erläutert wie in diesem Buch. Da sich ein Großteil der Seiten sehr ausfühlich das AVR Assembler Entwicklungssystem sowie die einzelnen Assemblerbefehlen befasst, dürfte das Buch für für Assembler-Einsteiger von besonderem Nutzen sein.

Ein Manko des Buches ist, dass die neue AVR MEGA-Controllerserie (z.B auch der Mega32 von rn-control) noch nicht konkret im Buch angesprochen wird. Konkret werden vorwiegend kleinere AVR Controller behandelt, welche heute eigentlich nur noch in geringer Zahl zum Einsatz kommen dürften, zumindest bei Hobby-Bastlern. Auch die oft eingesetzten Entwicklungssysteme GCC C-Compiler und Bascom-Basic werden leider noch nicht in dem Buch angesprochen. Dennoch ist das Buch wegen verschiedener Hardware-Grundlagen als Nachschlagewerk unbedingt empfehlenswert.

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http://images-eu.amazon.com/images/P/3772354769.03.MZZZZZZZ.jpg
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Gebundene Ausgabe 462 Seiten
Franzis Verlag
ISBN 3772354769
Bezug: Buchhandel / Amazon.de

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===BASCOM-AVR – Sprachbefehle, Autor Mario Meissner===
Dieses Buch stammt vom Autor Mario Meissner, welcher bereits ein anderes Bascom-Buch geschrieben hat. In diesem Werk beschäftigt er sich ausschließlich mit der Beschreibung aller Bascom-Basic-Befehle. Damit ergänzt das Buch hervorragend alle bisher erschienen Bascom-Bücher, die vorwiegend ausgewählte Möglichkeiten der Controller und bestimmte Aspekte der Programmiersprache behandeln.
Dass auch eine umfassende Befehlsbeschreibung noch notwendig war, zeigt schon der enorme Umfang des Buches. Es ist ein Wälzer von über 530 Seiten entstanden!!! Allein das zeigt, welche Möglichkeiten in dieser zum Teil noch unterschätzen Programmiersprache stecken.

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http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/images/imagecache/meisbuch3.jpeg
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Das neue Buch umfasst im wesentlichen den kompletten Inhalt der hervorragenden englischsprachigen Dokumentation, welche sonst nur als Help-File mitgeliefert wird. Das Ganze ist auch ähnlich übersichtlich gegliedert:

* Befehl
* Parameter
* Erläuterung
* Verzweigungen zu ähnlichen Befehlen
* Democode

Auch wenn große Teile des Buches sehr ähnlich dem englischen Help-File sind, so bietet das Buch selbst für Leser mit guten englisch Kenntnissen eine echte Hilfe. Denn wer liest schon eine Help-Datei so gigantischen Ausmaßes wirklich seitenweise durch? Dies führt dazu, dass man über die Existenz vieler Befehle einfach gar nicht informiert ist.
Ein gedrucktes Buch dagegen ermuntert doch immer ein wenig zum Blättern. Ich bin sicher, dass der Leser noch zahlreiche Befehle findet, die er schon längst hätte brauchen können, aber von deren Existenz er einfach nichts wusste. Auch mir ist es so gegangen, obwohl ich schon einige Bücher zu Bascom gelesen habe und auch recht oft die Help-Datei zu Rate ziehe.
Besonders angenehm ist, dass auch die Kommentarzeilen innerhalb der zahlreichen Beispiele nicht in englisch sondern in deutsch gehalten sind. Zudem sind auch neuste Bascom Zusatz-Libarys bereits in dem Buch aufgeführt.

Alles in allem ist ein wirklich gutes Referenzwerk zum Nachschlagen entstanden. Es eignet sich keinesfalls nur für Einsteiger sondern ohne Zweifel auch für erfahrene Programmierer. Ideal also auch für Roboter-Bastler, die sich für AVR-Boards, wie zum Beispiel Eigenentwicklungen, [[RN-Control]], RNBFRA-Board und andere entschieden haben.

Autor: Marius Meissner
Auflage , 8/2004
Deutsch , ca. 538 Seiten
broschiert , inkl. 1 CD
ISBN: nicht vorhanden
Preis: 41,73 Euro inkl. Mwst.
Bestellung nur über:
Autor Mario Meissner http://bascom-avr.de/Buch.aspx?ID=2
oder http://robotikhardware.de

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===Softwareentwicklung in C für Mikroprozessoren und Mikrocontroller, Autor Jörg Wiegelmann===

Dieses Buch bietet eine allgemeine, praxisorientierte Einführung sowie einen Praxisteil. Der allgemeine Teil ist möglichst werkzeug- und prozessorunabhängig aufgebaut. Er enthält und beschreibt mit zahlreichen praxisbezogenen Tipps alle notwendigen Grundlagen, Werkzeuge und Informationen wie Einführung in C, Compiler, Linker, Library, Make, C-Programmierung für Embedded-Systeme, Quellcode, Tools und Entwicklungsumgebung, Systemdesign und objektorientierte Programmierung. Neben neuen Abschnitten zu Softwarekomplexität und Dokumentation sind zahlreiche Detailverbesserungen und Erweiterungen eingeflossen.

Im Praxisteil wird das theoretisch dargestellte Wissen in einer kompletten, aktualisierten Fallstudie veranschaulicht und vertieft. Die Werkzeuge und der Prozessor der Fallstudie sind so ausgewählt, dass eine Umsetzung mit möglichst geringem Aufwand erfolgen kann.

Wer eigene Projekte in C für Embedded-Systeme entwickeln möchte, findet somit in diesem Buch alles Notwendige.

Die beiliegende CD-ROM enthält eine Vielzahl von aktuellen, nützlichen Programmen für die Praxis in der Softwareentwicklung wie Gnu-C-Compiler, Software und Beschreibung zum Selbstbau eines Low-Cost-Programmiergerätes, Software zur Verwaltung, Komplexitätsanalyse und Dokumentation von Quellcode, eine Softwareentwicklungsumgebung und die im Buch behandelte Fallstudie als kompletten Quellcode. Alle beigefügten Programme sind Vollversionen und in ihrem Einsatz nicht beschränkt.

Broschiert - 309 Seiten - Hüthig
Erscheinungsdatum: September 2004
ISBN: 3778529439
39,80 Euro
Bezug: z.B. Amazon.de

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===Messen,Steuern und Regeln mit ARM-Microcontrollern, Autor Klaus-Dieter Walter===
'''Klappentext:''' Messen, Steuern und Regeln mit ARM-Mikrocontrollern Mikrocontroller sind in der Elektronik heute allgegenwärtig. Meist unbemerkt versehen diese programmierbaren, integrierten Bausteine ihren Dienst. Ob in einer Waschmaschine, einem Handy oder in der ABS-Bremsanlage eines Autos -immer sind Mikrocontroller am Werk. ARM ist die Bezeichnung für eine 32-bit-Mikrocontroller-Architektur. Namensgebend ist die englische Firma ARM Limited. Diese Firma produziert selbst keine Mikrocontroller, vertreibt aber Lizenzen an Lizenznehmer, die ARM-basierte Mikrocontroller entwickeln, fertigen und vermarkten. ARM Mikrocontroller bieten beachtliche Leistungsmerkmale zu einen günstigen Preis, weshalb sich diese Leistungsklasse sehr rasant verbreitet hat. ARM-Mikrocontroller bilden das Herz vieler eingebetteter Systeme (Embedded Systems). Dieses Buch bietet eine Einführung in die wichtigsten Merkmale und Besonderheiten der ARM-Architektur. Anhand verschiedener ARM Mikrocontroller- und ARM-Modul-Beispiele werden die umfangreichen Peripheriefunktionen und deren Einsatz für MSR-Aufgabenstellungen erläutert. Im Zusammenhang mit dezentralen MSR-Anwendungen sind ARM Mikrocontroller besonders für Vernetzungsaufgaben geeignet. Aus diesem Grund bietet das Buch eine Einführung in Ethernet-basierte TCP/IP-Netzwerke und die ARM-Integration in solche Netze. Dabei kommen auch Embedded-Betriebssysteme wie z. B. Linux zur Sprache

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'''Persönliche Lesermeinung:''' Ein sehr hilfreiches und gelungenes Buch wenn schon etwas Microcontroller-Erfahrung besitzt und zum Beispiel von reinen Risc- Microcontrollern auf einen [[Microcontroller]] der ARM-Architektur umsteigt. Schon nach dem Anlesen merkt man das der Autor wirklich was von der Materie versteht und sich dort richtig Zuhause fühlt. Perfekt wird unter anderem der Unterschied und der Zusammenhang der Architekturen und Microcontollerarten ([[Arm|ARM]], RISC, CISC, MSR) erläutert. Übersichtliche und endlich mal verständliche Diagramme helfen hier sehr. Natürlich wird auch Erläutert welche Entwicklungssystem, Betriebssysteme (z.B. wird auf Linux eingegangen) der ARM Baureihe verwendet werden können. Ein weiterer Schwerpunkt sind die verschiedenen MSR Schnittstellen wie [[UART]], SPI, [[I2C]], CAN, USB Ethernet und weitere.
Fazit: Obwohl das Buch nicht ganz neu ist, scheint es mir eine gutes Einführungswerk für diese doch recht schwere Materie zu sein, insbesondere wenn man auch schon mit kleineren 8 Bit Microcontrollern ([[Avr]]/Pic) gearbeitet hat.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 21:02, 7. Dez 2005 (CET)

Gebundene Ausgabe mit 379 Seiten
Erschienen im Franzis -Verlag September 2004
ISBN: 3772340172
Preis 39,95 Euro
Bezug: Buchhandel, Amazon etc.
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===Das große PIC-Mikro Handbuch, Autor Anne und Manfred König===
'''Klappentext:'''Die Autoren haben viele Jahre Erfahrung mit industriellen PIC-Mikro-Projekten. Sie behandeln das Thema aus der Sicht ihres Entwickler-Alltags. Dazu gehört auch die ganze Peripherie, also alles was um die PIC-Mikrocontroller herum von Bedeutung ist. Dazu zählen z.B. analoge Peripheriebausteine und die Entwicklungsumgebung, bestehend aus MPLAB inklusiv der Debugger und den Demoboards.
Dieses Buch richtet sich an Interessenten, die bereits erste Erfahrungen mit PIC-Mikrocontrollern gesammelt haben. Der Schwerpunkt liegt auf den neuen Entwicklungen der letzten Jahre. Dazu gehört natürlich in erster Linie die PIC18 Generation, die mit dem 16 Bit-Kern nicht nur höheren Programmierkomfort beinhaltet, sondern vor allem eine Fülle neuer technischer Möglichkeiten
bietet. Aber auch von den PICs mit 14 bzw. 12 Bit-Kern gibt es viel Neues zu berichten.

Aus dem Inhalt:
*Serielle Kommunikation
*PIC18
*Powermanagment
*Die neuen PIC10F und rfPIC
*PIC in Assembler programmieren
*Entwicklungssystem MPLAB 6.XX
*Der In-circuit-Debugger und Programmer ICD2
*Demoboards und Peripheriebausteine

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'''Persönliche Lesermeinung:'''Ich habe mir das Buch besorgt um auch mal einen Einblick in die PIC-Welt zu bekommen. Beurteilen kann ich das Buch nur als PIC-Einsteiger, da ich eigentlich vorwiegend mit [[AVR]]-Controllern arbeite. Das Buch ist gut strukturiert und geht sehr gut auf die einzelnen Features, Eigenschaften und Architekturen der PIC-Controller ein. Dabei wird auch schon die derzeit neue PIC18 Serie berücksichtigt. Register werden oft in Verbindung mit kleinen Assembler-Beispielen und anschaulichen Tabellen erläutert. Schade ist nur, das wohl keine Basic Entwicklungsumgebung auf der CD vorhanden ist. Dem Assemblerfreund dürfte jedoch das enthaltene MLAB Entwicklungssystem alles notwendige mitbringen. Etwas schade ist, das auf die Pic-Typen mit USB Schnittstelle nur relativ kurz eingegangen wird.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 16:05, 9. Dez 2005 (CET)

Gebundene Ausgabe mit 312 Seiten
Erschienen im Franzis-Verlag Februar 2005
Auflage: 1
ISBN: 3772359957
Preis: 39,95 Euro
Bezug: Buchhandel, Amazon etc.

== Elektronikbücher ==
=== Elektronik-Fibel, Patrik Schnabel ===
'''Lesermeinung von [[Benutzer:LUMA|Luma]]:''' Das Buch gibt einen Überblick über elektronische Grundlagen, Bauteile, Schaltungstechnik, Messtechnik und Digitaltechnik. Der Leser meint also, ein kompaktes Buch über Elektronik und alles was dazugehört in der Hand zu halten. Leider sind viele Kapitel viel zu oberflächlich und das Layout wurde wohl mit dem miserablen Programm, dem Layout leider fremd ist, einer bekannten Softwareschmiede geschaffen. Anders kann man sich das, an vielen Stellen, katastrophale Layout nicht erklären. Ein weiterer Kritikpunkt sind die miserablen Grafiken. Ansonsten ist das Buch ganz gut geeignet zum Nachschlagen geeignet. Ich empfehle das Buch allen, die sich in Elektronik noch nicht so gut auskennen und ein kompaktes Buch zum Nachschlagen suchen (also nicht nur Elektronikbastlern sondern auch Schülern). Als Alternative bietet sich die Website des Autors (siehe unten) an. Dort gibt es das ELKO in dem man sehr viele Informationen zum Thema finden kann.

[[Benutzer:LUMA|Luma]]

Autor: Patrick Schnabel Webseite: http://www.elektronik-fibel.de
245 Seiten, broschiert
ISBN 3-83114-59-03
Preis EUR 15,50
Bezugsquellen: Amazon, ...

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http://www.elektronik-fibel.de/uploads/elektronik-fibel/cover.gif
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==Programmiersprachen==

===C Programmieren von Anfang an, Autor Helmut Erlenkötter===
Dieses Buch von Helmut Erlenkötter finde ich, ist sehr zu empfehlen.
Es bietet einen guten Einstieg in die Programmierung mit C für Ein- und Umsteiger.
Es ist meiner Meinung nach gut für 'blutige' Anfänger geeignet, denn es erklärt sehr genau, was passiert, und wo man aufpassen muss.

Nach jedem Kapitel werden Aufgaben gestellt, um das erworbene Wissen zu testen.

Es gibt viele Codebeispiele, bzw. die ganze Programmierung wird anhand von Codebeispielen erklärt.
Jeder Schritt in einem Listing wird gesondert erklärt, was die übersicht des Buches und der Listings enorm erhöht.

'''Die Kapitel:'''

# Prolog
# Erste Schritte
# Mit Zahlen arbeiten
# Entscheidungen treffen
# Wiederhohlen von Programmteilen
# Funktionen definieren
# Felder und Zeichenketten
# Variablen und Konstanten
# Der Präprozessor
# Pointer
# Kommandozeilenparameter
# Dateien benutzen
# Fehler kontrollieren
# Komplexe Dateitypen
# Programmiertechniken
# C und Objekte
# Anhang

Eine komplette ASCII-Tabelle befindet sich im Anhang.

Das Buch verfügt über einen großen und ausführlichen Glossar.

Sterne: * * * * *

'-by tobimc-'

by Helmut Erlenkötter
RORORO, ISBN 3-499-60074-9
Broschiert, 9,90€ (D)

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[[Bild:Buch-C.jpg]]
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===C++, Objektorientiertes Programmieren von Anfang an, Autor Helmut Erlenkötter===

Auch dieses Buch bietet sich für Ein- und Umsteiger an, da auch hier wieder von Anfang an auf die Eigenarten dieser Programmiersprache eingegangen wird. Zu Beginn werden die Unterschiede zwischen C und C++ aufgeführt und dann geht es auch schon sofort los. Wie in all seinen Büchern, geht der Autor sehr schön systematisch vor. Es werden immer wieder Beispiele genannt, die den behandelten Stoff aufnehmen. Er weist auf eventuelle Fehler hin, die gemacht werden können und spricht jede Änderung oder Neuerung sofort durch. Am Ende eines jeden Kapitels gibt es Aufgaben zu lösen. Alle Lösungen für diese Aufgaben finden sich am Ende des Buches. Und auch hier hat der Autor wieder eine Menge an zusätzlichen Daten in das Glossar gepackt und eine ASCII-Tabelle fehlt auch hier nicht.

Als weiterführendes Buch, nach "C programmieren von Anfang an" auf jedenfall zu empfehlen.

von Helmut Erlenkötter
ISBN 3-499-60077-3
Broschiert, 10,50 € (D)

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==Metallbearbeitung==
===Fachkunde Metall===

Das nahezu 600 Seiten starke Buch macht gleich beim Aufschlagen einen guten Eindruck. Keine langen Vorworte und Danksagungen, sondern auf Seite 3 eine grobe Übersicht der relevanten Themen.

#Längenprüftechnik
#Fertigungstechnik
#Werkstofftechnik
#Maschinen und Gerätetechnik
#Automatisierungstechnik
#Informationstechnik
#Elektrotechnik

Der groben Übersicht folgt ein detailliertes Inhaltsverzeichnis. Am Ende des Buches befindet sich ein Stichwortverzeichnis.

[[Bild:fachkundemetall.jpg|center]]

1) Längenprüftechnik:

Über Größen und Einheiten gelangt der Leser zu den Grundlagen der Messtechnik. Besonders gut gefiel mir hier die reich bebilderte Darstellung der möglichen Messfehler. Dies kommt gerade dem Anfänger zu Gute.
Vorgestellt werden neben den gängigen Messmitteln wie Stahlmaßstab, Messschieber (landläufig als Schieblehre bekannt), Bügelmessschraube (Mikrometer) und Messuhr (zum Ausrichten auf Dreh- und Fräsmaschinen) auch weiterführende Messmittel bis hin zu pneumatischen, induktiven und optischen Messverfahren.
Für ambitionierte Roboterbauer folgen noch weitere Kapitel in den Bereichen Oberflächenprüfung
Toleranzen und Passungen, Form und Lageprüfung

2) Fertigungstechnik:

Hier sind besonders die Kapitel a) Umformen und b) spanende Fertigung erwähnenswert.
Umformen (Verhalten der Werkstoffe und Biegeumformen) zu erwähnen.
Jeder, der schon mal ein Werkstück gebogen hat und nach dem Biegevorgang feststellte, dass die Maße nicht stimmten findet hier Abhilfe.
Der größte Block in diesem Abschnitt ist zweifellos die spanende Fertigung.
Darunter versteht man ganz profan alle Fertigungsverfahren, bei denen Späne anfallen.
Ausgehend von den Grundlagen der spanenden Fertigung, der Werkzeugschneide, Schneidstoffe und Kühlschmierstoffe werden die für den Hobby-Roboterbauer unumgänglichen Themen: Sägen, Bohren, Senken behandelt.
Hier hätte ich mir noch einen weiteren Block, der das Thema „Feilen“ behandelt, gewünscht. Gerade der Hobby-Roboterbauer ist in der Formgebung oft auf dieses Verfahren angewiesen.
Für den ambitionierten Roboterbauer werden selbstverständlich auch die Themen:
Reiben, Drehen, Fräsen, Schleifen sowie Vorrichtungen und Spannelemente reich bebildert abgehandelt.
Ein weiterer großer Block den kein Roboterbauer umgehen kann ist der des Fügens. Wie kommen meine Teile zueinander und welche Verfahren wende ich an? Schrauben, Pressen, Schnappen, Kleben, Löten, Schweißen? Diese Fragen werden dort geklärt.

3) Werkstofftechnik:

Wie ein roter Faden zieht sich auch in diesem Kapitel die saubere Gliederung durch das umfassende Thema. Angefangen von der Übersicht der Werk- und Hilfsstoffe über die Auswahl und Eigenschaften der Werkstoffe zum inneren Aufbau der Metalle.
Besonders interessant ist auch für den Hobby-Roboterbauer die Frage, mit welchem Werkstoff arbeite ich?
Diese Frage wird entsprechend den Klassifizierungen der Werkstoffe behandelt. Einen Stahl mit der Kennung „45 Cr Mo V 6-7“ kann man nach dem Studium der Kapitel zuordnen.
Leider ist das Kapitel der Nichteisenmetalle etwas kurz gehalten. Aluminium (als Leichtmetall) ist unter den Roboterbauern ein sehr beliebter Stoff. So wird zwar erwähnt, dass man Aluminium, ähnlich wie Stahl, härten kann, eine Beschreibung des Verfahrens fehlt aber.
Der Leser bekommt aber einen Überblick über die Nichteisenmetalle. Nach dem Studium der entsprechenden Seiten kommt beispielsweise kein Roboterbauer auf den Gedanken eine Gleitlagerung aus Aluminium-Aluminium zu bauen.
Die Themen: Sinterwerkstoffe, Keramische Werkstoffe, Wärmebehandlung der Stähle (ggf. auch für den Roboterbauer interessant), Werkstoffprüfung (Zugfestigkeit, Härte, Metallurgie usw.) werden ebenfalls besprochen.

Des weiteren findet sich ein eigenes Kapitel zur Korrosion und Korrosionsschutz in diesem Abschnitt.
Auf sechs Seiten wird beschrieben, wie es zur Korrosion kommt (incl. elektrochemischer Spannungsreihe). Korrosionsschutzmaßnahmen bis hin zu Fremdstromanoden (sog. Opferanoden) werden angesprochen.

Mit dem Themenkomplex der Kunststoffe geht es weiter. Ausgehend von „Eigenschaften und Verwendung“ über die Aufklärung bezüglich Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere bis hin zur Formgebung findet man einiges an Informationen. Insbesondere im Bereich der Weiterverarbeitung findet der Leser einige, auf die Industrie zugeschnittene Verfahren. Manches lässt sich aber, mit Kreativität, auch zu Hause durchführen.

Das Kapitel schließt mit den beiden Themen
Verbundwerkstoffe und, auch für uns wichtig, der Umweltproblematik der Werkstoffe.

4) Maschinen und Gerätetechnik:

Über die Einteilung der Maschinen (z.B: Kraftmaschinen, Arbeitsmaschinen usw.) und den Funktionseinheiten der Maschinen (welche exemplarisch an Beispielen wie CNC Werkzeugmaschine, Kraftfahrzeug, Klimaanlage besprochen werden), bis hin zu Sicherungseinrichtungen, sowie Bedienung und Instandhaltung gelangt man zu den für uns ebenfalls wichtigen Themen der:
Beanspruchung und Festigkeit. Die einzelnen Beanspruchungsfälle werden anhand von: Schraubverbindungen, Stiftverbindungen, Nietverbindungen und Welle-Nabe-Verbindungen besprochen.
Weiterhin werden auch Reibung und Schmierstoffe, Gleit und Wälzlager, Führungen, Dichtungen und Federn abgehandelt.
Nach durcharbeiten des Themenkomplexes kennt der Roboterbauer Begriffe wie statische Belastung und die drei Formen der dynamischen Belastung.
Zug-, Druck-, Abscher-, Biege-, Verdreh- (Torsions-), oder auch zusammengesetzte Beanspruchung werden exemplarisch und bebildert erläutert.

Weitere Themen sind die Schraubverbindung (Gewindearten, Einteilung, Verwendung), Schraubensicherung (sehr wichtig bei dynamischen Belastungen im Roboterbau), Stiftverbindungen (Zylinderstifte, Kegelstifte, Kerbstifte)
Nietverbindungen, Welle-Nabe-Verbindungen (formschlüssige, sowie kraftschlüssige)
Der große Komplex der Gleit- und Wälzlager, Führungen, Dichtungen und Federn wird hier sehr gut in Wort und Bild dargestellt.

Auf all diese Themen im einzelnen einzugehen würde den Rahmen dieser Besprechung bei weitem sprengen. Es ist für jeden Roboterbauer (auch ohne Drehmaschine mit Fräseinrichtung) ein lesenswertes Thema. Für die, welche eine kleine Drehmaschine und/oder Fräse ihr Eigen nennen geradezu ein Muss!
Weitere Themen in diesem Kapitel sind: Funktionseinheiten zur Energieübertragung (Wellen, Achsen, Kupplungen, Riementriebe, Kettentriebe, Zahnriementriebe, sowie Elektromotoren, für den Industriebedarf und Getriebe – Linearantriebe)
Die verbleibenden Abschnitte in diesem Kapitel (Montagetechnik und Fertigungseinrichtungen) orientieren sich weitestgehend an industrielle Bedürfnissen.

Zwischenfazit zu diesem Kapitel:
Ein, mit 108 Seiten sehr gut und kompakt abgehandelter Themenkomplex, der insbesondere für den Roboterbau sehr viele grundlegende Informationen im Bereich Mechanik vermittelt. Auch der Leser, welcher nicht über eine komplett ausgerüstete Metall-Werkstatt verfügt findet hier Anregungen, die oft mit einfachen Mitteln zu besseren Ergebnissen führen kann.

Auch der Laie wird nach dem Studium dieses Kapitel wissen, ob er ein metrisches Normalgewinde oder Feingewinde oder sogar ein Trapezgewinde einsetzen muss. Nehme ich ein Gleitlager oder Wälzlager. Benutze ich eine einfache Flachführung, Führung mit Kugelumlaufspindel oder ein Wälzführung mit Laufrollen. Möglichkeiten zum spannen von Riemen, Aufbau von Ketten Zahnrädern und Getrieben werden ebenfalls dargestellt.
Die Themen sind reich bebildert und mit zumindest einführenden Texten behandelt. Berechnungsbeispiele findet der Leser exemplarisch, aber nicht durchgängig. Dies macht auch Sinn, da ansonsten das Buch mit seinen nahezu 600 Seiten gesprengt würde. Die Berechnungen findet man in einem eigenen Mathe-Buch in Kombination mit dem Tabellenbuch. Beide werde ich zu einem späteren Zeitpunkt besprechen.

5) Automatisierungstechnik

Gerade der Roboter-Bauer ist besonders an der Automatisierungstechnik interessiert. Dieser Komplex wird in dem vorliegenden Buch auf ca. 80 Seiten behandelt.
Anhand von bebilderten Beispielen wird vieles in den Grundlagen gut dargestellt. Des weiteren bietet dieses Thema einen Einblick in die Pneumatik und Hydraulik. Logische Verknüpfungen, SPS und CNC – Steuerungen werden angeschnitten. Für einen Einstieg in die Thematik ist dieses Buch, auch aufgrund seiner Begriffsdefinitionen gut geeignet. Mikrocontroller-Programmierung, oder gar beispielhafte Lösungen im Bereich der Mikrocontroller findet man in einem Fachbuch der Metallkunde natürlich nicht
Das Thema der CNC-Maschinen incl. der Programmierung ist dann ausführlicher behandelt (26 Seiten). Wer also plant, sich eine kleine CNC- Fräse zuzulegen oder um(selbst)- zu bauen, findet in diesem Kapitel einiges an Informationen rund um die CNC-Maschine.

6) Informationstechnik

Das Kapitel Informationstechnik wird in die Bereiche Technische Kommunikation und Grundlagen der Computertechnik eingeteilt.
Hier findet man nur einen kleinen Abriss der ansonsten sehr umfangreichen Themen. Das Thema Technische Kommunikation ist zwar wichtig, aber dafür gibt es spezielle Bücher.
Zum Thema Computertechnik stelle ich die These auf, dass die Mehrzahl der Forum-User mehr darüber wissen, als in dem Buch beschrieben ist.

7) Elektrotechnik

Das Buch endet mit dem Thema Elektrotechnik.
Die Themen Spannung, Strom, Wiederstand (und deren Schaltungen), sowie Stromarten, Leistung und Arbeit, Überstrom-Schutzeinrichtungen und Fehler an elektrischen Anlagen und Schutzmaßnahmen, werden gerade für den Laien sehr gut und einführend beschrieben.

Die mitgelieferte CD ist überschrieben mit: „Bilder und Tabellen – interaktiv“.
Und damit ist die CD auch schon nahezu beschrieben.
Erwähnenswert wäre noch die Möglichkeit einzelne Ergänzungen in Form von bebilderten Abfragen (Schema: richtiger Begriff) vorzunehmen. Dies ermöglicht ein gewisses Training im Umgang mit den Fachtermini.

Die großen Möglichkeiten eines interaktiven Mediums zum Buch wurden hier zwar im Ansatz realisiert, aber bei weitem nicht voll genutzt. Möglich wäre z.B: ein Lexikon der Fachbegriffe, welche bei entsprechender Eingabe auf den Artikel in den Büchern (Fachkunde, Fachrechnen, Tabellenbuch) verweist, sowie eine kurze Darstellung auf dem Monitor (ggf. mit Grafik/Foto). Des weiteren könnte man eine online-Schnittstelle zu Wikipedia einrichten.
Der Ansatz der CD ist sicherlich gut, aber das Potenzial der Medien (CD-Rechner-Intenet) ist bei weitem nicht ausgereizt.

Fazit:

Obwohl das Buch in erster Linie auf die Arbeit in der industriellen Fertigung zugeschnitten ist, bringt es auch dem ambitionierten Hobby-Bastler einen reichen Zugewinn.
Ein wirklich lohnenswertes Buch für alle, die mit Metallen (und anderen Werkstoffen) oder Maschinen arbeiten und sich nicht scheuen, Zeit in die Durcharbeitung der für sie relevanten Themen zu investieren.
Die reiche Bebilderung (ein Bild sagt mehr als tausend Worte!), sowie die prägnante Beschreibung machen ein lernen mit diesem Buch sehr effektiv. Auch den Preis halte ich für mehr als gerechtfertigt.

[[Benutzer:Klingon77|Klingon77]] 20. Feb 2007 (CET)

Fachkunde Metall
Europa Verlag
Auflage: 54
Europa Verlags NR: 10129
ISBN 3-8085-1154-0

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[[Kategorie:Microcontroller]]
[[Kategorie:Software]]
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Robotikeinstieg]]
[[Kategorie:Elektronik]]

Buchvorstellungen

2008-12-01T14:25:32Z

Newbie.at: /* Embedded Robotics von Tilo Gockel, Rüdiger Dillmann */

http://www.roboternetz.de/wiki/uploads/Main/buchvorstellungen.jpg

==Robotik-Bücher==
===Grundlagen der Robotertechnik, Autor Heinz W. Katzenmeier===

Ein wirklich gutes Buch für echte Bastler. Am meisten werden sicherlich Roboter-Einsteiger von dem Buch profitieren, zumal auch Grundlagen wie Materialkunde, Bauformen, Einheiten-Tabellen und ein wenig Elektronik-Grundlagen angesprochen werden. Aber auch erfahrene Bastler werden eine ganze Menge Anregungen und Tipps in dem Buch finden.

Der Themenschwerpunkt des Buches liegt eindeutig im Bereich Mechanik und Konstruktion. Hier findet man praktische Tips, z.B. wie man aus Silikonkitt Silikonringe für den Antrieb bastelt. Wer kommt schon auf die Idee, Silikon auf einer Wasseroberfläche aufzutragen, um Silikonringe herzustellen?

Auch seltsame Roboter-Konstrukte, in Ball- oder Walzenform, werden beschrieben. Natürlich fehlen auch nicht die Krabbelkonstrukte mit mehreren Beinen und die herkömmlichen 3-Rad-Roboter.
Viele Roboterkonstruktionen kommen ganz ohne Elektronik aus, können jedoch trotzdem Hindernissen ausweichen. Dazu hat der Autor die seltsamsten Konstrukte und Mechaniken entworfen. Die Fotos sind leider alle in Schwarzweiss, ein bisschen mehr Farbe wäre wünschenswert. Aber die große Anzahl an verständlichen Zeichnungen machen während des Lesens die fehlenden Farbfotos wieder wett.

Der Autor geht bei seinen Konstruktionen recht einfache und leicht nachzubauende Wege, was insbesondere Mechanik-Neulinge erfreuen dürfte. So wird z.B. bei einem Getriebe der Motor einfach mit Heißkleber an einer Achse befestigt. Oder ein bisschen Papier zwischen den Zahnrädern sorgt dafür, dass diese nicht zu straff ineinander greifen. ''Also jede Menge praktischer Tips.''

Einziger Mangel ist das Thema Elektronik. Außer einer Transistor-, Relais- oder Spannungsregler-Schaltung findet man kaum was in dem Buch. Ganz zu schweigen von Microcontrollern, diese wurde im Buch ganz ausgeklammert.

Dennoch finde ich das Buch sehr lesenswert. Denn gerade mit Elektronik versierten Bastlern fehlen manchmal ein wenig Kenntnisse und Ideen zur Mechanik. Das Buch fördert einfach das Verständnis für die mechanischen Grundlagen. Es stellt einfache und funktionierende Systeme vor, welche die eigene Fantasie anregen und durch ein schnell eintretendes Erfolgserlebnis zu weiteren kreativen Versuchen inspirieren. Insbesondere in Verbindung mit einem Mikrocontroller können daraus interessante Sachen entstehen.

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http://images-eu.amazon.com/images/P/3895761478.03.MZZZZZZZ.jpg
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Autor: Heinz W. Katzenmeier
231 Seiten
Format 17 x 23,5 cm (kartoniert)
€ 34,80 (D) / € 35,80 (A) / sFr 59,90
ISBN 3-89576-147-8

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:04, 16. Nov 2005 (CET)

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===Reinigungsroboter selbst gebaut, Autor Heinz W. Katzenmeier===

'''Klappentext:''' Robotertechnik ist in den letzten Jahren zunehmend in den Blick der Öffentlichkeit geraten. Nicht zuletzt aufgrund der immer häufiger werdenden Anwendungen im industriellen Bereich, im Spielzeugsektor und auch im Haushalt. Robotertechnik als Hobby ist besonders interessant und stellt eine außergewöhnliche Herausforderung dar, da dieses Hobby Fachgebiete wie Elektronik, Mechanik und Informatik verbindet. Es fördert daher in hohem Maße die Fähigkeit, vernetzt zu denken und komplexe, voneinander abhängige Sachverhalte zu erkennen.

Roboter-Wettbewerbe – wie zum Beispiel die alljährlich ausgetragene Roboter-Fußball-Weltmeisterschaft – sind ein besonderes Highlight, übersteigen allerdings in den meisten Fällen die Möglichkeiten eines Hobbyisten bei weitem. Andererseits ist der Aufbau eines vorgefertigten Bausatzes oder gar der Betrieb eines fertigen Roboters keine echte Herausforderung und wird schnell langweilig, zumal diese Roboter in der Regel auch keine realen Aufgaben erfüllen können. Besonders beeindruckend ist es, wenn ein Roboter sich nicht nur mehr oder weniger geschickt umher bewegt, sondern dabei gleichzeitig noch das Zimmer reinigt.

Dieses Buch stellt verschiedenste Möglichkeiten zum Selbstbau von Reinigungsrobotern vor; angefangen von einfachen mechanisch gesteuerten Wischrobotern bis hin zu komplexen, mikroprozessorgesteuerten Saugrobotern mit diversen Varianten der Hinderniserkennung. Dabei legt der Autor besonderen Wert auf die einfache und preiswerte Herstellung funktioneller Roboter.

[[Bild:buch_reinigungsroboter.jpg|center]]

'''Persönliche Meinung nach dem Lesen: '''Wer so fasziniert von dem Bau des perfekten Reinigungsroboters / [[Staubsaugerroboter]] ist, freut sich natürlich besonders, wenn er diesen Titel liest. Besondere Bewunderung verdient der Autor und Verlag, dass sie es wagen für die doch recht begrenzte Interessentengruppe ein eigenes Buch aufzulegen. Und in der Tat, es ist ein Buch, das sich von der ersten bis zur letzten Seite mit der Konstruktion von Reinigungsrobotern beschäftigt. Also auf Seitenfüller oder Werbung für kommerzielle Staubsaugerprodukte, wie man das manchmal in solchen Werken vorgesetzt bekommt, wurde verzichtet. Dass der Autor was von Robotern versteht und selbst ein Bastler ist, das ist ja schon von seinem Werk "Grundlagen der Robotertechnik" bekannt. Auch in diesem Buch steht eindeutig die Mechanik und Saugtechnik im Vordergrund, die Elektronik wird nahezu komplett ausgespart. Dies ist aber nicht weiter schlimm, denn zur Elektronik gibt es ja hier im Wiki oder im Roboternetz schon reichlich an Infos und geeigneten [[:Kategorie:Projekte|RN-Board-Bauanleitungen]], die verwendet werden könnten. Die große Schwierigkeit ist immer die Mechanik, und hier kann der Autor mit seinen Skizzen und Bildern gute Anregungen geben. Die Beschreibungen sind sehr einfach gehalten und richten sich nicht an Ingeneure, sondern an Bastler mit herkömmlichemn Technik-Verständnis. Dabei verwendet der Autor Bauelemente, die einfach zu beschaffen sind. Manchmal hätte man sich allerdings hier und da eine etwas ausführlichere und etwas professionellere Darstellung gewünscht. Eine große Kritik geht vor allem an den Verlag; viele Bilder sind nicht nur sehr klein, sondern alle Bilder sind auch Schwarzweiss gedruckt, teils auch nicht gerade sehr scharf. Ein Buch, das Anregungen zum Basteln geben soll, lebt auch von Bildern, hier wäre es unbedingt angebracht gewesen größere Farbbilder hinein zu bringen, damit man auch Details erkennen kann. Da es ja nun auch nicht gerade ein billiges Taschenbuch ist, kann man die Schwarzweiss-Bilder in solch einem Werk nicht verstehen.
Trotz aller Begeisterung über das Buch muss man sagen, dass sich Bastler, die sich schon sehr viel mit dem Thema beschäftigt haben, nicht allzuviel Neues erfahren, insbesondere im Hinblick auf Nachbau. Allerdings ist es auch immer schön, wenn man merkt, dass eigene Erfahrungen auf so manchen Seiten auch von professioneller Seite bestätigt werden. Zudem sind im Buch sehr viele Formeln und Tabellen enthalten, die beim Bau eines Reinigungsroboters nützlich sein können. Wie man bestimmte Sachen, wie Saugleistung messen oder vergleichen kann, ohne ein Messlabor zu haben, wird natürlich auch dargestellt.
'''Fazit:'''Für jemanden, der sich mit dieser Materie beschäftigt, ein Buch, das man einfach haben muss, auch wenn die Bilder verbesserungswürdig sind.
--[[Benutzer:Frank|Frank]] 10:19, 27. Jun 2006 (CEST)

Autor: Heinz W. Katzenmeier
Taschenbuch - 223 Seiten
Bezug: Amazon
Verlag: Elektor
Erscheinungsdatum: 19. Juni 2006
Auflage: 1
€ 34,80 (D) / € 35,80 (A) / sFr 59,9
ISBN: 3895761664

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===Robotergreifer, Autoren S. Hesse, G.J. Monkman, R. Steinmann, H. Schunk===

Mit dem Greifer wird die Verbindung zwischen einem Objekt und der Maschine hergestellt. Greifertechnik gehört daher zum Kernwissen in der Handhabungs- und Robotertechnik. Dieses Buch macht den Leser mit den Grundlagen dieser Technik vertraut. Da viele Bücher zur Robotertechnik nur sehr begrenzte Aussagen zum Greifer machen, wird in diesem Werk erstmals eine umfassende Darstellung mit dem Charakter eines Nachschlagewerkes geboten. Das Buch enthält etwa 500 Strichzeichnungen zur Greifertechnik und -anwendung. Dabei legen die Autoren Wert auf eine möglichst vollständige Abhandlung aller wichtigen Aspekte: Prinzipien, Bauformen, Kinematik, Steuerung, Sensorik, Wechselvorrichtungen, Sicherheit und Anwendungen.

Dieses Buch richtet sich nicht unbedingt an den Modellbauer oder Bastler erster kleiner autonomer Roboter, das merkt man schon ein wenig am Verkaufspreis. Wer sich aber eingehender auch mit Industrierobotern oder den mechanischen Grundkonzepten einer "Roboterhand" auseinandersetzen will oder muss, der findet in diesem Buch wirklich reichlich an Informationen. Vorbildlich ist wirklich die didaktische Aufbereitung des Werkes. Leicht verständliche Skizzen und Diagramme, fast auf jeder Seite, erleichtern den tiefen Einblick in diese doch ungeahnt vielseitige Materie.

Beschrieben werden unter anderem die verschiedenen Greiferklassen, Bauformen, ein geschichtlicher Rückblick in Sachen Greifer, Greifersenorik, Handachsen und Kinematik und praktisch angewandte Greiferanwendungen.

Über den Autor
Dr.-Ing. habil. Stefan Hesse ist Konstrukteur, hält Vorlesungen am FH Technikum Wien und ist seit vielen Jahren als Herausgeber, Autor bzw. Coautor selbstständig tätig. Prof. Gareth Monkman ist als Hochschullehrer an der FH Regensburg im Studiengang Elektrotechnik/Mechatronik tätig und durch viele Fachaufsätze und Vorträge international bekannt. Ralf Steinmann ist Leiter Vertrieb und Marketing Automation bei der SCHUNK GmbH & Co. KG, Obersulm. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Henrik Schunk ist Geschäftsführer der SCHUNK Intec Inc., Raleigh-Morrisville (USA).

Erschienen im Hanser Verlag Januar 2005
ISBN 3-446-22920-5
Bezug. z.B. Amazon
79 Euro

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http://images-eu.amazon.com/images/P/3446229205.03._BO01,224,223,220_PIsitb-dp-arrow,TopRight,22,-21_SH30_SCMZZZZZZZ_.jpg
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===Embedded Robotics von Tilo Gockel, Rüdiger Dillmann===

'''Klappentext (Buchrückseite)'''
Das Thema Robotik ist so aktuell wie niemals zuvor, das zeigen nicht nur modernste Industrieanwendungen, das zeigt auch die zunehmende Anzahl von Lehrveranstaltungen an Schulen und Hochschulen, von Forschungsprogrammen und Interessengemeinschaften.

Leider wird der Zugang zu diesem Forschungsbereich nicht immer leicht gemacht. Wie kann man auch einfach und einprägsam solch komplexe Inhalte wie Drehzahlregelung, Lageregelung, Bahnplanung, Aktuatorik und Sensorik, Kognition im Allgemeinen und Bildverarbeitung im Besonderen vermitteln? Zusammen mit den Grundlagen zur zugehörigen Hardware und Programmierung? Und dies noch auf einem bezahlbaren und reproduzierbaren, transparenten Basissystem? Mit kostenfrei zugänglichen Software-Entwicklungswerkzeugen?

Dass es möglich ist, zeigt vorliegendes Buch.

Die Autorenschaft setzt sich zusammen aus Mitarbeitern des Institutes für Technische Informatik von Herrn Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Dillmann (ITEC, Universität Karlsruhe (TH)), die in zahlreichen Forschungs- und Industrieprojekten umfangreiche Erfahrungen im Bereich Robotik sammeln konnten und auch in der Lehre über die Jahre hinweg gelernt haben, dieses Wissen weiterzugeben.

