../icons/Logo.pngPraktische Elektronik


Für die ersten Versuche in Praktische Elektronik reicht eine Batterie.


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Batterie und Stromversorgung

Grundausstattung


Batterie und Stromversorgung

Attention >

Für Praktika

In unseren Praktika.

  • arbeiten wir mit einzelnen Bauelementen
  • ändern die Schaltungen
  • und messen in den Schaltungen.

Die Stromversorgung für unsere Praktika

  • muss uns als Personen vor elektrischen Schlägen schützen,
  • soll Bauelemente vor Zerstörung und
  • die Schaltung vor Zerstörung durch Fehlbedienung und unsere Fehler schützen.
  • Wir verwenden häufig Bauelemente, die nur mit Spannungen bis 5,5V betrieben dürfen.
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Für Projekte

Die Schaltungen unserer Projekte werden einmal aufgebaut und dann verwendet.

Diese elektronischen Geräte

  • stellen nur Anforderungen an die Stromversorgung
  • die die Benutzung des Gerätes betreffen.
  • Das Gerät, die Schaltung des Geräts selbst muss gegen Fehlbedienungen usw. schützen.
  • Die Anforderungen an die Stromversorgung sind spezifisch auf das Gerät abgestimmt.
  • Oft sind die Anforderungen geringer als für unsere Praktika.

Stromversorgung

  • Ohne Stromversorgung kommt keine Elektronik aus.
Attention :-)

Batterie

  • Am billigsten ist eine Batterie.
  • Leider verfügen sie über keine Schutz, wie wir ihn bei unseren Praktika benötigen.
  • Damit bei unseren Versuchen nicht versehentlich Bauteile beschädigt werden, sollte unsere Stromversorgung gegen Überstrom gesichert sein.
  • mit einer Batterie und einer elektronischen Sicherung können wir die viele unserer Praktika durchführen.
  • Leider ist die Spannung einer Batterie nicht besonders konstant.
  • Leider ist eine Batterie irgendwann erschöpft und muss erneuert werden.
  • Wir sollten die beliebte
    9V-Batterie nicht verwenden,
  • weil viele Bauelemente mit maximal 5,5V betreiben werden dürfen und
  • fast alle Praktika mit 5V auskommen.
Attention :-)

USB-Powerbank

  • Sehr gut ist eine USB-Powerbank geeignet.
  • Leider verfügen sie über keine Schutz, wie wir ihn bei unseren Praktika benötigen.
  • Damit bei unseren Versuchen nicht versehentlich Bauteile beschädigt werden, sollte unsere Stromversorgung gegen Überstrom gesichert sein.
  • mit einer USB-Powerbank und einer elektronischen Sicherung können wir die meisten unserer Praktika durchführen.
  • Bei Erschöpfung kann sie schnell nachgeladen werden.
  • Und sie sind im Preis unschlagbar.
  • Wir können keine USB-Powerbank gebrauchen, die sich bei geringer Belastung automatisch abschaltet.
Attention check

Labornetzgerät

  • Für Anfänger zu empfehlen sind das
  • LN-1803C (15V / 2A) für 35€ oder
  • QUATPOWER LN-1803C (18V / 3A) für 35€ (30€)
  • Das LN-1803C ist ideal als erstes Gerät für Anfänger und kann später als Zweitgerät eingesetzt werden.
  • Das KD3005D ist rundum zu empfehlen und bietet mit 74€ ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.
  • Leider schützen die meisten, einschließlich der oben genannten, nicht bei Versuchen mit empfindlichen Schaltungen wie in unseren Praktika.
  • Sie reagieren bei kleinen Strömen viel zu langsam.

Geeignete Stromversorgungen

Für die ersten Versuche

benötigen wir eine 5V Quelle mit bis zu 100mA.

  • Eine 4,5V Batterie oder
  • eine USB-Powerbank

reichen aus.

Attention attention

4,5V oder 5V

Eine höhere Spannung als 5V (z.B. 6V aus vier 1,5V-Zellen) sollte nicht verwendet werden, weil einige Bauelemente keine höhere Spannung als 5V vertragen.

  • Ein 9V-Block ist ungeeignet.

4,5V Flachbatterie

Eine 4,5V Flachbatterie ist gut für Versuche geeignet.

Flachbatterie.png
Bild 1: Flachbatterie

Sie hat zwei Kontakte, um die jeweils ein Draht gewickelt werden kann.

In der Regel sind sie nicht überall erhältlich. Daher es lohnt sich, drei Mignon (AAA)-Batterien mit einem Halter zu verwenden.

Batterien mit Halter

Für die ersten Versuche nehmen wir am besten eine Batterie mit Halter.

