../icons/Logo.pngPraktische Elektronik


Wir bauen eine einfache elektronische Sicherung für unsere Versuche.


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Bau einer elektronischen Sicherung


Bau einer elektronischen Sicherung

Attention >

Alternativen

  • Wir springen hier is kalte Wasser und beginnen hier mit dem Aufbau einer Schaltung.

Wir haben zwar eine Schaltung mit Schaltbild, aber wir ignorieren die Details der Funktion.

Dafür lernen wir,

  • wie ein Praktiker beim Aufbau vorgeht und
  • wie Bauelemente aussehen.

Die Funktion der Bauelemente sehen wir uns dann später an.

Wer lieber von der Funktion der Bauelemente ausgehen möchte, beginnt mit

Eine elektronische Sicherung soll Schaltungen und Bauelemente vor Beschädigung schützen.

Wir verwenden nur kleine Spannungen aus einer 4,5V Batterie oder 5V aus einer USB-Powerbank. 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.

  • Leider sind auch die in Labornetzgeräten eingebauten elektronische Sicherungen für empfindliche Schaltungen nicht geeignet.

Wir bauen sie selbst.

Attention :-)

Für Anfänger

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.

  • Auch hier kann befreundeter Elektroniker helfen.
Attention >

Praktische Elektronik

  • Wir gehen ohne viel Theorie von einer praktischen Anwendung aus,
  • betrachten die konkreten Bauelemente und
  • setzen die Bauelemente ein.
  • Wir gehen wie in der Praxis vor:
  • bauen die Schaltung Schritt für Schritt auf,
  • testen die Schaltung bei jedem Schritt
  • und haben schließlich ein selbst gebautes nützliches Gerät.
  • Wir werden Fehler machen und daraus lernen.

Die Sicherung

Die Funktion

Wir bauen eine sehr empfindliche elektronische Sicherung. Sie löst schon bei einem fünfzigstel Ampere, 20mA aus. Die Sicherungen für unseren Haushalt sind für den tausendfachen Strom ausgelegt. Elektronik ist sehr genügsam. An unserer elektronischen Sicherung können wir sechs LEDs betreiben. Wenn das nicht reicht, können wir sie auf 50mA für 15 LEDs umschalten. Für fast alle unsere Versuche reichen 20mA oder 50mA.

Unsere elektronische Sicherung soll über eine LED anzeigen, ob sie ausgelöst hat.

Attention :-)

Keine Angst

Die nachfolgenden Darstellungen (Schaltung und Aufbau) sollen nur zeigen, wie die elektronische Sicherung letztlich aussieht.

Wir werden dann die Sicherung schrittweise aufbauen.

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

Übrigens wird die Schaltung im Praktikum Einfache elektronische Sicherungen noch einmal betrachtet.

Die Schaltung

Aber jetzt zur Schaltung, einer abstrakten Bauzeichnung der elektronischen Sicherung.

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

Die Sicherung hat zwei Eingänge U+ und U- sowie zwei Ausgänge Si+ und U-. Der Eingang U- und der Ausgang U- sind identisch.

Die LED1 zeigt an, ob die Sicherung ausgelöst hat:

Sie erlischt, wenn die Sicherung ausgelöst hat.

Links ist die Stromversorgung mit drei Batteriezellen dargestellt. Die LED2 zeigt an, dass die Stromversorgung angeschossen ist.

Der Aufbau

Wir betrachten hier, wie die elektronische Sicherung konkret aussieht, wie die Sicherung aufgebaut wird.

ElektronischeSicherung-einfach-Aufbau.png
Bild 2: Aufbau der Elektronischen Sicherung

Bild 2 zeigt den Aufbau der elektronischen Sicherung auf einem Steckboard.

Die Bauelemente in der Schaltung in Bild 1 sind im Aufbau in Bild 2 wiederzufinden.

Die Anschlüsse U+ und U- sind die Eingänge und Si+ und U- die Ausgänge der Sicherung. Über die Leitungen Bat+ und Bat- wird die Batterie angeschlossen.

Aufbau auf Steckboard

Attention attention

Kein Chaos

  • Wir bauen unsere Schaltungen auf dem Steckboard sauber strukturiert auf.
  • Damit lernen wir, wie Schaltungen später auf Platinen aufgebaut werden.
  • Wir lernen das Erstellen von Layouts von Platinen sozusagen nebenbei.

