Alles, was Sie für die Austattung Ihres Elektronik-Labors brauchen

Mark Harris
|  Erstellt: August 20, 2019  |  Aktualisiert am: Juli 29, 2020
Alles, was Sie für die Austattung Ihres Elektronik-Labors brauchen

Nachdem ich mehrmals ins Ausland gezogen bin und bei mehreren Unternehmen (oder Abteilungen davon) ohne ein starkes Elektronik-Team gearbeitet habe, musste ich mehr als nur ein Elektronik-Labor für mich und meine Kunden neu einrichten. Start-ups, die interne Tests planen, werden ebenfalls ein Labor neu einrichten und die richtige Austattung besorgen müssen. Manchmal war das Budget dafür sehr knapp. In anderen Fällen wiederum standen ein paar Millionen Dollar zur Verfügung, mit denen ich spielen konnte. Ich werde daher versuchen, in diesem Artikel eine Reihe von Budgets abzudecken. Hier werden Sie also alles finden, was Sie brauchen, um ein neues Elektronik-Labor von Grund auf auszustatten; ganz gleich, ob Sie ein Hobbybastler oder ein großes Unternehmen sind, welches in den Bereich modernster Elektronik expandieren möchte, oder irgendwo dazwischen liegen.

Für die hier ausgewählte Elektronik-Labor-Ausstattung gelten folgende Voraussetzungen:

  • Sie arbeiten hauptsächlich an digitaler Elektronik, nicht an Radiomodulen oder High-End-Audio.
  • Sie bauen und überarbeiten Prototypen intern von Hand.
  • Sie arbeiten mit Mikrocontrollern, FPGAs oder anderen digitalen Prozessoren, bei denen Sie Code und Hardware gemeinsam debuggen müssen.

Wenn Sie gerade erst anfangen, sich mit Elektronik als Hobby zu befassen, könnte einiges auf dieser Liste etwas zu viel des Guten sein; wir decken hier eine Menge Werkzeuge und Hardware ab. Wenn Sie jedoch Produkte entwerfen und bauen – auch wenn diese nur für den Eigenbedarf bestimmt sind – werden Sie irgendwann mit allem hiervon zu tun haben, selbst als Hobbybastler oder als Student oder Studentin.

Die preisgünstige Variante ist vermutlich für Studenten/Studentinnen und Hobbybastler am geeignetsten. Diese bietet aber wahrscheinlich nicht die Leistung oder vielleicht auch nicht die Benutzerfreundlichkeit, die wiederum ein Profi erfordert. Ein Profi hingegen wird effizienter mit Werkzeugen der mittleren oder oberen Preisklasse arbeiten; diese sind zwar teurer, amortisieren sich aber langfristig durch Arbeits- und Zeitersparnis. Ein ernsthafter Hobbybastler, der etwas mehr Geld für ein gutes Werkzeug ausgeben möchte, sollte eher die mittlere Option in Betracht ziehen. Alle Optionen basieren auf dem, was ich in den Händen der entsprechenden Zielgruppe zu sehen erwarten würde. Die Vorschläge konzentrieren sich dabei auf das Preis- Leistungsverhältnis, einschließlich der Löhne (sofern dies relevant ist). Es geht also nicht vorrangig darum, viel Geld (für die High-End-Optionen) oder möglichst wenig Geld auszugeben (für die preisgünstigen Optionen).

Ich zögere sehr, bestimmte Marken zu empfehlen, aber wenn ich es gelegentlich doch tue, dann weil ich viele der Konkurrenzmarken ausprobiert habe und nichts anderes verwenden würde. Wenn es zum Beispiel um Prüfgeräte geht, dann bietet eine bestimmte Marke die besten Spezifikationen für das Geld in diesem Marktsegment. Im Allgemeinen kaufe oder empfehle ich nichts, nur weil es von einer bestimmten Marke hergestellt wird, denn es geht mir viel mehr um das richtige Werkzeug für die jeweilige Aufgabe.

Person legt verschiedene Elektronik-Labor-Ausrüstungsgegenstände in einen Einkaufswagen.

Die absolute Grundaustattung für jedes Elektronik-Labor

Dies sind die Komponenten und Werkzeuge, die meiner Meinung nach jeder auf seinem Schreibtisch haben sollte. Egal, ob Sie an Luft- und Raumfahrtkomponenten arbeiten oder Ihre erste Leiterplatte zusammenbauen, für alle sind die folgenden Werkzeuge unerlässlich.

Handwerkzeuge

Halterung mit drei beweglichen Klemmen oben

Helfende Hände (ohne Lupe)

Extrem billig und dennoch unglaublich nützlich. Super praktisch zum Halten von Drähten, Leiterplatten und Bauteilen. Nehmen Sie lieber eine dritte Krokodilklemme anstatt einer Lupe. Legen Sie einen Schrumpfschlauch über die Backen, um die Kabelisolierung und die Leiterplatten zu schützen.
Erhältlich bei: eBay/Amazon/Aliexpress

Mehrere Pinzetten in unterschiedlichen Größen

ESD-Pinzettenset aus Edelstahl

Damit ist es einfach, kleine SMT-Komponenten beim Löten zu platzieren oder von der Leiterplatte zu ziehen. Ein Satz davon bei eBay/Amazon ist günstiger als ein einzelnes Exemplar bei einem Elektronikanbieter zu kaufen; Sie werden den Unterschied zwischen den billigen und teuren Exemplaren zudem kaum merken. Sie benötigen mindestens eine Pinzette mit gerader Nadelspitze (Nr. 10) und eine mit gebogener Nadelspitze (Nr. 15 oder Nr. 17)
Erhältlich bei: eBay/Amazon/Aliexpress

Mehrere Schraubendreher in unterschiedlichen Größen

Hochwertiges Schraubendreher-Set

Vergessen Sie die billigen Schraubendreher; entscheiden Sie sich direkt für Schraubendreher von Wera Kraftform oder Wiha. Durch die Qualität des Stahls und die lasergeätzten Spitzen sind sie viel haltbarer und richten weniger Schaden an den Befestigungselementen an. Wenn Sie mit Netzspannungen arbeiten, kann Ihnen ein hochwertiger Satz VDE-Schraubendreher buchstäblich das Leben retten. Sie finden diese in den meisten Baumärkten und bei Anbietern von Elektronikwerkzeugen. Achten Sie beim Kauf darauf, dass das Set bis mindestens auf Größe 0 passt; Sechskant und Torx sind auch sehr praktisch.
Erhältlich bei: Baumärkten, Lieferanten von Elektronikwerkzeugen, Lieferanten für Elektriker

Drei Zangen: Spitzzange, Kombizange und Schneider

Hochwertiges Zangen-Set

Noch einmal, vergessen Sie die billigen Optionen und bleiben Sie bei den deutschen Werkzeugen wie Wera, Wiha, Felo oder Knipex. Wie bei den Schraubendrehern auch sind die Stahlqualität und die Passform der Backen bei den deutschen Werkzeugen besser. Wenn Sie mit Netzspannungen arbeiten, kann die hochwertige Isolierung Ihnen wortwörtlich das Leben retten. Ein gutes Set beinhaltet eine Spitzzange, einen Seitenschneider und eine Linesman/Kombizange. Sie denken vielleicht, dass Sie diese überspringen können, wenn Sie nur mit Mikroelektronik arbeiten, aber nach ein oder zwei Tagen werden Sie danach suchen!
Erhältlich bei: Baumarkt, Lieferanten von Elektronikwerkzeugen, Lieferanten für Elektriker

Bündigfräser

Bündigfräser

Wenn Sie einen an eine Leiterplatte gelöteten Draht oder die Anschlussflächen von durchkontaktierten Komponenten/Steckverbindern abschneiden müssen, geht nichts über Bündigfräser. Seitenschneider wie die oben genannten sind praktisch, aber ein gutes Paar Bündigfräser lohnt sich auf jeden Fall. Und ich meine ein gutes Paar – ein billiges Paar ist so gut wie nutzlos. Die Schneidkanten müssen scharf und perfekt ausgerichtet sein, um auch schwerere Anschlussleitungen zu durchtrennen. Der Stahl muss von hoher Qualität sein, damit die Schneidkante nicht verbeult. Erwägen Sie einen Weller Xcelite 170MN oder einen Hakko CHP-170

