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E-Book

Der Maker-Guide für die Zombie-Apokalypse

20 Survival-Projekte mit einfacher Elektronik, Arduino und Raspberry Pi

AutorSimon Monk
Verlagdpunkt
Erscheinungsjahr2016
Seitenanzahl318 Seiten
ISBN9783864919145
FormatPDF/ePUB
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis24,90 EUR
Wo werden Sie sein, wenn die Zombie-Apokalypse zuschlägt? Werden Sie sich in Ihre Keller-Falle flüchten? Das Familien-Haustier rösten? Reanimierte Nachbarn enthaupten? Auf keinen Fall! Sie werden eine Festung bauen, Fallen installieren und Vorräte horten, weil Sie, gerissenener Überlebender, sich noch schnell Ihr Exemplar dieses 'Maker-Guides für die Zombie-Apokalypse' geschnappt haben, bevor es zu spät ist. Diese unentbehrliche Lektüre für das Überleben nach dem Z-Tag, geschrieben von Hardware-Hacker und Zombie-Kenner Simon Monk, bringt Ihnen bei, wie Sie Ihren eigenen Strom erzeugen, wie Sie unverzichtbare Bauteile vor dem Zombie-Zugriff retten, lebensrettende Elektronikschaltungen bauen und damit die Untoten aufspüren. Kontrollieren Sie Ihre Umgebung: - Überwachung mit Bewegungssensoren - Überwachungssysteme mit Arduino und Raspberry Pi - Stromversorgung mit Solarenergie und Fahrraddynamo Entkommen Sie drohenden Gefahren: - Verwenden Sie alte Kameras als Schockblitz - Öffnen Sie entfernte Türen, um sich ins Haus zu retten - Entdecken Sie rechtzeitig Feuer und Rauch Kommunizieren Sie mit anderen Überlebenden: - Warnen Sie Menschen in der Nähe mit Morsezeichen - Übermitteln Sie heimliche Nachrichten mit einem 2-Wege-Vibrations-Walkie-Talkie - Überwachen Sie den Funkverkehr mit einem Frequenzscanner Für alle - vom angehenden Maker zum begeisterten Bastler - ist dieser Guide ein unentbehrliches Überlebenswerkzeug.

Simon Monk ist Vollzeitautor und Maker. Hauptsächlich schreibt er über Elektronik für Maker. Einige seiner bekannteren Bücher sind: 'Programming Arduino: Getting Started with Sketches', 'Raspberry Pi Cookbook, and Hacking ­Electronics'. Zudem ist er Co-Autor des Titels 'Practical Electronics for Inventors' und schrieb 'Minecraft Mastery' mit seinem Sohn Matthew Monk.

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Leseprobe

3
STROM ERZEUGEN


Nach der Zombieapokalypse dürfte das öffentliche Stromnetz nur noch einen oder höchstens zwei Tage funktionieren. Das System zur Stromerzeugung und -verteilung ist ziemlich kompliziert und genau austariert. Die zuständigen Leute aber werden höchstwahrscheinlich viel zu sehr damit beschäftigt sein, sich von Zombies auffressen zu lassen oder selbst zu Zombies zu werden (siehe Abb. 3-1), als dass man sich noch auf sie verlassen könnte.

Sehen wir den Tatsachen ins Auge: Sie werden ohnehin nicht mehr viel Strom benötigen. Im Fernsehen läuft nichts mehr, und es wird auch kein Internet mehr geben. Daher benötigen Sie nur wenig Strom, den Sie zum Glück auch selbst erzeugen können, und zwar entweder durch Sonnenenergie oder indem Sie Bewegungsenergie in elektrischen Strom umwandeln.

Abbildung 3-1: Zombiearbeiter

LEISTUNG UND ENERGIE


Wenn es um die Stromerzeugung geht, ist oft von »Energie« die Rede, aber auf elektrischen Geräten finden Sie dagegen Angaben zur »Leistung«. In welchem Zusammenhang stehen diese beiden Begriffe? Leistung ist die Energie, die pro Zeiteinheit geliefert oder verbraucht wird. Die Energie wird in der Einheit Joule (J) angegeben (benannt nach dem englischen Wissenschaftler und Bierbrauer James Joule). Für die Leistung ergibt sich daher die Einheit Joule pro Sekunde (J/s), die gewöhnlich Watt (W) genannt wird (nach dem schottischen Erfinder James Watt): Ein Watt ist ein Joule pro Sekunde.

Eine Batterie enthält eine gewisse »Menge« an Energie (gemessen in Joule). Wie schnell die Batterie geleert wird, hängt davon ab, welche Leistung Sie davon beziehen. Wenn Sie ein Gerät mit einer sehr geringen Leistungsaufnahme anschließen, braucht es ziemlich lange, bis die Batterie leer ist. Für ein Gerät mit hoher Leistungsaufnahme aber hält die gleiche Batterie nicht lange.

