Der Widerstand: Wer braucht „dicke Dinger“?

Artikelfoto Widerstand - www.michael-floessel.deIch schreibe diesen Artikel vornehmlich wieder für all jene Elektronikbegeisterte, die gerne mit diesem Hobby ihre Freizeit verbringen. Die gerne löten und sich an kleinen Schaltungen erfreuen, welche man eben im eigenen Hobbykeller realisieren kann. Soweit möglich, umgehe ich die tiefe Theorie der Physik. Es geht mir, wie oft, eher darum, etwas Transparenz zu schaffen. Na, zumindest einen kleinen Teil dazu beizutragen ;-)

Ehrlich ist es doch auch so: Um eine LED leuchten zu lassen, muss nicht unbedingt ein Elektronenmodell bemüht werden. Kann man machen, muss man aber nicht. Umgekehrt ist es aber leider auch so, dass ständiges „Try & Error“ eher frustrierend und unter Umständen auch gefährlich ist. Meist kommt man über einen gewissen Grad an Zufallserfolgen nicht hinaus.

Ist auch ziemlich egal, ich schreib‘ das jetzt hier mal auf. Auslöser für den Gedanken diesen Blogpost nun zu tippen, sind mal wieder die Frage- und Kritikmails. Um genau zu sein, eine bestimmte.

Über die Weihnachtstage habe ich erneut die elektrische Post etwas sortiert und bemerkt, dass neben den Leuchtdioden, auch die Widerstände mit einigen Fehleinschätzungen verwendet werden. Im Gegensatz zur LED, quittiert ein Widerstand nicht gleich den Dienst bei fehlerhaftem Einsatz, weshalb falsche Anwendungen oder Dimensionierungen oft unbemerkt bleiben. Die Ausnahme bildet natürlich eine extreme Überlastung, dann haben auch diese Bauelemente keine Chance :-) Die lange Vorgeschichte schreibe ich jetzt übrigens nur, weil ich natürlich wieder die, sicherlich manchmal angebrachten aber zum Artikelumfang unpassenden, Bemerkungen in der Art von „…wer das nicht weiß, sollte die Finger von der Elektronik lassen“ vor mir sehe. Ihr versteht vielleicht, was ich meine…

Leider sind viele Fehlinformationen sehr tief verankert, wie ich mit dem folgendem Beispiel mal anführen möchte.

KFZ Buchse mit USB-AdapterDas Ding mit der Dimensionierung

 

Der Beginn eines längeren Nachrichtenaustausches, war in etwa der folgende Satz: „… da ja die Batterie im Auto so viele Ampere hat, muss ein Widerstand rein, der eben auch sehr groß sein dürfte.“

Planerisch war vom Schreiber der permanente Anschluss eines USB-Ladeadapters beabsichtigt der, parallel zum Zigarettenanzünder, fest angeschlossen werden sollte. Als sozusagen „Spannungsreglung“, hatte der Schreiber einen Hochlastwiderstand in Reihe zum Ladeadapter vorgesehen. Weil die zu ladenden Geräte keine 46 Ampere benötigen und seine Batterie ja immer soviel Power bringt, muss man wohl was gegen den Strom unternehmen. Kern der Frage war eine Bezugsquelle für entsprechende, in den Abmessungen kleine, Hochlastwiderstände. Besser mit noch mehr Power, eben wegen der vielen Ampere. Das der wohl bereits vorhandene Ladeadapter schon alles notwendige mitbringt, ging zunächst völlig unter.

Der Schreiber hatte schon in diversen (Facebook?) Gruppen gefragt, war aber mit den Antworten nicht einverstanden. Ich kann mir natürlich gut vorstellen, was da los war.

Die Fehleinschätzung, dass eine Autobatterie zu viel Strom für orgnungsgemäß betriebene und dafür vorgesehene Geräte liefert, ließ sich noch gut mit Erklärungen korrigieren. Das aber grundsätzlich nicht die Belastungsfähigkeit einzelner Bauteile, der Leitsungsfähigkeit der Stromquelle überlegen sein muss, wollte er mir nicht glauben.

