Elektronik – Der Widerstand – Der Kurzschluss

Ich muss mal ein paar Worte zum Thema „Kurzschluss“ in Text fassen.

Gerade zu meinen Beiträgen über die Vorwiderstände von Leuchtdioden und NPN-Transistoren, werden gerne mal Anfragen gesendet, welche im Kern Missverständnisse bei der Verwendung von Widerständen im Allgemeinen deutlich machen. Oft fehlt auch einfach das Gefühl dafür, in welchen Bereichen der elektrischen Werte man sich bewegt. Sehr oft wird mir pauschal für Probleme der Begriff „Kurzschluss“ entgegengeworfen, da muss man aber gelegentlich etwas differenzierter herangehen.

Konkret ging es in einer Mail um einen Kurzschluss, der immer dann aufgetreten ist, wenn ein Mikrocontroller einen bestimmten Teil einer Schaltung gestartet hat. Der betroffene Part der Steuerung sollte über einen PIC-Controller mehrere Spulen einer Carsystemsteuerung einschalten, dabei brach augenscheinlich die Spannung zusammen, der Controller hat einen Reset durchgeführt und das Spiel begann von vorne. Es wurden Spulen getauscht, Transistoren gewechselt, neue Controller verbaut – keine Besserung. Irgendwann hat der Betreffende mich dann angeschrieben und gefragt, ob ich da helfen könnte. Grundtenor war jedesmal „Beim Einschalten gibt’s immer Kurzschluss…!“.

Später hat sich herausgestellt, dass nicht die Schaltung den Fehler produziert hat, lediglich das Labornetzteil hat sich bei Strömen über 1 Ampere abgeschaltet, was irrtümlich als Kurzschluss gewertet wurde.Leider wurden keine Messungen durchgeführt, eher so eine „Bauteiltausch auf Verdacht“ – Diagnose, die „Try & Error“-Fehlersuche führt aber doch oft zu falschen Rückschlüssen.Mit gezielten Messungen und ein paar Modifikationen haben wir das dann in den Griff bekommen.

Wie auch immer, ein plötzlich auftretender höherer Stromfluss muss nicht immer ein Kurzschluss sein. Im vorliegenden Fall war es völlig ausreichend, die Spulen mit 27 Ohm Vorwiderständen zu versehen und um einige Millisekunden versetzt einzuschalten.,

Es kommt oft einfach auf den Strom an, der zum Zeitpunkt der maximalen Belastung fließen kann und da spielen ja gerne mal Widerstandswerte eine Rolle,

Sind 10 Ohm als Vorwiderstand bei gängigen Versorgungsspannungen von 5V oder 12V für eine LED viel zu wenig, ist dies beim Widerstand von z. B. Glühlampen im Modellbau durchaus ein realer oder sogar hoher Wert. Zusätzlich gibt es oft Verwirrung bei der Einschätzung der Leistungsfähigkeit und des Leistungsbedarfs von verwendeten Netzteilen, gerne auch am und mit dem PC, für ein Labornetzteil bzw. die Stromversorgung im Hobbykeller gilt das natürlich ebenso. Es kommt eben immer darauf an, welche Komponenten ich zu welchem Zweck kombiniere.

Die Berechnung von Widerständen an sich habe ich hier schon erwähnt, vielleicht einfach mal „drüberlesen“… ;-)

Decoder einer Modellbahnlokomotive. Hier war kein kompletter Kurzschluss aufgetreten, der maximale Strom war aber über einen längeren Zeitraum knapp unter dem Limit der Sicherung.

Der Kurzschluss

Nun werfe ich also mal einen Blick auf den Begriff „Kurzschluss“. Was passiert hier?

Mal angenommen, im klassischen Fall einer (2 x 1,5V = 3V) Batterie in einer Taschenlampe ist etwas defekt und ein Stückchen Metall verbindet Plus und Minus der in Reihe geschalteten Batterien direkt.. In diesem Fall wird die Lampe mit ziemlicher Sicherheit dunkel bleiben, obwohl ein Strom fließt bzw. sie eingeschaltet ist.

