Bastlerwerkzeug: Grundausstattung für Hardware-Hacker

Von Philip Steffan

Wer eigene Elektronikprojekte aufbauen will, sollte eine Handvoll Werkzeuge und Materialien in Reichweite haben. Damit das nicht zu teuer wird oder man gar das Falsche einkauft, hat "c't Hardware Hacks" einige Tipps für das richtige Zubehör zusammengestellt.

Lötstation: Lieber auf der Werkbank benutzen Zur Großansicht
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Lötstation: Lieber auf der Werkbank benutzen

Lötzubehör

Bei Ihren ersten Lötversuchen werden Sie schnell erkennen, dass sie mindestens eine Hand zu wenig haben: Eine Hand hält den Lötkolben, die zweite führt das Lötzinn hinzu und das zu lötende Objekt rutscht auf dem Tisch umher.

Platine und Bauteile lassen sich auf verschiedene Weisen fixieren. Für 3 bis 20 Euro bekommt man eine "dritte Hand", einen verstellbaren Halter mit Standfuß und zwei oder drei Krokodilklemmen. Die Klemmen halten die Platine beim Löten fest. Oft ist auch noch eine Lupe angebracht, die in der Praxis aber aufgrund ihres geringen Vergrößerungsfaktors eher stört als hilft. Eine "dritte Hand" eignet sich sehr gut für kleine Platinen und zum Anlöten von Steckern an Kabel. Bei Platinen, deren Kanten länger als etwa 10 Zentimeter sind, wird der ganze Aufbau allerdings instabil.

Hier greift man besser zum Platinenhalter beziehungsweise Bestückungsrahmen, in den die Platine wie in einen Schraubstock eingespannt wird. Um an beide Seiten zu kommen, kann man die fixierte Platine um 180 Grad drehen. Bessere Ausführungen haben einen verstellbaren gepolsterten Arm, der die Bauteile an ihrem Platz hält, wenn man die Platine zum Verlöten umdreht. Kosten: 15 bis 80 Euro.

Die "dritte Hand": Unverzichtbares Hilfsmittel beim Löten Zur Großansicht
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Die "dritte Hand": Unverzichtbares Hilfsmittel beim Löten

Die Null-Euro-Alternative zu diesen Halterungen ist ein Stück antistatischer Schaumstoff, auf den man die Platine kopfüber legt.

Wenn Sie keine eigene Werkbank haben und am Küchen- oder Schreibtisch löten, empfiehlt sich außerdem ein Brett als Unterlage, um Schäden am Tisch durch herabfallendes Lötzinn zu vermeiden. Richtige Brandspuren haben Sie eigentlich nur zu befürchten, wenn Sie den Lötkolben direkt auf der Oberfläche ablegen, aber bereits die heißen Zinntropfen können Spuren in der Beschichtung hinterlassen.


Trennen und verbinden

Bohren, polieren, fräsen, entgraten, gravieren, sägen - so klingt die übliche Aufzählung der spanabhebenden Verfahren eines Multifunktionswerkzeugs, das man umgangssprachlich als Dremel bezeichnet. Streng genommen sind damit nur die Geräte des gleichnamigen amerikanischen Herstellers gemeint, die zahlreichen Nachbauten firmieren als "Feinbohrschleifer" oder "Mini-Bohrmaschine". Beim Basteln können sie mehrere Geräte und Werkzeuge ersetzen, egal ob Platinen gebohrt, Gehäuse gefräst oder Schrauben gekürzt werden müssen.

Löst Befestigungsprobleme: Heißklebepistole Zur Großansicht
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Löst Befestigungsprobleme: Heißklebepistole

Eine Heißklebepistole sollte im Werkzeugkasten schon aufgrund des guten Preis-/Leistungsverhältnisses nicht fehlen: Sie kostet nur wenige Euro und klebt einfach alles. Ein richtig positionierter Tropfen Heißkleber löst Befestigungsprobleme und verleiht auch den wildesten Konstruktionen etwas mehr Stabilität.