Lediglich die Erkenntnis, dass ja der Ladeadapter schon die Wandlung von 12V zu 5V vornimmt, leuchtete ein. Ebenso der Umstand, dass es doch ein wenig anderer Technik bedarf, wenn die bekannten Adapter größenmäßig durchaus in die geschlossene Faust passen. Pure Widerstände können das nicht sein.

Der Gedankenfehler lag eher bei der Tatsache, dass das Teil eben nicht an der Steckbuchse des Autos, sonder fest verdrahtet montiert werden sollte. Irgendwie war da wohl etwas Verwirrung über die Regelelekronik entstanden. Prinzipiell kam der Fehler eben daher, dass er eigentlich nicht über einen Laderegler, sondern über einen Vorwiderstand nachgegrübelt hat, die von ihm gefundenen Bauteile aber bestenfalls zum Maschinenraum der Titanic gepasst hätten. Da lief dann alles irgendwann durcheinander. Im Grunde sollte eigentlich nur das besagte Ladegerät aus dem Gehäuse entfernt und irgendwo im Fahrzeug montiert werden. Die Diskussion zog sich allerdings über einige Tage hin, immer wieder endete alles mit Fragen zum Vorwiderstand.

Klar, wenn die Grundvoraussetzungen falsch interpretiert werden, kann man sogar mit unpassenden Zahlen zu überprüfbaren Rechenergebnissen kommen.

In der Rechnung des Schreibers, liefert eben die Batterie besagte 46 Ampere bei 12 Volt. USB-Schnittstellen in solchen Ladeadaptern stellen 5V zur Verfügung, sein Adapter maximal 2 Ampere pro Port, 2 Ports besitzt das Teil. Er ging nun von folgendem aus:

12V – 5V = 7V, die zuviel sind. Die Batterie bringt 46 Ampere, bleiben abzüglich der 2 x 2 Ampere für die beiden Ladebuchsen 42 Ampere übrig. U * I = P soll also konkret bedeuten: 7V  * 42 A = 294 Watt. Tja, und er suchte eben Widerstände, die das „verpacken“. Uff! Am Ende ist das Projekt übrigens gescheitert, die eckigen Löcher für die USB-Buchsen waren wohl doch die ärgste Hürde, nun gut.

Um die Sache abzurunden noch eine kleine Erläuterung, wo welcher Wert bei solchen Berechnungen hingehört. Der Stom muss dem entsprechen, was im Maximalfall fließen kann. Daneben ist entscheidend, welche Spannung dann real am Widerstand abfällt.

Einfache LED Schaltung mit VorwiderstandBeispiel:

Eine klassische grüne LED, max. 20mA

Spannung an der LED = 2V

Speisespannung 12V

Spannungsabfall am Vorwiderstand dann folgerichtig 10V

Bei U * I = P, sind dies dann 10V x 0,02A = 0,2W = 200mW. Der klassische 1/4 Watt Widerstand, würde bestens passen. Man muss eben das in die Berechnung einbeziehen, was auch real ist.

Würde der Vorwiderstand so gewählt, dass nur 10mA fließen, wäre auch die Leistung halbiert, welche in dem Widerstand in Wärme umgesetzt wird. Dann sind es eben nur noch 100mW, die das Bauteil an Belastung ertragen muss. Völlig unabhängig davon, ob die Batterie oder das Netzteil nun 1 oder 10 Ampere liefern könnten.

Es käme ja auch niemand auf die Idee, Widerstände in die Zuleitungen zum Fernseher zu installieren, nur weil der Power auf der Leitung, auch für die Waschmaschine ausreicht, oder?

Ich habe schon des öfteren ausführlichere Hinweise zur Berechnung von Bauteilen hier veröffentlicht, zum Abschluss eine kleine Liste, bzw. die Links dazu:

Strom, Spannung, Widerstand, Kennzeichnungen – 1

Strom, Spannung, Widerstand, Kennzeichnungen – 2

Lampen, LEDs, Helligkeit, Poti, Trimmer…

Berechnung des Stromverbrauchs mal zerlegt

Eselsbrücke: Farbcodes auf Widerständen

 

 

 

ESO – EMS Knowledge Base – Entwicklung

Zugegeben, bei elektronischen Arbeiten im heimischen Hobbykeller wird man eher von Hand löten und bestücken. Zusätzlich ist irgendwann der Punkt erreicht, an dem ein manuelles „Handling“ von bestimmten Baugrößen einfach nicht mehr machbar ist.

