../icons/Logo.pngPraktische Elektronik

Bau einer elektronischen Sicherung

Eine elektronische Sicherung soll Schaltungen und Bauelemente vor Beschädigung schützen.

Wir verwenden nur kleine Spannungen aus einer 4,5V Batterie oder 5V aus einem USB-Netzteil. Diese Spannung ist für die hier verwendeten Bauelemente ungefährlich.

Aber es gibt noch den Strom.

Wenn wir beispielsweise eine LED oder gar ein Chip falsch anschließen, kann ein zu hoher Strom das Bauteil zerstören. Eine Sicherung würde helfen.

Es gibt ein paar Bauelemente, die als Sicherung dienen könnten, aber leider lösen diese so spät aus, dass das zu schützende Bauteil längst den Geist aufgegeben hat.

Eine elektronische Sicherung kann helfen. Leider gibt es keine elektronische Sicherung zu kaufen, die für unsere Zwecke geeignet wäre.

Wir bauen sie selbst.

Attention :-)

Diese Anleitung für den den Bau einer elektronischen Sicherung wendet sich an Anfänger mit keiner oder geringer Erfahrung in Elektronik.

Wer sich nicht traut:

  • Ein befreundeter Elektroniker wird sicher helfen.
Attention pin

Grundausstattung

Wir benötigen eine Reihe von Bauelementen.

Sie sind in der Grundausstattung enthalten.

Die Schaltung

Wir bauen eine sehr empfindliche elektronische Sicherung. Sie löst schon bei einem vierzigstel Ampere, 25mA aus. Die Sicherungen für unseren Haushalt sind für fast den tausendfachen Strom ausgelegt. Elektronik ist sehr genügsam. An unserer elektronischen Sicherung können wir acht LEDs betreiben. Wenn das nicht reicht, können wir sie auf 50mA für 16 LEDs umschalten. Für fast alle unsere Versuche reichen 25mA.

Aber jetzt zur Schaltung, eine abstrakte Bauzeichnung der elektronischen Sicherung.

ElektronischeSicherung-einfach.png
Bild 1: Schaltung der einfachen elektronischen Sicherung
Attention :-)

Keine Angst

Wer diese Schaltung noch nicht versteht, kann sie dennoch aufbauen und lernt einiges über die Praxis der Elektronik.

Wir wollen die Schaltung nicht im Detail betrachten, aber die enthaltenen Bauelemente.

  • Die Pfeile ganz links bezeichnen die Anschlüsse für die Batterie. Die Polarität ist wichtig. Wenn wir uns da versehen, kann unsere elektronische Sicherung durchbrennen :-(
  • Ganz rechts sind die Ausgänge der elektronischen Sicherung. Dort werden unsere Schaltungen angeschlossen. Es gibt einen positiven (Sicherung +) und einen negativen (Sicherung -) Anschluss.
  • Q1 und Q2 sind Transistoren, Bauelemente mit drei Beinen. Die Bezeichnung der Transistoren (BC337 und 2N7000) sind auf die Bauelemente aufgedruckt. Die Anschlüsse dürfen nicht vertauscht werden.
  • LED1 ist eine rote (rt) LED. Auf die LED ist keine Bezeichnung gedruckt, aber wir erkennen ihre Farbe. Die Anschlüsse einer LED dürfen nicht vertauscht werden, weil sie dann nicht leuchtet. Der Anschluss mit dem langen Draht muss an Plus angeschlossen werden. Der andere an den Widerstand R2.
  • R1, R2, Rm1 und Rm2 sind Widerstände. Die Werte der Widerstände werden über Farbringe gekennzeichnet. Es gibt Widerstände mit vier oder fünf Ringen. Die Farben der Widerstände in der Sicherung werden unten angegeben. Die Anschlüsse von Widerständen dürfen vertauscht werden.
  • TP1 bezeichnet eine Drahtbrücke, die wir offen lassen oder anschließen können. Wenn wir die Drahtbrücke schließen ist Sicherung etwas kräftiger (50mA).

Farben der Widerstände

Wert vier Ringe fünf Ringe
1kΩ braun-schwarz-rot-gold braun-schwarz-schwarz-braun-braun
22Ω rot-rot-schwarz-gold rot-rot-schwarz-gold-braun

Liste der Bauelemente

Bauteil Typ Stück
R1, R2 1,0kΩ 2
Rm1, Rm2 22Ω 2
LED1 3mm, rot 1
Q1 BC337 1
Q2 2N7000 1

Bauelemente für den Test

Wir benötigen noch ein paar Bauelemente für den Test der elektronischen Sicherung.