Entstanden ist ein Buch, welches sowohl den interessierten Laien als auch den Fachmann anspricht. Die verwendete Mikrocontroller- und Mechanikplattform ermöglicht einen schnellen, robusten und kostengünstigen Aufbau der Experimente. Die zu Grunde liegende Methodik wird auf eine Art und Weise vermittelt, die eine Portierung auf komplexere Systeme einfach macht.

Aus dem Inhalt: Im vorliegenden Buch behandelt werden u.a. Grundlagen zu Mikrocontrollern (Entwicklungs-Toolchain, serielle Kommunikation usw.), Aktuatoren, Sensoren (LDRs, PSDs, optische Maus, Digitalkamera ...), Drehzahl- und Lageregelung, Bahnplanung, reflexbasiertes Verhalten, Subsumptionsnetzwerke, Bildverarbeitung und Realtime-Multitasking.

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'''Persönliche Meinung nach dem Lesen:'''
Nach Lesen des Klappentextes hatte ich den Eindruck ein ideales Buch auch für Robotik-Bastler zu bekommen. Leider wird das Buch diesem Bereich nur zum Teil gerecht. Sehr gut gelungen sind die komplexeren Aufgabenstellungen, hier zeigt sich das fundierte Wissen der Autoren (Gockel/Dillmann).
Besonders gefallen haben mir die Bereiche wie Regelungstechnik, Drehzahlregelung, Servo-Ansteuerung, Bildverarbeitung, Schnittstellenbeschreibung und einige mehr. Jedoch dem Untertitel Praxisbuch wird es nur gerecht, wenn man ein spezielles Board von Elektor mit einem 8051-Controller nutzt. Alle Beispiele beziehen sich auf dieses Board bzw. diesen Controller. Leider wird dieser Controllertyp im Hobbybereich nicht mehr so häufig verwendet, wodurch viele Informationen im Buche, wie Controllerbeschreibung, Compilerbeschreibung, Beispiele, Librarys etc. nur für Besitzer dieses Controllertyps von Interesse sein dürften. Auch der Bereich Mechanik wird praktisch kaum in dem Buch angesprochen. Sehr hilfreich sind zum Teil die Links, die in einzelnen Kapiteln zu finden sind, allerdings hat man hier den Eindruck, dass das Linkarchiv zum Teil etwas älter ist.
'''Fazit:''' Ein ideales Buch für Besitzer eines 8051-Controllers und ein hilfreiches Buch für fortgeschrittenere Bastler, die sich intensiver mit einzelnen Thematiken, wie Drehzahlregelung, Bildverarbeitung und anderen Schwerpunkten, beschäftigen. Weniger hilfreich ist es für Einsteiger, die mit anderen Controllern arbeiten, erste Experimente machen oder in Basic programmieren wollen.
--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:07, 16. Nov 2005 (CET)

Erschienen Elektor-Verlag
Erscheinungsdatum: 2005
ISBN 3895761559
Bezug, z.B. Amazon
39,80 Euro

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===Roboter Geschichte-Technik-Entwicklung, von Daniel Ichbiah===
'''Klappentext:''' Diener der Menschen

Die 1980er waren das Jahrzehnt des Computers, die 1990er das des Internets, die erste Dekade des 21. Jahrhunderts wird die der Roboter sein. In den USA, Japan und Europa kommt die Entwicklung von Robotern für alle Lebensbereiche immer mehr in Schwung. Den Weg dazu bahnten Science-Fiction-Schriftsteller, Filmemacher und Erfinder von Video-Spielen. Innerhalb der privaten Haushalte - angefangen von Kinderspielzeugen bis hin zu Staubsaugern, die selbständig ihre Arbeit verrichten - haben sich Roboter sanft, aber nachhaltig durchgesetzt. In der Medizintechnik sind sie nicht mehr wegzudenken, wenn es darum geht, Mikro-Operationen durchzuführen. Und auf dem Mars sind es selbstverständlich Roboter, die Missionen ausführen, die für ihre menschlichen Erfinder unmöglich wären.

Dieses reich illustrierte Buch spannt den Bogen von der verborgenen Mechanik in altägyptischen Götterstatuen über die Automaten und Androiden in Literatur und Film bis hin zu den Robotern in Industrie und Forschung. Der Fachjournalist und Roboterexperte Daniel Ichbiah erzählt in vielen Beispielen von Geschichte, Technik und Einsatz dieser faszinierenden Kreationen, die vom uralten Wunsch des Menschen zeugen, sich das Leben zu erleichtern.

Erschienen Knesebeck Verlag
Flexicover, 19 x 23 cm, 544 Seiten
Mit über 1.400 farbigen Abbildungen
Preis 35,00 €
ISBN 3896602764
Erscheinungstermin April 2005
Bezug u.a. Amazon

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[[Bild:rnbuchvorstellungroboter.jpeg|thumb|600px|center|Einige EInblicke in das Buch]]

'''Persönliche Meinung zum Buch:''' Kein Buch das Robotikbastlern Fachwissen vermittelt, sondern vielmehr ein Buch das sich einfach an interessierte Leser (auch Techniklaien) wendet. Eigentlich eine Art illustriertes Bilderbuch zum Thema Entwicklungen der Robotik. Beim ersten Blick erinnert das dreispaltige Layout mit den vielen Bildern ein wenig an ein gutes Lexikon. Zwar ist es kein Nachschlagewerk, aber auch nicht gerade ein Buch das man von vorne bis hinten Seite für Seite durchliest, dafür sind die Themenbereiche dann doch zu unterschiedlich. Es werden Entwicklungen bei den Spiel-, Staubsauger-, Haushalts-, Medizin-, Raumfahrt-, Meeresrobotern usw. aufgezeigt. Es wird über Roboter in Literatur-, Film- und Spielen berichtet, halt über alles was man mit dem Begriff Roboter verbinden kann oder über was schon mal in den Medien berichtet wurde. Dabei beeindrucken vorwiegend die großen seitenfüllenden Bilder die in bester Qualität abgedruckt wurden. Wer den Bereich der Robotik schon ein wenig verfolgt hat, wird leider sehr viele Bilder und Themenbereiche schon von zahlreichen Presseveröffentlichungen kennen. Kurze Texte und Interviews zwischen den Bildern vermitteln den derzeitigen Stand und die Zukunftsperspektiven des jeweiligen Bereiches aus Sicht von Wissenschaftlern oder Unternehmen.
Alles in allem ein Buch das technisch begeisterte Leser gedacht ist, die einfach einen Rundumblick für den Bereich ROBOTIK in einem Buch gebündelt im Regal stehen haben wollen. Bastler und Modellbauer die vielleicht tiefergehende Tips, Technikgrundlagen und anwendbares Wissen für ihr Hobby erwarten werden hier sicher nicht fündig. Bestenfalls kann das ein oder andere Bild Anregungen liefern mit welchen Themen man sich etwas mehr beschäftigen könnte. Aber das war ja auch nicht das Ziel des Buches.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 23:35, 30. Nov 2005 (CET)

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===Roboter selbst bauen von Ulli Sommer===

'''Klappentext (Buchrückseite)'''
Roboter zu bauen wurde in den letzten Jahren immer populärer. Das liegt zum einen daran, dass Mikrocontroller und die zusätzliche Peripherie immer günstiger werden, aber auch an Schulen wird mehr in Richtung Mikrocontroller und Robotik unterrichtet.

Dieses speziell für Praktiker geschriebene Buch bietet zahlreiche detaillierte Bauanleitungen inklusive Quellcode und Schaltplänen für den Einsteiger sowie für den fortgeschrittenen Roboter-Entwickler. Die Beispielprogramme sowie Schaltpläne können für eigene Entwicklungen übernommen werden und dienen somit als Bausteine für eigene Ideen. Besonderen Wert wurde bei den Anleitungen auf Nachbausicherheit gelegt, und selbstverständlich wurden alle Projekte vom Autor selbst aufgebaut und ausführlich getestet. Durch die zahlreichen Beispiele ist es immer ein gutes Nachschlagewerk, das nicht so schnell im Bücherregal landen wird.

'''Aus dem Inhalt:'''
- Ausflug in die Roboterwelt
- Planen eines Roboters
- Mechanische Bauteile und Materialien
- AVR Controller und BASCOM Basic
- PC zu BOT Interface per Funk (Die Roboter Steuerzentrale)
- Sensoren und Aktoren
- Fahrregler im Selbstbau
- Kamerasysteme
- Diverse Algorithmen

'''Selbstbauprojekte:'''
GPS Navigationssystem, Tischroboter TR-1, Robo-Control mit ATmega32, Cybot-Pimp, Rasenmähroboter Grasshopper Phip, Induktionsschleifen-System, On Screen Display im Eigenbau, 12-V-Bleigellader, diverse I²C Erweiterungen für das Robo-Controlboard, Der große Experimenttierroboter THX-1

'''Auf CD-ROM:'''
* Kompletter Quellcode zum Buch
* Tools zur einfachen Roboterentwicklung
* Steuern vom PC aus mit dem PC to Bot Interface
* Datenblätter zu den verwendeten Bauteilen

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'''Lesermeinungen:'''
Jeder, der sich intensiv mit Elektronik beschäftigt, kommt irgendwann auf den Roboter. Ein paar einfache Modelle habe ich auch schon gebaut, aber meist war die Mechanik eher kümmerlich. Ganz anders bei Ulli Sommer. Er zeigt mit diesem Buch, wie es richtig gemacht wird! Letzte Woche hatte ich Besuch von einem Freund, der sich aktuell intensiv mit Robotern beschäftigt. Es sah das Buch auf meinem Schreibtisch liegen, griff es sich und las es quer. Seine Reaktion sagt es besser, als ich es könnte: Da steht ja wirklich alles drin, was aktuell machbar ist, alle wichtigen Sensoren, Motoren, Treiber sind beschreiben, kein Thema fehlt, das man beachten sollte, wenn man Roboter baut! Was mich persönlich besonders interessiert hat, sind neue Motortreiber, die über den üblichen ULN2803 hinausgehen. Und da findet sich eine Menge. Sehr gut gefällt mir auch, dass durchgehend AVR-Controller mit BASCOM verwendet werden. Und für die PC-Seite der Steuerung wird VB.NET eingesetzt. Alles in Allem: Über 300 Seiten, prall gefüllt mit wertvollem Fachwissen, ein echtes Standardwerk zur Robotertechnik!

B.K.

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'''Meinungen zum Buch:'''

This is a book in the German language. I received my copy today. When you can read German you are lucky! Why? Because this is a must have book! This book covers it all : Servo's, small motors, big motors, the AVR, small robots, advanced robots, even with GPS , and a real big Robot you can use for your own 'Star Wars movie'. There working/theory is explained, there are pictures and lots of cool projects. After you have read or browsed the book, you can only admit that i did not say too much about it! When it have finished the book completely I will give an update about the book. For those who can not read German, just hope that an English version will be released. Or ask the publisher.

Mark Alberts
MCS

Ein tolles Buch vor allem auch für Praktiker. Das Buch enthält zahlreiche Themen und Projekte die auch im Roboternetz immer wieder diskutiert werden. Beliebte Boards wie [[RN-Control]] und viele andere Robotikhardware.de-Komponenten werden erläutert und programmiert. Neben der Beschreibung zahlreicher Sensoren sind auch praktische [[Bascom]]-Beispielprogramme vorhanden. Wer sich im Roboternetz wohl fühlt wird auch dieses Buch mögen.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 13:41, 27. Mär 2008 (CET)

Erschienen Franzis-Verlag
Erscheinungsdatum: Feb 2008
ISBN 978-3-7723-4109-0
Bezug. z.B. Robotikhardware.de, Conrad-Electronic, Franzis, Amazon
49,95 Euro

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==Mikrocontroller-Bücher==
===Programmieren der AVR RISC Mikrocontroller mit BASCOM-AVR, Autor Claus Kühnel===
Das beliebte AVR Bascom-Buch von Claus Kühnel ist nun in einer völlig überarbeiteten und erweiterten Auflage erschienen. Ganze 376 Seiten umfasst dieses wirklich umfangreiche Werk.
Das Buch wurde nun auch um die neueren AVR –Typen AVR-Tiny und AVR-Mega erweitert. Also es wird nicht nur die Entwicklungsumgebung des Bascom Basic Compilers erläutert, sondern auch die Möglichkeiten der einzelen AVR-Controller. Dazu findet man zahlreiche Beispiele und ganz Applikationen im Buch. Angesprochen werden die Installation der IDE, der eingebauten Simulator, eingebaute Entwicklungstools wie LCD-Designer, Terminal-Emulator, Libary Manager als auch einige AVR-Starterkits. Bei den Starterkits ist das noch recht neue rn-Control leider noch nicht dabei, dennoch lassen sich die meisten Dinge auch auf rn-control übertragen und dort nachvollziehen.

Im Buch werden auch wichtige Schnittstellen wie SPI, USART, SPI (Hard- und Software), I2C-Bus (Hard- und Software), 1-Wire-Bus uvm. erläutert. Auch dazu findet man Programme, die einem beim Umsetzen in die Praxis helfen. Aber auch der Anschluss und die Programmierung externer Hardware, Motoren, DOT-Matrix-Anzeigen, LEDs, Matrix-Tastaturen und PC-AT-Tastaturen werden erläutert.

Ein wirklich sehr gelungenes Buch!

[[Bild:Buch_kuehnelbascom.png|center]]

Auch wenn einige Kapitel des Buches nicht unbedingt für Anfänger geeignet sind, so bleiben wegen des Umfangs immer noch genügend interessante Seiten übrig. Mein bisheriges Lieblingsbuch!
--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:18, 16. Nov 2005 (CET)

Autor: Claus Kühnel
376 Seiten
ISBN 3-907857-04-68
Preis EUR 34,95
Bezugsquelle. u.A. Amazon,robotikhardware.de

===AVR-Mikrocontroller Lehrbuch, Autor Roland Walter===

Warum schwer, wenn es auch einfach geht? - Das Buch führt leicht verständlich in die Welt der AVR-Mikrocontroller ein. Systematisch, Schritt für Schritt, mit der Hochsprache Basic und vielen gut kommentierten Beispiel-Listings. Was auch erwähnt werden muß: Der Stoff ist dicht und das Buch verzichtet auf "Seitenschinderei".
Als Programmiersprache wird der sehr effiziente Bascom-AVR-Basic-Compiler verwendet, der auch in einer kostenlosen Version erhältlich ist. Es wurde darauf geachtet, daß die Beispiel-Listings auch für C-Programmierer leicht verständlich sind. Darüber hinaus ist im Buch eine kurze Einführung zu C (AVR-GCC) von Wolfgang Neudert enthalten.
Als Grundlage dient der AVR-Typ ATmega8. Dieser preiswerte AVR ist durch seine umfangreiche Ausstattung gut geeignet, um als Beispiel für die gesamte AVR-Serie dienen zu können. Am Ende soll der Leser in der Lage sein, sich andere AVR-Typen selbst erschließen zu können.
Für die AVR-Experimente wurde ein einfaches und übersichtliches Experimentierboard entworfen und es werden verschiedene Fertig- und Selbstbau-Programmieradapter vorgestellt. Das Experimentierboard kann als Bauteilesatz mit Platine fertig gekauft oder selbst aufgebaut werden.
Das Buch hat 224 Seiten, drurchgängig Farbdruck. Zum Buch gehört eine CD-ROM mit der nötigen Software, den Beispielprogrammen und den Datenblättern.

Bestellung: Das Buch kann über die Webseite www.rowalt.de oder www.robotikhardware.de bestellt werden sowie über ausgewählte Elektronik-Händler. Bestellungen über den normalen Buchhandel sind bislang nicht möglich sein.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:20, 16. Nov 2005 (CET)

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===AVR-RISC Mikrocontroller, Autor Wolfgang Trampert===

Der Leser soll durch dieses Buch in die Lage versetzt werden, eigene Schaltungen mit diesen in fortschrittlicher RISC-Architektur entwickelten AVR-Controllern zu entwerfen, aufzubauen und zu testen.
Ein Programmiergerät für den Download selbst erstellter Programme in das Flash-EPROM des Controllers wird ebenso vorgestellt, wie eine Vielzahl von Anwendungsbeispielen für diese AVR Controllergeneration. Auf der dem Buch beiliegenden CD-ROM werden neben einem voll funktionsfähigen Assembler und einem Simulator für den Test eigener Programme alle Quell-Codes der vorgestellten Anwendungsbeispiele mitgeliefert und können vom Leser unmittelbar in eigene Projekte übernommen werden. Das Buch wendet sich an Entwickler, Ingenieure, Auszubildende, Studenten und Dozenten sowie an engagierte Hobbyelektroniker, kurz gesagt an alle, die diese neue Generation von Single-Chip-Controllern kennen und verstehen lernen wollen

Aus dem Inhalt: CPU; Zeitgeber, Zähler; Watchdog Timer; Asynchrone Datenübertragung über die Ein-/Ausgabe-Ports; Befehlsvorrat; Das AVR-Studio; AVR-Controller; AVR-Applikation; C-Datenblätter Angaben zum CD-Inhalt: Vollversion des AVR-Assemblers, Vollversion des AVR- Studios, Der Sourcecode aller Programme, Datenblätter aller AVR-Controller, AVR- Applikationen, C-Datenblätter

Das Buch eignet sich sehr gut auch als Nachschlagewerk und zur Vertiefung bestimmter Techniken. So wird beispielsweise der I2C-Bus in kaum einem anderen Buch so ausführlich, genau und verständlich erläutert wie in diesem Buch. Da sich ein Großteil der Seiten sehr ausfühlich das AVR Assembler Entwicklungssystem sowie die einzelnen Assemblerbefehlen befasst, dürfte das Buch für für Assembler-Einsteiger von besonderem Nutzen sein.

Ein Manko des Buches ist, dass die neue AVR MEGA-Controllerserie (z.B auch der Mega32 von rn-control) noch nicht konkret im Buch angesprochen wird. Konkret werden vorwiegend kleinere AVR Controller behandelt, welche heute eigentlich nur noch in geringer Zahl zum Einsatz kommen dürften, zumindest bei Hobby-Bastlern. Auch die oft eingesetzten Entwicklungssysteme GCC C-Compiler und Bascom-Basic werden leider noch nicht in dem Buch angesprochen. Dennoch ist das Buch wegen verschiedener Hardware-Grundlagen als Nachschlagewerk unbedingt empfehlenswert.

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Gebundene Ausgabe 462 Seiten
Franzis Verlag
ISBN 3772354769
Bezug: Buchhandel / Amazon.de

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===BASCOM-AVR – Sprachbefehle, Autor Mario Meissner===
Dieses Buch stammt vom Autor Mario Meissner, welcher bereits ein anderes Bascom-Buch geschrieben hat. In diesem Werk beschäftigt er sich ausschließlich mit der Beschreibung aller Bascom-Basic-Befehle. Damit ergänzt das Buch hervorragend alle bisher erschienen Bascom-Bücher, die vorwiegend ausgewählte Möglichkeiten der Controller und bestimmte Aspekte der Programmiersprache behandeln.
Dass auch eine umfassende Befehlsbeschreibung noch notwendig war, zeigt schon der enorme Umfang des Buches. Es ist ein Wälzer von über 530 Seiten entstanden!!! Allein das zeigt, welche Möglichkeiten in dieser zum Teil noch unterschätzen Programmiersprache stecken.

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Das neue Buch umfasst im wesentlichen den kompletten Inhalt der hervorragenden englischsprachigen Dokumentation, welche sonst nur als Help-File mitgeliefert wird. Das Ganze ist auch ähnlich übersichtlich gegliedert:

* Befehl
* Parameter
* Erläuterung
* Verzweigungen zu ähnlichen Befehlen
* Democode

Auch wenn große Teile des Buches sehr ähnlich dem englischen Help-File sind, so bietet das Buch selbst für Leser mit guten englisch Kenntnissen eine echte Hilfe. Denn wer liest schon eine Help-Datei so gigantischen Ausmaßes wirklich seitenweise durch? Dies führt dazu, dass man über die Existenz vieler Befehle einfach gar nicht informiert ist.
Ein gedrucktes Buch dagegen ermuntert doch immer ein wenig zum Blättern. Ich bin sicher, dass der Leser noch zahlreiche Befehle findet, die er schon längst hätte brauchen können, aber von deren Existenz er einfach nichts wusste. Auch mir ist es so gegangen, obwohl ich schon einige Bücher zu Bascom gelesen habe und auch recht oft die Help-Datei zu Rate ziehe.
Besonders angenehm ist, dass auch die Kommentarzeilen innerhalb der zahlreichen Beispiele nicht in englisch sondern in deutsch gehalten sind. Zudem sind auch neuste Bascom Zusatz-Libarys bereits in dem Buch aufgeführt.

Alles in allem ist ein wirklich gutes Referenzwerk zum Nachschlagen entstanden. Es eignet sich keinesfalls nur für Einsteiger sondern ohne Zweifel auch für erfahrene Programmierer. Ideal also auch für Roboter-Bastler, die sich für AVR-Boards, wie zum Beispiel Eigenentwicklungen, [[RN-Control]], RNBFRA-Board und andere entschieden haben.

Autor: Marius Meissner
Auflage , 8/2004
Deutsch , ca. 538 Seiten
broschiert , inkl. 1 CD
ISBN: nicht vorhanden
Preis: 41,73 Euro inkl. Mwst.
Bestellung nur über:
Autor Mario Meissner http://bascom-avr.de/Buch.aspx?ID=2
oder http://robotikhardware.de

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===Softwareentwicklung in C für Mikroprozessoren und Mikrocontroller, Autor Jörg Wiegelmann===

Dieses Buch bietet eine allgemeine, praxisorientierte Einführung sowie einen Praxisteil. Der allgemeine Teil ist möglichst werkzeug- und prozessorunabhängig aufgebaut. Er enthält und beschreibt mit zahlreichen praxisbezogenen Tipps alle notwendigen Grundlagen, Werkzeuge und Informationen wie Einführung in C, Compiler, Linker, Library, Make, C-Programmierung für Embedded-Systeme, Quellcode, Tools und Entwicklungsumgebung, Systemdesign und objektorientierte Programmierung. Neben neuen Abschnitten zu Softwarekomplexität und Dokumentation sind zahlreiche Detailverbesserungen und Erweiterungen eingeflossen.

Im Praxisteil wird das theoretisch dargestellte Wissen in einer kompletten, aktualisierten Fallstudie veranschaulicht und vertieft. Die Werkzeuge und der Prozessor der Fallstudie sind so ausgewählt, dass eine Umsetzung mit möglichst geringem Aufwand erfolgen kann.

Wer eigene Projekte in C für Embedded-Systeme entwickeln möchte, findet somit in diesem Buch alles Notwendige.

Die beiliegende CD-ROM enthält eine Vielzahl von aktuellen, nützlichen Programmen für die Praxis in der Softwareentwicklung wie Gnu-C-Compiler, Software und Beschreibung zum Selbstbau eines Low-Cost-Programmiergerätes, Software zur Verwaltung, Komplexitätsanalyse und Dokumentation von Quellcode, eine Softwareentwicklungsumgebung und die im Buch behandelte Fallstudie als kompletten Quellcode. Alle beigefügten Programme sind Vollversionen und in ihrem Einsatz nicht beschränkt.

Broschiert - 309 Seiten - Hüthig
Erscheinungsdatum: September 2004
ISBN: 3778529439
39,80 Euro
Bezug: z.B. Amazon.de

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===Messen,Steuern und Regeln mit ARM-Microcontrollern, Autor Klaus-Dieter Walter===
'''Klappentext:''' Messen, Steuern und Regeln mit ARM-Mikrocontrollern Mikrocontroller sind in der Elektronik heute allgegenwärtig. Meist unbemerkt versehen diese programmierbaren, integrierten Bausteine ihren Dienst. Ob in einer Waschmaschine, einem Handy oder in der ABS-Bremsanlage eines Autos -immer sind Mikrocontroller am Werk. ARM ist die Bezeichnung für eine 32-bit-Mikrocontroller-Architektur. Namensgebend ist die englische Firma ARM Limited. Diese Firma produziert selbst keine Mikrocontroller, vertreibt aber Lizenzen an Lizenznehmer, die ARM-basierte Mikrocontroller entwickeln, fertigen und vermarkten. ARM Mikrocontroller bieten beachtliche Leistungsmerkmale zu einen günstigen Preis, weshalb sich diese Leistungsklasse sehr rasant verbreitet hat. ARM-Mikrocontroller bilden das Herz vieler eingebetteter Systeme (Embedded Systems). Dieses Buch bietet eine Einführung in die wichtigsten Merkmale und Besonderheiten der ARM-Architektur. Anhand verschiedener ARM Mikrocontroller- und ARM-Modul-Beispiele werden die umfangreichen Peripheriefunktionen und deren Einsatz für MSR-Aufgabenstellungen erläutert. Im Zusammenhang mit dezentralen MSR-Anwendungen sind ARM Mikrocontroller besonders für Vernetzungsaufgaben geeignet. Aus diesem Grund bietet das Buch eine Einführung in Ethernet-basierte TCP/IP-Netzwerke und die ARM-Integration in solche Netze. Dabei kommen auch Embedded-Betriebssysteme wie z. B. Linux zur Sprache

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'''Persönliche Lesermeinung:''' Ein sehr hilfreiches und gelungenes Buch wenn schon etwas Microcontroller-Erfahrung besitzt und zum Beispiel von reinen Risc- Microcontrollern auf einen [[Microcontroller]] der ARM-Architektur umsteigt. Schon nach dem Anlesen merkt man das der Autor wirklich was von der Materie versteht und sich dort richtig Zuhause fühlt. Perfekt wird unter anderem der Unterschied und der Zusammenhang der Architekturen und Microcontollerarten ([[Arm|ARM]], RISC, CISC, MSR) erläutert. Übersichtliche und endlich mal verständliche Diagramme helfen hier sehr. Natürlich wird auch Erläutert welche Entwicklungssystem, Betriebssysteme (z.B. wird auf Linux eingegangen) der ARM Baureihe verwendet werden können. Ein weiterer Schwerpunkt sind die verschiedenen MSR Schnittstellen wie [[UART]], SPI, [[I2C]], CAN, USB Ethernet und weitere.
Fazit: Obwohl das Buch nicht ganz neu ist, scheint es mir eine gutes Einführungswerk für diese doch recht schwere Materie zu sein, insbesondere wenn man auch schon mit kleineren 8 Bit Microcontrollern ([[Avr]]/Pic) gearbeitet hat.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 21:02, 7. Dez 2005 (CET)

Gebundene Ausgabe mit 379 Seiten
Erschienen im Franzis -Verlag September 2004
ISBN: 3772340172
Preis 39,95 Euro
Bezug: Buchhandel, Amazon etc.
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===Das große PIC-Mikro Handbuch, Autor Anne und Manfred König===
'''Klappentext:'''Die Autoren haben viele Jahre Erfahrung mit industriellen PIC-Mikro-Projekten. Sie behandeln das Thema aus der Sicht ihres Entwickler-Alltags. Dazu gehört auch die ganze Peripherie, also alles was um die PIC-Mikrocontroller herum von Bedeutung ist. Dazu zählen z.B. analoge Peripheriebausteine und die Entwicklungsumgebung, bestehend aus MPLAB inklusiv der Debugger und den Demoboards.
Dieses Buch richtet sich an Interessenten, die bereits erste Erfahrungen mit PIC-Mikrocontrollern gesammelt haben. Der Schwerpunkt liegt auf den neuen Entwicklungen der letzten Jahre. Dazu gehört natürlich in erster Linie die PIC18 Generation, die mit dem 16 Bit-Kern nicht nur höheren Programmierkomfort beinhaltet, sondern vor allem eine Fülle neuer technischer Möglichkeiten
bietet. Aber auch von den PICs mit 14 bzw. 12 Bit-Kern gibt es viel Neues zu berichten.

Aus dem Inhalt:
*Serielle Kommunikation
*PIC18
*Powermanagment
*Die neuen PIC10F und rfPIC
*PIC in Assembler programmieren
*Entwicklungssystem MPLAB 6.XX
*Der In-circuit-Debugger und Programmer ICD2
*Demoboards und Peripheriebausteine

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'''Persönliche Lesermeinung:'''Ich habe mir das Buch besorgt um auch mal einen Einblick in die PIC-Welt zu bekommen. Beurteilen kann ich das Buch nur als PIC-Einsteiger, da ich eigentlich vorwiegend mit [[AVR]]-Controllern arbeite. Das Buch ist gut strukturiert und geht sehr gut auf die einzelnen Features, Eigenschaften und Architekturen der PIC-Controller ein. Dabei wird auch schon die derzeit neue PIC18 Serie berücksichtigt. Register werden oft in Verbindung mit kleinen Assembler-Beispielen und anschaulichen Tabellen erläutert. Schade ist nur, das wohl keine Basic Entwicklungsumgebung auf der CD vorhanden ist. Dem Assemblerfreund dürfte jedoch das enthaltene MLAB Entwicklungssystem alles notwendige mitbringen. Etwas schade ist, das auf die Pic-Typen mit USB Schnittstelle nur relativ kurz eingegangen wird.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 16:05, 9. Dez 2005 (CET)

Gebundene Ausgabe mit 312 Seiten
Erschienen im Franzis-Verlag Februar 2005
Auflage: 1
ISBN: 3772359957
Preis: 39,95 Euro
Bezug: Buchhandel, Amazon etc.

== Elektronikbücher ==
=== Elektronik-Fibel, Patrik Schnabel ===
'''Lesermeinung von [[Benutzer:LUMA|Luma]]:''' Das Buch gibt einen Überblick über elektronische Grundlagen, Bauteile, Schaltungstechnik, Messtechnik und Digitaltechnik. Der Leser meint also, ein kompaktes Buch über Elektronik und alles was dazugehört in der Hand zu halten. Leider sind viele Kapitel viel zu oberflächlich und das Layout wurde wohl mit dem miserablen Programm, dem Layout leider fremd ist, einer bekannten Softwareschmiede geschaffen. Anders kann man sich das, an vielen Stellen, katastrophale Layout nicht erklären. Ein weiterer Kritikpunkt sind die miserablen Grafiken. Ansonsten ist das Buch ganz gut geeignet zum Nachschlagen geeignet. Ich empfehle das Buch allen, die sich in Elektronik noch nicht so gut auskennen und ein kompaktes Buch zum Nachschlagen suchen (also nicht nur Elektronikbastlern sondern auch Schülern). Als Alternative bietet sich die Website des Autors (siehe unten) an. Dort gibt es das ELKO in dem man sehr viele Informationen zum Thema finden kann.

[[Benutzer:LUMA|Luma]]

Autor: Patrick Schnabel Webseite: http://www.elektronik-fibel.de
245 Seiten, broschiert
ISBN 3-83114-59-03
Preis EUR 15,50
Bezugsquellen: Amazon, ...

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==Programmiersprachen==

===C Programmieren von Anfang an, Autor Helmut Erlenkötter===
Dieses Buch von Helmut Erlenkötter finde ich, ist sehr zu empfehlen.
Es bietet einen guten Einstieg in die Programmierung mit C für Ein- und Umsteiger.
Es ist meiner Meinung nach gut für 'blutige' Anfänger geeignet, denn es erklärt sehr genau, was passiert, und wo man aufpassen muss.

Nach jedem Kapitel werden Aufgaben gestellt, um das erworbene Wissen zu testen.

Es gibt viele Codebeispiele, bzw. die ganze Programmierung wird anhand von Codebeispielen erklärt.
Jeder Schritt in einem Listing wird gesondert erklärt, was die übersicht des Buches und der Listings enorm erhöht.

'''Die Kapitel:'''

# Prolog
# Erste Schritte
# Mit Zahlen arbeiten
# Entscheidungen treffen
# Wiederhohlen von Programmteilen
# Funktionen definieren
# Felder und Zeichenketten
# Variablen und Konstanten
# Der Präprozessor
# Pointer
# Kommandozeilenparameter
# Dateien benutzen
# Fehler kontrollieren
# Komplexe Dateitypen
# Programmiertechniken
# C und Objekte
# Anhang

Eine komplette ASCII-Tabelle befindet sich im Anhang.

Das Buch verfügt über einen großen und ausführlichen Glossar.

Sterne: * * * * *

'-by tobimc-'

by Helmut Erlenkötter
RORORO, ISBN 3-499-60074-9
Broschiert, 9,90€ (D)

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[[Bild:Buch-C.jpg]]
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===C++, Objektorientiertes Programmieren von Anfang an, Autor Helmut Erlenkötter===

Auch dieses Buch bietet sich für Ein- und Umsteiger an, da auch hier wieder von Anfang an auf die Eigenarten dieser Programmiersprache eingegangen wird. Zu Beginn werden die Unterschiede zwischen C und C++ aufgeführt und dann geht es auch schon sofort los. Wie in all seinen Büchern, geht der Autor sehr schön systematisch vor. Es werden immer wieder Beispiele genannt, die den behandelten Stoff aufnehmen. Er weist auf eventuelle Fehler hin, die gemacht werden können und spricht jede Änderung oder Neuerung sofort durch. Am Ende eines jeden Kapitels gibt es Aufgaben zu lösen. Alle Lösungen für diese Aufgaben finden sich am Ende des Buches. Und auch hier hat der Autor wieder eine Menge an zusätzlichen Daten in das Glossar gepackt und eine ASCII-Tabelle fehlt auch hier nicht.

Als weiterführendes Buch, nach "C programmieren von Anfang an" auf jedenfall zu empfehlen.

von Helmut Erlenkötter
ISBN 3-499-60077-3
Broschiert, 10,50 € (D)

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[[Bild:Buch-c--.jpg]]
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==Metallbearbeitung==
===Fachkunde Metall===

Das nahezu 600 Seiten starke Buch macht gleich beim Aufschlagen einen guten Eindruck. Keine langen Vorworte und Danksagungen, sondern auf Seite 3 eine grobe Übersicht der relevanten Themen.

#Längenprüftechnik
#Fertigungstechnik
#Werkstofftechnik
#Maschinen und Gerätetechnik
#Automatisierungstechnik
#Informationstechnik
#Elektrotechnik

Der groben Übersicht folgt ein detailliertes Inhaltsverzeichnis. Am Ende des Buches befindet sich ein Stichwortverzeichnis.

[[Bild:fachkundemetall.jpg|center]]

1) Längenprüftechnik:

Über Größen und Einheiten gelangt der Leser zu den Grundlagen der Messtechnik. Besonders gut gefiel mir hier die reich bebilderte Darstellung der möglichen Messfehler. Dies kommt gerade dem Anfänger zu Gute.
Vorgestellt werden neben den gängigen Messmitteln wie Stahlmaßstab, Messschieber (landläufig als Schieblehre bekannt), Bügelmessschraube (Mikrometer) und Messuhr (zum Ausrichten auf Dreh- und Fräsmaschinen) auch weiterführende Messmittel bis hin zu pneumatischen, induktiven und optischen Messverfahren.
Für ambitionierte Roboterbauer folgen noch weitere Kapitel in den Bereichen Oberflächenprüfung
Toleranzen und Passungen, Form und Lageprüfung

2) Fertigungstechnik:

Hier sind besonders die Kapitel a) Umformen und b) spanende Fertigung erwähnenswert.
Umformen (Verhalten der Werkstoffe und Biegeumformen) zu erwähnen.
Jeder, der schon mal ein Werkstück gebogen hat und nach dem Biegevorgang feststellte, dass die Maße nicht stimmten findet hier Abhilfe.
Der größte Block in diesem Abschnitt ist zweifellos die spanende Fertigung.
Darunter versteht man ganz profan alle Fertigungsverfahren, bei denen Späne anfallen.
Ausgehend von den Grundlagen der spanenden Fertigung, der Werkzeugschneide, Schneidstoffe und Kühlschmierstoffe werden die für den Hobby-Roboterbauer unumgänglichen Themen: Sägen, Bohren, Senken behandelt.
Hier hätte ich mir noch einen weiteren Block, der das Thema „Feilen“ behandelt, gewünscht. Gerade der Hobby-Roboterbauer ist in der Formgebung oft auf dieses Verfahren angewiesen.
Für den ambitionierten Roboterbauer werden selbstverständlich auch die Themen:
Reiben, Drehen, Fräsen, Schleifen sowie Vorrichtungen und Spannelemente reich bebildert abgehandelt.
Ein weiterer großer Block den kein Roboterbauer umgehen kann ist der des Fügens. Wie kommen meine Teile zueinander und welche Verfahren wende ich an? Schrauben, Pressen, Schnappen, Kleben, Löten, Schweißen? Diese Fragen werden dort geklärt.

3) Werkstofftechnik:

Wie ein roter Faden zieht sich auch in diesem Kapitel die saubere Gliederung durch das umfassende Thema. Angefangen von der Übersicht der Werk- und Hilfsstoffe über die Auswahl und Eigenschaften der Werkstoffe zum inneren Aufbau der Metalle.
Besonders interessant ist auch für den Hobby-Roboterbauer die Frage, mit welchem Werkstoff arbeite ich?
Diese Frage wird entsprechend den Klassifizierungen der Werkstoffe behandelt. Einen Stahl mit der Kennung „45 Cr Mo V 6-7“ kann man nach dem Studium der Kapitel zuordnen.
Leider ist das Kapitel der Nichteisenmetalle etwas kurz gehalten. Aluminium (als Leichtmetall) ist unter den Roboterbauern ein sehr beliebter Stoff. So wird zwar erwähnt, dass man Aluminium, ähnlich wie Stahl, härten kann, eine Beschreibung des Verfahrens fehlt aber.
Der Leser bekommt aber einen Überblick über die Nichteisenmetalle. Nach dem Studium der entsprechenden Seiten kommt beispielsweise kein Roboterbauer auf den Gedanken eine Gleitlagerung aus Aluminium-Aluminium zu bauen.
Die Themen: Sinterwerkstoffe, Keramische Werkstoffe, Wärmebehandlung der Stähle (ggf. auch für den Roboterbauer interessant), Werkstoffprüfung (Zugfestigkeit, Härte, Metallurgie usw.) werden ebenfalls besprochen.

Des weiteren findet sich ein eigenes Kapitel zur Korrosion und Korrosionsschutz in diesem Abschnitt.
Auf sechs Seiten wird beschrieben, wie es zur Korrosion kommt (incl. elektrochemischer Spannungsreihe). Korrosionsschutzmaßnahmen bis hin zu Fremdstromanoden (sog. Opferanoden) werden angesprochen.

Mit dem Themenkomplex der Kunststoffe geht es weiter. Ausgehend von „Eigenschaften und Verwendung“ über die Aufklärung bezüglich Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere bis hin zur Formgebung findet man einiges an Informationen. Insbesondere im Bereich der Weiterverarbeitung findet der Leser einige, auf die Industrie zugeschnittene Verfahren. Manches lässt sich aber, mit Kreativität, auch zu Hause durchführen.

Das Kapitel schließt mit den beiden Themen
Verbundwerkstoffe und, auch für uns wichtig, der Umweltproblematik der Werkstoffe.

4) Maschinen und Gerätetechnik:

Über die Einteilung der Maschinen (z.B: Kraftmaschinen, Arbeitsmaschinen usw.) und den Funktionseinheiten der Maschinen (welche exemplarisch an Beispielen wie CNC Werkzeugmaschine, Kraftfahrzeug, Klimaanlage besprochen werden), bis hin zu Sicherungseinrichtungen, sowie Bedienung und Instandhaltung gelangt man zu den für uns ebenfalls wichtigen Themen der:
Beanspruchung und Festigkeit. Die einzelnen Beanspruchungsfälle werden anhand von: Schraubverbindungen, Stiftverbindungen, Nietverbindungen und Welle-Nabe-Verbindungen besprochen.
Weiterhin werden auch Reibung und Schmierstoffe, Gleit und Wälzlager, Führungen, Dichtungen und Federn abgehandelt.
Nach durcharbeiten des Themenkomplexes kennt der Roboterbauer Begriffe wie statische Belastung und die drei Formen der dynamischen Belastung.
Zug-, Druck-, Abscher-, Biege-, Verdreh- (Torsions-), oder auch zusammengesetzte Beanspruchung werden exemplarisch und bebildert erläutert.

Weitere Themen sind die Schraubverbindung (Gewindearten, Einteilung, Verwendung), Schraubensicherung (sehr wichtig bei dynamischen Belastungen im Roboterbau), Stiftverbindungen (Zylinderstifte, Kegelstifte, Kerbstifte)
Nietverbindungen, Welle-Nabe-Verbindungen (formschlüssige, sowie kraftschlüssige)
Der große Komplex der Gleit- und Wälzlager, Führungen, Dichtungen und Federn wird hier sehr gut in Wort und Bild dargestellt.

Auf all diese Themen im einzelnen einzugehen würde den Rahmen dieser Besprechung bei weitem sprengen. Es ist für jeden Roboterbauer (auch ohne Drehmaschine mit Fräseinrichtung) ein lesenswertes Thema. Für die, welche eine kleine Drehmaschine und/oder Fräse ihr Eigen nennen geradezu ein Muss!
Weitere Themen in diesem Kapitel sind: Funktionseinheiten zur Energieübertragung (Wellen, Achsen, Kupplungen, Riementriebe, Kettentriebe, Zahnriementriebe, sowie Elektromotoren, für den Industriebedarf und Getriebe – Linearantriebe)
Die verbleibenden Abschnitte in diesem Kapitel (Montagetechnik und Fertigungseinrichtungen) orientieren sich weitestgehend an industrielle Bedürfnissen.

Zwischenfazit zu diesem Kapitel:
Ein, mit 108 Seiten sehr gut und kompakt abgehandelter Themenkomplex, der insbesondere für den Roboterbau sehr viele grundlegende Informationen im Bereich Mechanik vermittelt. Auch der Leser, welcher nicht über eine komplett ausgerüstete Metall-Werkstatt verfügt findet hier Anregungen, die oft mit einfachen Mitteln zu besseren Ergebnissen führen kann.

Auch der Laie wird nach dem Studium dieses Kapitel wissen, ob er ein metrisches Normalgewinde oder Feingewinde oder sogar ein Trapezgewinde einsetzen muss. Nehme ich ein Gleitlager oder Wälzlager. Benutze ich eine einfache Flachführung, Führung mit Kugelumlaufspindel oder ein Wälzführung mit Laufrollen. Möglichkeiten zum spannen von Riemen, Aufbau von Ketten Zahnrädern und Getrieben werden ebenfalls dargestellt.
Die Themen sind reich bebildert und mit zumindest einführenden Texten behandelt. Berechnungsbeispiele findet der Leser exemplarisch, aber nicht durchgängig. Dies macht auch Sinn, da ansonsten das Buch mit seinen nahezu 600 Seiten gesprengt würde. Die Berechnungen findet man in einem eigenen Mathe-Buch in Kombination mit dem Tabellenbuch. Beide werde ich zu einem späteren Zeitpunkt besprechen.