Wir betrachten zunächst, wie wir elektronischen Sicherung aufbauen.

Dazu benötigen wir ein Steckboard und die Bauelemente der Sicherung.

Steckboards

Steckboards sind hervorragend für Versuche in der Elektronik geeignet. Wie in Bild 2 werden Bauelemente mit ihren Anschlüssen in Kontakte des Steckboards gesteckt. Verbindungen werden über Drahtbrücken hergestellt.

Ein Steckboard enthält Gruppen mit je fünf Kontakten, die miteinander verbunden sind. In Bild 2 sind immer fünf übereinander liegende Kontakte verbunden. Unten befinden sich 17 Kontakt-Gruppen nebeneinander. Alle Kontakte haben einen Abstand von 2,54mm. Dieses ist der Abstand vieler Bauelemente. Die festen Abstände werden Raster genannt.

Das Steckboard in Bild 2 hat zwei Reihen von Kontakt-Gruppen die übereinander liegen. Sie haben einen Abstand von 7,62mm, d.h. 3 x 2,54mm. Diese Anstand ist auch bei vielen Bauelementen zu finden.

Ein Steckboard enthält Kontakt-Gruppen mit je fünf Kontakten. Die Kontakte unter jeweils fünf Löchern sind verbunden. In diese Löcher können die Anschlussdrähte von Bauelementen gesteckt werden.

Bauelemente

Jetzt betrachten wir Bauelemente, die wir für unsere elektronische Sicherung benötigen.

SteckbrettBauelemente.png
Bild 3: Bauelemente

Für unsere elektronische Sicherung benötigen wir nur drei Typen von Bauelementen:

  • Widerstände,
  • Leuchtdioden und
  • Transistoren.
  • Außerdem werden Drahtbrücken benötigt.
  • Ohne eine Batterie kommt die Elektronik nicht aus.
  • Alle Bauelemente sind mit Anschlussdrähten versehen.
  • Die Anschlussdrähte müssen für das Steckboard vorbereitet werden.
  • Sie werden auf eine Länge von etwa 8mm gekürzt und gegebenenfalls umgebogen.

Widerstände

Widerstände haben zwei Anschlüsse. Sie dürfen vertauscht werden. Widerstände haben einen bestimmten Wert. Die Werte der Widerstände werden durch Farbringe kodiert.

Widerstände werden meistens mir Rxx bezeichnet.

In Bild 3 sind links drei Widerstände dargestellt.

Wir verwenden für die elektronische Sicherung nur Widerstände mit 1kΩ, außer R20 mit 33Ω.

1kΩ hat braun-schwarz-schwarz-braun-braun

33Ω hat orange-orange-schwarz-gold-braun

  • Widerstände werden mit langen Anschlussdrähten geliefert. Wir biegen sie um und kürzen sie auf etwa 8mm.

In Bild 3 sind links zwei Beispiele.

Leuchtdioden

Leuchtdioden haben zwei Anschlussdrähte. Die Anschlüsse dürfen nicht vertauscht werden. Daher ist ein Draht länger. Der lange Draht ist die Anode der LED, der kurze die Kathode.

Wenn eine LED ins Steckboard gesteckt ist, kann die Anode nicht erkannt werden. In Bild 2 und Bild 3 ist die Anode jeweils mit einem Punkt markiert.

Für unser Steckboard kürzen wir die Anschlüsse der LED auf etwa 8mm. Die Anode lassen wir etwas länger. Der Abstand der Anschlüsse entspricht unserem Raster von 2,54mm.

Eigentlich haben LEDs auch einen Werte, die Farbe. Meistens erkennen wir die Farbe an der des Gehäuses. Aber es gibt auch LEDs mit glasklarem Gehäuse.

LEDs werden meistens mit LEDxx aber auch mit Dxx bezeichnet.

  • Die Anschlüsse von LEDs sollte auf 8mm und 10mm gekürzt werden.
  • Der Draht für die Anode sollte länger als der der Kathode sein. Siehe Bild 3.

Transistoren

Transistoren haben drei Anschlüsse. Die Anschlüsse dürfen nicht vertauscht werden. Die Anschlüsse werden über die Form des Gehäuses vorgegeben.

Das Gehäuse des Transistors in Bild 3 ist rund mit einer flachen Seite. In Bild 3 werden die Anschlüsse nummeriert und bezeichnet.

Transistoren haben einen Wert bzw. Typ. Er ist meistens auf den Transistor aufgedruckt. Transistoren müssen mit dem angegebenen Typ verwendet werden.

