Ein Potentiometer besteht aus einer Widerstandsbahn und einem Schleifer. Je nach Stellung des Potentiometers greift der Schleifer einen bestimmten Prozentsatz der an der Widerstandsbahn eingespeisten Spannung ab. Potentiometer sind variable Spannungsteiler. Für lineare Wegmessungen im Bereich einiger cm sind Schiebepotentiometer geeignet. Die in normalen Elektronik-Geschaften angebotenen Schiebepotentiometer sind jedoch für ernsthafte Sensor- Anwendungen zu fragil. Es gibt zuverlässige industrielle Schiebepotis, die allerdings auch in einer anderen Kostenklasse plaziert sind.

Drehpotentiometer, vor allem solche mit 6 mm Metallachse und Leitplastik- Widerstandsbahn (z.B. Conrad Elektronik Best.Nr. 42 40 72-11), sind wesentlich robuster.Für einfache Versuchs- und Demonstrationszwecke eignen sich gut Trimmpotentiometer mit durchgesteckter Plastikachse, z.B. die Typen "Piher PT15 Nv" (z.B. Conrad Elektronik Best.Nr. 43 20 16-11 plus 42 54 19-11). Für den Einsatz als Weg als Weg- oder Winkel- Sensoren sind Potis mit "linearer" Charakteristik und Widerstandswerten zwischen 1 und 10 Kiloohm optimal.

Die Bezeichnung "Mikroschalter" stammt noch aus der Zeit der Röhrentechnik – gemessen an der heutigen Mikroelektronik sind diese Schalter eher klobig. Sie schalten jedoch recht präzise mit einem hörbaren Klick zwischen 2 Zuständen um. Diese Schalter sind auch mit Betätigungshebeln lieferbar, weshalb sie z.B. gerne als Sicherheitsschalter verwendet werden, etwa um ein Gerät beim Öffnen der Gehäusetür abzuschalten. Oder um einen Motor beim Erreichen eines Anschlags auszuschalten.

Wird der rote Betätigungsknopf (rechts oben) heruntergedrückt, so schnappt das halbkreisförmige Zwischenglied an einem bestimmten Punkt plötzlich um und drückt den Federkontakt (mittleres waagerechtes Teil) nach oben. So ist auch bei langsamer Betätigung des Schaltknopfes ein blitzschnelles Umschalten der Kontakte sichergestellt, was zu geringerer Funkenbildung und somit zu längerer Lebensdauer des Schalters beiträgt.

Mikroschalter sind in der Regel stabil genug, um die Anschlußdrähte direkt anzulöten.
Leider sind die Kontakte nicht einheitlich angeordnet, so daß man mit einem Ohmmeter nachmessen muß, welches der Arbeits-, der Ruhe- und der federnde Mittelkontakt ist. Bei nicht betätigtem Schalter ist die Feder mit dem Ruhekonktakt verbunden.

Manchmal ist die Schalterfunktion auch symbolisch aufgedruckt. Die Schaltfeder ist schräg eingezeichnet. Der Punkt am Ende markiert den Anschluss (der mit dem Eingang der Sensorbox verbunden wird). Die beiden Linien am anderen Ende der Schaltfeder bezeichnen den Ruhe- und den Arbeitskontakt, dabei ist der Ruhekontakt mit der Feder verbunden gezeichnet.
Wird der Ruhekonktakt an die positive Betriebsspannung gelegt, so gibt der Schalter im unbetätigten Ruhezustand 5 Volt Ausgangsspannung ab. Wird der Ruhekontakt an Masse (negativer Pol der Betriebsspannung) gelegt, so gibt der Schalter im unbetätigten Zustand 0 Volt Ausgangsspannung ab.
Die Sensorbox kann den Schaltzustandes sowohl mit einem Analogeingang als auch mit einem digitalen I/O auswerten. Da die Analogeingänge einzeln abgefragt werden können, ist dies einfacher.

Den Lichtsensor Texas Instruments TSL250 (für sichtbares Licht) gibt es bei Conrad Elektronik unter Bestellnummer 16 39 70. Der Typ TSL260 (Best.Nr. 1639 88) hat ähnliche Eigenschaften, seine maximale Empfindlichkeit liegt jedoch im Infrarotbereich. Die Ausgangsspannung der Sensoren ist der Lichtintensität über mehrere Zehnerpotenzen hinweg proportional, so sind mit geringem Aufwand quantitative Lichtmessungen möglich. Bei geringer Lichtinentensiät sinkt jedoch zugleich die Ausgangsspannung auf kleine Wert bis 10 Millivolt, die elektronisch nur recht ungenau zu verarbeiten sind. Beide Sensortypen sind bei Texas Instruments als Auslauftypen notiert.

