Letztes Jahr habe ich mit einer Schulklasse ein paar umfangreichere Experimentente mit digitalen Schaltkreisen gemacht. Wir gingen den Weg von einfachen logischen Aussagen bis zu einem 5-Bit Volladdierer. Der Mittelteil mit Schaltungsentwurf auf Papier, Optimierung (Karnaugh-Diagramme) und online Simulation war überraschend einfach mit den heutigen online-Werkzeugen und Anleitungen. Der letzte Schritt – der Aufbau auf Steckbrettern war dann doch eine grössere Sache. Nicht nur die Menge an Material für eine ganze Schulklasse mit 23 Personen war erheblich, sondern auch der Aufwand für die Kontrolle und die Unterstützung bei Problemen.
Aber eigentlich wollte ich nicht darüber schreiben; das könnte ich aber mal noch nachholen.
Sondern über eine Anschaffung im Nachgang zu diesem Projekt: die „logische“ Fortsetzung wären ja Schaltwerke, Flipflops, Zählerschaltungen und dergleichen. Um mir die didaktische Aufarbeitung zu erleichtern, suchte ich mir ein Experimentierboard mit solchen Baugruppen. Es sollte stabiler sein als die manchmal doch recht wackligen Steckbrettgebilde und mir z.B. einen konfigurierbaren Takt liefern.
Oder mir helfen, auf die Schnelle in einer fremden Schaltung (Schulklasse…) Pegel zu bestimmen, Binärzahlen abzugreifen etc. Ja, ein SI5351 ist eine gute Sache, braucht aber eine Ansteuerung.
Fündig wurde ich bei ELV mit dem Experimentierboard DEB100. Der Inhalt (nach ELV):
- Spannungsversorgung extern mit 3–15 VDC, Micro-USB (5 V) oder 3x Mignon-Batterie (AA/LR6)
- LED-Statusanzeigen (Logikpegel-Anzeige) an allen wichtigen Stellen, z. B. Zählerausgängen
- 4 unabhängige Pegeldetektoren (Logikpegel-Anzeige) für flexible Logikpegel-Prüfung in der gesamten Schaltung
- 4fach-NAND-Gatter CD4011
- 6fach-Inverter CD4069
- 2fach-D-Flip-Flop CD4013
- Dezimalzähler mit 10 Ausgängen CD4017, 10fach-Statusanzeige, schaltbar
- 12-stufiger Binärzähler CD4040, 12fach-Statusanzeige, schaltbar
- 14-stufiger Binärzähler mit Oszillator CD4060, RC- oder Quarzoszillator (0,8/12 MHz)
- Dezimalzähler vorwärts/rückwärts CD4510, bis 12 MHz bei UB=10 V
- BCD-zu-7-Segment-Decoder CD4543, für LCD oder LED, max. 10 mA/Segment
- 2fach-7-Segment-Anzeige, LED, rot, fest verdrahtet mit CD4543
- Frei verfügbare Zusatzbauteile: 4x Diode, 5 Kondensatoren (1nF/2 x 100nF/1 µF/10µF), 7 Widerstände (1kΩ/100 kΩ/1 MΩ)
- Frei verfügbare Taster (3x) und ein Schiebeschalter
- Beschriftungsfelder auf der Platine
- 1 Piezo-Signalgeber
- 1 Open-Collector-Schaltausgang für externe Schaltaufgaben, z. B. Relais
Der Bausatz:
Das Board ist zweiteilig; eine Leiterplatte mit vorbestückten SMD-Bauteilen und eine Frontplatte mit Löchern für die Bedienteile.
Die LEDs verlötete ich alle in einem Rutsch. Man sollte mit Fingerdruck sicherstellen, dass alle durch die Bohrungen gehen und gleichlang sind.
(dazu dient der Karton)
Der Zusammenbau ist trotz der knappen Beschreibung soweit unproblematisch, ist aber doch eine Stück Arbeit wegen der grossen Zahl an Lötstellen (mehrere Hundert). Man sollte genau auf die Ausrichtung der eckigen LEDs und der Taster achten, sonst fällt dies später optisch auf oder die Taster klemmen. In 2 Abenden sollte es zu schaffen sein.
Sobald die Teile montiert sind, die auf der Oberseite ausgerichtet sein müssen, wird das Oberteil abgenommen und der Rest fertig verlötet.
Die Dokumentation des Boards erklärt die Funktion jedes Bauteils; dieser Teil ist gut zu lesen und deutlich länger als die eigentliche Bauanleitung.
Das fertige Board mit einer Zählerschaltung:
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