Die Belegung der Anschlüsse hängt vom Typ der Transistors ab.

Für die elektronische Sicherung benötigen wir zwei BC327.

Die Anschlüsse eines BC327 brauchen nicht gekürzt zu werden. Sie werden etwas auseinander gebogen, damit sie in das Raster des Steckboards passen.

Transistoren werden meistens mit Qxx aber auch Txx bezeichnet.

  • Die Anschlussdrähte von Transistoren brauchen nicht gekürzt zu werden. Allerdings müssen sie auf das 2,54mm Raster gebogen werden.

Drahtbrücken

Einige Verbindungen können unmittelbar über eine Kontakt-Gruppe des Steckboard erstellt werden. Oft müssen aber Kontakt-Gruppen miteinander verbunden werden. Hierfür eignen sich Drahtbrücken. Es sind isolierte Drähte mit umgebogenen Enden. Drahtbrücken gibt fertig konfektioniert mit verschiedenen Längen im Rastermaß. Die Längen sind meistens durch Farben kodiert.

Wir sollten Drahtbrücken nicht über Bauelemente verlegen. Am besten werden sie nur waagerecht und senkrecht verlegt. Dadurch ist der Aufbau übersichtlich.

Batterie

Jede Elektronik benötigt eine Stromversorgung. Wir verwenden eine Batterie. Unsere Batterie besteht aus drei Zellen. Sie werden hintereinander, in Reihe geschaltet.

AAA_Batteriehalter.png
Bild 4: Batteriehalter für drei Mignon-Zellen

Jede Zelle und damit auch die Batterie hat zwei Anschlüsse, die mit Plus + und Minus - bezeichnet werden.

  • Die Anschlüsse einer Batterie dürfen nicht vertauscht werden.

Am besten wird ein Batteriehalter für drei Mignon-Zellen verwendet. Der Batteriehalter in Bild 4 hat außerdem einen Schalter.

rot ist Plus +

schwarz ist Minus -

Die folgenden Begriffe helfen uns, die Funktion einer Elektronik zu beschreiben. Wir brauchen sie an dieser Stelle nicht vollständig zu verstehen. Im Laufe der Praxis begegnen wir ihnen immer wieder und verstehen sie immer besser.

Strom

Elektrischer Strom fließt durch elektrische Leitungen und elektronische Bauelemente. Immer wenn Elektrizität etwas bewirken soll, einen Motor antreiben, eine LED zum leuchten bringen, ist Strom nötig. In der Elektronik werden oft nur sehr kleine Ströme benötigt. Für eine LED leuchtet schon bei einem tausendstel Ampere, 1mA. Über 20mA kann eine LED durchbrennen.

Unsere elektronische Sicherung soll Bauelemente vor zu hohen Strömen sichern, vor 20mA oder 50mA.

Spannung

Batterien stellen elektrische Energie bereit. Sie können Ströme liefern. Spannungen treiben Ströme durch Bauelemente. Wir arbeiten mit Spannungen von ein paar Volt (V). Eine Batteriezelle hat 1,5V. Wir schalten drei Batteriezellen hintereinander und haben 4,5V.

Bauelemente im Steckboard

Rechts im Bild 3 sind ein Widerstand und eine LED eingesteckt und über eine Drahtbrücke verbunden. Die Batterie ist nur durch die beiden Anschlüsse angedeutet.

Liste der Bauelemente

Für den Aufbau brauchen wir eine Liste der Bauelemente, eine Stückliste.

Bauteil Typ/Wert Stück 4 Farbringe 5 Farbringe
R1, R2 R4 1,0kΩ 3 braun-schwarz-rot-gold braun-schwarz-schwarz-braun-braun
R20 33Ω 1 orange-orange-schwarz-gold orange-orange-schwarz-gold-braun
LED1 3mm, grün 1
LED2 3mm, rot 1
Q1, Q2 BC327 2
  • Widerstände sind durch Farbringe gekennzeichnet.
  • mit 4 Ringen und hellgelber Grundfarbe oder
  • mit 5 Ringen und hellblauer Grundfarbe

Grundausstattung

Alle hier benötigten Bauelemente einschließlich Batterie, Steckboard und Drahtbrücken sind in der Grundausstattung enthalten.

Attention :-)

Elektroniker sind faul

Sie geben bei den Werten der Bauelemente nicht immer den Wert voll an.

