In diesem Artikel hatte ich ja kurz den Bahnbus erwähnt, der schon so einige Betriebsstunden mit dem experimentellen Antrieb hinter sich hat. Da ich gerade ein paar Fotos von dem Fahrzeug gefunden habe, muss ich sie natürlich archivieren 
Hier hat er allerdings schon so einige Belastungen auf dem Buckel. An der vorderen Stoßstange sind übrigens auch die IR Transistoren der IrDiS Steuerung zu erkennen.
Die Z-Diode
Ich war ja schon des Öfteren beim Thema Spannungsstabilisierung. Dabei sollte man auch die simpelste Variante via Z-Diode nicht aus den Augen verlieren.
Oft wird kein großer Strom benötigt, eher geht es um eine stabile Spannung bzw. eine Spannung, die innerhalb einer Schaltung generiert werden kann oder soll.
In vielen Fällen reicht ein Spannungsteiler mit Widerständen nicht aus, da dieser natürlich stark vom Stromfluss abhängig ist. In der ‚12F675 Quick & Dirty‚ Schaltung z. B. nutze ich daher die Z-Diode.
Der PIC braucht nur sehr wenig Strom um zu funktionieren, die Peripherie kann mittels Open Collector Transistoren realisiert werden. Braucht man nur einen geringen Strom, kann es auch ausreichen, einfach mit der Z-Diode zu arbeiten. Priorität hat hier der Aspekt, den µController vor Überspannung zu schützen.
Es gibt die Z-Diode für sehr viele Spannungen und in unterschiedlichsten Varianten, genaue Informationen kann mal wieder nur das Datenblatt liefern.
Ein Blick in dieses ist vor allem wegen der Kennlinie wichtig, hier kann der Bereich ersehen werden, in dem das Bauteil am wirkungsvollsten arbeitet.
Besonderheiten der Z-Diode:
Ich gebe hier als Beispiel die ZPD 2V7 an (Datenblatt). Sie stabilisiert bei einem bestimmten Stromfluss eine Spannung von ungefähr 2,7V. Ungefähr eben deshalb, weil diese Spannung sehr stark vom Strom abhängig ist. Die ZPD 2V7 arbeitet bei ca. 10-20mA in ihrem optimalen Bereich. Darüber hinaus und darunter ist sie von den 2,7V schon recht weit entfernt.
Wie im Schaltbild oben angegeben, wird der Strom mittels des Vorwiderstandes ‚R1‘ festgelegt, die Spannung wird dann direkt über der Diode abgegriffen. Zusätzlich kann natürlich auch die Differenzspannung, die über R1 abfällt, quasi parallel genutzt werden, hier wäre nur eben die Masse bzw. GND nicht mehr der Bezugspunkt.
Wichtig ist zudem, dass der maximale Strom, der dieser Schaltung entnommen werden kann, dem Gesamtstrom durch R1 entspricht. Sollte auch einleuchtend sein, wenn der Widerstand den Strom auf z.B. 25mA begrenzt, kann hinter ihm auch nicht mehr fließen.
Etwas kompliziert wird die Geschichte durch die Tatsache, dass alles, was von der Z-Spannung versorgt wird, parallel zur Diode liegt. Im schlimmsten Falle wären das 0 Ohm, ein Kurzschluss eben. Dann ist nur R1 der Strombegrenzende Faktor, die Z-Diode kann nicht mehr arbeiten, sie ist prkatisch überbrückt.
Da auch die Z-Diode durch den differentiellen Widerstand in der Gesamtschaltung berücksichtigt werden muss, kann bei präziseren Anwendungen erheblicher Aufwand bei der Berechnung notwendig werden. Die Diode und die an sie angeschlossene Last bilden dann eine Parallelschaltung, welche zu R1 in Reihe liegt. Dies hat natürlich Einfluss auf den Gesamtwiderstand, damit auf den Gesamtstrom und somit auf die Kennlinie der Z-Diode! OK, lassen wir das 
Praktisch kann man das in unseren Anwendungen vernachlässigen, wenn die Z-Diode nur für kleine Leistungen eingesetzt wird. Grundsätzlich bestimmt also R1 den Gesamtstrom. Richtig flexibel geht es, wenn statt eines Festwiderstandes für R1 ein Trimmer gewählt wird. Meist ist das aber der berühmte Schuss mit der Kanone auf die Spatzen.
In der E-12er Reihe wäre dann der gewählte Wert:
630 Ohm
(Zu den E-Reihen kommt demnächst auch noch ein Artikel!)
So weit die graue Theorie, wenn man diese Werte mal gegenrechnet und dabei auf die Kennlinie sieht, kommen schon Differenzen ans Tageslicht.
