Make: Elektronik (eBook)

Vorwort

So macht dieses Buch am meisten Spaß

Make: Elektronik kehrt das traditionelle System des Lernens um. Anstatt mit einer Theorie zu beginnen und dann ein Experiment vorzuschlagen, um sie zu überprüfen, ziehe ich es vor, mit einem Experiment zu beginnen und dich dann zu ermutigen, die Theorie dazu herauszufinden. Dieses System nenne ich Lernen durch Entdecken, und es gefällt mir aus zwei Gründen:

• Es ist interessanter.
• Es ist näher dran an der Methodik, wie Wissenschaft in der realen Welt betrieben wird.

In der experimentellen Wissenschaft können Beobachtungen zu einem neuen Verständnis eines natürlichen Phänomens führen. Warum sollte jemand, der Elektronik lernt, nicht eine ähnliche Erfahrung machen können? Zu entdecken, wie Bauelemente funktionieren, klingt für mich interessanter, als die Antwort schon vorher zu kennen.

Der einzige Nachteil meines Ansatzes ist, dass man praktische Projekte realisieren muss, um den vollen Nutzen daraus zu ziehen. Glücklicherweise haben die Bauelementlieferanten Bausätze für dieses Buch entwickelt, sodass du alles, was du brauchst, aus einer Hand und zu einem relativ bescheidenen Preis erhalten kannst.

Neu in der dritten Ausgabe

Die erste und zweite Ausgabe des englischsprachigen Originals, Make: Electronics, haben sich in Hunderttausenden von Exemplaren verkauft, und es gibt neben der deutschen mehrere anderssprachige Ausgaben. Dieser Erfolg hat mich überrascht und erfreut, aber mein Buch wird sich nur dann weiterhin gut verkaufen, wenn es die Bedürfnisse der Leser befriedigt. Mit diesem Ziel vor Augen habe ich mich an die dritte Ausgabe gemacht.

Ein großer Teil des Textes wurde umgeschrieben.

Die meisten Schaltpläne und Zeichnungen wurden aktualisiert. Breadboard-Layouts zeigen jetzt deutlichere Bilder der Bauelemente.

Vorschläge für Werkzeuge wurden aktualisiert, teilweise als Reaktion auf das Feedback von Lesern.

In vielen Fällen wurden klarere Fotos verwendet.

Einige Experimente wurden nach dem Feedback von Lesern überarbeitet.

Mehrere Projekte wurden neu gestaltet, um mit weniger Bauelementen in Schaltungen auszukommen, die meiner Meinung nach jetzt leichter zu verstehen sind.

Die letzten drei Hauptabschnitte, die den Arduino einführen, sind überarbeitet worden, und ich habe einen Überblick über andere Typen von Mikrocontrollern hinzugefügt.

Ich habe für dieses Buch mit einem führenden Anbieter von Bausätzen zusammengearbeitet, um die Anzahl der für die Experimente benötigten Bauelemente zu verringern und die Palette der Bauelemente zu vereinfachen, sodass du sie zu geringeren Kosten durchführen kannst.1

Eine Folge dieser Verbesserungen ist, dass die Bausätze für die zweite Ausgabe nicht genau die Bauelemente enthalten, die du für diese dritte Ausgabe des Buches benötigst. Ich werde wiederholt darauf hinweisen, weil ich nicht möchte, dass die Leser enttäuscht sind, wenn sie einen alten Bausatz kaufen und dann feststellen müssen, dass er nicht ganz zum neuen Text passt. Achte also bitte sorgfältig auf die Wörter »Dritte Ausgabe«, wenn du einen Bausatz kaufst.

Der Zweck dieses Buches

Jeder benutzt elektronische Geräte, aber viele Menschen sind sich nicht darüber im Klaren, was in den Geräten vor sich geht.

Vielleicht denkst du, dass man das nicht wissen muss. Du kannst Auto fahren, ohne die Funktionsweise eines Verbrennungsmotors zu kennen. Warum also solltest du etwas über Elektrizität und Elektronik lernen?

Ich denke, dafür gibt es drei Gründe:

• Wenn man lernt, wie Technik funktioniert, kann man die Welt um sich herum besser kontrollieren, anstatt von ihr kontrolliert zu werden. Stößt man auf Probleme, kann man sie lösen, anstatt sich von ihnen frustrieren zu lassen.
• Es kann Spaß machen, etwas über Elektronik zu lernen, sofern man in der richtigen Weise vorgeht. Außerdem ist es erschwinglich.
• Elektronikkenntnisse können deinen Wert als Arbeitnehmer steigern oder dir vielleicht sogar ganz neue Karrieremöglichkeiten eröffnen.

Dinge durcheinanderbringen

Ein wichtiger Aspekt beim Lernen durch Entdecken ist, dass du von vornherein darauf gefasst sein sollst, Fehler zu machen. Vielleicht funktioniert eine Schaltung einfach nicht oder du brennst einige Bauelemente durch.

