Entwicklung elektronischer Geräte

Microcontroller 

Microcontroller der C-Control von Conrad

Die verschiedensten Microprozessortypen bieten mit ihren Entwicklungsumgebungen eine einfache Methode um eigene Ideen umzusetzen und Geräte zu "erschaffen". Mit PIC, Atmel und Co. lässt sich mit verschiedenen Programmiersprachen und etwas Hardware so ziemlich alles bauen.
Für Anfänger besonders geeignet sind die C-Control Units die auf einem freescale Prozessor (ehem. Motorola) oder einem Atmel AVR Prozessor (C-Control Pro) basieren und in einem einfachen BASIC Dialekt programmierbar sind.
Inzwischen gibt es auch einige Mini-Komplettsysteme (ein-Platinen-Computer) am Markt, die bekanntesten sind wohl die Arduino-Plattform und der Raspberry Pi.

Programmierung

Mit ein wenig Prorammierkenntnis lässt sich einem Microcontroller schnell so einiges beibringen!

Damit ein Microcontroller arbeiten kann braucht er Instruktionen. Diese werden ihm als Programmcode übergeben. Ein Programm kann in verschiedenen Programmiersprachen geschrieben sein (z.B. Assembler, C++, Basic usw.). Ein Compiler übersetzt dann das Programm in eine maschinenverständliche Version, die dann in den Microcontroller geladen (gebrannt) wird.

Simulation  

Oberfläche des Programms "Circuit Lab"

Manchmal ist es sinnvoll kleinere elektronische Schaltungen am PC zu simulieren und so die Funktion zu testen (Electronic Design Automation, EDA). Zu diesem Zweck gibt es verschiedene Programme wie PSPICE (electronics lab), MultiSim; Electronics Workbench(NI), CircuitLab und andere.

Stromlaufpläne 

Ausschnitt aus einem Stromlaufplan für eine Temperaturregelung

Stromlaufpläne oder Schaltpläne sind abstrahierte Darstellungen einer elektronischen Schaltung in der die Bauteile durch Symbole dargestellt werden. Anhand dieser Pläne lässt sich die Funktion einer Schaltung ablesen. Um Schaltpläne selbst zu erstellen kann man verschiedene CAD Design Programme wie z.B. OrCAD, Altium Designer oder EAGLE zu Hilfe nehmen. Diese Programme beinhalten auch einen Layout Editor

Blockdiagramme

Darstellung der einzelnen Funktionsblöcke eines Bauteils

Stecksysteme

Aufbau mit einem Steckbrett (Breadboard)

Mit sogenannten "Breadboards" oder Steckbrettern ist es möglich elektronische Schaltungen ohne Löten aufzubauen. Die Bauteile werden dabei einfach auf eine Kunststoffplatte mit einem Federsystem aufgesteckt. Der Vorteil besteht in der einfachen Änderung der Schaltung ohne jegliches Löten.

Platinenlayout

Double-Layer Eagle (Einfach Anzuwendender Grafischer Layout Editor) Layout

Ist die Entwicklung so weit abgeschlossen wird mit einem Layout Programm eine Leiterplatte entworfen bzw. aus dem Schaltplan generiert (geroutet). Ein Platinenhersteller übernimmt dann die Fertigung der Leiterplatten die dann noch bestückt werden. Die Leiterplattenfertigung ist ein relativ komplizierter technischer Vorgang da die Platinen teilweise aufgrund ihrer hohen Bauteildichte aus mehreren Schichten (Layern) bestehen können die dann durch Durchkontaktierungen (Vias) verbunden werden. Die Fertigung einfacher ein- oder zweilagiger Platinen kann aber mit dem richtigen Equipment auch in der Werkstatt oder zuhause vorgenommen werden. Leiterplatten bestehen meist aus einer Verbindung von Phenol- oder Epoxidharz mit Papier oder einem Glasfasergewebe.

Andreas Gimbel
(Leiter der Werkstatt)
Albertstraße 23a
Institut für physikalische Chemie
Raum Nr. 00.12a
andreas.gimbel@
physchem.uni-
freiburg.de
Tel.: +49761 203-6176

Torsten Stappenbeck
Albertstraße 25
Institut für Pharmazeutische Wissenschaften
(Otto-Krayer-Haus)
Raum Nr. 00.052
torsten.stappenbeck@
cl.uni-freiburg.de
Tel.: +49761 203-6341

Lageplan Gebäude Gebäude Nr. 9
Gebäude Nr.10

Arbeitsauftrag
Dekont. Erklärung
IT-Auftrag

Institut für Physikalische Chemie
Raum Nr. 00.012a

Otto-Krayer-Haus
Raum Nr. 00.052
Mo-Fr 9:00 - 12:00 Uhr