Erhältlich bei: nur Elektronikanbietern

Mini-Zange

Mini-Spitzzange

Für eine Mini-Spitzzange hingegen können Sie die preisgünstigste Variante verwenden. Es ist praktisch, einen Satz 5–6 Zoll (125–150 mm) großer Zangen mit flachen Backen zu haben. Gezackte Backen sind praktisch für grobe Arbeiten, aber flache Backen können für die Handhabung von Komponenten, Drähten oder Steckverbindern praktischer sein. Von den Markennamen kommen Wiha 32752 oder Hakko PN-2008 in Betracht.
Erhältlich bei: eBay/Amazon/Aliexpress

Drahtschneider

Abisolierzange/Drahtschneider

Wenn Ihr Budget knapp ist, sind die preisgünstigen Optionen für Abisolierzangen/Drahtschneider auf jeden Fall brauchbar. Sie sind jedoch nicht so scharf oder passförmig wie etwa die von US-amerikanischen und deutschen Marken. Wenn es Ihr Budget zulässt, kaufen Sie ein besseres Set. Ich selbst bevorzuge die leicht geschwungenen Griffe, wie abgebildet, denn diese sind etwas ergonomischer.
Günstig erhältlich bei: eBay/Amazon/Aliexpress
Hochwertige Qualität erhältlich bei: Lieferanten von Elektronikkomponenten, Lieferanten für Elektriker

Skalpell mit mehreren Ersatzklingen

Präzisions-Bastelmesser

Wenn Sie eine Leiterplatte überarbeiten oder einen Fehler auf einer Leiterplatte finden, können Sie damit ganz einfach eine winzige, eng beieinander liegende Leiterbahn ausschneiden oder die Lötstoppmaske vom Kupfer abkratzen. So lässt sich ein Bauteil hinzufügen oder eine Spannung/ein Signal ablesen. Die preisgünstigsten Optionen sind prinzipiell genauso funktional wie die teureren Markenartikel, können aber bei längerem Gebrauch unbequem in der Handhabung werden. Kaufen Sie vorsichtshalber eine Schachtel Ersatzklingen, da diese ziemlich schnell stumpf werden.
Erhältlich bei: Handwerksläden, Baumärkten, Elektronikanbietern, Amazon/eBay, HobbyKing

Heißklebepistole

Heißklebepistole

Wenn es nach mir geht, ist Heißkleber einfach göttlich. Er verbindet fast alles mit allem, eignet sich hervorragend zur Zugentlastung von Kabeln und lässt sich mit ein paar Tropfen Isopropylalkohol leicht entfernen. Sie benötigen eine 12 mm/½ Zoll Heißklebepistole, keine kleine Bastelpistole. Die Klebepistolen aus der 3M Polygun-Serie sind unglaublich gut, aber sehr teuer. Wenn Sie ein begrenztes Budget haben, ist eine Klebepistole eines Elektrowerkzeugherstellers aus Ihrem örtlichen Baumarkt eine gute Option.

Günstig erhältlich bei: Baumarkt, Amazon/eBay, Lieferanten von Elektronikwerkzeugen

Hochwertige Qualität erhältlich bei: Elektronikanbieter, Maschinenbaulieferanten

Lampe mit integrierter Lupe

Lupenleuchten

Oft brauchen Sie etwas mehr Licht, sei es um sich ein kleines Teil anzuschauen oder Markierungen auf einem IC aus der Nähe zu lesen. Mit Lupenleuchten ist beides möglich! Sie sind mit einer schweren Basis oder einer Klemmhalterung (oder beidem) erhältlich. LED-Optionen sind mittlerweile vorherrschend. Wenn möglich, versuchen Sie eine Tageslichtfarbtemperatur zu bekommen.

Erhältlich bei: Handwerksläden, Elektronikanbieter, Amazon/eBay, HobbyKing

Schiebemessgerät mit digitaler Anzeige

Digitale Messschieber

Sie werden überrascht sein, wie oft Sie einen Messschieber verwenden, wenn Sie erstmal einen besitzen. Wenn Sie Elektronik in etwas integrieren oder irgendetwas auch nur annähernd Mechanisches tun, sind Messschieber von unschätzbarem Wert. Wenn es Ihr Budget zulässt, kaufen Sie sich einen Satz 200 mm/8 Zoll Mitutoyo-Messschieber. Wenn Sie nicht über das nötige Budget verfügen, ist jede andere Option genauso schlecht/gut. Billige Optionen lassen sich nicht so leicht verschieben/verriegeln, merken sich die Nullposition nicht so gut, können beim schnellen Öffnen/Schließen der Backen nicht gut abgelesen werden, haben nicht so harten Stahl an den Backen und verbrauchen die Batterien sehr schnell. Ich selbst besitze einen Satz Mitutoyo und etwa 6 Sätze billiger Messschieber.

Günstig erhältlich bei: eBay/Amazon/HobbyKing
Mitutoyo erhältlich bei: Mitutoyo direkt, McMaster in den USA/Cromwell in Europa, Messtechnik-Lieferanten, einigen Elektronikanbietern

Matte mit Erdungskabel

ESD-Matte

ESD-Matten sind nicht billig, aber der Einsatz lohnt sich durchaus. Wenn Sie sich in einer Gegend mit niedriger Luftfeuchtigkeit oder in großer Höhe befinden, ist eine ESD-Matte zwingend erforderlich. Feuchte Gegenden mit hoher Luftfeuchtigkeit hingegen haben ein viel geringeres ESD-Risiko. ESD-Matten, die für hohe Temperaturen ausgelegt sind, eignen sich hervorragend als Lötmatten: Sie sind etwas weicher, griffig und erleichtern das Auffinden von heruntergefallenen Bauteilen. Kaufen Sie eine mit integrierter Handschlaufe und Erdungsanschlussmöglichkeiten statt nur eine bloße Matte.

Günstig erhältlich bei: eBay/Amazon
Hochwertige Qualität erhältlich bei: Lieferanten von Elektronikwerkzeugen, Lieferanten von Elektronikkomponenten

Lötstation

Es gibt einen großen Unterschied in der Qualität des Löterlebnisses mit einer preisgünstigen Lötstation/einem preisgünstigen Lötkolben gegenüber einem Weller. Ich kann Ihnen wirklich nur wärmstens empfehlen, direkt zu einem hochwertigen Weller-Lötkolben zu greifen. Selbst nachdem ich den beliebten Hakko verwendet habe, musste ich feststellen, dass die Geschwindigkeit der Wärmeleitung und die Temperaturkontrolle beim Weller überlegen sind; der Stiftgriff beim Weller fühlt sich auch nach stundenlangem Löten noch kühl an. Die Arbeit an einer Leiterplatte mit 0402- oder kleineren Bauteilen, die an eine große Massefläche angeschlossen sind, ist äußerst entscheidend für die Qualität einer Lötstation. Die meisten Stationen werden eine Weile brauchen, um das kleine Pad ein wenig aufzuwärmen. Der Weller hingegen löst die Komponente in weniger als einer Sekunde ab. Der Weller ist teuer. Aber keiner der anderen ca. sechs Top-Konkurrenten – die ich alle ausprobiert habe – kann ihm auch nur annähernd das Wasser reichen.

Wenn Sie keinen Weller kaufen möchten, benötigen Sie mindestens eine 60W-Station mit austauschbaren Spitzen, für die Sie problemlos Ersatz kaufen können. Bei austauschbaren Spitzen gilt: Je weniger die Spitze aus dem Lötkolben herausragt, desto besser. Eine kurze Spitze bedeutet, dass sich die Spitze so nah wie möglich am Temperatursensor und an der Wärmequelle befindet. Dadurch kühlt sie nicht so schnell ab und die Temperatur, auf die die Station eingestellt ist, entspricht eher der tatsächlichen Temperatur an der Spitze; vor allem dann, wenn mit dickeren Drähten oder Leiterplatten mit großen Masseflächen gearbeitet wird.

Budget

Weller mit Lötkolben und digitaler Temperaturanzeige

WE1010 70W

Qualität

Weller mit Lötkolben und digitaler Temperaturanzeige

WT1012 95W Sockel 80W Stift

Am besten

Weller mit Lötkolben und digitaler Temperaturanzeige

WX1010 200W Sockel 120W Stift

Meiner Meinung nach lohnt es sich eher die WT1012 zu kaufen, als die WE1010. Die WX1010 ist eine großartige Option für Profis, die an Leiterplatten mit großen Masseflächen oder Komponenten mit großer thermischer Masse arbeiten. Sowohl die WT als auch die WX haben eine große Auswahl an Stiften, die Sie – je nach Ihren zukünftigen Anforderungen – separat kaufen können. Die oben genannten Optionen sind jedoch für die meisten Anwendungen geeignet.

