../icons/Logo.pngPraktische Elektronik


Für den Einsteiger in der Elektronik reicht eine Batterie als Stromversorgung.


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Stromversorgung und Netzgeräte


Stromversorgung und Netzgeräte

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Batterien reichen

  • Für die ersten Praktika reicht eine Batterie,
  • oder eine Powerbank
  • und schließlich ein einfaches Labornetzgerät

Wir benötigen im Wesentlichen zwei Arten von Stromversorgung:

  • Stromversorgung für Praktika und Entwicklung und
  • Stromversorgung für Geräte.

Die Stromversorgung für Geräte ist immer spezifisch auf die Geräte abgestimmt.

Wir konzentrieren uns hier auf die Stromversorgung für Praktika und Entwicklung.

Regeln

  • Netzgeräte für den Anschluss an das 230V-Netz werden nicht selbst gebaut
  • weil es gefährlich ist, an 230V zu basteln,
  • weil selbstgebaute Geräte Personen gefährden können und
  • weil Fertiggeräte billiger als selbstgebaute Netzgeräte sind.

Näheres ist unter Argumente gegen das Basteln von 230V Netzteilen zusammengefasst.

  • Wir verwenden
  • Fertiggeräte oder
  • Batterien

Stromversorgung für Praktika und Entwicklung

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Stromversorgung für die ersten Praktika

Für die ersten Praktika kommen wir mit einer einfachen Batterie zur Stromversorgung aus.

Eine Alternative zur Batterie ist eine USB-Powerbank. In Adapter für USB-Powerbank wird beschrieben, wie eine Powerbank über einen Adapter an ein Steckboard angeschlossen wird.

Ergänzend dazu wird in einem einführenden Praktikum elektronische Sicherung auf einem Steckboard aufgebaut.

Was benötigen wir?

Die Stromversorgung der auf dieser Site vorgestellten Schaltungen erfolgt meistens durch

  • Netzgeräte mit fest eingestellter Spannung oder
  • Batterien

Die Spannungen liegen bei maximal 24V, meistens bei

  • 5V
  • 12V
  • 3,3V

Die Ströme liegen meistens im Bereich

  • bis 200mA
  • 500mA
  • 1,5A

Elektronische Sicherung

Bei unseren Praktika und beim Aufbau von Geräten ist eine elektronische Sicherung meistens unerlässlich, um Schäden an Bauelementen zu vermeiden.

Sicherungen mit mehr als 500mA sind in der Regel nicht erforderlich,

  • weil damit empfindlichen Bauelemente nicht mehr geschützt werden können und
  • moderne Fertiggeräte über eine elektronische Sicherung verfügen,
  • die aber den maximalen Strom des Netzgerätes begrenzen.
  • Außerdem gibt es preiswerte Chips mit eingebauter Strombegrenzung.

Leider gibt es keine elektronischen Sicherungen zu kaufen, die

  • bei 3V bis 5V arbeiten,
  • bei 20mA auslösen und
  • einen geringen Spannungsabfall haben.

Eine erste elektronische Sicherung wird in Bau einer elektronischen Sicherung beschrieben. Für die meisten Versuche werden die im Projekt Elektronische Sicherungen vorgestellten ausreichen.

Labornetzgeräte

Labornetzgeräte können auf verschiedene Spannungen und Ströme eingestellt werden. Sie verfügen sowohl über eine Spannungs- als auch über eine Stromregelung. Die Umschaltung zwischen beiden erfolgt automatisch.

Geeignete Labornetzgeräte werden in Labornetzgerät behandelt.

Siehe auch Vergleich von Labornetzgeräten.

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Labornetzgerät kaufen

Ein Einsteiger, der sich ernsthaft mit Elektronik beschäftigen will, braucht ein Labornetzgerät.

Brauchbare Geräte für den Einstieg gibt es schon für 35€.

Sie sollten mit einer zusätzlichen Elektronische Sicherung betrieben werden.

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Fazit

Für unsere Praktika sind nur wenige Netzteile geeignet.

  • Labornetzteile sind geeignet.
  • Tischnetzteile oder Notebook-Netzteile sind meistens nicht geeignet.
  • Tischnetzteile oder Notebook-Netzteile mit Schuko-Stecker können geeignet sein, wenn sie
  • eine Kaltgerätebuchse oder
  • eine Kleeblattbuchse haben.
  • Steckernetzteile sind fast immer nicht geeignet.
  • keine Industrie-Netzteile
  • keine Computer-Netzteile,
  • weil nur ausgebildete Fachleute am 230V Netz arbeiten dürfen.

Geeignete Netzteile

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Nicht für Einsteiger

Die folgenden Hinweise sind nicht für Einsteiger gedacht.

Wir sollten erste Praktika mit

  • Batterien und oder
  • einem Labornetzgerät gemacht haben.
  • Wer einige Begriffe und Hinweise nicht versteht, sollte sich zunächst auf Labornetzgeräte beschränken.

