Flyback WandlerDen unten verlinkten Artikel habe ich bei www.elektronikpraxis.vogel.de gefunden.
Wer sich vielleicht gerade mit dem Thema Spannungswandlung auseinandersetzt, findet eventuell noch die eine oder andere Information.
Sperrwandler sind sehr beliebt – doch es gibt praktische Grenzen dieser Technik. Wir zeigen, worauf beim Einsatz zu achten ist und welche Alternative sich anbietet.
Quelle: Wenn dem Flyback-Wandler die Luft ausgeht
Ich 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.
Das 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.
Beispiel:
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
Ich bin gerade die elektrische Post der letzten Wochen durchgegangen und wollte mal wieder so eine Art „Top 10“ der elektronischen Themen verfassen, zu denen ich hier über den Blog angesprochen wurde.
Mir ist dabei aufgefallen, dass die Frage nach dem parallelen Anschließen von Leuchtdioden immer wieder aufkommt, verstärkt zur Weihnachtszeit. Klar, wann bietet sich eine kleine Experimentiererei mehr an, als zur Jahreszeit der stimmungsvollen Beleuchtung?
Nun, geschrieben habe ich dazu ja schon ein paar Zeilen, ich verweise an dieser Stelle einfach per Link auf den Artikel.
Zusammengefasst ist davon abzuraten, LEDs einfach parallel aneinanderzupacken. Leuchtdioden sind aktive Bauelemente, keine simplen Glühlampen. Selbst Exemplare aus der gleichen Charge unterliegen Toleranzen, welche zu Abweichungen in der Kennlinie führen. Bei Autoreifen nimmt man ja auch Rücksicht auf jeden einzelnen, selbst wenn alle aus der gleichen Serie sind. Ich weiß, der Vergleich hinkt
Mein DSO-138 ist mir für kleinere Aufgaben zum geschätzten Helfer geworden.
Gar nicht mal, um komplexe Messungen durchzuführen, eher um einfach zu sehen, welches (und ob überhaupt) Signal da an einem Schaltungsteil zu finden ist.
Das Elektronikmagazin „Elektor“ hat auch einige Zeilen zu dem Thema verfasst, den Link gebe ich hier gerne weiter
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 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.
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…
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 in 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 …
Ich will mit diesem kompletten Absatz sagen: Vorsichtig sein! Selbst wenn die Funktion nach Austausch der Sicherung (zunächst?) wieder da ist, sollte der Benutzer noch immer ein Auge darauf haben!
Ich beziehe mich jetzt auf Sicherungen, welche nach dem Auslösen zerstört sind. Neben diesen gibt es natürlich auch Varianten, die zurückgesetzt werden können, diese sind hier jetzt allerdings nicht Thema. Sicherungsautomaten, Polyswitch und Co sind umfangreich genug, dass ihnen eigene Artikel gewidmet werden können
Im 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.
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 Messstrom des Messgerätes ausreicht, um für das Durchbrennen zu sorgen! So etwas meist nicht der Fall, wenn aber schon drei frisch aus der Packung genommene Exemplare hintereinander im Eimer sind, würde ich misstrauisch werden 
Etwas Vorsicht sollte man auch walten lassen, soll 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, der nicht GENAU weiß, was er da macht.
Es gibt aber auch Fälle, in denen man gerne doch eine Sicherung messtechnisch prüfen möchte, welche noch eingesetzt ist. Klassischer Fall das 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 gelangen muss, oft ist das nicht weniger Fummelei, als eben die Sicherung auszubauen Für solche Messungen eignet sich kein Ohmmeter oder Durchgangsprüfer. Hier braucht es einen Spannungsmesser, also Voltmeter bzw. Multimeter mit geeignetem Messbereich.
„Mit Saft drauf“
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, 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, jeder Verbraucher sollte abgesichert sein.
Nicht immer ist diese indirekte 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 
Generell sollte man solche Experimente nicht bei höheren Spannungen durchführen und auch sonst nur, wenn man seiner Sache sicher ist!
Bei 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 
Ganz von alleineJeder 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, das 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 linear), 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.
Recht 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 alleine 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
Heute 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.
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!
OK, offensichtlich gibt es Bedarf …
Vorweg, eine LED sollte IMMER einen Vorwiderstand haben!
Ich weiß, dass 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 …
Gehen wir mal von folgendem Schaltbild aus:
Einfacher LED Anschluss mit Vorwiderstand.
Hat man keine eindeutigen Daten zur LED zur Hand, kann man von folgenden Kerndaten ausgehen:
Mir ist klar, dass 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 Schnaps‘ 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. 5 mm LEDs aus!
Wobei ich für den schnellen Einsatz mit folgenden Werten immer klargekommen bin:
OK, zum Rechnen
Man nimmt die Betriebsspannung, zieht den zu erwartenden Spannungsabfall der LED ab und teilt das Ergebnis durch den max. Strom -> U=R*I
Darauf achten, dass 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 : 15 mA = 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.