Der WT1012 akzeptiert die Spitzen der LT-Serie, während der WX1010 Spitzen der XNT Serie akzeptiert. Generell würde ich die runden/konischen Spitzen nicht empfehlen, da es mit ihnen aufgrund der begrenzten Kontaktfläche schwieriger ist eine gute Wärmeleitung zu erreichen. Die Meißelspitzen gibt es in einer Vielzahl von Größen; von diesen verwende ich am häufigsten die Optionen 1,6 mm, 2,4 mm und 3,2 mm. 0402-Komponenten löte ich gerne mit dem standardmäßigen 2,4 mm Meißel.

Sie benötigen außerdem einiges an Zubehör zum Löten:

Rauchabsorber

Rauchabsorber

Beim Löten werden Sie eine Wolke aus Fließdampf erzeugen, die ein Rauchabzug/-absorber aufnimmt und Sie vor der Zerstörung Ihrer Lunge bewahrt. Suchen Sie einen, der geneigt werden kann, wie zum Beispiel der von Weller und ähnliche Kopien. Die blauen Vollplastikmodelle, wie etwa die von Hakko und ähnliche Kopien, sind nicht sehr praktisch. Wenn Sie in einem Büro arbeiten, sind ein Weller Zero Smog sowie Optionen von konkurrierenden Marken viel besser für Ihre Gesundheit und Sicherheit.

Erhältlich bei: Elektronikanbietern, eBay/Amazon/Aliexpress

Eine Rolle Lötdraht

Loctite Henkel (Multicore in den USA) 97SC C511 Lötdraht

Sobald Sie ein gutes Lötmittel gefunden haben, das reibungslos fließt, keine Verschmutzungen verursacht und hervorragende Verbindungen liefert, werden Sie nicht mehr ohne Weiteres auf etwas anderes umsteigen. Eine Spule C511-Lot ist nicht billig, bietet aber eine erstaunliche Qualität. Ich war am Arbeitsplatz schon mal gezwungen, billiges Lötmittel zu verwenden. Daher nehme ich mittlerweile meist mein eigenes Loctite-Lötmittel mit. Manches billige Lötmittel fließt wie Schlamm oder enthält Flussmittel, welche ein riesiges Chaos auf Ihrer Leiterplatte verursachen können. C511 ist ein No-Clean-Lot, das aus einer RoHS-konformen Mischung aus Zinn, Silber und Kupfer besteht. Es ist in verschiedenen Durchmessern erhältlich; ich habe normalerweise eine Rolle mit 0,56 mm und eine Rolle mit 1,63 mm zur Hand. Die 0,56 mm eignen sich gut für Komponenten mit kleinem Anschlussraster und die 1,63 mm zum Verzinnen von dicken Drähten oder großen Bauteilen.
Erhältlich bei: Elektronikanbietern

Tube Lötspitzenreiniger

MG Chemicals Lötspitzenreiniger

Sie werden feststellen, dass Lötspitzenreiniger von No-Name-Marken günstiger sind, aber nicht so effektiv wie die von MG Chemicals. Außerdem können die ersteren Ihre teuren Lötspitzen schnell beschädigen. Wenn sich auf Ihrer Spitze schwarze Ablagerungen bilden, kann der Lötspitzenreiniger Ihre Spitze wieder in einen neuwertigen Zustand versetzen und so das Löten schneller und effektiver machen.
Erhältlich bei: Elektronikanbietern

Lötsauger

Aven Tools Lötsauger Entlötpumpe

Ein Lötsauger ist dann praktisch, wenn Sie eine Komponente oder einen Stecker mit Durchgangsbohrung entfernen/ersetzen wollen. Ich habe einige Zeit kleine Metallzylinder benutzt, musste aber feststellen, dass diese nicht immer ausreichend saugen. Wenn Sie ein Werkzeug suchen, das wirklich gut saugt, holen Sie sich den Lötsauger von Aven Tools. Dieser kostet ungefähr dasselbe wie andere Stifte, besitzt aber dafür ein sehr breites Gehäuse/einen sehr breiten Kolben und eine superstarke Feder mit langem Kolbenhub. Es gibt zwei Modelle, ein kleineres und ein riesiges (das 17535). Holen Sie sich den Riesen!

Erhältlich bei: Elektronikanbietern

Eine Rolle Lötdocht

Lötdocht

Ich gebe zu, dass ich kein großer Fan von Lötdochten bin. Denn meist reicht mir eine gut verzinnte Lötstiftspitze aus, um überschüssiges Lötzinn einfach abzuwischen. Manche Leute finden Lötdochte jedoch sehr nützlich, beispielsweise um ein Pad für ein neues DPAK (TO-263) oder ein ähnlich großes flaches Gehäuse bei der Nacharbeit zu glätten. Wieder andere nutzen Lötdochte, um IC-Pins zu reinigen. Normalerweise habe ich eine Rolle mit 2 mm und 3 mm breitem Lötdocht auf meinem Schreibtisch liegen. Solange diese No-Clean-Flussmittel enthalten, kann man eigentlich nicht so viel falsch machen.

Erhältlich bei: Elektronikanbietern

Zwei Stifte

MG Chemicals 836-P No-Clean Flussmittelstift

Auch hier streben wir einen bestimmten Markennamen/ein bestimmtes Modell an. Ich habe eine Vielzahl von Flussmittelstiften benutzt; ein guter Stift kann die Nachbearbeitung eines Teils erheblich erleichtern, während ein schlechter Stift nur Chaos verursacht. Der No-Clean-Flussmittelstift 836-P ist meiner Meinung nach der sauberste und effektivste Stift, den ich bis jetzt verwendet habe (seit es den von Kester nicht mehr gibt). Ein Flussmittelstift ist wie ein großer Filzstift mit Meißelspitze für Flussmittel. Ein kurzer Tupfer selbst auf einen 8AWG-Draht mit hoher Litzenzahl kann diesen in Sekundenschnelle vollständig durchnässen, ohne dass es zu einem Kampf wird. Bei der Nachbearbeitung einer Leiterplatte können so schnell Bauteile mit kleinem Anschlussraster entfernt werden, bei denen das Lot die Pins überbrückt.

Erhältlich bei: Elektronikanbietern, Amazon

Ersatzwolle aus Messing

Vergessen Sie nasse Schwämme; Messingwolle ist eine viel bessere Option zum Reinigen einer Lötstiftspitze. Hochwertigere Lötstiftständer werden standardmäßig oft schon mit Messingwolle geliefert. Sie halten lange, wenn sie regelmäßig gewendet werden. Irgendwann gehen aber natürlich auch sie kaputt; dann lohnt es sich, ein oder zwei auf Vorrat zu haben.

Erhältlich bei: Elektronikanbietern, eBay/Amazon/Aliexpress, HobbyKing

Ihnen ist vielleicht aufgefallen, dass ich beim Löten sehr genau auf bestimmte Teilenummern eingehe. Dies ist das Ergebnis von über einem Jahrzehnt des Ausprobierens und so wird es Ihnen auch ergehen, sobald Sie die perfekte Lösung gefunden haben und dabei bleiben. Glücklicherweise hatte ich die Gelegenheit, viele Produkte auszuprobieren und herauszufinden, was funktioniert und was nicht. Bei den oben genannten Vorschlägen handelt es sich um die Produkte, die sich im Laufe der Jahre bei mir bewährt haben und ohne die ich nicht arbeiten kann.

Heißluftstation

Nachdem ich Ihnen eine der teuersten professionellen Lötstationen empfohlen habe, sind Sie vielleicht etwas besorgt, wie meine Empfehlung für eine Heißluft-Nachbearbeitungsstation ausfallen wird. Keine Sorge, ich bevorzuge tatsächlich eine der günstigsten Optionen auf dem Markt! Im Gegensatz zu einem Lötstift, der die Wärme einigermaßen präzise und kraftvoll direkt auf die Komponenten übertragen muss, muss eine Heißluftstation lediglich Luft erhitzen und sie auf Ihre Leiterplatte, Ihren Draht oder Schrumpfschlauch blasen. Die Heißluft-Nachbearbeitungsstationen der Serie 858D sind erschwinglich und ermöglichen eine präzise Steuerung von Temperatur und Luftstromgeschwindigkeit. Wenn Sie einen Teil der Leiterplatte aufwärmen oder sogar das Lot vollständig aufschmelzen müssen, erledigt der 858D diese Aufgabe gut. Dies ist auch eine viel bessere Option zum Schrumpfen als ein Feuerzeug oder eine Heißluftpistole ohne Temperaturkontrolle.

ATTEN (und ähnliche Kopien) 858D/858D+ Heißluftstation

Günstig und effektiv. Es gibt kaum einen Grund, mehr Geld auszugeben als für eine 858D.