Multimeter

Im Schulunterricht kommen oft noch Drehspulinstrumente mit Zeiger und Skala zum Einsatz, bei den handlichen Multimetern für den Hausgebrauch sind Digitalanzeigen mittlerweile Standard. Alle Geräte ab etwa 10 Euro eignen sich bedenkenlos für die meisten Situationen beim Elektronikbasteln.

Als Multimeter werden die Instrumente deshalb bezeichnet, weil sie mehrere Messgeräte vereinigen: Voltmeter, Amperemeter, Ohmmeter und ein Durchgangstester, mit dem man Verbindungen und Dioden prüfen kann, sind die übliche Minimalausstattung.

Das eigene Multimeter sollte man daher nicht nur nach dem Preis, sondern auch nach den gewünschten Zusatzfunktionen aussuchen: Transistortest, Anschluss für Temperaturfühler, Frequenzmessung oder Kapazitätsmessung von Kondensatoren.

Messen wie viel Strom fliest: Multimeter Zur Großansicht
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Messen wie viel Strom fliest: Multimeter

Eine Geschmacksfrage ist noch, ob das Multimeter eine Autorange-Funktion hat oder nicht. Autorange bedeutet, dass das Gerät zu Beginn der Messung selbst feststellt, ob zum Beispiel im Voltmeter-Betrieb eine sehr hohe oder sehr niedrige Spannung gemessen wird. Bei Geräten ohne Autorange muss man vor der Messung den Messbereich selbst einstellen, also schon in etwa wissen, in welcher Größenordnung das Ergebnis liegen wird.

Der Vorteil der Autorange-Geräte ist, dass sie Fehler durch falsche Einstellungen am Multimeter vermeiden, was vor allem für Anfänger hilfreich sein kann. Der Nachteil ist, dass die Autorange-Funktion oft etwas länger braucht, bis sie das Messergebnis anzeigt. Das kann die Arbeit verlangsamen, vor allem, wenn man oft viele Werte in Folge misst.

Vor allem billigere Multimeter werden oft nur mit einem Satz Messspitzen ausgeliefert, die man zur Messung an zwei Punkte einer Schaltung halten muss. Damit sind allerdings auch beide Hände belegt. Abhilfe schaffen Messleitungen mit Klemmspitzen oder Krokodilklemmen, die man entweder nachkaufen oder sich recht einfach selbst bauen kann.


Bauteil-Grundsets

Das Basteln gerät ins Stocken und wird teuer, wenn man jedes einzelne Bauteil im Internet bestellen muss. Es ist daher sinnvoll, sich wenigstens einen kleinen Vorrat an Teilen anzulegen. Es gibt Sortimentsboxen mit gebräuchlichen Widerstands- und Kondensatorwerten und oft verwendeten Dioden und Transistoren. Für Aufbauten auf Steckboards sollte man außerdem eine Handvoll Leuchtdioden, Drucktaster und Potentiometer bereithalten.

Viele Arduino-Einsteigersets enthalten außer der Mikrocontroller-Platine bereits einen Grundstock an Bauteilen, der für viele Schaltungen ausreicht und später nach Bedarf erweitert werden kann.

Sortimentsbox: Kondensatoren en gros Zur Großansicht
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Sortimentsbox: Kondensatoren en gros

Wer öfter Stecker an Kabel lötet, braucht Schrumpfschlauch. Diese Plastikröhrchen gibt es in vielen Durchmessern. Werden sie erhitzt, schrumpfen sie zusammen und schützen Kontakte vor Kurzschlüssen. Elegant und richtig benutzt man zum Erhitzen eine Heißluftpistole. Wer die Anschaffung scheut oder nur gelegentlich Schlauch schrumpfen will, nimmt ein Feuerzeug oder den Lötkolben selbst.

Auch nie verkehrt: Eine Packung Kabelbinder und eine Rolle Gewebeband. Es gibt kein Befestigungsproblem, das sich nicht mit einem von beiden Produkten lösen lässt.


Prototypen aufbauen

Um schnell eine eigene Schaltung aufzubauen, nimmt man am besten ein Steckboard, alternativ als Steckbrett oder Steckplatine und im Englischen als breadboard oder protoboard bezeichnet. Egal wie man es nennt, das Prinzip ist immer dasselbe: Elektronische Bauteile verbindet man leitend, indem man ihre Drähte in nebeneinander liegenden Löcher der Kunststoffplatte steckt. Kontaktfedern im Inneren verbinden die Löcher zeilenweise miteinander. Die Kontakte haben einen Abstand von einem Zehntel Zoll (2,54 mm). Im selben Raster sind auch die Beinchen von ICs in DIP-Gehäusen angelegt.