In der Schaltung Bild 1 hat

  • R20 den Wert 33Ω
  • R1 den Wert 1k

In der Liste der Bauelemente hat

  • R20 den Wert 33Ω
  • R1 den Wert 1kΩ
  • Jeder Elektroniker weiß, dass Widerstände Werte in Ω (Ohm) haben und sparen sich deshalb manchmal des Ω.

Aufbau der elektronischen Sicherung

Nachdem wir die Elemente der Schaltung kennen, beginnen wir mit mit dem Aufbau.

Wir gehen dabei Schritt für Schritt vor und prüfen nach jedem Schritt, ob der aufgebaute Teil funktioniert, testen die Teilschaltung.

Schrittweise Vorgehensweise

Die schrittweise Vorgehensweise ist eine gute Praxis, die ein Elektroniker immer anwendet:

  • Es wird immer nur ein Teil der Schaltung aufgebaut.
  • Dann wird geprüft, getestet , ob die bis dahin aufgebaute Schaltung korrekt funktioniert.

Dadurch

  • werden Fehler frühzeitig erkannt,
  • ist die Suche von Fehlern einfach und
  • werden fatale Fehler vermieden.

Tests

Oft ist es nicht möglich, unmittelbar zu testen, ob eine (Teil-) Schaltung sich korrekt verhält.

Dann ist eine zusätzliche Testschaltung nötig.

Schritt 1

Meistens ist es am besten, mit der Stromversorgung zu beginnen.

ElektronischeSicherung-einfach-Stromversorgung.png

Bild 5: Teilschaltung - Stromversorgung

Die Schaltung ist einfach:

Wir haben die drei Zellen der Batterie. An die Batterie ist der Widerstand R4 gefolgt von der LED2 angeschlossen.

  • Eine LED muss immer über einen Widerstand an die Batterie angeschlossen werden.
  • Der Pfeil der LED muss immer nach Minus - zeigen oder die LED leuchtet nicht.

Die Anschlüsse der Stromversorgung haben wir mit U+ und U- bezeichnet.

Leitungen / Verbindungen werden durch Linien dargestellt.

In einem ● Punkt werden mehrere Leitungen verbunden.

ElektronischeSicherung-einfach-Aufbau-1.png
Bild 6: Aufbau der Teilschaltung - Stromversorgung

Beim Bauen oder Ändern des Aufbaus wird die Stromversorgung/Batterie immer ausgeschaltet.

Vor dem Aufbau schalten wir die Stromversorgung/Batterie aus. Falls kein Schalter an der Batterie ist, wird eine Leitung der Batterie nicht angeschlossen.

In der Kontakt-Gruppe ganz links ist die Batterie mit Minus angeschlossen und der Widerstand R4. Mit der vierten Kontakt-Gruppe werden der Widerstand R4 und sie Kathode der LED2 verbunden. Die Anode der LED2 steckt in der fünften Kontakt-Gruppe. Über eine Drahtbrücke wird die Anode der LED2 an Batterie Plus herangeführt.

Test

Bevor wir die Stromversorgung einschalten, überprüfen wir,

  • ob alle Bauelemente und Leitungen korrekt eingesetzt wurden und
  • keine Anschlüsse vertauscht wurden.

Wenn jetzt die Stromversorgung eingeschaltet wird, sollte die LED2 leuchten.

Leuchtet die LED nicht,

Überprüfen wir, ob der lange Draht der LED rechts liegt.

Überprüfen wir, ob die Anschlüsse der Batterie korrekt angeschlossen sind.

Hat der Widerstand die Farbringe braun-schwarz-schwarz-braun-braun?

Dieser Teil des Aufbaus mutet einfach an. Ist er auch. Er ist aber sehr wichtig, weil durch eine falsch angeschlossene Stromversorgung der Rest der Schaltung gefährdet werden kann.

Schritt 2

Wir schalten die Stromversorgung aus.

Wir bauen die Teilschaltung in Bild 7 auf.

ElektronischeSicherung-einfach-2.png
Bild 7: Teilschaltung mit LED1

Die Schaltung umfasst vier weitete Bauelemente. Im wesentlichen wollen wir die LED1 zum Leuchten bringen.

ElektronischeSicherung-einfach-Aufbau-2.png
Bild 8: Aufbau der Teilschaltung mit LED1

Wir brauchen außerdem noch fünf Drahtbrücken.

