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

 

 

 

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 :-)

 

 

 

 

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:

 

 

Lampen, LEDs, Helligkeit, Poti, Trimmer…

MFB-Poti-SammlungMit einer gewissen Regelmäßigkeit bekomme ich Mails, in denen über Probleme bei der Einstellung der Helligkeit von LEDs und Glühlampen im Bereich Modellbahn berichtet wird.

In fast allen Fällen liegt die Ursache beim Anschluss des einstellbaren Widerstandes, der fast ausschließlich von den Fragestellern in solchen Anwendungsfällen benutzt wird.

Natürlich gibt es auch ‚edlere‘ Lösungen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Die Frage ist eben, ob ein solcher Aufwand lohnt, um einen Wagen oder eine Lok oder sonstwas zu beleuchten.

Die typischen Fragen:

Auf Platz 1:

Wenn ich die Helligkeit voll aufdrehe, werden die Leuchtdioden zerstört.

Auf Platz 2:

Mir brennt oft das Poti durch.

Auf Platz 3:

Immer noch zu hell.

Kurz mal das Thema durchgebrannte LED. Sie wird zerstört, weil einfach zu viel Strom geflossen ist. Ich habe an anderer Stelle schon etwas dazu geschrieben und verweise, der Vollständigkeit halber, noch einmal auf den Beitrag. Diese Grundregeln gelten natürlich auch dann, wenn der Widerstand veränderlich ist.

 

Zuerst einige Informationen zum Aufbau gängiger Potis bzw. Trimmer. Nebenbei ist in der Funktion eigentlich kein Unterschied, es sind eben einstellbare Widerstände. Geläufig ist die Bezeichnung Poti, wenn der Benutzer ständig Zugriff auf das Bauteil besitzt (z. B. mit einer Achse und Bedienknopf) oder einmalig justiert wird und anschließend in dieser Position verbleibt, hier spricht man vom Trimmer. Es gibt neben der Belastbarkeit und den verwendeten Materialien noch die Charakteristik als Unterscheidungsmerkmal. In der Linearversion (lin,B) ist der Einstellwert gleichmäßig linear über die Schleiffläche verteilt, die lograrithmische (log,A) Variante stellt die Aufteilung eben logarithmisch (welch Wunder :mrgreen: ) zur Verfügung.

trimmer

Das Foto zeigt einen Trimmer in klassischer Bauform. Hat er beispielsweise einen Wert von 1000 Ohm, sind diese fest zwischen den Beinen „A“ und „C“ zu messen. Dieser Wert wird sich nicht ändern, wenn der Einstellschlitz in der Mitte verdreht wird. Anders sieht dies beim Anschluss „B“ aus. An ihm ist der Schleifer herausgeführt, der mechanisch verschiedene Positionen auf dem Festwiderstand abgreift. Steht der Regler in der Mitte, wird man also rund 500 Ohm zwischen den Punkten „A“/“B“ und auch „B“/“C“ messen. Verstellt man nun den Winkel mehr in die eine oder andere Richtung, entstehen unterschiedliche Werte. Da sich die 1000 Ohm an sich nicht ändern, wird der Wert sich immer so ändern, dass in der Summe eben diese 1000 Ohm erscheinen. Weiter in Richtung „A“ gedreht, wird der Widerstand zwischen „A“ / „B“ kleiner, zeitgleich „B“/“C“ größer, umgekehrt in der Gegenrichtung.

 

trimmer-schemaIn der schematischen Darstellung lässt sich das Verhalten recht gut erkennen. So wird natürlich auch klar, dass es bei maximaler Einstellung in die ‚falsche‘ Richtung möglich ist, einen Widerstand von annähernd 0 Ohm zu erzeugen, der Schleifer liegt direkt am Einspeisepunkt und die Wirkung ist die gleiche, als hätte man einen einfachen Draht verwendet.