Im Folgenden werden einige Arten von Netzteilen untersucht, ob sie für Praktika, Versuche und Testaufbauten in der Elektronik geeignet sind.

Netzgeraete.png
Bild 1: Spannungen gegen Erde/Schutzleiter

Es gibt zwei Arten von Netzteilen:

  • schutzisolierte Netzteile
  • Netzteile mit Schutzleiter

Die Ausgänge der Netzteile sind in der Regel nicht mit dem Schutzleiter verbunden.

  • An diesen Ausgängen können Spannungen gegen Erde/Schutzleiter anliegen.
  • Die Spannungen sind sehr hochohmig und gefährden keine Personen.
  • Die Spannungen können jedoch elektronische Bauelemente (MOS) beschädigen.

Die Ausgänge geerdeter Netzteile können mit dem Schutzleiter verbunden sein.

  • Sie haben normalerweise nur geringe Spannungen gegen Erde/Schutzleiter.
  • Sie können Brummschleifen verursachen.
  • Die Netzteile dürfen nur eine geringe Spannung (50Hz Netzfrequenz) zwischen den Ausgängen und Erde/Schutzleiter aufweisen.
  • Die Spannung sollte unter als 1V effektiv (RMS) liegen,
  • besser unter 100mV.
  • Bereits Spannungen ab 0,4V können auch digitale Elektronikschaltungen stören, Audio-Schaltungen weisen dann oft einen hohes Brummen auf.
  • Spannungen über 20V am Gate können MOSFETs beschädigen.
  • Spannungen über 40V bringen sie um.

Netzgerätestecker

Brauchbare Netzteile haben auf der Netzseite eine Gerätebuchse und auf der Niederspannungsseite meistens ein Kabel mit Hohlstecker.

  • Netzteile mit Buchse auf der 230V Seite:
  • Netzteile mit einer dreipoligen Kaltgerätebuchse oder einer Kleeblattbuchse können geeignet sein.
  • Netzteile mit einer zweipoligen Kleingerätebuchse (mit Kerben) sind meistens nicht geeignet.
  • Netzteile mit einem schmalen zweipoligen Netzstecker sind meistens nicht geeignet.
  • Netzteile mit einem Schuko-Stecker
  • können geeignet sein, wenn der metallische Schutzkontakt vorhanden ist.
  • Sie sind in der Regel nicht geeignet, wenn der Stecker nur die Kontur eines Schuko-Steckers hat.
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Bild 2: Gerätebuchsen

Notebook-Netzteil

  • Notebook-Netzteile mit schmalen zweipoligen Netzsteckern sind meistens nicht geeignet.
  • Notebook-Netzteile mit einem Schuko-Stecker haben oft eine Verbindung zum Ausgang. Der Minus-Anschluss ist dann meistens mit dem Schutzkontakt verbunden. Es treten natürlich keine störenden Spannungen auf.
  • Die Verbindung zwischen Minus-Anschluss mit dem Schutzkontakt schränkt die Verwendbarkeit des Netzteils ein:
  • Es kann nicht beliebig mit anderen Geräten (z.B. weiteres Netzteil, Oszilloskop, USB) kombiniert werden.
  • Es gibt einige Notebook-Netzteile, die keine Verbindung zum Schutzleiter haben und trotzdem eine geringe Störspannung aufweisen.
  • Netzteile für ThinkPads haben (manchmal) diese Eigenschaft.
  • Nachmessen und wer nicht weiß, wie das geht, sollte die Finger von Notebook-Netzteilen lassen.
  • Ein geeignetes Notebook-Netzteil zu finden und auszumessen, ist nichts für Einsteiger.
  • Notebook-Netzteile sind meistens ungeeignet.
  • Manche Netzteile für ThinkPads sind geeignet z.B. das
  • Lenovo 75N0119, Lenovo 42T4428
  • Original Lenovo, kein Ersatz.
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Steckernetzteil

Steckernetzteile haben nur einen zweipoligen Netzstecker und haben fast immer eine hohe Störspannung am Ausgang.

  • Steckernetzteile sind ungeeignet.

Tischnetzteil

Tischnetzteile haben einen fertig konfektionierten Anschluss an das 230V Netz und werden für verschiedene Leitungen und Ausgangsspannungen angeboten. Fast immer handelt es sich um Schaltnetzteile.