Warum ist das nun so?

Die Leistungsfähigkeit der Batterie ist begrenzt. Fließt nun durch die Überbrückung der höchstmögliche Strom, können die Batterien die 3V nicht mehr zur Verfügung stellen, die Spannung bricht zusammen. Technisch gesehen hat man der LED oder dem Lämpchen in der Taschenlampe einen sehr niedrigen Widerstand parallel geschaltet, eben das Stück Metall, was den in diesem Fall echten Kurzschluss verursacht. So ein Fitzelchen Blech oder ein verirrtes Stück Kabel hat einen Widerstand von wenigen Milliohm, die Batterie wird überlastet, sie kann ihre Nennspannung von 1,5V pro Zelle einfach nicht mehr liefern.

Hätte man nun eine Stromversorgung, die genügend Leistung bietet, um die 3V aufrecht zu erhalten, würde trotz der fehlerhaften Verbindung, welche den Kurzschluss darstellt, auch die Lampe leuchten. Dummerweise würde man also zunächst keine Fehlfunktion bemerken, die Lampe funktioniert ja. Durch den extremen Stromfluss, bedingt durch den immer noch vorhandenen niedrigen Widerstand an der Fehlerstelle, wird sich diese Stelle aber in kurzer Zeit sehr stark erhitzen, hier wird der elektrische Strom einfach völlig nutzlos in Wärme umgewandelt. Irgendwann passiert dann irgendetwas. Vielleicht verkokelt die ganze Lampe oder die schwächste Stelle in der Kette der elektrisch verbundenen Bauteile gibt auf, wahrscheinlich irgend ein kleines Stückchen dünne Leitung..

Im Idealfall existiert in einem elektrischen Gerät eine Sicherung, die immer dann den Stromkreis öffnet, wenn irgendwo in der Schaltung ein Umstand auftritt, der ein ungewöhnliches Verhalten verursacht. In den meisten Fällen einen zu hohen Stromfluss. Hier würde die Sicherung ansprechen, was bei simplen Lämpchen aber, mangels Beuteil, eher nicht zu erwarten ist. Unter Umständen lohnt es sich vielleicht, bei kleineren Geräten über einen Polyswitch als rückstellende Sicherung nachzudenken ;-)

In der umgekehrten Situation kann es aber auch durchaus Kurzschlüsse geben, die nicht sofort bemerkt werden. Gerade bei durchgescheuerten Leitungen oder in schmutzigen Umgebungen sind die leitenden Materialien nicht immer metallisch blank. Hier berühren sich zwar die Leiter, durch Schmutz oder auch Oxydation ist aber ein unberechenbarer Widerstand entstanden, welcher das eigentliche Gerät an sich problemlos funktionieren lässt, trotz allem aber ein Kurzschluss vorhanden ist. Meist bemerkt man eher einen bedenklichen Geruch, kann aber bis zum Totalausfall (gerne auch auftretendem Rauch) nichts feststellen.Im Prinzip ist hier der Kurzschluss eben nicht um 0 Ohm herum zu suchen, er liegt irgendwo in einem kritischen Bereich, welcher aber die hoffentlich vorhandenen Sicherungsmaßnahmen nicht auslösen lässt. Im Zweifel kann hier eine Messung der Stromaufnahme helfen, sollte der Verdacht eines Fehlers vorhanden sein.

Lange Rede, kurzer Sinn: Nicht jeder Fehler ist ein Kurzschluss, nicht jeder Kurzschluss führt zum Fehlverhalten :-)

 

 

 

 


Vielleicht gibt’s ja ein paar passende Bauteile bei Reichelt ;-)

Sicherungen
Rückstellend


Sicherungen
Glas, 5 x 20mm


Sicherungen
Miniatur

 

 

 

Dreibeiniger 2-A-Schaltregler ersetzt lineare Regler im TO220-Gehäuse

7805_artikelfoto_www.michael-floessel.deVielleicht interessant, wenn der alte 7812 (oder vergleichbare) nicht die optimale Lösung sind oder waren:

Quelle Elektor: Dreibeiniger 2-A-Schaltregler ersetzt lineare Regler im TO220-Gehäuse

 

 

Die neue Die neue R-78B-Reihe soll pinkompatibel mit den Linearreglern sein, ein paar zusätzliche Informationen in dem verlinkten Elektor Artikel, Details beim und vom Hersteller im Datenblatt.