Jede Fotodiode wirkt bei Lichteinstrahlung im Prinzip als Solarzelle, ist jedoch konstruktiv hierfür nicht optimiert. Viel praktischer für die Anwendung als Lichtsensor sind Solarpanels, die ausgelegt sind als Solar-Ladegeräte für 2 NiCd-Akkuzellen. (Die im Datenblatt angegebene Leerlaufspannung bei voller Sonneneinstrahlung darf max. 5 Volt betragen!).

Solarzellen sind als Sensor vorzugsweise bei hoher Lichtintensität geeignet.

Wegen der unterschiedlichen im Handel befindlichen Ausführungen kann keine exakte Anleitung gegeben werden. Meistens ist der Pluspol der aus dem Panel kommenden Leitung weiss oder grau markiert, man kann sich aber nicht 100% darauf verlassen.
Zur Sicherheit sollte am grünen Stecker zur Sensorbox zwischen dem Massepol und dem Signaleingang eine Zenerdiode eingelötet werden, empfohlen wird ZPY4,7V oder ZPY5,1V. Der auf der Diode aufgedruckte Strich muss zum Sigaleingang zeigen. So wird die Sensorbox nicht nur gegen Überspannung, sondern auch gegen falsche Polung des Solarpanels geschützt.

Lichtschranke

Das IC "IS471F" von Sharp sieht unscheinbar aus, enthält jedoch einige raffinierte technologische Tricks. Bei Lichtschranken ist wichtig, dass sie möglichst nicht auf Tages- oder anderes Fremdlicht reagieren. Daher sollten Lichtschranken mit moduliertem Licht arbeiten. Das Lichschranken- IC erzeugt einen modulierten Steuerstrom für eine extern anzuschliessende Infrarot-LED. Eine Fotodiode ist als Empfänger im IC eingebaut, ihr Ausgangssignal wird auf einen für die Modulationsfrequenz optimierten Verstärker gegeben. Im Synchrondemodulator wird aus der modulierten Wechselspannung eine proportionale Gleichspannung gewonnen, die schliesslich am Ausgang verfügbar ist. Als zusätzliche positive Eigenschaft unterdrückt der Synchrondemodulator teilweise auch von anderen modulierten Infrarotsendern stammende Signale.

Trotz dieser interessanten Eigenschaften war der praktische Test dieses Bauteils eher enttäuschend. Mit einer Infrarot-LED, motiert in ein Reflektorgehäuse, erreichten wir beim Aufbau als Einweg- Lichtschranke eine Reichweite von etwa 1 Meter. Das gleiche als Reflexions-Lichtschranke hat eine Reichweite von ca. 10 cm (Hand und Gesichtshaut als Reflektor)

Die Einbaurichtung des IC erkennt man an den unterschiedlich langen Beinen. Pin1 ist das kurze Bein aussen. Die hier gezeichnete Ansicht des IC ist von der Rückseite. Die IR-empfindliche Fläche ist annähernd quadratisch, gegenüber der beschrifteten Seite. Die LED wird direkt zwischen Pin1des IC bzw. + 5 Volt (langer Draht der LED) und Pin4 des IC (kurzer Draht der LED) geschaltet. Für kurze Leitungen zur LED kann man Klingeldraht nehmen, bei längeren Leitungen ist abgeschirmte Nf-Leitung zu empfehlen.

  Es wird dringend empfohlen, solche Sensormodule zu verwenden, die bereits einen Vorverstärker eingebaut haben. Der Vorverstärker braucht eine Referenzspannung, dafür ist manchmal bereits ein Spannungsteiler eingebaut, manchmal müssen 2 externe Widerstände hinzugefügt werden.

Im hier vorgestellten Beispiel wird ein Sensor von Conrad Elektronik verwendet (Best.Nr. 17 21 97 - 11). Eine Anschlusskizze wird mit dem Teil geliefert bzw. findet man im Katalog, nebenstehendes Bild zeigt die praktische Umsetzung.
Der in unserem Muster eingebaute Spanungsteiler besteht aus einem Widerstand 47 Kiloohm zwischen Masse (GND) und Referenzeingang und einem Widerstand 100 Kiloohm zwischen Plus (UB) und Referenzeingang. Die im Katalog angegebene Dimensionierung Uref=UB/2 ist nicht optimal. Da bei diesen Sensorbauteilen kaum eine andere Chance besteht, als direkt auf die Platine zu löten, haben wir dünne Litze verwendet (0,14 mm²).
Achtung: Der Conrad Katalog enthält vermutlich einen Druckfehler: unter der o.g. Bestellnummer wird das im Katalog mit Bild 3 angegebene Teil geliefert, was nach dem mitgelieferten Datenblatt anscheinend auch korrekt ist.

