Selbstbau technischer Geräte - Hobby und Berufung

Das Kriterium der Wahrheit ist die Praxis !

Zu dieser Thematik - mitunter auch als "Homebrew" bezeichnet, gibt es jede Menge Literatur. Allerdings ist die zumeist sehr fachspezifisch ausgelegt, deshalb möchte ich hier eine praxisbezogene und unkomplizierte Hilfestellung für Einsteiger anbieten.
Selbst- oder Eigenbau ist immer noch das beste Mittel, Theorie und Praxis miteinander zu verknüpfen.
Apropos Theorie: Grundkenntnisse - was die identifizierung von Bauteilen und das Lesen einer Schaltung betrifft - sollten vorhanden sein, bevor man sich an einen Nachbau wagt.

Was braucht man an Werkzeug und Ausrüstung ?

Nun, das hängt erstens vom Umfang der geplanten Projekte und zweitens auch von den eigenen Fähigkeiten ab. Zum Aufbau kleinerer Bausätze genügt bereits eine einfache Lötausrüstung und ein wenig Zubehör.
Möchte man anspruchsvollere Projekte verwirklichen, kommt man nicht umhin, sich eine Grundausstattung an Werkzeug zuzulegen.

Man muß das ja nicht alles auf einmal kaufen. Es gibt im Internet und bei den Ortsverbänden des DARC genug Möglichkeiten Werkzeug und Material kostengünstig zu erwerben.

Einer weiteren Vervollkommnung dieses Arsenals steht natürlich nichts im Wege, zumal man viele Werkzeuge auch im Haushalt hin und wieder gut gebrauchen kann.

Bauteile

Jeder Elektroniker benötigt natürlich ein gewisses Bauteilsortiment und kauft - so wie eine gute Hausfrau - auf Vorrat. Keine Gelegenheit wird ausgelassen und schnell tritt ein interessantes Phänomen auf: Die Teile scheinen sich - je intensiver man baut und werkelt - auf wundersame Weise zu vermehren.
Es wird also irgendwann erforderlich ein Ordnungssystem einzuführen. Schließlich nützt es herzlich wenig, wenn man zwar weiß daß man das gesuchte Teil hat - aber die Suche aus Zeitgründen abbrechen muß...

Wie also ordnet man die vielen Einzelteile - so daß man sie wiederfindet ? Ganz einfach: Nehmen Sie sich den Katalog eines professionellen Händlers zur Hand. Suchen Sie dort die Rubrik Bauteile auf und nehmen Sie das System im Katalog als Muster.
Ein weiterer Tipp: Beschriften Sie Ihre Schachteln und Schubladen - irgendwann zahlt sich das aus !

Meßgeräte

Das wichtigste Meßgerät in der Elektronik-Hobbywerkstatt ist das Multimeter. Ein Gerät in der Preisklasse um die 20 bis 30 € reicht für den Anfang vollkommen aus.
Zur Signalverfolgung eignet sich ein kleiner NF-Signalgenerator. So etwas kann man beispielsweise als erstes Bastelprojekt in Angriff nehmen.
Ein Oszilloskop gehört bereits zur gehobenen Ausstattung. Es wird überwiegend zur Signalverfolgung benötigt und leistet sehr gute Dienste bei der Beurteilung der Signalform. Die Vielfalt der angeboteten Geräte ist enorm.
Meine Empfehlung: Ein Oszilloskop mit 10 bis 20 MHz Grenzfrequenz ist für die meisten Aufgaben ausreichend - wobei es durchaus auch ein Gebrauchtgerät sein kann.

Bei der Arbeit an HF-Schaltungen wird irgendwann der Wunsch nach einem Frequenzmeßgerät aufkommen. Auch hier gibt es sehr viele Möglichkeiten, angefangen von Kombigeräten - einfache in Multimeter integrierte Zähler - bis hin zu PC-gestützten Meßplätzen.
Da Frequenzen eher selten zu messen sind, genügt ein handliches Laborgerät mit 6 bis 8 Stellen. Wichtig ist, daß es über einen Vorverstärker verfügt. Billiggeräte mit TTL-Pegeleingängen sind ungeeignet, es sei denn man baut einen separaten Vorverstärker dazu.

Die Meßgenauigkeit eines Eigenbauzählers - u.a. als Bausatz von mir angeboten - reicht für nahezu alle Anwendungen im Amateurlabor aus.

Stromversorgung

Wer sich ernsthaft mit dem Selbstbau elektronischer Geräte befassen möchte, kommt um eine solide Stromversorgung nicht herum. Das wichtigste ist ein Labornetzteil mit regulierbarer Spannung und Strombegrenzung. Ein Spannungsbereich bis ca. 30 V und eine Strombelastbarkeit von 3 bis 5 A sind für den Anfang ausreichend.
Solche Netzteile gibt es in großer Auswahl zu kaufen und Selbstbau lohnt sich deshalb nur in Ausnahmefällen - etwa bei sehr hohen Strömen bzw. Spannungen.

Bei den Netzteilen unterscheidet man zwischen Schaltnetzteilen und konventionellen Trafonetzteilen. Natürlich besitzten auch Schaltnetzteile einen Trafo, dieser besteht aber nicht aus Eisenblechlamellen, sondern aus Ferrit. Beide Typen haben ihre Vor- und Nachteile. Schaltnetzteile sind aufgrund ihres Aufbaus (kleinerer Netztrafo) wesentlich leichter als ein konventionelles Trafonetzteil gleicher Leistung und besitzen einen höheren Wirkungsgrad. Allerdings produzieren sie auch immer einen gewissen Hochfrequenz-Störnebel.
Arbeitet man viel mit HF-Baugruppen - z.B. empfindliche Kurzwellen oder Mittelwellenempfänger - wird man ein konventionelles Trafonetzteil schnell zu schätzen wissen.