 

 

 

 

 

 


Elektronik? Bei Reichelt ;-)

Aktive Bauelemente

Relais

Messtechnik


 

 

Sicherung (auch in der Schaltung) prüfen

Alle paar Tage wieder kommen Anfragen, wie man eine defekte Sicherung überprüfen kann. Vielleicht auch, wenn sie denn noch in der Schaltung bzw. dem scheinbar ausgefallenen Gerät steckt. Viele Leute gehen ebenso davon aus, dass in den meisten Fällen eines Funktionsausfalls von Scheibenwischer, Fernseher & Co die Sicherung einfach eben durchgebrannt ist und nach deren Tausch alles wieder fröhlich ist…

Sinn einer Sicherung

Die Sicherung hat den Zweck, im Falle eines Fehlers, die dahinter befindliche Technik abzuschalten. Egal ob nun Schaden für den Benutzer abzuwenden ist oder das Gerät und seine Umgebung vor dem Abbrennen zu bewahren sind – die Sicherung ist sinnvoll!

Ich habe es in all den Jahren, in denen ich meine Nase ist elektronische Geräte stecke eigentlich nie erlebt, dass nicht doch irgendein besonderer Umstand dazu geführt hat, dass eine Sicherung auslöst. Wenn also ein 1 – 2 Jahre altes Stück Technik plötzlich mit durchgebrannter Glasrohrsicherung ausfällt, würde ich doch eher nicht von purer Ermüdung ausgerechnet der Schutzvorrichtung ausgehen… Will mit diesem kompletten Absatz sagen: Vorsichtig sein! Selbst wenn die Funktion nach Austausch der Sicherung (zunächst?) wieder da ist, immer sollte der Benutzer noch ein Auge darauf haben!

Funktion einer Sicherung

fuse_kfzIch beziehe mich jetzt auf Sicherungen, welche nach dem Auslösen zerstört sind. Neben diesen gibt es natürlich auch Varianten, welche zurückgesetzt werden können, diese sind hier jetzt allerdings nicht Thema. Sicherungsautomaten, Polyswitch und Co sind umfangreich genug, das ihnen eigene Artikel gewidmet werden können ;-)

 

 

fuse_grIm Allgemeinen bestehen Sicherungen aus einem elektrisch leitenden Material, welches unter definierten Umständen durchbrennt oder schmilzt, eben auch Schmelzsicherung genannt.

Ich denke jeder technisch interessierte Mensch hat schon die typischen Glasrohrsicherungen oder auch die diversen Variationen aus dem KFZ-Bereich gesehen, bei Überlast brennen sie durch und trennen den Stromkreis wie ein normaler Schalter. Wer mag, kann sich u. a. bei Wikipedia näher mit den einzelnen Typen beschäftigen.

 

Prüfen einer Sicherung

Prinzipiell soll bei normalem Betrieb der Strom möglichst unbeeinflusst in die Schaltung fließen, die Sicherung also idealerweise keinen oder nur einen geringen Widerstand aufweisen. Um sie auf Auslösung zu überprüfen reicht es in der Regel, sie aus der Halterung zu nehmen und den Widerstand zu messen bzw. einfach eine Durchgangsprüfung vorzunehmen. Da Sicherungen irgendwas um 0,xx Ohm aufweisen dürften, verhalten sie sich wie ein normales Stückchen Draht. Widerstand hoch oder kein Durchgang = Sicherung defekt!
Nebenbei: In speziellen Fällen bzw. bei Sicherungen für sehr kleine Ströme kann es in seltenen Fällen vorkommen, dass schon der Strom des Messgerätes ausreicht, um für das Durchbrennen zu sorgen! Ist meist nicht der Fall, wenn aber schon drei frisch aus der Packung genommene Exemplare hintereinander im Eimer sind, würde ich misstrauisch werden :mrgreen: Etwas Vorsicht sollte man auch walten lassen, sollte die Sicherung per Ohmmeter oder Durchgangsprüfer direkt in der Schaltung gemessen werden. Das darf nie unter Spannung (!) und auch nur bei vollständig bekannter Funktion bzw. Aufgabe der Komponenten geschehen. Im Zweifel: Strom weg und ausbauen! Wie weiter unten noch erläutert, kann im Auslösefall die komplette Betriebsspannung am Sicherungshalter anliegen, da sollte besser niemand mit den Fingern oder irgendwelchen Widerstandsmesswerkzeugen hantieren!