Ich betrachte dies als einen positiven Aspekt, denn es ist ein offenes Geheimnis, dass man aus Fehlern lernt. Deshalb möchte ich, dass du Dinge durchbrennst und durcheinanderbringst, um das Verhalten und die Grenzen der Teile, mit denen du zu tun hast, mit eigenen Augen zu sehen. Die sehr geringen Spannungen, die in den Experimenten dieses Buches verwendet werden, können zwar empfindliche Bauelemente beschädigen, stellen aber für dich keine Gefahr dar.

Habe keine Angst davor, Fehler zu machen. Transistoren und LEDs sind preiswert und leicht zu ersetzen.

Wird es schwierig sein?

Ich gehe davon aus, dass du ohne großes Vorwissen über Elektronik anfängst. Deshalb sind die ersten Experimente auch äußerst einfach gehalten. Du brauchst noch nicht mal Experimentierplatinen oder einen Lötkolben.

Ich glaube nicht, dass die Konzepte schwer zu verstehen sind. Wenn du dich eingehender mit Elektronik befassen und deine eigenen Schaltungen entwerfen willst, kann dies natürlich zu einer Herausforderung werden. Aber in diesem Buch habe ich die Theorie auf ein Minimum beschränkt, und als mathematische Kenntnisse brauchst du nur Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division. Außerdem ist es hilfreich (aber nicht unbedingt notwendig), wenn du die Verschiebung von Dezimalkommas beherrschst, um mit 10 zu multiplizieren und zu dividieren.

Wie dieses Buch aufgebaut ist

Die meisten Informationen werden in Form von Tutorials präsentiert, die nur wenige Abschnitte umfassen und eher zum späteren Nachschlagen gedacht sind.

Die Konzepte und Themen habe ich in einer kumulativen Reihenfolge eingeführt. Du kannst das Buch nach Belieben durchblättern, aber die Experimente in den späteren Kapiteln setzen Kenntnisse voraus, die du in den früheren Kapiteln erworben hast. Daher schlage ich vor, dass du die Experimente in der numerischen Reihenfolge ausführst und dabei möglichst wenige überspringst.

Wenn etwas nicht funktioniert

Normalerweise gibt es nur eine Möglichkeit, eine funktionierende Schaltung aufzubauen, während es dagegen Hunderte Möglichkeiten gibt, Fehler zu machen, die ein Funktionieren verhindern. Demzufolge stehen die Chancen schlecht für dich, wenn du nicht sorgfältig und methodisch vorgehst.

Ich weiß, wie frustrierend es sein kann, wenn die Bauelemente einfach so daliegen und nichts tun, doch wenn du eine Schaltung gebaut hast, die nicht funktioniert, ist es kontraproduktiv, sich darüber zu ärgern. Der einzige Weg, das Problem zu finden, besteht darin, jedes Detail systematisch zu untersuchen.

Alle Experimente wurden auf dem Prüfstand getestet, sodass ich weiß, dass die Schaltungen gut sind. Wenn bei dir etwas nicht funktioniert, kommen vor allem folgende Probleme infrage:

• Du hast einen Verdrahtungsfehler gemacht. Jeder macht Fehler bei der Verdrahtung; ich selbst habe gerade heute einen gemacht. Deine Chancen, den Fehler zu entdecken, steigen, wenn du dich eine halbe Stunde von deinem Arbeitsplatz entfernst und etwas anderes tust, bevor du zurückkehrst, um dir den Fehler erneut anzusehen.
• Du hast vielleicht ein Bauelement überlastet, beispielsweise einen Transistor oder einen Chip, sodass er nicht mehr funktioniert. Versuche, einige Ersatzteile parat zu haben, nur für den Fall.
• Möglicherweise besteht zwischen einem Bauelement und dem Breadboard eine schlechte Verbindung. Versuche, an losen Bauelementen herumzuwackeln, Spannungen zu messen und, falls nötig, wichtige Bauelemente an eine etwas andere Stelle auf der Platine zu verschieben.

Ausführlichere Ratschläge zur Fehlersuche findest du später in diesem Buch. Ich erwähne das Thema hier, weil ich dir einen Rat geben muss, was du tun kannst, wenn du eine Schaltung nicht zum Laufen bringst: Im Gegensatz zu den meisten Autoren unterhalte ich eine E-Mail-Adresse, über die du mich direkt kontaktieren kannst. Ich bitte dich nur darum, einige Richtlinien zu beachten.

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Auch mein Zeitbudget ist nicht unerschöpflich, aber ich versuche, alle Anfragen zu beantworten.2 Bitte habe etwas Geduld. Manchmal kann ich noch am selben Tag antworten, aber manchmal kann es auch eine Woche dauern, bis du etwas von mir hörst.

Wenn du mich kontaktierst, bitte ich dich,...