Dabei ist noch nicht berücksichtigt, dass an der Diode noch kein eigentlicher Verbraucher hängt. Aber wie so oft in der Praxis, kann man dies eher vernachlässigen. Bei Bedarf an höheren Strömen oder noch präziseren Spannungen gibt es bessere Lösungen. Um z. B. einen PIC an 12V zu betreiben, der nur die Basis eines Transistors ansteuert, ist das Ergebnis allemal ausreichend.
Da hat Murphy wohl mal wieder seine Launen…
Man hat ein Asus 1005 PE Netbook, welches irgendwann meckert, der Akku wäre fast leer. Kann aber eigentlich nicht, das Netzteil ist angeschlossen. Aber leider kommt da keine Spannung mehr heraus! Nix, 0V, praktisch aus 
Zum Glück hat der Jäger und Sammler noch ein anderes 19V/3A Netzteil im Schrank, natürlich ohne den passenden Stecker. Am Asus ist ein Winz-Hohlstecker, da werde ich wohl die Leitung kappen und an das Ersatznetzteil frickeln. Immer was neues… 
Irgendwann mal sehen, ob ich die Ursache für den Ausfall finde, aber die größte Hürde wird wohl das Öffnen des Gehäuses sein.
Weg mit der Spannung!Zu den im vorherigen Beitrag erwähnten 78’er Festspannungsreglern, gibt es noch einige Kniffe, mit denen man sie etwas flexibler einsetzen kann.
Wie der Name schon sagt, handelt es sich um integrierte Regelschaltkreise, welche eine stabile Ausgangsspannung liefern.
Nun kann es aber passieren, dass eben nicht 5V, sondern 5,7V, 7V oder 10V gewünscht sind, man einen solchen Regler aber nicht zur Hand hat oder es diesen einfach nicht gibt.
Im simpelsten Fall benötigt man statt z.B. 5V für eine Schaltung 5,7V, weil dahinter eine Diode liegt, deren Spannungsabfall man wieder abfangen möchte. Dies kommt z. B. vor, wenn man bei einem Mikrocontroller den ICSP (Programmierung in der Schaltung) Schaltungsteil aufbaut.
In so einem Fall ist die Lösung recht einfach:
Es wird eine normale Diode zwischen den GND Anschluss des Reglers und Masse geschaltet.
Der Spannungsabfall der Diode ‚zieht‘ für den Regler das (-)/Massepotential um eben den Diodenspannungsabfall hoch.
Aus Sicht des 78XX ist die Anode (+) der Diode ‚D1‘ GND, er wird also um die Differenz der Diodenspannung die Ausgangsspannung anheben.
Dieses Spielchen kann noch weiter getrieben werden.
Wenn der eng begrenzte Spannungsabfall einer Diode die Ausgangsspannung anheben kann, sollte ein einstellbarer Spannungsabfall dies auch variabel in einem größeren Bereich können.
Mit einem Trimmer bzw. Poti, lässt sich somit eine veränderbare Ausgangsspannung realisieren. Im Prinzip analog zum LM317T, dieser ist aber speziell für diesen Einsatzfall gedacht. Der Pferdefuß der „misshandelten“ 78er Regler ist nämlich u.a., dass sie niemals unter die Nennspannung des Spannungsreglers kommen können und auch die Stabilisierungseigenschaften etwas schlechter werden.
Ein wenig verbessern lässt sich die Stabilität, wenn man der Schaltung einen zusätzlichen Widerstand spendiert, hier R2.
Dieser lässt einen Strom durch R1 fließen und sorgt damit für eben den Spannungsabfall, welcher dem Regler vorgaukelt, sein GND-Potential läge um diesen Spannungsabfall höher.
Im Alltag haben sich 390-560 Ohm für R2 und 1k für R1 als brauchbar erwiesen. Auch bei dem zuerst genannten Beispiel mit der Diode kann R2 übrigens nicht schaden.
Safety first!
Eigentlich sind die 78XX Regler recht gut gegen Zerstörung durch Überlast geschützt.
Was sie jedoch gar nicht gerne mögen, ist eine Spannung am Ausgang, die höher ist, als die Eingangsspannung, das quittieren sie u. U. mit dem Ende ihres Daseins.
Solche Sachen bekommt man zum Beispiel recht gut hin, wenn man mittels eines 78er und etwas Elektronik einen Akku lädt und vergisst, diesen abzuklemmen, ehe man die Betriebsspannung abschaltet.
Damit ist die Eingangsspannung 0V, die Ausgangsspannung aber immer noch die Akkuspannung, das kann den Regler killen!
Wie im Schaltbild dargestellt, ist dieses Problem mit einer weiteren Diode (hier D1) zu lösen. Sie überbrückt quasi den Regler, die Differenz Ausgang-> Eingang, kann 0,7V nicht übersteigen, das kann der 78XX „ab“.