Es gibt aber eben auch Fälle, in denen man gerne doch eine Sicherung messtechnisch prüfen möchte, welche noch eingesetzt ist. Klassischer Fall im Auto, hier kommt man bei einigen Modellen doch recht schlecht an die Teile heran. Pferdefuß ist allerdings, dass man auch mit den Messspitzen eines Multimeters an die beiden Anschlüsse herankommen muss, oft ist das nicht weniger Fummelei ;-) Für solche Messungen eignet sich kein Ohmmeter oder Durchganspfrüfer. Hier braucht es einen Spannungsmesser, also Voltmeter bzw. Multimeter mit geeignetem Messbereich.

 

fuser_generell

In der Skizze habe ich einen sehr einfachen Stromkreis dargestellt, welcher nur aus der Stromquelle, der Sicherung und einer Lampe als Verbraucher besteht.

Ist nun alles in bester Ordnung, wird die Lampe leuchten, der Stromkreis ist geschlossen.

 

Da die Sicherung im Prinzip wegen des praktisch nicht vorhandenen Widerstandes einfach als Drahtstück wirkt, wird man bei einer Gleichspannungsprüfung keinen nennenswerten Spannungsabfall an MP1 zu MP2, also über der Sicherung, messen. Auch wenn die Lampe defekt ist bleibt dies so, die Sicherung bildet im Beispiel ja nur eine Verlängerung des (+) Pols, wenn nicht defekt eben elektrisch gesehen einfach eine Stück „Strippe“. In diesem Fall wäre allerdings die volle Batteriespannung zwischen dem (-) Pol der Stromquelle und MP1 wie auch MP2 (liegt ja beides auf gleichem Potential) zu messen. Da bei defekter Lampe der Stromkreis nicht geschlossen ist, liegt die Spannung an allem an, was direkt mit der Batterie verbunden ist und einen guten Leiter darstellt.

Ist nun aber die Sicherung an sich durchgebrannt und die Lampe in Ordnung, wird über der Sicherung, also von MP1 nach MP2, die volle Versorgungsspannung zu messen sein. Hier wirkt die Unterbrechung wie ein Schalter. Die Lampe bildet einen Verbraucher mit sehr geringem Widerstand, also auch eher die Eigenschaften eines langen Drahtes, damit liegt der (-) pol der Batterie an MP2 während (+) ja direkt mit MP1 verbunden ist. Man wird die Batteriespannung messen.

In der Praxis kann man diesen Umstand gelegentlich ausnutzen, indem man z. B. eine LED nebst Vorwiderstand parallel zu den Sicherungshaltern anbringt. Ist die Sicherung OK kann keine Spannung für die LED abfallen, sie bleibt dunkel. Ist die Sicherung defekt, liegt die Betriebsspannung an, der Ausfall wird so optisch erfassbar. Klappt natürlich nur bei geeigneten Spannungen und einfachen Verbrauchern hinter der Sicherung.