AAA_Batteriehalter.png
Bild 2: Batteriehalter für 3 Mignon-Zellen (AA)

rot Plus-Pol

schwarz Minus-Pol

Der Batteriehalter der Firma Reichelt hat sogar einen Ein/Ausschalter.

  • Die Batterie liefert eine Spannung von 4,5V, die für CMOS- und viele moderne Bauelemente ausreichend ist.
  • Sie liefert keine so hohen Energien, so dass es zu gravierenden Schäden kommen kann.
  • Sie ist von der Netzstromversorgung getrennt, und dadurch elektrisch sicher.
  • Die Batterie hat den Nachteil,
  • dass die Spannung nicht stabilisiert ist, aber dieses stört moderne Schaltungen selten,
  • dass sie nicht über eine Strombegrenzung verfügt, wodurch bei Fehlern Bauteile zerstört werden können.
  • Dieses gleichen wir durch eine elektronische Sicherung aus.

USB-Powerbank

Eine USB-Powerbank ist sehr gut für unsere Versuche geeignet.

  • Sie erzeugt eine stabile 5V Spannung und
  • ist frei von Störungen wie sie USB-Netzteile erzeugen.
  • Eine USB-Powerbank hat den Nachteil,
  • dass sie über keine oder zu grobe Strombegrenzung verfügt. Dadurch können bei Fehlern Bauteile zerstört werden.
  • Dieses gleichen wir durch eine elektronische Sicherung aus.

Eine kleine preiswerte USB-Powerbank reicht für uns völlig aus.

Die USB-Powerbank wird per USB-Kabel über einen Adapter an ein Steckboard angeschlossen.

Im Internet gibt es USB-Adapter für das Steckboard. Die Beschaffung und Vorbereitung wird in Adapter USB-Powerbank beschrieben.

USB-Adapter-auf-Steckboard.png
Bild 3: USB-Adapter auf einem Steckboard

Bild 3 zeigt, wie der USB-Adapter auf einem Steckboard eingesetzt werden kann. Rechts unter dem Adapter ist in die + (Plus) Leitung eine PTC-Sicherung eingesetzt.

Netzteile

Mit Netzteilen oder Netzgeräten sind Geräte gemeint, die auf die allgemeine 230V Stromversorgung zugreifen.

Durch das 230V Netz können Beeinflussungen und Fehler in oder an unsere Schaltungen gelangen. Diese Beeinflussungen sind wesentlich schwieriger zu verhindern als bei Batterien.

Wir betrachten hier nur die Stromversorgung für unsere Praktika.

Arten von Netzteilen

Im Prinzip gibt es verschiedene Arten von Netzteilen:

  • Steckernetzteile
    sind für unsere Versuche und Praktika nicht geeignet.
  • Tischnetzteile
    sind für unsere Versuche und Praktika nicht geeignet.
  • Einbaunetzteile
    sind für Anfänger und Amateure nicht geeignet.
  • Labornetzteile sind für unsere Versuche und Praktika sehr gut geeignet.
Attention attention

Vorsicht bei Steckernetzteilen

USB-Netzteile sind Steckernetzteile.

Schutzklasse_II.png Nur Netzteile mit Schutzisolierung (Schutzklasse II) einsetzen.

  • Diese Geräte sind mit dem obigen Symbol gekennzeichnet.
  • Die Berührung der Anschlüsse dieser Geräte ist für Menschen ungefährlich.
  • Steckernetzteile können dennoch Spannungen erzeugen, die empfindliche elektronische Bauelemente beschädigen oder zerstören können.

Wir experimentieren mit einzelnen elektronischen Bauelementen. Diese können schon durch relativ geringe Spannungen zerstört werden.

Wer es nicht glaubt:

MOSFET können meistens nur 20V am Gate ab.

Die Spannung eines USB-Netzteils gegen Erde liegt schon mal über 100V Wechselspannung.

50V bringen z.B einen 2N7000 garantiert um.

  • Steckernetzteile für Experimente vermeiden.
  • eine USB-Powerbank ist ideal.

Tischnetzteile

Bei Tischnetzteilen kann es zu den gleichen Problemen und Fehlern kommen wie bei Steckernetzteilen.

Schutzklasse_II.png Nur Netzteile mit Schutzisolierung (Schutzklasse II) einsetzen.

  • Diese Geräte sind mit dem obigen Symbol gekennzeichnet.
  • Die Berührung der Anschlüsse dieser Geräte ist für Menschen ungefährlich.
  • Tischnetzteile mit einem zweipoligen Netzstecker (kein Schukostecker) sind genauso problematisch wie Steckernetzteile.
  • Tischnetzteile mit einem Schukostecker, bei dem der äußere Schutzkontakt fehlt, sind genauso problematisch wie Steckernetzteile.