Ich habe mir angewöhnt, diese Diode in all meinen Spannungsversorgungen einzubauen, man weiß ja nie
Die Festspannungsregler der 78xx Serie, finden sich wohl in so ziemlich jeder Bastelkiste.
Für diejenigen, die sich noch nicht kennen:
Sie sind in der Lage, eine stabile Ausgangsspannung aus jeder min. ca. 3V höheren Eingangsspannung zu erzeugen, sind intern gegen Überstrom und zu hohe Temperatur geschützt und kosten nicht die Welt. Die Bezeichnung entspricht immer der Ausgangsspannung. Der 7805 liefert also 5V, der 7812 eben 12V und so weiter. Es gibt sie mit maximalen Ausgangsströmen von 100mA bis 5A. Wichtig ist hier der Buchstabe, der zwischen dem ’78‘ und der Spannungsangabe (z.B. 05) steht. Ein 78S05 kann z.B. max. 2A bei 5V liefern, der 78L12 100mA bei 12V. Bei der einfachen Bezeichnung ohne zusätzlichen Buchstaben sind es in der Regel 1-1,5A, ich habe beides schon in den Datenblättern gefunden. Link zu einem Beispieldatenblatt. Da es mehrere Hersteller gibt, lohnt es sich, dass zum benutzten Typ gehörende Datasheet zu benutzen.
Der Schaltungsaufbau benötigt nicht wirklich viele Bauteile. Nimmt man die Beispielaplikationen aus den verschiedenen Datenblättern und hat eine wirklich saubere Eingangsspannung und kurze Leiterbahnen, kann man C1 und C2 u. U. sogar weglassen. C3 sollte immer vorhanden sein, die 78er können schonmal schwingen. Dies bedeutet, dass die Ausgangsspannung mit recht hoher Frequenz ansteigt und abfällt, eine dahinter befindliche Schaltung kann damit natürlich nicht viel anfangen. C3 soll dies verhindern, mit 100nF als Faustformel habe ich noch nie Probleme gehabt. Aber wie gesagt, Datenblatt. Mit der gezeigten Standardschaltung kann man aber bei Strömen bis ca. 1,5A nicht viel falsch machen. Das negative Gegenstück zu den 78er-Reglern sind die 79er. Sie werden im Prinzip genauso eingesetzt wie die positiven Vertreter ihrere Art, kommen dann allerdings in die Masseleitung (-). Auch hier steht die Bezeichnung wieder für die Eigenschaften des Reglers, der 7912 liefert dementsprechend 1A bei -12V.
Ich finde es ist eine gute Idee, bereits vorhandene Netzwerke zur Steuerung von alltäglichen Vorgängen zu nutzen. Mich wundert nur, dass dies noch eher realisiert wurde.
Telefónica entwickelt Bausatz fürs Internet der Dinge | heise online.
Sicherer als CD/DVD wahrscheinlich allemal 
Nur besser nicht fallen lassen!
Neuer Speicher sichert Daten für 100 Millionen Jahre – ELEKTOR.de
Ich finde den Arduino ja wirklich klasse. Leider hatte ich bisher keine Gelegenheit, mich damit mal ausgiebig auseinander zu setzen.
Für diejenigen, die sich damit auch beschäftigen: Der ‚Arduino Due‘ ist da!
Arduino Due erschienen – ELEKTOR.de | Elektronik:.
So, nun der nächste Teil zu dem Beitrag hier.
Bitte haltet mich nicht für arrogant, ich möchte mit solchen Blogbeiträgen einfach nur versuchen, einem Elektronikfan Tipps zu geben, um erfolgreich seinem Hobby nachzugehen ohne allzuviel Theorie mit sich herum zu schleppen. Es ist aber schwierig Erfolge zu verbuchen, wenn man bestimmte Grundkenntnisse nicht hat. Beschreibt mal jemandem das Autofahren, der den Unterschied zwischen Gas und Bremse nicht kennt Wer keine Erfolge in seinem Hobby verbuchen kann, wird schnell frustriert aufgeben, das wäre schade!
Zum eigentlichen Thema! Wenn benötigt, gehe ich übrigens in den Beispielen immer von einer Betriebsspannung von 12V bei einem maximalen Strom von 1A aus.