Bauteil Typ Stück
Lastwiderstand 100Ω 2
Test-LED 3mm, rot 1
Widerstand 1,0kΩ 1

Aufbau der Schaltung

Die Schaltung bauen wir auf einem Steckboard fest auf. Das geht ohne Löten.

Wir benötigen ein Steckboard und einige Drahtbrücken.

Pebble

Wir beginnen mit einer Darstellung, die mithilfe des Programms Pebble erstellt wurde. Sie ist etwas schematisch, stellt aber die Bauelemente so dar, wie sie auf dem Steckboard aufgebaut werden sollen.

ElektronischeSicherung-einfach-Pebble_s.png
Bild 2: Aufbau der Elektronischen Sicherung (Pebble)

Ganz links liegt die Bedienung von Pebble.

Uns interessiert nur das dargestellte Steckboard.

  • Das Steckboard besteht aus Blöcken von verbundenen Kontakten
  • Alle Kontakte der Reihen X1, Y1, X2 und Y2 sind verbunden.
  • Die Kontakte eines senkrechten Fünfer-Blocks (A-E), sowie (F-J) sind jeweils verbunden.
  • Bauelemente werden in Kontakte des Steckboards gesteckt.
  • Die einzelnen Anschlüsse liegen immer auf einem anderen Kontakt-Block.
  • Die Drahtbrücken verbinden Kontakte des Steckboards.
  • Die Drahtbrücken sind isoliert und haben blanke umgebogene Enden.
  • Oft stellt die Farbe der Drahtbrücken lediglich deren Länge dar.

In Pebble werden Widerstände nur mit drei Farbringen dargestellt. Reale Widerstände haben mindestens noch einen weiteren Ring, der meistens gold ist. Widerstände mit fünf Ringen sind in der Tabelle oben angegeben.

  • Die LED und die Widerstände rechts von der roten senkrechten Drahtbrücke sind für Testzwecke.
Attention pin

Pebble ausprobieren

Wir betrachten hier eine bereits mit Pebble erstellte schematische Darstellung. Dafür braucht Pebble selbst nicht aufgerufen zu werden.

Um Pebble dennoch auszuprobieren,

  • muss Pebble installiert werden: Siehe Pebble.
  • Dann Pebble im Browser starten.
  • Den Entwurf laden:
  • Die Datei mit dem Entwurf für Pebble hier anklicken. Dann sollte der Text in einem Texteditor angezeigt werden.
  • Den Inhalt in Pebble laden:
  • In Pebble:
  • <Load or Save>
  • <Load Circuit>

Aufbau auf Steckboard

Attention attention

Achtung elektrostatische Entladung

  • Der 2N7000 ist sehr empfindlich gegen elektrostatische Entladung.

Wir werden mit einem Problem beim Aufbau moderner Elektronik konfrontiert.

Durch Reibung können Spannungen entstehen, die sich dann durch keine Funken entladen. Wir kennen die Funken, die bei Kleidung aus Kunststoff auftreten.

Einige Bauelemente sind sehr empfindlich. Schon geringe Reibung kann sie schädigen.

So geht es

  • Der 2N7200 sollte in
  • einer metallisierten ESD-Tüte geliefert und aufbewahrt werden Sie sieht entweder metallisch oder rosa aus.
  • oder in ESD-Schaumstoff stecken. Er sieht schwarz oder rosa aus.
  • Styropor ist das Schlimmste, was wir machen können. Es bringt einen 2N7000 um :-(
  • Wir tragen Kleidung ohne Kunststoff oder Wolle. Baumwolle ist sehr gut.
  • Auf den Arbeitstisch legen wir einfache Pappe oder besser ein Platte aus unlackiertem Sperrholz.
  • Die Schaltung ist bereits aufgebaut. Nur der 2N7000 fehlt noch. Die Baugruppe oder das Steckboard liegen auf der Pappe.
  • Die Tüte mit dem 2N7000 wird auf die Pappe gelegt.
  • Bevor wir die Tüte mit dem 2N7000 öffnen, berühren wir die Pappe mit den Händen.
  • Wir entnehmen den 2N7000 und bauen ihn ein.
  • Der 2N7000 ist ziemlich nachtragend:
    wenn er falsch behandelt wurde, versagt er später nach und nach seinen Dienst.

Das ist keine Theorie, sondern praktische Erfahrung

  • Das Vorgehen einzuhalten kostet wenig Zeit.
  • Meistens geht es gut, wenn wir uns nicht daran halten.
  • Wenn es dann zu Problemen führt, verlieren wir eingesparte Zeit wieder mehrfach.

Der Aufbau auf dem Steckboard entspricht der Darstellung unter Pebble.