5) Automatisierungstechnik

Gerade der Roboter-Bauer ist besonders an der Automatisierungstechnik interessiert. Dieser Komplex wird in dem vorliegenden Buch auf ca. 80 Seiten behandelt.
Anhand von bebilderten Beispielen wird vieles in den Grundlagen gut dargestellt. Des weiteren bietet dieses Thema einen Einblick in die Pneumatik und Hydraulik. Logische Verknüpfungen, SPS und CNC – Steuerungen werden angeschnitten. Für einen Einstieg in die Thematik ist dieses Buch, auch aufgrund seiner Begriffsdefinitionen gut geeignet. Mikrocontroller-Programmierung, oder gar beispielhafte Lösungen im Bereich der Mikrocontroller findet man in einem Fachbuch der Metallkunde natürlich nicht
Das Thema der CNC-Maschinen incl. der Programmierung ist dann ausführlicher behandelt (26 Seiten). Wer also plant, sich eine kleine CNC- Fräse zuzulegen oder um(selbst)- zu bauen, findet in diesem Kapitel einiges an Informationen rund um die CNC-Maschine.

6) Informationstechnik

Das Kapitel Informationstechnik wird in die Bereiche Technische Kommunikation und Grundlagen der Computertechnik eingeteilt.
Hier findet man nur einen kleinen Abriss der ansonsten sehr umfangreichen Themen. Das Thema Technische Kommunikation ist zwar wichtig, aber dafür gibt es spezielle Bücher.
Zum Thema Computertechnik stelle ich die These auf, dass die Mehrzahl der Forum-User mehr darüber wissen, als in dem Buch beschrieben ist.

7) Elektrotechnik

Das Buch endet mit dem Thema Elektrotechnik.
Die Themen Spannung, Strom, Wiederstand (und deren Schaltungen), sowie Stromarten, Leistung und Arbeit, Überstrom-Schutzeinrichtungen und Fehler an elektrischen Anlagen und Schutzmaßnahmen, werden gerade für den Laien sehr gut und einführend beschrieben.

Die mitgelieferte CD ist überschrieben mit: „Bilder und Tabellen – interaktiv“.
Und damit ist die CD auch schon nahezu beschrieben.
Erwähnenswert wäre noch die Möglichkeit einzelne Ergänzungen in Form von bebilderten Abfragen (Schema: richtiger Begriff) vorzunehmen. Dies ermöglicht ein gewisses Training im Umgang mit den Fachtermini.

Die großen Möglichkeiten eines interaktiven Mediums zum Buch wurden hier zwar im Ansatz realisiert, aber bei weitem nicht voll genutzt. Möglich wäre z.B: ein Lexikon der Fachbegriffe, welche bei entsprechender Eingabe auf den Artikel in den Büchern (Fachkunde, Fachrechnen, Tabellenbuch) verweist, sowie eine kurze Darstellung auf dem Monitor (ggf. mit Grafik/Foto). Des weiteren könnte man eine online-Schnittstelle zu Wikipedia einrichten.
Der Ansatz der CD ist sicherlich gut, aber das Potenzial der Medien (CD-Rechner-Intenet) ist bei weitem nicht ausgereizt.

Fazit:

Obwohl das Buch in erster Linie auf die Arbeit in der industriellen Fertigung zugeschnitten ist, bringt es auch dem ambitionierten Hobby-Bastler einen reichen Zugewinn.
Ein wirklich lohnenswertes Buch für alle, die mit Metallen (und anderen Werkstoffen) oder Maschinen arbeiten und sich nicht scheuen, Zeit in die Durcharbeitung der für sie relevanten Themen zu investieren.
Die reiche Bebilderung (ein Bild sagt mehr als tausend Worte!), sowie die prägnante Beschreibung machen ein lernen mit diesem Buch sehr effektiv. Auch den Preis halte ich für mehr als gerechtfertigt.

[[Benutzer:Klingon77|Klingon77]] 20. Feb 2007 (CET)

Fachkunde Metall
Europa Verlag
Auflage: 54
Europa Verlags NR: 10129
ISBN 3-8085-1154-0

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[[Kategorie:Microcontroller]]
[[Kategorie:Software]]
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Robotikeinstieg]]
[[Kategorie:Elektronik]]

Buchvorstellungen

2008-12-01T14:20:09Z

Newbie.at: /* Reinigungsroboter selbst gebaut, Autor Heinz W. Katzenmeier */

http://www.roboternetz.de/wiki/uploads/Main/buchvorstellungen.jpg

==Robotik-Bücher==
===Grundlagen der Robotertechnik, Autor Heinz W. Katzenmeier===

Ein wirklich gutes Buch für echte Bastler. Am meisten werden sicherlich Roboter-Einsteiger von dem Buch profitieren, zumal auch Grundlagen wie Materialkunde, Bauformen, Einheiten-Tabellen und ein wenig Elektronik-Grundlagen angesprochen werden. Aber auch erfahrene Bastler werden eine ganze Menge Anregungen und Tipps in dem Buch finden.

Der Themenschwerpunkt des Buches liegt eindeutig im Bereich Mechanik und Konstruktion. Hier findet man praktische Tips, z.B. wie man aus Silikonkitt Silikonringe für den Antrieb bastelt. Wer kommt schon auf die Idee, Silikon auf einer Wasseroberfläche aufzutragen, um Silikonringe herzustellen?

Auch seltsame Roboter-Konstrukte, in Ball- oder Walzenform, werden beschrieben. Natürlich fehlen auch nicht die Krabbelkonstrukte mit mehreren Beinen und die herkömmlichen 3-Rad-Roboter.
Viele Roboterkonstruktionen kommen ganz ohne Elektronik aus, können jedoch trotzdem Hindernissen ausweichen. Dazu hat der Autor die seltsamsten Konstrukte und Mechaniken entworfen. Die Fotos sind leider alle in Schwarzweiss, ein bisschen mehr Farbe wäre wünschenswert. Aber die große Anzahl an verständlichen Zeichnungen machen während des Lesens die fehlenden Farbfotos wieder wett.

Der Autor geht bei seinen Konstruktionen recht einfache und leicht nachzubauende Wege, was insbesondere Mechanik-Neulinge erfreuen dürfte. So wird z.B. bei einem Getriebe der Motor einfach mit Heißkleber an einer Achse befestigt. Oder ein bisschen Papier zwischen den Zahnrädern sorgt dafür, dass diese nicht zu straff ineinander greifen. ''Also jede Menge praktischer Tips.''

Einziger Mangel ist das Thema Elektronik. Außer einer Transistor-, Relais- oder Spannungsregler-Schaltung findet man kaum was in dem Buch. Ganz zu schweigen von Microcontrollern, diese wurde im Buch ganz ausgeklammert.

Dennoch finde ich das Buch sehr lesenswert. Denn gerade mit Elektronik versierten Bastlern fehlen manchmal ein wenig Kenntnisse und Ideen zur Mechanik. Das Buch fördert einfach das Verständnis für die mechanischen Grundlagen. Es stellt einfache und funktionierende Systeme vor, welche die eigene Fantasie anregen und durch ein schnell eintretendes Erfolgserlebnis zu weiteren kreativen Versuchen inspirieren. Insbesondere in Verbindung mit einem Mikrocontroller können daraus interessante Sachen entstehen.

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Autor: Heinz W. Katzenmeier
231 Seiten
Format 17 x 23,5 cm (kartoniert)
€ 34,80 (D) / € 35,80 (A) / sFr 59,90
ISBN 3-89576-147-8

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:04, 16. Nov 2005 (CET)

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===Reinigungsroboter selbst gebaut, Autor Heinz W. Katzenmeier===

'''Klappentext:''' Robotertechnik ist in den letzten Jahren zunehmend in den Blick der Öffentlichkeit geraten. Nicht zuletzt aufgrund der immer häufiger werdenden Anwendungen im industriellen Bereich, im Spielzeugsektor und auch im Haushalt. Robotertechnik als Hobby ist besonders interessant und stellt eine außergewöhnliche Herausforderung dar, da dieses Hobby Fachgebiete wie Elektronik, Mechanik und Informatik verbindet. Es fördert daher in hohem Maße die Fähigkeit, vernetzt zu denken und komplexe, voneinander abhängige Sachverhalte zu erkennen.

Roboter-Wettbewerbe – wie zum Beispiel die alljährlich ausgetragene Roboter-Fußball-Weltmeisterschaft – sind ein besonderes Highlight, übersteigen allerdings in den meisten Fällen die Möglichkeiten eines Hobbyisten bei weitem. Andererseits ist der Aufbau eines vorgefertigten Bausatzes oder gar der Betrieb eines fertigen Roboters keine echte Herausforderung und wird schnell langweilig, zumal diese Roboter in der Regel auch keine realen Aufgaben erfüllen können. Besonders beeindruckend ist es, wenn ein Roboter sich nicht nur mehr oder weniger geschickt umher bewegt, sondern dabei gleichzeitig noch das Zimmer reinigt.

Dieses Buch stellt verschiedenste Möglichkeiten zum Selbstbau von Reinigungsrobotern vor; angefangen von einfachen mechanisch gesteuerten Wischrobotern bis hin zu komplexen, mikroprozessorgesteuerten Saugrobotern mit diversen Varianten der Hinderniserkennung. Dabei legt der Autor besonderen Wert auf die einfache und preiswerte Herstellung funktioneller Roboter.

[[Bild:buch_reinigungsroboter.jpg|center]]

'''Persönliche Meinung nach dem Lesen: '''Wer so fasziniert von dem Bau des perfekten Reinigungsroboters / [[Staubsaugerroboter]] ist, freut sich natürlich besonders, wenn er diesen Titel liest. Besondere Bewunderung verdient der Autor und Verlag, dass sie es wagen für die doch recht begrenzte Interessentengruppe ein eigenes Buch aufzulegen. Und in der Tat, es ist ein Buch, das sich von der ersten bis zur letzten Seite mit der Konstruktion von Reinigungsrobotern beschäftigt. Also auf Seitenfüller oder Werbung für kommerzielle Staubsaugerprodukte, wie man das manchmal in solchen Werken vorgesetzt bekommt, wurde verzichtet. Dass der Autor was von Robotern versteht und selbst ein Bastler ist, das ist ja schon von seinem Werk "Grundlagen der Robotertechnik" bekannt. Auch in diesem Buch steht eindeutig die Mechanik und Saugtechnik im Vordergrund, die Elektronik wird nahezu komplett ausgespart. Dies ist aber nicht weiter schlimm, denn zur Elektronik gibt es ja hier im Wiki oder im Roboternetz schon reichlich an Infos und geeigneten [[:Kategorie:Projekte|RN-Board-Bauanleitungen]], die verwendet werden könnten. Die große Schwierigkeit ist immer die Mechanik, und hier kann der Autor mit seinen Skizzen und Bildern gute Anregungen geben. Die Beschreibungen sind sehr einfach gehalten und richten sich nicht an Ingeneure, sondern an Bastler mit herkömmlichemn Technik-Verständnis. Dabei verwendet der Autor Bauelemente, die einfach zu beschaffen sind. Manchmal hätte man sich allerdings hier und da eine etwas ausführlichere und etwas professionellere Darstellung gewünscht. Eine große Kritik geht vor allem an den Verlag; viele Bilder sind nicht nur sehr klein, sondern alle Bilder sind auch Schwarzweiss gedruckt, teils auch nicht gerade sehr scharf. Ein Buch, das Anregungen zum Basteln geben soll, lebt auch von Bildern, hier wäre es unbedingt angebracht gewesen größere Farbbilder hinein zu bringen, damit man auch Details erkennen kann. Da es ja nun auch nicht gerade ein billiges Taschenbuch ist, kann man die Schwarzweiss-Bilder in solch einem Werk nicht verstehen.
Trotz aller Begeisterung über das Buch muss man sagen, dass sich Bastler, die sich schon sehr viel mit dem Thema beschäftigt haben, nicht allzuviel Neues erfahren, insbesondere im Hinblick auf Nachbau. Allerdings ist es auch immer schön, wenn man merkt, dass eigene Erfahrungen auf so manchen Seiten auch von professioneller Seite bestätigt werden. Zudem sind im Buch sehr viele Formeln und Tabellen enthalten, die beim Bau eines Reinigungsroboters nützlich sein können. Wie man bestimmte Sachen, wie Saugleistung messen oder vergleichen kann, ohne ein Messlabor zu haben, wird natürlich auch dargestellt.
'''Fazit:'''Für jemanden, der sich mit dieser Materie beschäftigt, ein Buch, das man einfach haben muss, auch wenn die Bilder verbesserungswürdig sind.
--[[Benutzer:Frank|Frank]] 10:19, 27. Jun 2006 (CEST)

Autor: Heinz W. Katzenmeier
Taschenbuch - 223 Seiten
Bezug: Amazon
Verlag: Elektor
Erscheinungsdatum: 19. Juni 2006
Auflage: 1
€ 34,80 (D) / € 35,80 (A) / sFr 59,9
ISBN: 3895761664

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===Robotergreifer, Autoren S. Hesse, G.J. Monkman, R. Steinmann, H. Schunk===

Mit dem Greifer wird die Verbindung zwischen einem Objekt und der Maschine hergestellt. Greifertechnik gehört daher zum Kernwissen in der Handhabungs- und Robotertechnik. Dieses Buch macht den Leser mit den Grundlagen dieser Technik vertraut. Da viele Bücher zur Robotertechnik nur sehr begrenzte Aussagen zum Greifer machen, wird in diesem Werk erstmals eine umfassende Darstellung mit dem Charakter eines Nachschlagewerkes geboten. Das Buch enthält etwa 500 Strichzeichnungen zur Greifertechnik und -anwendung. Dabei legen die Autoren Wert auf eine möglichst vollständige Abhandlung aller wichtigen Aspekte: Prinzipien, Bauformen, Kinematik, Steuerung, Sensorik, Wechselvorrichtungen, Sicherheit und Anwendungen.

Dieses Buch richtet sich nicht unbedingt an den Modellbauer oder Bastler erster kleiner autonomer Roboter, das merkt man schon ein wenig am Verkaufspreis. Wer sich aber eingehender auch mit Industrierobotern oder den mechanischen Grundkonzepten einer "Roboterhand" auseinandersetzen will oder muss, der findet in diesem Buch wirklich reichlich an Informationen. Vorbildlich ist wirklich die didaktische Aufbereitung des Werkes. Leicht verständliche Skizzen und Diagramme, fast auf jeder Seite, erleichtern den tiefen Einblick in diese doch ungeahnt vielseitige Materie.

Beschrieben werden unter anderem die verschiedenen Greiferklassen, Bauformen, ein geschichtlicher Rückblick in Sachen Greifer, Greifersenorik, Handachsen und Kinematik und praktisch angewandte Greiferanwendungen.

Über den Autor
Dr.-Ing. habil. Stefan Hesse ist Konstrukteur, hält Vorlesungen am FH Technikum Wien und ist seit vielen Jahren als Herausgeber, Autor bzw. Coautor selbstständig tätig. Prof. Gareth Monkman ist als Hochschullehrer an der FH Regensburg im Studiengang Elektrotechnik/Mechatronik tätig und durch viele Fachaufsätze und Vorträge international bekannt. Ralf Steinmann ist Leiter Vertrieb und Marketing Automation bei der SCHUNK GmbH & Co. KG, Obersulm. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Henrik Schunk ist Geschäftsführer der SCHUNK Intec Inc., Raleigh-Morrisville (USA).

Erschienen im Hanser Verlag Januar 2005
ISBN 3-446-22920-5
Bezug. z.B. Amazon
79 Euro

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===Embedded Robotics von Tilo Gockel, Rüdiger Dillmann===

'''Klappentext (Buchrückseite)'''
Das Thema Robotik ist so aktuell wie niemals zuvor, das zeigen nicht nur modernste Industrieanwendungen, das zeigt auch die zunehmende Anzahl von Lehrveranstaltungen an Schulen und Hochschulen, von Forschungsprogrammen und Interessengemeinschaften.

Leider wird der Zugang zu diesem Forschungsbereich nicht immer leicht gemacht. Wie kann man auch einfach und einprägsam solch komplexe Inhalte wie Drehzahlregelung, Lageregelung, Bahnplanung, Aktuatorik und Sensorik, Kognition im Allgemeinen und Bildverarbeitung im Besonderen vermitteln? Zusammen mit den Grundlagen zur zugehörigen Hardware und Programmierung? Und dies noch auf einem bezahlbaren und reproduzierbaren, transparenten Basissystem? Mit kostenfrei zugänglichen Software-Entwicklungswerkzeugen?

Dass es möglich ist, zeigt vorliegendes Buch.

Die Autorenschaft setzt sich zusammen aus Mitarbeitern des Institutes für Technische Informatik von Herrn Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Dillmann (ITEC, Universität Karlsruhe (TH)), die in zahlreichen Forschungs- und Industrieprojekten umfangreiche Erfahrungen im Bereich Robotik sammeln konnten und auch in der Lehre über die Jahre hinweg gelernt haben, dieses Wissen weiterzugeben.

Entstanden ist ein Buch, welches sowohl den interessierten Laien als auch den Fachmann anspricht. Die verwendete Mikrocontroller- und Mechanikplattform ermöglicht einen schnellen, robusten und kostengünstigen Aufbau der Experimente. Die zu Grunde liegende Methodik wird auf eine Art und Weise vermittelt, die eine Portierung auf komplexere Systeme einfach macht.

Aus dem Inhalt: Im vorliegenden Buch behandelt werden u.a. Grundlagen zu Mikrocontrollern (Entwicklungs-Toolchain, serielle Kommunikation usw.), Aktuatoren, Sensoren (LDRs, PSDs, optische Maus, Digitalkamera ...), Drehzahl- und Lageregelung, Bahnplanung, reflexbasiertes Verhalten, Subsumptionsnetzwerke, Bildverarbeitung und Realtime-Multitasking.

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'''Persönliche Meinung nach dem Lesen:'''
Nach Lesen des Klappentextes hatte ich den Eindruck ein ideales Buch auch für Robotik-Bastler zu bekommen. Leider wird das Buch für diesen Bereich nur zum Teil gerecht. Sehr gut gelungen sind die komplexeren Aufgabenstellungen, hier zeigt sich das fundiertes Wissen der Autoren (Gockel/Dillmann).
Besonders gefallen haben mir die Bereiche wie Regelungstechnik, Drehzahlregelung, Servo-Ansteuerung, Bildverarbeitung, Schnittstellenbeschreibung und einige mehr. Jedoch den Untertitel Praxisbuch wird es nur gerecht, wenn man ein spezielles Board von Elektor mit einem 8051 Controller nutzt. Alle Beispiele beziehen sich auf dieses Board bzw. Controller. Leider wird dieser Controllertyp im Hobbybereich nicht mehr so häufig verwendet, wodurch viele Informationen im Buches, wie Controllerbeschreibung, Compilerbeschreibung, Beispiele, Libarys etc. nur für Besitzer dieses Controllertyps von Intresse sein dürften. Auch der Bereich Mechanik wird praktisch kaum in dem Buch angesprochen. Sehr hilfreich sind zum Teil die Links die in einzelnen Kapiteln zu finden sind, allerdings hat man hier den Eindruck das das Linkarchiv zum Teil etwas älter ist.
'''Fazit:''' Ein ideales Buch für Besitzer eines 8051 Controllers und ein hilfreiches Buch für fortgeschrittenere Bastler die sich intensiverer mit einzelnen Thematiken wie Drehzahlregelung, Bildverarbeitung und anderen Schwerpunkten beschäftigen. Weniger hilfreich ist es für Einsteiger die mit anderem Controller arbeiten erste Experimente machen oder in Basic programmieren wollen.
--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:07, 16. Nov 2005 (CET)

Erschienen Elektor-Verlag
Erscheinungsdatum: 2005
ISBN 3895761559
Bezug. z.B. Amazon
39,80 Euro

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===Roboter Geschichte-Technik-Entwicklung, von Daniel Ichbiah===
'''Klappentext:''' Diener der Menschen

Die 1980er waren das Jahrzehnt des Computers, die 1990er das des Internets, die erste Dekade des 21. Jahrhunderts wird die der Roboter sein. In den USA, Japan und Europa kommt die Entwicklung von Robotern für alle Lebensbereiche immer mehr in Schwung. Den Weg dazu bahnten Science-Fiction-Schriftsteller, Filmemacher und Erfinder von Video-Spielen. Innerhalb der privaten Haushalte - angefangen von Kinderspielzeugen bis hin zu Staubsaugern, die selbständig ihre Arbeit verrichten - haben sich Roboter sanft, aber nachhaltig durchgesetzt. In der Medizintechnik sind sie nicht mehr wegzudenken, wenn es darum geht, Mikro-Operationen durchzuführen. Und auf dem Mars sind es selbstverständlich Roboter, die Missionen ausführen, die für ihre menschlichen Erfinder unmöglich wären.

Dieses reich illustrierte Buch spannt den Bogen von der verborgenen Mechanik in altägyptischen Götterstatuen über die Automaten und Androiden in Literatur und Film bis hin zu den Robotern in Industrie und Forschung. Der Fachjournalist und Roboterexperte Daniel Ichbiah erzählt in vielen Beispielen von Geschichte, Technik und Einsatz dieser faszinierenden Kreationen, die vom uralten Wunsch des Menschen zeugen, sich das Leben zu erleichtern.

Erschienen Knesebeck Verlag
Flexicover, 19 x 23 cm, 544 Seiten
Mit über 1.400 farbigen Abbildungen
Preis 35,00 €
ISBN 3896602764
Erscheinungstermin April 2005
Bezug u.a. Amazon

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[[Bild:rnbuchvorstellungroboter.jpeg|thumb|600px|center|Einige EInblicke in das Buch]]

'''Persönliche Meinung zum Buch:''' Kein Buch das Robotikbastlern Fachwissen vermittelt, sondern vielmehr ein Buch das sich einfach an interessierte Leser (auch Techniklaien) wendet. Eigentlich eine Art illustriertes Bilderbuch zum Thema Entwicklungen der Robotik. Beim ersten Blick erinnert das dreispaltige Layout mit den vielen Bildern ein wenig an ein gutes Lexikon. Zwar ist es kein Nachschlagewerk, aber auch nicht gerade ein Buch das man von vorne bis hinten Seite für Seite durchliest, dafür sind die Themenbereiche dann doch zu unterschiedlich. Es werden Entwicklungen bei den Spiel-, Staubsauger-, Haushalts-, Medizin-, Raumfahrt-, Meeresrobotern usw. aufgezeigt. Es wird über Roboter in Literatur-, Film- und Spielen berichtet, halt über alles was man mit dem Begriff Roboter verbinden kann oder über was schon mal in den Medien berichtet wurde. Dabei beeindrucken vorwiegend die großen seitenfüllenden Bilder die in bester Qualität abgedruckt wurden. Wer den Bereich der Robotik schon ein wenig verfolgt hat, wird leider sehr viele Bilder und Themenbereiche schon von zahlreichen Presseveröffentlichungen kennen. Kurze Texte und Interviews zwischen den Bildern vermitteln den derzeitigen Stand und die Zukunftsperspektiven des jeweiligen Bereiches aus Sicht von Wissenschaftlern oder Unternehmen.
Alles in allem ein Buch das technisch begeisterte Leser gedacht ist, die einfach einen Rundumblick für den Bereich ROBOTIK in einem Buch gebündelt im Regal stehen haben wollen. Bastler und Modellbauer die vielleicht tiefergehende Tips, Technikgrundlagen und anwendbares Wissen für ihr Hobby erwarten werden hier sicher nicht fündig. Bestenfalls kann das ein oder andere Bild Anregungen liefern mit welchen Themen man sich etwas mehr beschäftigen könnte. Aber das war ja auch nicht das Ziel des Buches.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 23:35, 30. Nov 2005 (CET)

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===Roboter selbst bauen von Ulli Sommer===

'''Klappentext (Buchrückseite)'''
Roboter zu bauen wurde in den letzten Jahren immer populärer. Das liegt zum einen daran, dass Mikrocontroller und die zusätzliche Peripherie immer günstiger werden, aber auch an Schulen wird mehr in Richtung Mikrocontroller und Robotik unterrichtet.

Dieses speziell für Praktiker geschriebene Buch bietet zahlreiche detaillierte Bauanleitungen inklusive Quellcode und Schaltplänen für den Einsteiger sowie für den fortgeschrittenen Roboter-Entwickler. Die Beispielprogramme sowie Schaltpläne können für eigene Entwicklungen übernommen werden und dienen somit als Bausteine für eigene Ideen. Besonderen Wert wurde bei den Anleitungen auf Nachbausicherheit gelegt, und selbstverständlich wurden alle Projekte vom Autor selbst aufgebaut und ausführlich getestet. Durch die zahlreichen Beispiele ist es immer ein gutes Nachschlagewerk, das nicht so schnell im Bücherregal landen wird.

'''Aus dem Inhalt:'''
- Ausflug in die Roboterwelt
- Planen eines Roboters
- Mechanische Bauteile und Materialien
- AVR Controller und BASCOM Basic
- PC zu BOT Interface per Funk (Die Roboter Steuerzentrale)
- Sensoren und Aktoren
- Fahrregler im Selbstbau
- Kamerasysteme
- Diverse Algorithmen

'''Selbstbauprojekte:'''
GPS Navigationssystem, Tischroboter TR-1, Robo-Control mit ATmega32, Cybot-Pimp, Rasenmähroboter Grasshopper Phip, Induktionsschleifen-System, On Screen Display im Eigenbau, 12-V-Bleigellader, diverse I²C Erweiterungen für das Robo-Controlboard, Der große Experimenttierroboter THX-1

'''Auf CD-ROM:'''
* Kompletter Quellcode zum Buch
* Tools zur einfachen Roboterentwicklung
* Steuern vom PC aus mit dem PC to Bot Interface
* Datenblätter zu den verwendeten Bauteilen

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'''Lesermeinungen:'''
Jeder, der sich intensiv mit Elektronik beschäftigt, kommt irgendwann auf den Roboter. Ein paar einfache Modelle habe ich auch schon gebaut, aber meist war die Mechanik eher kümmerlich. Ganz anders bei Ulli Sommer. Er zeigt mit diesem Buch, wie es richtig gemacht wird! Letzte Woche hatte ich Besuch von einem Freund, der sich aktuell intensiv mit Robotern beschäftigt. Es sah das Buch auf meinem Schreibtisch liegen, griff es sich und las es quer. Seine Reaktion sagt es besser, als ich es könnte: Da steht ja wirklich alles drin, was aktuell machbar ist, alle wichtigen Sensoren, Motoren, Treiber sind beschreiben, kein Thema fehlt, das man beachten sollte, wenn man Roboter baut! Was mich persönlich besonders interessiert hat, sind neue Motortreiber, die über den üblichen ULN2803 hinausgehen. Und da findet sich eine Menge. Sehr gut gefällt mir auch, dass durchgehend AVR-Controller mit BASCOM verwendet werden. Und für die PC-Seite der Steuerung wird VB.NET eingesetzt. Alles in Allem: Über 300 Seiten, prall gefüllt mit wertvollem Fachwissen, ein echtes Standardwerk zur Robotertechnik!

B.K.

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'''Meinungen zum Buch:'''

This is a book in the German language. I received my copy today. When you can read German you are lucky! Why? Because this is a must have book! This book covers it all : Servo's, small motors, big motors, the AVR, small robots, advanced robots, even with GPS , and a real big Robot you can use for your own 'Star Wars movie'. There working/theory is explained, there are pictures and lots of cool projects. After you have read or browsed the book, you can only admit that i did not say too much about it! When it have finished the book completely I will give an update about the book. For those who can not read German, just hope that an English version will be released. Or ask the publisher.

Mark Alberts
MCS

Ein tolles Buch vor allem auch für Praktiker. Das Buch enthält zahlreiche Themen und Projekte die auch im Roboternetz immer wieder diskutiert werden. Beliebte Boards wie [[RN-Control]] und viele andere Robotikhardware.de-Komponenten werden erläutert und programmiert. Neben der Beschreibung zahlreicher Sensoren sind auch praktische [[Bascom]]-Beispielprogramme vorhanden. Wer sich im Roboternetz wohl fühlt wird auch dieses Buch mögen.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 13:41, 27. Mär 2008 (CET)

Erschienen Franzis-Verlag
Erscheinungsdatum: Feb 2008
ISBN 978-3-7723-4109-0
Bezug. z.B. Robotikhardware.de, Conrad-Electronic, Franzis, Amazon
49,95 Euro

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==Mikrocontroller-Bücher==
===Programmieren der AVR RISC Mikrocontroller mit BASCOM-AVR, Autor Claus Kühnel===
Das beliebte AVR Bascom-Buch von Claus Kühnel ist nun in einer völlig überarbeiteten und erweiterten Auflage erschienen. Ganze 376 Seiten umfasst dieses wirklich umfangreiche Werk.
Das Buch wurde nun auch um die neueren AVR –Typen AVR-Tiny und AVR-Mega erweitert. Also es wird nicht nur die Entwicklungsumgebung des Bascom Basic Compilers erläutert, sondern auch die Möglichkeiten der einzelen AVR-Controller. Dazu findet man zahlreiche Beispiele und ganz Applikationen im Buch. Angesprochen werden die Installation der IDE, der eingebauten Simulator, eingebaute Entwicklungstools wie LCD-Designer, Terminal-Emulator, Libary Manager als auch einige AVR-Starterkits. Bei den Starterkits ist das noch recht neue rn-Control leider noch nicht dabei, dennoch lassen sich die meisten Dinge auch auf rn-control übertragen und dort nachvollziehen.

Im Buch werden auch wichtige Schnittstellen wie SPI, USART, SPI (Hard- und Software), I2C-Bus (Hard- und Software), 1-Wire-Bus uvm. erläutert. Auch dazu findet man Programme, die einem beim Umsetzen in die Praxis helfen. Aber auch der Anschluss und die Programmierung externer Hardware, Motoren, DOT-Matrix-Anzeigen, LEDs, Matrix-Tastaturen und PC-AT-Tastaturen werden erläutert.

Ein wirklich sehr gelungenes Buch!

[[Bild:Buch_kuehnelbascom.png|center]]

Auch wenn einige Kapitel des Buches nicht unbedingt für Anfänger geeignet sind, so bleiben wegen des Umfangs immer noch genügend interessante Seiten übrig. Mein bisheriges Lieblingsbuch!
--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:18, 16. Nov 2005 (CET)

Autor: Claus Kühnel
376 Seiten
ISBN 3-907857-04-68
Preis EUR 34,95
Bezugsquelle. u.A. Amazon,robotikhardware.de

===AVR-Mikrocontroller Lehrbuch, Autor Roland Walter===

Warum schwer, wenn es auch einfach geht? - Das Buch führt leicht verständlich in die Welt der AVR-Mikrocontroller ein. Systematisch, Schritt für Schritt, mit der Hochsprache Basic und vielen gut kommentierten Beispiel-Listings. Was auch erwähnt werden muß: Der Stoff ist dicht und das Buch verzichtet auf "Seitenschinderei".
Als Programmiersprache wird der sehr effiziente Bascom-AVR-Basic-Compiler verwendet, der auch in einer kostenlosen Version erhältlich ist. Es wurde darauf geachtet, daß die Beispiel-Listings auch für C-Programmierer leicht verständlich sind. Darüber hinaus ist im Buch eine kurze Einführung zu C (AVR-GCC) von Wolfgang Neudert enthalten.
Als Grundlage dient der AVR-Typ ATmega8. Dieser preiswerte AVR ist durch seine umfangreiche Ausstattung gut geeignet, um als Beispiel für die gesamte AVR-Serie dienen zu können. Am Ende soll der Leser in der Lage sein, sich andere AVR-Typen selbst erschließen zu können.
Für die AVR-Experimente wurde ein einfaches und übersichtliches Experimentierboard entworfen und es werden verschiedene Fertig- und Selbstbau-Programmieradapter vorgestellt. Das Experimentierboard kann als Bauteilesatz mit Platine fertig gekauft oder selbst aufgebaut werden.
Das Buch hat 224 Seiten, drurchgängig Farbdruck. Zum Buch gehört eine CD-ROM mit der nötigen Software, den Beispielprogrammen und den Datenblättern.

Bestellung: Das Buch kann über die Webseite www.rowalt.de oder www.robotikhardware.de bestellt werden sowie über ausgewählte Elektronik-Händler. Bestellungen über den normalen Buchhandel sind bislang nicht möglich sein.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:20, 16. Nov 2005 (CET)

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===AVR-RISC Mikrocontroller, Autor Wolfgang Trampert===

Der Leser soll durch dieses Buch in die Lage versetzt werden, eigene Schaltungen mit diesen in fortschrittlicher RISC-Architektur entwickelten AVR-Controllern zu entwerfen, aufzubauen und zu testen.
Ein Programmiergerät für den Download selbst erstellter Programme in das Flash-EPROM des Controllers wird ebenso vorgestellt, wie eine Vielzahl von Anwendungsbeispielen für diese AVR Controllergeneration. Auf der dem Buch beiliegenden CD-ROM werden neben einem voll funktionsfähigen Assembler und einem Simulator für den Test eigener Programme alle Quell-Codes der vorgestellten Anwendungsbeispiele mitgeliefert und können vom Leser unmittelbar in eigene Projekte übernommen werden. Das Buch wendet sich an Entwickler, Ingenieure, Auszubildende, Studenten und Dozenten sowie an engagierte Hobbyelektroniker, kurz gesagt an alle, die diese neue Generation von Single-Chip-Controllern kennen und verstehen lernen wollen

Aus dem Inhalt: CPU; Zeitgeber, Zähler; Watchdog Timer; Asynchrone Datenübertragung über die Ein-/Ausgabe-Ports; Befehlsvorrat; Das AVR-Studio; AVR-Controller; AVR-Applikation; C-Datenblätter Angaben zum CD-Inhalt: Vollversion des AVR-Assemblers, Vollversion des AVR- Studios, Der Sourcecode aller Programme, Datenblätter aller AVR-Controller, AVR- Applikationen, C-Datenblätter

Das Buch eignet sich sehr gut auch als Nachschlagewerk und zur Vertiefung bestimmter Techniken. So wird beispielsweise der I2C-Bus in kaum einem anderen Buch so ausführlich, genau und verständlich erläutert wie in diesem Buch. Da sich ein Großteil der Seiten sehr ausfühlich das AVR Assembler Entwicklungssystem sowie die einzelnen Assemblerbefehlen befasst, dürfte das Buch für für Assembler-Einsteiger von besonderem Nutzen sein.

Ein Manko des Buches ist, dass die neue AVR MEGA-Controllerserie (z.B auch der Mega32 von rn-control) noch nicht konkret im Buch angesprochen wird. Konkret werden vorwiegend kleinere AVR Controller behandelt, welche heute eigentlich nur noch in geringer Zahl zum Einsatz kommen dürften, zumindest bei Hobby-Bastlern. Auch die oft eingesetzten Entwicklungssysteme GCC C-Compiler und Bascom-Basic werden leider noch nicht in dem Buch angesprochen. Dennoch ist das Buch wegen verschiedener Hardware-Grundlagen als Nachschlagewerk unbedingt empfehlenswert.

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Gebundene Ausgabe 462 Seiten
Franzis Verlag
ISBN 3772354769
Bezug: Buchhandel / Amazon.de

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===BASCOM-AVR – Sprachbefehle, Autor Mario Meissner===
Dieses Buch stammt vom Autor Mario Meissner, welcher bereits ein anderes Bascom-Buch geschrieben hat. In diesem Werk beschäftigt er sich ausschließlich mit der Beschreibung aller Bascom-Basic-Befehle. Damit ergänzt das Buch hervorragend alle bisher erschienen Bascom-Bücher, die vorwiegend ausgewählte Möglichkeiten der Controller und bestimmte Aspekte der Programmiersprache behandeln.
Dass auch eine umfassende Befehlsbeschreibung noch notwendig war, zeigt schon der enorme Umfang des Buches. Es ist ein Wälzer von über 530 Seiten entstanden!!! Allein das zeigt, welche Möglichkeiten in dieser zum Teil noch unterschätzen Programmiersprache stecken.

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Das neue Buch umfasst im wesentlichen den kompletten Inhalt der hervorragenden englischsprachigen Dokumentation, welche sonst nur als Help-File mitgeliefert wird. Das Ganze ist auch ähnlich übersichtlich gegliedert:

* Befehl
* Parameter
* Erläuterung
* Verzweigungen zu ähnlichen Befehlen
* Democode

Auch wenn große Teile des Buches sehr ähnlich dem englischen Help-File sind, so bietet das Buch selbst für Leser mit guten englisch Kenntnissen eine echte Hilfe. Denn wer liest schon eine Help-Datei so gigantischen Ausmaßes wirklich seitenweise durch? Dies führt dazu, dass man über die Existenz vieler Befehle einfach gar nicht informiert ist.
Ein gedrucktes Buch dagegen ermuntert doch immer ein wenig zum Blättern. Ich bin sicher, dass der Leser noch zahlreiche Befehle findet, die er schon längst hätte brauchen können, aber von deren Existenz er einfach nichts wusste. Auch mir ist es so gegangen, obwohl ich schon einige Bücher zu Bascom gelesen habe und auch recht oft die Help-Datei zu Rate ziehe.
Besonders angenehm ist, dass auch die Kommentarzeilen innerhalb der zahlreichen Beispiele nicht in englisch sondern in deutsch gehalten sind. Zudem sind auch neuste Bascom Zusatz-Libarys bereits in dem Buch aufgeführt.

Alles in allem ist ein wirklich gutes Referenzwerk zum Nachschlagen entstanden. Es eignet sich keinesfalls nur für Einsteiger sondern ohne Zweifel auch für erfahrene Programmierer. Ideal also auch für Roboter-Bastler, die sich für AVR-Boards, wie zum Beispiel Eigenentwicklungen, [[RN-Control]], RNBFRA-Board und andere entschieden haben.

Autor: Marius Meissner
Auflage , 8/2004
Deutsch , ca. 538 Seiten
broschiert , inkl. 1 CD
ISBN: nicht vorhanden
Preis: 41,73 Euro inkl. Mwst.
Bestellung nur über:
Autor Mario Meissner http://bascom-avr.de/Buch.aspx?ID=2
oder http://robotikhardware.de

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===Softwareentwicklung in C für Mikroprozessoren und Mikrocontroller, Autor Jörg Wiegelmann===

Dieses Buch bietet eine allgemeine, praxisorientierte Einführung sowie einen Praxisteil. Der allgemeine Teil ist möglichst werkzeug- und prozessorunabhängig aufgebaut. Er enthält und beschreibt mit zahlreichen praxisbezogenen Tipps alle notwendigen Grundlagen, Werkzeuge und Informationen wie Einführung in C, Compiler, Linker, Library, Make, C-Programmierung für Embedded-Systeme, Quellcode, Tools und Entwicklungsumgebung, Systemdesign und objektorientierte Programmierung. Neben neuen Abschnitten zu Softwarekomplexität und Dokumentation sind zahlreiche Detailverbesserungen und Erweiterungen eingeflossen.

Im Praxisteil wird das theoretisch dargestellte Wissen in einer kompletten, aktualisierten Fallstudie veranschaulicht und vertieft. Die Werkzeuge und der Prozessor der Fallstudie sind so ausgewählt, dass eine Umsetzung mit möglichst geringem Aufwand erfolgen kann.

Wer eigene Projekte in C für Embedded-Systeme entwickeln möchte, findet somit in diesem Buch alles Notwendige.

Die beiliegende CD-ROM enthält eine Vielzahl von aktuellen, nützlichen Programmen für die Praxis in der Softwareentwicklung wie Gnu-C-Compiler, Software und Beschreibung zum Selbstbau eines Low-Cost-Programmiergerätes, Software zur Verwaltung, Komplexitätsanalyse und Dokumentation von Quellcode, eine Softwareentwicklungsumgebung und die im Buch behandelte Fallstudie als kompletten Quellcode. Alle beigefügten Programme sind Vollversionen und in ihrem Einsatz nicht beschränkt.

Broschiert - 309 Seiten - Hüthig
Erscheinungsdatum: September 2004
ISBN: 3778529439
39,80 Euro
Bezug: z.B. Amazon.de

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===Messen,Steuern und Regeln mit ARM-Microcontrollern, Autor Klaus-Dieter Walter===
'''Klappentext:''' Messen, Steuern und Regeln mit ARM-Mikrocontrollern Mikrocontroller sind in der Elektronik heute allgegenwärtig. Meist unbemerkt versehen diese programmierbaren, integrierten Bausteine ihren Dienst. Ob in einer Waschmaschine, einem Handy oder in der ABS-Bremsanlage eines Autos -immer sind Mikrocontroller am Werk. ARM ist die Bezeichnung für eine 32-bit-Mikrocontroller-Architektur. Namensgebend ist die englische Firma ARM Limited. Diese Firma produziert selbst keine Mikrocontroller, vertreibt aber Lizenzen an Lizenznehmer, die ARM-basierte Mikrocontroller entwickeln, fertigen und vermarkten. ARM Mikrocontroller bieten beachtliche Leistungsmerkmale zu einen günstigen Preis, weshalb sich diese Leistungsklasse sehr rasant verbreitet hat. ARM-Mikrocontroller bilden das Herz vieler eingebetteter Systeme (Embedded Systems). Dieses Buch bietet eine Einführung in die wichtigsten Merkmale und Besonderheiten der ARM-Architektur. Anhand verschiedener ARM Mikrocontroller- und ARM-Modul-Beispiele werden die umfangreichen Peripheriefunktionen und deren Einsatz für MSR-Aufgabenstellungen erläutert. Im Zusammenhang mit dezentralen MSR-Anwendungen sind ARM Mikrocontroller besonders für Vernetzungsaufgaben geeignet. Aus diesem Grund bietet das Buch eine Einführung in Ethernet-basierte TCP/IP-Netzwerke und die ARM-Integration in solche Netze. Dabei kommen auch Embedded-Betriebssysteme wie z. B. Linux zur Sprache

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http://images-eu.amazon.com/images/P/3772340172.03.MZZZZZZZ.jpg
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'''Persönliche Lesermeinung:''' Ein sehr hilfreiches und gelungenes Buch wenn schon etwas Microcontroller-Erfahrung besitzt und zum Beispiel von reinen Risc- Microcontrollern auf einen [[Microcontroller]] der ARM-Architektur umsteigt. Schon nach dem Anlesen merkt man das der Autor wirklich was von der Materie versteht und sich dort richtig Zuhause fühlt. Perfekt wird unter anderem der Unterschied und der Zusammenhang der Architekturen und Microcontollerarten ([[Arm|ARM]], RISC, CISC, MSR) erläutert. Übersichtliche und endlich mal verständliche Diagramme helfen hier sehr. Natürlich wird auch Erläutert welche Entwicklungssystem, Betriebssysteme (z.B. wird auf Linux eingegangen) der ARM Baureihe verwendet werden können. Ein weiterer Schwerpunkt sind die verschiedenen MSR Schnittstellen wie [[UART]], SPI, [[I2C]], CAN, USB Ethernet und weitere.
Fazit: Obwohl das Buch nicht ganz neu ist, scheint es mir eine gutes Einführungswerk für diese doch recht schwere Materie zu sein, insbesondere wenn man auch schon mit kleineren 8 Bit Microcontrollern ([[Avr]]/Pic) gearbeitet hat.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 21:02, 7. Dez 2005 (CET)

Gebundene Ausgabe mit 379 Seiten
Erschienen im Franzis -Verlag September 2004
ISBN: 3772340172
Preis 39,95 Euro
Bezug: Buchhandel, Amazon etc.
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===Das große PIC-Mikro Handbuch, Autor Anne und Manfred König===
'''Klappentext:'''Die Autoren haben viele Jahre Erfahrung mit industriellen PIC-Mikro-Projekten. Sie behandeln das Thema aus der Sicht ihres Entwickler-Alltags. Dazu gehört auch die ganze Peripherie, also alles was um die PIC-Mikrocontroller herum von Bedeutung ist. Dazu zählen z.B. analoge Peripheriebausteine und die Entwicklungsumgebung, bestehend aus MPLAB inklusiv der Debugger und den Demoboards.
Dieses Buch richtet sich an Interessenten, die bereits erste Erfahrungen mit PIC-Mikrocontrollern gesammelt haben. Der Schwerpunkt liegt auf den neuen Entwicklungen der letzten Jahre. Dazu gehört natürlich in erster Linie die PIC18 Generation, die mit dem 16 Bit-Kern nicht nur höheren Programmierkomfort beinhaltet, sondern vor allem eine Fülle neuer technischer Möglichkeiten
bietet. Aber auch von den PICs mit 14 bzw. 12 Bit-Kern gibt es viel Neues zu berichten.