Wird also der Trimmer als Vorwiderstand einer LED genutzt, ist in diesem Fall die Leuchtdiode unter Umständen direkt mit der Versorgungsspannung verbunden – sie wird zerstört. Natürlich kann dies auch passieren, wenn der Wert einfach zu gering eingestellt ist, der Strom zum Leuchtmittel ist zu hoch. Im ungünstigsten Fall kann auch der einstellbare Widerstand gleich mit ruiniert werden. Ist der nun fließende Strom aus irgendeinem Grund sehr hoch, kann der Übergangspunkt Schleifer/Widerstandsbahn nicht mehr standhalten und wird, zumindest an dieser Stelle, zerstört. Hat es den Schleifer erwischt, kann er nicht mehr vernünftig über die Bahn gleiten und eine sensible Justierung wird nahezu unmöglich.

Womit auch gleich der zweite Punkt zu nennen ist, der den Trimmer killen kann, die maximale Belastung.

Jetzt kann man fragen, wie man mit den paar Lämpchen ein doch recht solides Bauteil wie einen Widerstand kaputt bekommen soll. Nun ja, die Menge macht’s!

Der geschilderte Vorgang ist zwar eher nicht die Regel, kann aber doch vorkommen wie ich sehe. Beschrieben wurde ein Waggon, welcher mit Stromabnahme von den Gleisen versehen ist, welcher auch gleich den Rest des Zuges (also die Wagenbeleuchtung) mit Strom versorgt. Leider konnte nicht mehr sicher geklärt werden, auf welche Weise alles miteinander verschaltet war. Wahrscheinlich waren aber nur der Schleifabgriff und einer der Festanschlüsse eines 470 Ohm Trimmers angeschlossen, also ein einstellbarer Vorwiderstand von 0-470 Ohm.

In den insg. 4 Waggons saßen allerdings keine Leuchtdioden, sondern jeweils 4 Stück der altbekannten Glühlämpchen. Jede dieser Lampen hat wohl eine Stromaufnahme von rund 60 mA. 4 x 4 Lampen x 60 mA = 960 mA Maximalstromaufnahme. OK, der Strom sinkt, wenn der Widerstand steigt, leider liegen keine Messwerte vor. Aber wenn man einmal davon ausgeht, dass bei einem Spannungsabfall am Trimmer von geschätzt 3V und einem Strom von überschlagen 600 mA immer noch eine Leistung von rund 1,8 W  in Wärme umgesetzt werden will, ist das für einen gängigen Trimmer auf Dauer einfach zu viel. Selbst wenn jeder Wagen einen eigenen Einstellwiderstand hätte, kommt doch einiges Zusammen.

Fazit: Auch Kleinvieh macht Mist ;-)

Mit LEDs wäre die Gefahr zwar kleiner, aber immer noch gegeben. Gerade wenn aus Miniaturisierungsgründen SMD-Trimmer genutzt werden, würde ich nicht von 0,5 W Belastbarkeit ausgehen. Bei einer Spannung von 15V DC auf dem Gleis und rund 3V LED Spannung, müssen am Trimmer  12V abfallen. Angenommen durch die Einstellung fließen noch 10 mA/LED, sind das 40 mA x 12V = 480 mW Leistung bei Parallelschaltund der Leuchtdioden und diese dann in Reihe zum Einstellwiderstand. Hat man nun einen 1/4 Watt SMD Trimmer, also max. 250mW, kann man sich leicht ausrechnen, das dies schiefgehen wird. Wahrscheinlich nicht sofort, aber irgendwann…