  • Sie müssen auf der 230V-Seite einen Schuko-Stecker mit Schutzkontakt haben. Bei manchen Netzteilen hat der Stecker nur ein Schuko-Profil, aber keinen dritten Kontakt.
  • Netzteile mit einem Schuko-Stecker haben oft eine Verbindung zum Ausgang. Der Minus-Anschluss ist dann mit dem Schutzkontakt verbunden. Es treten natürlich keine störenden Spannungen auf.
  • Die Verbindung zwischen Minus-Anschluss mit dem Schutzkontakt schränkt die Einsetzbarkeit des Netzteils ein:
  • Es kann nicht beliebig mit anderen Geräten (z.B. weiteres Netzteil Oszilloskop, USB) kombiniert werden.
  • Z.B. hat das MEGMEET Mango240-0500AY, 24 V-/5 A von Pollin eine Verbindung zu Minus und ist daher nicht geeignet.
  • Die Tischnetzteile der Serie GSTxxA von Mean Well sind nicht geeignet, weil sie eine Spannung zur Erde, Schutzkontakt von über 40V~ aufweisen.
  • Gute Tischnetzteile könnten geeignet sein.
  • Leider sind keine geeigneten Tischnetzteile bekannt.

Industrie-Netzteil

Industrie-Netzteile sind für den Einbau in geschlossene Geräte mit entsprechender Isolierung usw. vorgesehen.

Industrie-Netzteile dürfen nur von ausgebildetem Fachpersonal installiert werden.

Es gibt sie auch als

  • Open Frame Netzteile.

Open Frame Netzteile sind für Einsteiger und Bastler erst recht tabu.

Sie sind nicht berührungssicher und stellen hohe Anforderungen an den korrekten Umgang.

Personen können gefährdet werden.

  • Netzteile in geschlossenen Gehäusen sind weitgehend berührungssicher. Allerdings müssen 230V-Leitungen angeschlossen werden.
  • Und 230V ist nichts für Einsteiger und Bastler.
  • Ansonsten gelten für Industrie-Netzteile die gleichen Anforderungen wie für Tischnetzteile.
  • Industrie-Netzteile können auch relativ hohe Spannungen gegen Erde/Schutzleiter aufweisen. Das MEAN WELL LRS-75-24 hat z.B. 40V~ gegen den Schutzleiter.
  • Industrie-Netzteile sind für Einsteiger und Bastler ohne einschlägige Ausbildung nicht geeignet.

Computer-Netzteile

Computer-Netzteile sind spezielle Industrie-Netzteile. Sie haben meistens eine Kaltgerätebuchse.

Computer-Netzteile sind nicht geeignet, weil

  • sie nicht geschlossen sind und in ein Gehäuse eingebaut werden müssen,
  • der Masse-Anschluss (Minus von 5V und Minus von 12V) geerdet ist,
  • der Ausgang vieler Computer-Netzteile nicht für den Leerlaufbetrieb geeignet ist.
  • Manche Bastelanleitungen mit Computer-Netzteilen sind Anleitungen zur Gefährdung von Personen.
  • Computer-Netzteile sollten nicht verwendet werden.

Netzteil mit Transformator

  • Netzteile mit Transformator haben eine sehr gute Trennung vom Netz.
  • Selbst gebaute Netzteile mit Transformator sind teurer als fertige Schaltnetzteile.
  • Transformatoren müssen in geeignete Gehäuse eingebaut werden.

Sie sind nicht berührungssicher, sondern haben offene 230V Anschlüsse und stellen hohe Anforderungen an den sachgemäßen Umgang.

Personen können gefährdet werden.

  • Und 230V ist nichts für Einsteiger und Bastler.
  • Netzteile mit Transformator sind für Einsteiger und Bastler ohne entsprechende Ausbildung nicht geeignet.

Messen, ob ein Netzteil geeignet ist

  • Diese Messungen sind nichts für Einsteiger.
  • Wer die nachfolgende Beschreibung nicht vollständig versteht, sollte die Messung einem Fachmann überlassen.
  • Wer es trotzdem macht
  • gefährdet sich und andere Personen
  • riskiert einen Defekt seiner Geräte.

Zur korrekten Messung von Störspannungen unter 2V sollte ein Oszilloskop verwendet werden.

Wir benötigen mindestens ein Digitalvoltmeter mit einem Messbereich für 230V Wechselspannung und einem Eingangswiderstand von 10MΩ.

Die Messleitungen sollten sehr kurz sein, etwa 10cm.

Welche Spannung entsteht, wenn die Messleitungen kurzgeschlossen werden?

Störende Geräte ausschalten oder entfernen.

Das zu untersuchende Netzteil wird ohne Last an das Netz angeschlossen. Wir messen die effektive Wechselspannung zwischen jedem Anschluss des Ausgangs des Netzteils gegen den Schutzleiter.

Wenn die Spannung bei einem Anschlusses nahe 0V liegt, messen wir den Widerstand zwischen den Anschlüssen des Ausgangs und dem Schutzkontakt des Steckers des Netzteils. Wenn der Widerstand kleiner als 100Ω ist, ist ein Anschluss des Netzteils geerdet.

  • Zuerst das Netzteil vom Netz trennen und warten, bis sich das Netzteil entladen hat.