Natürlich muss der Verbraucher keine Lampe sein, von Scheibenwischermotor bis Zigarettenanzünder kann dies alles sein. Damit hat aber auch der Verbraucher durchaus andere Eigenschaften, nicht immer ist diese Messung möglich. Je komplexer eine Technik hinter der Sicherung ist, desto schwieriger wird es u. U., bei defekter Sicherung die volle Betriebsspannung an den Sicherungsanschlüssen zu messen. Ausschlaggebend ist einfach, dass der Verbraucher in der Lage ist, die Betriebsspannung auch bei durchgebrannter Sicherung überhaupt bis an deren Anschlüsse gelangen zu lassen. Mit Scheibenwischermotoren, Glühlampen und ähnlich simplen Verbrauchern wird es sicherlich einfacher sein, als auf einem PC Motherboard ;-) Hier muss gesagt sein, dass bei komplexeren Problemen auch nicht mehr der Laie ran sollte, ich wollte einfach mal eben (…) auf die Lesermails reagieren :-D

Generell sollte man solche Experimente nicht bei höheren Spannungen durchführen und auch sonst nur, wenn man seiner Sache sicher ist!

 

e-blitzBei diesem Artikel mal wieder eine Warnung:

Die im Beitrag erwähnten Vorgehensweisen dienen dem technischen Verständnis und keiner konkreten Anleitung zu diesem oder jenem Gerät! Es ist ein erheblicher Unterschied, ob ich Experimente bei der Reparatur einer LED-Taschenlampe oder eines Elektroherdes durchführe, der gesunde Menschenverstand muss einfach funktionieren. Wer nicht mit der Elektrotechnik auf „Du & Du“ steht, sollte im Zweifel immer einen Fachmann fragen oder die Finger von der Sache lassen, wenn er nicht sicher ist, welche Gefahren zu erwarten sind!

Und: NÄGEL, ALUFOLIE UND BÜROKLAMMERN SIND KEINE SICHERUNGEN :!:

 

 

 




Schnäppchen bei reichelt elektronik!

Stark reduzierte Restbestände bei Neuware


 

 

Bauteiltipp: Polyswitch, selbst rückstellende Sicherung

Polyswitch_800Jeder Mensch, der sich mit Elektronik in irgendeiner Form auseinandersetzt, kennt die Notwendigkeit von Sicherungen. Sie sind sozusagen gewollte Sollbruchstellen, welche beim Überschreiten einer bestimmten Vorgabe einen Vorgang oder eine Funktion unterbrechen. In der Regel wird in elektrischen Anlagen ein bestimmter Maximalstrom vorgegeben, der in der Einrichtung fließen darf. Wird dieser überschritten, muss abgeschaltet werden.

Gerade bei den im Modellbau und der Kleinleistungselektronik vorkommenden Anwendungen, sind große Ströme über  2-3 Ampere eher selten, dieser Beitrag hier gilt in diesem Szenario, Hausanschlüsse und Kernkraftwerke werden nicht berücksichtigt ;-)

Besonders ärgerlich ist es meist, wenn ein nachvollziehbarer Kurzschluss auftritt, der keinen Systemfehler darstellt, sondern durch Fehlbedienung im weitesten Sinne geschieht. Metallgegenstände, die versehentlich über Akkuanschlüsse gelegt wurden, Modelllokomotiven die so ungünstig entgleisen, dass ein Kurzschluss entsteht, es gibt reichlich Situationen, in denen ein zu hoher Strom fließen kann. In komplexeren Systemen kann hier eine intelligente Elektronik helfen, welche einen Überstrom feststellt und Gegenmaßnahmen ergreift, bei einfachen Anwendungen, begrenztem Platzangebot oder schlicht zu hohen Kosten scheidet diese Möglichkeit oft aus. Schmelzsicherungen sind auch kein Allheilmittel, der Aufwand für einen Austausch steht häufig in keinem Zusammenhang zur Fehlerursache.

Hier nun kann der Polyswitch gute Dienste leisten. Im Prinzip ist er ein PTC, ein Widerstand, der mit steigender Temperatur seinen Widerstandswert erhöht. Ich will hier nicht auf die Details zu dieser Bauteileart eingehen, dass findet sich u. a. auch bei Wikipedia.