Aus dem Inhalt:
*Serielle Kommunikation
*PIC18
*Powermanagment
*Die neuen PIC10F und rfPIC
*PIC in Assembler programmieren
*Entwicklungssystem MPLAB 6.XX
*Der In-circuit-Debugger und Programmer ICD2
*Demoboards und Peripheriebausteine

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http://images-eu.amazon.com/images/P/3772359957.03.MZZZZZZZ.jpg
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'''Persönliche Lesermeinung:'''Ich habe mir das Buch besorgt um auch mal einen Einblick in die PIC-Welt zu bekommen. Beurteilen kann ich das Buch nur als PIC-Einsteiger, da ich eigentlich vorwiegend mit [[AVR]]-Controllern arbeite. Das Buch ist gut strukturiert und geht sehr gut auf die einzelnen Features, Eigenschaften und Architekturen der PIC-Controller ein. Dabei wird auch schon die derzeit neue PIC18 Serie berücksichtigt. Register werden oft in Verbindung mit kleinen Assembler-Beispielen und anschaulichen Tabellen erläutert. Schade ist nur, das wohl keine Basic Entwicklungsumgebung auf der CD vorhanden ist. Dem Assemblerfreund dürfte jedoch das enthaltene MLAB Entwicklungssystem alles notwendige mitbringen. Etwas schade ist, das auf die Pic-Typen mit USB Schnittstelle nur relativ kurz eingegangen wird.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 16:05, 9. Dez 2005 (CET)

Gebundene Ausgabe mit 312 Seiten
Erschienen im Franzis-Verlag Februar 2005
Auflage: 1
ISBN: 3772359957
Preis: 39,95 Euro
Bezug: Buchhandel, Amazon etc.

== Elektronikbücher ==
=== Elektronik-Fibel, Patrik Schnabel ===
'''Lesermeinung von [[Benutzer:LUMA|Luma]]:''' Das Buch gibt einen Überblick über elektronische Grundlagen, Bauteile, Schaltungstechnik, Messtechnik und Digitaltechnik. Der Leser meint also, ein kompaktes Buch über Elektronik und alles was dazugehört in der Hand zu halten. Leider sind viele Kapitel viel zu oberflächlich und das Layout wurde wohl mit dem miserablen Programm, dem Layout leider fremd ist, einer bekannten Softwareschmiede geschaffen. Anders kann man sich das, an vielen Stellen, katastrophale Layout nicht erklären. Ein weiterer Kritikpunkt sind die miserablen Grafiken. Ansonsten ist das Buch ganz gut geeignet zum Nachschlagen geeignet. Ich empfehle das Buch allen, die sich in Elektronik noch nicht so gut auskennen und ein kompaktes Buch zum Nachschlagen suchen (also nicht nur Elektronikbastlern sondern auch Schülern). Als Alternative bietet sich die Website des Autors (siehe unten) an. Dort gibt es das ELKO in dem man sehr viele Informationen zum Thema finden kann.

[[Benutzer:LUMA|Luma]]

Autor: Patrick Schnabel Webseite: http://www.elektronik-fibel.de
245 Seiten, broschiert
ISBN 3-83114-59-03
Preis EUR 15,50
Bezugsquellen: Amazon, ...

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http://www.elektronik-fibel.de/uploads/elektronik-fibel/cover.gif
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==Programmiersprachen==

===C Programmieren von Anfang an, Autor Helmut Erlenkötter===
Dieses Buch von Helmut Erlenkötter finde ich, ist sehr zu empfehlen.
Es bietet einen guten Einstieg in die Programmierung mit C für Ein- und Umsteiger.
Es ist meiner Meinung nach gut für 'blutige' Anfänger geeignet, denn es erklärt sehr genau, was passiert, und wo man aufpassen muss.

Nach jedem Kapitel werden Aufgaben gestellt, um das erworbene Wissen zu testen.

Es gibt viele Codebeispiele, bzw. die ganze Programmierung wird anhand von Codebeispielen erklärt.
Jeder Schritt in einem Listing wird gesondert erklärt, was die übersicht des Buches und der Listings enorm erhöht.

'''Die Kapitel:'''

# Prolog
# Erste Schritte
# Mit Zahlen arbeiten
# Entscheidungen treffen
# Wiederhohlen von Programmteilen
# Funktionen definieren
# Felder und Zeichenketten
# Variablen und Konstanten
# Der Präprozessor
# Pointer
# Kommandozeilenparameter
# Dateien benutzen
# Fehler kontrollieren
# Komplexe Dateitypen
# Programmiertechniken
# C und Objekte
# Anhang

Eine komplette ASCII-Tabelle befindet sich im Anhang.

Das Buch verfügt über einen großen und ausführlichen Glossar.

Sterne: * * * * *

'-by tobimc-'

by Helmut Erlenkötter
RORORO, ISBN 3-499-60074-9
Broschiert, 9,90€ (D)

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[[Bild:Buch-C.jpg]]
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===C++, Objektorientiertes Programmieren von Anfang an, Autor Helmut Erlenkötter===

Auch dieses Buch bietet sich für Ein- und Umsteiger an, da auch hier wieder von Anfang an auf die Eigenarten dieser Programmiersprache eingegangen wird. Zu Beginn werden die Unterschiede zwischen C und C++ aufgeführt und dann geht es auch schon sofort los. Wie in all seinen Büchern, geht der Autor sehr schön systematisch vor. Es werden immer wieder Beispiele genannt, die den behandelten Stoff aufnehmen. Er weist auf eventuelle Fehler hin, die gemacht werden können und spricht jede Änderung oder Neuerung sofort durch. Am Ende eines jeden Kapitels gibt es Aufgaben zu lösen. Alle Lösungen für diese Aufgaben finden sich am Ende des Buches. Und auch hier hat der Autor wieder eine Menge an zusätzlichen Daten in das Glossar gepackt und eine ASCII-Tabelle fehlt auch hier nicht.

Als weiterführendes Buch, nach "C programmieren von Anfang an" auf jedenfall zu empfehlen.

von Helmut Erlenkötter
ISBN 3-499-60077-3
Broschiert, 10,50 € (D)

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[[Bild:Buch-c--.jpg]]
</center>

==Metallbearbeitung==
===Fachkunde Metall===

Das nahezu 600 Seiten starke Buch macht gleich beim Aufschlagen einen guten Eindruck. Keine langen Vorworte und Danksagungen, sondern auf Seite 3 eine grobe Übersicht der relevanten Themen.

#Längenprüftechnik
#Fertigungstechnik
#Werkstofftechnik
#Maschinen und Gerätetechnik
#Automatisierungstechnik
#Informationstechnik
#Elektrotechnik

Der groben Übersicht folgt ein detailliertes Inhaltsverzeichnis. Am Ende des Buches befindet sich ein Stichwortverzeichnis.

[[Bild:fachkundemetall.jpg|center]]

1) Längenprüftechnik:

Über Größen und Einheiten gelangt der Leser zu den Grundlagen der Messtechnik. Besonders gut gefiel mir hier die reich bebilderte Darstellung der möglichen Messfehler. Dies kommt gerade dem Anfänger zu Gute.
Vorgestellt werden neben den gängigen Messmitteln wie Stahlmaßstab, Messschieber (landläufig als Schieblehre bekannt), Bügelmessschraube (Mikrometer) und Messuhr (zum Ausrichten auf Dreh- und Fräsmaschinen) auch weiterführende Messmittel bis hin zu pneumatischen, induktiven und optischen Messverfahren.
Für ambitionierte Roboterbauer folgen noch weitere Kapitel in den Bereichen Oberflächenprüfung
Toleranzen und Passungen, Form und Lageprüfung

2) Fertigungstechnik:

Hier sind besonders die Kapitel a) Umformen und b) spanende Fertigung erwähnenswert.
Umformen (Verhalten der Werkstoffe und Biegeumformen) zu erwähnen.
Jeder, der schon mal ein Werkstück gebogen hat und nach dem Biegevorgang feststellte, dass die Maße nicht stimmten findet hier Abhilfe.
Der größte Block in diesem Abschnitt ist zweifellos die spanende Fertigung.
Darunter versteht man ganz profan alle Fertigungsverfahren, bei denen Späne anfallen.
Ausgehend von den Grundlagen der spanenden Fertigung, der Werkzeugschneide, Schneidstoffe und Kühlschmierstoffe werden die für den Hobby-Roboterbauer unumgänglichen Themen: Sägen, Bohren, Senken behandelt.
Hier hätte ich mir noch einen weiteren Block, der das Thema „Feilen“ behandelt, gewünscht. Gerade der Hobby-Roboterbauer ist in der Formgebung oft auf dieses Verfahren angewiesen.
Für den ambitionierten Roboterbauer werden selbstverständlich auch die Themen:
Reiben, Drehen, Fräsen, Schleifen sowie Vorrichtungen und Spannelemente reich bebildert abgehandelt.
Ein weiterer großer Block den kein Roboterbauer umgehen kann ist der des Fügens. Wie kommen meine Teile zueinander und welche Verfahren wende ich an? Schrauben, Pressen, Schnappen, Kleben, Löten, Schweißen? Diese Fragen werden dort geklärt.

3) Werkstofftechnik:

Wie ein roter Faden zieht sich auch in diesem Kapitel die saubere Gliederung durch das umfassende Thema. Angefangen von der Übersicht der Werk- und Hilfsstoffe über die Auswahl und Eigenschaften der Werkstoffe zum inneren Aufbau der Metalle.
Besonders interessant ist auch für den Hobby-Roboterbauer die Frage, mit welchem Werkstoff arbeite ich?
Diese Frage wird entsprechend den Klassifizierungen der Werkstoffe behandelt. Einen Stahl mit der Kennung „45 Cr Mo V 6-7“ kann man nach dem Studium der Kapitel zuordnen.
Leider ist das Kapitel der Nichteisenmetalle etwas kurz gehalten. Aluminium (als Leichtmetall) ist unter den Roboterbauern ein sehr beliebter Stoff. So wird zwar erwähnt, dass man Aluminium, ähnlich wie Stahl, härten kann, eine Beschreibung des Verfahrens fehlt aber.
Der Leser bekommt aber einen Überblick über die Nichteisenmetalle. Nach dem Studium der entsprechenden Seiten kommt beispielsweise kein Roboterbauer auf den Gedanken eine Gleitlagerung aus Aluminium-Aluminium zu bauen.
Die Themen: Sinterwerkstoffe, Keramische Werkstoffe, Wärmebehandlung der Stähle (ggf. auch für den Roboterbauer interessant), Werkstoffprüfung (Zugfestigkeit, Härte, Metallurgie usw.) werden ebenfalls besprochen.

Des weiteren findet sich ein eigenes Kapitel zur Korrosion und Korrosionsschutz in diesem Abschnitt.
Auf sechs Seiten wird beschrieben, wie es zur Korrosion kommt (incl. elektrochemischer Spannungsreihe). Korrosionsschutzmaßnahmen bis hin zu Fremdstromanoden (sog. Opferanoden) werden angesprochen.

Mit dem Themenkomplex der Kunststoffe geht es weiter. Ausgehend von „Eigenschaften und Verwendung“ über die Aufklärung bezüglich Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere bis hin zur Formgebung findet man einiges an Informationen. Insbesondere im Bereich der Weiterverarbeitung findet der Leser einige, auf die Industrie zugeschnittene Verfahren. Manches lässt sich aber, mit Kreativität, auch zu Hause durchführen.

Das Kapitel schließt mit den beiden Themen
Verbundwerkstoffe und, auch für uns wichtig, der Umweltproblematik der Werkstoffe.

4) Maschinen und Gerätetechnik:

Über die Einteilung der Maschinen (z.B: Kraftmaschinen, Arbeitsmaschinen usw.) und den Funktionseinheiten der Maschinen (welche exemplarisch an Beispielen wie CNC Werkzeugmaschine, Kraftfahrzeug, Klimaanlage besprochen werden), bis hin zu Sicherungseinrichtungen, sowie Bedienung und Instandhaltung gelangt man zu den für uns ebenfalls wichtigen Themen der:
Beanspruchung und Festigkeit. Die einzelnen Beanspruchungsfälle werden anhand von: Schraubverbindungen, Stiftverbindungen, Nietverbindungen und Welle-Nabe-Verbindungen besprochen.
Weiterhin werden auch Reibung und Schmierstoffe, Gleit und Wälzlager, Führungen, Dichtungen und Federn abgehandelt.
Nach durcharbeiten des Themenkomplexes kennt der Roboterbauer Begriffe wie statische Belastung und die drei Formen der dynamischen Belastung.
Zug-, Druck-, Abscher-, Biege-, Verdreh- (Torsions-), oder auch zusammengesetzte Beanspruchung werden exemplarisch und bebildert erläutert.

Weitere Themen sind die Schraubverbindung (Gewindearten, Einteilung, Verwendung), Schraubensicherung (sehr wichtig bei dynamischen Belastungen im Roboterbau), Stiftverbindungen (Zylinderstifte, Kegelstifte, Kerbstifte)
Nietverbindungen, Welle-Nabe-Verbindungen (formschlüssige, sowie kraftschlüssige)
Der große Komplex der Gleit- und Wälzlager, Führungen, Dichtungen und Federn wird hier sehr gut in Wort und Bild dargestellt.

Auf all diese Themen im einzelnen einzugehen würde den Rahmen dieser Besprechung bei weitem sprengen. Es ist für jeden Roboterbauer (auch ohne Drehmaschine mit Fräseinrichtung) ein lesenswertes Thema. Für die, welche eine kleine Drehmaschine und/oder Fräse ihr Eigen nennen geradezu ein Muss!
Weitere Themen in diesem Kapitel sind: Funktionseinheiten zur Energieübertragung (Wellen, Achsen, Kupplungen, Riementriebe, Kettentriebe, Zahnriementriebe, sowie Elektromotoren, für den Industriebedarf und Getriebe – Linearantriebe)
Die verbleibenden Abschnitte in diesem Kapitel (Montagetechnik und Fertigungseinrichtungen) orientieren sich weitestgehend an industrielle Bedürfnissen.

Zwischenfazit zu diesem Kapitel:
Ein, mit 108 Seiten sehr gut und kompakt abgehandelter Themenkomplex, der insbesondere für den Roboterbau sehr viele grundlegende Informationen im Bereich Mechanik vermittelt. Auch der Leser, welcher nicht über eine komplett ausgerüstete Metall-Werkstatt verfügt findet hier Anregungen, die oft mit einfachen Mitteln zu besseren Ergebnissen führen kann.

Auch der Laie wird nach dem Studium dieses Kapitel wissen, ob er ein metrisches Normalgewinde oder Feingewinde oder sogar ein Trapezgewinde einsetzen muss. Nehme ich ein Gleitlager oder Wälzlager. Benutze ich eine einfache Flachführung, Führung mit Kugelumlaufspindel oder ein Wälzführung mit Laufrollen. Möglichkeiten zum spannen von Riemen, Aufbau von Ketten Zahnrädern und Getrieben werden ebenfalls dargestellt.
Die Themen sind reich bebildert und mit zumindest einführenden Texten behandelt. Berechnungsbeispiele findet der Leser exemplarisch, aber nicht durchgängig. Dies macht auch Sinn, da ansonsten das Buch mit seinen nahezu 600 Seiten gesprengt würde. Die Berechnungen findet man in einem eigenen Mathe-Buch in Kombination mit dem Tabellenbuch. Beide werde ich zu einem späteren Zeitpunkt besprechen.

5) Automatisierungstechnik

Gerade der Roboter-Bauer ist besonders an der Automatisierungstechnik interessiert. Dieser Komplex wird in dem vorliegenden Buch auf ca. 80 Seiten behandelt.
Anhand von bebilderten Beispielen wird vieles in den Grundlagen gut dargestellt. Des weiteren bietet dieses Thema einen Einblick in die Pneumatik und Hydraulik. Logische Verknüpfungen, SPS und CNC – Steuerungen werden angeschnitten. Für einen Einstieg in die Thematik ist dieses Buch, auch aufgrund seiner Begriffsdefinitionen gut geeignet. Mikrocontroller-Programmierung, oder gar beispielhafte Lösungen im Bereich der Mikrocontroller findet man in einem Fachbuch der Metallkunde natürlich nicht
Das Thema der CNC-Maschinen incl. der Programmierung ist dann ausführlicher behandelt (26 Seiten). Wer also plant, sich eine kleine CNC- Fräse zuzulegen oder um(selbst)- zu bauen, findet in diesem Kapitel einiges an Informationen rund um die CNC-Maschine.

6) Informationstechnik

Das Kapitel Informationstechnik wird in die Bereiche Technische Kommunikation und Grundlagen der Computertechnik eingeteilt.
Hier findet man nur einen kleinen Abriss der ansonsten sehr umfangreichen Themen. Das Thema Technische Kommunikation ist zwar wichtig, aber dafür gibt es spezielle Bücher.
Zum Thema Computertechnik stelle ich die These auf, dass die Mehrzahl der Forum-User mehr darüber wissen, als in dem Buch beschrieben ist.

7) Elektrotechnik

Das Buch endet mit dem Thema Elektrotechnik.
Die Themen Spannung, Strom, Wiederstand (und deren Schaltungen), sowie Stromarten, Leistung und Arbeit, Überstrom-Schutzeinrichtungen und Fehler an elektrischen Anlagen und Schutzmaßnahmen, werden gerade für den Laien sehr gut und einführend beschrieben.

Die mitgelieferte CD ist überschrieben mit: „Bilder und Tabellen – interaktiv“.
Und damit ist die CD auch schon nahezu beschrieben.
Erwähnenswert wäre noch die Möglichkeit einzelne Ergänzungen in Form von bebilderten Abfragen (Schema: richtiger Begriff) vorzunehmen. Dies ermöglicht ein gewisses Training im Umgang mit den Fachtermini.

Die großen Möglichkeiten eines interaktiven Mediums zum Buch wurden hier zwar im Ansatz realisiert, aber bei weitem nicht voll genutzt. Möglich wäre z.B: ein Lexikon der Fachbegriffe, welche bei entsprechender Eingabe auf den Artikel in den Büchern (Fachkunde, Fachrechnen, Tabellenbuch) verweist, sowie eine kurze Darstellung auf dem Monitor (ggf. mit Grafik/Foto). Des weiteren könnte man eine online-Schnittstelle zu Wikipedia einrichten.
Der Ansatz der CD ist sicherlich gut, aber das Potenzial der Medien (CD-Rechner-Intenet) ist bei weitem nicht ausgereizt.

Fazit:

Obwohl das Buch in erster Linie auf die Arbeit in der industriellen Fertigung zugeschnitten ist, bringt es auch dem ambitionierten Hobby-Bastler einen reichen Zugewinn.
Ein wirklich lohnenswertes Buch für alle, die mit Metallen (und anderen Werkstoffen) oder Maschinen arbeiten und sich nicht scheuen, Zeit in die Durcharbeitung der für sie relevanten Themen zu investieren.
Die reiche Bebilderung (ein Bild sagt mehr als tausend Worte!), sowie die prägnante Beschreibung machen ein lernen mit diesem Buch sehr effektiv. Auch den Preis halte ich für mehr als gerechtfertigt.

[[Benutzer:Klingon77|Klingon77]] 20. Feb 2007 (CET)

Fachkunde Metall
Europa Verlag
Auflage: 54
Europa Verlags NR: 10129
ISBN 3-8085-1154-0

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[[Kategorie:Microcontroller]]
[[Kategorie:Software]]
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Robotikeinstieg]]
[[Kategorie:Elektronik]]

Buchvorstellungen

2008-12-01T14:19:15Z

Newbie.at:

http://www.roboternetz.de/wiki/uploads/Main/buchvorstellungen.jpg

==Robotik-Bücher==
===Grundlagen der Robotertechnik, Autor Heinz W. Katzenmeier===

Ein wirklich gutes Buch für echte Bastler. Am meisten werden sicherlich Roboter-Einsteiger von dem Buch profitieren, zumal auch Grundlagen wie Materialkunde, Bauformen, Einheiten-Tabellen und ein wenig Elektronik-Grundlagen angesprochen werden. Aber auch erfahrene Bastler werden eine ganze Menge Anregungen und Tipps in dem Buch finden.

Der Themenschwerpunkt des Buches liegt eindeutig im Bereich Mechanik und Konstruktion. Hier findet man praktische Tips, z.B. wie man aus Silikonkitt Silikonringe für den Antrieb bastelt. Wer kommt schon auf die Idee, Silikon auf einer Wasseroberfläche aufzutragen, um Silikonringe herzustellen?

Auch seltsame Roboter-Konstrukte, in Ball- oder Walzenform, werden beschrieben. Natürlich fehlen auch nicht die Krabbelkonstrukte mit mehreren Beinen und die herkömmlichen 3-Rad-Roboter.
Viele Roboterkonstruktionen kommen ganz ohne Elektronik aus, können jedoch trotzdem Hindernissen ausweichen. Dazu hat der Autor die seltsamsten Konstrukte und Mechaniken entworfen. Die Fotos sind leider alle in Schwarzweiss, ein bisschen mehr Farbe wäre wünschenswert. Aber die große Anzahl an verständlichen Zeichnungen machen während des Lesens die fehlenden Farbfotos wieder wett.

Der Autor geht bei seinen Konstruktionen recht einfache und leicht nachzubauende Wege, was insbesondere Mechanik-Neulinge erfreuen dürfte. So wird z.B. bei einem Getriebe der Motor einfach mit Heißkleber an einer Achse befestigt. Oder ein bisschen Papier zwischen den Zahnrädern sorgt dafür, dass diese nicht zu straff ineinander greifen. ''Also jede Menge praktischer Tips.''

Einziger Mangel ist das Thema Elektronik. Außer einer Transistor-, Relais- oder Spannungsregler-Schaltung findet man kaum was in dem Buch. Ganz zu schweigen von Microcontrollern, diese wurde im Buch ganz ausgeklammert.

Dennoch finde ich das Buch sehr lesenswert. Denn gerade mit Elektronik versierten Bastlern fehlen manchmal ein wenig Kenntnisse und Ideen zur Mechanik. Das Buch fördert einfach das Verständnis für die mechanischen Grundlagen. Es stellt einfache und funktionierende Systeme vor, welche die eigene Fantasie anregen und durch ein schnell eintretendes Erfolgserlebnis zu weiteren kreativen Versuchen inspirieren. Insbesondere in Verbindung mit einem Mikrocontroller können daraus interessante Sachen entstehen.

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http://images-eu.amazon.com/images/P/3895761478.03.MZZZZZZZ.jpg
</center>

Autor: Heinz W. Katzenmeier
231 Seiten
Format 17 x 23,5 cm (kartoniert)
€ 34,80 (D) / € 35,80 (A) / sFr 59,90
ISBN 3-89576-147-8

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:04, 16. Nov 2005 (CET)

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===Reinigungsroboter selbst gebaut, Autor Heinz W. Katzenmeier===

'''Klappentext:''' Robotertechnik ist in den letzten Jahren zunehmend in den Blick der Öffentlichkeit geraten. Nicht zuletzt aufgrund der immer häufiger werdenden Anwendungen im industriellen Bereich, im Spielzeugsektor und auch im Haushalt. Robotertechnik als Hobby ist besonders interessant und stellt eine außergewöhnliche Herausforderung dar, da dieses Hobby Fachgebiete wie Elektronik, Mechanik und Informatik verbindet. Es fördert daher in hohem Maße die Fähigkeit, vernetzt zu denken und komplexe, voneinander abhängige Sachverhalte zu erkennen.

Roboter-Wettbewerbe – wie zum Beispiel die alljährlich ausgetragene Roboter-Fußball-Weltmeisterschaft – sind ein besonderes Highlight, übersteigen allerdings in den meisten Fällen die Möglichkeiten eines Hobbyisten bei weitem. Andererseits ist der Aufbau eines vorgefertigten Bausatzes oder gar der Betrieb eines fertigen Roboters keine echte Herausforderung und wird schnell langweilig, zumal diese Roboter in der Regel auch keine realen Aufgaben erfüllen können. Besonders beeindruckend ist es, wenn ein Roboter sich nicht nur mehr oder weniger geschickt umher bewegt, sondern dabei gleichzeitig noch das Zimmer reinigt.

Dieses Buch stellt verschiedenste Möglichkeiten zum Selbstbau von Reinigungsrobotern vor; angefangen von einfachen mechanisch gesteuerten Wischrobotern bis hin zu komplexen, mikroprozessorgesteuerten Saugrobotern mit diversen Varianten der Hinderniserkennung. Dabei legt der Autor besonderen Wert auf die einfache und preiswerte Herstellung funktioneller Roboter.

[[Bild:buch_reinigungsroboter.jpg|center]]

'''Persönliche Meinung nach dem Lesen:'''Wer so fasziniert von dem Bau des perfekten Reinigungsroboters / [[Staubsaugerroboter]] ist, freut sich natürlich besonders, wenn er diesen Titel liest. Besondere Bewunderung verdient der Autor und Verlag, dass sie es wagen für die doch recht begrenzte Interessentengruppe ein eigenes Buch aufzulegen. Und in der Tat, es ist ein Buch, das sich von der ersten bis zur letzten Seite mit der Konstruktion von Reinigungsrobotern beschäftigt. Also auf Seitenfüller oder Werbung für kommerzielle Staubsaugerprodukte, wie man das manchmal in solchen Werken vorgesetzt bekommt, wurde verzichtet. Dass der Autor was von Robotern versteht und selbst ein Bastler ist, das ist ja schon von seinem Werk "Grundlagen der Robotertechnik" bekannt. Auch in diesem Buch steht eindeutig die Mechanik und Saugtechnik im Vordergrund, die Elektronik wird nahezu komplett ausgespart. Dies ist aber nicht weiter schlimm, denn zur Elektronik gibt es ja hier im Wiki oder im Roboternetz schon reichlich an Infos und geeigneten [[:Kategorie:Projekte|RN-Board-Bauanleitungen]], die verwendet werden könnten. Die große Schwierigkeit ist immer die Mechanik, und hier kann der Autor mit seinen Skizzen und Bildern gute Anregungen geben. Die Beschreibungen sind sehr einfach gehalten und richten sich nicht an Ingeneure, sondern an Bastler mit herkömmlichemn Technik-Verständnis. Dabei verwendet der Autor Bauelemente, die einfach zu beschaffen sind. Manchmal hätte man sich allerdings hier und da eine etwas ausführlichere und etwas professionellere Darstellung gewünscht. Eine große Kritik geht vor allem an den Verlag; viele Bilder sind nicht nur sehr klein, sondern alle Bilder sind auch Schwarzweiss gedruckt, teils auch nicht gerade sehr scharf. Ein Buch, das Anregungen zum Basteln geben soll, lebt auch von Bildern, hier wäre es unbedingt angebracht gewesen größere Farbbilder hinein zu bringen, damit man auch Details erkennen kann. Da es ja nun auch nicht gerade ein billiges Taschenbuch ist, kann man die Schwarzweiss-Bilder in solch einem Werk nicht verstehen.
Trotz aller Begeisterung über das Buch muss man sagen, dass sich Bastler, die sich schon sehr viel mit dem Thema beschäftigt haben, nicht allzuviel Neues erfahren, insbesondere im Hinblick auf Nachbau. Allerdings ist es auch immer schön, wenn man merkt, dass eigene Erfahrungen auf so manchen Seiten auch von professioneller Seite bestätigt werden. Zudem sind im Buch sehr viele Formeln und Tabellen enthalten, die beim Bau eines Reinigungsroboters nützlich sein können. Wie man bestimmte Sachen, wie Saugleistung messen oder vergleichen kann, ohne ein Messlabor zu haben, wird natürlich auch dargestellt.
'''Fazit:'''Für jemanden, der sich mit dieser Materie beschäftigt, ein Buch, das man einfach haben muss, auch wenn die Bilder verbesserungswürdig sind.
--[[Benutzer:Frank|Frank]] 10:19, 27. Jun 2006 (CEST)

Autor: Heinz W. Katzenmeier
Taschenbuch - 223 Seiten
Bezug: Amazon
Verlag: Elektor
Erscheinungsdatum: 19. Juni 2006
Auflage: 1
€ 34,80 (D) / € 35,80 (A) / sFr 59,9
ISBN: 3895761664

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===Robotergreifer, Autoren S. Hesse, G.J. Monkman, R. Steinmann, H. Schunk===

Mit dem Greifer wird die Verbindung zwischen einem Objekt und der Maschine hergestellt. Greifertechnik gehört daher zum Kernwissen in der Handhabungs- und Robotertechnik. Dieses Buch macht den Leser mit den Grundlagen dieser Technik vertraut. Da viele Bücher zur Robotertechnik nur sehr begrenzte Aussagen zum Greifer machen, wird in diesem Werk erstmals eine umfassende Darstellung mit dem Charakter eines Nachschlagewerkes geboten. Das Buch enthält etwa 500 Strichzeichnungen zur Greifertechnik und -anwendung. Dabei legen die Autoren Wert auf eine möglichst vollständige Abhandlung aller wichtigen Aspekte: Prinzipien, Bauformen, Kinematik, Steuerung, Sensorik, Wechselvorrichtungen, Sicherheit und Anwendungen.

Dieses Buch richtet sich nicht unbedingt an den Modellbauer oder Bastler erster kleiner autonomer Roboter, das merkt man schon ein wenig am Verkaufspreis. Wer sich aber eingehender auch mit Industrierobotern oder den mechanischen Grundkonzepten einer "Roboterhand" auseinandersetzen will oder muss, der findet in diesem Buch wirklich reichlich an Informationen. Vorbildlich ist wirklich die didaktische Aufbereitung des Werkes. Leicht verständliche Skizzen und Diagramme, fast auf jeder Seite, erleichtern den tiefen Einblick in diese doch ungeahnt vielseitige Materie.

Beschrieben werden unter anderem die verschiedenen Greiferklassen, Bauformen, ein geschichtlicher Rückblick in Sachen Greifer, Greifersenorik, Handachsen und Kinematik und praktisch angewandte Greiferanwendungen.

Über den Autor
Dr.-Ing. habil. Stefan Hesse ist Konstrukteur, hält Vorlesungen am FH Technikum Wien und ist seit vielen Jahren als Herausgeber, Autor bzw. Coautor selbstständig tätig. Prof. Gareth Monkman ist als Hochschullehrer an der FH Regensburg im Studiengang Elektrotechnik/Mechatronik tätig und durch viele Fachaufsätze und Vorträge international bekannt. Ralf Steinmann ist Leiter Vertrieb und Marketing Automation bei der SCHUNK GmbH & Co. KG, Obersulm. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Henrik Schunk ist Geschäftsführer der SCHUNK Intec Inc., Raleigh-Morrisville (USA).

Erschienen im Hanser Verlag Januar 2005
ISBN 3-446-22920-5
Bezug. z.B. Amazon
79 Euro

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http://images-eu.amazon.com/images/P/3446229205.03._BO01,224,223,220_PIsitb-dp-arrow,TopRight,22,-21_SH30_SCMZZZZZZZ_.jpg
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===Embedded Robotics von Tilo Gockel, Rüdiger Dillmann===

'''Klappentext (Buchrückseite)'''
Das Thema Robotik ist so aktuell wie niemals zuvor, das zeigen nicht nur modernste Industrieanwendungen, das zeigt auch die zunehmende Anzahl von Lehrveranstaltungen an Schulen und Hochschulen, von Forschungsprogrammen und Interessengemeinschaften.

Leider wird der Zugang zu diesem Forschungsbereich nicht immer leicht gemacht. Wie kann man auch einfach und einprägsam solch komplexe Inhalte wie Drehzahlregelung, Lageregelung, Bahnplanung, Aktuatorik und Sensorik, Kognition im Allgemeinen und Bildverarbeitung im Besonderen vermitteln? Zusammen mit den Grundlagen zur zugehörigen Hardware und Programmierung? Und dies noch auf einem bezahlbaren und reproduzierbaren, transparenten Basissystem? Mit kostenfrei zugänglichen Software-Entwicklungswerkzeugen?

Dass es möglich ist, zeigt vorliegendes Buch.

Die Autorenschaft setzt sich zusammen aus Mitarbeitern des Institutes für Technische Informatik von Herrn Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Dillmann (ITEC, Universität Karlsruhe (TH)), die in zahlreichen Forschungs- und Industrieprojekten umfangreiche Erfahrungen im Bereich Robotik sammeln konnten und auch in der Lehre über die Jahre hinweg gelernt haben, dieses Wissen weiterzugeben.

Entstanden ist ein Buch, welches sowohl den interessierten Laien als auch den Fachmann anspricht. Die verwendete Mikrocontroller- und Mechanikplattform ermöglicht einen schnellen, robusten und kostengünstigen Aufbau der Experimente. Die zu Grunde liegende Methodik wird auf eine Art und Weise vermittelt, die eine Portierung auf komplexere Systeme einfach macht.

Aus dem Inhalt: Im vorliegenden Buch behandelt werden u.a. Grundlagen zu Mikrocontrollern (Entwicklungs-Toolchain, serielle Kommunikation usw.), Aktuatoren, Sensoren (LDRs, PSDs, optische Maus, Digitalkamera ...), Drehzahl- und Lageregelung, Bahnplanung, reflexbasiertes Verhalten, Subsumptionsnetzwerke, Bildverarbeitung und Realtime-Multitasking.

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'''Persönliche Meinung nach dem Lesen:'''
Nach Lesen des Klappentextes hatte ich den Eindruck ein ideales Buch auch für Robotik-Bastler zu bekommen. Leider wird das Buch für diesen Bereich nur zum Teil gerecht. Sehr gut gelungen sind die komplexeren Aufgabenstellungen, hier zeigt sich das fundiertes Wissen der Autoren (Gockel/Dillmann).
Besonders gefallen haben mir die Bereiche wie Regelungstechnik, Drehzahlregelung, Servo-Ansteuerung, Bildverarbeitung, Schnittstellenbeschreibung und einige mehr. Jedoch den Untertitel Praxisbuch wird es nur gerecht, wenn man ein spezielles Board von Elektor mit einem 8051 Controller nutzt. Alle Beispiele beziehen sich auf dieses Board bzw. Controller. Leider wird dieser Controllertyp im Hobbybereich nicht mehr so häufig verwendet, wodurch viele Informationen im Buches, wie Controllerbeschreibung, Compilerbeschreibung, Beispiele, Libarys etc. nur für Besitzer dieses Controllertyps von Intresse sein dürften. Auch der Bereich Mechanik wird praktisch kaum in dem Buch angesprochen. Sehr hilfreich sind zum Teil die Links die in einzelnen Kapiteln zu finden sind, allerdings hat man hier den Eindruck das das Linkarchiv zum Teil etwas älter ist.
'''Fazit:''' Ein ideales Buch für Besitzer eines 8051 Controllers und ein hilfreiches Buch für fortgeschrittenere Bastler die sich intensiverer mit einzelnen Thematiken wie Drehzahlregelung, Bildverarbeitung und anderen Schwerpunkten beschäftigen. Weniger hilfreich ist es für Einsteiger die mit anderem Controller arbeiten erste Experimente machen oder in Basic programmieren wollen.
--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:07, 16. Nov 2005 (CET)

Erschienen Elektor-Verlag
Erscheinungsdatum: 2005
ISBN 3895761559
Bezug. z.B. Amazon
39,80 Euro

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http://images-eu.amazon.com/images/P/3895761559.01.MZZZZZZZ.jpg
</center>

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===Roboter Geschichte-Technik-Entwicklung, von Daniel Ichbiah===
'''Klappentext:''' Diener der Menschen

Die 1980er waren das Jahrzehnt des Computers, die 1990er das des Internets, die erste Dekade des 21. Jahrhunderts wird die der Roboter sein. In den USA, Japan und Europa kommt die Entwicklung von Robotern für alle Lebensbereiche immer mehr in Schwung. Den Weg dazu bahnten Science-Fiction-Schriftsteller, Filmemacher und Erfinder von Video-Spielen. Innerhalb der privaten Haushalte - angefangen von Kinderspielzeugen bis hin zu Staubsaugern, die selbständig ihre Arbeit verrichten - haben sich Roboter sanft, aber nachhaltig durchgesetzt. In der Medizintechnik sind sie nicht mehr wegzudenken, wenn es darum geht, Mikro-Operationen durchzuführen. Und auf dem Mars sind es selbstverständlich Roboter, die Missionen ausführen, die für ihre menschlichen Erfinder unmöglich wären.

Dieses reich illustrierte Buch spannt den Bogen von der verborgenen Mechanik in altägyptischen Götterstatuen über die Automaten und Androiden in Literatur und Film bis hin zu den Robotern in Industrie und Forschung. Der Fachjournalist und Roboterexperte Daniel Ichbiah erzählt in vielen Beispielen von Geschichte, Technik und Einsatz dieser faszinierenden Kreationen, die vom uralten Wunsch des Menschen zeugen, sich das Leben zu erleichtern.

Erschienen Knesebeck Verlag
Flexicover, 19 x 23 cm, 544 Seiten
Mit über 1.400 farbigen Abbildungen
Preis 35,00 €
ISBN 3896602764
Erscheinungstermin April 2005
Bezug u.a. Amazon

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[[Bild:rnbuchvorstellungroboter.jpeg|thumb|600px|center|Einige EInblicke in das Buch]]

'''Persönliche Meinung zum Buch:''' Kein Buch das Robotikbastlern Fachwissen vermittelt, sondern vielmehr ein Buch das sich einfach an interessierte Leser (auch Techniklaien) wendet. Eigentlich eine Art illustriertes Bilderbuch zum Thema Entwicklungen der Robotik. Beim ersten Blick erinnert das dreispaltige Layout mit den vielen Bildern ein wenig an ein gutes Lexikon. Zwar ist es kein Nachschlagewerk, aber auch nicht gerade ein Buch das man von vorne bis hinten Seite für Seite durchliest, dafür sind die Themenbereiche dann doch zu unterschiedlich. Es werden Entwicklungen bei den Spiel-, Staubsauger-, Haushalts-, Medizin-, Raumfahrt-, Meeresrobotern usw. aufgezeigt. Es wird über Roboter in Literatur-, Film- und Spielen berichtet, halt über alles was man mit dem Begriff Roboter verbinden kann oder über was schon mal in den Medien berichtet wurde. Dabei beeindrucken vorwiegend die großen seitenfüllenden Bilder die in bester Qualität abgedruckt wurden. Wer den Bereich der Robotik schon ein wenig verfolgt hat, wird leider sehr viele Bilder und Themenbereiche schon von zahlreichen Presseveröffentlichungen kennen. Kurze Texte und Interviews zwischen den Bildern vermitteln den derzeitigen Stand und die Zukunftsperspektiven des jeweiligen Bereiches aus Sicht von Wissenschaftlern oder Unternehmen.
Alles in allem ein Buch das technisch begeisterte Leser gedacht ist, die einfach einen Rundumblick für den Bereich ROBOTIK in einem Buch gebündelt im Regal stehen haben wollen. Bastler und Modellbauer die vielleicht tiefergehende Tips, Technikgrundlagen und anwendbares Wissen für ihr Hobby erwarten werden hier sicher nicht fündig. Bestenfalls kann das ein oder andere Bild Anregungen liefern mit welchen Themen man sich etwas mehr beschäftigen könnte. Aber das war ja auch nicht das Ziel des Buches.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 23:35, 30. Nov 2005 (CET)

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===Roboter selbst bauen von Ulli Sommer===

'''Klappentext (Buchrückseite)'''
Roboter zu bauen wurde in den letzten Jahren immer populärer. Das liegt zum einen daran, dass Mikrocontroller und die zusätzliche Peripherie immer günstiger werden, aber auch an Schulen wird mehr in Richtung Mikrocontroller und Robotik unterrichtet.

Dieses speziell für Praktiker geschriebene Buch bietet zahlreiche detaillierte Bauanleitungen inklusive Quellcode und Schaltplänen für den Einsteiger sowie für den fortgeschrittenen Roboter-Entwickler. Die Beispielprogramme sowie Schaltpläne können für eigene Entwicklungen übernommen werden und dienen somit als Bausteine für eigene Ideen. Besonderen Wert wurde bei den Anleitungen auf Nachbausicherheit gelegt, und selbstverständlich wurden alle Projekte vom Autor selbst aufgebaut und ausführlich getestet. Durch die zahlreichen Beispiele ist es immer ein gutes Nachschlagewerk, das nicht so schnell im Bücherregal landen wird.