Aus der Vergangenheit kenne ich das Fertigen von Schaltungsträgern via Automat, ein Vorgang, der mich immer wieder fasziniert. Für Interessierte und Leute mit Bedarf, stelle ich mal ein Video ein, welches Einblicke in diverse professionelle Platinenfertigungstechniken gewährt.

 

OK, die Grenze zwischen Firmenauftritt und Allgemeininformation ist vielleicht verschwommen, trotzdem möchte ich auf die Knowledge Base hinweisen, die von der Firma ‚ESO Electronic‘ angeboten wird:

ESO – EMS Knowledge Base – Entwicklung.

 

 

 

Anode/Kathode bei SMD LEDs

Da es auch zu diesem Thema immer wieder Fragen gibt, habe ich einfach mal ein paar Fotos von SMD LEDs beschriftet. Die Sammlung beinhaltet aber garantiert nicht annähernd alle Bauformen! Bei 3 bzw. 5mm LEDs sieht’s übrigens so aus.

Sicherheit bringt aber immer nur das Datenblatt, im Zweifel auch durchmessen bzw. über einen Vorwiderstand Spannung anlegen!

Und denkt dran:

  • Anode=positiv=(+)
  • Kathode=negativ=(-)

 

 

 

 

SMD 2 THT Spider :-)

SMD2THT_SpiderSo manches mal wäre es gut, wenn moderne Elektronik etwas größer wäre. Im aktuellen Fall möchte ich gerne eine Versuchsplatine auf Lochraster aufbauen. Das passende IC steht mir aber nur als SMD-Version zur Verfügung, also dann wieder ein wenig frickeln, SMD goes THT eben :-)

Am Rande erwähnt: Ich habe es nicht so mit den Spinnentieren…! Den biologischen, lebenden, krabbelnden… Ihr könnt Euch vielleicht vorstellen, dass man durchaus mal zusammenzucken kann, wenn das abgebildete Teil im (noch dunklen) Keller auf dem Arbeitstisch liegt :mrgreen:

Im ersten Anlauf wollte ich zunächst eine Adapterlösung mit Sockel bauen, für die aktuelle Anwendung ist das aber unnötig bzw. vielleicht sogar von Nachteil.

SMD2THT_HeaderAlso IC einspannen und verzinnen…

 

 

SMD2THT_Holder… mit Kupferlackdraht etwas anschlussfreundlicher gestalten…

 

 

 

 

 

SMD2THT_Spider… ekeliges Aussehen erzeugen…

 

 

 

 

 

 

SMD2THT_Top

 

und montieren!

 

 

 

 

 

 

 

SMD2THT_Bottom

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aufbauen will ich übrigens mal wieder einen Spannungswandler von 1,2V auf mindestens 3V, wahrscheinlich deutlich höher. Diesmal mit dem PR4404 statt dem PR4402, dieser kann rund 300mA liefern, also deutlich mehr als der 4402. Neben dem Vorteil wenige externe Bauteile zu benötigen, reizt mich einfach die Tatsache, dass die Bauteile eigentlich als LED-Treiber gedacht sind ;-) Wenn’s funktioniert, werdet Ihr es hier lesen :-D

 

 

Sieben Sünden beim Leiterplatten-Design

Entwicklungsplatine IrDiS - www.michael-floessel.deIrgendwann kommt ein (Hobby) Elektroniker mal in die Verlegenheit, dass er eine Platine fertigen lassen will oder muss. Geeignete Software gibt es im Netz, teilweise sogar kostenlos, wenn man einige Einschränkungen akzeptieren kann, welche bei kleineren Projekten meist ohnehin keine tragende Rolle spielen. Je nach Umfang, kann so ein Vorhaben auch schon einige Euros aus der Geldbörse ziehen, man sollte sich so gut wie es geht vorbereiten, Fehler sind meist nur mit viel Mühe zu beheben, wenn überhaupt. Elektronikpraxis hat hier (mal wieder :-) ) das Problem erkannt und Tipps erarbeitet, welche helfen können, Fehler zu vermeiden:

Sieben Sünden beim Leiterplatten-Design.