Dieses kleine Schaltbild soll mal eine einfache Strommessung darstellen und den Stromfluss verdeutlichen. Der Strom würde vom Pluspol durch das Messgerät und den Widerstand zum Minuspol fließen. An +/- liegt währenddessen die Spannung von 12V an. Je höher der Widerstandswert ist, desto weniger Strom wird fließen. Die Baugröße des Widerstandes hat übrigens in der Realität wenig mit dessen Widerstandswert zu tun, eher mit der Leistung, die er ‚verbraten‘ kann. Egal ob mann nun den Widerstand oder das Messgerät entfernt oder die Verbindung kappt, der Stromfluss wäre unterbrochen. An +/- würde aber trotzdem die Versorgungspannung anliegen. Auch wenn der Widerstand bei mehren 1000 Ohm liegt, werden die 12V unverändert an den Eingängen zu messen sein, ebenso wenn der Widerstandswert sehr klein ist. Lediglich wenn die Stromversorgung überfordert ist, wird irgendwann auch die Eingangsspannung zusammenbrechen, davon gehe ich in den Beispielen aber nicht aus. Eine Strommessung muss also immer innerhalb des fließenden Stromes stattfinden. In der Praxis kann es durchaus vorkommen, dass man zu diesem Zweck mal ein Bauteil auslöten oder eine Leiterbahn unterbrechen muss. Es gibt allerdings mittlerweile auch Messgeräte, die den Strom u. U. ohne Eingriff in die Schaltung erfassen können, kommt auf die Gegebenheiten an.
Im Unterschied zur Strommessung wird die Spannung an den jeweiligen Bezugspunkten gemessen. Hier im Bild einfach an + und -. Zusätzlich ist rechts ein Taster ‚T‘ zu erkennen. So wie er jetzt gezeichnet ist, kann kein Strom fließen. Die Spannung wäre aber an +/- trotzdem zu messen. Beim Drücken von ‚T‘ würde wieder ein Strom fließen, die Spannung an +/- würde sich dadurch aber nicht ändern. Wenn man nun das Amperemeter aus dem ersten Bild in der gezeigten Weise in die Schaltung einfügt, würde bei geschlossenem ‚T‘ ein Stromfluss angezeigt werden. Wie hoch dieser ist, wird durch den Widerstand in der Schaltung festgelegt.
Innerhalb einer Schaltung gibt es natürlich dann auch wieder verschiedene Stellen, an denen man bestimmte Details messen kann. Hier ändern sich natürlich die Bezugspunkte und auch die Werte, die man erwarten kann. Dazu schreibe ich bei Zeiten aber noch einiges mehr Mit diesen Beispielen hier würde man die Gesamtstromaufnahme und die Betriebsspannung einer Schaltung messen.
Also nochmal als Zusammenfassung:
Strom, Spannung und NamenBei relativ vielen Anfragen die ich bekomme, werden die Begriffe Strom und Spannung bunt durcheinander gemischt. Nebenbei, in Radio + TV kommt das auch gern‘ vor 
Jedenfalls ist es sinnvoll, diese Begriffe richtig einzuordnen. Wenn man selber etwas elektronisches aufbauen möchte und dazu vielleicht auch eine kleinere Berechnung nötig ist, kommt man um ein sauberes trennen der Begriffe nicht herum. Es ist nicht möglich einen Vorwiderstand zu berechnen, wenn der Unterschied zwischen Strom, Spannung und Widerstand nicht klar ist.
In einer der letzten Emails stand z.B. in etwa das folgende:
‚In meiner Platine fließen 12 Volt bei 2 Ampere‘.
Laut mitgesendetem Stromlaufplan war es ein mit dem NE555 aufgebautes Lauflicht. 3x NE 555 mit jeweils 2 LEDs parallel, einfach Schaltung für Schaltung hintereinander geschaltet, kaskadierbar. Kann man so machen, sollte auch funktionieren, braucht aber niemals 2 Ampere, jedenfalls nicht, wenn alles richtig aufgebaut ist. Gemeint war, wie so oft, es stehen 2 A zur Versorgung zur Verfügung. Deswegen benötigt die Schaltung diese aber nicht. Man KANN dann die Stromversorgung bis zu 2 Ampere belasten, das heißt nicht, dass die Elektronik diese auch braucht. Gilt übrigens auch für PC-Netzteile! Ein 400W Netzteil KANN diese Leistung bringen, muss aber nicht. Braucht der PC weniger Strom, wird auch das Netzteil nur das liefern, was benötigt wird.
Jedenfalls ist es dann auch per Ferndiagnose via Email schwierig, den richtigen Faden zu finden. Wenn 2 LEDs 2 Ampere ziehen (mehr als 2 sind nie gleichzeitig in der Schaltung aktiv), denke ich zuerst an Kurzschluss oder ähnliches. War da aber nicht der Fall, es waren einfach falsch verbaute LEDs.
Ich versuche, URI mal aufzudröseln:
Der Widerstand hat die Einheit Ohm, Formelzeichen ‚R‘. Zum Thema Rechnen & Elektronik steht auch immer wieder was hier im Blog, einfach die Suche nutzen oder in der Kategorie ‚Elektronik‘ schauen.O.K., soviel wollte ich gar nicht schreiben. Aber zur Verdeutlichung schicke ich nachher wohl noch einen Artikel hinterher