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Mobile Technology
Teil 3: Hardware mit Android Things steuern

Ausflug in die wunderbare Welt der Elektronik

Viele Jahre, bevor das Makertum populär wurde, habe ich mich mit Elektronik beschäftigt: Damals wurden die Aufgaben unter dem Begriff MSR (Messen, Steuern und Regeln) zusammengefasst. Da wir uns im Java Magazin nicht mit der sehr mathematischen Regelungstheorie auseinandersetzen wollen und wir das Messen bereits im letzten Teil besprochen haben, ist es nun an der Zeit, sich der Steuerung von Hardware zuzuwenden. Hierbei haben wir die Möglichkeit, sowohl analoge als auch digitale Signale auszugeben.

Tam Hanna


Artikelserie Teil 1: Einstieg in das Entwicklerkit für Android Things Teil 2: Sensorik mit Android Things steuern Teil 3: Hardware mit Android Things steuern Teil 1: Einstieg in das Entwicklerkit für Android ThingsTeil 2: Sensorik mit Android Things steuernTeil 3: Hardware mit Android Things steuernDas an sich lernfähige Bauelement erweist sich als haarig, weil es viel Strom aufnimmt. In einem Test des Autors genehmigte sich die Pumpe bei fünf Volt Versorgungsspannung je nach Belastung bis zu 500 Milliampere – aus energietechnischer Sicht mit Sicherheit nicht viel, für einen GPIO-Pin des Raspberry Pi allerdings geradezu nicht zu bewältigen. Zum Schalten derartiger Lasten greift der Elektroniker gerne auf einen Transistor zurück. Es handelt sich hierbei um ein stromverstärkendes Element. Interessant ist für uns aktuell die in Abbildung 1 gezeigte Schaltung, in der der GPIO-Pin des Raspberry Pi über den Vorwiderstand einen Strom in den als Basis bezeichneten Eingang des Transistors jagt. Dieser reagiert darauf mit dem Freischalten eines Stroms in Höhe von bis zu Ic*Beta, wobei Beta je nach Transistor variiert, Werte von 100 aber durchaus möglich sind. Wir müssen nur darauf achten, die Ground-Potenziale von Raspberry Pi und Labornetzteil zu verbinden. Die in der Schaltung gezeigten 5 V beziehen sich auf das Labornetzteil. Wer zwei identische Transistoren aus ein- und derselben Charge kauft, findet mit hoher Wahrscheinlichkeit zwei radikal verschiedene Werte von Beta vor.Aus elektrotechnischer Sicht sind hier zwei Aspekte interessant: erstens die Diode, die in der Fachsprache auch als Freilaufdiode bezeichnet wird. Induktive Verbraucher – unsere Pumpe enthält einen Motor, der im Grunde genommen eine Induktivität ist – haben die unangenehme Eigenschaft, auf Änderungen des Stroms mit einer Spannungsspitze zu reagieren. Diese schädigt den Transistor im Laufe der Zeit und wird von der Freilaufdiode neutralisiert.Zweitens nutzen wir statt eines gewöhnlichen Transistors ein als Darlington-Paar bezeichnetes Bauteil: zwei hintereinandergeschaltete Transistoren, die eine wesentlich höhere Stromverstärkung aufweisen. Dadurch ist sichergestellt, dass auch größere Pumpen problemlos angetrieben werden können. Das erklärt auch, warum wir die Energie nicht direkt aus dem Raspberry Pi beziehen: In der Theorie könnte sein Spannungsregler zwar 1 A wegstecken, in der Praxis ist es aus thermischen Gründen vernünftiger, einen separaten Spannungsregler zu spe...

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Teil 3: Hardware mit Android Things steuern

Ausflug in die wunderbare Welt der Elektronik

Viele Jahre, bevor das Makertum populär wurde, habe ich mich mit Elektronik beschäftigt: Damals wurden die Aufgaben unter dem Begriff MSR (Messen, Steuern und Regeln) zusammengefasst. Da wir uns im Java Magazin nicht mit der sehr mathematischen Regelungstheorie auseinandersetzen wollen und wir das Messen bereits im letzten Teil besprochen haben, ist es nun an der Zeit, sich der Steuerung von Hardware zuzuwenden. Hierbei haben wir die Möglichkeit, sowohl analoge als auch digitale Signale auszugeben.

Tam Hanna


Artikelserie Teil 1: Einstieg in das Entwicklerkit für Android Things Teil 2: Sensorik mit Android Things steuern Teil 3: Hardware mit Android Things steuern Teil 1: Einstieg in das Entwicklerkit für Android ThingsTeil 2: Sensorik mit Android Things steuernTeil 3: Hardware mit Android Things steuernDas an sich lernfähige Bauelement erweist sich als haarig, weil es viel Strom aufnimmt. In einem Test des Autors genehmigte sich die Pumpe bei fünf Volt Versorgungsspannung je nach Belastung bis zu 500 Milliampere – aus energietechnischer Sicht mit Sicherheit nicht viel, für einen GPIO-Pin des Raspberry Pi allerdings geradezu nicht zu bewältigen. Zum Schalten derartiger Lasten greift der Elektroniker gerne auf einen Transistor zurück. Es handelt sich hierbei um ein stromverstärkendes Element. Interessant ist für uns aktuell die in Abbildung 1 gezeigte Schaltung, in der der GPIO-Pin des Raspberry Pi über den Vorwiderstand einen Strom in den als Basis bezeichneten Eingang des Transistors jagt. Dieser reagiert darauf mit dem Freischalten eines Stroms in Höhe von bis zu Ic*Beta, wobei Beta je nach Transistor variiert, Werte von 100 aber durchaus möglich sind. Wir müssen nur darauf achten, die Ground-Potenziale von Raspberry Pi und Labornetzteil zu verbinden. Die in der Schaltung gezeigten 5 V beziehen sich auf das Labornetzteil. Wer zwei identische Transistoren aus ein- und derselben Charge kauft, findet mit hoher Wahrscheinlichkeit zwei radikal verschiedene Werte von Beta vor.Aus elektrotechnischer Sicht sind hier zwei Aspekte interessant: erstens die Diode, die in der Fachsprache auch als Freilaufdiode bezeichnet wird. Induktive Verbraucher – unsere Pumpe enthält einen Motor, der im Grunde genommen eine Induktivität ist – haben die unangenehme Eigenschaft, auf Änderungen des Stroms mit einer Spannungsspitze zu reagieren. Diese schädigt den Transistor im Laufe der Zeit und wird von der Freilaufdiode neutralisiert.Zweitens nutzen wir statt eines gewöhnlichen Transistors ein als Darlington-Paar bezeichnetes Bauteil: zwei hintereinandergeschaltete Transistoren, die eine wesentlich höhere Stromverstärkung aufweisen. Dadurch ist sichergestellt, dass auch größere Pumpen problemlos angetrieben werden können. Das erklärt auch, warum wir die Energie nicht direkt aus dem Raspberry Pi beziehen: In der Theorie könnte sein Spannungsregler zwar 1 A wegstecken, in der Praxis ist es aus thermischen Gründen vernünftiger, einen separaten Spannungsregler zu spe...

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