'''Aus dem Inhalt:'''
- Ausflug in die Roboterwelt
- Planen eines Roboters
- Mechanische Bauteile und Materialien
- AVR Controller und BASCOM Basic
- PC zu BOT Interface per Funk (Die Roboter Steuerzentrale)
- Sensoren und Aktoren
- Fahrregler im Selbstbau
- Kamerasysteme
- Diverse Algorithmen

'''Selbstbauprojekte:'''
GPS Navigationssystem, Tischroboter TR-1, Robo-Control mit ATmega32, Cybot-Pimp, Rasenmähroboter Grasshopper Phip, Induktionsschleifen-System, On Screen Display im Eigenbau, 12-V-Bleigellader, diverse I²C Erweiterungen für das Robo-Controlboard, Der große Experimenttierroboter THX-1

'''Auf CD-ROM:'''
* Kompletter Quellcode zum Buch
* Tools zur einfachen Roboterentwicklung
* Steuern vom PC aus mit dem PC to Bot Interface
* Datenblätter zu den verwendeten Bauteilen

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'''Lesermeinungen:'''
Jeder, der sich intensiv mit Elektronik beschäftigt, kommt irgendwann auf den Roboter. Ein paar einfache Modelle habe ich auch schon gebaut, aber meist war die Mechanik eher kümmerlich. Ganz anders bei Ulli Sommer. Er zeigt mit diesem Buch, wie es richtig gemacht wird! Letzte Woche hatte ich Besuch von einem Freund, der sich aktuell intensiv mit Robotern beschäftigt. Es sah das Buch auf meinem Schreibtisch liegen, griff es sich und las es quer. Seine Reaktion sagt es besser, als ich es könnte: Da steht ja wirklich alles drin, was aktuell machbar ist, alle wichtigen Sensoren, Motoren, Treiber sind beschreiben, kein Thema fehlt, das man beachten sollte, wenn man Roboter baut! Was mich persönlich besonders interessiert hat, sind neue Motortreiber, die über den üblichen ULN2803 hinausgehen. Und da findet sich eine Menge. Sehr gut gefällt mir auch, dass durchgehend AVR-Controller mit BASCOM verwendet werden. Und für die PC-Seite der Steuerung wird VB.NET eingesetzt. Alles in Allem: Über 300 Seiten, prall gefüllt mit wertvollem Fachwissen, ein echtes Standardwerk zur Robotertechnik!

B.K.

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'''Meinungen zum Buch:'''

This is a book in the German language. I received my copy today. When you can read German you are lucky! Why? Because this is a must have book! This book covers it all : Servo's, small motors, big motors, the AVR, small robots, advanced robots, even with GPS , and a real big Robot you can use for your own 'Star Wars movie'. There working/theory is explained, there are pictures and lots of cool projects. After you have read or browsed the book, you can only admit that i did not say too much about it! When it have finished the book completely I will give an update about the book. For those who can not read German, just hope that an English version will be released. Or ask the publisher.

Mark Alberts
MCS

Ein tolles Buch vor allem auch für Praktiker. Das Buch enthält zahlreiche Themen und Projekte die auch im Roboternetz immer wieder diskutiert werden. Beliebte Boards wie [[RN-Control]] und viele andere Robotikhardware.de-Komponenten werden erläutert und programmiert. Neben der Beschreibung zahlreicher Sensoren sind auch praktische [[Bascom]]-Beispielprogramme vorhanden. Wer sich im Roboternetz wohl fühlt wird auch dieses Buch mögen.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 13:41, 27. Mär 2008 (CET)

Erschienen Franzis-Verlag
Erscheinungsdatum: Feb 2008
ISBN 978-3-7723-4109-0
Bezug. z.B. Robotikhardware.de, Conrad-Electronic, Franzis, Amazon
49,95 Euro

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==Mikrocontroller-Bücher==
===Programmieren der AVR RISC Mikrocontroller mit BASCOM-AVR, Autor Claus Kühnel===
Das beliebte AVR Bascom-Buch von Claus Kühnel ist nun in einer völlig überarbeiteten und erweiterten Auflage erschienen. Ganze 376 Seiten umfasst dieses wirklich umfangreiche Werk.
Das Buch wurde nun auch um die neueren AVR –Typen AVR-Tiny und AVR-Mega erweitert. Also es wird nicht nur die Entwicklungsumgebung des Bascom Basic Compilers erläutert, sondern auch die Möglichkeiten der einzelen AVR-Controller. Dazu findet man zahlreiche Beispiele und ganz Applikationen im Buch. Angesprochen werden die Installation der IDE, der eingebauten Simulator, eingebaute Entwicklungstools wie LCD-Designer, Terminal-Emulator, Libary Manager als auch einige AVR-Starterkits. Bei den Starterkits ist das noch recht neue rn-Control leider noch nicht dabei, dennoch lassen sich die meisten Dinge auch auf rn-control übertragen und dort nachvollziehen.

Im Buch werden auch wichtige Schnittstellen wie SPI, USART, SPI (Hard- und Software), I2C-Bus (Hard- und Software), 1-Wire-Bus uvm. erläutert. Auch dazu findet man Programme, die einem beim Umsetzen in die Praxis helfen. Aber auch der Anschluss und die Programmierung externer Hardware, Motoren, DOT-Matrix-Anzeigen, LEDs, Matrix-Tastaturen und PC-AT-Tastaturen werden erläutert.

Ein wirklich sehr gelungenes Buch!

[[Bild:Buch_kuehnelbascom.png|center]]

Auch wenn einige Kapitel des Buches nicht unbedingt für Anfänger geeignet sind, so bleiben wegen des Umfangs immer noch genügend interessante Seiten übrig. Mein bisheriges Lieblingsbuch!
--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:18, 16. Nov 2005 (CET)

Autor: Claus Kühnel
376 Seiten
ISBN 3-907857-04-68
Preis EUR 34,95
Bezugsquelle. u.A. Amazon,robotikhardware.de

===AVR-Mikrocontroller Lehrbuch, Autor Roland Walter===

Warum schwer, wenn es auch einfach geht? - Das Buch führt leicht verständlich in die Welt der AVR-Mikrocontroller ein. Systematisch, Schritt für Schritt, mit der Hochsprache Basic und vielen gut kommentierten Beispiel-Listings. Was auch erwähnt werden muß: Der Stoff ist dicht und das Buch verzichtet auf "Seitenschinderei".
Als Programmiersprache wird der sehr effiziente Bascom-AVR-Basic-Compiler verwendet, der auch in einer kostenlosen Version erhältlich ist. Es wurde darauf geachtet, daß die Beispiel-Listings auch für C-Programmierer leicht verständlich sind. Darüber hinaus ist im Buch eine kurze Einführung zu C (AVR-GCC) von Wolfgang Neudert enthalten.
Als Grundlage dient der AVR-Typ ATmega8. Dieser preiswerte AVR ist durch seine umfangreiche Ausstattung gut geeignet, um als Beispiel für die gesamte AVR-Serie dienen zu können. Am Ende soll der Leser in der Lage sein, sich andere AVR-Typen selbst erschließen zu können.
Für die AVR-Experimente wurde ein einfaches und übersichtliches Experimentierboard entworfen und es werden verschiedene Fertig- und Selbstbau-Programmieradapter vorgestellt. Das Experimentierboard kann als Bauteilesatz mit Platine fertig gekauft oder selbst aufgebaut werden.
Das Buch hat 224 Seiten, drurchgängig Farbdruck. Zum Buch gehört eine CD-ROM mit der nötigen Software, den Beispielprogrammen und den Datenblättern.

Bestellung: Das Buch kann über die Webseite www.rowalt.de oder www.robotikhardware.de bestellt werden sowie über ausgewählte Elektronik-Händler. Bestellungen über den normalen Buchhandel sind bislang nicht möglich sein.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 18:20, 16. Nov 2005 (CET)

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===AVR-RISC Mikrocontroller, Autor Wolfgang Trampert===

Der Leser soll durch dieses Buch in die Lage versetzt werden, eigene Schaltungen mit diesen in fortschrittlicher RISC-Architektur entwickelten AVR-Controllern zu entwerfen, aufzubauen und zu testen.
Ein Programmiergerät für den Download selbst erstellter Programme in das Flash-EPROM des Controllers wird ebenso vorgestellt, wie eine Vielzahl von Anwendungsbeispielen für diese AVR Controllergeneration. Auf der dem Buch beiliegenden CD-ROM werden neben einem voll funktionsfähigen Assembler und einem Simulator für den Test eigener Programme alle Quell-Codes der vorgestellten Anwendungsbeispiele mitgeliefert und können vom Leser unmittelbar in eigene Projekte übernommen werden. Das Buch wendet sich an Entwickler, Ingenieure, Auszubildende, Studenten und Dozenten sowie an engagierte Hobbyelektroniker, kurz gesagt an alle, die diese neue Generation von Single-Chip-Controllern kennen und verstehen lernen wollen

Aus dem Inhalt: CPU; Zeitgeber, Zähler; Watchdog Timer; Asynchrone Datenübertragung über die Ein-/Ausgabe-Ports; Befehlsvorrat; Das AVR-Studio; AVR-Controller; AVR-Applikation; C-Datenblätter Angaben zum CD-Inhalt: Vollversion des AVR-Assemblers, Vollversion des AVR- Studios, Der Sourcecode aller Programme, Datenblätter aller AVR-Controller, AVR- Applikationen, C-Datenblätter

Das Buch eignet sich sehr gut auch als Nachschlagewerk und zur Vertiefung bestimmter Techniken. So wird beispielsweise der I2C-Bus in kaum einem anderen Buch so ausführlich, genau und verständlich erläutert wie in diesem Buch. Da sich ein Großteil der Seiten sehr ausfühlich das AVR Assembler Entwicklungssystem sowie die einzelnen Assemblerbefehlen befasst, dürfte das Buch für für Assembler-Einsteiger von besonderem Nutzen sein.

Ein Manko des Buches ist, dass die neue AVR MEGA-Controllerserie (z.B auch der Mega32 von rn-control) noch nicht konkret im Buch angesprochen wird. Konkret werden vorwiegend kleinere AVR Controller behandelt, welche heute eigentlich nur noch in geringer Zahl zum Einsatz kommen dürften, zumindest bei Hobby-Bastlern. Auch die oft eingesetzten Entwicklungssysteme GCC C-Compiler und Bascom-Basic werden leider noch nicht in dem Buch angesprochen. Dennoch ist das Buch wegen verschiedener Hardware-Grundlagen als Nachschlagewerk unbedingt empfehlenswert.

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Gebundene Ausgabe 462 Seiten
Franzis Verlag
ISBN 3772354769
Bezug: Buchhandel / Amazon.de

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===BASCOM-AVR – Sprachbefehle, Autor Mario Meissner===
Dieses Buch stammt vom Autor Mario Meissner, welcher bereits ein anderes Bascom-Buch geschrieben hat. In diesem Werk beschäftigt er sich ausschließlich mit der Beschreibung aller Bascom-Basic-Befehle. Damit ergänzt das Buch hervorragend alle bisher erschienen Bascom-Bücher, die vorwiegend ausgewählte Möglichkeiten der Controller und bestimmte Aspekte der Programmiersprache behandeln.
Dass auch eine umfassende Befehlsbeschreibung noch notwendig war, zeigt schon der enorme Umfang des Buches. Es ist ein Wälzer von über 530 Seiten entstanden!!! Allein das zeigt, welche Möglichkeiten in dieser zum Teil noch unterschätzen Programmiersprache stecken.

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Das neue Buch umfasst im wesentlichen den kompletten Inhalt der hervorragenden englischsprachigen Dokumentation, welche sonst nur als Help-File mitgeliefert wird. Das Ganze ist auch ähnlich übersichtlich gegliedert:

* Befehl
* Parameter
* Erläuterung
* Verzweigungen zu ähnlichen Befehlen
* Democode

Auch wenn große Teile des Buches sehr ähnlich dem englischen Help-File sind, so bietet das Buch selbst für Leser mit guten englisch Kenntnissen eine echte Hilfe. Denn wer liest schon eine Help-Datei so gigantischen Ausmaßes wirklich seitenweise durch? Dies führt dazu, dass man über die Existenz vieler Befehle einfach gar nicht informiert ist.
Ein gedrucktes Buch dagegen ermuntert doch immer ein wenig zum Blättern. Ich bin sicher, dass der Leser noch zahlreiche Befehle findet, die er schon längst hätte brauchen können, aber von deren Existenz er einfach nichts wusste. Auch mir ist es so gegangen, obwohl ich schon einige Bücher zu Bascom gelesen habe und auch recht oft die Help-Datei zu Rate ziehe.
Besonders angenehm ist, dass auch die Kommentarzeilen innerhalb der zahlreichen Beispiele nicht in englisch sondern in deutsch gehalten sind. Zudem sind auch neuste Bascom Zusatz-Libarys bereits in dem Buch aufgeführt.

Alles in allem ist ein wirklich gutes Referenzwerk zum Nachschlagen entstanden. Es eignet sich keinesfalls nur für Einsteiger sondern ohne Zweifel auch für erfahrene Programmierer. Ideal also auch für Roboter-Bastler, die sich für AVR-Boards, wie zum Beispiel Eigenentwicklungen, [[RN-Control]], RNBFRA-Board und andere entschieden haben.

Autor: Marius Meissner
Auflage , 8/2004
Deutsch , ca. 538 Seiten
broschiert , inkl. 1 CD
ISBN: nicht vorhanden
Preis: 41,73 Euro inkl. Mwst.
Bestellung nur über:
Autor Mario Meissner http://bascom-avr.de/Buch.aspx?ID=2
oder http://robotikhardware.de

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===Softwareentwicklung in C für Mikroprozessoren und Mikrocontroller, Autor Jörg Wiegelmann===

Dieses Buch bietet eine allgemeine, praxisorientierte Einführung sowie einen Praxisteil. Der allgemeine Teil ist möglichst werkzeug- und prozessorunabhängig aufgebaut. Er enthält und beschreibt mit zahlreichen praxisbezogenen Tipps alle notwendigen Grundlagen, Werkzeuge und Informationen wie Einführung in C, Compiler, Linker, Library, Make, C-Programmierung für Embedded-Systeme, Quellcode, Tools und Entwicklungsumgebung, Systemdesign und objektorientierte Programmierung. Neben neuen Abschnitten zu Softwarekomplexität und Dokumentation sind zahlreiche Detailverbesserungen und Erweiterungen eingeflossen.

Im Praxisteil wird das theoretisch dargestellte Wissen in einer kompletten, aktualisierten Fallstudie veranschaulicht und vertieft. Die Werkzeuge und der Prozessor der Fallstudie sind so ausgewählt, dass eine Umsetzung mit möglichst geringem Aufwand erfolgen kann.

Wer eigene Projekte in C für Embedded-Systeme entwickeln möchte, findet somit in diesem Buch alles Notwendige.

Die beiliegende CD-ROM enthält eine Vielzahl von aktuellen, nützlichen Programmen für die Praxis in der Softwareentwicklung wie Gnu-C-Compiler, Software und Beschreibung zum Selbstbau eines Low-Cost-Programmiergerätes, Software zur Verwaltung, Komplexitätsanalyse und Dokumentation von Quellcode, eine Softwareentwicklungsumgebung und die im Buch behandelte Fallstudie als kompletten Quellcode. Alle beigefügten Programme sind Vollversionen und in ihrem Einsatz nicht beschränkt.

Broschiert - 309 Seiten - Hüthig
Erscheinungsdatum: September 2004
ISBN: 3778529439
39,80 Euro
Bezug: z.B. Amazon.de

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===Messen,Steuern und Regeln mit ARM-Microcontrollern, Autor Klaus-Dieter Walter===
'''Klappentext:''' Messen, Steuern und Regeln mit ARM-Mikrocontrollern Mikrocontroller sind in der Elektronik heute allgegenwärtig. Meist unbemerkt versehen diese programmierbaren, integrierten Bausteine ihren Dienst. Ob in einer Waschmaschine, einem Handy oder in der ABS-Bremsanlage eines Autos -immer sind Mikrocontroller am Werk. ARM ist die Bezeichnung für eine 32-bit-Mikrocontroller-Architektur. Namensgebend ist die englische Firma ARM Limited. Diese Firma produziert selbst keine Mikrocontroller, vertreibt aber Lizenzen an Lizenznehmer, die ARM-basierte Mikrocontroller entwickeln, fertigen und vermarkten. ARM Mikrocontroller bieten beachtliche Leistungsmerkmale zu einen günstigen Preis, weshalb sich diese Leistungsklasse sehr rasant verbreitet hat. ARM-Mikrocontroller bilden das Herz vieler eingebetteter Systeme (Embedded Systems). Dieses Buch bietet eine Einführung in die wichtigsten Merkmale und Besonderheiten der ARM-Architektur. Anhand verschiedener ARM Mikrocontroller- und ARM-Modul-Beispiele werden die umfangreichen Peripheriefunktionen und deren Einsatz für MSR-Aufgabenstellungen erläutert. Im Zusammenhang mit dezentralen MSR-Anwendungen sind ARM Mikrocontroller besonders für Vernetzungsaufgaben geeignet. Aus diesem Grund bietet das Buch eine Einführung in Ethernet-basierte TCP/IP-Netzwerke und die ARM-Integration in solche Netze. Dabei kommen auch Embedded-Betriebssysteme wie z. B. Linux zur Sprache

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'''Persönliche Lesermeinung:''' Ein sehr hilfreiches und gelungenes Buch wenn schon etwas Microcontroller-Erfahrung besitzt und zum Beispiel von reinen Risc- Microcontrollern auf einen [[Microcontroller]] der ARM-Architektur umsteigt. Schon nach dem Anlesen merkt man das der Autor wirklich was von der Materie versteht und sich dort richtig Zuhause fühlt. Perfekt wird unter anderem der Unterschied und der Zusammenhang der Architekturen und Microcontollerarten ([[Arm|ARM]], RISC, CISC, MSR) erläutert. Übersichtliche und endlich mal verständliche Diagramme helfen hier sehr. Natürlich wird auch Erläutert welche Entwicklungssystem, Betriebssysteme (z.B. wird auf Linux eingegangen) der ARM Baureihe verwendet werden können. Ein weiterer Schwerpunkt sind die verschiedenen MSR Schnittstellen wie [[UART]], SPI, [[I2C]], CAN, USB Ethernet und weitere.
Fazit: Obwohl das Buch nicht ganz neu ist, scheint es mir eine gutes Einführungswerk für diese doch recht schwere Materie zu sein, insbesondere wenn man auch schon mit kleineren 8 Bit Microcontrollern ([[Avr]]/Pic) gearbeitet hat.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 21:02, 7. Dez 2005 (CET)

Gebundene Ausgabe mit 379 Seiten
Erschienen im Franzis -Verlag September 2004
ISBN: 3772340172
Preis 39,95 Euro
Bezug: Buchhandel, Amazon etc.
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===Das große PIC-Mikro Handbuch, Autor Anne und Manfred König===
'''Klappentext:'''Die Autoren haben viele Jahre Erfahrung mit industriellen PIC-Mikro-Projekten. Sie behandeln das Thema aus der Sicht ihres Entwickler-Alltags. Dazu gehört auch die ganze Peripherie, also alles was um die PIC-Mikrocontroller herum von Bedeutung ist. Dazu zählen z.B. analoge Peripheriebausteine und die Entwicklungsumgebung, bestehend aus MPLAB inklusiv der Debugger und den Demoboards.
Dieses Buch richtet sich an Interessenten, die bereits erste Erfahrungen mit PIC-Mikrocontrollern gesammelt haben. Der Schwerpunkt liegt auf den neuen Entwicklungen der letzten Jahre. Dazu gehört natürlich in erster Linie die PIC18 Generation, die mit dem 16 Bit-Kern nicht nur höheren Programmierkomfort beinhaltet, sondern vor allem eine Fülle neuer technischer Möglichkeiten
bietet. Aber auch von den PICs mit 14 bzw. 12 Bit-Kern gibt es viel Neues zu berichten.

Aus dem Inhalt:
*Serielle Kommunikation
*PIC18
*Powermanagment
*Die neuen PIC10F und rfPIC
*PIC in Assembler programmieren
*Entwicklungssystem MPLAB 6.XX
*Der In-circuit-Debugger und Programmer ICD2
*Demoboards und Peripheriebausteine

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'''Persönliche Lesermeinung:'''Ich habe mir das Buch besorgt um auch mal einen Einblick in die PIC-Welt zu bekommen. Beurteilen kann ich das Buch nur als PIC-Einsteiger, da ich eigentlich vorwiegend mit [[AVR]]-Controllern arbeite. Das Buch ist gut strukturiert und geht sehr gut auf die einzelnen Features, Eigenschaften und Architekturen der PIC-Controller ein. Dabei wird auch schon die derzeit neue PIC18 Serie berücksichtigt. Register werden oft in Verbindung mit kleinen Assembler-Beispielen und anschaulichen Tabellen erläutert. Schade ist nur, das wohl keine Basic Entwicklungsumgebung auf der CD vorhanden ist. Dem Assemblerfreund dürfte jedoch das enthaltene MLAB Entwicklungssystem alles notwendige mitbringen. Etwas schade ist, das auf die Pic-Typen mit USB Schnittstelle nur relativ kurz eingegangen wird.

--[[Benutzer:Frank|Frank]] 16:05, 9. Dez 2005 (CET)

Gebundene Ausgabe mit 312 Seiten
Erschienen im Franzis-Verlag Februar 2005
Auflage: 1
ISBN: 3772359957
Preis: 39,95 Euro
Bezug: Buchhandel, Amazon etc.

== Elektronikbücher ==
=== Elektronik-Fibel, Patrik Schnabel ===
'''Lesermeinung von [[Benutzer:LUMA|Luma]]:''' Das Buch gibt einen Überblick über elektronische Grundlagen, Bauteile, Schaltungstechnik, Messtechnik und Digitaltechnik. Der Leser meint also, ein kompaktes Buch über Elektronik und alles was dazugehört in der Hand zu halten. Leider sind viele Kapitel viel zu oberflächlich und das Layout wurde wohl mit dem miserablen Programm, dem Layout leider fremd ist, einer bekannten Softwareschmiede geschaffen. Anders kann man sich das, an vielen Stellen, katastrophale Layout nicht erklären. Ein weiterer Kritikpunkt sind die miserablen Grafiken. Ansonsten ist das Buch ganz gut geeignet zum Nachschlagen geeignet. Ich empfehle das Buch allen, die sich in Elektronik noch nicht so gut auskennen und ein kompaktes Buch zum Nachschlagen suchen (also nicht nur Elektronikbastlern sondern auch Schülern). Als Alternative bietet sich die Website des Autors (siehe unten) an. Dort gibt es das ELKO in dem man sehr viele Informationen zum Thema finden kann.

[[Benutzer:LUMA|Luma]]

Autor: Patrick Schnabel Webseite: http://www.elektronik-fibel.de
245 Seiten, broschiert
ISBN 3-83114-59-03
Preis EUR 15,50
Bezugsquellen: Amazon, ...

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http://www.elektronik-fibel.de/uploads/elektronik-fibel/cover.gif
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==Programmiersprachen==

===C Programmieren von Anfang an, Autor Helmut Erlenkötter===
Dieses Buch von Helmut Erlenkötter finde ich, ist sehr zu empfehlen.
Es bietet einen guten Einstieg in die Programmierung mit C für Ein- und Umsteiger.
Es ist meiner Meinung nach gut für 'blutige' Anfänger geeignet, denn es erklärt sehr genau, was passiert, und wo man aufpassen muss.

Nach jedem Kapitel werden Aufgaben gestellt, um das erworbene Wissen zu testen.

Es gibt viele Codebeispiele, bzw. die ganze Programmierung wird anhand von Codebeispielen erklärt.
Jeder Schritt in einem Listing wird gesondert erklärt, was die übersicht des Buches und der Listings enorm erhöht.

'''Die Kapitel:'''

# Prolog
# Erste Schritte
# Mit Zahlen arbeiten
# Entscheidungen treffen
# Wiederhohlen von Programmteilen
# Funktionen definieren
# Felder und Zeichenketten
# Variablen und Konstanten
# Der Präprozessor
# Pointer
# Kommandozeilenparameter
# Dateien benutzen
# Fehler kontrollieren
# Komplexe Dateitypen
# Programmiertechniken
# C und Objekte
# Anhang

Eine komplette ASCII-Tabelle befindet sich im Anhang.

Das Buch verfügt über einen großen und ausführlichen Glossar.

Sterne: * * * * *

'-by tobimc-'

by Helmut Erlenkötter
RORORO, ISBN 3-499-60074-9
Broschiert, 9,90€ (D)

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[[Bild:Buch-C.jpg]]
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===C++, Objektorientiertes Programmieren von Anfang an, Autor Helmut Erlenkötter===

Auch dieses Buch bietet sich für Ein- und Umsteiger an, da auch hier wieder von Anfang an auf die Eigenarten dieser Programmiersprache eingegangen wird. Zu Beginn werden die Unterschiede zwischen C und C++ aufgeführt und dann geht es auch schon sofort los. Wie in all seinen Büchern, geht der Autor sehr schön systematisch vor. Es werden immer wieder Beispiele genannt, die den behandelten Stoff aufnehmen. Er weist auf eventuelle Fehler hin, die gemacht werden können und spricht jede Änderung oder Neuerung sofort durch. Am Ende eines jeden Kapitels gibt es Aufgaben zu lösen. Alle Lösungen für diese Aufgaben finden sich am Ende des Buches. Und auch hier hat der Autor wieder eine Menge an zusätzlichen Daten in das Glossar gepackt und eine ASCII-Tabelle fehlt auch hier nicht.

Als weiterführendes Buch, nach "C programmieren von Anfang an" auf jedenfall zu empfehlen.

von Helmut Erlenkötter
ISBN 3-499-60077-3
Broschiert, 10,50 € (D)

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[[Bild:Buch-c--.jpg]]
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==Metallbearbeitung==
===Fachkunde Metall===

Das nahezu 600 Seiten starke Buch macht gleich beim Aufschlagen einen guten Eindruck. Keine langen Vorworte und Danksagungen, sondern auf Seite 3 eine grobe Übersicht der relevanten Themen.

#Längenprüftechnik
#Fertigungstechnik
#Werkstofftechnik
#Maschinen und Gerätetechnik
#Automatisierungstechnik
#Informationstechnik
#Elektrotechnik

Der groben Übersicht folgt ein detailliertes Inhaltsverzeichnis. Am Ende des Buches befindet sich ein Stichwortverzeichnis.

[[Bild:fachkundemetall.jpg|center]]

1) Längenprüftechnik:

Über Größen und Einheiten gelangt der Leser zu den Grundlagen der Messtechnik. Besonders gut gefiel mir hier die reich bebilderte Darstellung der möglichen Messfehler. Dies kommt gerade dem Anfänger zu Gute.
Vorgestellt werden neben den gängigen Messmitteln wie Stahlmaßstab, Messschieber (landläufig als Schieblehre bekannt), Bügelmessschraube (Mikrometer) und Messuhr (zum Ausrichten auf Dreh- und Fräsmaschinen) auch weiterführende Messmittel bis hin zu pneumatischen, induktiven und optischen Messverfahren.
Für ambitionierte Roboterbauer folgen noch weitere Kapitel in den Bereichen Oberflächenprüfung
Toleranzen und Passungen, Form und Lageprüfung

2) Fertigungstechnik:

Hier sind besonders die Kapitel a) Umformen und b) spanende Fertigung erwähnenswert.
Umformen (Verhalten der Werkstoffe und Biegeumformen) zu erwähnen.
Jeder, der schon mal ein Werkstück gebogen hat und nach dem Biegevorgang feststellte, dass die Maße nicht stimmten findet hier Abhilfe.
Der größte Block in diesem Abschnitt ist zweifellos die spanende Fertigung.
Darunter versteht man ganz profan alle Fertigungsverfahren, bei denen Späne anfallen.
Ausgehend von den Grundlagen der spanenden Fertigung, der Werkzeugschneide, Schneidstoffe und Kühlschmierstoffe werden die für den Hobby-Roboterbauer unumgänglichen Themen: Sägen, Bohren, Senken behandelt.
Hier hätte ich mir noch einen weiteren Block, der das Thema „Feilen“ behandelt, gewünscht. Gerade der Hobby-Roboterbauer ist in der Formgebung oft auf dieses Verfahren angewiesen.
Für den ambitionierten Roboterbauer werden selbstverständlich auch die Themen:
Reiben, Drehen, Fräsen, Schleifen sowie Vorrichtungen und Spannelemente reich bebildert abgehandelt.
Ein weiterer großer Block den kein Roboterbauer umgehen kann ist der des Fügens. Wie kommen meine Teile zueinander und welche Verfahren wende ich an? Schrauben, Pressen, Schnappen, Kleben, Löten, Schweißen? Diese Fragen werden dort geklärt.

3) Werkstofftechnik:

Wie ein roter Faden zieht sich auch in diesem Kapitel die saubere Gliederung durch das umfassende Thema. Angefangen von der Übersicht der Werk- und Hilfsstoffe über die Auswahl und Eigenschaften der Werkstoffe zum inneren Aufbau der Metalle.
Besonders interessant ist auch für den Hobby-Roboterbauer die Frage, mit welchem Werkstoff arbeite ich?
Diese Frage wird entsprechend den Klassifizierungen der Werkstoffe behandelt. Einen Stahl mit der Kennung „45 Cr Mo V 6-7“ kann man nach dem Studium der Kapitel zuordnen.
Leider ist das Kapitel der Nichteisenmetalle etwas kurz gehalten. Aluminium (als Leichtmetall) ist unter den Roboterbauern ein sehr beliebter Stoff. So wird zwar erwähnt, dass man Aluminium, ähnlich wie Stahl, härten kann, eine Beschreibung des Verfahrens fehlt aber.
Der Leser bekommt aber einen Überblick über die Nichteisenmetalle. Nach dem Studium der entsprechenden Seiten kommt beispielsweise kein Roboterbauer auf den Gedanken eine Gleitlagerung aus Aluminium-Aluminium zu bauen.
Die Themen: Sinterwerkstoffe, Keramische Werkstoffe, Wärmebehandlung der Stähle (ggf. auch für den Roboterbauer interessant), Werkstoffprüfung (Zugfestigkeit, Härte, Metallurgie usw.) werden ebenfalls besprochen.

Des weiteren findet sich ein eigenes Kapitel zur Korrosion und Korrosionsschutz in diesem Abschnitt.
Auf sechs Seiten wird beschrieben, wie es zur Korrosion kommt (incl. elektrochemischer Spannungsreihe). Korrosionsschutzmaßnahmen bis hin zu Fremdstromanoden (sog. Opferanoden) werden angesprochen.

Mit dem Themenkomplex der Kunststoffe geht es weiter. Ausgehend von „Eigenschaften und Verwendung“ über die Aufklärung bezüglich Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere bis hin zur Formgebung findet man einiges an Informationen. Insbesondere im Bereich der Weiterverarbeitung findet der Leser einige, auf die Industrie zugeschnittene Verfahren. Manches lässt sich aber, mit Kreativität, auch zu Hause durchführen.

Das Kapitel schließt mit den beiden Themen
Verbundwerkstoffe und, auch für uns wichtig, der Umweltproblematik der Werkstoffe.

4) Maschinen und Gerätetechnik:

Über die Einteilung der Maschinen (z.B: Kraftmaschinen, Arbeitsmaschinen usw.) und den Funktionseinheiten der Maschinen (welche exemplarisch an Beispielen wie CNC Werkzeugmaschine, Kraftfahrzeug, Klimaanlage besprochen werden), bis hin zu Sicherungseinrichtungen, sowie Bedienung und Instandhaltung gelangt man zu den für uns ebenfalls wichtigen Themen der:
Beanspruchung und Festigkeit. Die einzelnen Beanspruchungsfälle werden anhand von: Schraubverbindungen, Stiftverbindungen, Nietverbindungen und Welle-Nabe-Verbindungen besprochen.
Weiterhin werden auch Reibung und Schmierstoffe, Gleit und Wälzlager, Führungen, Dichtungen und Federn abgehandelt.
Nach durcharbeiten des Themenkomplexes kennt der Roboterbauer Begriffe wie statische Belastung und die drei Formen der dynamischen Belastung.
Zug-, Druck-, Abscher-, Biege-, Verdreh- (Torsions-), oder auch zusammengesetzte Beanspruchung werden exemplarisch und bebildert erläutert.

Weitere Themen sind die Schraubverbindung (Gewindearten, Einteilung, Verwendung), Schraubensicherung (sehr wichtig bei dynamischen Belastungen im Roboterbau), Stiftverbindungen (Zylinderstifte, Kegelstifte, Kerbstifte)
Nietverbindungen, Welle-Nabe-Verbindungen (formschlüssige, sowie kraftschlüssige)
Der große Komplex der Gleit- und Wälzlager, Führungen, Dichtungen und Federn wird hier sehr gut in Wort und Bild dargestellt.

Auf all diese Themen im einzelnen einzugehen würde den Rahmen dieser Besprechung bei weitem sprengen. Es ist für jeden Roboterbauer (auch ohne Drehmaschine mit Fräseinrichtung) ein lesenswertes Thema. Für die, welche eine kleine Drehmaschine und/oder Fräse ihr Eigen nennen geradezu ein Muss!
Weitere Themen in diesem Kapitel sind: Funktionseinheiten zur Energieübertragung (Wellen, Achsen, Kupplungen, Riementriebe, Kettentriebe, Zahnriementriebe, sowie Elektromotoren, für den Industriebedarf und Getriebe – Linearantriebe)
Die verbleibenden Abschnitte in diesem Kapitel (Montagetechnik und Fertigungseinrichtungen) orientieren sich weitestgehend an industrielle Bedürfnissen.

Zwischenfazit zu diesem Kapitel:
Ein, mit 108 Seiten sehr gut und kompakt abgehandelter Themenkomplex, der insbesondere für den Roboterbau sehr viele grundlegende Informationen im Bereich Mechanik vermittelt. Auch der Leser, welcher nicht über eine komplett ausgerüstete Metall-Werkstatt verfügt findet hier Anregungen, die oft mit einfachen Mitteln zu besseren Ergebnissen führen kann.

Auch der Laie wird nach dem Studium dieses Kapitel wissen, ob er ein metrisches Normalgewinde oder Feingewinde oder sogar ein Trapezgewinde einsetzen muss. Nehme ich ein Gleitlager oder Wälzlager. Benutze ich eine einfache Flachführung, Führung mit Kugelumlaufspindel oder ein Wälzführung mit Laufrollen. Möglichkeiten zum spannen von Riemen, Aufbau von Ketten Zahnrädern und Getrieben werden ebenfalls dargestellt.
Die Themen sind reich bebildert und mit zumindest einführenden Texten behandelt. Berechnungsbeispiele findet der Leser exemplarisch, aber nicht durchgängig. Dies macht auch Sinn, da ansonsten das Buch mit seinen nahezu 600 Seiten gesprengt würde. Die Berechnungen findet man in einem eigenen Mathe-Buch in Kombination mit dem Tabellenbuch. Beide werde ich zu einem späteren Zeitpunkt besprechen.

5) Automatisierungstechnik

Gerade der Roboter-Bauer ist besonders an der Automatisierungstechnik interessiert. Dieser Komplex wird in dem vorliegenden Buch auf ca. 80 Seiten behandelt.
Anhand von bebilderten Beispielen wird vieles in den Grundlagen gut dargestellt. Des weiteren bietet dieses Thema einen Einblick in die Pneumatik und Hydraulik. Logische Verknüpfungen, SPS und CNC – Steuerungen werden angeschnitten. Für einen Einstieg in die Thematik ist dieses Buch, auch aufgrund seiner Begriffsdefinitionen gut geeignet. Mikrocontroller-Programmierung, oder gar beispielhafte Lösungen im Bereich der Mikrocontroller findet man in einem Fachbuch der Metallkunde natürlich nicht
Das Thema der CNC-Maschinen incl. der Programmierung ist dann ausführlicher behandelt (26 Seiten). Wer also plant, sich eine kleine CNC- Fräse zuzulegen oder um(selbst)- zu bauen, findet in diesem Kapitel einiges an Informationen rund um die CNC-Maschine.

6) Informationstechnik

Das Kapitel Informationstechnik wird in die Bereiche Technische Kommunikation und Grundlagen der Computertechnik eingeteilt.
Hier findet man nur einen kleinen Abriss der ansonsten sehr umfangreichen Themen. Das Thema Technische Kommunikation ist zwar wichtig, aber dafür gibt es spezielle Bücher.
Zum Thema Computertechnik stelle ich die These auf, dass die Mehrzahl der Forum-User mehr darüber wissen, als in dem Buch beschrieben ist.

7) Elektrotechnik

Das Buch endet mit dem Thema Elektrotechnik.
Die Themen Spannung, Strom, Wiederstand (und deren Schaltungen), sowie Stromarten, Leistung und Arbeit, Überstrom-Schutzeinrichtungen und Fehler an elektrischen Anlagen und Schutzmaßnahmen, werden gerade für den Laien sehr gut und einführend beschrieben.

Die mitgelieferte CD ist überschrieben mit: „Bilder und Tabellen – interaktiv“.
Und damit ist die CD auch schon nahezu beschrieben.
Erwähnenswert wäre noch die Möglichkeit einzelne Ergänzungen in Form von bebilderten Abfragen (Schema: richtiger Begriff) vorzunehmen. Dies ermöglicht ein gewisses Training im Umgang mit den Fachtermini.

Die großen Möglichkeiten eines interaktiven Mediums zum Buch wurden hier zwar im Ansatz realisiert, aber bei weitem nicht voll genutzt. Möglich wäre z.B: ein Lexikon der Fachbegriffe, welche bei entsprechender Eingabe auf den Artikel in den Büchern (Fachkunde, Fachrechnen, Tabellenbuch) verweist, sowie eine kurze Darstellung auf dem Monitor (ggf. mit Grafik/Foto). Des weiteren könnte man eine online-Schnittstelle zu Wikipedia einrichten.
Der Ansatz der CD ist sicherlich gut, aber das Potenzial der Medien (CD-Rechner-Intenet) ist bei weitem nicht ausgereizt.

Fazit:

Obwohl das Buch in erster Linie auf die Arbeit in der industriellen Fertigung zugeschnitten ist, bringt es auch dem ambitionierten Hobby-Bastler einen reichen Zugewinn.
Ein wirklich lohnenswertes Buch für alle, die mit Metallen (und anderen Werkstoffen) oder Maschinen arbeiten und sich nicht scheuen, Zeit in die Durcharbeitung der für sie relevanten Themen zu investieren.
Die reiche Bebilderung (ein Bild sagt mehr als tausend Worte!), sowie die prägnante Beschreibung machen ein lernen mit diesem Buch sehr effektiv. Auch den Preis halte ich für mehr als gerechtfertigt.

[[Benutzer:Klingon77|Klingon77]] 20. Feb 2007 (CET)

Fachkunde Metall
Europa Verlag
Auflage: 54
Europa Verlags NR: 10129
ISBN 3-8085-1154-0

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[[Kategorie:Microcontroller]]
[[Kategorie:Software]]
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Robotikeinstieg]]
[[Kategorie:Elektronik]]

Sample

2008-12-01T13:57:01Z

Newbie.at:

Hier soll eine Liste mit Unternehmen zusammengefasst werden, welche kostenlose "samples" (Teile, in diesem Falle wohl vor allem ICs, die kostenlos zugesandt werden, sozusagen als Produktbeispiel) verschicken. Bei manchen dieser Firmen könnte es dabei zu Problemen kommen wie zum Beispiel eine benötigte Mailadresse von einer UNI oder so was, das kann ich hier allerdings nicht testen, da ich bisher nur Microchip getestet habe und die brauchen wirklich seeehr lange, um die Dinger zu schicken.

'''Beachtet bitte:'''
Samples von Bauteilen sind für gewerbliche Entwickler oder - je nach Hersteller - auch für Studenten der entsprechenden Fachrichtungen gedacht und nicht für Privatpersonen bzw. Hobbyisten.
Daher werden oft als erste Filterstufe Anfragen, die über 'freie' Mailprovider wie hotmail, google etc. kommen, verworfen.
Eine Registrierung der Firmenadresse und der persönlichen Daten ist notwendig. Wer hier einfach Angaben erfindet, der kann sich ggf. auch Ärger einhandeln (Vortäuschen falscher Tatsachen!).

-[http://sample.microchip.com Microchip]
Lieferzeit > 7 Werktage - Uni-Mailadresse nötig - kostenloser Versand

-[http://www.analog.com/productSelection/orderSamples/index.html Analog Devices]
Verschicken max. 3 verschiedene ICs, allerdings keine Beschleunigungssensoren. Sehr hochwertige ADCs und OPVs.

-[http://ti.com/ Texas Instruments]
Laufzeit ca. 2-5 Werktage - keine Uni-Mailadresse nötig - kostenloser und sehr schneller Versand (24h!), sehr große Auswahl.
Die fast einzige Möglichkeit noch die sehr guten BurrBrown ICs zu bekommen.

-[http://www.maxim-ic.com/ Maxim]
Laufzeit ca. 3-7 Werktage - keine Uni-Mailadresse nötig - kostenloser Versand. Maximal 1x alle 90 Tage!

-[http://www.nxp.com/ NXP] (Philips)

-[http://www.freescale.com/ Freescale] (Prozessor von Motorola)

-[http://www.st.com/stonline/domains/buy/samples/index.htm ST Microelectronics] (z.B. den VNH2SP30)
Laufzeit ca. 2-5 Werktage - keine Uni-Mailadresse nötig - kostenloser Versand, aber sehr eingeschränkte und wechselnde Auswahl

-[http://www.vishay.com/ Vishay](stellt z.B. den CNY70 her)
Wartezeit in Österreich: 1 bis mehrere Wochen.

-[http://www.national.com/ National Semiconductor] Versand muss selbst bezahlt werden.

-[http://www.cirrus.com/dispatch/setlang/en/forms/sup/sreq/sinfo/SinfoController.jpf Cirrus Logic]

-[http://www.cypress.com/ Cypress Semiconductor]

-[http://www.silabs.com/ Silicon Labratories]

-[http://www.sensirion.com/de/ Sensorion] (aber nur einen Feuchigkeitssensor, dafür sehr gute Qualität)

-[http://www.avagotech.com/ Avagotech] (früher HP)

-[http://www.fairchildsemi.com/ Fairchild]

-[http://rfmd.com/ RFMD] dürfte interessant für alle sein, die ein RF-Modul selber bauen möchten

-[http://www.wolfsonmicro.com/ Wolfsonmicro] ADC's, DAC's, Codes und mehr

-[http://www.macronix.com/ Macronix] Flash und ROM

-[http://www.intersil.com/cda/home/ Intersil]

-[http://www.onsemi.com/ ON Semiconductor] Man muss die Versandkosten per Kreditkarte bezahlen. Keine Freemailadresse!

-[http://www.mill-max.com/ Mill Max] Stellen solche Besonderheiten wie BGA-Sockel her, aber auch andere Verbinder etc.