Tabelle 3-1 führt einige gebräuchliche elektrische Geräte und deren Leistungsaufnahme auf.

Gerät

Leistungsaufnahme (W)

Zeit zum Entleeren einer Autobatterie

Tragbares UKW-Radio

2

300 Std.

LED-Lämpchen

5

120 Std.

Lötkolben

30

20 Std.

Laptop

50

12 Std.

27“-Monitor

80

7,5 Std.

Föhn

1500

24 Min.

Heizlüfter

3000

12 Min.

Elektrodusche (Duschsystem mit eigenem Durchlauferhitzer, das das Wasser erhitzt und hochpumpt)

10.000

3,6 Min.

Tabelle 3-1: Leistungsaufnahme von gebräuchlichen Geräten

Kochen und Heizen verschlingen eine Menge Energie. Wenn Sie heißes Wasser oder eine warme Mahlzeit benötigen, sollten Sie lieber etwas verbrennen, als auf Strom zurückzugreifen.

SPIELARTEN DER ELEKTRIZITÄT


In Tabelle 3-1 sind zwar sowohl ein tragbares Radio als auch eine Elektrodusche zu finden, allerdings benötigen diese beiden Geräte unterschiedliche Arten von Elektrizität. Das stellt zum Glück aber kein Problem dar, denn mit gewissen Einschränkungen ist es möglich, die eine Form von Strom in die andere umzuwandeln. Zombies sind dazu jedoch nicht in der Lage (siehe Abb. 3-2). Geräte, die Strom benötigen, lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: in solche, die hohe Wechselspannung brauchen, und solche, die niedrige Gleichspannung erfordern. Geräte mit Gleichspannung werden oft über eine Batterie betrieben.

Abbildung 3-2: Zombies finden keinen Geschmack an Elektrizität.

NIEDRIGE GLEICHSPANNUNG

Gleichstrom mit niedriger Spannung lässt sich einfacher und auch sicherer erzeugen, verwenden und speichern als Wechselstrom. Niedrige Spannung bedeutet hier 12 V (Volt) oder weniger. Um zu verstehen, wie elektrischer Strom durch Drähte fließt, kann es hilfreich sein, sich Wasser vorzustellen, das durch ein Rohr strömt. Dieses Bild ist insbesondere nützlich, um sich den Unterschied zwischen Spannung und Stromstärke klarzumachen.

Die Spannung ähnelt dabei dem Druck im Wasserrohr. Eine hohe Spannung kann für eine höhere Leistung sorgen als eine niedrige Spannung, ebenso wie Wasser aus einer Hochdruckleitung einen Behälter viel schneller füllt als Wasser aus einer Niederdruckleitung. Allerdings ist das Bild von der Spannung als Wasserdruck nicht vollständig. Es ist besser, sich die Spannung als Höhenunterschied vorzustellen.

Im Diagramm aus Abbildung 3-3 liegt der Punkt, an dem das Wasser in das Rohr eintritt, höher als der Punkt, an dem es wieder austritt. Je größer dieser Höhenunterschied ist, umso größer ist auch die Durchflussrate. Diese Durchflussrate entspricht in der Elektrizitätslehre der Stromstärke. Sie gibt an, welche Menge an elektrischer Ladung einen Punkt pro Zeiteinheit passiert. Die Maßeinheit für die Stromstärke ist das Ampere. Die Abkürzung lautet A, allerdings werden oft auch Buchstaben wie in mA (für Milliampere) davorgesetzt. Ein Milliampere ist ein Tausendstel Ampere (1 mA = 1/1000 A).

Abbildung 3-3: Spannung und Stromstärke

Die Leistung, die ein Gerät verbraucht, können Sie berechnen, indem Sie die Spannung (in Volt) mit der Stromstärke (in Ampere) multiplizieren.

Bei der Versorgung von Niederspannungsgeräten (z. B. einem UKW-Radio) ist es wichtig, die richtige Spannung anzulegen. Zu viel Spannung führt dazu, dass ein zu großer Strom durch das Radio fließt, wodurch es zerstört werden kann, und dann ist das Radio tot. Ein Zombieradio ist natürlich das Letzte, was Sie noch brauchen! Bei zu geringer Spannung dagegen fließt zu wenig Strom, sodass das Gerät nicht richtig funktioniert. Je nach Gerät ist der akzeptable Spannungsbereich unterschiedlich groß. Ein Radio, das nach den technischen Daten eine Spannung von 6 V benötigt, kann durchaus gut mit Spannungen zwischen 4 V und 8 V laufen.

