Ratgeber
Mit dem Arduino elektronische Schaltungen entwickeln, ohne zu löten? Oder mit dem Raspberry Pi Bastelprojekte auf Breadboards (Steckplatinen) realisieren? Mit einem Breakout Board (BOB) ist beides im Handumdrehen möglich.
Breakout Boards sind Adapterplatinen, die die unhandlich kleinen Anschlüsse elektronischer Bauteile auf das Standard-Rastermaß von Breadboards bringen und so leicht für Einplatinencomputer nutzbar machen. Sie bieten Hobbybastlern, Elektroniktüftlern, Schülern und Studenten schnellen Zugang zu spannenden Sensoren und Peripherie-Chips. Und auch professionelle Entwickler greifen auf die Boards zurück, um Schaltungen auf Rasterplatinen aufzubauen, zu testen und zu optimieren. Die ebenso kompakten wie preiswerten Breakout Boards gibt es für zahlreiche Anwendungen, vom Spannungswandler über Wettersensoren und Entfernungsmesser bis hin zum Synthesizer.
In unserem Ratgeber erfahren Sie, warum Breakout Boards in der Maker-Szene so beliebt sind und worauf Sie beim Kauf achten sollten.
Ob Sensorik, Funkübertragung, Gebäudeautomation, Wearables, Displays oder Speichertechnologien:
Die Idee eines Breakout Boards ist es, ein einzelnes elektronisches Bauelement oder Modul einfach nutzbar zu machen, ohne es fest verdrahten oder zeitaufwändig auf Leiterplatten löten müssen.
Bei dem elektrischen Bauteil handelt es sich in der Regel um einen integrierten Schaltkreis (IC). Das Breakout Board ermöglicht einen einfachen Zugang zu den integrierten Schaltungen.
Breakout Boards helfen Makern, aus einem System „auszubrechen“ daher der Name.
Charakteristisch für Breakout Boards sind die steckbaren Pins für die Stromversorgung, die Aufnahme eines Eingangssignals und die Ausgabe eines Ausgangssignals.
Die Pins (Stecker) ermöglichen im Zusammenspiel mit einem Breadboard den schnellen Aufbau eigener Projekte und die Änderung von Versuchsaufbauten durch Umstecken.
Gängige Open-Source-Plattformen wie Arduino und Raspberry Pi sind zwar von Haus aus extrem anschlussfreudig und damit universelle Kommunikationstalente. Doch die integrierten Schnittstellen lassen sich nicht so einfach ohne Löten mit elektronischen Bauteilen wie einem Schalter oder einem Taster verbinden. Diese Lücke schließen flexible Leiterplatten, sogenannte Breadboards. Die Steckplatinen oder Protoboards, die vor allem von Makern, in Entwicklungsabteilungen und zu Ausbildungszwecken eingesetzt werden, dienen der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung von Bauteilen. Statt für Versuchsschaltungen direkt zum Lötkolben zu greifen, werden die Bauelemente ins Breadboard gesteckt und durch Klemmen oder Federkontakte gehalten. Eine Alternative zu Breadboards sind Lochrasterplatinen. Im Gegensatz zu den flexiblen Steckverbindungen der Breadboards sind die Pins der Lochrasterplatinen fest verlötet.
Das Problem: Winzige Sensoren und andere leitungslose Schaltkreise haben in der Regel keine passenden Pins, um sie auf Breadboards einzustecken. Hier kommen die Breakout Boards ins Spiel: Unter dieser Bezeichnung werden Bauteile angeboten, die mit entsprechenden Pins für Breadboards ausgestattet sind. Sie ermöglichen es Entwicklern, die Sensoren in eigene Schaltungen zu integrieren und über das Steckboard mit einem Einplatinencomputer zu verbinden.
Die klassische Entwicklung elektronischer Schaltungen bis hin zum fertigen Prototyp oder einer Kleinserie ist aufwendig und teuer.
Durch den Einsatz von Breakout Boards für Prototypen sparen Schaltungsentwickler Zeit und Kosten für Musterplatinen und geätzte Leiterplatten, die sie normalerweise nach jeder Schaltungsanpassung herstellen und bestücken lassen.
Damit verkürzen die Entwicklungsabteilungen die Markteinführungszeiten neuer Produkte.
Die Auswahl an Breakout Boards ist sehr groß und es gibt eine Vielzahl von Modulen für nahezu jeden Einsatzzweck. Das Board bildet die Schnittstelle zwischen einem Controller und der Sensorik beziehungsweise Aktorik. Auf dem Board befinden sich die Ein- oder Ausgänge, mit denen Sie etwas überwachen oder steuern können.