Es gibt die Polyswitches mit Auslösewerten von einigen Milliampere bis hin zu einigen Ampere, neuerdings auch mit Spannungsverträglichkeit bis 230V, gängig sind allerdings derzeit die Varianten bis ca. 60V. Bei (zu) hohem Stromfluss erwärmen die Switches sich und werden bei erreichen eines bestimmten Wertes hochohmig (nicht lienar), praktisch wird der Verbraucher somit nicht mehr oder nur mit einem sehr geringen Strom versorgt. Sinkt nun die Temperatur, wird der Polyswitch wieder niederohmig, die Schaltung kann erneut arbeiten, die Sicherung hat sich quasi zurückgestellt. Ist der Fehler noch vorhanden, kommt es recht schnell zur Wiederholung des Vorganges. Im Alltag kann man dieses Verhalten auch zum Schutz vor Überhitzung einsetzten, die Wirkung ist gleich.



Nachteilig ist natürlich, dass dies keine schnelle Abschaltung ermöglicht. Zum Schutz vor Überlastung an (Modell) Motoren, Lokdecodern, Akkus oder sonstigen Bauteilen, welche eher durch längeren ‚Missbrauch‘ aufgeben, aber eine praktische Sache! In Schaltungen, welche sehr sensibel auf geringe Stromänderungen reagieren muss unter Umständen berücksichtigt werden, dass sie in kaltem Zustand einen geringen Widerstand von ca. 0,2 Ohm besitzen, abhängig auch von der Umgebungstemperatur. Im Alltag setze ich sie z. B. vor den Lokmotoren am Decoderausgang ein, da es trotz angeblichem Überlastschutz immer wieder mal Fälle von durchgebrannten Decodern bei blockierten Motoren gibt. Selbst bei Lokomotiven, welche sehr präzise eingestellt bzw. eingemessen wurden, habe ich bisher keine feststellbaren Unterschiede im Fahrverhalten bemerkt. Zur Anwendung kommen in dem Falle meist 1000 mA Polyswitches. Sie sind tolerant genug, beim Anfahren auch schwerer Züge nicht gleich abzuschalten, trennen aber sehr gut bei anhaltender Überlast.

FusecheckRecht elegant ist daneben auch die Möglichkeit, eine LED samt Vorwiderstand ‚über‘ der Sicherung anzubringen.

Löst der Polyswitch aus, fällt die komplette Spannung an seinen Anschlüssen ab und die LED signalisiert die Überlast. Klappt im Prinzip bei jeder Sicherung, man muss natürlich auf die anzutreffenden Spannungen achten und auch darauf, dass der Leuchtdiodenstrom allein nicht schon ausreicht, um die Schaltung vielleicht doch zu aktivieren. Vorsicht eben! Natürlich ginge auch ein Optokoppler, der wieder einen Transistor oder Controller oder… lassen wir das :mrgreen:

 

Passend dazu noch etwas Werbung, die Polyswitches gibt’s natürlich auch bei Reichelt ;-) In der jeweiligen Produktbeschreibung finden sich auch die Datenblätter, für einen präzisen Einsatz das A und O!

Polyswitch – Haltestrom 1100 mA


Polyswitch – Haltestrom 500 mA


Polyswitch – Haltestrom 250 mA


 

Hantek 6022BE USB Digital Oszilloskop II.

Hantek 6022BE USB Digital OszilloskopHeute bin ich mal in den Genuss gekommen, das „Hantek 6022BE USB Digital Oszilloskop“ für einige problematische Messungen zu benötigen.  Bisher waren die meisten Anwendungen, welche ich auf dem Tisch hatte, eher im niedrigen KHz-Bereich angesiedelt, heute spielen Signalimpulse im 1-5µs- Bereich eine Rolle.

Hantek_Screen_1

Obendrein werden die Impulse nur unregelmäßig und eher selten generiert, meine analoger Pedant ohne Speicher ist an dieser Stelle nutzlos. In den Momenten, in denen auf dem klassischen Oszilloskop das Signal erkennbar dargestellt wurde, entsprach es aber dem Bild, welches auch vom 6022BE generiert wird.