{{Ausbauwunsch|Mehr Chiphersteller und eventuell könnte jemand anfangen seine Erfahrungen einzutragen, zum Beispiel bezüglich der Lieferzeiten oder Zuzahlungen.}}

[[Kategorie:Projekte]]
[[Kategorie:Microcontroller]]
[[Kategorie:Elektronik]]
[[Kategorie:Sensoren]]
[[Kategorie:Praxis]]

Parallax

2008-12-01T13:48:45Z

Newbie.at:

Hersteller von Microprozessoren
* Basic Stamp [http://www.parallax.com/ProductInfo/Microcontrollers/AbouttheBASICStampMicrocontroller/tabid/295/Default.aspx Homepage]
'''Die Basic Stamp-Chips:''' Für kleine Aufgaben empfehlen sich acht Versionen des Basic-Stamp. Die Daten findet man im Basic Stamp Syntax and Reference Manual 2.2. Es hat 504 Seiten ist aber leider nur in Englisch. Es liegt als Datei im pdf-Format zum kostenlosen [http://www.parallax.com/Store/Books/EducationalTexts/tabid/181/ProductID/143/List/1/Default.aspx?SortField=ProductName,ProductName Download] vor.
Die Programmierung erfolgt unter Windows mit dem kostenlosen [http://www.parallax.com/ProductInfo/Microcontrollers/BASICStampSoftware/tabid/441/Default.aspx BASIC Stamp Editor]. Diese Software ist gleichzeitig Editor und Entwicklungssystem. Die Verbindung vom Basic Stamp zum PC wird über RS232 herstellt und ist leicht selbst herzustellen.

* SX [http://www.zerko.ch/downloads/sx20acsx28acdatav1.01.pdf Datenblatt]

* Propeller [http://www.parallax.com/dl/docs/prod/prop/PropellerDSv0.3.pdf Datenblatt]
[[Bild:PropellerChips.gif]]
* Entwicklungsplatinen / Kit's
* Umfangreiches Angebot an Roboter-Plattformen, Sensoren, Zubehör

{{Ausbauwunsch|Was euch noch dazu einfällt, Erfahrungen mit diesen Programmen usw., Kommentare}}

'''Der Propeller-Chip: Universaltalent mit 32 Bit, 8 unabhängig voneinander arbeitende Tasks möglich, 32kB RAM'''

Hauptdaten:
80 MHz
32 IO-Pins
DIP-40-Gehäuse lieferbar

- 8 Co-Prozessoren 32-Bit (sogenannte COGs), die völlig unabhängig voneinander arbeiten können.

Das heißt: wenn man 3 serielle Schnittstellen braucht, werden einfach 3 der 8 Co-Prozessoren
dafür abgestellt.

- 32kB von allen 8 COGs gemeinsam benutzbar
- jeder COG hat 2kB eigenes RAM
- Video"hardware" im Chip integriert. Ermöglicht die Erzeugung von TV und VGA-Signalen
d.h. es ist möglich, Fernsehgerät oder VGA-Monitor als Anzeige zu benutzen!

Programmiersprachen SPIN (in etwa eine Mischung aus C und Pascal)
SPIN ist in gewissem Sinne objektorientiert. Jedoch nicht mit der Objektorientierung etwa von Delphi oder Java vergleichbar.

und Assembler

'''Kostenlose IDE'''

IDE hebt verschiedene Code-Abschnitte durch verschiedene Hintergrund-Pastellfarben hervor.

Zeichensatz der IDE enthält elektrische Schaltsymbole. Damit kann Hardware direkt im
Quellcode dokumentiert werden.

Nach dem Reset wird der Prozessor entweder über die serielle Schnittstelle geladen oder aber aus einem I2C-EEPROM gebootet. Dieses EEPROM wird zuvor durch den Prozessor auf Anforderung programmiert.

Timer/Counter on Board
trigonometrische Funktionen als Tabellen im ROM abgespeichert

ALLE anderen Dinge wie UART, ADC, DAC, I2C, SPI, usw. werden im wesentlichen über
Software realisiert.

'''Sehr umfangreiche Codebeispiele für Aufgaben von A-Z:'''

PC-Tastatur-Interface
PC-Maus-Interface
SD-Card-Interface

Codebeispiel zum Ansteuern von 32 (!) Servos mit einem Co-Prozessor
Die 1-2 Millisekundensignale können mit einer Auflösung von 1 Mikrosekunde
gesteuert werden.

I2C-Bus

SPI-Bus

Sensorauswertung
Beschleunigungssensoren
Infrarotsignale auswerten

alle Codebeispiele hier: http://obex.parallax.com/

--[[Benutzer:StefanL38|StefanL38]] 23:37, 1. Jan 2008 (CET)

Die Arbeit mit dem Propeller unterscheidet sich gravierend von der mit "normalen" Mikroprozessoren. Die Fähigkeit, Prozesse wirklich parallel laufen zu lassen, erlaubt ein Programmieren ohne Feinabstimmung des Timings. Damit ist sehr schnell mal etwas ausprobiert. Die Möglichkeit der Erzeugung eines Video-Signals erlaubt es, Speicher in Echtzeit auf dem Bildschirm darzustellen, man kann also dem Prozessor beim Arbeiten zusehen.

Es folgt nun eine Verweisliste. Über ihren Sinn kann man nachdenken ;-)
--[[Benutzer:ErNa|ErNa]] 11:09, 27. Mai 2008 (CEST)

==Siehe auch==
* [[AVR]]
* [[ARM]]
* [[Atmel]]

==Weblinks==
Hier noch ein paar Links, wenn ihr euch noch eingehender mit dem Thema befassen wollt:
* [http://www.parallax.com Parallax Product Page]
* [http://www.parallax.com/Default.aspx?tabid=407 Parallax Propeller]
* [http://www.parallax.com/Default.aspx?tabid=295 Parallax Basic-Stamp]
* [http://www.parallax.com/Default.aspx?tabid=248 Parallax SX]

[[Category:Microcontroller| ]]
[[Category:Elektronik]]

Leiterplatten herstellen - Toner-Transfer-Methode

2008-12-01T13:34:15Z

Newbie.at: /* Erstellen des Layouts */

==Platinenmachen leicht gemacht - "Die Bügelmethode"==

===Was ist die Bügelmethode?===
Die Bügelmethode ist eine Technik Platinen herzustellen, ohne sie belichten zu müssen. Das spart eine Menge Zeit und Geld und ist eine schnelle Methode, sich einen Prototyp zu erstellen.
Der Nachteil ist allerdings, dass man einen Laserdrucker/Kopierer benutzen muss. Das Ätzen bleibt einem leider nicht erspart.

Das Herstellen einer Platine nach der Bügelmethode funktioniert in folgenden Schritten:

# Erstellen eines Layouts
# Ausdrucken des Layouts auf einem Laserdrucker/Kopierer
# Aufbügeln des Layouts auf die gereinigte Platine
# Ätzen der Platine

===Erstellen des Layouts===
Bei dieser Methode ist es wichtig, ein geeignetes Layout zu entwerfen. Man sollte auf die Leiterbahnbreite und die Abstände zwischen Leiterbahnen und Pads achten. Beim Aufbügeln des Layouts auf die Platine werden alle Konturen ein bisschen breiter.

Das Layout erstellt man am besten per Computer, da es ausgedruckt werden muss. Beim Erstellen von doppelseitigen Platinen ist es unbedingt notwendig, unsymmetrische Passmarken ins Layout einzubauen, z.B. platziert man kleine Kreuze an verschiedenen Stellen im Layout. Praktisch ist auch ein wenig Text, da man so leicht erkennt, ob das Layout gespiegelt ist oder nicht.

===Ausdrucken auf das Transfermaterial===
Wenn das Layout fertig ist, muss es auf das Transfermaterial gedruckt/kopiert werden. Als Trägermaterial bieten sich folgende Materialien an:

*'''Backpapier'''
Viele berichten, dass Backpapier das Mittel ihrer Wahl ist und einwandfrei funktioniert. Bei mir war das leider nicht der Fall. Anscheinend ist der Erfolg von der Marke abhängig.

*'''Trägerpapier von Klebeetiketten'''
Soll sehr gut funktionieren

*'''Seiten aus einem Hochglanzmagazin (Spiegel/Stern)'''
Mein persönlicher Favorit. Das Ausrichten der Passmarken auf dem bedruckten Papier ist zwar nicht so leicht, dafür lässt es sich sehr leicht nach dem Bügeln entfernen.

*'''Spezielle Transferfolie (Pressn'Peel)'''
Diese ist sehr teuer und soll auch nicht besser funktionieren als andere Materialien

* '''u.v.m'''
Vor dem Drucken sollte man den Drucker auf die höchste Farbdichte einstellen. Je mehr Toner auf den Träger gelangt, desto besser.
Natürlich muss das Layout spiegelverkehrt ausgedruckt werden.

Für doppelseitige Layouts übernehme ich die fertigen Layouts zuerst in ein Grafikprogramm, ordne sie übereinander an, und mache eine dünne Linie in der Mitte zwischen den beiden Layouts. So kann man alles auf einmal ausdrucken. Danach faltet man das Papier entlang der Linie und richtet es mit Hilfe der Passmarken aus. So erhält man eine Tasche in die man die Platine zum Bügeln einlegen kann. Das Ausrichten funktioniert im Gegenlicht am besten.

===Das Aufbügeln des Layouts===
Das ausgedruckte Layout sollte jetzt ungefähr so aussehen.

[[Bild:Buegelmethode_Ausdruck.jpg|center]]

Ich habe dieses auf eine Seite aus einem Reichelt-Katalog gedruckt.
Vor dem Aufbügeln sollte man die Deckung des Toners überprüfen. Wenn größere dünnere Flächen vorhanden sind, sollte man es noch einmal neu drucken.

Vor dem Aufbügeln muss die Platine (natürlich eine ohne Fotolack) gründlich gereinigt werden. Ich nehme dazu ein feines Schmirgelpapier und bearbeite die Platine damit. Dadurch wird sie auch aufgeraut, was den Toner besser haften lässt. Anschließend reibe ich sie noch mit Aceton, Waschbenzin, Nagellackentferner o.ä. ab, um die letzten Fettrückstände zu entfernen. Dies ist nicht unbedingt nötig, aber es erleichtert dem Toner das Haften. Achtung, die genannten Chemikalien sind mit Vorsicht zu benutzen. Aceton ist sogar ein Hautgift. Bitte Handschuhe benutzen.

Für das eigentliche Aufbügeln empfehle ich eine feuerfeste Unterlage, da die Platine sehr heiss wird und lange auf der gleichen Stelle gebügelt wird.
Auf diese wird ein Handtuch o.ä. gelegt. Es sollte etwas altes sein, weil der Toner unter Umständen darauf gelangen könnte und dieser sich sehr schlecht aus Textilien entfernen lässt.

Darauf kommt die Platine mit der zu beschichtenden Seite nach oben, und darüber das ausgedruckte Layout mit der Tonerseite nach unten. Darüber werden 2-3 Blatt Schreibmaschinenpapier gelegt, damit die Farbe der Hochglanzseite nicht das Bügeleisen verschmutzt. Außerdem werden so die Druckunterschiede ausgeglichen, die beim Bügeln entstehen und Leiterbahnen "zerquetschen" könnten.

[[Bild:BM_auflegen.jpg|center]]

Das Bügeleisen wird nun auf ca. 3/4 seiner Leistung eingestellt. Wenn es heiss genug ist, fängt man zuerst mit leichtem Druck an über den "Sandwich" aus Platine, Layout und Schreibmaschinenpapier zu bügeln. Nach ca. 5 Minuten müsste eigentlich der Toner überall geschmolzen worden sein (laut Internet schmilzt dieser schon bei 70°C).
Wichtig ist, dass sichergestellt ist, dass wirklich jeder Bereich ausreichend erhitzt worden ist.

Nach dem Bügeln sollte die Platine sich abkühlen dürfen. Ca. 5-6 Minuten.
Wenn sie handwarm ist, kann es weitergehen.

Bei doppelseitigen Platinen legt man die Platine in die oben beschriebene Layouttasche und bügelt zuerst eine Seite, indem man zwischen die untere Platinenseite und dem unteren Layout ein weiteres Stück Stoff oder ähnliches legt. Durch das Bügeln klebt die eine Hälfte des Layouts fest und die andere kann dadurch einfach ausgerichtet werden.

===Abziehen des Trägermaterials von der Platine===
Das Abziehen des Trägermaterials ist das Heikelste an der ganzen Methode. Die feine Tonerschicht auf der Platine ist spröde und kann leicht zerstört werden.

Bei Trägermaterialien aus Papier lege ich die '''abgekühlte''' Platine in eine Schüssel mit lauwarmem Wasser und Seife. Darin bleibt sie solange bis das Kupfer durch das Papier scheint und das Papier sich fast von alleine auflöst.
Wenn dies der Fall ist, beginne ich langsam, vom Rand ausgehend, das Papier von der Platine zu lösen. Wenn man das langsam macht, und die Platine dabei unter Wasser lässt, geht das relativ einfach.

Danach sollte man kontrollieren, ob Leiterbahnen zu sehr verlaufen sind. Falls dies der Fall ist, kann man sie mit einer Nadel wieder freikratzen.
Generell sollte das Ganze übertragene Layout noch einmal kontrolliert werden.
Kleinere Fehler lassen sich einfach mit einem wasserfesten Stift beheben.
Sind die Fehler zu groß, sollte man das Layout erneut aufbügeln. Dazu befreit man die Platine mit den oben genannten Mitteln vom Toner oder schmirgelt mit Schleifpapier den Toner weg.

[[Bild:BM_ohne_traeger.jpg|center]]

===Das Ätzen===
Das Ätzen der Platine erfolgt genau wie bei jeder anderen belichteten Platine auch. Allerdings sollte man darauf achten, dass das Ätzen möglichst schnell geht. Je länger es dauert, desto größer ist die Gefahr, daß sich an den Rändern die Tonerschicht löst.
Mit FE3Cl hatte ich die schlechteren Ergebnisse. Natriumsulfat brachte die schöneren Ergebnisse.

===Das Ergebnis===
Das Ergebnis sollte ungefähr so aussehen.

[[Bild:BM_fertig.jpg |center]]

Mit etwas mehr Übung und Ausprobieren sollten auch noch bessere Ergebnisse erzielt werden können, speziell wenn man den Toner z.B. noch einbrennt in die Platine, indem die Platine nach dem Entfernen des Trägers nochmal auf das Bügeleisen gelegt wird, so dass der Toner in die Platine einziehen kann.

===Fazit===
Für mich ist die Bügelmethode die schnellste und einfachste Art einen Prototypen zu erstellen. Sie ist zwar nicht so genau wie eine belichtete Platine, aber für mich ist sie völlig ausreichend. Sie erspart einem eben den schwierigsten Teil der Platinenherstellung, das Belichten.

Die oben gezeigte Platine war übrigens die 3., die ich nach dieser Methode hergestellt habe. Seitdem mach ich es nur noch so. Ausprobieren lohnt sich auf jeden Fall.

==Siehe auch==
* [[Leiterplatten_herstellen]] mit der "Foto-TransferTechnik"
* [[Leiterbahnbreiten]]
* [[Platinen doppelseitig layouten mit Eagle]]
* [[Platinenherstellung mit der "Belichtungsmethode"]]

==Weblinks==
* http://home.arcor.de/dr.koenig/digital/platine.htm
* [http://thomaspfeifer.net/platinen_aetzen.htm Platinen ätzen mit der Direkt-Toner-Methode] (mit Video)
* http://diy.musikding.de/berichte/grund/platinen/platinen1.html
* http://www.die-wuestens.de/dindex.htm?/platine.htm
* http://www.fullnet.com/u/tomg/gooteepc.htm
* http://www.qsl.net/k5lxp/projects/PCBFab/PCBFab.html
* http://www.5bears.com/pcb.htm

'''''Artikel von Sonic''' Wiki-Konvertiert Frank''

[[Kategorie:Praxis]]
[[Kategorie:Elektronik]]

Platinenherstellung mit der "Belichtungsmethode"

2008-12-01T13:31:24Z

Newbie.at: /* Das Bestücken */

==Sicherheitshinweis==
{{FarbigerRahmen|
Die verwendeten Chemikalien sind in fester Form und als Lösung sehr gefährlich. Sicherheitsdatenblatt beachten – Natriumhydroxid als Plätzchen ist stark ätzend, die 1%ige Lösung reizt Augen und Haut. Es ist dringend anzuraten, für das gesamte Hantieren mit den Chemikalien Gummihandschuhe und eine Schutzbrille zu tragen.
}}
:[http://chemdat.merck.de/documents/sds/emd/deu/de/1064/106467.pdf Sicherheitshinweise NaOH Plätzchen]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/P31956de.pdf Sicherheitshinweise 1%ige NaOH Lösung]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/30203de.pdf Sicherheitshinweise Natriumpersulfat]

==Einleitung==
Die Lochrasterplatine ist eine Erfindung, die es Normalsterblichen erlaubt ihre Breadboardschaltungen auf eine solidere Basis zu stellen. Doch mit zunehmender Teilzahl nimmt die Übersicht ab und das Chaos zu: Gut für die Entropie - schlecht für den ambitionierten Bastler. Doch wie kann man eine übersichtlichere Schaltung herstellen, ohne dabei zu tief ins Portemonnaie greifen zu müssen? Eine Methode dazu ist die Tonermethode ([[Platinenherstellung]]), die im Wiki ebenfalls dokumentiert ist.
In diesem Tutorial wird gezeigt, wie man mit einfachsten Mitteln eine ordentliche, belichtete Platine herstellt. Die Gesamtkosten halten sich bei dieser Methode auch in Grenzen (Ausgabe für Verbrauchsmaterialien Juni 2008: (Fotoplatine 75x100mm 0,61 €; Natriumhydroxid 250g, 3,45 €; Natriumpersulfat 120g, 2,45 €). Als Beispielprojekt wird in diesem Tutorial die Herstellung einer einfachen RS232-Interfaceplatine dienen.

==Man benötigt==
*1x fotobeschichtete Platine (ca. 0,60ct)
*1x Thermometer
*1x hitzebeständiges Glasgefäß (zB. ein Weithalserlenmeyerkolben, Kaffeekanne, etc.)
*1x Bunsenbrenner (oder auch Campingkocher, Spiritusbrenner, Heizplatte)
*1x Halogenscheinwerfer (unser "Belichtungsgerät")
*1x Waage (Briefwaage oä.)
*1x Messlöffelchen (oä.)
*1x (Tintenstrahler-)overheadfolie
*1g Natriumhydroxid (Entwickler)
*5g Natriumpersulfat (Ätzmittel)

==Vorbereitung : Platinenlayout erstellen==
[[Bild:B_layout.jpeg|framed|left|Das Layout der Interfaceplatine ]]
Bevor man damit beginnen kann eine Platine zu ätzen, benötigt man logischerweise eine Schaltung, die man auf seine Platine übertragen möchte. Diese kann man von Hand zeichnen, mit Paint zeichnen - oder man greift auf ein speziell dafür konzipiertes Programm wie zb. CadSoft Eagle zurück, welches im Rahmen der Light-Version kostenlos genutzt werden darf. Ein solches Layout könnte zum Beispiel so aussehen:
Auf dem Bild ist in blau das Wort "UP" zu erkennen und das hat einen speziellen Grund: Da die ICs später von der Oberseite durch die Platine in die Schaltung eingefügt werden, muss die Schaltung spiegelverkehrt sein. Um zu gewährleisten, dass dies auch wirklich der Fall ist, sollte man vor dem Bedrucken der Folie ein Wort auf einer leeren Stelle des Layouts einfügen, denn sobald das Layout einmal auf der Folie ist und einem die Folie einmal runtergefallen ist, wird es schwieriger zu sagen wo oben und wo unten ist.
Wenn man soweit ist, kann man das Layout auf seine Overheadfolie ausdrucken (Möglichst platzsparend vorgehen - die Folien sind nicht billig, aber man bekommt viele Layouts drauf).

==Vorbereitung: Die Entwicklerlösung==
[[Bild:B_entwickler.JPG|framed|left|Herstellung der Entwicklerlösung. Unten links sieht man die Fotoplatine und das Layout auf der Folie]]
Man sollte darauf achten, dass man die Entwicklerlösung bereits VOR dem Belichten fertig hat, denn es ist höchst schwierig, sie in den 2 Minuten Belichtungszeit anzurühren.
Als Entwickler benutze ich Natriumhydroxid (NaOH), das es im Elektronikversand sehr günstig einzukaufen gibt. Bei den Daten der Fotoplatine stehen Entwicklungszeit (25-90s) und Temperatur (25-30 Grad C) und auf dem Entwickler die Menge (10g), die pro Liter Wasser benötigt wird. Da wir aber nur eine kleine Platine herstellen wollen reichen uns 100ml -> folglich 1g NaOH. Diese wiegt man (sofern man eine genügend genaue Waage besitzt - sonst abschätzen: 1 Teelöffel sind etwa 5 g) ab und gibt sie zusammen mit 100ml lauwarmen Wassers in das Glasgefäß. Nun schwenkt man das Gefäß, bis sich alle NaOH-"Plätzchen" aufgelöst haben und prüft die Temperatur mit dem Thermometer (wenn man kein Thermometer hat sollte die Temperatur angenehm, lauwarm sein aber wegen der Ätzgefahr Gefäß nur von außen prüfen!). Sie sollte zwischen 25-30 Grad C liegen. Wenn dies nicht der Fall ist, muss man die Lösung kurz mit dem Brenner/Kocher aufwärmen.

==Das Belichten==
[[Bild:B_belichter.JPG |framed|left|Hier sieht man den "Belichter", auf dem sich Layout und Platine befinden. Jetzt muss man die Lampe nur noch einschalten]]
Wenn die Entwicklerlösung fertig ist und die richtige Temperatur hat kann belichtet werden. Als Belichtungsgerät benutze ich einen kleinen Halogenscheinwerfer, da ich kein UV-Belichtungsgerät besitze. Zuerst sollte man die Lampe so hinstellen, dass sie nach oben strahlt. Dann sollte man sich auf jeden Fall die Mühe machen sie noch einmal richtig sauber zu machen (Tuch+Glasreiniger und vorher Netzstecker ziehen!). Nun legt man seine Folie mit dem Layout so auf die Scheibe der Lampe, dass man das Wort im Layout lesen kann - also nicht spiegelverkehrt. Ich spreche aus eigener Erfahrung, wenn ich sage, dass man es sehr leicht falsch macht. Lasst euch nicht von meinen Fotos irritieren, denn sie zeigen eine Platine, auf der das Wort "UP" lesbar ist. Dies liegt daran, dass ich es beim ersten Versuch falsch gemacht habe. Es kann nicht schaden die Folie mit einem durchsichtigen Klebestreifen am Rand ein wenig zu befestigen, damit sie beim Positionieren der Platine nicht verrutscht. Bei meiner Platine war angegeben, dass man sie, bei Verwendung einer 1000W Halogenlampe, 45-70 Sekunden belichten soll. Also nimmt man einen Mittelwert von etwa 60 Sekunden. Da meine Lampe jedoch nicht 1000W, sondern nur 500W hat ergibt das 2 Minuten Belichtungszeit. Gut, nun kann belichtet werden. Die Schutzfolie von der Platine abziehen und die Platine mit der lichtempfindlichen Seite auf die Folie legen, die sich auf der Lampe befindet. Nun kann man sie noch zurechtrücken und dann die Lampe einschalten. Nach der ausgerechneten Belichtungszeit schaltet man die Lampe wieder aus und nimmt die Platine vom Belichter. Komischerweise ist ja gar kein Layout darauf zu erkennen...

==Das Entwickeln==
[[Bild:B_belichtet.JPG |framed|left|So sieht die Platine nach 2 Minuten belichten und 70 Sekunden Entwicklungszeit aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]
Um das Layout erkennbar zu machen, lässt man die Platine ohne größere Verzögerung ins Entwicklerbad fallen. Schwenken. Fast sofort taucht ein dunkler Schleier über manchen Bereichen der Platine auf und das Layout wird langsam erkennbar. Schwenken. Als Entwicklungszeit hieß es bei meiner Platine 25-90 Sekunden. Bei mir haben sich 70 Sekunden bewährt. Danach nimmt man die Platine mit einer Zange aus dem Entwicklungsbehälter und entsorgt die Natronlauge fachgerecht. Nun spült man die Platine unter dem Wasserstrahl ab. Man sollte es vermeiden die Oberfläche der Platine mit den Fingern zu berühren, denn die Fingerabdrücke könnten die Ätzwirkung später an Stellen negativ beeinflussen. Nun schüttelt man die Platine ab und kann sie trocknen lassen wenn man möchte. Dies ist ein guter Zeitpunkt um, sofern gewünscht, eine Pause einzulegen, denn die Platine ist nun nicht mehr lichtempfindlich und daher muss nicht sofort weitergearbeitet werden.

==Das Ätzen==
[[Bild:B_ätzen.JPG |framed|left|Um ein zu schnelles Abkühlen der Lösung zu vermeiden kann man das Ätzgefäß auch in einem warmen Wasserbad schwenken.]][[Bild:B_geätzt.jpg |framed|right|So sieht die Platine nach dem Ätzen aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]So, wir nähern uns der Vollendung der Platine. Es gilt nun das überschüssige Kupfer zu entfernen, sodass nur die Leiterbahnen stehen bleiben. Dies geschieht durch Ätzen. Es gibt viele unterschiedliche Methoden und Ätzmittel. Die gebräuchlichsten davon sind: Eisen(III)Chlorid, Salzsäure+Wasserstoffperoxid, sowie Natriumpersulfat. Für Letzteres habe ich mich entschieden, weil ich hörte, dass FeCl3 eine ziemliche Sauerei verursacht und die Salzsäure-Wasserstoffperoxidvariante zu aggressiv ist. Natriumpersulfat gibt es ebenfalls im Elektronikversand günstig zu erstehen. 500g kosten dort teils weniger als 5 Euro und bei den Mengen, die ich für einen Ansatz verwende, kann man damit Schaltungen quadratmeterweise ätzen. Für das Ätzbad benutze ich lediglich 50ml Wasser mit 5g Nartriumpersulfat. Die meisten Leute verwenden sehr viel mehr, jedoch hat dies bei meinen kleinen Platinen bisher problemlos gereicht. Das weiße Salz wird zusammen mit 50ml Wasser in das selbe, zuvor gereinigte Gefäß gegeben, in dem man bereits Entwickelt hatte. Nun erhitzt man das Gemisch auf 40-50 Grad C und auch die letzten Kristalle werden sich auflösen. Wenn die Lösung die richtige Temperatur erreicht hat gibt man die Platine hinein und schwenkt das Gefäß kontinuierlich. Als Richtwert für den Ätzvorgang sind 5-10 Minuten angegeben, aber man schwenkt so lang weiter, bis nur noch die Leiterbahnen auf dem Kunststoff erkennbar sind. Keine Angst, wenn sich anfangs nicht viel tut. Die größten, visuellen Veränderungen treten in den letzten 2 Minuten ein. Als erstes Kennzeichen macht sich die für die Cu2+ Ionen charakteristische Blaufärbung der Lösung bemerkbar. Während des Ätzvorgangs sollte man die Temperatur gelegentlich überprüfen und gegebenenfalls die Lösung mitsamt Platine erneut auf 40-50 Grad C erwärmen. Wenn der Ätzvorgang beendet ist, gießt man die Natriumpersulfatlösung in eine Flasche (nicht ins Abwasser! Die Lösung muss später beim Sondermüll abgegeben werden) und reinigt die Platine unter fließendem Wasser mit Spülmittel. Man kann hierzu auch einen weichen Lappen oder Schwamm benutzen, aber keine harten Topfkratzer, oä.

==Das Bohren==
[[Bild:B_gebohrt.jpeg |framed|left|Hier sieht man die gebohrte Platine der zweiten, richtigen Version]]
Nun hat man es fast geschafft. Nur noch zwei Schritte fehlen zu einer fertigen, funktionstüchtigen, lochrasterfreien Interfaceplatine. Der erste dieser Schritte ist das Bohren. Hierzu verwendet man am besten einen Bohrer mit 0,7 mm oder 0,8 mm Stärke. Diese findet man im Baumarkt bei den Minibohrmaschinen (Dremel, etc.). Man sollte allerdings darauf achten, dass man solche holt, die auch in ein normales Bohrfutter passen. Ich habe für drei Wolfram-Vanadium-Stahlbohrer knapp 5 Euro ausgegeben und die funktionieren wunderbar. Am besten verwendet man zum Bohren einen Bohrständer, wenn man nicht sehr gut und präzise "freihand"-bohren kann. Man sollte sich hierfür viel Zeit lassen und den Bohrer (auf hoher Geschwindigkeit) ganz langsam auf die Platine hinabsenken und sicherstellen, dass man tatsächlich die Mitte der Bohrlöcher erwischt.

==Das Bestücken==
[[Bild:B_bestückt.JPG |framed|left|So sieht das fertige RS232 Interface aus. Dieses Bild zeigt die zweite, richtige Version meiner Platine]]
Wenn man alles richtig gemacht hat, gilt es nun nur noch die ICs, Kondensatoren und Stiftleisten einzulöten. Wenn ihr damit fertig seid sollte das Ganze ungefähr wie auf dem Bild aussehen.

==Nachwort==

So, jetzt ist sie fertig, die Platine. Bei mir nach dem zweiten, bei euch hoffentlich nach dem ersten Ätzvorgang. Ich hoffe, dass ich euch mit diesem Tutorial ein wenig helfen konnte, bzw. euch motivieren konnte, es auch mal zu probieren, denn diese Art der Platinenherstellung ist wirklich nicht schwierig. Ich freue mich auf euer Feedback und wünsche euch

Viel Erfolg !

==Siehe auch==
* [[Leiterplatten_herstellen]] mit der "Foto-TransferTechnik"
* [[Leiterbahnbreiten]]
* [[Platinen doppelseitig layouten mit Eagle]]

[[Kategorie:Elektronik]]

Platinenherstellung mit der "Belichtungsmethode"

2008-12-01T13:30:43Z

Newbie.at: /* Das Bohren */

==Sicherheitshinweis==
{{FarbigerRahmen|
Die verwendeten Chemikalien sind in fester Form und als Lösung sehr gefährlich. Sicherheitsdatenblatt beachten – Natriumhydroxid als Plätzchen ist stark ätzend, die 1%ige Lösung reizt Augen und Haut. Es ist dringend anzuraten, für das gesamte Hantieren mit den Chemikalien Gummihandschuhe und eine Schutzbrille zu tragen.
}}
:[http://chemdat.merck.de/documents/sds/emd/deu/de/1064/106467.pdf Sicherheitshinweise NaOH Plätzchen]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/P31956de.pdf Sicherheitshinweise 1%ige NaOH Lösung]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/30203de.pdf Sicherheitshinweise Natriumpersulfat]

==Einleitung==
Die Lochrasterplatine ist eine Erfindung, die es Normalsterblichen erlaubt ihre Breadboardschaltungen auf eine solidere Basis zu stellen. Doch mit zunehmender Teilzahl nimmt die Übersicht ab und das Chaos zu: Gut für die Entropie - schlecht für den ambitionierten Bastler. Doch wie kann man eine übersichtlichere Schaltung herstellen, ohne dabei zu tief ins Portemonnaie greifen zu müssen? Eine Methode dazu ist die Tonermethode ([[Platinenherstellung]]), die im Wiki ebenfalls dokumentiert ist.
In diesem Tutorial wird gezeigt, wie man mit einfachsten Mitteln eine ordentliche, belichtete Platine herstellt. Die Gesamtkosten halten sich bei dieser Methode auch in Grenzen (Ausgabe für Verbrauchsmaterialien Juni 2008: (Fotoplatine 75x100mm 0,61 €; Natriumhydroxid 250g, 3,45 €; Natriumpersulfat 120g, 2,45 €). Als Beispielprojekt wird in diesem Tutorial die Herstellung einer einfachen RS232-Interfaceplatine dienen.

==Man benötigt==
*1x fotobeschichtete Platine (ca. 0,60ct)
*1x Thermometer
*1x hitzebeständiges Glasgefäß (zB. ein Weithalserlenmeyerkolben, Kaffeekanne, etc.)
*1x Bunsenbrenner (oder auch Campingkocher, Spiritusbrenner, Heizplatte)
*1x Halogenscheinwerfer (unser "Belichtungsgerät")
*1x Waage (Briefwaage oä.)
*1x Messlöffelchen (oä.)
*1x (Tintenstrahler-)overheadfolie
*1g Natriumhydroxid (Entwickler)
*5g Natriumpersulfat (Ätzmittel)

==Vorbereitung : Platinenlayout erstellen==
[[Bild:B_layout.jpeg|framed|left|Das Layout der Interfaceplatine ]]
Bevor man damit beginnen kann eine Platine zu ätzen, benötigt man logischerweise eine Schaltung, die man auf seine Platine übertragen möchte. Diese kann man von Hand zeichnen, mit Paint zeichnen - oder man greift auf ein speziell dafür konzipiertes Programm wie zb. CadSoft Eagle zurück, welches im Rahmen der Light-Version kostenlos genutzt werden darf. Ein solches Layout könnte zum Beispiel so aussehen:
Auf dem Bild ist in blau das Wort "UP" zu erkennen und das hat einen speziellen Grund: Da die ICs später von der Oberseite durch die Platine in die Schaltung eingefügt werden, muss die Schaltung spiegelverkehrt sein. Um zu gewährleisten, dass dies auch wirklich der Fall ist, sollte man vor dem Bedrucken der Folie ein Wort auf einer leeren Stelle des Layouts einfügen, denn sobald das Layout einmal auf der Folie ist und einem die Folie einmal runtergefallen ist, wird es schwieriger zu sagen wo oben und wo unten ist.
Wenn man soweit ist, kann man das Layout auf seine Overheadfolie ausdrucken (Möglichst platzsparend vorgehen - die Folien sind nicht billig, aber man bekommt viele Layouts drauf).

==Vorbereitung: Die Entwicklerlösung==
[[Bild:B_entwickler.JPG|framed|left|Herstellung der Entwicklerlösung. Unten links sieht man die Fotoplatine und das Layout auf der Folie]]
Man sollte darauf achten, dass man die Entwicklerlösung bereits VOR dem Belichten fertig hat, denn es ist höchst schwierig, sie in den 2 Minuten Belichtungszeit anzurühren.
Als Entwickler benutze ich Natriumhydroxid (NaOH), das es im Elektronikversand sehr günstig einzukaufen gibt. Bei den Daten der Fotoplatine stehen Entwicklungszeit (25-90s) und Temperatur (25-30 Grad C) und auf dem Entwickler die Menge (10g), die pro Liter Wasser benötigt wird. Da wir aber nur eine kleine Platine herstellen wollen reichen uns 100ml -> folglich 1g NaOH. Diese wiegt man (sofern man eine genügend genaue Waage besitzt - sonst abschätzen: 1 Teelöffel sind etwa 5 g) ab und gibt sie zusammen mit 100ml lauwarmen Wassers in das Glasgefäß. Nun schwenkt man das Gefäß, bis sich alle NaOH-"Plätzchen" aufgelöst haben und prüft die Temperatur mit dem Thermometer (wenn man kein Thermometer hat sollte die Temperatur angenehm, lauwarm sein aber wegen der Ätzgefahr Gefäß nur von außen prüfen!). Sie sollte zwischen 25-30 Grad C liegen. Wenn dies nicht der Fall ist, muss man die Lösung kurz mit dem Brenner/Kocher aufwärmen.

==Das Belichten==
[[Bild:B_belichter.JPG |framed|left|Hier sieht man den "Belichter", auf dem sich Layout und Platine befinden. Jetzt muss man die Lampe nur noch einschalten]]
Wenn die Entwicklerlösung fertig ist und die richtige Temperatur hat kann belichtet werden. Als Belichtungsgerät benutze ich einen kleinen Halogenscheinwerfer, da ich kein UV-Belichtungsgerät besitze. Zuerst sollte man die Lampe so hinstellen, dass sie nach oben strahlt. Dann sollte man sich auf jeden Fall die Mühe machen sie noch einmal richtig sauber zu machen (Tuch+Glasreiniger und vorher Netzstecker ziehen!). Nun legt man seine Folie mit dem Layout so auf die Scheibe der Lampe, dass man das Wort im Layout lesen kann - also nicht spiegelverkehrt. Ich spreche aus eigener Erfahrung, wenn ich sage, dass man es sehr leicht falsch macht. Lasst euch nicht von meinen Fotos irritieren, denn sie zeigen eine Platine, auf der das Wort "UP" lesbar ist. Dies liegt daran, dass ich es beim ersten Versuch falsch gemacht habe. Es kann nicht schaden die Folie mit einem durchsichtigen Klebestreifen am Rand ein wenig zu befestigen, damit sie beim Positionieren der Platine nicht verrutscht. Bei meiner Platine war angegeben, dass man sie, bei Verwendung einer 1000W Halogenlampe, 45-70 Sekunden belichten soll. Also nimmt man einen Mittelwert von etwa 60 Sekunden. Da meine Lampe jedoch nicht 1000W, sondern nur 500W hat ergibt das 2 Minuten Belichtungszeit. Gut, nun kann belichtet werden. Die Schutzfolie von der Platine abziehen und die Platine mit der lichtempfindlichen Seite auf die Folie legen, die sich auf der Lampe befindet. Nun kann man sie noch zurechtrücken und dann die Lampe einschalten. Nach der ausgerechneten Belichtungszeit schaltet man die Lampe wieder aus und nimmt die Platine vom Belichter. Komischerweise ist ja gar kein Layout darauf zu erkennen...

==Das Entwickeln==
[[Bild:B_belichtet.JPG |framed|left|So sieht die Platine nach 2 Minuten belichten und 70 Sekunden Entwicklungszeit aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]
Um das Layout erkennbar zu machen, lässt man die Platine ohne größere Verzögerung ins Entwicklerbad fallen. Schwenken. Fast sofort taucht ein dunkler Schleier über manchen Bereichen der Platine auf und das Layout wird langsam erkennbar. Schwenken. Als Entwicklungszeit hieß es bei meiner Platine 25-90 Sekunden. Bei mir haben sich 70 Sekunden bewährt. Danach nimmt man die Platine mit einer Zange aus dem Entwicklungsbehälter und entsorgt die Natronlauge fachgerecht. Nun spült man die Platine unter dem Wasserstrahl ab. Man sollte es vermeiden die Oberfläche der Platine mit den Fingern zu berühren, denn die Fingerabdrücke könnten die Ätzwirkung später an Stellen negativ beeinflussen. Nun schüttelt man die Platine ab und kann sie trocknen lassen wenn man möchte. Dies ist ein guter Zeitpunkt um, sofern gewünscht, eine Pause einzulegen, denn die Platine ist nun nicht mehr lichtempfindlich und daher muss nicht sofort weitergearbeitet werden.

==Das Ätzen==
[[Bild:B_ätzen.JPG |framed|left|Um ein zu schnelles Abkühlen der Lösung zu vermeiden kann man das Ätzgefäß auch in einem warmen Wasserbad schwenken.]][[Bild:B_geätzt.jpg |framed|right|So sieht die Platine nach dem Ätzen aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]So, wir nähern uns der Vollendung der Platine. Es gilt nun das überschüssige Kupfer zu entfernen, sodass nur die Leiterbahnen stehen bleiben. Dies geschieht durch Ätzen. Es gibt viele unterschiedliche Methoden und Ätzmittel. Die gebräuchlichsten davon sind: Eisen(III)Chlorid, Salzsäure+Wasserstoffperoxid, sowie Natriumpersulfat. Für Letzteres habe ich mich entschieden, weil ich hörte, dass FeCl3 eine ziemliche Sauerei verursacht und die Salzsäure-Wasserstoffperoxidvariante zu aggressiv ist. Natriumpersulfat gibt es ebenfalls im Elektronikversand günstig zu erstehen. 500g kosten dort teils weniger als 5 Euro und bei den Mengen, die ich für einen Ansatz verwende, kann man damit Schaltungen quadratmeterweise ätzen. Für das Ätzbad benutze ich lediglich 50ml Wasser mit 5g Nartriumpersulfat. Die meisten Leute verwenden sehr viel mehr, jedoch hat dies bei meinen kleinen Platinen bisher problemlos gereicht. Das weiße Salz wird zusammen mit 50ml Wasser in das selbe, zuvor gereinigte Gefäß gegeben, in dem man bereits Entwickelt hatte. Nun erhitzt man das Gemisch auf 40-50 Grad C und auch die letzten Kristalle werden sich auflösen. Wenn die Lösung die richtige Temperatur erreicht hat gibt man die Platine hinein und schwenkt das Gefäß kontinuierlich. Als Richtwert für den Ätzvorgang sind 5-10 Minuten angegeben, aber man schwenkt so lang weiter, bis nur noch die Leiterbahnen auf dem Kunststoff erkennbar sind. Keine Angst, wenn sich anfangs nicht viel tut. Die größten, visuellen Veränderungen treten in den letzten 2 Minuten ein. Als erstes Kennzeichen macht sich die für die Cu2+ Ionen charakteristische Blaufärbung der Lösung bemerkbar. Während des Ätzvorgangs sollte man die Temperatur gelegentlich überprüfen und gegebenenfalls die Lösung mitsamt Platine erneut auf 40-50 Grad C erwärmen. Wenn der Ätzvorgang beendet ist, gießt man die Natriumpersulfatlösung in eine Flasche (nicht ins Abwasser! Die Lösung muss später beim Sondermüll abgegeben werden) und reinigt die Platine unter fließendem Wasser mit Spülmittel. Man kann hierzu auch einen weichen Lappen oder Schwamm benutzen, aber keine harten Topfkratzer, oä.

==Das Bohren==
[[Bild:B_gebohrt.jpeg |framed|left|Hier sieht man die gebohrte Platine der zweiten, richtigen Version]]
Nun hat man es fast geschafft. Nur noch zwei Schritte fehlen zu einer fertigen, funktionstüchtigen, lochrasterfreien Interfaceplatine. Der erste dieser Schritte ist das Bohren. Hierzu verwendet man am besten einen Bohrer mit 0,7 mm oder 0,8 mm Stärke. Diese findet man im Baumarkt bei den Minibohrmaschinen (Dremel, etc.). Man sollte allerdings darauf achten, dass man solche holt, die auch in ein normales Bohrfutter passen. Ich habe für drei Wolfram-Vanadium-Stahlbohrer knapp 5 Euro ausgegeben und die funktionieren wunderbar. Am besten verwendet man zum Bohren einen Bohrständer, wenn man nicht sehr gut und präzise "freihand"-bohren kann. Man sollte sich hierfür viel Zeit lassen und den Bohrer (auf hoher Geschwindigkeit) ganz langsam auf die Platine hinabsenken und sicherstellen, dass man tatsächlich die Mitte der Bohrlöcher erwischt.