Zu helles Licht in den Häusern und Wagen…

Tja, die modernen Leuchtdioden… :-D In den meisten Fällen hatten die Schreiber der Mailbeiträge Vorwiderstände um etwa 1 kOhm vor ihren LEDs. Überschlagen sind dies bei 15V auf dem Gleis rund 12 mA, die durch die LED fließen. Bei den aktuellen LED-Typen reicht allerdings ein Bruchteil davon völlig aus. Ich würde, auch im Hinblick auf die Belastung, immer generell einen 2,2 kOhm Widerstand in Reihe zu JEDER LED schalten, dies sorgt auf jeden Fall dafür, dass auch bei voller Spannung keine Zerstörung erfolgen kann. Diese ‚LED+Widerstand‘-Schaltung(en) dann parallel schalten und anschließend in Reihe an einen 10 kOhm Trimmer gelegt, sollten einen brauchbaren Einstellbereich bieten. Noch günstiger ist es, mehrere LEDs in Reihe zu schalten, so wird der Spannungsabfall am Poti reduziert, eine reine Rechengeschichte ;-)

So, dieses zu vielen Worten um ein einfaches Bauteil :-) Ich weiß, dass einige Beispiele am Maximum gewählt sind. Die an mich herangetragenen Nachrichten zeigen mir aber, dass so etwas durchaus vorkommt. Immerhin ist z. B. das ‚Modellbahnen‘ für die meisten Menschen eine Freizeitbeschäftiigung, keine Wissenschaft, dennoch aber sehr stark mit der Elektronik verbunden. Niemand kann aber von jedem Modellbahner verlangen, dass er sämtliche Schaltungskniffe und Bauteile kennt, weil er eben dieses Hobby hat. Nebenbei habe ich für den Interessierten hier noch einige Tipps zum Umgang mit Leuchtdioden.

 

 

Wenn die Dampfe mit dem EVOD mal schwer zieht…

evod1Irgendwie wollte mein EVOD gestern nicht mehr so richtig. Schwerer Zug und wenig Flash. Auspusten brachte auch nicht mehr wirklich viel, da kam wahrscheinlich keine Luft rein. Also mal mit einer Nadel die drei Luftlöcher befreit, das Gewinde innen gründlich gereinigt – (Fast) wie am ersten Tag :-D

 

evod3Im Laufe der Zeit hat sich wohl einiges an Liquid und auch Kondenswasser angesammelt. Nach mehrmaligem durchstossen und vor allem reinigen der Innenseite war der Mist raus. Man sollte nur wirklich den Verdampfer auch gründlich am Gewinde putzen, da hängt sonst natürlich alles drin ;-)


reichelt elektronik – Elektronik und PC-Technik

Elektronik Tipp: Messen mit dem digitalen Multimeter

Digital Multimeter Tipps auf www.michael-floessel.deIch hatte ja in einem vorherigen Artikel zum Thema Multimeter schon angedroht, dass dazu noch ein weiterer Beitrag folgen soll. Vielleicht auch noch mehrere, zu den analogen Messgeräten gibt es ja auch einiges zu erzählen.

In diesem Artikel geht es um gebräuchliche Multimeter mit digitaler Anzeige, im allgemeinen eben Digitalmultimeter (DMM). Es gibt immer wieder Missverständnisse, wenn es um das Erfassen von Widerstandswerten geht, ebenso habe ich schon einige gekillte Geräte gesehen, welche einfach falsch benutzt wurden und eben darum (oft schon bei der ersten Benutzung) in den Elektronikhimmel befördert wurden. Leider muss ich zugeben, dass ich selber da keine Ausnahme bilde :mrgreen: Einmal unachtsam und es ist passiert.

 

Multimeter TippsAllgemeines

Die gängigen Messgeräte besitzen normalerweise mindestens ein Display, einen Auswahlschalter für die Messart und (min.) 3 verschiedene Eingangsbuchsen. Im weiteren Verlauf konzentriere ich mich auf das Messen von Widerstand, Spannung und Strom. Derjenige, der die vielleicht vorhanden weiteren Funktionen nutzt, ist im Normalfall ohnehin auf ‚Du & Du‘ mit seinem Gerät (denke ich).

