Diese Konsolen bestanden im Prinzip aus einem Experimentierfeld und einer Fronteinheit in welcher verschiedene Bedienelemente untergebracht werden konnten.
Die Experimentierfelder waren mit unterschiedlichen Technologien aufgebaut. Einerseits waren fest fixierte Steckfedernfelder verbreitet in welche elektronische Bauteile und Module eingesteckt werden konnten. Andererseits wurden an elektrischen Knotenpunkten Kontaktfedern eingesetzt, durch welche die einzelnen Bauelemente verbunden wurden.
Bei den in die Fronteinheiten eingebauten Bedienelementen handelte es sich meist um Schalter, Taster, Drehkondensatoren und Potentiometer. Aber auch LEDs (in den Anfangszeiten auch Glühlämpchen!) und Lautsprecher wurden dort untergebracht. Auf diese Weise entstanden formschöne und praxistaugliche kleine Geräte, die der Erbauer stolz seien Freunden und Bekannten präsentieren konnte. Die Höhepunkte dieser Experimentieraufbauten waren meist einfache Mittelwellenradios, die dann mittels der Drehkondensatoren und Potentiometer in der Froneinheit bedient werden konnten.
Die meisten dieser Konsolen sind seit Ende der 90er-Jahre aus dem Handel verschwunden. Das Experimentierfeld kann zwar problemlos durch sogenannte Breadboards oder Steckplatinen, wie sie z. B. vielen Franzis-Lernpaketen beiliegen, ersetzt werden, aber der Wunsch nach einem formschönen Gesamtgerät lässt sich damit nicht erfüllen.
2. UnExSy_001
Aus diesem Wunsch heraus, nicht nur die Schaltung selbst aufzubauen und auszutesten sondern am Ende ein komplettes kleines Gerät zur Verfügung zu haben wurde das hier vorgestellte Universelle Experimentiersystem UnExSy_001 geboren. Bei der Entwicklung des Systems wurde besonderer Wert auf die folgenden Punkte gelegt:
- Verwendung einfacher und kostengünstiger Materialien
- Das System soll ohne besondere Werkzeuge oder handwerkliche Fähigkeiten nachgebaut werden können
- Modularer Aufbau, d. h. alle gängigen Bedienelemente sollen in der Fronteinheit untergebracht werden können
- Die Einheit soll sowohl grundlegende Analogelektronik als auch Digitaltechnik, bis hin zur Mikrocontrollertechnologie unterstützen
- Das Hauptsteckfeld soll aus universell einsetzbaren Breadboards aufgebaut sein
Als Ergebnis dieser Überlegungen entstand das dargestellte System.
Das System besitzt eine geteilte Frontplatte. Dadurch ist eine modulare Konstruktion möglich. Im Beispiel weist die linke Frontplattenhälfte drei Löcher auf, sodass hier bis zu drei Bedienelemente wie Potentiometer oder Drehkondensatoren etc. eingebaut werden können. In der rechten Hälfte wurden drei LEDs und ein Lautsprecher untergebracht.
Dabei handelt es sich natürlich nur um Vorschläge. Selbstverständlich können auch Schalter, Drehgeber oder Drucktaster in der Frontplatte untergebracht werden.
Die beiden nachfolgenden Abbildungen zeigen Konstruktionsvorschläge für die Frontplatte und deren Halterungselemente.
Die Maße gelten für den Einsatz von großen Standard-Steckboards. Sollen andere Aufbauplatten verwendet werden, dann können die Maße natürlich angepasst werden.
Als Materialien kommen Plexi- bzw. Acrylglasscheiben zum Einsatz. Diese sind kostengünstig und leicht in jedem Baumarkt beschaffbar. Für die Frontplatte selbst empfiehlt sich eine Stärke von 1,5 bis 2 mm. Das Material für die Träger sollte etwa 8 mm stark sein.
Die Grundplatte sowie die Seitenelemente des Systems können aus Pertinax oder Holz gefertigt werden. Ein Plexiglasdeckel rundet den Aufbau ab und schützt die Elektronik und die Aufbauplatten vor Staub.
Dabei erweist es sich als günstig, die Aufbauplatte so zu gestalten, dass sie komplett abnehmbar ist. Dann bleibt das Steckfeld gut zugänglich.
3. Die Schaltung
Für den Praxistest des Systems wurde eine etwas komplexere Schaltung aufgebaut.
Neben zwei Potentiometern kam dabei auch der Lautsprecher zum Einsatz. Zwei NE555 arbeiten hier als Oszillatoren. Der im Aufbau und im Schaltbild links liegende 555er liefert eine niederfrequente Schwingung. Der zweite 555er erzeugt eine Frequenz im Hörbereich. Über einen Transistor wird so ein hörbarer Ton in seiner Frequenz moduliert. Es entstehen sirenenähnliche Klänge.
Diese werden über den Audioverstärker LM368 dem Lautsprecher zugeführt. Die damit erzielbare Lautstärke dürfte für viele Anwendungen absolut ausreichend sein.
Wie aus dem Aufbaubild ersichtlich ist, können auf diesem System, trotz seiner kompakten Ausmaße bereits recht komplexe Schaltungen realisiert werden. Natürlich sind die Schaltungen nicht auf die Analogtechnik begrenzt. Problemlos lassen sich hiermit auch Digitalschaltungen realisieren.
Auch Mikrocontrollertechnologie kann eingesetzt werden. Als Bedienelemente in der Frontplatte können dann Taster oder Inkrementalgeber zum Einsatz kommen. Die Frontplatte bietet sogar für den Einbau eines zweizeiligen Displays ausreichend Platz.
Die Versorgungsspannung der hier vorgestellten Testschaltung beträgt 5 V. Über die Potentiometer in der Frontplatte können die Lautstärke und die Grundfrequenz des Sirenentons variiert werden.
Für den Transistor kann ein beliebiger PNP-Universaltyp verwendet werden (z. B. BC327). Die Lautsprecherimpedanz sollte 8 Ohm betragen.
Hinweis: Im Aufbaubild sind weitere Bauelemente angeschlossen, wie z. B. LEDs (z. T. inklusive eines Transistortreibers) angeschlossen. Diese sind der besseren Übersichtlichkeit halber im Schaltplan nicht eingezeichnet.
Die folgende Videosequenz zeigt den Aufbau in Aktion:
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