Sensor-Boards
Sie sind mit verschiedenen Arten von Sensoren zur Steuerung oder Regelung ausgestattet. Sensoren wie Beschleunigungsmesser, Ultraschall-Abstandssensoren, Drucksensoren oder Temperaturfühler übernehmen die Aufgabe, physikalische Werte in elektrische Signale umzuwandeln.
Aktor-Boards
Ein Aktor wandelt ein elektrisches Signal in eine physikalische Aktion um, etwa Licht erzeugen, Töne abspielen oder Bewegung ausführen.
Er ist das Stellglied in einem Regelkreis und wird umgangssprachlich als Antrieb bezeichnet, der eine mechanische Aktivität erzeugt.
Hier einige Beispiele für gängige Breakout-Board-Modelle:
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Feuer- und Hitzemelder
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Fotowiderstände
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Reed-Kontakte
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Infrarottransmitter
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Metalldetektoren
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Magnetsensoren
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Analog-Digital-Wandler
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Spannungswandler
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Schallsensoren
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Tracking-Sensoren
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Klopfsensoren
Die Leiterplatten enthalten die für die jeweilige Anwendung erforderliche Elektronik, Anschlüsse, Schnittstellen, Schaltkreise, Widerstände, Kondensatoren und Dioden. Sie sind also mit allen notwendigen Bauelementen bestückt und sofort einsatzbereit.
Neben einzelnen Breakout Boards, die eine bestimmte Aufgabe erfüllen, zum Beispiel ein Erschütterungssensor oder eine Wägeschnittstelle für die Verbindung zu elektronischen Waagen gibt es auch Komplettsets.
Diese Kits bestehen aus verschiedenen Modulen, die Sie je nach Bedarf und Projektziel einzeln oder in Kombination einsetzen können.
Gerade die Kombination lässt Raum für Experimente und eigene Versuche.
Mit den Modulen des Baukastens können Sie flexibel auf Anforderungen reagieren und haben beispielsweise die Möglichkeit, Dämmerungsschaltungen zu entwickeln, Hindernisse zu erkennen oder Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit zu messen.
Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Breakout Board für Ihr Breadboard folgende Details:
Kompatibilität
Von der in der Produktbeschreibung angegebenen Kompatibilität hängt ab, mit welchen Open-Source-Plattformen das jeweilige Produkt zusammenarbeitet. Achten Sie auf die unterstützten Mikrocontroller-Systeme und Einplatinencomputer. Es gibt Ausführung für Arduino, Raspberry-Pi-Modelle, Banana PI, Cubieboard, Cubietruck, Beaglebone, pcDuino und viele weitere Mikrocontroller.
Lieferumfang
Je nach Hersteller werden auch Codebeispiele mitgeliefert. Sie veranschaulichen die Ansteuerung der Sensoren und ermöglichen es auch Programmieranfängern, eigene Projekte leicht zu entwickeln und fertigzustellen.
Technische Daten
Achten Sie in der Produktbeschreibung auf wichtige Angaben wie Ein- und Ausgänge, Anschlüsse, Messbereich, Pin-Belegung, Betriebsspannung, Stromverbrauch, Datenübertragungsgeschwindigkeit und unterstütztes Zubehör.
Für den Aufbau einer Testschaltung benötigen Sie neben dem gewünschten Breakout Board und Ihrem Einplatinencomputer wie dem Arduino noch ein Breadboard. Die rechteckige Steck- oder Lochrasterplatine verbindet die elektronischen Bauteile auf dem Breakout Board, indem Sie die Pin-Anschlüsse in die Löcher des Breadboard stecken und dann gegebenenfalls Verbindungen durch Drähte herstellen. Metallstreifen unter den Anschlüssen des Breadboards verbinden die Löcher auf der Oberseite in einem bestimmten Muster. Das Breadboard ist wiederverwendbar: Sie können die Bauteile einfach herausnehmen und wieder einstecken.
Tipp: Ein Breadboard ist in der Regel nicht im Lieferumfang enthalten. Denken Sie daher beim Kauf daran, ein ausreichend großes Steckbrett für Ihr Projekt mitzubestellen. Die Abmessungen des Breadboards sind relevant für die Platzverhältnisse beim Schaltungsaufbau und für die Platzierungsmöglichkeiten der Bauteile. Am besten legen Sie sich Steckplatinen in mehreren Größen zu.