Steckbrett: Nur mal schnell 'ne Schaltung aufbauen Zur Großansicht
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Steckbrett: Nur mal schnell 'ne Schaltung aufbauen

Steckboards gibt es in verschiedenen Größen von wenigen Quadratzentimetern bis etwa A4, die größeren Boards bestehen dabei meist aus mehreren aneinander gehängten kleineren Modulen. Zur Verkabelung reichen einfache Drähte mit rund 0,5mm Durchmesser, die man selbst zuschneiden kann oder fertig konfektioniert kaufen kann. In der täg - lichen Arbeit sind die flexiblen Verbindungsleitungen mit Kontaktstiften an beiden Enden (z. B. 3,50 Euro für 65 Stück bei Pollin) komfortabler als die starren Drahtbrücken.

Um die eigenen Schaltungen mit Strom zu versorgen, gibt es von verschiedenen Herstellern kleine Spannungswandler-Platinen. Sie werden direkt auf ein Ende des Steckboards gesetzt und wandeln die 9 Volt eines herkömmlichen Steckernetzteils in 3,3 oder 5 Volt. Bei kleinen Aufbauten spart man sich so die Anschaffung eines Labornetzgeräts. Baut man größere oder stromhungrigere Schaltungen, sollte man aber in ein entsprechendes Gerät (ab 50 Euro) investieren.

Nicht alle elektronischen Bauteile lassen sich in Steckboards verwenden. Nicht nur deshalb sollte man immer einen Satz Verbindungsleitungen mit Krokodilklemmen in der Nähe haben. Ein Zehnerpack kostet nur wenige Euro und hilft bei Experimenten ungemein dabei, schnell Verbindungen herzustellen.

Oszilloskop und Logikanalysator

Oszilloskope sind in den letzten Jahren immer billiger geworden: Ein neues digitales Speicheroszilloskop (DSO) bekommt man schon ab 250 Euro. Hier sollte man aber genau aufpassen, ob die Leistungsdaten dem angedachten Zweck überhaupt gerecht werden. Für die meisten privaten Elektronikbasteleien reichen sie aber in der Regel aus.

Genau hinschauen muss man bei der Abtastrate (Sample Rate), die angibt, wie viele Messwerte pro Sekunde das Gerät aufnehmen kann. Bei günstigen Oszilloskopen steht hier oft ein hoher durch Messtricks erreichbarer Equivalenz-Wert, die tatsächliche Abtastrate liegt oft deutlich darunter. Man sollte auch wissen, dass die sinnvoll mit einem DSO messbare Frequenz bei einem Zehntel der Abtastrate liegt. Ein günstiges Gerät mit einer Rate von 250 MS/s ist oberhalb von 25 MHz kaum zu gebrauchen.

Oszilloskop: Obacht bei der Abtastrate Zur Großansicht
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Oszilloskop: Obacht bei der Abtastrate

Die Speichertiefe, also die Anzahl an Messwerten, die das Oszilloskop speichern kann, bevor es den Speicher wieder überschreibt, sollte auch besser im Mega- als im Kilobereich angegeben sein.

Alternativ zum günstigen Digitalgerät bekommt man bei eBay ab rund 50 Euro ein gutes gebrauchtes Anlog-Oszilloskop. Hier muss man dann aber auf die meisten digitalen Annehmlichkeiten wie den Export von Messungen, eine automatische Signalerkennung und mathematische Analysefunktionen verzichten.

Für den ganz schmalen Geldbeutel gibt es portable Mini-Oszilloskope wie DSO Nano und DSO Quad (ab 70 Euro), Bausätze von JYE Tech (ab 35 Euro) oder das Xprotolab (ab 43 Euro), das sich direkt auf Steckboards setzen lässt und auch als Logikanalysator dient.