Natürlich ist es schwierig etwas über die Qualität der Messungen bzw. Darstellung zu schreiben, wenn man keine Kontrolle dieser vornehmen kann, da die Schaltung aber erfolgreich abgeglichen werden kann, dürften die angezeigten Signale O.K. sein, zudem sie dem entsprachen, was ich erwartet hatte.

Da zu meinem ersten Artikel zum Gerät viele Fragen aufkamen, ob sich der Kauf denn gelohnt hat, nun mal eben dieser Zwischenbericht.

Ich hatte weder Probleme mit der PC-Anbindung noch mit der Software an sich, dass Triggern einzelner Impulse hat gut funktioniert, ebenso kontinuierliche Messungen. Der genutzte PC arbeitet unter Windows 7/64 Bit mit 4GB Ram und einem AMD X2 2,5 Ghz Prozessor, dass Hantek ist mit einem USB-2 Hub verbunden, hauptsächlich um sicherzustellen, dass genügend Strom zur Verfügung steht. Ebenso kommt es an meinem alten Amilo A CY26 zum Einsatz, auch mit dem dort genutzten XP hat alles auf Anhieb funktionert. Hier muss aber gesagt werden, dass der Betrieb nur an einer USB-2 PC-Card mit zusätzlicher Stromversorgung sinnvoll ist, die internen USB-Ports des Amilo sind nur noch für die Maus zu gebrauchen. Naja, und die Geschwindigkeit dieses Methusalems ist eben nicht mehr so dolle ;-)

Nochmal mein Fazit: Für den Preis für’s Scope alles im grünen Bereich!

 



 

Berechnung LED Vorwiderstand

OK, offensichtlich gibt es Bedarf… ;-)

Grüne LED

Vorweg, eine LED sollte IMMER einen Vorwiderstand haben! Ich weiß, das es auch z.B. Fernbedienungen gibt, in denen die Sende IR-LED direkt über einen FET an der Betriebsspannung hängt. In diesen Fällen ist einfach der Innenwiderstand der Batterie ausgenutzt worden oder der RDSon des FET’s. Trotzdem keine ’saubere‘ Lösung…

Also gehen wir mal von folgendem Schaltbild aus:
Einfache LED Schaltung mit VorwiderstandEinfacher LED Anschluss mit Vorwiderstand

 

 

 

Hat man keine eindeutigen Daten zur LED zur Hand, kann man von folgenden Kerndaten ausgehen:

  • Blau Weiß:         3V, max. 20mA
  • Rot, Grün,Gelb:  2V, max.20mA

Mir ist klar, das es nicht immer genau 2V oder 3V sind, aber da man ohnehin meist auf einen Standardwiderstand einer E-Reihe zurückgreifen muss und diesen immer eine Stufe über dem berechneten Wert nehmen sollte wird, kommt das auf ’nen Schnapps‘ nicht an! Ich empfehle ohnehin, nur mit 10-15 mA zu rechnen, das schont die Stromquelle (spart Energie! ;-) ) und man ist eben auf der sicheren Seite!

Ebenso sind moderne LEDs hell genug, man muss sie nicht immer am Limit betreiben. Wenn man wirklich alles herausholen möchte, ist das Datenblatt zur LED Pflicht! Hier im Beispiel gehe ich aber von normalen 3 bzw. 5mm LEDs aus!

Wobei ich für den schnellen Einsatz mit folgenden Werten immer klar gekommen bin:

  • -5V    220R
  • -12V  560R
  • -24V 1500R

OK, zum Rechnen :-)

Man nimmt die Betriebsspannung, zieht den zu erwartenden Spanungsabfall der LED ab und Teilt das Ergebnis durch den max. Strom -> U=R*I

Darauf achten, das man richtig mit den Kommastellen umgeht! 1Ampere = 1000mA.

Beispiel mit 12V, 2V LED Spannung und 15mA LED Strom:

12V-2V = 10V (Die sollen am Vorwiderstand abfallen!)

10V:15mA = 666,6 Ohm

Im Taschenrechner ist aber 10:0,015 einzugeben, die 0,015 sind 15mA (in Ampere!)

nächstliegender Wert in z.B. der E12 Reihe wären 680 Ohm.