Für die Messungen von Widerständen, Spannungen und auch kleinen Strömen muss man meist die Messleitungen nicht umstecken. Hier ist für (-) die Buchse ‚GND‘ oder ‚COM‘ vorgesehen, die (+) Buchse ist meist mit V/mA/Ohm oder vergleichbaren Kennzeichnungen beschriftet. Bei Messungen an Wechselspannungen ist die Polung natürlich unerheblich. An dieser Stelle muss ich auch auf einen anderen Artikel im Blog hinweisen, es geht um die Informationen wie man bestimmte Messungen vornimmt und was man mit den resultierenden Werten anfangen kann. 

<<Link zum Teil 1>>  

<<Link zum Teil 2>> 

Das beste Messgerät nützt ja nichts, wenn man gar nicht weiß, was man tut.

Vorweg der Hinweis, dass bei der Buchsenbelegung für diese  Standardmessungen der Strommessbereich besonders gefährdet ist! Dieser Bereich ist meist für Ströme von einigen Hundert Milliampere gedacht. Darüber hinaus, kann die Gerätesicherung ansprechen, unter ungünstigen Umständen kann aber auch das komplette Multimeter zerstört werden! Das Messen von Strömen stellt für die Stromquelle einen Kurzschluss dar, es wird der maximale Strom fließen! Den mA Bereich IMMER mit ganz besonderer Vorsicht benutzen!

 

Messen von Widerständen

In der oberen Skizze ist ein Wahlschalter für die Messbereiche angedeutet. Dieser bietet für die Widerstandsmessungen verschiedene Stellungen, welche den maximalen Wert angeben, der in dieser Einstellung gemessen werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, eine höhere Genauigkeit der dargestellten Werte zu erhalten. Bei Widerständen von wenigen Ohm ist der genaue Widerstandswert eben aussagekräftiger als bei Werten von mehreren Kiloohm. Wird der Höchstwert überschritten, zeigt das Display Werte wie ‚OL‘, ‚RANGE‘ oder ‚Overload‘ an. In diesem Falle ist einfach die nächsthöhere Einstellung notwendig. Werte von 20k kann man eben im ‚2k Bereich‘ nicht erfassen. Für das zu messende Bauteil und das Multimeter besteht dabei keine Gefahr. Stellt man fest, dass ein sehr kleiner Widerstandswert in einem sehr hohen Messbereich angezeigt wird, einfach in den passenden Bereich herunterschalten. Dabei geht es eben um die Genauigkeit. Möchte man nur Vorwiderstände für LEDs grob selektieren, spielt es meist keine Rolle, ob das nun 180 oder 182 Ohm sind, bei Bauteilen für A/D Wandler z.B. sollte man aber schauen, dass man möglichst genaue Werte erhält!

Die Besonderheit im Widerstandsmessbereich ist die, dass hierbei Strom aus dem Multimeter in das Bauteil fließt. Nur so kann der Widerstand ermittelt werden. Deshalb ist es nicht möglich, Widerstände in Schaltungen zu messen, die noch unter Spannung stehen! Sind die Bauteile schon in einer Schaltung montiert (Fehlersuche etc.), sollte der zu messende Widerstand mit mindestens einem Anschluss ausgelötet werden. Es besteht immer die Gefahr, dass andere Bauteile die Messung beeinflussen. Nebenbei ist eine von außen zugeführte Spannung beim Messen von Widerständen dem Multimeter nicht zuträglich ;-) In sehr seltenen Fällen ist es auch möglich, dass der Strom aus dem Messgerät so hoch ist, dass das Messobjekt beschädigt werden kann. Ich habe mir angewöhnt, die Ströme in allen Widerstandsmessbereichen bei unbekannten Messgeräten einfach auszumessen und zu notieren.