Ich habe selber schon erlebt, dass nach der Lieferung der Platinen auf einmal die Pads eines Bauteiles spiegelverkehrt sind, trotz aller Sorgfalt im Vorfeld. Das ist nicht nur ärgerlich, im schlimmsten Fall sind die PCB’s reif zur Entsorgung. Ebenso schön ist es, wenn eine Schaltung nur beim Labormuster funktioniert, nicht aber bei der gedruckten Schaltung. Schuld kann z. B. das Design der Leiterbahnen sein, vielleicht eine Einstreuung der Nachbarbahn oder eine Masseschleife? Ärgerlich allemal!

 
 

 

 
 

Android App: ElectroDroid

electrodroid_screenshot_app_android_www.michael-floessel.deAls Elektroniker hat man ja des öfteren (wenn nicht immer) auch mit Mathematik und Berechnungen zu tun. Daneben gibt es auch Farbcodes, Simulatoren und andere Dinge, die man nicht immer im Kopf hat. Hier gibt’s ElectroDroid (Goolge Play), eine nette App, die sich als Helferlein für diese Sachen bereitstellt. Zusätzlich noch der Link zur Entwicklerseite, es gibt wohl weitere Versionen für andere Betriebssysteme. Ich habe mich allerdings nur um die Androidversion gekümmert, schaut am besten selber mal nach ;-)

Das Tool gibt es in einer kostenlosen und einer Pro Version, welche dann 1,99€ kosten will. Bisher habe ich nur die Free-Version installiert, sie hat bislang für mich völlig ausgereicht.

Einige der Funktionen:

  • Widerstandsfarbcode
  • SMD Widerstandscode
  • Spulenfarbcodes
  • Ohmsches Gesetz
  • Blindwiderstand
  • Spannungsteiler
  • Vorwiderstände LED
  • NE 555
  • LM 317
  • Verlustleistung
  • noch einige mehr!

Eine gute Wahl, um einige Dinge von seinem Androiden erledigen zu lassen :-)

 

Wenn man darüber hinaus noch günstiges Elektronikzubehör sucht, ist Reichelt immer eine gute Wahl: 



reichelt elektronik – Elektronik und PC-Technik


(Affiliate)

Emails und Erklärungen zu elektronischen Bauteilen

Artikelbild Elektronik Tipps - www.michael-floessel.deSo, nach ein paar Tagen Nachlässigkeit zu dem Thema, habe ich mir mal wieder die Nachrichten im Maileingang vorgenommen.Einiges ist wie immer der Rubrik ‚Vermischtes‘ zuzuordnen, oben in der Liste stehen aber seit ein paar Wochen die Probleme rund um elektronische Bauteile, deren Einsatz und vor allem deren Funktion. Eien extremen Anstieg verzeichne ich nach dem ‚LED Lauflicht‘ Artikel. Sehr viele Blogleser wollen doch mehr als eine LED pro Pin am µController betreiben, der PIC schafft das aber eben nicht bzw. kann/soll nicht so viel Strom liefern.

Ich kann sehr gut verstehen, dass der Frust riesig sein muss, wenn man mit viel Zeit und Mühe eine Schaltung aufgebaut hat und diese am Ende nicht funktioniert. Noch schlimmer, man hat richtig Geld investiert und das Ganze geht in Rauch auf. Ich mache einfach mal eine kleine Aufzählung der Topthemen, also der Probleme, die wenigstens zwei mal aufgeschlagen sind:

  • Transistor schaltet/arbeitet nicht
  • Richtigen Anschlusspin finden
  • Widerstand wird sehr warm
  • Diode blitzt nurkurz auf (1N4148,LED)
  • Elko bekommt dicke Backen/stinkt/wird warm
  • PIC/IC/xxx wird sehr warm
  • Spannung zu hoch, zu niedrig
  • Größeren Verbraucher mit Controller schalten
  • +/- umschalten ohne Schalter, Relais