Erhältlich bei: eBay/Amazon/Aliexpress

 

Prototyping-Zubehör

Unabhängig davon, ob Sie gerade erst mit dem Elektronikdesign beginnen oder komplexe Produkte entwerfen: Es ist in der Regel eine gute Idee, das Projekt oder zumindest Teile davon auf einer Steckplatine zu entwickeln. Wenn Sie Firmware schreiben, können Sie so sicherstellen, dass alles funktioniert, bevor Sie sich auf ein PCB-Design festlegen. 

Im Allgemeinen bin ich kein Fan von Bausätzen mit Elektronikteilen, da ich sie für meine Designs nicht als besonders geeignet empfinde. Allerdings finde ich es praktisch, eine Reihe von Durchsteckwiderständen, LEDs und Kondensatoren vorliegen zu haben. Ich habe in den letzten zehn Jahren auf einer Produktionsleiterplatte keinen Durchsteckwiderstand verwendet. Sie sind jedoch sehr praktisch für Steckplatinen, um etwa Fehler auf einer Prototypenplatine zu beheben. LEDs mögen Ihnen zunächst seltsam erscheinen. Sie können diese aber auf einer Steckplatine verwenden oder an praktisch jede Logikleitung anlöten. So lässt sich schnell visuell anzeigen, in welchem Zustand diese sich befindet, wenn die Leitung die Stromaufnahme bewältigen kann.

Flachbandkabel in unterschiedlichen Farben

Flachbandkabel

Flachbandkabel in großen Mengen sind wirklich praktisch. Sie können einen einzelnen Drahtstrang oder mehrere gleichzeitig abziehen, um so einen mehrfarbigen Draht zu erhalten. Hiermit lassen sich unter anderem Leiterplatten oder Komponenten einfach miteinander verbinden. Es ist auch eine unglaublich kostengünstige Möglichkeit, viel Draht zu erhalten, da breite Bänder nicht viel mehr kosten als Bänder mit nur wenigen Leitern. Kaufen Sie daher das breiteste und farbenfrohste Band, das Sie finden können.

Erhältlich bei: Elektronikanbietern, eBay/Amazon/Aliexpress

Mehrere Rollen Litzen in unterschiedlichen Farben

Litzen-Set

Flachbandkabel sind zwar an sich fantastisch, aber manchmal brauchen Sie vielleicht auch einfach nur ein langes Stück von nur einer Farbe. Boxsets aus Litzendraht können hier sehr praktisch sein, um beispielsweise Prototypen/Breakout-Boards anzuschließen. Es gibt diese als Spulen in Boxsets, wie abgebildet, oder einfach in Drahtlängen. 22AWG- oder 24AWG-Größen sind für die meisten Projekte am praktischsten und nützlichsten.

Erhältlich bei: Automobilzulieferern, eBay/Amazon, Sparkfun, Adafruit, Active Tech

Steckplatine

Lötfreie Steckplatine

Wenn Sie Prototypen mit durchkontaktierten Komponenten oder Breakout-Boards entwickeln, spart Ihnen eine lötfreie Steckplatine viel Arbeit. Sie können auch Mini-Modelle kaufen, aber selbst die großen (800+ Punkte/60+ Reihen) werden Ihnen ziemlich schnell zu klein sein, also erwägen Sie lieber, zwei oder mehr zu kaufen.

Erhältlich bei: Elektronikanbietern, eBay/Amazon/Aliexpress, Sparkfun/Adafruit

Netzteil

Netzteil für Steckplatinen

Manchmal möchten Sie sich nicht mit einem Labornetzteil herumschlagen und brauchen nur eine einfache 3,3-V- oder 5-V-Quelle für Ihr Steckplatinen-Projekt. Diese günstigen Netzteile werden direkt in die Stromschienen einer Steckplatine gesteckt und bieten Ihnen die Wahl zwischen 3,3 V oder 5 V an jeder Schiene. Sie können sie über ein USB-Kabel oder einen Hohlstecker mit Strom versorgen.

Erhältlich bei: eBay/Amazon/Aliexpress, Sparkfun/Adafruit

Anschlussdrähte in verschiedenen Farben

Crimp-Flachband-Überbrückungsdrähte/Anschlussdrähte

Flachbandkabel mit gecrimpten Enden eignen sich hervorragend, um Dinge an Steckplatinen anzuschließen oder um auf Pins an Headern mit einem Abstand von 2,54 mm/0,1 Zoll zuzugreifen. Sie sollten sie in jeder Variante kaufen - Stecker/Stecker, Stecker/Buchse und Buchse/Buchse - damit Sie für alle Eventualitäten gerüstet sind.

Erhältlich bei: eBay/Amazon/Aliexpress, Sparkfun/Adafruit

Koffer mit Schrumpfschläuchen in verschiedenen Farben und Größen

Schrumpfschlauch-Set

Wenn Sie Drähte zusammenlöten, müssen Sie die Verbindung abdecken. Ein günstiges Schrumpfschlauch-Set macht das Leben hier einfacher, da es Ihnen mehrere Farben und Durchmesser in einer kleinen Box bietet.

Erhältlich bei: eBay/Amazon/Aliexpress

Koffer mit Elektrolytkondensatoren in verschiedenen Farben und Größen

Günstiges Elektrolytkondensatoren Sortiment-Set

Wenn Sie an einem Steckbrett arbeiten oder etwas zusätzliche Kapazität benötigen, um etwa die Spannung auf einem Prototyp-Board zu stabilisieren, haben Sie mit diesen Kits eine Reihe von Optionen zur Hand, ohne Ihr Budget zu sprengen. Die Kondensatoren haben in der Regel eine schlechte Toleranz und keine gute Lebensdauer, aber das spielt für das Prototyping keine Rolle!

Erhältlich bei: eBay/Amazon/Aliexpress

Koffer mit mehreren Widerständen

Günstiges Widerstandssortiment-Set

Es ist schön, eine gute Auswahl an Widerständen zu haben; unabhängig davon, ob Sie eine Schaltung auf einer Steckplatine entwerfen oder einen Rechenfehler auf einem PCB-Prototypen korrigieren. Ein günstiges Set mit einer guten Abdeckung der 5%/E24-Toleranzwerte wird Ihnen gute Dienste leisten. 

Erhältlich bei: eBay/Amazon/Aliexpress

Koffer mit LEDs in verschiedenen Farben und Größen

Günstiges LED-Sortiment-Set mit 3 mm und 5 mm

Wie oben erwähnt, sind LEDs praktisch, um logische Zustände anzuzeigen oder einfach nur um farbenfrohe, auffällige Projekte zu erstellen. Durch die Größen in 3 mm und 5 mm können Sie die LEDs problemlos in Steckplatinen verwenden oder sie in Projektgehäusen montieren.

Erhältlich bei: eBay/Amazon/Aliexpress

Stiftleisten

Abtrennbare Stiftleisten

Meiner Meinung nach kann man nie genug abtrennbare Stiftleisten haben. Sie kaufen Breakout-Boards ohne angelötete Anschlussklemmen, und müssen diese dann selbst löten, um sie auf Ihren eigenen Leiterplatten verwenden zu können. Dadurch ist auch das Anschließen an eine Steckplatine sehr einfach. Vergoldete Exemplare halten dabei länger und lassen sich trotzdem leicht anlöten. Einige billige verzinnte Exemplare laufen hingegen schnell an.

Erhältlich bei: Elektronikanbietern, eBay/Amazon/Aliexpress

Es gibt noch viele weitere Materialien, die Sie für die Erstellung von Prototypen benötigen. Diese sind jedoch in der Regel projektspezifisch. Am Ende werden Sie eine Reihe von Dingen zusammengetragen haben – unter anderem Entwicklungskits, Hardware-Debugger, Breakout-Boards, Displays etc. Diese ermöglichen es Ihnen dann vollständige Designs auf einer Steckplatine aufzubauen, noch bevor Sie sich auf einen Schaltplan in einer EDA/ECAD-Software festlegen.

Testausrüstung

Jetzt kommen wir zum unterhaltsamen Teil der Einrichtung eines Labors – den Gadgets! Alle Ingenieurinnen und Ingenieure lieben Prüfgeräte, aber Elektronikingenieurinnen und -ingenieure haben im Vergleich zu anderen Ingenieurbereichen das besondere Glück, dass sie jeden Aspekt ihrer Arbeit leicht visualisieren können, wenn Sie über genügend Prüfgeräte verfügen. Für die meisten Labore werden drei wichtige Geräte benötigt: ein Digitalmultimeter, ein Oszilloskop und ein Logikanalysator. 