==Das Bestücken==
[[Bild:B_bestückt.JPG |framed|left|So sieht das fertige RS232 Interface aus. Dieses Bild zeigt die zweite, richtige Version meiner Platine]]
Wenn man Alles richtig gemacht hat gilt es nun nur noch die ICs, Kondensatoren und Stiftleisten einzulöten. Wenn ihr damit fertig seid sollte das ganze ungefähr wie auf dem Bild aussehen.

==Nachwort==

So, jetzt ist sie fertig, die Platine. Bei mir nach dem zweiten, bei euch hoffentlich nach dem ersten Ätzvorgang. Ich hoffe, dass ich euch mit diesem Tutorial ein wenig helfen konnte, bzw. euch motivieren konnte, es auch mal zu probieren, denn diese Art der Platinenherstellung ist wirklich nicht schwierig. Ich freue mich auf euer Feedback und wünsche euch

Viel Erfolg !

==Siehe auch==
* [[Leiterplatten_herstellen]] mit der "Foto-TransferTechnik"
* [[Leiterbahnbreiten]]
* [[Platinen doppelseitig layouten mit Eagle]]

[[Kategorie:Elektronik]]

Platinenherstellung mit der "Belichtungsmethode"

2008-12-01T13:26:52Z

Newbie.at: /* Das Ätzen */

==Sicherheitshinweis==
{{FarbigerRahmen|
Die verwendeten Chemikalien sind in fester Form und als Lösung sehr gefährlich. Sicherheitsdatenblatt beachten – Natriumhydroxid als Plätzchen ist stark ätzend, die 1%ige Lösung reizt Augen und Haut. Es ist dringend anzuraten, für das gesamte Hantieren mit den Chemikalien Gummihandschuhe und eine Schutzbrille zu tragen.
}}
:[http://chemdat.merck.de/documents/sds/emd/deu/de/1064/106467.pdf Sicherheitshinweise NaOH Plätzchen]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/P31956de.pdf Sicherheitshinweise 1%ige NaOH Lösung]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/30203de.pdf Sicherheitshinweise Natriumpersulfat]

==Einleitung==
Die Lochrasterplatine ist eine Erfindung, die es Normalsterblichen erlaubt ihre Breadboardschaltungen auf eine solidere Basis zu stellen. Doch mit zunehmender Teilzahl nimmt die Übersicht ab und das Chaos zu: Gut für die Entropie - schlecht für den ambitionierten Bastler. Doch wie kann man eine übersichtlichere Schaltung herstellen, ohne dabei zu tief ins Portemonnaie greifen zu müssen? Eine Methode dazu ist die Tonermethode ([[Platinenherstellung]]), die im Wiki ebenfalls dokumentiert ist.
In diesem Tutorial wird gezeigt, wie man mit einfachsten Mitteln eine ordentliche, belichtete Platine herstellt. Die Gesamtkosten halten sich bei dieser Methode auch in Grenzen (Ausgabe für Verbrauchsmaterialien Juni 2008: (Fotoplatine 75x100mm 0,61 €; Natriumhydroxid 250g, 3,45 €; Natriumpersulfat 120g, 2,45 €). Als Beispielprojekt wird in diesem Tutorial die Herstellung einer einfachen RS232-Interfaceplatine dienen.

==Man benötigt==
*1x fotobeschichtete Platine (ca. 0,60ct)
*1x Thermometer
*1x hitzebeständiges Glasgefäß (zB. ein Weithalserlenmeyerkolben, Kaffeekanne, etc.)
*1x Bunsenbrenner (oder auch Campingkocher, Spiritusbrenner, Heizplatte)
*1x Halogenscheinwerfer (unser "Belichtungsgerät")
*1x Waage (Briefwaage oä.)
*1x Messlöffelchen (oä.)
*1x (Tintenstrahler-)overheadfolie
*1g Natriumhydroxid (Entwickler)
*5g Natriumpersulfat (Ätzmittel)

==Vorbereitung : Platinenlayout erstellen==
[[Bild:B_layout.jpeg|framed|left|Das Layout der Interfaceplatine ]]
Bevor man damit beginnen kann eine Platine zu ätzen, benötigt man logischerweise eine Schaltung, die man auf seine Platine übertragen möchte. Diese kann man von Hand zeichnen, mit Paint zeichnen - oder man greift auf ein speziell dafür konzipiertes Programm wie zb. CadSoft Eagle zurück, welches im Rahmen der Light-Version kostenlos genutzt werden darf. Ein solches Layout könnte zum Beispiel so aussehen:
Auf dem Bild ist in blau das Wort "UP" zu erkennen und das hat einen speziellen Grund: Da die ICs später von der Oberseite durch die Platine in die Schaltung eingefügt werden, muss die Schaltung spiegelverkehrt sein. Um zu gewährleisten, dass dies auch wirklich der Fall ist, sollte man vor dem Bedrucken der Folie ein Wort auf einer leeren Stelle des Layouts einfügen, denn sobald das Layout einmal auf der Folie ist und einem die Folie einmal runtergefallen ist, wird es schwieriger zu sagen wo oben und wo unten ist.
Wenn man soweit ist, kann man das Layout auf seine Overheadfolie ausdrucken (Möglichst platzsparend vorgehen - die Folien sind nicht billig, aber man bekommt viele Layouts drauf).

==Vorbereitung: Die Entwicklerlösung==
[[Bild:B_entwickler.JPG|framed|left|Herstellung der Entwicklerlösung. Unten links sieht man die Fotoplatine und das Layout auf der Folie]]
Man sollte darauf achten, dass man die Entwicklerlösung bereits VOR dem Belichten fertig hat, denn es ist höchst schwierig, sie in den 2 Minuten Belichtungszeit anzurühren.
Als Entwickler benutze ich Natriumhydroxid (NaOH), das es im Elektronikversand sehr günstig einzukaufen gibt. Bei den Daten der Fotoplatine stehen Entwicklungszeit (25-90s) und Temperatur (25-30 Grad C) und auf dem Entwickler die Menge (10g), die pro Liter Wasser benötigt wird. Da wir aber nur eine kleine Platine herstellen wollen reichen uns 100ml -> folglich 1g NaOH. Diese wiegt man (sofern man eine genügend genaue Waage besitzt - sonst abschätzen: 1 Teelöffel sind etwa 5 g) ab und gibt sie zusammen mit 100ml lauwarmen Wassers in das Glasgefäß. Nun schwenkt man das Gefäß, bis sich alle NaOH-"Plätzchen" aufgelöst haben und prüft die Temperatur mit dem Thermometer (wenn man kein Thermometer hat sollte die Temperatur angenehm, lauwarm sein aber wegen der Ätzgefahr Gefäß nur von außen prüfen!). Sie sollte zwischen 25-30 Grad C liegen. Wenn dies nicht der Fall ist, muss man die Lösung kurz mit dem Brenner/Kocher aufwärmen.

==Das Belichten==
[[Bild:B_belichter.JPG |framed|left|Hier sieht man den "Belichter", auf dem sich Layout und Platine befinden. Jetzt muss man die Lampe nur noch einschalten]]
Wenn die Entwicklerlösung fertig ist und die richtige Temperatur hat kann belichtet werden. Als Belichtungsgerät benutze ich einen kleinen Halogenscheinwerfer, da ich kein UV-Belichtungsgerät besitze. Zuerst sollte man die Lampe so hinstellen, dass sie nach oben strahlt. Dann sollte man sich auf jeden Fall die Mühe machen sie noch einmal richtig sauber zu machen (Tuch+Glasreiniger und vorher Netzstecker ziehen!). Nun legt man seine Folie mit dem Layout so auf die Scheibe der Lampe, dass man das Wort im Layout lesen kann - also nicht spiegelverkehrt. Ich spreche aus eigener Erfahrung, wenn ich sage, dass man es sehr leicht falsch macht. Lasst euch nicht von meinen Fotos irritieren, denn sie zeigen eine Platine, auf der das Wort "UP" lesbar ist. Dies liegt daran, dass ich es beim ersten Versuch falsch gemacht habe. Es kann nicht schaden die Folie mit einem durchsichtigen Klebestreifen am Rand ein wenig zu befestigen, damit sie beim Positionieren der Platine nicht verrutscht. Bei meiner Platine war angegeben, dass man sie, bei Verwendung einer 1000W Halogenlampe, 45-70 Sekunden belichten soll. Also nimmt man einen Mittelwert von etwa 60 Sekunden. Da meine Lampe jedoch nicht 1000W, sondern nur 500W hat ergibt das 2 Minuten Belichtungszeit. Gut, nun kann belichtet werden. Die Schutzfolie von der Platine abziehen und die Platine mit der lichtempfindlichen Seite auf die Folie legen, die sich auf der Lampe befindet. Nun kann man sie noch zurechtrücken und dann die Lampe einschalten. Nach der ausgerechneten Belichtungszeit schaltet man die Lampe wieder aus und nimmt die Platine vom Belichter. Komischerweise ist ja gar kein Layout darauf zu erkennen...

==Das Entwickeln==
[[Bild:B_belichtet.JPG |framed|left|So sieht die Platine nach 2 Minuten belichten und 70 Sekunden Entwicklungszeit aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]
Um das Layout erkennbar zu machen, lässt man die Platine ohne größere Verzögerung ins Entwicklerbad fallen. Schwenken. Fast sofort taucht ein dunkler Schleier über manchen Bereichen der Platine auf und das Layout wird langsam erkennbar. Schwenken. Als Entwicklungszeit hieß es bei meiner Platine 25-90 Sekunden. Bei mir haben sich 70 Sekunden bewährt. Danach nimmt man die Platine mit einer Zange aus dem Entwicklungsbehälter und entsorgt die Natronlauge fachgerecht. Nun spült man die Platine unter dem Wasserstrahl ab. Man sollte es vermeiden die Oberfläche der Platine mit den Fingern zu berühren, denn die Fingerabdrücke könnten die Ätzwirkung später an Stellen negativ beeinflussen. Nun schüttelt man die Platine ab und kann sie trocknen lassen wenn man möchte. Dies ist ein guter Zeitpunkt um, sofern gewünscht, eine Pause einzulegen, denn die Platine ist nun nicht mehr lichtempfindlich und daher muss nicht sofort weitergearbeitet werden.

==Das Ätzen==
[[Bild:B_ätzen.JPG |framed|left|Um ein zu schnelles Abkühlen der Lösung zu vermeiden kann man das Ätzgefäß auch in einem warmen Wasserbad schwenken.]][[Bild:B_geätzt.jpg |framed|right|So sieht die Platine nach dem Ätzen aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]So, wir nähern uns der Vollendung der Platine. Es gilt nun das überschüssige Kupfer zu entfernen, sodass nur die Leiterbahnen stehen bleiben. Dies geschieht durch Ätzen. Es gibt viele unterschiedliche Methoden und Ätzmittel. Die gebräuchlichsten davon sind: Eisen(III)Chlorid, Salzsäure+Wasserstoffperoxid, sowie Natriumpersulfat. Für Letzteres habe ich mich entschieden, weil ich hörte, dass FeCl3 eine ziemliche Sauerei verursacht und die Salzsäure-Wasserstoffperoxidvariante zu aggressiv ist. Natriumpersulfat gibt es ebenfalls im Elektronikversand günstig zu erstehen. 500g kosten dort teils weniger als 5 Euro und bei den Mengen, die ich für einen Ansatz verwende, kann man damit Schaltungen quadratmeterweise ätzen. Für das Ätzbad benutze ich lediglich 50ml Wasser mit 5g Nartriumpersulfat. Die meisten Leute verwenden sehr viel mehr, jedoch hat dies bei meinen kleinen Platinen bisher problemlos gereicht. Das weiße Salz wird zusammen mit 50ml Wasser in das selbe, zuvor gereinigte Gefäß gegeben, in dem man bereits Entwickelt hatte. Nun erhitzt man das Gemisch auf 40-50 Grad C und auch die letzten Kristalle werden sich auflösen. Wenn die Lösung die richtige Temperatur erreicht hat gibt man die Platine hinein und schwenkt das Gefäß kontinuierlich. Als Richtwert für den Ätzvorgang sind 5-10 Minuten angegeben, aber man schwenkt so lang weiter, bis nur noch die Leiterbahnen auf dem Kunststoff erkennbar sind. Keine Angst, wenn sich anfangs nicht viel tut. Die größten, visuellen Veränderungen treten in den letzten 2 Minuten ein. Als erstes Kennzeichen macht sich die für die Cu2+ Ionen charakteristische Blaufärbung der Lösung bemerkbar. Während des Ätzvorgangs sollte man die Temperatur gelegentlich überprüfen und gegebenenfalls die Lösung mitsamt Platine erneut auf 40-50 Grad C erwärmen. Wenn der Ätzvorgang beendet ist, gießt man die Natriumpersulfatlösung in eine Flasche (nicht ins Abwasser! Die Lösung muss später beim Sondermüll abgegeben werden) und reinigt die Platine unter fließendem Wasser mit Spülmittel. Man kann hierzu auch einen weichen Lappen oder Schwamm benutzen, aber keine harten Topfkratzer, oä.

==Das Bohren==
[[Bild:B_gebohrt.jpeg |framed|left|Hier sieht man die gebohrte Platine der zweiten, richtigen Version]]
Nun hat man es fast geschafft. Nur noch zwei Schritte fehlen zu einer fertigen, funktionstüchtigen, lochrasterfreien Interfaceplatine. Der erste dieser Schritte ist das Bohren. Hierzu verwendet man am besten einen Bohrer mit 0,7mm oder 0,8mm Stärke. Diese findet man im Baumarkt bei den Minibohrmaschinen (Dremel, etc.). Man sollte allerdings darauf achten, dass man solche holt, die auch in ein normales Bohrfutter passen. Ich habe für drei Wolfram-Vanadium-Stahlbohrer knapp 5 Euro ausgegeben und die funktionieren wunderbar. Am besten verwendet man zum Bohren einen Bohrständer, wenn man nicht sehr gut und präzise "freihand"-bohren kann. Man sollte sich hierfür viel Zeit lassen und den Bohrer (auf hoher Geschwindigkeit) ganz langsam auf die Platine hinabsenken und sicherstellen, dass man tatsächlich die Mitte der Bohrlöcher erwischt.

==Das Bestücken==
[[Bild:B_bestückt.JPG |framed|left|So sieht das fertige RS232 Interface aus. Dieses Bild zeigt die zweite, richtige Version meiner Platine]]
Wenn man Alles richtig gemacht hat gilt es nun nur noch die ICs, Kondensatoren und Stiftleisten einzulöten. Wenn ihr damit fertig seid sollte das ganze ungefähr wie auf dem Bild aussehen.

==Nachwort==

So, jetzt ist sie fertig, die Platine. Bei mir nach dem zweiten, bei euch hoffentlich nach dem ersten Ätzvorgang. Ich hoffe, dass ich euch mit diesem Tutorial ein wenig helfen konnte, bzw. euch motivieren konnte, es auch mal zu probieren, denn diese Art der Platinenherstellung ist wirklich nicht schwierig. Ich freue mich auf euer Feedback und wünsche euch

Viel Erfolg !

==Siehe auch==
* [[Leiterplatten_herstellen]] mit der "Foto-TransferTechnik"
* [[Leiterbahnbreiten]]
* [[Platinen doppelseitig layouten mit Eagle]]

[[Kategorie:Elektronik]]

Platinenherstellung mit der "Belichtungsmethode"

2008-12-01T13:23:23Z

Newbie.at: /* Das Entwickeln */

==Sicherheitshinweis==
{{FarbigerRahmen|
Die verwendeten Chemikalien sind in fester Form und als Lösung sehr gefährlich. Sicherheitsdatenblatt beachten – Natriumhydroxid als Plätzchen ist stark ätzend, die 1%ige Lösung reizt Augen und Haut. Es ist dringend anzuraten, für das gesamte Hantieren mit den Chemikalien Gummihandschuhe und eine Schutzbrille zu tragen.
}}
:[http://chemdat.merck.de/documents/sds/emd/deu/de/1064/106467.pdf Sicherheitshinweise NaOH Plätzchen]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/P31956de.pdf Sicherheitshinweise 1%ige NaOH Lösung]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/30203de.pdf Sicherheitshinweise Natriumpersulfat]

==Einleitung==
Die Lochrasterplatine ist eine Erfindung, die es Normalsterblichen erlaubt ihre Breadboardschaltungen auf eine solidere Basis zu stellen. Doch mit zunehmender Teilzahl nimmt die Übersicht ab und das Chaos zu: Gut für die Entropie - schlecht für den ambitionierten Bastler. Doch wie kann man eine übersichtlichere Schaltung herstellen, ohne dabei zu tief ins Portemonnaie greifen zu müssen? Eine Methode dazu ist die Tonermethode ([[Platinenherstellung]]), die im Wiki ebenfalls dokumentiert ist.
In diesem Tutorial wird gezeigt, wie man mit einfachsten Mitteln eine ordentliche, belichtete Platine herstellt. Die Gesamtkosten halten sich bei dieser Methode auch in Grenzen (Ausgabe für Verbrauchsmaterialien Juni 2008: (Fotoplatine 75x100mm 0,61 €; Natriumhydroxid 250g, 3,45 €; Natriumpersulfat 120g, 2,45 €). Als Beispielprojekt wird in diesem Tutorial die Herstellung einer einfachen RS232-Interfaceplatine dienen.

==Man benötigt==
*1x fotobeschichtete Platine (ca. 0,60ct)
*1x Thermometer
*1x hitzebeständiges Glasgefäß (zB. ein Weithalserlenmeyerkolben, Kaffeekanne, etc.)
*1x Bunsenbrenner (oder auch Campingkocher, Spiritusbrenner, Heizplatte)
*1x Halogenscheinwerfer (unser "Belichtungsgerät")
*1x Waage (Briefwaage oä.)
*1x Messlöffelchen (oä.)
*1x (Tintenstrahler-)overheadfolie
*1g Natriumhydroxid (Entwickler)
*5g Natriumpersulfat (Ätzmittel)

==Vorbereitung : Platinenlayout erstellen==
[[Bild:B_layout.jpeg|framed|left|Das Layout der Interfaceplatine ]]
Bevor man damit beginnen kann eine Platine zu ätzen, benötigt man logischerweise eine Schaltung, die man auf seine Platine übertragen möchte. Diese kann man von Hand zeichnen, mit Paint zeichnen - oder man greift auf ein speziell dafür konzipiertes Programm wie zb. CadSoft Eagle zurück, welches im Rahmen der Light-Version kostenlos genutzt werden darf. Ein solches Layout könnte zum Beispiel so aussehen:
Auf dem Bild ist in blau das Wort "UP" zu erkennen und das hat einen speziellen Grund: Da die ICs später von der Oberseite durch die Platine in die Schaltung eingefügt werden, muss die Schaltung spiegelverkehrt sein. Um zu gewährleisten, dass dies auch wirklich der Fall ist, sollte man vor dem Bedrucken der Folie ein Wort auf einer leeren Stelle des Layouts einfügen, denn sobald das Layout einmal auf der Folie ist und einem die Folie einmal runtergefallen ist, wird es schwieriger zu sagen wo oben und wo unten ist.
Wenn man soweit ist, kann man das Layout auf seine Overheadfolie ausdrucken (Möglichst platzsparend vorgehen - die Folien sind nicht billig, aber man bekommt viele Layouts drauf).

==Vorbereitung: Die Entwicklerlösung==
[[Bild:B_entwickler.JPG|framed|left|Herstellung der Entwicklerlösung. Unten links sieht man die Fotoplatine und das Layout auf der Folie]]
Man sollte darauf achten, dass man die Entwicklerlösung bereits VOR dem Belichten fertig hat, denn es ist höchst schwierig, sie in den 2 Minuten Belichtungszeit anzurühren.
Als Entwickler benutze ich Natriumhydroxid (NaOH), das es im Elektronikversand sehr günstig einzukaufen gibt. Bei den Daten der Fotoplatine stehen Entwicklungszeit (25-90s) und Temperatur (25-30 Grad C) und auf dem Entwickler die Menge (10g), die pro Liter Wasser benötigt wird. Da wir aber nur eine kleine Platine herstellen wollen reichen uns 100ml -> folglich 1g NaOH. Diese wiegt man (sofern man eine genügend genaue Waage besitzt - sonst abschätzen: 1 Teelöffel sind etwa 5 g) ab und gibt sie zusammen mit 100ml lauwarmen Wassers in das Glasgefäß. Nun schwenkt man das Gefäß, bis sich alle NaOH-"Plätzchen" aufgelöst haben und prüft die Temperatur mit dem Thermometer (wenn man kein Thermometer hat sollte die Temperatur angenehm, lauwarm sein aber wegen der Ätzgefahr Gefäß nur von außen prüfen!). Sie sollte zwischen 25-30 Grad C liegen. Wenn dies nicht der Fall ist, muss man die Lösung kurz mit dem Brenner/Kocher aufwärmen.

==Das Belichten==
[[Bild:B_belichter.JPG |framed|left|Hier sieht man den "Belichter", auf dem sich Layout und Platine befinden. Jetzt muss man die Lampe nur noch einschalten]]
Wenn die Entwicklerlösung fertig ist und die richtige Temperatur hat kann belichtet werden. Als Belichtungsgerät benutze ich einen kleinen Halogenscheinwerfer, da ich kein UV-Belichtungsgerät besitze. Zuerst sollte man die Lampe so hinstellen, dass sie nach oben strahlt. Dann sollte man sich auf jeden Fall die Mühe machen sie noch einmal richtig sauber zu machen (Tuch+Glasreiniger und vorher Netzstecker ziehen!). Nun legt man seine Folie mit dem Layout so auf die Scheibe der Lampe, dass man das Wort im Layout lesen kann - also nicht spiegelverkehrt. Ich spreche aus eigener Erfahrung, wenn ich sage, dass man es sehr leicht falsch macht. Lasst euch nicht von meinen Fotos irritieren, denn sie zeigen eine Platine, auf der das Wort "UP" lesbar ist. Dies liegt daran, dass ich es beim ersten Versuch falsch gemacht habe. Es kann nicht schaden die Folie mit einem durchsichtigen Klebestreifen am Rand ein wenig zu befestigen, damit sie beim Positionieren der Platine nicht verrutscht. Bei meiner Platine war angegeben, dass man sie, bei Verwendung einer 1000W Halogenlampe, 45-70 Sekunden belichten soll. Also nimmt man einen Mittelwert von etwa 60 Sekunden. Da meine Lampe jedoch nicht 1000W, sondern nur 500W hat ergibt das 2 Minuten Belichtungszeit. Gut, nun kann belichtet werden. Die Schutzfolie von der Platine abziehen und die Platine mit der lichtempfindlichen Seite auf die Folie legen, die sich auf der Lampe befindet. Nun kann man sie noch zurechtrücken und dann die Lampe einschalten. Nach der ausgerechneten Belichtungszeit schaltet man die Lampe wieder aus und nimmt die Platine vom Belichter. Komischerweise ist ja gar kein Layout darauf zu erkennen...

==Das Entwickeln==
[[Bild:B_belichtet.JPG |framed|left|So sieht die Platine nach 2 Minuten belichten und 70 Sekunden Entwicklungszeit aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]
Um das Layout erkennbar zu machen, lässt man die Platine ohne größere Verzögerung ins Entwicklerbad fallen. Schwenken. Fast sofort taucht ein dunkler Schleier über manchen Bereichen der Platine auf und das Layout wird langsam erkennbar. Schwenken. Als Entwicklungszeit hieß es bei meiner Platine 25-90 Sekunden. Bei mir haben sich 70 Sekunden bewährt. Danach nimmt man die Platine mit einer Zange aus dem Entwicklungsbehälter und entsorgt die Natronlauge fachgerecht. Nun spült man die Platine unter dem Wasserstrahl ab. Man sollte es vermeiden die Oberfläche der Platine mit den Fingern zu berühren, denn die Fingerabdrücke könnten die Ätzwirkung später an Stellen negativ beeinflussen. Nun schüttelt man die Platine ab und kann sie trocknen lassen wenn man möchte. Dies ist ein guter Zeitpunkt um, sofern gewünscht, eine Pause einzulegen, denn die Platine ist nun nicht mehr lichtempfindlich und daher muss nicht sofort weitergearbeitet werden.

==Das Ätzen==
[[Bild:B_ätzen.JPG |framed|left|Um ein zu schnelles Abkühlen der Lösung zu vermeiden kann man das Ätzgefäß auch in einem warmen Wasserbad schwenken.]][[Bild:B_geätzt.jpg |framed|right|So sieht die Platine nach dem Ätzen aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]So, wir nähern uns der Vollendung der Platine. Es gilt nun das überschüssige Kupfer zu entfernen, sodass nur die Leiterbahnen stehen bleiben. Dies geschieht durch Ätzen. Es gibt viele unterschiedliche Methoden und Ätzmittel. Die gebräuchlichsten davon sind: Eisen(III)Chlorid, Salzsäure+Wasserstoffperoxid, sowie Natriumpersulfat. Für Letzteres habe ich mich entschieden, weil ich hörte, dass FeCl3 eine ziemliche Sauerei verursacht und die Salzsäure-Wasserstoffperoxidvariante zu aggressiv ist. Natriumpersulfat gibt es ebenfalls im Elektronikversand günstig zu erstehen. 500g kosten dort teils weniger als 5 Euro und bei den Mengen, die ich für einen Ansatz verwende, kann man damit Schaltungen quadratmeterweise ätzen. Für das Ätzbad benutze ich lediglich 50ml Wasser mit 5g Nartriumpersulfat. Die meisten Leute verwenden sehr viel mehr, jedoch hat dies bei meinen kleinen Platinen bisher problemlos gereicht. Das weiße Salz wird zusammen mit 50ml Wasser in das selbe, zuvor gereinigte Gefäß gegeben, in dem man bereits Entwickelt hatte. Nun erhitzt man das Gemisch auf 40-50 Grad C und auch die letzten Kristalle werden sich auflösen. Wenn die Lösung die richtige Temperatur erreicht hat gibt man die Platine hinein und schwenkt das Gefäß kontinuierlich. Als Richtwert für den Ätzvorgang sind 5-10 Minuten angegeben, aber man schwenkt so lang weiter, bis nur noch die Leiterbahnen auf dem Kunststoff erkennbar sind. Keine Angst, wenn sich anfangs nicht viel tut. Die größten, visuellen Veränderungen treten in den letzten 2 Minuten ein. Als erstes Kennzeichen macht sich die für die Cu2+ Ionen charakteristische Blaufärbung der Lösung bemerkbar. Während des Ätzvorgangs sollte man die Temperatur gelegentlich überprüfen und gegebenenfalls die Lösung mit samt Platine erneut auf 40-50 Grad C erwärmen. Wenn der Ätzvorgang beendet ist, gießt man die Natriumpersulfatlösung in eine Flasche (nicht ins Abwasser! Die Lösung muss später beim Sondermüll abgegeben werden) und reinigt die Platine unter fließendem Wasser mit Spülmittel. Man kann hierzu auch einen weichen Lappen oder Schwamm benutzen, aber keine harten Topfkratzer, oä.

==Das Bohren==
[[Bild:B_gebohrt.jpeg |framed|left|Hier sieht man die gebohrte Platine der zweiten, richtigen Version]]
Nun hat man es fast geschafft. Nur noch zwei Schritte fehlen zu einer fertigen, funktionstüchtigen, lochrasterfreien Interfaceplatine. Der erste dieser Schritte ist das Bohren. Hierzu verwendet man am besten einen Bohrer mit 0,7mm oder 0,8mm Stärke. Diese findet man im Baumarkt bei den Minibohrmaschinen (Dremel, etc.). Man sollte allerdings darauf achten, dass man solche holt, die auch in ein normales Bohrfutter passen. Ich habe für drei Wolfram-Vanadium-Stahlbohrer knapp 5 Euro ausgegeben und die funktionieren wunderbar. Am besten verwendet man zum Bohren einen Bohrständer, wenn man nicht sehr gut und präzise "freihand"-bohren kann. Man sollte sich hierfür viel Zeit lassen und den Bohrer (auf hoher Geschwindigkeit) ganz langsam auf die Platine hinabsenken und sicherstellen, dass man tatsächlich die Mitte der Bohrlöcher erwischt.

==Das Bestücken==
[[Bild:B_bestückt.JPG |framed|left|So sieht das fertige RS232 Interface aus. Dieses Bild zeigt die zweite, richtige Version meiner Platine]]
Wenn man Alles richtig gemacht hat gilt es nun nur noch die ICs, Kondensatoren und Stiftleisten einzulöten. Wenn ihr damit fertig seid sollte das ganze ungefähr wie auf dem Bild aussehen.

==Nachwort==

So, jetzt ist sie fertig, die Platine. Bei mir nach dem zweiten, bei euch hoffentlich nach dem ersten Ätzvorgang. Ich hoffe, dass ich euch mit diesem Tutorial ein wenig helfen konnte, bzw. euch motivieren konnte, es auch mal zu probieren, denn diese Art der Platinenherstellung ist wirklich nicht schwierig. Ich freue mich auf euer Feedback und wünsche euch

Viel Erfolg !

==Siehe auch==
* [[Leiterplatten_herstellen]] mit der "Foto-TransferTechnik"
* [[Leiterbahnbreiten]]
* [[Platinen doppelseitig layouten mit Eagle]]

[[Kategorie:Elektronik]]

Platinenherstellung mit der "Belichtungsmethode"

2008-12-01T13:21:46Z

Newbie.at: /* Das Belichten */

==Sicherheitshinweis==
{{FarbigerRahmen|
Die verwendeten Chemikalien sind in fester Form und als Lösung sehr gefährlich. Sicherheitsdatenblatt beachten – Natriumhydroxid als Plätzchen ist stark ätzend, die 1%ige Lösung reizt Augen und Haut. Es ist dringend anzuraten, für das gesamte Hantieren mit den Chemikalien Gummihandschuhe und eine Schutzbrille zu tragen.
}}
:[http://chemdat.merck.de/documents/sds/emd/deu/de/1064/106467.pdf Sicherheitshinweise NaOH Plätzchen]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/P31956de.pdf Sicherheitshinweise 1%ige NaOH Lösung]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/30203de.pdf Sicherheitshinweise Natriumpersulfat]

==Einleitung==
Die Lochrasterplatine ist eine Erfindung, die es Normalsterblichen erlaubt ihre Breadboardschaltungen auf eine solidere Basis zu stellen. Doch mit zunehmender Teilzahl nimmt die Übersicht ab und das Chaos zu: Gut für die Entropie - schlecht für den ambitionierten Bastler. Doch wie kann man eine übersichtlichere Schaltung herstellen, ohne dabei zu tief ins Portemonnaie greifen zu müssen? Eine Methode dazu ist die Tonermethode ([[Platinenherstellung]]), die im Wiki ebenfalls dokumentiert ist.
In diesem Tutorial wird gezeigt, wie man mit einfachsten Mitteln eine ordentliche, belichtete Platine herstellt. Die Gesamtkosten halten sich bei dieser Methode auch in Grenzen (Ausgabe für Verbrauchsmaterialien Juni 2008: (Fotoplatine 75x100mm 0,61 €; Natriumhydroxid 250g, 3,45 €; Natriumpersulfat 120g, 2,45 €). Als Beispielprojekt wird in diesem Tutorial die Herstellung einer einfachen RS232-Interfaceplatine dienen.

==Man benötigt==
*1x fotobeschichtete Platine (ca. 0,60ct)
*1x Thermometer
*1x hitzebeständiges Glasgefäß (zB. ein Weithalserlenmeyerkolben, Kaffeekanne, etc.)
*1x Bunsenbrenner (oder auch Campingkocher, Spiritusbrenner, Heizplatte)
*1x Halogenscheinwerfer (unser "Belichtungsgerät")
*1x Waage (Briefwaage oä.)
*1x Messlöffelchen (oä.)
*1x (Tintenstrahler-)overheadfolie
*1g Natriumhydroxid (Entwickler)
*5g Natriumpersulfat (Ätzmittel)

==Vorbereitung : Platinenlayout erstellen==
[[Bild:B_layout.jpeg|framed|left|Das Layout der Interfaceplatine ]]
Bevor man damit beginnen kann eine Platine zu ätzen, benötigt man logischerweise eine Schaltung, die man auf seine Platine übertragen möchte. Diese kann man von Hand zeichnen, mit Paint zeichnen - oder man greift auf ein speziell dafür konzipiertes Programm wie zb. CadSoft Eagle zurück, welches im Rahmen der Light-Version kostenlos genutzt werden darf. Ein solches Layout könnte zum Beispiel so aussehen:
Auf dem Bild ist in blau das Wort "UP" zu erkennen und das hat einen speziellen Grund: Da die ICs später von der Oberseite durch die Platine in die Schaltung eingefügt werden, muss die Schaltung spiegelverkehrt sein. Um zu gewährleisten, dass dies auch wirklich der Fall ist, sollte man vor dem Bedrucken der Folie ein Wort auf einer leeren Stelle des Layouts einfügen, denn sobald das Layout einmal auf der Folie ist und einem die Folie einmal runtergefallen ist, wird es schwieriger zu sagen wo oben und wo unten ist.
Wenn man soweit ist, kann man das Layout auf seine Overheadfolie ausdrucken (Möglichst platzsparend vorgehen - die Folien sind nicht billig, aber man bekommt viele Layouts drauf).

==Vorbereitung: Die Entwicklerlösung==
[[Bild:B_entwickler.JPG|framed|left|Herstellung der Entwicklerlösung. Unten links sieht man die Fotoplatine und das Layout auf der Folie]]
Man sollte darauf achten, dass man die Entwicklerlösung bereits VOR dem Belichten fertig hat, denn es ist höchst schwierig, sie in den 2 Minuten Belichtungszeit anzurühren.
Als Entwickler benutze ich Natriumhydroxid (NaOH), das es im Elektronikversand sehr günstig einzukaufen gibt. Bei den Daten der Fotoplatine stehen Entwicklungszeit (25-90s) und Temperatur (25-30 Grad C) und auf dem Entwickler die Menge (10g), die pro Liter Wasser benötigt wird. Da wir aber nur eine kleine Platine herstellen wollen reichen uns 100ml -> folglich 1g NaOH. Diese wiegt man (sofern man eine genügend genaue Waage besitzt - sonst abschätzen: 1 Teelöffel sind etwa 5 g) ab und gibt sie zusammen mit 100ml lauwarmen Wassers in das Glasgefäß. Nun schwenkt man das Gefäß, bis sich alle NaOH-"Plätzchen" aufgelöst haben und prüft die Temperatur mit dem Thermometer (wenn man kein Thermometer hat sollte die Temperatur angenehm, lauwarm sein aber wegen der Ätzgefahr Gefäß nur von außen prüfen!). Sie sollte zwischen 25-30 Grad C liegen. Wenn dies nicht der Fall ist, muss man die Lösung kurz mit dem Brenner/Kocher aufwärmen.

==Das Belichten==
[[Bild:B_belichter.JPG |framed|left|Hier sieht man den "Belichter", auf dem sich Layout und Platine befinden. Jetzt muss man die Lampe nur noch einschalten]]
Wenn die Entwicklerlösung fertig ist und die richtige Temperatur hat kann belichtet werden. Als Belichtungsgerät benutze ich einen kleinen Halogenscheinwerfer, da ich kein UV-Belichtungsgerät besitze. Zuerst sollte man die Lampe so hinstellen, dass sie nach oben strahlt. Dann sollte man sich auf jeden Fall die Mühe machen sie noch einmal richtig sauber zu machen (Tuch+Glasreiniger und vorher Netzstecker ziehen!). Nun legt man seine Folie mit dem Layout so auf die Scheibe der Lampe, dass man das Wort im Layout lesen kann - also nicht spiegelverkehrt. Ich spreche aus eigener Erfahrung, wenn ich sage, dass man es sehr leicht falsch macht. Lasst euch nicht von meinen Fotos irritieren, denn sie zeigen eine Platine, auf der das Wort "UP" lesbar ist. Dies liegt daran, dass ich es beim ersten Versuch falsch gemacht habe. Es kann nicht schaden die Folie mit einem durchsichtigen Klebestreifen am Rand ein wenig zu befestigen, damit sie beim Positionieren der Platine nicht verrutscht. Bei meiner Platine war angegeben, dass man sie, bei Verwendung einer 1000W Halogenlampe, 45-70 Sekunden belichten soll. Also nimmt man einen Mittelwert von etwa 60 Sekunden. Da meine Lampe jedoch nicht 1000W, sondern nur 500W hat ergibt das 2 Minuten Belichtungszeit. Gut, nun kann belichtet werden. Die Schutzfolie von der Platine abziehen und die Platine mit der lichtempfindlichen Seite auf die Folie legen, die sich auf der Lampe befindet. Nun kann man sie noch zurechtrücken und dann die Lampe einschalten. Nach der ausgerechneten Belichtungszeit schaltet man die Lampe wieder aus und nimmt die Platine vom Belichter. Komischerweise ist ja gar kein Layout darauf zu erkennen...

==Das Entwickeln==
[[Bild:B_belichtet.JPG |framed|left|So sieht die Platine nach 2 Minuten belichten und 70 Sekunden Entwicklungszeit aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]
Um das Layout erkennbar zu machen, lässt man die Platine ohne größere Verzögerung ins Entwicklerbad fallen. Schwenken. Fast sofort taucht ein dunkler Schleier über manchen Bereichen der Platine auf und das Layout wird langsam erkennbar. Schwenken. Als Entwicklungszeit hiess es bei meiner Platine 25-90 Sekunden. Bei mir haben sich 70 Sekunden bewährt. Danach nimmt man die Platine mit einer Zange aus dem Entwicklungsbehälter und entsorgt die Natronlauge fachgerecht. Nun spült man die Platine unter dem Wasserstrahl ab. Man sollte es vermeiden die Oberfläche der Platine mit den Fingern zu berühren, denn die Fingerabdrücke könnten die Ätzwirkung später an Stellen negativ beeinflussen. Nun schüttelt man die Platine ab und kann sie trocknen lassen wenn man möchte. Dies ist ein guter Zeitpunkt, um sofern gewünscht, eine Pause einzulegen, denn die Platine ist nun nicht mehr lichtempfindlich und daher muss nicht sofort weitergearbeitet werden.

==Das Ätzen==
[[Bild:B_ätzen.JPG |framed|left|Um ein zu schnelles Abkühlen der Lösung zu vermeiden kann man das Ätzgefäß auch in einem warmen Wasserbad schwenken.]][[Bild:B_geätzt.jpg |framed|right|So sieht die Platine nach dem Ätzen aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]So, wir nähern uns der Vollendung der Platine. Es gilt nun das überschüssige Kupfer zu entfernen, sodass nur die Leiterbahnen stehen bleiben. Dies geschieht durch Ätzen. Es gibt viele unterschiedliche Methoden und Ätzmittel. Die gebräuchlichsten davon sind: Eisen(III)Chlorid, Salzsäure+Wasserstoffperoxid, sowie Natriumpersulfat. Für Letzteres habe ich mich entschieden, weil ich hörte, dass FeCl3 eine ziemliche Sauerei verursacht und die Salzsäure-Wasserstoffperoxidvariante zu aggressiv ist. Natriumpersulfat gibt es ebenfalls im Elektronikversand günstig zu erstehen. 500g kosten dort teils weniger als 5 Euro und bei den Mengen, die ich für einen Ansatz verwende, kann man damit Schaltungen quadratmeterweise ätzen. Für das Ätzbad benutze ich lediglich 50ml Wasser mit 5g Nartriumpersulfat. Die meisten Leute verwenden sehr viel mehr, jedoch hat dies bei meinen kleinen Platinen bisher problemlos gereicht. Das weiße Salz wird zusammen mit 50ml Wasser in das selbe, zuvor gereinigte Gefäß gegeben, in dem man bereits Entwickelt hatte. Nun erhitzt man das Gemisch auf 40-50 Grad C und auch die letzten Kristalle werden sich auflösen. Wenn die Lösung die richtige Temperatur erreicht hat gibt man die Platine hinein und schwenkt das Gefäß kontinuierlich. Als Richtwert für den Ätzvorgang sind 5-10 Minuten angegeben, aber man schwenkt so lang weiter, bis nur noch die Leiterbahnen auf dem Kunststoff erkennbar sind. Keine Angst, wenn sich anfangs nicht viel tut. Die größten, visuellen Veränderungen treten in den letzten 2 Minuten ein. Als erstes Kennzeichen macht sich die für die Cu2+ Ionen charakteristische Blaufärbung der Lösung bemerkbar. Während des Ätzvorgangs sollte man die Temperatur gelegentlich überprüfen und gegebenenfalls die Lösung mit samt Platine erneut auf 40-50 Grad C erwärmen. Wenn der Ätzvorgang beendet ist, gießt man die Natriumpersulfatlösung in eine Flasche (nicht ins Abwasser! Die Lösung muss später beim Sondermüll abgegeben werden) und reinigt die Platine unter fließendem Wasser mit Spülmittel. Man kann hierzu auch einen weichen Lappen oder Schwamm benutzen, aber keine harten Topfkratzer, oä.

==Das Bohren==
[[Bild:B_gebohrt.jpeg |framed|left|Hier sieht man die gebohrte Platine der zweiten, richtigen Version]]
Nun hat man es fast geschafft. Nur noch zwei Schritte fehlen zu einer fertigen, funktionstüchtigen, lochrasterfreien Interfaceplatine. Der erste dieser Schritte ist das Bohren. Hierzu verwendet man am besten einen Bohrer mit 0,7mm oder 0,8mm Stärke. Diese findet man im Baumarkt bei den Minibohrmaschinen (Dremel, etc.). Man sollte allerdings darauf achten, dass man solche holt, die auch in ein normales Bohrfutter passen. Ich habe für drei Wolfram-Vanadium-Stahlbohrer knapp 5 Euro ausgegeben und die funktionieren wunderbar. Am besten verwendet man zum Bohren einen Bohrständer, wenn man nicht sehr gut und präzise "freihand"-bohren kann. Man sollte sich hierfür viel Zeit lassen und den Bohrer (auf hoher Geschwindigkeit) ganz langsam auf die Platine hinabsenken und sicherstellen, dass man tatsächlich die Mitte der Bohrlöcher erwischt.

==Das Bestücken==
[[Bild:B_bestückt.JPG |framed|left|So sieht das fertige RS232 Interface aus. Dieses Bild zeigt die zweite, richtige Version meiner Platine]]
Wenn man Alles richtig gemacht hat gilt es nun nur noch die ICs, Kondensatoren und Stiftleisten einzulöten. Wenn ihr damit fertig seid sollte das ganze ungefähr wie auf dem Bild aussehen.

==Nachwort==

So, jetzt ist sie fertig, die Platine. Bei mir nach dem zweiten, bei euch hoffentlich nach dem ersten Ätzvorgang. Ich hoffe, dass ich euch mit diesem Tutorial ein wenig helfen konnte, bzw. euch motivieren konnte, es auch mal zu probieren, denn diese Art der Platinenherstellung ist wirklich nicht schwierig. Ich freue mich auf euer Feedback und wünsche euch

Viel Erfolg !