Der Selbstbau von Netzteilen muß dem Fachmann vorbehalten bleiben ! Die sich hier unter Umständen ergebenden Gefahren werden von Einsteigern vielfach unterschätzt !

Wer sich dennoch mit dem Gedanken trägt ein Netzgerät selbst zu bauen, muß die netzseitige Installation von einem Fachmann prüfen lassen !

Experimentelle Aufbauten

Hier haben sich im wesentlichen zwei Hauptrichtungen durchsetzen können - das klassische Experimentierbrett und die Lochrasterplatine. Der Begriff "Brettschaltung" resultiert nicht von ungefähr. Ein solches Hilfsmittel ist auf einfache Weise schnell zusammengebaut und wird dem Nutzer über lange Zeit gute Dienste leisten.
Experimentierbrett01 Das Foto zeigt ein solches Brett in der Minimalvariante - bestückt mit Lötösenleisten. Natürlich kann man das ganze noch ausbauen - etwa durch eine Frontplatte.

Einige Schalter, Potis, LED und Buchsen machen es dann zum universell verwendbaren Instrument bei der Schaltungsentwicklung und Überprüfung.
Anwendungsbeispiel: Man findet in irgendeiner Zeitschrift oder im WWW eine interessante Schaltung, die man schnell ausprobieren möchte. Ein Platinenlayout ist nicht dabei, also müßte man selbst eine Platine entwerfen.
Das kostet neben Zeit auch Material - wobei nicht verschwiegen werden soll, daß die Selbstherstellung von Platinen viel Erfahrung verlangt. Außerdem ist noch zu bedenken, daß unklar ist, ob die Schaltungsfunktion am Ende den Vorstellungen wirklich entspricht.
Deshalb mein Rat: Ist das Projekt nicht allzu umfangreich und mit Standardbauteilen aufgebaut, kann es zunächst auf dem Experimentierbrett getestet werden.
Das Aufbauen geht auch ohne viel Übung schnell von der Hand, Korrekturen sind problemlos möglich und man lernt sehr viel über die Schaltungsfunktion. Aber das beste daran: Nach dem Ablöten der Teile kann man das Brett für andere Projekte wieder verwenden.

Bei Lochrasterplatinen ist das nicht so einfach, aber sie sind zweifellos die elegantere Lösung. Vor allem wenn mehrere ICīs eingesetzt werden, oder die Schaltung komplexer ist, stößt man mit Lötösenleisten schnell an Grenzen.

Lochraster2 Lochraster1

Die nebenstehenden Fotos verdeutlichen die Problematik: Dargestellt ist der Aufbau einer Empfängerbaugruppe (zum Vergrößern auf das Bild klicken). Links sieht alles noch ganz manierlich aus. Die Platinenunterseite (rechts) zeigt interessante Beipaß-Variationen aus Zinn und Draht...

Nichts desto trotz funktionierte die Baugruppe hervorragend und wurde später auf eine "normale" Platine umgesetzt.

Hier ein noch extremeres Beispiel: Ein Stück Lochrasterplatine wurde mit verschiedenen ICīs kunstvoll bestückt. Auf der anderen Seite befinden sich LED 7-Segment-Anzeigen. Lochraster3 Die Verdrahtung ist größtenteils "fliegend" ausgeführt und die ICīs wurden ohne Fassungen und zum Teil übereinander eingebaut.

Natürlich ist ein solcher Drahtverhau nichts für das Auge von Ästheten. Aber er erfüllt hier vollauf seinen Zweck. In diesem Fall ist es die Anzeigeeinheit für einen 6-stelligen Zähler - auch dieser wurde später erfolgreich auf einer Standardplatine verewigt.

Eine weitere Methode ist der Aufbau von Schaltungen auf durchgehenden Oberflächen. Lochraster4 Dafür genügt ein Stück Platinenmaterial - möglichst auf Glasfaserbasis. Besonders wenn HF-Schaltungen zu testen sind, ist diese Variante in Punkto Zeitaufwand nahezu unschlagbar.
Die Kupferfläche dient als Masse und der Rest der Schaltung wird einfach über die Bauteile die mit Masse verbunden sind, möglichst dicht über die Platine gelötet.
Das ganze mag auf den ersten Blick etwas primitiv anmuten, aber ich habe auf diese Weise schon komplette Kurzwellentransceiver bis hin zum 6m-Band erfolgreich als Prototyp aufgebaut. Diese Methode vereinigt gewissermaßen die Lochraster- und Lötösenvariante. Man erhält sehr stabile und übersichtliche Baugruppen, die Bauteile sind leicht auszuwechselbar und Abschirmwände kein Problem. Außerdem wird das bei HF-Baugruppen (leider) immer auftretende Masseproblem infolge der durchgehenden Oberfläche eliminiert.

Natürlich gibt es heutzutage auch eine vielzahl Simulationsprogramme für den PC. Der Vorteil solcher Anwendungen ist, daß sich damit schaltungstechnische Vorgänge darstellen lassen, ohne auch nur ein Gramm Lötzinn zu verbrauchen.
Das kann bei HF- oder sehr komplexen digitalen Schaltungen ein Vorteil sein - ob die Schaltung aber den Praxistest bestehen wird, läßt sich am PC leider nicht prüfen.

...wird fortgesetzt