Tipps zum DMMBei dem hier gezeigten Beispiel ist eine Umschaltung der Empfindlichkeit des Multimeters übrigens nicht notwendig, es wählt den optimalen Messbereich selber. Dieses Gerät kann in der gleichen Auswahl auch Durchgangs- und Diodenmessungen vornehmen. Im Kurzschlussfalle auch nicht wundern, wenn statt 0,00 Ohm Werte um 3-4 Ohm angezeigt werden, von den Messleitungen bis hin zum Auswahlschalter wird hier eben der gesamte Widerstand im Stromkreis mit gemessen. In der Regel haben hier qualitativ hochwertige Geräte und Messleitungen die Nase vorn.

Auch bei der Spannungsmessung kann es vorkommen, dass man sich zwischen verschiedenen Messbereichen entscheiden kann. Ist die Größe der Spannung absolut unbekannt, empfiehlt es sich, immer mit dem größten Bereich zu beginnen. Gängige Geräte messen Wechselspannungen bis 1000V. Ist die Auflösung zu grob und der nächst kleinere Messbereich ausreichend, einfach eine Stufe herunter schalten. Ist ebenfalls unbekannt, ob man eine Gleich- oder eine Wechselspannung messen wird, zunächst im AC/~/Wechselspannungsmodus beginnen. Ist in den Fall doch eine reine Gleichspannung vorhanden, zeigt das Multimeter wahrscheinlich 0,00V oder Blödsinn an, man kann nun einen geeigneten Bereich auswählen. Eine genaue Aussage ist hier schwierig, es kommt darauf an, wie der Eingangsbereich des Gerätes technisch realisiert ist. Auch digitale Signale oder Mischspannungen sind mit Vorsicht zu genießen. Viele Geräte sind auf eine Sinusschwingung bei 50Hz ausgelegt, andere Signalformen oder Frequenzen können deutlich falsche Ergebnisse produzieren. Viele Multimeter werten nur den Effektivwert einer Spannung aus! Ich verweise hier auf ein paar Wikipediaartikel, die diese Vorgänge näher erläutern.

Effektivwert/True RMS (Wikipedia)

Messverfahren bei Multimetern (Wikipedia)

Bei Standardmultimetern würde ich sicherheitshalber nur Messungen an Gleichspannungen und 50Hz Wechselspannungen mit annähender Sinusform als ausreichend genau betrachten. Wer den Luxus eines Oszilloskopes sein Eigen nennt, sollte ggf. prüfen, welche Signalform wirklich vorliegt. I.d.R. ist es immer von Vorteil zu wissen, welche Signalformen vorhanden sind und auch das Handbuch zum Messgerät zur Hand zu nehmen. Hat man den DC/=/Gleichspannungs Bereich gewählt und bekommt es mit einer Wechselspannung zu tun, wird das DMM wahrscheinlich einen wesentlich geringeren Spannungswert anzeigen oder eben auch Blödsinn bzw. sich nicht zwischen +/- im Display entscheiden. Besser ausgestattete Geräte können bei solchen Unklarheiten übrigens mit ‚Error‘ oder ähnlichem darauf hinweisen.

Messen von Strömen

Ziemlich sicher der heikelste Punkt. Sehr oft funktioniert der mA Bereich nicht mehr, weil (zumindest) die Sicherung defekt ist, manchmal ist auch der ganze Eingangsbereich des Multimeters durch zu hohe Ströme ruiniert worden. Ich hatte es am Anfang des Artikels ja schon erwähnt: Technisch gesehen stellt die Strommessung einen Kurzschluss oder eine Überbrückung dar. Der Innenwiderstand des Messgeräts beträgt meist nur einige Milliohm, man will den Strom ja messen und nicht reduzieren. Akkus z.B. haben oft nur eine Nennspannung von ca. 1,2V. Möchte man nun eigentlich eben diese Spannung messen und hat irrtümlich noch einen Strommessbereich ausgewählt, wird unfreiwillig der komplette Kurzschlussstrom des Akkumulators fließen! Das können -zig Ampere sein! Aus diesem Grunde immer sicherstellen, dass nach Benutzung des digitalen Multimeters NIEMALS noch eine Strommessung eingestellt ist!  Buchsen am DMM

Fast alle Messgeräte verfügen über eine zusätzliche Buchse, die beim Messen von größeren Strömen benutzt wird. Das hier im Bild gezeigte Modell kann darüber max. 10A erfassen.