Die Verbindung von Batt- zu R2 (im Schaltbild unten) ist blau hervorgehoben.

Test

Wir überprüfen, ob alle Bauelemente und Leitungen korrekt eingesetzt sind und keine Anschlüsse vertauscht wurden.

Wenn wir die Stromversorgung einschalten,

  • LED2 sollte leuchten.
  • Wenn LED2 nicht leuchtet, die Stromversorgung sofort ausschalten.
  • LED1 sollte leuchten.
  • Falls LED1 nicht leuchtet:
  • Ist der neue Aufbau korrekt?
  • Ist die LED1 falsch eingesetzt?
  • LED1 umdrehen.
  • Haben die Widerstände die korrekten Werte?

Schritt 3

Wir bauen die Sicherung vollständig auf.

Wir schalten die Stromversorgung aus.

Es werden der Widerstand R1 und der Transistor Q2 eingesetzt.

Wir haben die fertige Schaltung von Bild 1 und den Aufbau von Bild 2.

Test

Wir überprüfen, ob alle Bauelemente und Leitungen korrekt eingesetzt und keine Anschlüsse vertauscht wurden.

Wir prüfen die Schaltung wie in Schritt 2.

Damit wissen wir nicht, ob die elektronische Sicherung funktioniert.

Wir brauchen eine Testschaltung, um die Sicherung zu prüfen.

Dafür brauchen brauchen wir am Ausgang der Sicherung eine Schaltung, die die Sicherung auslöst.

Test

Oft ist die Testschaltung aufwendiger als die getestete Schaltung selbst. Das ist auch bei unserer elektronischen Sicherung der Fall.

ElektronischeSicherung-einfach-Test-1_s.png
Bild 9: Testschaltung für die elektronische Sicherung

Im Bild 9 haben wir rechts die Stromversorgung und die eigentliche elektronische Sicherung.

An die Sicherung sind drei LEDs angeschlossen, die anzeigen, ob und wie die elektronische Sicherung funktioniert.

Ganz rechts liegt die eigentliche Testschaltung. Verschiedene Widerstände können angeschlossen werden. Auch ein Kurzschluss ist möglich.

Wir benötigen eine Reihe von zusätzlichen Bauelementen.

Bauteil Typ/Wert Stück 4 Farbringe 5 Farbringe
R5 ... R8 1kΩ 4 braun-schwarz-rot-gold braun-schwarz-schwarz-braun-braun
R9 470Ω 1 gelb-violett-braun-gold gelb-violett-braun-schwarz-braun
R10 220Ω 1 rot-rot-braun-gold rot-rot-schwarz-schwarz-braun
LED3 3mm, rot 1
LED4 3mm, gelb 1
LED5 3mm, blau 1
Attention work

Testen

ist Butter und Salz der Elektronik.

  • Kein ernsthafter Elektroniker kommt ohne Tests aus.
  • Es sei denn, er steckt vorgefertigte Module zusammen.

Aufbau der Testschaltung

Während des Aufbaus ist die Batterie natürlich ausgeschaltet.

ElektronischeSicherung-einfach-Aufbau-Test-1_s.png
Bild 10: Aufbau der Testschaltung

Bild 10 zeigt, wie die Testschaltung aufgebaut wird.

Für die Testschaltung wird ein weiteres Steckboard verwendet. Es unterscheidet sich vom ersten durch mehr Kontakt-Gruppen. Es hat außerdem oben und unten je zwei Reihen mit Kontakt-Gruppen. Sie sind mit + und - bezeichnet. Alle Kontakt-Gruppen in den Reihen sind miteinander verbunden. Diese Reihen können sehr gut als Leitungen für die Stromversorgung benutzt werden.

Wir verwenden die beiden unteren und eine obere Reihe.

Die Bauelemente sind nicht beschriftet, da aus dem Zusammenhang zu ersehen ist, um welche es sich handelt. Die Anode der LEDs ist deshalb auch nicht gekennzeichnet.

Wir benötigen noch die Farbringe der Widerstände.

Wert Ringe
1kΩ braun-schwarz-schwarz-braun-braun
33Ω orange-orange-schwarz-gold-braun
470Ω gelb-violet-schwarz-schwarz-braun
220Ω rot-rot-schwarz-schwarz-braun

Für die Testleitungen TP1 ... TP4 werden einfach Drahtbrücken verwendet. Sie werden gegebenenfalls mit der Reihe Si+ verbunden.