Ich füge hier auch ein Labornetzteil hinzu. Dabei handelt es sich zwar nicht unbedingt um ein Prüfgerät. Es ermöglicht Ihnen jedoch die gewünschte Spannung einzustellen und – was noch wichtiger ist – den Strom für eine frisch bestückte Leiterplatte zu begrenzen. So decken Sie Fehler schnell auf, ohne die Leiterplatte zu zerstören.

Digital-Multimeter

Das Multimeter ist das einfachste Prüfgerät. Mit einem guten Gerät können Sie verschiedene Dinge ablesen: Wechsel- und Gleichspannung, Wechsel- und Gleichstrom, Durchgang, Widerstand, Kapazität, Frequenz und Testdioden. Es gibt dieses in zwei Formen: als Hand- und als Tischgerät. Handgeräte sind handlich und tragbar, während Tischgeräte in der Regel eine höhere Präzision und zusätzliche Funktionen bieten. Einer der größten Vorteile der meisten Tisch-Digitalmultimeter ist, dass sie eine 4-Draht-Widerstandsmessung anstelle der typischen 2-Draht-Methode ermöglichen. Dieses gewährleistet bei niedrigen Widerstandswerten eine höhere Präzision. Es gibt einige sehr preiswerte Tischgeräte, die dabei genau die gleiche Funktionalität und Präzision wie ein Handgerät haben. Das lasse ich aber unbeachtet, denn wenn ich mich für eine Variante entscheiden müsste, würde ich immer das Handgerät vorziehen.

Die wichtigsten Spezifikationen, auf die Sie bei einem Multimeter –neben dessen Funktionsumfang – achten sollten, ist die Auflösung in Ziffern oder Zählern: je größer, desto besser. Stellen Sie auch sicher, dass das Messgerät über eine angemessene Sicherheitseinstufung verfügt – entweder CAT III oder CAT IV. Weitere Informationen zu den Kategorien finden Sie bei „National Instruments“.

Egal, ob Sie ein Neuling oder ein alter Hase in der Elektronikbranche sind, ich empfehle immer ein True-RMS-Messgerät mit automatischer Bereichswahl. Bei billigeren Messgeräten müssen Sie den Messbereich manuell auswählen, was Zeit kostet, die Sie durch eine automatische Bereichswahl eingesparen. Mit einem True-RMS-Messgerät können Sie die tatsächliche Mittelspannung einer Wechselstromwellenform ablesen und nicht nur eine Durchschnittsspannung.

Sie sollten Ihr Multimeter nur bei einem renommierten Elektronikfachhändler oder Prüfgeräteanbieter kaufen – wie etwa bei DigiKey, Mouser, Element14/Farnell/Newark, RS Components und dergleichen. Durch den Kauf bei einem seriösen Anbieter stellen Sie sicher, dass das Messgerät echt ist und auch entsprechende Sicherheitstests durchlaufen hat. Ein billiges Messgerät kann großartig sein, aber wenn Sie die Wechselspannung mit der falschen Einstellung messen (zum Beispiel im Durchgangstestmodus), werden Ihnen einige der billigeren Marken buchstäblich in der Hand explodieren. 

Ich selbst benutze seit mehr als 10 Jahren ein Fluke 87 Handmessgerät und es hat sich bewährt. Es ist leider nicht mehr in der Lage, mA-Strom zu messen und einige der internen Kunststoffhalterungen sind kaputt. Deshalb werde ich vermutlich dieses Jahr ein Upgrade in Betracht ziehen und meine Empfehlungen hier teilen. Trotz des fantastischen Rufs und der Qualität von Fluke, werde ich mir wahrscheinlich eines der Modelle von Keysight näher ansehen. Denn ich habe das Gefühl, dass Keysight derzeit ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis bietet.

Wenn Sie ein Labor für mehrere Ingenieure einrichten und Geld sparen möchten, sollten Sie erwägen, jedem Ingenieur ein Handmessgerät der mittlerer Preisklasse zur Verfügung zu stellen und daneben einen Schreibtisch mit hochwertigen Tischgeräten, die vom Team genutzt werden können, wenn genauere Messungen erforderlich sind.

Tragbare Digital-Multimeter

Standard

Handmessgerät

Tenma 72-7780
6.000 Zähler
600V/10A max
DCV 0,5 % +2 Ziffern
AC/DC-Strom
AC/DC-Spannung
Kapazität
Kontinuität
Diode
Frequenz
Widerstand
Temperatur

Mittelklasse 

Handmessgerät

Keysight U1242C

10.000 Zähler
1kV/10A max
DCV 0,09 % + 2 Zähler
AC/DC-Strom

AC/DC-Spannung

Kapazität

Kontinuität

Diode

Frequenz

Widerstandsfähigkeit

Temperatur

Luxusklasse

Handmessgerät

Keysight U1272A

30.000 Zähler

1kV/10A max
DCV 0,05 % + 2 Zähler

AC/DC-Strom
AC/DC-Spannung

Kapazität

Kontinuität

Diode

Frequenz

Widerstandsfähigkeit

Temperatur

 

Digital-Multimeter Tischgeräte

 

Standard

Tischgerät

RIGOL DM3058E

200.000 Zähler

DCV 0,015 % + 0,003 % des Bereichs
123 Messwerte/Sekunde

1kVDC (750VAC)/20A max.

AC/DC-Strom

AC/DC-Spannung

Kontinuität

Frequenz

Zeitraum

Widerstandsfähigkeit

Mittelklasse

Tischgerät

Keithley 2110-240

200.000 Zähler

DCV 0,012 %
50.000 Messwerte/Sekunde

1kVDC (750VAC)/10A max.
AC/DC-Strom
AC/DC-Spannung
Kapazität
Kontinuität
Diode
Frequenz
Widerstand
Temperatur

Luxusklasse

Tischgerät

Keysight 34465A

2.000.000 Zähler

DCV 0,003 %

5.000 Messwerte/Sekunde

50.000 Messwerte/Sekunde optional

1kVDC (750VAC)/10A max.

AC/DC-Strom

AC/DC-Spannung

Kapazität

Kontinuität

Diode

Frequenz

Widerstandsfähigkeit

Temperatur

 

Digitales Speicher-Oszilloskop

Ein Oszilloskop ist eines der nützlichsten Werkzeuge für die Entwicklung und Fehlerbehebung in der Elektronik. Denn hiermit können Sie das Signal auf einer Leitung (oder auf mehreren Leitungen mit mehreren Kanälen) in sehr kleinen Zeitskalen und mit sehr hoher Auflösung nachverfolgen. Es gibt eine riesige Auswahl an Oszilloskopen, die von mehreren hundert Dollar bis weit über den Preis eines Luxussportwagens oder sogar eines Einfamilienhauses hinausreichen. Die folgenden Oszilloskope liegen eindeutig am unteren Ende dieser Skala. Wenn sie zum ersten Mal ein Labor einrichten, benötigen Sie wahrscheinlich noch kein Oszilloskop, das mehrere hunderttausend Dollar kostet.

Es gibt drei wichtige Spezifikationen, die Sie beim Kauf eines Oszilloskops beachten müssen. Da dieser Leitfaden allerdings keine ausführliche Kaufanleitung sein soll, gehen wir diese hier nur ganz kurz durch. 

Erstens: Die Bandbreite. Die benötigte Bandbreite sollte mindestens das drei- bis fünffache der Grundfrequenz des zu messenden Signals betragen. Wenn Sie an einem Netzteil mit einer Schaltfrequenz von 2,5 MHz arbeiten, benötigen Sie folglich eine Bandbreite von 12,5 MHz. Wenn Sie jedoch mit 40 MHz getaktete SPI-Daten überprüfen möchten, sollten Sie sich nach einem Oszilloskop mit einer Bandbreite von mindestens 200 MHz umsehen. Wenn Sie LVDS-Signale auf einem Display betrachten, kann das Signal mit über 100 MHz getaktet werden, was bedeutet, dass Sie ein Oszilloskop mit einer Bandbreite von 500 MHz benötigen. Die Bandbreite ist auch einer der Hauptfaktoren für die Kosten eines Oszilloskops, welche nahezu exponentiell mit der Bandbreite ansteigen. Der durchschnittliche Bastler wird mit einem 50-100-MHz-Oszilloskop wahrscheinlich sehr zufrieden sein. Wenn Sie professionell arbeiten, ist je nach Design möglicherweise ein Oszilloskop mit 200–500 MHz besser geeignet.

Zweitens: Die Abtastrate. Damit ein Oszilloskop gut funktioniert, muss die Bandbreite mindestens das zweifache der Abtastrate betragen. Eine fünffache Bandbreite ist also gut. Sie werden feststellen, dass bei den meisten modernen digitalen Oszilloskopen in den Bandbreitenbereichen, die wir hier betrachten, die Bandbreite das zehnfache der Abtastrate oder noch mehr beträgt.