Wer oft digitale Signale messen will, zum Beispiel an Mikrocontrollern, sollte einen Logikanalysator haben. Es gibt sie mit unterschiedlich großem Funktionsumfang als Tischgeräte, als Teil von Oszilloskopen und als PC-Zusatzhardware. Hier lohnt ein Blick auf die Tools, die sich Hardware- Hacker selbst gebaut haben: Der Bus Pirate (25 Euro) zeichnet nicht nur digitale Signale auf, sondern spricht die meisten seriellen Kommunikationsprotokolle.


Kleinwerkzeug

Der wichtigste Begleiter des Lötkolbens ist ein guter Elektronik-Seitenschneider. Mit dieser Zange knipst man die überstehenden Beinchen der verlöteten Bauteile ab. Auch beim Kürzen von Drähten und Kabeln kommt man nicht ohne Seitenschneider aus. Es sollte nicht das billigste Modell sein: Die dicken Seitenschneider und Kombizangen aus Baumärkten und Werkzeugsets sind nicht nur zu groß, sondern auch oft stumpf und zerquetschen den Draht eher als dass sie ihn sauber abschneiden. Die beim Abknipsen der Platine zugewandte Seite der Schneide sollte möglichst flach sein, um den Draht möglichst glatt abzuschneiden.

Eine Spitzzange sollte ebenfalls immer zur Ausstattung gehören: Man hält damit Bauteile, löst Stecker von Platinen, biegt Verbogenes wieder gerade und fischt verlorene Teile aus Gehäusen. Es gibt sie in verschiedenen Dicken und Preisklassen, mit geraden oder gebogenen Backen. Beim Kauf sollte man sich für ein Modell entscheiden, das sauber schließt und nicht klappert, größere Anforderungen gibt es für den privaten Gebrauch nicht.

Greifen, knicken, schneiden: Gutes Werkzeug darf in der Hobbywerkstatt nicht fehlen Zur Großansicht
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Greifen, knicken, schneiden: Gutes Werkzeug darf in der Hobbywerkstatt nicht fehlen

Wenn man öfter Drähte oder Litzen von der Rolle verarbeitet, sollte man außerdem in eine gute Abisolierzange investieren. Die Kunststoffummantelung von Drähten lässt sich damit sehr viel schneller und ordentlicher entfernen als mit den üblichen improvisierten Methoden wie mit dem Teppichmesser, den Fingernägeln oder gar mit den Zähnen. Es macht auf Dauer einfach keinen Spaß, den Draht beim ersten Versuch ganz zu durchtrennen oder Plastikreste im Mund zu haben. Ein Cuttermesser hat aber durchaus andere legitime Einsatzzwecke und sollte im Werkzeugkoffer trotzdem nicht fehlen.

Wer schon einmal eine Schraube mit einem billigen Schraubendreher ruiniert hat, weiß vielleicht schon, dass es sich lohnt, ein wenig mehr für gutes Werkzeug auszugeben. Den berüchtigten "Minischraubendrehersatz" für zwei Euro sollten Sie nur im Notfall und zur einmaligen Verwendung kaufen, genau so lange hält er nämlich. Ab etwa 25 Euro bekommt man Sets mit Feinschraubendrehern, die auch nach Jahren zuverlässig funktionieren.

Ein Messschieber hilft beim genauen Ausmessen von Gehäusen, Bauteilen und Bohrlöchern. Wer sich auf das Augenmaß oder ein Bürolineal verlässt, wird öfter fluchen, als es nötig wäre. Messschieber (oder Schieblehren) gibt es ab rund 15 Euro auch mit digitalen Anzeigen. Sie sind nicht notwendigerweise genauer als ihre analogen Pendants, aber einfacher abzulesen.