Test

Wir überprüfen, ob alle Bauelemente und Leitungen korrekt eingesetzt sind und keine Anschlüsse vertauscht wurden.

Wenn wir die Stromversorgung einschalten, sollten alle LEDs leuchten.

Falls LED1 und/oder LED3 bis LED5 nicht leuchten, ist die Testschaltung fehlerhaft.

Die Bauelemente und Leitungen der Testschaltung überprüfen.

Test der Funktion

Bisher haben wir nur mit einfachen Tests überprüft, ob die elektronische Sicherung überhaupt funktioniert. Jetzt prüfen wir genauer ob sich die Sicherung tatsächlich so verhält, wie wir erwarten.

Eigentlich haben wir nicht genau festgelegt, wie sich die elektronische Sicherung verhalten soll.

Für eine Prüfung der Schaltung wäre dieses eigentlich nötig.

Wir gehen jedoch umgekehrt vor. Wir betrachten, wie sich die Schaltung in verschiedenen Fällen verhält, und lernen einiges über Elektronik.

Testfälle

Im Folgenden schließen wir die Testleitungen TP1 ... TP4 in verschiedenen Kombinationen an.

Fall TPx schließen Folge
1 - Alle LEDs leuchten.
2 TP1 Alle LEDs leuchten.
Keine Änderung.
3 TP1, TP2 Die grüne LED1 wird etwas dunkler.
Die rote LED3, gelbe LED4 und blaue LED5 leuchten.
4 TP1, TP2, TP3 Die grüne LED1 und die blaue LED5 sind aus.
Die rote LED3 leuchtet.
Die gelbe LED4 glimmt.
5 TP2, TP3 Die grüne LED1 ist aus.
Die rote LED3 leuchtet.
Die gelbe LED4 und die blaue LED5 glimmen.
6 TP3 Die grüne LED1 ist aus.
Die rote LED3 leuchtet.
Die gelbe LED4 und die blaue LED5 leuchten heller.
7 TP4 Die grüne LED1 ist aus.
Die rote LED3, gelbe LED4 und blaue LED5 sind aus.
8 TP1 Alle LEDs leuchten.
  • Im Fall 3 beginnt die Sicherung zu reagieren.
  • In den Fällen 4 bis 7 löst die Sicherung aus.
  • Der Fall 7 bedeutet einen Kurzschluss.
  • Im Fall 8 ist die Sicherung wieder eingeschaltet.

Verhalten der elektronischen Sicherung

Für uns reicht es zunächst einfach festzuhalten, wie sich die elektronische Sicherung verhält.

Wir stellen fest, dass sie auslöst und dann automatisch wieder einschaltet.

Wir können an dieser Stelle nicht prüfen, ob sie tatsächlich bei 20mA auslöst,

  • aber wir glauben es einfach einmal.
  • Wir werden in den Praktika

mehr über die Funktion der elektronischen Sicherung lernen.

Attention pin

Verhalten der elektronischen Sicherung

  • Wenn die Sicherung nicht ausgelöst hat, leuchtet die grüne LED1.
  • Wenn die Sicherung ausgelöst hat, leuchtet die grüne LED1 nicht.
  • Wenn die Sicherung ausgelöst hat, gibt sie noch Strom ab.
  • Wenn die Sicherung stärker belastet wird, reduziert sie die Ausgangsspannung.
  • Dieses kann durch die Helligkeit der LEDs beobachtet werden.
  • Der Ausgang der Sicherung kann kurzgeschlossen werden.
  • Wenn die Belastung der Sicherung aufgehoben wird, ist sie wieder betriebsbereit.
  • Wer genau hinschaut, wir feststellen, dass die grüne LED1 auch bei ausgelöster Sicherung noch ein wenig glimmt.
  • Wie können wir dieses Glimmen unterbinden?

Elektronische Sicherung für 50mA

Wir haben oben bereits eine Sicherung für 50mA angesprochen.

Dafür müssen wir nicht etwa eine neue Schaltung aufbauen, sondern es reicht eine sehr einfache Ergänzung.

ElektronischeSicherung-einfach.png
Bild 11: Elektronische Sicherung für 20mA und 50mA

Die Schaltung in Bild 11 entspricht der im rechten Rahmen von Bild 1.

Es wurde oberhalb von R20 ein weiterer Widerstand R50 einfügt. Er kann über eine Drahtbrücke parallel zu R20 geschaltet werden.