Das Problem ist natürlich, dass man, um mit Elektronik arbeiten zu können, gewisse Kenntnisse haben muss, um erfolgreich selber nach Bedarf seine Schaltungen bauen zu können. Nun kann aber nicht jeder Modellbahner, Modellbauer, Hobbylöter etc. auch Elektroniker sein oder ‚mal eben‘ eine Ausbildung nachschieben :-) Für die meisten elektronischen Eigenlösungen ist dies aber auch gar nicht nötig. Ein wenig technisches Interesse reicht oft aus.

Aus diesen Gründen werde ich versuchen, hier eine Art Mini-Bauteil-Kurs aufzubauen. Die grundlegenden Funktionen mit, wenn möglich, Tipps zur Fehlervermeidung und auch ein wenig Theorie. Ohne Anspruch auf Perfektion und wahrscheinlich auch mit Beispielen, die einem professionellen Ausbilder die Tränen in die Augen treiben könnten ;-) Es geht ja auch nicht darum, eine Prüfung mit diesem Wissen zu bestehen oder seinen Lebensunterhalt damit zu verdienen, es geht einfach darum, die Bauteile mit denen man werkeln möchte, ein wenig besser kennen zu lernen. Nebenbei findet man vielleicht auch einen Tipp, wie man ein Vorhaben realisieren könnte, das bisher nur an der der passenden Elektronik gescheitert ist. Alles nur im Bereich bis 24V, also nichts wirklich gefährliches. Trotzdem schon einmal der Hinweis: KLICK!

In vielen Büchern und auch während meiner Ausbildung startet das Thema Elektronik oft mit den physikalischen Grundlagen. Elektronen und Protonen, negatives und positives, geladenes und ungeladenes. Diese Dinge lasse ich aus! Wenn man nicht gerade sehr spezielle Vorhaben angehen möchte, spielt z.B. das Wissen über einen P/N Übergang keine große Rolle. Da soll ein Transistor schalten oder verstärken, eine Diode leiten oder sperren. In einigen Fällen geht es nicht ganz ohne Hintergrundtheorie, ich versuche dieses aber so kurz wie möglich zu halten. Wer verstärktes Interesse an der Elektronik verspürt, kann sich ja immer noch tiefer in die Materie einarbeiten, interessante Themen gibt es reichlich.

Die lose und ohne Reihenfolge auftretenden Beiträge kommen übrigens in die Rubrik ‚Tipps und Tricks‘. Wie oft und umfangreich die Beiträge erscheinen werden weis ich noch nicht. Das erstellen der Artikel ist recht aufwändig, auch werden zu vielen Bauteilen mehrere Teilartikel erscheinen, manchmal ist es eben viel Stoff. Ich werde mit dem NPN Transistor beginnen und habe bei der Vorbereitung schon bemerkt, dass diese Themen nicht in 10 Minuten zu behandeln sind.

Bitte nehmt diesen Artikel auch als Ausgleich für die Antworten in den Mails, in denen nur ‚ich versuche mich darum zu kümmern‚ stand :mrgreen:

 

Einfaches Lauflicht auf Lochraster mit PIC 16F688 und SMD LEDs – Teil 3

Lauflicht PIC 16F688 mit SMD LEDs auf Lochraster - www.michael-floessel.deSo, hier nun der letzte Teil zum 8-Kanal Lauflicht.

Unten aufgeführt der Stromlaufplan und der Download der .Zip Datei mit dem kompletten MPLAB Projekt und einem Snapshot der Config-Bits, da die Konfiguration mit Rücksicht auf die evtl. verwendeten Brenner nicht im Code enthalten ist. Die entsprechenden Bits also bitte beim Brennen setzen!

Im Download enthalten:

  • Der MPLAB Workspace
  • Die Fotos zum Platinenaufbau
  • Einfacher Stromlaufplan
  • Screenshot Stromlaufplan

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