Dieser Beitrag ist aus c't Hardware Hacks, Ausgabe 03/2013

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1. und wohin damit?
L!nk 18.08.2013
Die meisten Dinge dieser Ausstattung habe ich auch, dazu eine ständig überfüllte Werkbank, ein paar Pappkartons und Plastikschalen mit laufenden Projekten, und bei den Preisen für vernünftige Schubladenschränke und dauerhaft benutzbaren Sortiermöglichkeiten tränen mir die Augen ... ;-)
2. Alles nutzlos...
lorcan78 18.08.2013
... wenn man nicht weiß wie man diese Geräte richtig benutzt. Das fängt beim Lötkolben an, geht über das Multimeter und hört beim Oszilloskop noch lange nicht auf. Löten wird nicht ohne Grund als Kunst bezeichnet, die mit den Handbrateisen aus dem Baumarkt nicht ordentlich ausgeführt werden kann. Und in der Messtechnik heist es "Wer misst misst Mist".
3. Sehr schön!
abryx 18.08.2013
Es freut mich, dass das Thema Elektronikbasteln langsam wieder einen gewissen Stellenwert einnimmt. In den 90er Jahren ist der Trend quasi zum erliegen gekommen, als Mitarbeiter eines Elektronikladens konnte ich beim Niedergang diese Hobby quasi zusehen. Kleiner Tipp: Zum Löten ausserhalb einer eingerichteten Werkstatt empfehle ich eine Silikonunterlage, wie sie eigentlich zum Backen verwendet wird. Schützt vor Brand- und Lötzinnflecken und lässt sich einfach zusammenfalten und verstauen.
4. Wow
Paul Panda 18.08.2013
Zitat von sysopWer eigene Elektronik-Projekte aufbauen will, sollte eine Handvoll Werkzeuge und Materialien in Reichweite haben. Damit das nicht zu teuer wird oder man gar das Falsche einkauft, hat "c't Hardware Hacks" einige Tipps für das richtige Zubehör zusammengestellt. Bastlerwerkzeug: Grundausstattung für Hardware-Hacker - SPIEGEL ONLINE (http://www.spiegel.de/netzwelt/web/bastlerwerkzeug-grundausstattung-fuer-hardware-hacker-a-916591.html)
Na, da hat mal jemand einen Artikel geschrieben, der etwas von seinem Fach versteht. Ganz, ganz wichtig: Ohne Erfahrung und Fachwissen geht in diesem Bereich gar nichts. Bevor der Elektronik-Amateur auf die Schnelle auf dem Steckbrett eine Schaltung aufbauen kann, die sofort und ohne "Rauchzeichen" funktioniert, vergeht oft eine harte Zeit des Lernens, die nicht selten von Versuch, Irrtum und durchgebrannten Halbleitern geprägt ist. Ohne Fachliteratur bzw. Tipps aus dem Internet kommt man meistens nicht weiter, es sei denn, man hat jemanden im Bekanntenkreis, der sich auskennt. Vom Löten auf Lochrasterplatinen mit Fädeltechnik oder vom Entwurf fertiger Layouts und der Herstellung eigener Platinen ganz zu schweigen. Auch die Vorräte gehen ganz schön ins Geld, wenn man nicht alle drei Stunden zum Elektronik-Laden rennen möchte: Bis man wirklich alle Bauteile besitzt, die man auch nur irgendwann einmal ganz unerwartet brauchen könnte, sind einige Tausend Euro ausgegeben: Man denke nur an die Normreihen bipolarer Kondensatoren (vom pF- über den nF- bis zum µF-Bereich) und Widerstände, alle gängigen Analog- und Digitalchips, Buchsen, Stecker, LEDs, Transistoren, Potis, Drehschalter, Kippschalter und - und - und. Aber Spaß machts auf jeden Fall.
5. Zugegeben...
Paul Panda 18.08.2013
Zitat von L!nkDie meisten Dinge dieser Ausstattung habe ich auch, dazu eine ständig überfüllte Werkbank, ein paar Pappkartons und Plastikschalen mit laufenden Projekten, und bei den Preisen für vernünftige Schubladenschränke und dauerhaft benutzbaren Sortiermöglichkeiten tränen mir die Augen ... ;-)
Ich muss zugeben, dass ich neben einem Hobby-Werkraum im Keller auch noch ein fast 20 Qaudratmeter großes Elektroniklabor mit drei Arbeitstischen mein Eigen nenne, das mit allen "Schikanen" ausgerüstet ist und das dank großer Regale auch noch Platz für alle Projekte findet. Das habe ich allerdings auch im Laufe von vielen Jahren mühsam erworben und zusammen getragen.
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