Ist unsicher, wie groß der zu messende Strom sein wird, immer mit diesem Bereich beginnen. Allerdings muss mann sich darüber im Klaren sein, dass in allen Fällen der ungefähr zu erwartende Strom bekannt sein sollte! Es hat schon Helden gegeben, die im 10A Bereich messen wollten, wie hoch der Kurzschlussstrom der normalen 230V Haushaltsversorgung ist… Bei einem solchen Versuch ist es gut möglich, dass auch keine Sicherung mehr hilft, die Leiterbahnen im DMM verdampfen einfach. Ganz davon zu schweigen, was dem Bediener alles passieren kann. Also VORSICHT! Sehr oft hat man auch Multimeter in der Hand, die Wechselströme nicht erfassen können, auch hier auf die Fähigkeiten des Modells achten. Möchte man aber nun einen bekannt kleinen Strom (z.B. einer LED) messen, kann der Benutzer den mA Bereich wählen. LEDs liegen irgendwo zwischen 2-20mA, das sollte jedes normale DMM schaffen. Vorausgesetzt natürlich, es hat überhaupt einen Ampere Messbereich. Es ist allerdings immer darauf zu achten, das Ströme eben innerhalb des Stromkreises gemessen werden, ein auftrennen der Leiterbahnen oder lösen der Verbindungen ist fast immer nötig. Es gibt auch Zangenmultimeter, diese werden um den Leiter gelegt um zu messen. Bei kleineren Strömen und vor allem innerhalb von gedruckten Schaltungen ist das aber schwierig bis unmöglich.

Der sicherste Weg ist in vielen Fällen die indirekte Strommessung. Also die Spannung (!) über einem bekannten Widerstand messen (z.B. Vorwiderstand einer LED) und dann das Ergebnis durch den Widerstandswert teilen (I=U/R).

Es gibt natürlich verschiedene Möglichkeiten, die Gefahr von zu großen Strömen zu reduzieren. Ist die Schaltung unkritisch, ist es eine gute Idee, eine Glühlampe oder einen ausreichend dimensionierten Widerstand für die ersten Annäherungen an den Messwert mit dem Multimeter in Reiche zu schalten. Hier spielt natürlich die Erfahrung mit der Materie eine große Rolle, sichere Allgemeintipps sind wieder mal schwierig.

Hier einfach eine (sicher unvollständige) Liste, der bekannten Strommesbereichskiller:

  • Netzspannung in jeder Art.
  • Anlasser und überhaupt Motoren im Auto.
  • KFZ Scheinwerfer.
  • Lade-/Entladeströme an (stärkeren) Akkus.
  • Übersehene/falsche Einstellung des Multimeters.

 

Dazu noch einige Punkte, die man beherzigen kann

  • Multimeter bei Nichtgebrauch immer auf den größten AC-Spannungsbereich stellen.
  • Messleitungen NIE in den Buchsen für die Strommessung belassen.
  • NIEMALS Widerstände in Spannungsführenden Schaltungen messen.
  • Sicherungen IMMER mit den passenden Werten erstezen.
  • Ausreichend volle Batterien im Multimeter um Fehlmessungen zu vermeiden.
  • Sichere, geeignete Messleitungen verwenden.
  • Anleitung lesen!
  • Bei unbekannten Messwerten in den höchsten Bereichen beginnen.