Schutzklasse_I.png Netzteile mit Schutzleiter (Schutzklasse I)

  • Tischnetzteile mit Schukosteckern, bei denen der äußere Schutzkontakt an den Minus- oder Pluspol des Ausgangs angeschlossen ist, können zu ungewollten Kurzschlüssen in Schaltungen führen.
  • Tischnetzteile für Experimente vermeiden.
Attention attention

Keine Einbaunetzteile

Einbaunetzteile sind etwas für Fachleute nicht für Anfänger.

  • Sie haben offene 230V Anschlüsse und
  • müssen in passende Gehäuse
  • von Fachleuten eingebaut werden.

Labornetzteile

Für den Amateure reicht meistens ein Labornetzgerät mit 0-15V und 2A völlig aus.

Allerdings arbeiten wir meistens mit Schaltungen, die hoch empfindlich sind und durch eine superschnell ansprechende elektronische Sicherungen geschützt werden müssen.

  • Für unsere Zwecke geeignete Labornetzteile sind sehr teuer einige 100€.
  • Erschwingliche Labornetzteile haben keine superschnell ansprechenden elektronischen Sicherungen für kleine Ströme.
  • Billige Labornetzteile sollen wir meiden.
  • Ein Kompromiss ist ein einfaches Labornetzteil (30€ oder 60€) und eine externe elektronische Sicherung.
  • Oder ein gutes Labornetzteil (100€) und eine externe elektronische Sicherung.
  • Einfache und gute Labornetzgeräte werden in Labornetzgerät vorgestellt.
  • Elektronische Sicherungen bauen wir selbst.

Sicherungen

Eine Sicherung ist eine sinnvolle und notwendige Ergänzung für eine Stromversorgung per Batterie. Auch andere einfache Stromversorgungen wie eine USB-Powerbank sollten damit ergänzt werden. Bei den meisten preisgünstigen Labornetzgeräten ist eine superschnelle elektronische Sicherung für kleine Ströme nötig.

PTC-Sicherung

Eine PTC-Sicherung, auch selbstrückstellende Sicherung genannt, ist sehr einfach und wirkungsvoll.

  • Sie ist ein einfaches Bauelement mit zwei Anschlüssen, die beliebig angeschlossen werden können.
  • Sie schützt unsere ersten Schaltungen bei groben Fehlern.
  • Sie ist sofort nach Behebung des Fehlers wieder betriebsbereit.
  • Sie ist sehr laaaaangsam und schützt nur vor groben Fehlern.
  • Auch langsame Labornetzgeräte sind hundert mal schneller.
  • Unserer elektronische Sicherung ist zehntausend mal so schnell.
  • Wir verwenden die
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Die PTC-Sicherung wird einfach in die + (Plus) Leitung eingeschaltet.

Am besten wird die PTC-Sicherung auf einem Steckboard eingesetzt.

PTC-Sicherung-LED.png
Bild 4: Steckboard mit PTC-Sicherung
  • Die beiden Leitungen links kommen von der Stromversorgung, einer Batterie oder einer USB-Powerbank.
  • Die rote Leitung ist die + (Plus) Leitung.
  • Schwarz ist die - (Minus) Leitung.
  • Die PTC-Sicherung ist das gelbe Bauelement links oben.
  • Es verbindet die ankommende + (Plus) Leitung mit der + (Plus) des Steckboards.
  • Die PTC-Sicherung darf mit keinem anderen Bauteil in Berührung kommen.
  • Die schwarze - (Minus) Leitung wird unmittelbar an die des Steckboards angeschlossen.
  • Ganz rechts liegen zwei Drahtbrücken, die die oberen Versorgungsleitungen des Steckboards mit den unteren verbinden.
  • In der Mitte liegen eine LED mit einem Vorwiderstand.
  • Dieser Aufbau sollte immer verwendet werden, wenn Versuche durchgeführt werden.
  • Eine PTC-Sicherung kostet etwa 0,30€, das sind 8 LED oder 1 Chip.

Elektronische Sicherung

Eine elektronische Sicherung ist besser und zuverlässiger als eine PTC-Sicherung und sollte möglichst früh aufgebaut werden.

Attention idea

Für den praktischen Einstieg in die Elektronik ist es eine gute Idee, mit dem Bau einer einfachen elektronischen Sicherung auf einem Steckboard zu beginnen. Sie reicht für die ersten Praktika völlig aus.

Im Praktikum Einfache elektronische Sicherung werden wir lernen, wie eine elektronische Sicherung funktioniert.

In dem Projekt Elektronische Sicherungen wird eine Elektronische Sicherung als Modul kann aufgebaut. Allerdings ist dazu Erfahrung im Löten von Schaltungen notwendig. Eventuell hilft ein befreundeter Elektroniker.