ElektronischeSicherung-einfach-Aufbau.png
Bild 3: Aufbau der Elektronischen Sicherung
  • Die Widerstände in Bild 3 haben fünf Ringe.
  • Die Farben von Widerständen mit vier Ringen sind oben in der Tabelle angegeben.
  • Die Farben der Widerstände müssen unbedingt beachtet werden.
  • Die Anschlüsse der Widerstände werden umgebogen und auf etwa 8mm gekürzt.
  • Die Anschlüsse der LED werden ebenfalls gekürzt.
  • Wir achten darauf, dass der lange Draht wieder etwas länger ist.
  • Im Aufbau wird der lange Anschluss nach rechts eingebaut.
  • Die Transistoren müssen mit der flachen Seite entsprechend der Darstellung eingebaut werden. Die Beine brauchen nicht gekürzt zu werden. Sie werden etwas auseinander gebogen und in einer Reihe eingebaut.
  • Die gelbe Drahtbrücke in der Mitte rechts ist offen.
  • Sie verbindet Rm2, wenn die Sicherung mit 50mA betrieben werden soll.
  • Rechts ist eine Testschaltung dargestellt.
  • Ein 100Ω Widerstand hat die Sicherung ausgelöst:
    die LED1 (links) leuchtet. Die rechte LED kann bei der Inbetriebnahme der Sicherung helfen.
  • Der 100Ω Widerstand hat die Farben: braun-schwarz-braun-gold oder braun-schwarz-schwarz-schwarz-braun.
  • Ein zweiter 100Ω Widerstand ist (noch) nicht angeschlossen.

Die Sicherung in Betrieb nehmen

Dieses ist der heikelste Teil des Aufbaus.

  • Eigentlich brauchten wir eine elektronische Sicherung, um unsere elektronische Sicherung in Betrieb zu nehmen.
  • Wir gehen entsprechend sorgfältig vor.

Wir benötigen die bereits angegebenen Widerstände und die Test-LED. Diese Testschaltung können wir nach dem Test entfernen.

1.
Sind alle Bauelemente korrekt eingebaut?
2.
Sind die Drahtbrücken korrekt eingebaut?
3.
Stimmen die Werte der Bauelemente?
4.
Wenn nachfolgend ein Fehler auftritt, die Schaltung erneut überprüfen (zurück nach 1.).
5.
Die Stromversorgung an die Sicherung anschließen.
  • Polarität beachten!
  • LED1 leuchtet nicht. Wenn sie leuchtet liegt ein Fehler vor.
6.
Eine LED in Reihe mit einem 1kΩ Widerstand and den Ausgang anschließen.
  • Wenn diese LED nicht leuchtet, die LED umdrehen
  • Wenn dieses auch nicht hilft, die LED über den 1kΩ Widerstand and die Batterie anschließen und sie so drehen, dass sie leuchtet. Wenn sie leuchtet, liegt ein Fehler in der Schaltung der Sicherung vor.
7.
Einen 100Ω Widerstand an den Ausgang anschließen.
Farben: braun-schwarz-braun-gold oder braun-schwarz-schwarz-schwarz-braun.
  • LED1 leuchtet. Wenn sie nicht leuchtet, liegt ein Fehler vor.
  • Die Test-LED sollte auch leuchten.
8.
Zwei 100Ω Widerstände parallel an den Ausgang anschließen.
  • LED1 leuchtet
  • Die Test-LED leuchtet nicht mehr.
9.
50mA testen
  • Die 50mA Drahtbrücke schließen.
  • Ein 100Ω Widerstand: LED1 leuchtet nicht, die Test-LED leuchtet.
  • Zwei 100Ω Widerstände: LED1 leuchtet, die Test-LED auch.
10.
Test bestanden
  • Alle Bauelemente am Ausgang (Test-LED, 100Ω Widerstände, 1kΩ Widerstand) entfernen.

Die Sicherung verwenden

  • Die Stromversorgung wird an die unteren Kontaktreihen angeschlossen.
  • die Polarität beachten.
  • Die Schaltungen werden an die oberen Kontaktreihen angeschlossen.
  • Wenn wir uns später hier mit der Polarität versehen, hilft uns die Sicherung.
  • Wenn 50mA verwendet werden soll,
  • beim ersten Test einer Schaltung zunächst mit 25mA beginnen.
  • Die elektronische Sicherung schaltet nicht wie eine normale Sicherung ganz ab, sondern begrenzt den Strom.
  • Deshalb leuchtet manchmal eine LED am Ausgang der Sicherung obwohl diese ausgelöst hat.
  • Dieses ist bei der Suche von Fehlern vorteilhaft.

Elektronische Sicherungen

Die hier vorgestellte elektronische Sicherung wird uns bei den ersten Versuchen und Schaltungen gute Dienste leisten.

Besser sind die