==Siehe auch==
* [[Leiterplatten_herstellen]] mit der "Foto-TransferTechnik"
* [[Leiterbahnbreiten]]
* [[Platinen doppelseitig layouten mit Eagle]]

[[Kategorie:Elektronik]]

Platinenherstellung mit der "Belichtungsmethode"

2008-12-01T13:20:14Z

Newbie.at: /* Vorbereitung: Die Entwicklerlösung */

==Sicherheitshinweis==
{{FarbigerRahmen|
Die verwendeten Chemikalien sind in fester Form und als Lösung sehr gefährlich. Sicherheitsdatenblatt beachten – Natriumhydroxid als Plätzchen ist stark ätzend, die 1%ige Lösung reizt Augen und Haut. Es ist dringend anzuraten, für das gesamte Hantieren mit den Chemikalien Gummihandschuhe und eine Schutzbrille zu tragen.
}}
:[http://chemdat.merck.de/documents/sds/emd/deu/de/1064/106467.pdf Sicherheitshinweise NaOH Plätzchen]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/P31956de.pdf Sicherheitshinweise 1%ige NaOH Lösung]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/30203de.pdf Sicherheitshinweise Natriumpersulfat]

==Einleitung==
Die Lochrasterplatine ist eine Erfindung, die es Normalsterblichen erlaubt ihre Breadboardschaltungen auf eine solidere Basis zu stellen. Doch mit zunehmender Teilzahl nimmt die Übersicht ab und das Chaos zu: Gut für die Entropie - schlecht für den ambitionierten Bastler. Doch wie kann man eine übersichtlichere Schaltung herstellen, ohne dabei zu tief ins Portemonnaie greifen zu müssen? Eine Methode dazu ist die Tonermethode ([[Platinenherstellung]]), die im Wiki ebenfalls dokumentiert ist.
In diesem Tutorial wird gezeigt, wie man mit einfachsten Mitteln eine ordentliche, belichtete Platine herstellt. Die Gesamtkosten halten sich bei dieser Methode auch in Grenzen (Ausgabe für Verbrauchsmaterialien Juni 2008: (Fotoplatine 75x100mm 0,61 €; Natriumhydroxid 250g, 3,45 €; Natriumpersulfat 120g, 2,45 €). Als Beispielprojekt wird in diesem Tutorial die Herstellung einer einfachen RS232-Interfaceplatine dienen.

==Man benötigt==
*1x fotobeschichtete Platine (ca. 0,60ct)
*1x Thermometer
*1x hitzebeständiges Glasgefäß (zB. ein Weithalserlenmeyerkolben, Kaffeekanne, etc.)
*1x Bunsenbrenner (oder auch Campingkocher, Spiritusbrenner, Heizplatte)
*1x Halogenscheinwerfer (unser "Belichtungsgerät")
*1x Waage (Briefwaage oä.)
*1x Messlöffelchen (oä.)
*1x (Tintenstrahler-)overheadfolie
*1g Natriumhydroxid (Entwickler)
*5g Natriumpersulfat (Ätzmittel)

==Vorbereitung : Platinenlayout erstellen==
[[Bild:B_layout.jpeg|framed|left|Das Layout der Interfaceplatine ]]
Bevor man damit beginnen kann eine Platine zu ätzen, benötigt man logischerweise eine Schaltung, die man auf seine Platine übertragen möchte. Diese kann man von Hand zeichnen, mit Paint zeichnen - oder man greift auf ein speziell dafür konzipiertes Programm wie zb. CadSoft Eagle zurück, welches im Rahmen der Light-Version kostenlos genutzt werden darf. Ein solches Layout könnte zum Beispiel so aussehen:
Auf dem Bild ist in blau das Wort "UP" zu erkennen und das hat einen speziellen Grund: Da die ICs später von der Oberseite durch die Platine in die Schaltung eingefügt werden, muss die Schaltung spiegelverkehrt sein. Um zu gewährleisten, dass dies auch wirklich der Fall ist, sollte man vor dem Bedrucken der Folie ein Wort auf einer leeren Stelle des Layouts einfügen, denn sobald das Layout einmal auf der Folie ist und einem die Folie einmal runtergefallen ist, wird es schwieriger zu sagen wo oben und wo unten ist.
Wenn man soweit ist, kann man das Layout auf seine Overheadfolie ausdrucken (Möglichst platzsparend vorgehen - die Folien sind nicht billig, aber man bekommt viele Layouts drauf).

==Vorbereitung: Die Entwicklerlösung==
[[Bild:B_entwickler.JPG|framed|left|Herstellung der Entwicklerlösung. Unten links sieht man die Fotoplatine und das Layout auf der Folie]]
Man sollte darauf achten, dass man die Entwicklerlösung bereits VOR dem Belichten fertig hat, denn es ist höchst schwierig, sie in den 2 Minuten Belichtungszeit anzurühren.
Als Entwickler benutze ich Natriumhydroxid (NaOH), das es im Elektronikversand sehr günstig einzukaufen gibt. Bei den Daten der Fotoplatine stehen Entwicklungszeit (25-90s) und Temperatur (25-30 Grad C) und auf dem Entwickler die Menge (10g), die pro Liter Wasser benötigt wird. Da wir aber nur eine kleine Platine herstellen wollen reichen uns 100ml -> folglich 1g NaOH. Diese wiegt man (sofern man eine genügend genaue Waage besitzt - sonst abschätzen: 1 Teelöffel sind etwa 5 g) ab und gibt sie zusammen mit 100ml lauwarmen Wassers in das Glasgefäß. Nun schwenkt man das Gefäß, bis sich alle NaOH-"Plätzchen" aufgelöst haben und prüft die Temperatur mit dem Thermometer (wenn man kein Thermometer hat sollte die Temperatur angenehm, lauwarm sein aber wegen der Ätzgefahr Gefäß nur von außen prüfen!). Sie sollte zwischen 25-30 Grad C liegen. Wenn dies nicht der Fall ist, muss man die Lösung kurz mit dem Brenner/Kocher aufwärmen.

==Das Belichten==
[[Bild:B_belichter.JPG |framed|left|Hier sieht man den "Belichter", auf dem sich Layout und Platine befinden. Jetzt muss man die Lampe nur noch einschalten]]
Wenn die Entwicklerlösung fertig ist und die richtige Temperatur hat kann belichtet werden. Als Belichtungsgerät benutze ich einen kleinen Halogenscheinwerfer, da ich kein UV-Belichtungsgerät besitze. Zuerst sollte man die Lampe so hinstellen, dass sie nach oben strahlt. Dann sollte man sich auf jeden Fall die Mühe machen sie noch einmal richtig sauber zu machen (Tuch+Glasreiniger und vorher Netzstecker ziehen!). Nun legt man seine Folie mit dem Layout so auf die Scheibe der Lampe, dass man das Wort im Layout lesen kann - also nicht spiegelverkehrt. Ich spreche aus eigener Erfahrung, wenn ich sage, dass man es sehr leicht falsch macht. Lasst euch nicht von meinen Fotos irritieren, denn sie zeigen eine Platine, auf der das Wort "UP" lesbar ist. Dies liegt daran, dass ich es beim ersten Versuch falsch gemacht habe. Es kann nicht schaden die Folie mit einem durchsichtigen Klebestreifen am Rand ein wenig zu befestigen, damit sie beim Positionieren der Platine nicht verrutscht. Bei meiner Platine war angegeben, dass man sie, bei Verwendung einer 1000W Halogenlampe, 45-70 Sekunden belichten soll. Also nimmt man einen Mittelwert von etwa 60 Sekunden. Da meine Lampe jedoch nicht 1000W, sondern nur 500W hat ergibt das 2 Minuten Belichtungszeit. Gut, nun kann belichtet werden. Die Schutzfolie von der Platine abziehen und die Platine mit der Lichtempfindlichen Seite auf die Folie legen, die sich auf der Lampe befindet. Nun kann man sie noch zurechtrücken und dann die Lampe einschalten. Nach der ausgerechneten Belichtungszeit schaltet man die Lampe wieder aus und nimmt die Platine vom Belichter. Komischerweise ist ja gar kein Layout darauf zu erkennen...

==Das Entwickeln==
[[Bild:B_belichtet.JPG |framed|left|So sieht die Platine nach 2 Minuten belichten und 70 Sekunden Entwicklungszeit aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]
Um das Layout erkennbar zu machen, lässt man die Platine ohne größere Verzögerung ins Entwicklerbad fallen. Schwenken. Fast sofort taucht ein dunkler Schleier über manchen Bereichen der Platine auf und das Layout wird langsam erkennbar. Schwenken. Als Entwicklungszeit hiess es bei meiner Platine 25-90 Sekunden. Bei mir haben sich 70 Sekunden bewährt. Danach nimmt man die Platine mit einer Zange aus dem Entwicklungsbehälter und entsorgt die Natronlauge fachgerecht. Nun spült man die Platine unter dem Wasserstrahl ab. Man sollte es vermeiden die Oberfläche der Platine mit den Fingern zu berühren, denn die Fingerabdrücke könnten die Ätzwirkung später an Stellen negativ beeinflussen. Nun schüttelt man die Platine ab und kann sie trocknen lassen wenn man möchte. Dies ist ein guter Zeitpunkt, um sofern gewünscht, eine Pause einzulegen, denn die Platine ist nun nicht mehr lichtempfindlich und daher muss nicht sofort weitergearbeitet werden.

==Das Ätzen==
[[Bild:B_ätzen.JPG |framed|left|Um ein zu schnelles Abkühlen der Lösung zu vermeiden kann man das Ätzgefäß auch in einem warmen Wasserbad schwenken.]][[Bild:B_geätzt.jpg |framed|right|So sieht die Platine nach dem Ätzen aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]So, wir nähern uns der Vollendung der Platine. Es gilt nun das überschüssige Kupfer zu entfernen, sodass nur die Leiterbahnen stehen bleiben. Dies geschieht durch Ätzen. Es gibt viele unterschiedliche Methoden und Ätzmittel. Die gebräuchlichsten davon sind: Eisen(III)Chlorid, Salzsäure+Wasserstoffperoxid, sowie Natriumpersulfat. Für Letzteres habe ich mich entschieden, weil ich hörte, dass FeCl3 eine ziemliche Sauerei verursacht und die Salzsäure-Wasserstoffperoxidvariante zu aggressiv ist. Natriumpersulfat gibt es ebenfalls im Elektronikversand günstig zu erstehen. 500g kosten dort teils weniger als 5 Euro und bei den Mengen, die ich für einen Ansatz verwende, kann man damit Schaltungen quadratmeterweise ätzen. Für das Ätzbad benutze ich lediglich 50ml Wasser mit 5g Nartriumpersulfat. Die meisten Leute verwenden sehr viel mehr, jedoch hat dies bei meinen kleinen Platinen bisher problemlos gereicht. Das weiße Salz wird zusammen mit 50ml Wasser in das selbe, zuvor gereinigte Gefäß gegeben, in dem man bereits Entwickelt hatte. Nun erhitzt man das Gemisch auf 40-50 Grad C und auch die letzten Kristalle werden sich auflösen. Wenn die Lösung die richtige Temperatur erreicht hat gibt man die Platine hinein und schwenkt das Gefäß kontinuierlich. Als Richtwert für den Ätzvorgang sind 5-10 Minuten angegeben, aber man schwenkt so lang weiter, bis nur noch die Leiterbahnen auf dem Kunststoff erkennbar sind. Keine Angst, wenn sich anfangs nicht viel tut. Die größten, visuellen Veränderungen treten in den letzten 2 Minuten ein. Als erstes Kennzeichen macht sich die für die Cu2+ Ionen charakteristische Blaufärbung der Lösung bemerkbar. Während des Ätzvorgangs sollte man die Temperatur gelegentlich überprüfen und gegebenenfalls die Lösung mit samt Platine erneut auf 40-50 Grad C erwärmen. Wenn der Ätzvorgang beendet ist, gießt man die Natriumpersulfatlösung in eine Flasche (nicht ins Abwasser! Die Lösung muss später beim Sondermüll abgegeben werden) und reinigt die Platine unter fließendem Wasser mit Spülmittel. Man kann hierzu auch einen weichen Lappen oder Schwamm benutzen, aber keine harten Topfkratzer, oä.

==Das Bohren==
[[Bild:B_gebohrt.jpeg |framed|left|Hier sieht man die gebohrte Platine der zweiten, richtigen Version]]
Nun hat man es fast geschafft. Nur noch zwei Schritte fehlen zu einer fertigen, funktionstüchtigen, lochrasterfreien Interfaceplatine. Der erste dieser Schritte ist das Bohren. Hierzu verwendet man am besten einen Bohrer mit 0,7mm oder 0,8mm Stärke. Diese findet man im Baumarkt bei den Minibohrmaschinen (Dremel, etc.). Man sollte allerdings darauf achten, dass man solche holt, die auch in ein normales Bohrfutter passen. Ich habe für drei Wolfram-Vanadium-Stahlbohrer knapp 5 Euro ausgegeben und die funktionieren wunderbar. Am besten verwendet man zum Bohren einen Bohrständer, wenn man nicht sehr gut und präzise "freihand"-bohren kann. Man sollte sich hierfür viel Zeit lassen und den Bohrer (auf hoher Geschwindigkeit) ganz langsam auf die Platine hinabsenken und sicherstellen, dass man tatsächlich die Mitte der Bohrlöcher erwischt.

==Das Bestücken==
[[Bild:B_bestückt.JPG |framed|left|So sieht das fertige RS232 Interface aus. Dieses Bild zeigt die zweite, richtige Version meiner Platine]]
Wenn man Alles richtig gemacht hat gilt es nun nur noch die ICs, Kondensatoren und Stiftleisten einzulöten. Wenn ihr damit fertig seid sollte das ganze ungefähr wie auf dem Bild aussehen.

==Nachwort==

So, jetzt ist sie fertig, die Platine. Bei mir nach dem zweiten, bei euch hoffentlich nach dem ersten Ätzvorgang. Ich hoffe, dass ich euch mit diesem Tutorial ein wenig helfen konnte, bzw. euch motivieren konnte, es auch mal zu probieren, denn diese Art der Platinenherstellung ist wirklich nicht schwierig. Ich freue mich auf euer Feedback und wünsche euch

Viel Erfolg !

==Siehe auch==
* [[Leiterplatten_herstellen]] mit der "Foto-TransferTechnik"
* [[Leiterbahnbreiten]]
* [[Platinen doppelseitig layouten mit Eagle]]

[[Kategorie:Elektronik]]

Platinenherstellung mit der "Belichtungsmethode"

2008-12-01T13:17:33Z

Newbie.at: /* Man benötigt */

==Sicherheitshinweis==
{{FarbigerRahmen|
Die verwendeten Chemikalien sind in fester Form und als Lösung sehr gefährlich. Sicherheitsdatenblatt beachten – Natriumhydroxid als Plätzchen ist stark ätzend, die 1%ige Lösung reizt Augen und Haut. Es ist dringend anzuraten, für das gesamte Hantieren mit den Chemikalien Gummihandschuhe und eine Schutzbrille zu tragen.
}}
:[http://chemdat.merck.de/documents/sds/emd/deu/de/1064/106467.pdf Sicherheitshinweise NaOH Plätzchen]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/P31956de.pdf Sicherheitshinweise 1%ige NaOH Lösung]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/30203de.pdf Sicherheitshinweise Natriumpersulfat]

==Einleitung==
Die Lochrasterplatine ist eine Erfindung, die es Normalsterblichen erlaubt ihre Breadboardschaltungen auf eine solidere Basis zu stellen. Doch mit zunehmender Teilzahl nimmt die Übersicht ab und das Chaos zu: Gut für die Entropie - schlecht für den ambitionierten Bastler. Doch wie kann man eine übersichtlichere Schaltung herstellen, ohne dabei zu tief ins Portemonnaie greifen zu müssen? Eine Methode dazu ist die Tonermethode ([[Platinenherstellung]]), die im Wiki ebenfalls dokumentiert ist.
In diesem Tutorial wird gezeigt, wie man mit einfachsten Mitteln eine ordentliche, belichtete Platine herstellt. Die Gesamtkosten halten sich bei dieser Methode auch in Grenzen (Ausgabe für Verbrauchsmaterialien Juni 2008: (Fotoplatine 75x100mm 0,61 €; Natriumhydroxid 250g, 3,45 €; Natriumpersulfat 120g, 2,45 €). Als Beispielprojekt wird in diesem Tutorial die Herstellung einer einfachen RS232-Interfaceplatine dienen.

==Man benötigt==
*1x fotobeschichtete Platine (ca. 0,60ct)
*1x Thermometer
*1x hitzebeständiges Glasgefäß (zB. ein Weithalserlenmeyerkolben, Kaffeekanne, etc.)
*1x Bunsenbrenner (oder auch Campingkocher, Spiritusbrenner, Heizplatte)
*1x Halogenscheinwerfer (unser "Belichtungsgerät")
*1x Waage (Briefwaage oä.)
*1x Messlöffelchen (oä.)
*1x (Tintenstrahler-)overheadfolie
*1g Natriumhydroxid (Entwickler)
*5g Natriumpersulfat (Ätzmittel)

==Vorbereitung : Platinenlayout erstellen==
[[Bild:B_layout.jpeg|framed|left|Das Layout der Interfaceplatine ]]
Bevor man damit beginnen kann eine Platine zu ätzen, benötigt man logischerweise eine Schaltung, die man auf seine Platine übertragen möchte. Diese kann man von Hand zeichnen, mit Paint zeichnen - oder man greift auf ein speziell dafür konzipiertes Programm wie zb. CadSoft Eagle zurück, welches im Rahmen der Light-Version kostenlos genutzt werden darf. Ein solches Layout könnte zum Beispiel so aussehen:
Auf dem Bild ist in blau das Wort "UP" zu erkennen und das hat einen speziellen Grund: Da die ICs später von der Oberseite durch die Platine in die Schaltung eingefügt werden, muss die Schaltung spiegelverkehrt sein. Um zu gewährleisten, dass dies auch wirklich der Fall ist, sollte man vor dem Bedrucken der Folie ein Wort auf einer leeren Stelle des Layouts einfügen, denn sobald das Layout einmal auf der Folie ist und einem die Folie einmal runtergefallen ist, wird es schwieriger zu sagen wo oben und wo unten ist.
Wenn man soweit ist, kann man das Layout auf seine Overheadfolie ausdrucken (Möglichst platzsparend vorgehen - die Folien sind nicht billig, aber man bekommt viele Layouts drauf).

==Vorbereitung: Die Entwicklerlösung==
[[Bild:B_entwickler.JPG|framed|left|Herstellung der Entwicklerlösung. Unten links sieht man die Fotoplatine und das Layout auf der Folie]]
Man sollte darauf achten, dass man die Entwicklerlösung bereits VOR dem Belichten fertig hat, denn es ist höchst schwierig, sie in den 2 Minuten Belichtungszeit anzurühren.
Als Entwickler benutze ich Natriumhydroxid (NaOH), das es im Elektronikversand sehr günstig einzukaufen gibt. Bei den Daten der Fotoplatine stehen Entwicklungszeit (25-90s) und Temperatur (25-30 Grad C) und auf dem Entwickler die Menge (10g), die pro Liter Wasser benötigt wird. Da wir aber nur eine kleine Platine herstellen wollen reichen uns 100ml -> folglich 1g NaOH. Diese wiegt man (sofern man eine genügend genaue Waage besitzt - sonst abschätzen: 1 Teelöffel sind etwa 5 g) ab und gibt sie, zusammen mit 100ml lauwarmen Wassers in das Glasgefäß. Nun schwenkt man das Gefäß, bis sich alle NaOH "Plätzchen" aufgelöst haben und prüft die Temperatur mit dem Thermometer (wenn man kein Thermometer hat sollte die Temperatur angenehm, lauwarm sein aber wegen der Ätzgefahr Gefäß nur von außen prüfen!). Sie sollte zwischen 25-30Grad C liegen. Wenn dies nicht der Fall ist, muss man die Lösung kurz mit dem Brenner/Kocher aufwärmen.

==Das Belichten==
[[Bild:B_belichter.JPG |framed|left|Hier sieht man den "Belichter", auf dem sich Layout und Platine befinden. Jetzt muss man die Lampe nur noch einschalten]]
Wenn die Entwicklerlösung fertig ist und die richtige Temperatur hat kann belichtet werden. Als Belichtungsgerät benutze ich einen kleinen Halogenscheinwerfer, da ich kein UV-Belichtungsgerät besitze. Zuerst sollte man die Lampe so hinstellen, dass sie nach oben strahlt. Dann sollte man sich auf jeden Fall die Mühe machen sie noch einmal richtig sauber zu machen (Tuch+Glasreiniger und vorher Netzstecker ziehen!). Nun legt man seine Folie mit dem Layout so auf die Scheibe der Lampe, dass man das Wort im Layout lesen kann - also nicht spiegelverkehrt. Ich spreche aus eigener Erfahrung, wenn ich sage, dass man es sehr leicht falsch macht. Lasst euch nicht von meinen Fotos irritieren, denn sie zeigen eine Platine, auf der das Wort "UP" lesbar ist. Dies liegt daran, dass ich es beim ersten Versuch falsch gemacht habe. Es kann nicht schaden die Folie mit einem durchsichtigen Klebestreifen am Rand ein wenig zu befestigen, damit sie beim Positionieren der Platine nicht verrutscht. Bei meiner Platine war angegeben, dass man sie, bei Verwendung einer 1000W Halogenlampe, 45-70 Sekunden belichten soll. Also nimmt man einen Mittelwert von etwa 60 Sekunden. Da meine Lampe jedoch nicht 1000W, sondern nur 500W hat ergibt das 2 Minuten Belichtungszeit. Gut, nun kann belichtet werden. Die Schutzfolie von der Platine abziehen und die Platine mit der Lichtempfindlichen Seite auf die Folie legen, die sich auf der Lampe befindet. Nun kann man sie noch zurechtrücken und dann die Lampe einschalten. Nach der ausgerechneten Belichtungszeit schaltet man die Lampe wieder aus und nimmt die Platine vom Belichter. Komischerweise ist ja gar kein Layout darauf zu erkennen...

==Das Entwickeln==
[[Bild:B_belichtet.JPG |framed|left|So sieht die Platine nach 2 Minuten belichten und 70 Sekunden Entwicklungszeit aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]
Um das Layout erkennbar zu machen, lässt man die Platine ohne größere Verzögerung ins Entwicklerbad fallen. Schwenken. Fast sofort taucht ein dunkler Schleier über manchen Bereichen der Platine auf und das Layout wird langsam erkennbar. Schwenken. Als Entwicklungszeit hiess es bei meiner Platine 25-90 Sekunden. Bei mir haben sich 70 Sekunden bewährt. Danach nimmt man die Platine mit einer Zange aus dem Entwicklungsbehälter und entsorgt die Natronlauge fachgerecht. Nun spült man die Platine unter dem Wasserstrahl ab. Man sollte es vermeiden die Oberfläche der Platine mit den Fingern zu berühren, denn die Fingerabdrücke könnten die Ätzwirkung später an Stellen negativ beeinflussen. Nun schüttelt man die Platine ab und kann sie trocknen lassen wenn man möchte. Dies ist ein guter Zeitpunkt, um sofern gewünscht, eine Pause einzulegen, denn die Platine ist nun nicht mehr lichtempfindlich und daher muss nicht sofort weitergearbeitet werden.

==Das Ätzen==
[[Bild:B_ätzen.JPG |framed|left|Um ein zu schnelles Abkühlen der Lösung zu vermeiden kann man das Ätzgefäß auch in einem warmen Wasserbad schwenken.]][[Bild:B_geätzt.jpg |framed|right|So sieht die Platine nach dem Ätzen aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]So, wir nähern uns der Vollendung der Platine. Es gilt nun das überschüssige Kupfer zu entfernen, sodass nur die Leiterbahnen stehen bleiben. Dies geschieht durch Ätzen. Es gibt viele unterschiedliche Methoden und Ätzmittel. Die gebräuchlichsten davon sind: Eisen(III)Chlorid, Salzsäure+Wasserstoffperoxid, sowie Natriumpersulfat. Für Letzteres habe ich mich entschieden, weil ich hörte, dass FeCl3 eine ziemliche Sauerei verursacht und die Salzsäure-Wasserstoffperoxidvariante zu aggressiv ist. Natriumpersulfat gibt es ebenfalls im Elektronikversand günstig zu erstehen. 500g kosten dort teils weniger als 5 Euro und bei den Mengen, die ich für einen Ansatz verwende, kann man damit Schaltungen quadratmeterweise ätzen. Für das Ätzbad benutze ich lediglich 50ml Wasser mit 5g Nartriumpersulfat. Die meisten Leute verwenden sehr viel mehr, jedoch hat dies bei meinen kleinen Platinen bisher problemlos gereicht. Das weiße Salz wird zusammen mit 50ml Wasser in das selbe, zuvor gereinigte Gefäß gegeben, in dem man bereits Entwickelt hatte. Nun erhitzt man das Gemisch auf 40-50 Grad C und auch die letzten Kristalle werden sich auflösen. Wenn die Lösung die richtige Temperatur erreicht hat gibt man die Platine hinein und schwenkt das Gefäß kontinuierlich. Als Richtwert für den Ätzvorgang sind 5-10 Minuten angegeben, aber man schwenkt so lang weiter, bis nur noch die Leiterbahnen auf dem Kunststoff erkennbar sind. Keine Angst, wenn sich anfangs nicht viel tut. Die größten, visuellen Veränderungen treten in den letzten 2 Minuten ein. Als erstes Kennzeichen macht sich die für die Cu2+ Ionen charakteristische Blaufärbung der Lösung bemerkbar. Während des Ätzvorgangs sollte man die Temperatur gelegentlich überprüfen und gegebenenfalls die Lösung mit samt Platine erneut auf 40-50 Grad C erwärmen. Wenn der Ätzvorgang beendet ist, gießt man die Natriumpersulfatlösung in eine Flasche (nicht ins Abwasser! Die Lösung muss später beim Sondermüll abgegeben werden) und reinigt die Platine unter fließendem Wasser mit Spülmittel. Man kann hierzu auch einen weichen Lappen oder Schwamm benutzen, aber keine harten Topfkratzer, oä.

==Das Bohren==
[[Bild:B_gebohrt.jpeg |framed|left|Hier sieht man die gebohrte Platine der zweiten, richtigen Version]]
Nun hat man es fast geschafft. Nur noch zwei Schritte fehlen zu einer fertigen, funktionstüchtigen, lochrasterfreien Interfaceplatine. Der erste dieser Schritte ist das Bohren. Hierzu verwendet man am besten einen Bohrer mit 0,7mm oder 0,8mm Stärke. Diese findet man im Baumarkt bei den Minibohrmaschinen (Dremel, etc.). Man sollte allerdings darauf achten, dass man solche holt, die auch in ein normales Bohrfutter passen. Ich habe für drei Wolfram-Vanadium-Stahlbohrer knapp 5 Euro ausgegeben und die funktionieren wunderbar. Am besten verwendet man zum Bohren einen Bohrständer, wenn man nicht sehr gut und präzise "freihand"-bohren kann. Man sollte sich hierfür viel Zeit lassen und den Bohrer (auf hoher Geschwindigkeit) ganz langsam auf die Platine hinabsenken und sicherstellen, dass man tatsächlich die Mitte der Bohrlöcher erwischt.

==Das Bestücken==
[[Bild:B_bestückt.JPG |framed|left|So sieht das fertige RS232 Interface aus. Dieses Bild zeigt die zweite, richtige Version meiner Platine]]
Wenn man Alles richtig gemacht hat gilt es nun nur noch die ICs, Kondensatoren und Stiftleisten einzulöten. Wenn ihr damit fertig seid sollte das ganze ungefähr wie auf dem Bild aussehen.

==Nachwort==

So, jetzt ist sie fertig, die Platine. Bei mir nach dem zweiten, bei euch hoffentlich nach dem ersten Ätzvorgang. Ich hoffe, dass ich euch mit diesem Tutorial ein wenig helfen konnte, bzw. euch motivieren konnte, es auch mal zu probieren, denn diese Art der Platinenherstellung ist wirklich nicht schwierig. Ich freue mich auf euer Feedback und wünsche euch

Viel Erfolg !

==Siehe auch==
* [[Leiterplatten_herstellen]] mit der "Foto-TransferTechnik"
* [[Leiterbahnbreiten]]
* [[Platinen doppelseitig layouten mit Eagle]]

[[Kategorie:Elektronik]]

Platinenherstellung mit der "Belichtungsmethode"

2008-12-01T13:16:39Z

Newbie.at: /* Einleitung */

==Sicherheitshinweis==
{{FarbigerRahmen|
Die verwendeten Chemikalien sind in fester Form und als Lösung sehr gefährlich. Sicherheitsdatenblatt beachten – Natriumhydroxid als Plätzchen ist stark ätzend, die 1%ige Lösung reizt Augen und Haut. Es ist dringend anzuraten, für das gesamte Hantieren mit den Chemikalien Gummihandschuhe und eine Schutzbrille zu tragen.
}}
:[http://chemdat.merck.de/documents/sds/emd/deu/de/1064/106467.pdf Sicherheitshinweise NaOH Plätzchen]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/P31956de.pdf Sicherheitshinweise 1%ige NaOH Lösung]

:[http://de.vwr.com/app/MSDS?uri=/html/de_msds/30203de.pdf Sicherheitshinweise Natriumpersulfat]

==Einleitung==
Die Lochrasterplatine ist eine Erfindung, die es Normalsterblichen erlaubt ihre Breadboardschaltungen auf eine solidere Basis zu stellen. Doch mit zunehmender Teilzahl nimmt die Übersicht ab und das Chaos zu: Gut für die Entropie - schlecht für den ambitionierten Bastler. Doch wie kann man eine übersichtlichere Schaltung herstellen, ohne dabei zu tief ins Portemonnaie greifen zu müssen? Eine Methode dazu ist die Tonermethode ([[Platinenherstellung]]), die im Wiki ebenfalls dokumentiert ist.
In diesem Tutorial wird gezeigt, wie man mit einfachsten Mitteln eine ordentliche, belichtete Platine herstellt. Die Gesamtkosten halten sich bei dieser Methode auch in Grenzen (Ausgabe für Verbrauchsmaterialien Juni 2008: (Fotoplatine 75x100mm 0,61 €; Natriumhydroxid 250g, 3,45 €; Natriumpersulfat 120g, 2,45 €). Als Beispielprojekt wird in diesem Tutorial die Herstellung einer einfachen RS232-Interfaceplatine dienen.

==Man benötigt==
*1x Fotobeschichtete Platine (ca. 0,60ct)
*1x Thermometer
*1x Hitzebeständiges Glasgefäß (zB. ein Weithalserlenmeyerkolben, Kaffekanne, etc.)
*1x Bunsenbrenner (oder auch Campingkocher, Spiritusbrenner, Heizplatte)
*1x Halogenscheinwerfer (unser "Belichtungsgerät")
*1x Waage (Briefwaage oä.)
*1x Messlöffelchen (oä.)
*1x (Tintenstrahler-)overheadfolie
*1g Natriumhydroxid (Entwickler)
*5g Natriumpersulfat (Ätzmittel)

==Vorbereitung : Platinenlayout erstellen==
[[Bild:B_layout.jpeg|framed|left|Das Layout der Interfaceplatine ]]
Bevor man damit beginnen kann eine Platine zu ätzen, benötigt man logischerweise eine Schaltung, die man auf seine Platine übertragen möchte. Diese kann man von Hand zeichnen, mit Paint zeichnen - oder man greift auf ein speziell dafür konzipiertes Programm wie zb. CadSoft Eagle zurück, welches im Rahmen der Light-Version kostenlos genutzt werden darf. Ein solches Layout könnte zum Beispiel so aussehen:
Auf dem Bild ist in blau das Wort "UP" zu erkennen und das hat einen speziellen Grund: Da die ICs später von der Oberseite durch die Platine in die Schaltung eingefügt werden, muss die Schaltung spiegelverkehrt sein. Um zu gewährleisten, dass dies auch wirklich der Fall ist, sollte man vor dem Bedrucken der Folie ein Wort auf einer leeren Stelle des Layouts einfügen, denn sobald das Layout einmal auf der Folie ist und einem die Folie einmal runtergefallen ist, wird es schwieriger zu sagen wo oben und wo unten ist.
Wenn man soweit ist, kann man das Layout auf seine Overheadfolie ausdrucken (Möglichst platzsparend vorgehen - die Folien sind nicht billig, aber man bekommt viele Layouts drauf).

==Vorbereitung: Die Entwicklerlösung==
[[Bild:B_entwickler.JPG|framed|left|Herstellung der Entwicklerlösung. Unten links sieht man die Fotoplatine und das Layout auf der Folie]]
Man sollte darauf achten, dass man die Entwicklerlösung bereits VOR dem Belichten fertig hat, denn es ist höchst schwierig, sie in den 2 Minuten Belichtungszeit anzurühren.
Als Entwickler benutze ich Natriumhydroxid (NaOH), das es im Elektronikversand sehr günstig einzukaufen gibt. Bei den Daten der Fotoplatine stehen Entwicklungszeit (25-90s) und Temperatur (25-30 Grad C) und auf dem Entwickler die Menge (10g), die pro Liter Wasser benötigt wird. Da wir aber nur eine kleine Platine herstellen wollen reichen uns 100ml -> folglich 1g NaOH. Diese wiegt man (sofern man eine genügend genaue Waage besitzt - sonst abschätzen: 1 Teelöffel sind etwa 5 g) ab und gibt sie, zusammen mit 100ml lauwarmen Wassers in das Glasgefäß. Nun schwenkt man das Gefäß, bis sich alle NaOH "Plätzchen" aufgelöst haben und prüft die Temperatur mit dem Thermometer (wenn man kein Thermometer hat sollte die Temperatur angenehm, lauwarm sein aber wegen der Ätzgefahr Gefäß nur von außen prüfen!). Sie sollte zwischen 25-30Grad C liegen. Wenn dies nicht der Fall ist, muss man die Lösung kurz mit dem Brenner/Kocher aufwärmen.

==Das Belichten==
[[Bild:B_belichter.JPG |framed|left|Hier sieht man den "Belichter", auf dem sich Layout und Platine befinden. Jetzt muss man die Lampe nur noch einschalten]]
Wenn die Entwicklerlösung fertig ist und die richtige Temperatur hat kann belichtet werden. Als Belichtungsgerät benutze ich einen kleinen Halogenscheinwerfer, da ich kein UV-Belichtungsgerät besitze. Zuerst sollte man die Lampe so hinstellen, dass sie nach oben strahlt. Dann sollte man sich auf jeden Fall die Mühe machen sie noch einmal richtig sauber zu machen (Tuch+Glasreiniger und vorher Netzstecker ziehen!). Nun legt man seine Folie mit dem Layout so auf die Scheibe der Lampe, dass man das Wort im Layout lesen kann - also nicht spiegelverkehrt. Ich spreche aus eigener Erfahrung, wenn ich sage, dass man es sehr leicht falsch macht. Lasst euch nicht von meinen Fotos irritieren, denn sie zeigen eine Platine, auf der das Wort "UP" lesbar ist. Dies liegt daran, dass ich es beim ersten Versuch falsch gemacht habe. Es kann nicht schaden die Folie mit einem durchsichtigen Klebestreifen am Rand ein wenig zu befestigen, damit sie beim Positionieren der Platine nicht verrutscht. Bei meiner Platine war angegeben, dass man sie, bei Verwendung einer 1000W Halogenlampe, 45-70 Sekunden belichten soll. Also nimmt man einen Mittelwert von etwa 60 Sekunden. Da meine Lampe jedoch nicht 1000W, sondern nur 500W hat ergibt das 2 Minuten Belichtungszeit. Gut, nun kann belichtet werden. Die Schutzfolie von der Platine abziehen und die Platine mit der Lichtempfindlichen Seite auf die Folie legen, die sich auf der Lampe befindet. Nun kann man sie noch zurechtrücken und dann die Lampe einschalten. Nach der ausgerechneten Belichtungszeit schaltet man die Lampe wieder aus und nimmt die Platine vom Belichter. Komischerweise ist ja gar kein Layout darauf zu erkennen...

==Das Entwickeln==
[[Bild:B_belichtet.JPG |framed|left|So sieht die Platine nach 2 Minuten belichten und 70 Sekunden Entwicklungszeit aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]
Um das Layout erkennbar zu machen, lässt man die Platine ohne größere Verzögerung ins Entwicklerbad fallen. Schwenken. Fast sofort taucht ein dunkler Schleier über manchen Bereichen der Platine auf und das Layout wird langsam erkennbar. Schwenken. Als Entwicklungszeit hiess es bei meiner Platine 25-90 Sekunden. Bei mir haben sich 70 Sekunden bewährt. Danach nimmt man die Platine mit einer Zange aus dem Entwicklungsbehälter und entsorgt die Natronlauge fachgerecht. Nun spült man die Platine unter dem Wasserstrahl ab. Man sollte es vermeiden die Oberfläche der Platine mit den Fingern zu berühren, denn die Fingerabdrücke könnten die Ätzwirkung später an Stellen negativ beeinflussen. Nun schüttelt man die Platine ab und kann sie trocknen lassen wenn man möchte. Dies ist ein guter Zeitpunkt, um sofern gewünscht, eine Pause einzulegen, denn die Platine ist nun nicht mehr lichtempfindlich und daher muss nicht sofort weitergearbeitet werden.

==Das Ätzen==
[[Bild:B_ätzen.JPG |framed|left|Um ein zu schnelles Abkühlen der Lösung zu vermeiden kann man das Ätzgefäß auch in einem warmen Wasserbad schwenken.]][[Bild:B_geätzt.jpg |framed|right|So sieht die Platine nach dem Ätzen aus. Vorsicht spiegelverkehrt!]]So, wir nähern uns der Vollendung der Platine. Es gilt nun das überschüssige Kupfer zu entfernen, sodass nur die Leiterbahnen stehen bleiben. Dies geschieht durch Ätzen. Es gibt viele unterschiedliche Methoden und Ätzmittel. Die gebräuchlichsten davon sind: Eisen(III)Chlorid, Salzsäure+Wasserstoffperoxid, sowie Natriumpersulfat. Für Letzteres habe ich mich entschieden, weil ich hörte, dass FeCl3 eine ziemliche Sauerei verursacht und die Salzsäure-Wasserstoffperoxidvariante zu aggressiv ist. Natriumpersulfat gibt es ebenfalls im Elektronikversand günstig zu erstehen. 500g kosten dort teils weniger als 5 Euro und bei den Mengen, die ich für einen Ansatz verwende, kann man damit Schaltungen quadratmeterweise ätzen. Für das Ätzbad benutze ich lediglich 50ml Wasser mit 5g Nartriumpersulfat. Die meisten Leute verwenden sehr viel mehr, jedoch hat dies bei meinen kleinen Platinen bisher problemlos gereicht. Das weiße Salz wird zusammen mit 50ml Wasser in das selbe, zuvor gereinigte Gefäß gegeben, in dem man bereits Entwickelt hatte. Nun erhitzt man das Gemisch auf 40-50 Grad C und auch die letzten Kristalle werden sich auflösen. Wenn die Lösung die richtige Temperatur erreicht hat gibt man die Platine hinein und schwenkt das Gefäß kontinuierlich. Als Richtwert für den Ätzvorgang sind 5-10 Minuten angegeben, aber man schwenkt so lang weiter, bis nur noch die Leiterbahnen auf dem Kunststoff erkennbar sind. Keine Angst, wenn sich anfangs nicht viel tut. Die größten, visuellen Veränderungen treten in den letzten 2 Minuten ein. Als erstes Kennzeichen macht sich die für die Cu2+ Ionen charakteristische Blaufärbung der Lösung bemerkbar. Während des Ätzvorgangs sollte man die Temperatur gelegentlich überprüfen und gegebenenfalls die Lösung mit samt Platine erneut auf 40-50 Grad C erwärmen. Wenn der Ätzvorgang beendet ist, gießt man die Natriumpersulfatlösung in eine Flasche (nicht ins Abwasser! Die Lösung muss später beim Sondermüll abgegeben werden) und reinigt die Platine unter fließendem Wasser mit Spülmittel. Man kann hierzu auch einen weichen Lappen oder Schwamm benutzen, aber keine harten Topfkratzer, oä.

==Das Bohren==
[[Bild:B_gebohrt.jpeg |framed|left|Hier sieht man die gebohrte Platine der zweiten, richtigen Version]]
Nun hat man es fast geschafft. Nur noch zwei Schritte fehlen zu einer fertigen, funktionstüchtigen, lochrasterfreien Interfaceplatine. Der erste dieser Schritte ist das Bohren. Hierzu verwendet man am besten einen Bohrer mit 0,7mm oder 0,8mm Stärke. Diese findet man im Baumarkt bei den Minibohrmaschinen (Dremel, etc.). Man sollte allerdings darauf achten, dass man solche holt, die auch in ein normales Bohrfutter passen. Ich habe für drei Wolfram-Vanadium-Stahlbohrer knapp 5 Euro ausgegeben und die funktionieren wunderbar. Am besten verwendet man zum Bohren einen Bohrständer, wenn man nicht sehr gut und präzise "freihand"-bohren kann. Man sollte sich hierfür viel Zeit lassen und den Bohrer (auf hoher Geschwindigkeit) ganz langsam auf die Platine hinabsenken und sicherstellen, dass man tatsächlich die Mitte der Bohrlöcher erwischt.

==Das Bestücken==
[[Bild:B_bestückt.JPG |framed|left|So sieht das fertige RS232 Interface aus. Dieses Bild zeigt die zweite, richtige Version meiner Platine]]
Wenn man Alles richtig gemacht hat gilt es nun nur noch die ICs, Kondensatoren und Stiftleisten einzulöten. Wenn ihr damit fertig seid sollte das ganze ungefähr wie auf dem Bild aussehen.

==Nachwort==

So, jetzt ist sie fertig, die Platine. Bei mir nach dem zweiten, bei euch hoffentlich nach dem ersten Ätzvorgang. Ich hoffe, dass ich euch mit diesem Tutorial ein wenig helfen konnte, bzw. euch motivieren konnte, es auch mal zu probieren, denn diese Art der Platinenherstellung ist wirklich nicht schwierig. Ich freue mich auf euer Feedback und wünsche euch

Viel Erfolg !

==Siehe auch==
* [[Leiterplatten_herstellen]] mit der "Foto-TransferTechnik"
* [[Leiterbahnbreiten]]
* [[Platinen doppelseitig layouten mit Eagle]]

[[Kategorie:Elektronik]]