Drittens: Die Speichertiefe. Eine größere Speichertiefe ist fast immer wünschenswert, da sie eine längere Messdauer ermöglicht. Die Dauer, die Sie auf einmal messen können, ist eine Funktion der Speichertiefe geteilt durch die Abtastfrequenz (d. h. jede Stichprobe nimmt einen Speicherpunkt ein). Wenn Sie also über mehr Speicher verfügen, können Sie ein Signal über einen längeren Zeitraum oder mit einer feineren Auflösung visualisieren. Dieses erhöht die Wahrscheinlichkeit eine Störung zu finden, die beispielsweise Hardwareprobleme verursacht.

Oszilloskope gibt es in verschiedenen Konfigurationen, wobei die meisten einfachen Oszilloskope über zwei Kanäle verfügen. Zwei Kanäle empfinde ich als sehr einschränkend. Normalerweise brauche ich zumindest einen dritten Kanal, um ein anderes Signal zu messen oder zu beobachten, wie dieses mit den ersten beiden zusammenhängt. Bei einer H-Brücke könnten Sie zum Beispiel die Gate-Pins von zwei MOSFETs und die Eingänge Ihres Gate-Treiber-ICs beobachten oder bei einem Schaltnetzteil die Spannung am Eingang, am Ausgang und nach einem Filter überwachen. Wie bei vielen Ausrüstungsgegenständen ist es in der Regel günstiger, etwas zu kaufen, das mehr bietet, als Sie gerade benötigen, als in ein paar Monaten, wenn Ihre Anforderungen gestiegen sind, ein weiteres Gerät kaufen zu müssen.

Eine weitere Konfigurationsmöglichkeit moderner Oszilloskope ist das Mixed-Signal-Oszilloskop. Dieses hat einen Logikanalysator im Oszilloskop integriert. Auf den ersten Blick mag ein Logikanalysator mit dem kleinen Bildschirm eines Oszilloskops als nicht besonders hilfreich erscheinen; vor allem im Vergleich zu an Computer angeschlossene Logikanalysatoren. Meiner Meinung nach besteht der eigentliche Vorteil eines integrierten Logikanalysators darin, dass sich nicht nur Standardkanaltrigger, sondern auch Trigger in Hinblick auf die Daten des Logikanalysators selbst durchführen lassen.

Hobbybastler

Oszilloskop

Rigol DS1052E
50 MHz, 1 GSa/s

16 kpts Speichertiefe

7 ns Anstiegszeit

2 mV/div - 10 V/div
5 ns/div - 50 s/div

8 Bit

Professionelle Grundausstattung

Oszilloskop

Keysight DSOX1204G

100 MHz, 2 GSa/s

1 Mpts Speichertiefe

3,5 ns Anstiegszeit

500 μV/div bis 10 V/div

5 ns/div bis 50 s/div

8 Bit

Funktionsgenerator

Erweitert

Oszilloskop

Rohde & Schwarz RTB2004-COM4

300 MHz, 2 GSa/s

10 Mpts Speichertiefe

1,15 ns Anstiegszeit

1 mV/div bis 5 V/div

1 ns/div und 500 s/div

10 Bit

Funktionsgenerator

Wie bereits erwähnt, schauen wir uns die High-End Oszilloskope hier nicht an. Wenn Sie ein Team von Ingenieuren haben, würde ich vorschlagen, einen Schreibtisch mit High-End-Geräten einzurichten, wie im Abschnitt über Multimeter bereits erwähnt. Das oben beschriebene Oszilloskop der Grundausstattung ist eine gute Option für den Schreibtisch jedes Entwicklers, während sich ein deutlich höherwertiges Oszilloskop auf dem gemeinsamen „Advanced Debugging”-Schreibtisch befindet. 

Logik-Analysator

Mit einem Logik-Analysator lassen sich digitale Signale einfach analysieren und decodieren. Wenn Sie mit einem digitalen Protokoll arbeiten, kann es von unschätzbarem Wert sein, die Kommunikation zwischen Geräten zu visualisieren. Die meisten digitalen Kommunikationsprotokolle – die Sie normalerweise zwischen einem Mikrocontroller oder FPGA und Sensoren verwenden würden – lassen sich leicht decodieren und visualisieren. Dies kann beim Debuggen von Code, der mit Sensoren oder externen Peripheriegeräten kommuniziert, sehr hilfreich sein; vor allem dann, wenn Sie einfach nicht herausfinden können, was falsch läuft. Außerdem sind Logikanalysatoren auch sehr nützlich für Reverse Engineering, wenn Sie die Kommunikation zwischen zwei Geräten untersuchen müssen.

Wie oben bereits erwähnt, können Sie Logikanalysatoren in Oszilloskope einbauen; diese sind fantastisch, weil sie Ihnen mehr Triggeroptionen bieten. Allerdings können auch die Triggeroptionen für Oszilloskope sehr teuer sein und der relativ kleine Bildschirm eines Oszilloskops bietet nicht das beste Benutzererlebnis bei der Arbeit mit der Gerätekommunikation.

Für USB-Logikanalysatoren gibt es zwei Optionen: die sehr billigen Jiankun/Kingst- und die viel teureren Saleae-Geräte. Ich habe beide schon verwendet. Obwohl das Jiankun prinzipiell ein unglaubliches Preis-Leistungs-Verhältnis bietet, kann es vorkommen, dass dessen Benutzeroberfläche fehlerhaft ist und Probleme mit der schnelleren Kommunikation aufweist. Die PC-Software ist dabei ein Klon der älteren Saleae-Software. Der LA2016 ist perfekt für Hobbybastler oder Profis mit begrenztem Budget. Andererseits ist die überlegene Software von Saleae gut geeignet für Profis, die keine Zeit haben, um sich mit Pannen und Bugs auseinanderzusetzen. Der USB-3.0-Anschluss des Saleae Logic Pro ermöglicht das kontinuierliche Streamen von Stichproben. Der LA2016 hingegen verwendet USB 2.0 und die Stichprobenlänge hängt hier von der Rate ab, mit der Sie die Eingänge abtasten lassen.

Budget

Logik-Analysator

Jiankun/Kingst LA2016

16 Kanäle

200 MS/s

50 M Stichproben/Kanal

USB 2.0

Professionell

Logik-Analysator

Saleae Logic Pro 16

16 Kanäle

500 MS/s

Unbegrenzte Anzahl an Stichproben/Kanälen

USB 3.0

Stromversorgung für das Elektronik-Labor

Da ich regelmäßig neue Leiterplatten entwerfe, ist ein hochwertiges Labornetzteil für meinen Labortisch von entscheidender Bedeutung. Ein einfacher Fehler im Schaltplan oder im PCB-Layout kann leicht dazu führen, dass eine neubestückte Leiterplatte viel mehr Strom zieht als sie sollte. Ganz zu schweigen davon, dass es möglicherweise einen Kurzschluss auf der Leiterplatte gibt, den Sie beim Zusammenbau übersehen haben. Indem Sie die Leiterplatte mit einem stromgesteuerten Netzteil einschalten, können Sie die Strombegrenzung auf einen etwas höheren Wert als den erwarteten Betriebsstrom der Leiterplatte einstellen. Wenn das Netzteil sofort mit konstantem Strom statt mit konstanter Spannung arbeitet, wissen Sie, dass es möglicherweise ein Problem mit der Leiterplatte gibt und können eine zusätzliche Diagnose durchführen, ohne Magic Smoke zu verursachen.

Mit einem guten Labornetzteil können Sie auch Spannungen erzeugen, die Sie sonst nur aus Batterien bekommen würden. Damit können Sie ganz einfach LEDs, Motoren, Magnetspulen und ähnliches mit Strom versorgen und deren Stromaufnahme in Echtzeit beobachten. Die meisten modernen digitalen Netzteile verfügen über gute Strommessfunktionen, so dass Sie mit Ihrem Multimeter die Spannung auf der Leiterplatte prüfen können, anstatt den Stromverbrauch kontinuierlich überwachen zu müssen.