  Die lehrbuchmässige Funktion eines solchen Sensors ist folgende: Trifft infrarote Wärmestrahlung auf den Sensor, so wird die Ausgangsspannung zuerst positiver, kehrt aber nach ca. 1 Sekunde wieder auf ihren Ruhewert zurück. Verläßt die Strahlungsquelle den Empfangsbereich, so wird die Ausgangsspannung zuerst negativer (d.h. geht gegen 0 Volt), kehrt nach ca. 1 Sekunde auf ihren Ruhewert zurück. Das Zurückfallen der Spannung hat zwei Ursachen: eine liegt im Sensor selbst, dass er sich im Laufe der Zeit an die eintreffende Wärmestrahlung gewöhnt und nur auf Änderungen reagiert. Die zweite Ursache liegt im hochempfindlichen, wechselspannungs- gekoppelten Verstärker, der sich zusammen mit dem eigentlichen Sensorbauteil auf einer kleinen Platine befindet.

Sehr gut geeignet für den unproblematischen Anschluss an die Sensorbox - wenn leider auch recht teuer - ist der Motorola Drucksensor MPX5100DP (lieferbar z.B. von Conrad Elektronik, Best. Nr.18 38 90 -11).
Der Sensor ist ausgelegt für Druckmessung nicht aggressiver Gase, niemals Flüssigkeiten einspülen oder gar mechanische Hebel direkt anwenden. Man kann Druckübertrager aus PVC-Schlauch herstellen - z.B. können Flüssigkeitstände in Behältern gemessen werden, indem ein luftgefüllter Schlauch in den Behälter hängt, der am anderen Ende mit dem oberhalb des Behälters angebrachten Drucksensor verbunden ist.

Pin 1 = Spannungausgang
Pin 2 = Masse (GND)
Pin 3 = pos. Betriebsspannung (UB)
Pin 4,5,6 nicht anschliessen

Das Ausgangssignal wird an Pin 1 (mit Kerbe) ausgegeben. Die Masseleitung wird daneben an Pin 2 angeschlossen und die positive 5 Volt Betriebsspannung an Pin 3. Die anderen 3 Pins dürfen nicht angeschlossen werden. Der nutzbare Ausgangsspannungs-Bereich beträgt 0,5 Volt (keine Druckdifferenz zwischen den beiden Druck-Anschlüssen) bis 4,5 Volt (100 kPa - entspricht etwa 1 Atmosphäre - zwischen den Druck- Anschlüssen.) Leider kann man mit diesem Sensor nur Überdruck des Anschlusses auf der Beschriftungsseite relativ zum anderen Anschluss messen – oder Unterdruck des Anschlusses auf der unbedruckten Seite.

Um den Sensor für den praktischen Einsatz robuster zu machen, sollten die Anschlussdrähte nicht frei an den Sensor gelötet werden. Man sollte die Drähte vorsichtig um 90 Grad abwinkeln, den Sensor auf auf eine Lochrasterplatte schrauben, die Anschlüsse durch die Platte stecken und von unten die Drähte anlöten.

Die vom Keyboard erzeugte Steuerspannung nimmt mit jeder Taste von links nach rechts zu, ihr Maximalwert beträgt 8,5 Volt. Diese Spannung kann mit einem 6,3 mm Klinkenstecker abgegriffen werden. Um sie an den 5-Volt Spannungsbereich der Sensorbox anzupassen, wird sie mit einem Spannungsteiler, bestehend aus einem Widerstand 47 Kiloohm vom Keyboard Ausgang zum Analogeinang der Sensorbox und ein Widerstand 82 Kiloohm vom Analogeingang nach Masse. Es ist zu berücksichtigen, dass letzterem zusätzlich der Eingangswiderstand der Sensorbox von 220 Kiloohm parallel geschaltet ist. So liegt an der Sensorbox maximal eine Spannung von 4,8 Volt an. Wegen der hohen Widerstandswerte wird eine abgeschirmte Leistung verwendet. Die Spannung bleibt auch nach dem Loslassen der Taste über einen längeren Zeitraum konstant bestehen bis eine andere Taste gedrückt wird. Neben der analogen Keyboard Spannung erzeugt der Synthesizer einen Triggerimpuls: wird keine Taste gedrückt, beträgt die Spannung am Triggerausgang 5,1 Volt Solange eine beliebige Taste gedrückt wird, sinkt die Spannung auf fast 0 Volt. Zur Entkoppelung wird eine Schottky-Diode zwischen Triggerausgang und binärem I/O der Sensorbox geschaltet sowie ein "Pull-Up" Widerstand 22 Kiloohm vom Eingang der Sensorbox zur positiven Betriebsspannung.

Zum Eichen der Spannungsskala drückt man eine Taste nach der anderen und merkt sich die Ausgangsspannungen. Danach werden jeweils in der Mitte der Spannungssprünge von Taste zu Taste Schwellwerte bestimmt. Während des Spiels wird primär der Triggerimpuls überwacht. Nach Eintreten eines Tasten-Events wird die Analogspannung ausgelesen und mit oben bestimmter Skala in einen Tonwert umgerechnet. Nach dem gleichen Verfahren können auch andere Synthesizer-Typen an den Rechner angeschlossen werden.