WARNUNG

Wenn Sie Geräte für niedrige Gleichspannung verwenden, müssen Sie genau darauf achten, die Batterien richtig herum anzuschließen. Anderenfalls fließt der Strom in der verkehrten Richtung durch den Apparat. Die meisten Geräte haben zwar einen eingebauten Schutz dagegen, aber wenn das nicht der Fall ist, kann das zu Beschädigungen führen.

HOHE WECHSELSPANNUNG

Da elektrische Energie bei höherer Spannung effizienter übertragen werden kann, wird für die Verteilung des Stroms an Haushalte Hochspannung verwendet. Hohe Wechselspannung unterscheidet sich sehr stark von niedriger Gleichspannung. Die Spannung beträgt entweder 120 V (in den USA) oder 220 V (praktisch überall sonst). Im Gegensatz zu einer Batterie, die einen positiven und einen negativen Anschluss hat, ändert sich bei Wechselspannung die Polarität der beiden Anschlüsse 60 Mal pro Sekunde (in den USA) bzw. 50 Mal pro Sekunde (praktisch überall sonst). Die Frequenz, also die Rate, mit der sich die Polarität ändert, wird in Hertz (Hz) angegeben: Ein Hertz entspricht einem Polaritätswechsel pro Sekunde.

Die zeitliche Änderung der Spannung einer Wechselstromquelle kann wie in Abbildung 3-4 grafisch dargestellt werden (hier für einen amerikanischen 120-V-Anschluss). Wie Sie sehen, wechselt die Spannung nicht abrupt die Richtung, sondern verläuft sanft erst in die eine und dann in die andere Richtung. Sie steigt langsam bis zu einem Spitzenwert von 150 V an und sinkt dann auf -150 V ab. Die Höchstspannung beträgt zwar auf beiden Seiten der Nulllinie mehr als 120 V, aber wir sprechen hier trotzdem von einer Spannung von 120 V, da die Leistung gleich der einer Gleichspannung von 120 V ist. Diese Angabe der Wechselstromspannung wird als quadratischer Mittelwert oder Effektivwert bezeichnet. Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie auf http://www.electronics-tutorials.ws/accircuits/rms-voltage.html.

Abbildung 3-4: Wechselspannung

Geräte für niedrige Gleichspannung werden oft über einen Adapter mit Wechselspannung versorgt, wie Sie es etwa von Ihrem Laptop oder Handy kennen. Diese Adapter wandeln die Wechselspannung in Gleichspannung um und senken dabei auch gleich die Spannung. Sofern Sie nicht über einen Wechselstromgenerator verfügen, werden Sie in der postapokalyptischen Welt aber ohnehin eher Gleichstrom mit niedriger Spannung erzeugen, den Sie dann direkt verwenden können. Mit einem sogenannten Inverter ist es zwar möglich, Gleichspannung in Wechselspannung umzuwandeln, aber...

Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Der Maker-Guidefür dieZombie-Apokalypse1
Danksagung17
Kapitel 1: Einleitung19
Wichtige technische Fertigkeiten für Überlebende20
Die Projekte für Überlebende der Apokalypse20
Erforderliche Downloads vor der Apokalypse22
Kapitel 2: Was wir über die Apokalypse wissen müssen23
Zombies24
Arten von Zombies24
Sind Zombies nun tot oder nicht?26
Wie lange werden wir von Zombies umgeben sein?26
Das Einmaleins des Überlebens nach der Apokalypse28
Ihr Zuhause28
Wasser29
Nahrung und Brennstoff30
Zombies töten30
Was trägt man zur Apokalypse?32
Gesund bleiben33
Allzeit bereit33
Andere Überlebende34
Bauteile für Projekte35
Autos35
Elektronikläden36
Die Projekte bauen37
Löten37
Mechanische Konstruktion37
Elektronische Module38
Kapitel 3: Strom erzeugen41
Leistung und Energie42
Spielarten der Elektrizität43
Niedrige Gleichspannung44
Hohe Wechselspannung45
Batterien und Akkus46
Einwegbatterien47
Wiederaufladbare Batterien und Akkus47
Batterien aufladen48
Projekt 1: Batterien mit Solarstrom aufladen48
Solarmodule48
Laderegler49
Benötigte Teile50
Aufbau51
Das Solarladegerät verwenden56
Projekt 2: Fahrradgenerator57
Benötigte Teile58
Aufbau58
Den Pedalgenerator verwenden67
Kapitel 4: Elektrizität nutzen69
Geräte über eine Autobatterie versorgen70
Zigarettenanzünderbuchsen70
USB-Anschluss72
Inverter73
Projekt 3: LED-Beleuchtung74
Benötigte Teile74
Aufbau74
Die Beleuchtung verwenden77
Projekt 4: Batterieanzeige77
Benötigte Teile78
Aufbau80
Software82
Die Batterieanzeige verwenden86
Kapitel 5: Zombiewarnanlagen89
Projekt 5: Stolperdraht90
Benötigte Teile91
Aufbau92
Die Stolperdraht-Alarmanlage verwenden98
Projekt 6: PIR-Zombiedetektor99
Benötigte Teile100
Aufbau100
Software102
Den PIR-Zombiedetektor verwenden104
PIR-Sensoren aus Plündergut104
Kapitel 6: Überwachung mit dem Raspberry Pi107
Der Raspberry Pi108
Das Raspberry Pi-System109
Benötigte Teile110
Die Stromversorgung des Systems111
Raspbian installieren112
Projekt 7: Zombies über eine USB-Webcam überwachen114
Benötigte Teile115
Aufbau115
Die Webcam verwenden122
Projekt 8: Eine drahtlose Zombieüberwachungs­anlage123
Benötigte Teile124
Aufbau125
Die WLAN-Kamera verwenden130
Kapitel 7: Türöffner und Türsensor133
Projekt 9: Türfernsteuerung134
Benötigte Teile136
Aufbau137
Türen drahtlos aus der Ferne öffnen141
Projekt 10: Türsensor143
Benötigte Teile144
Aufbau145
Software146
Den Türsensor verwenden148
Kapitel 8: Überwachung von Umwelteinflüssen151
Projekt 11: Geräuschloser Feueralarm152
Benötigte Teile153
Aufbau154
Software161
Den Feueralarm verwenden163
Projekt 12: Temperaturwarner163
Benötigte Teile164
Aufbau165
Software168
Den Temperaturwarner verwenden170
Kapitel 9: Eine Überwachungszentrale für Ihren Stützpunkt171
Projekt 13: Der Raspberry Pi als Überwachungszentrale172
Benötigte Teile173
Aufbau173
Software174
Die Überwachungszentrale verwenden181
Projekt 14: Drahtlose Überwachungszentrale mit Bluetooth181
Benötigte Teile182
Aufbau183
Software188
Die Bluetooth-Überwachungszentrale verwenden190
Kapitel 10: Zombies ablenken191
Projekt 15: Arduino-Blitzanlage192
Benötigte Teile194
Aufbau195
Software202
Die Blitzanlage verwenden204
Projekt 16: Ablenkungsgerät mit Bewegung und Ton205
Benötigte Teile206
Aufbau207
Software213
Das Ablenkungsgerät mit Bewegung und Ton verwenden216
Kapitel 11: Kommunikation mit anderen Überlebenden217
Projekt 17: Raspberry Pi-Radiosender218
Benötigte Teile219
Aufbau220
Software220
Den UKW-Sender verwenden221
Projekt 18: Raspberry Pi-Frequenzsucher224
Benötigte Teile225
Aufbau225
Software230
Den Frequenzsucher verwenden232
Projekt 19: Arduino-Morselampe232
Benötigte Teile233
Aufbau234
Software238
Die Morselampe verwenden242
Kapitel 12: Haptische Kommunikation245
Projekt 20: Stumme haptische Kommunikation mit dem Arduino245
Benötigte Teile247
Aufbau248
Software253
Die haptischen Kommunikationsgeräte verwenden257
Anhang A: Bauteile259
Elektronische Module260
Raspberry Pi und zugehörige Teile261
Kabel und Stecker261
Werkzeuge262
Elektronische Komponenten263
Sonstige Teile264
Farbcodes für Widerstände264
Anhang B: Grundlegende Fertigkeiten267
Kabel abisolieren267
Kabel verdrillen269
Löten für Einsteiger270
Drähte zusammenlöten272
Löten auf einer Platine275
Schrumpfschläuche276
Multimeter verwenden278
Gleichspannung messen280
Gleichstrom messen281
Widerstand messen282
Durchgangsprüfung283
Extras284
Anhang C: Grundkurs Arduino287
Was ist ein Arduino?287
Arduino-Software289
Die Arduino-IDE installieren290
Sketche hochladen292
Die Antizombie-Sketche installieren293
Grundlagen der Arduino-Programmierung294
Der Aufbau eines Arduino-Sketches294
Variablen und Konstanten erstellen295
Digitale Ausgänge konfigurieren295
Digitale Eingänge konfigurieren296
Digitale Eingänge mit Pullup-Widerständen stabilisieren297
Analoge Eingänge lesen298
Auf analoge Ausgänge schreiben299
Code in Steuerschleifen wiederholen299
Mit if/else zwei Bedingungen festlegen301
Logische Vergleiche302
Code in Funktionen gruppieren302
Einen Screwshield zusammenbauen304
Weitere Quellen307
Index309
www.dpunkt.de0

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