Viele der sehr günstigen Schaltnetzteile weisen große Kondensatoren an ihren Ausgängen auf; das macht sie zu einer eher schlechten Wahl für die erstmalige Stromversorgung elektronischer Geräte. Denn wenn Sie das zu prüfende Gerät an die Stromversorgung anschließen – während es bereits eingeschaltet ist, egal wie die Strombegrenzung eingestellt ist – steht Ihnen sofort die gesamte Energie des Kondensators zur Verfügung. Das kann fast jeden Schaltkreis oder jede LED, die Sie eigentlich prüfen möchten, zum Verdampfen bringen. Wenn Sie das Gerät hingegen bei ausgeschalteter Stromversorgung anschließen und es erst dann einschalten, wenn Sie zur Prüfung bereit sind, müssen Sie wiederum den Einschaltstrom des großen Kondensators bei der Berechnung der Stromgrenze berücksichtigen. Sobald der Kondensator dann aufgeladen ist, profitiert Ihr Schaltkreis vollständig von der höheren Strombegrenzung. Dieses kann aber schnell dazu führen, dass ein schlecht platziertes oder falsch bewertetes Bauteil beschädigt wird. Daher werde ich hier gar nicht erst auf billige Schaltnetzteile weiter eingehen.

Ein guter Indikator für eine hochwertige Stromversorgung ist das Gewicht. Lineare Netzteile sind aufgrund der großen Kühlkörper im Inneren sehr schwer. Ein billiges Netzteil von schlechter Qualität wiegt nur einen Bruchteil eines hochwertigen Netzteils mit vergleichbarer Leistung.

Standard

Netzteil

Tenma 72-13310

Zwei 0-30V 0-5A

Ein 2,5 v/3,3 v/5 v 3 A

315 W

Belastung:

Spannung: ≤0,01 % + 5 mV

Strom: ≤0,1 % + 10 mA

Leitung:
Spannung: ≤0,01 %+3 mV

Stromstärke: ≤0,1 % + 3 mA

Welligkeit/Rauschen:

Spannung: ≤2 mVrms

Stromstärke: ≤3 mArms

Mittelklasse

Netzteil

Keithly 2231A-30-3

Zwei 0-30V 0-3A

Eins 0-5V 0-3A

195 W

Ladung:
Spannung: ≤0,02 % + 4 mV Strom: ≤0,2 % + 3 mA

Leitung:

Spannung: ≤0,02 % + 4 mV Strom: ≤0,2 % + 3 mA

Welligkeit/Rauschen:

Spannung: ≤1 mVrms/≤5 mVp-p

Stromstärke: ≤6 mArms

Luxusklasse

Netzteil

Rigol DP832A

Zwei 0-30V 0-3A

Eins 0-5V 0-3A

195 W

Belastung:

Spannung: <0,01 % + 2 mV

Stromstärke: <0,01 % + 250 μA

Leitung:

Spannung: <0,01 % + 2 mV

Stromstärke: <0,01 % + 250 μA
Welle/Geräusch:
Spannung: <350 μ V/2 m Vpp

Stromstärke: <2 mA rms

Es mag zunächst etwas seltsam erscheinen, dass das Rigol hier an der Spitze meiner Liste steht; sogar noch vor den Optionen von Keysight, Tektronix, Keithly und B&K Precision – den traditionellen Champions der Tisch-Prüfgeräte. Dies basiert jedoch auf meiner langjährigen Erfahrung mit einem DP832A. Das DP832A ist dabei nicht nur ein hochwertiges Netzteil, sondern bietet auch eine Menge weiterer Funktionen und dazu tolle Analysewerkzeuge. Mit einem Budget von ein paar Millionen Dollar fiel es mir schwer, eine bessere Option als das Rigol für den täglichen Einsatz zu finden.

Spezialausrüstung

Neben den bereits erwähnten Prüfgeräten gibt es eine große Auswahl an speziellen Prüfgeräten sowie hochspezialisierte Versionen der oben genannten Geräte. Aufgrund der eher anwendungsspezifischen Natur dieser Geräte werden wir uns hier nicht mit speziellen Modellen befassen, sondern Ihnen nur eine erste Vorstellung davon geben, wofür Sie die einzelnen Geräte verwenden könnten.

Funktions-/Signalgeneratoren

Die meisten Oszilloskope der Mittel- und Oberklasse verfügen über integrierte grundlegende Funktionsgeneratoren, die die meisten Anwendungsfälle für einen Funktionsgenerator abdecken können. Manchmal benötigen Sie jedoch ein komplexeres oder spezielleres Signal, als diese erzeugen können. Für weniger als 200 US-Dollar können Sie einen einkanaligen beliebigen Funktionsgenerator kaufen, der viel mehr Funktionalität bietet, als die in einem Oszilloskop eingebauten Generatoren. Wenn Sie HF-Signale oder andere sehr hochfrequente Signale oder Protokolle erzeugen müssen, gibt es Optionen, die mehrere Zehntausend Dollar kosten können.

Bei ganz einfachen Anwendungen kann ein Funktionsgenerator sehr nützlich sein, um Logikgeräte zu charakterisieren und analoge Komponenten zu testen. Wenn Sie ein Problem mit der Uhr eines Geräts haben, können Sie diese problemlos durch ein Signal vom Funktionsgenerator ersetzen. Mit fortschrittlicheren Funktionsgeneratoren können Sie komplexe Wellenformen oder Protokolle simulieren. So können Sie HF-Signale erzeugen und HF-Protokolle wie Bluetooth, WLAN oder Mobilfunkprotokolle emulieren, oder einfachere Kommunikationsprotokolle wie CAN, SPI oder I2C kreieren.

Programmierbare Lasten

Wenn Sie mit Netzteilen, Batterien oder Solarzellen arbeiten, könnte eine programmierbare Last genau das sein, was Sie brauchen, um das Testen zu erleichtern. Denn mit einer programmierbaren Last können Sie ein Netzteil mit äußerster Präzision einem Stresstest unterziehen. Normalerweise sind diese in der Lage, mit konstantem Strom, konstantem Widerstand oder konstanter Verlustleistung zu arbeiten. Sie können ein Testprofil programmieren, um ein Gerät zu simulieren, oder einfach ständig Energie aufzunehmen. Die einfachsten Geräte kosten weniger als 200 US-Dollar, während Sie für fortschrittliche Geräte mit schnellen Anstiegsgeschwindigkeiten und gepulsten Lastprofilen im Bereich von hunderten von Kilowatt leicht mehrere zehntausend Dollar ausgeben können.

Thermische Bildgebung

Selbst wenn Sie mit geringen Strommengen arbeiten, können die ICs schnell überhitzen, was dazu führt, dass sie sich abschalten oder beschädigt werden. Bei Projekten mit hoher Stromaufnahme kann eine Wärmebildkamera diese Probleme schnell diagnostizieren, ohne dass überall Temperaturfühler auf die Leiterplatte geklebt werden müssen. Die Wärmebildkamera sieht langwelliges Infrarot (abgestrahlte Wärme) und nicht das sichtbare Lichtspektrum wie eine normale Kamera. Eine Wärmebildkamera kann von unschätzbarem Wert sein, wenn es darum geht, die Wärmeabfuhrwege einer Leiterplatte sowie die Spitzen- und Durchschnittstemperaturen zu visualisieren. Für ein paar hundert Dollar bekommen Sie eine niedrig auflösende Kamera, die Sie an Ihrem Smartphone anschließen können, und für ein paar tausend Dollar bekommen Sie ein tragbares Modell mit höherer Präzision und Auflösung.

Wenn Sie eine Wärmebildkamera kaufen möchten, sollten Sie sich auch eine Dose mit schwarzer Sprühfarbe zulegen. Denn blankes Metall reflektiert das Infrarotlicht, so dass die Temperatur von Lötzinn, HF-Abschirmungen und freiliegendem Kupfer nicht erkennbar ist. Wenn Sie die gesamte Leiterplatte schwarz ansprühen, kann die Kamera die thermischen Emissionen leichter erkennen.

HF-Test

Wenn Sie direkt an Radiofrequenzgeräten arbeiten, die Funksignale erzeugen oder empfangen, sollten Sie eher spezielle HF-Prüfgeräte kaufen. 

Das grundlegendste Prüfgerät für HF-Tests ist der Spektrumanalysator, mit dem Sie das HF-Spektrum und die Leistungspegel analysieren können. Dies kann zum Debuggen einer HF-Schaltung, zum Beobachten der Kommunikation zwischen Geräten und für grundlegende Konformitätstests verwendet werden. Spektrumanalysatoren sind relativ teure Prüfgeräte und werden mit zunehmender Frequenz exponentiell teurer. Es gibt kostengünstigere Optionen wie Software Defined Radio (SDR), die den Bildschirm und die Rechenleistung Ihres Computers zur Analyse des Signals nutzen.