Wenn wir diese Drahtbrücke schließen, löst die Sicherung bei 50mA aus.

Bei offener Drahtbrücke löst die Sicherung bei 20mA aus.

In Bild 11 ist noch eine weitere Änderung enthalten:

  • parallel zu LED1 liegt der Widerstand R3.
  • Dieser Widerstand sorgt dafür, dass die LED1 bei ausgelöster Sicherung nicht mehr glimmt.
ElektronischeSicherung-einfach-Aufbau-50mA.png
Bild 12: Aufbau der elektronische Sicherung für 20mA und 50mA

Auf dem Steckboard für die erweiterte elektronische Sicherung liegt der Widerstand R50 links neben R20. Er ist über eine neue Drahtbrücke unterhalb der beiden Widerstände mit R20 verbunden. Die gelbe Drahtbrücke I50 liegt oberhalb. Das offene Ende zeigt auf die Kontaktgruppe, in die es für 50mA gesteckt werden muss.

Der Widerstand R3 liegt oberhalb der grünen LED1.

Die Kennzeichnung der Widerstände ist

Widerstand Wert Ringe
R50 22Ω rot-rot-schwarz-gold-braun
R3 10kΩ braun-schwarz-schwarz-rot-braun

Die Sicherung bei 50mA testen

Wir verwenden die gleiche Schaltung wie für 20mA in Bild 9 und Bild 10.

Allerdings setzen wir Drahtbrücke I50 ein.

Testfälle

Fall TPx schließen Folge
9 - Alle LEDs leuchten.
10 TP1, TP2, TP3 Die grüne LED1 wird etwas dunkler.
Die rote LED3, gelbe LED4 und blaue LED5 leuchten.
11 TP4 Die grüne LED1 ist aus.
Die rote LED3, gelbe LED4 und blaue LED5 sind aus.
12 TP1 Alle LEDs leuchten.
  • Im Fall 10 beginnt die Sicherung zu reagieren.
  • Im Fall 11 (Kurzschluss) schaltet die Sicherung aus.
  • Im Fall 12 ist die Sicherung wieder eingeschaltet.

Was ist anders?

Der Fall 10 (TP1, TP2, TP3) entspricht dem Fall 4 bei 20mA. Während bei 20mA die blaue LED aus ist, leuchtet sie bei 50mA. Bei 20mA wird die blaue LED nicht mehr mit Strom versorgt, bei 50mA bekommt sie noch Strom. Die grüne LED zeig bei 50mA an, dass sie Sicherung beginnt auszulösen.

Bei einem Kurzschluss schaltet die Sicherung auch bei 50mA aus.

Wir können noch unsere Maßnahme gegen das Glimmen von LED1 überprüfen:

  • Auch beim Kurzschluss glimmt die grüne LED1 nicht mehr.

Die Sicherung verwenden

  • Die Stromversorgung wird an die oberen Kontaktreihen angeschlossen.
  • die Polarität beachten.
  • Unsere Schaltungen werden an die unteren 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 20mA beginnen und
  • dann der Brücke für 50mA einsetzen.
  • 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

Attention >

Kaltes Wasser

Anfänger fühlen sich ob neuer Begriffe möglicherweise überfordert.

So ist es immer am Anfang.

Die Praktische Elektronik bietet verschiedene Wege in die Elektronik.

Am einfachsten ist es, mit dem Praktikum LED Schaltungen zu beginnen.

Wer sich bereits etwas mit Elektronik auskennt und die Funktion der elektronischen Sicherung verstehen möchte, sollte sich Einfache elektronische Sicherungen ansehen.

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

  • Sie kann bei Spannungen zwischen 3V und 12V eingesetzt werden.
  • Sie kann nur Ströme von 20mA und 50mA absichern.
  • Sie hat den Nachteil, dass sie einen Spannungsabfall von bis zu 0,6V haben kann.
  • Bei den ersten Praktika stört das nicht weiter.
Attention >

Besser sind

  • Sie wird als kleines Modul aufgebaut, das sich auf ein Steckboard stecken lässt.
  • Sie kann zwischen 3V und 18V eingesetzt werden,
  • kann Ströme von 25mA bis 500mA absichern,
  • hat einen Spannungsabfall von unter 0,1V und
  • reagiert etwa 1000 mal schneller als die elektronische Sicherung von Labornetzgeräten.
  • Wir können sie selbst bauen und
  • kostet um 5 Euro.