Wenn Sie HF-Schaltkreise oder Antennen entwerfen, können Sie mit einem Netzwerkanalysator den HF-Pfad und die Komponenten schnell abstimmen und optimieren. Netzwerkanalysatoren sind dabei entweder als Scalar Network Analyzer (SNA) oder Vector Network Analyzer (VNA) verfügbar. Der skalare Netzwerkanalysator ist um einiges kostengünstiger. Er ist empfehlenswert, wenn Sie nur die Amplitude bei der Frequenz sehen müssen, um beispielsweise die VSWR oder Reflexion zu messen. Die meisten großen Prüfgerätehersteller stellen zwar keine SNAs mehr her. Wenn jedoch VSWR- und Reflexionswerte für Ihre Prüfungen ausreichen, können Sie stattdessen auf bestimmte Tisch- oder SDR-Spektrumanalysatoren zurückgreifen; denn viele von diesen verfügen über eine Tracking-Generierungsfunktion und können so als SNA fungieren.

Mit einem Vektornetzwerkanalysator hingegen können Sie sowohl Amplitude als auch Phasen visualisieren. Damit können Sie unter anderem Smith-Diagramme erstellen, mit denen ein Schaltkreis oder eine Antenne sehr schnell abgestimmt oder ein Gerät charakterisiert werden kann.

Auf der einfachsten Seite der HF-Prüfgeräte können Sie einen Frequenzzähler verwenden, um die Primärfrequenz einer Funkübertragung zu ermitteln. Dies kann nützlich sein, um die Ausgangsfrequenz einer einfachen HF-Übertragung ohne Seitenbänder oder Frequenzsprünge zu bestätigen. Außerdem kann ein HF-Leistungsmessgerät die von der Schaltung abgegebene HF-Leistung anzeigen und so einen sehr genauen Hinweis auf die von ihr erzeugte Energiemenge geben. Ein Spektrumanalysator macht diese Messungen viel einfacher und visueller, ist aber weitaus teurer.

Datenerfassung und -protokollierung

Datenerfassungsgeräte können im Labor sehr nützlich sein, da sie vielfältigen Zwecken dienen. Man kann sie sich als Mehrkanal-Digitalmultimeter mit Protokollierungsfunktion vorstellen. Diese Geräte können für verschiedene Dinge genutzt werden, beispielsweise für die Fehleranalyse, für Pass/Fail-Tests in der Produktion sowie für die Schnellprüfung von Kabelbäumen. 

Durch die gleichzeitige Überwachung vieler Kanäle auf der Leiterplatte über einen längeren Zeitraum kann jeder Fehler leicht analysiert und schnell herausgefunden werden, was schief gelaufen ist. 

Mit den vielen verfügbaren Kanälen können Sie eine benutzerdefinierte Prüfvorrichtung für ein Produktionsgerät erstellen. Hiermit lassen sich etwa Spannung, Strom, Licht oder jedes andere digitale oder analoge Signal schnell und präzise von Testpunkten ablesen. Im Gegensatz zur Entwicklung von Software auf einem Mikrocontroller kann dies viel schneller erfolgen und alle relevanten Messwerte können so direkt geprüft werden.

Wenn Sie einen komplexen Kabelbaum vorliegen haben, können Sie mit einer Erfassungseinheit dank der großen Anzahl von Kanälen schnell einen kundenspezifischen Kabelbaumtester bauen. Dieser prüft dabei nicht nur den Durchgang zwischen den Steckern, sondern auch den Spannungsabfall oder die Kapazität über das Kabel, um sicherzustellen, dass es richtig gecrimpt und angeschlossen ist.

Aufbewahrung

Schlussendlich halte ich die Aufbewahrung für einen der größten Konflikte im Elektroniklabor. Die Möglichkeit, überschüssige Komponenten aus dem Prototypenbau, Ersatz-PCBs oder einfach nur Werkzeuge aufzubewahren, ist für jeden Arbeitsbereich von grundlegender Bedeutung. Man kann dabei nie genug Stauraum haben. Hierbei handelt es sich scheinbar um einen fortlaufenden Optimierungsprozess; es geht immer darum, noch etwas mehr Platz auf dem Schreibtisch und im Regal zu ermöglichen und gleichzeitig alles, was Sie brauchen, schnell griffbereit zu haben.

Hier sind ein paar schnelle Ideen für Sie.

Box mit mehreren Reihen kleiner Schubladen

Bauteilschubladen

Mit Bauteilschubladen und einem billigen Etikettiergerät können Sie überschüssige Komponenten ganz einfach in beschrifteten Schubladen aufbewahren. Dies macht es einfach, bei Bedarf einen Vorrat anzulegen, beispielsweise von 10k-1%-0402-Widerständen. Es gibt diese Schubladen in einer teuren ESD-Ausführung oder aber auch ganz schlicht. Schauen Sie sich hier ruhig etwas um, Elektronikanbieter können teilweise teurer sein als Handwerksläden oder Baumärkte.

Großer Behälter mit Deckel

Aufbewahrungsbehälter

Wenn Sie an mehreren Projekten gleichzeitig arbeiten, können Sie mithilfe von Aufbewahrungsbehältern alle wichtigen Teile leicht zusammenhalten, so etwa Leiterplatten oder Test-Kabelbäume. So, wie Sie immer mehr Entwicklungskits und Programmierer aufbauen, werden Sie auch mehrere Aufbewahrungsbehälter pro Hersteller benötigen. Diese können problemlos in einem Schrank oder einem Lagerraum gestapelt und bei Bedarf herausgezogen werden.

Werkzeugkiste auf Rollen mit Schubladen

Werkzeugkiste auf Rollen

Werkzeugkisten werden häufig von Mechanikern verwendet und sind auch für unsere Zwecke sehr praktisch, denn so lassen sich alle Werkzeuge gut verstauen. Außerdem können Sie die Oberseite der Kiste als Arbeitsfläche nutzen. Diese Kisten eignen sich hervorragend, um auch Werkzeuge, die Sie nicht so oft brauchen – wie Rotationswerkzeuge, Akku-Bohrschrauber und Handwerkzeuge – stets griffbereit zu haben. Auch sind sie ein großartiger Ort zum Aufbewahren von Befestigungselementen und Kabelbindern, sodass diese immer in Reichweite sind. Viele Geschäfte verkaufen diese zu sehr hohen Preisen. Auf eBay hingegen finden sich oftmals sehr günstige Werkzeugkisten von ausreichender Qualität.

Aufbewahrungskiste mit abschließbaren Schubladen auf Rollen

Sockelschubladen unter dem Schreibtisch

Es mag offensichtlich erscheinen, aber Schubladen unter dem Schreibtisch sind ein großartiger Ort für die Aufbewahrung all Ihrer Schreibwaren und kleinen Handwerkzeuge, wie bündige Kantenschneider, Messer und dergleichen.

Schreibtisch mit Aufbau, der über verschiedene Strom- und Geräteanschlüsse verfügt sowie Regale oben und Schubladen unten

Schreib-/Arbeitstische für das ESD-Labor

Es überrascht nicht, dass es spezielle Schreibtischaufbauten für Elektroniklabore gibt. Diese bieten alle Stromanschlüsse, die Sie möglicherweise benötigen und das direkt auf der Schreibtischebene. Außerdem verfügen diese über Regale für Prüfgeräte und eine integrierte Beleuchtung. Wenn Sie Platz für einen separaten Arbeitstisch nur für die Bestückung, die Nachbearbeitung und Tests haben, könnte das Ihre Arbeitsumgebung deutlich angenehmer machen.

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Über den Autor / über die Autorin

Über den Autor / über die Autorin

Mark Harris ist Ingenieur mit mehr als 12 Jahren vielfältiger Erfahrung in der Elektronikindustrie, die von Aufträgen für die Luft- und Raumfahrt und Verteidigung bis hin zu kleinen Produktanläufen, Hobbys und allem dazwischen reicht. Bevor er nach Großbritannien zog, war Mark Harris bei einer der größten Forschungsorganisationen Kanadas angestellt; jeder Tag brachte ein anderes Projekt oder eine andere Herausforderung mit sich, bei der es um Elektronik, Mechanik und Software ging. Er veröffentlicht außerdem die umfangreichste Open-Source-Datenbank-Bibliothek von Komponenten für Altium Designer, die so genannte Celestial Database Library. Mark hat eine Affinität zu Open-Source-Hardware und -Software und den innovativen Problemlösungen, die für die täglichen Herausforderungen dieser Projekte, erforderlich sind. Elektronik ist Leidenschaft; zu beobachten, wie ein Produkt von einer Idee zur Realität wird und mit der Welt interagiert, ist eine nie endende Quelle der Freude.

Sie können Mark direkt kontaktieren unter: mark@originalcircuit.com

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