Eine Vielzahl der verfügbaren Multimeter hat recht unterschiedliche Fähigkeiten. Einige müssen auch für mA Messungen umgesteckt werden, andere regeln die Umschaltung der Messbereiche selber. Simple Varianten haben fest installierte Leitungen, Luxusvarianten mehr Schalter und Knöpfe als überschaubar. Es macht auf jeden Fall Sinn, sich mit seinem Modell umfassend auseinander zu setzen! Je besser man das Gerät kennt, desto sicherer sind die Ergebnisse und größer die Möglichkeiten, um an diese zu gelangen.

 

 

Elektronik Tipp: Messgeräte, Multimeter, Anschaffung

mAngeregt durch ein Gespräch, welches ich zufällig beim Arzt mit einem ebenfalls im Wartezimmer wartenden Hobbyelektroniker geführt habe, möchte ich mal ein paar Zeilen zum Thema Messgeräte bzw. Multimeter schreiben.

Sobald man sich mit Elektronik im weitesten Sinne beschäftigt, wird es bei Zeiten notwendig, mal das eine oder andere elektrische Geschehen zu messen. Steht schon ein Multimeter oder ähnliches zur Verfügung, ist das eigentlich kein großes Unterfangen. Einschalten, anschließen und messen.

Wenn man jedoch vielleicht gerade ein neues Messwerkzeug sucht oder mit dem (Elektronik) Hobby beginnt, kommt manchmal die Frage auf, was für eine Variante es werden soll. Im Allgemeinen wird man wohl immer zu Multimetern greifen, da sie in der Lage sind, verschiedene Aufgaben zu erledigen. Meist geht es um Spannung, Strom und Widerstand, die aktuellen Geräte können aber dann doch mehr, je nachdem, was man ausgeben möchte.

Grundfunktionen

Folgende Funktionen sollte ein Multimeter auf jeden Fall besitzen:

  • Strom im Ampere Bereich (min. 10A).
  • Strom im mA Bereich (oft bis 500mA).
  • Spannung bis 500V DC/1000V AC.
  • Widerstand bis 10 Megaohm.
  • Diodentest.
  • Akustisch unterstützter Durchgangsprüfer.

Sinnvoll aber nicht unbedingt Pflicht, ich möchte allerdings nicht darauf verzichten:

  • Kapazität.
  • Induktivität.
  • Frequenz und Temperatur (Temp. über einen externen Messfühler).
  • Automatische Bereichsumschaltung.

Luxus, aber auch diesen möchte ich nicht mehr vermissen:

  • USB Anschluss mit geeigneter Messsoftware für den PC
  • Transistor Verstärkungsfaktor Messung

Analoges MultimeterAnaloge Varianten

Ehe jetzt jemand ‚diese alten Dinger‘ schreit sei erwähnt, dass die Ausführungen mit Zeiger durchaus ihre Berechtigung haben. Einer der größten Vorteile ist eben der, dass die Strom- und Spannungsmessungen bei vielen Geräten keine eigene Stromversorgung benötigen und sich deshalb nicht aus Energiespargründen abschalten müssen. Ebenso werden, durch die Trägheit des Meßwerkes, u. U. Störungen bzw. Spitzenwerte ausgeglichen und recht stabile Werte angezeigt. Dies kann von Vorteil, aber auch von Nachteil sein. Es ist einfach davon abhängig, was man messen möchte. Ich nutze meine Analogmultimeter z. B., wenn ich Ladeströme und/oder Akkuspannungen über einen längeren Zeitraum erfassen möchte und das Loggen via PC nicht möglich ist.

Display MMDigitale Ausführungen

Die Masse der benutzten Multimeter wird allerdings digital sein. Bei präzisen Messungen ist bei diesen ein Ablesefehler eher die Ausnahme, die Messwerte sind i. d. R. präzise bis hinter das Komma. Eigentlich sind hier nur die Qualität und die Auflösung der Werte, dass Zünglein an der Waage. Von der Ausstattung her gibt es einfache Varianten mit den Grundfunktionen bis hin zu kompletten Messlaboren incl. Oszilloskop.

 

Bei gelegentlichen Niederspannungsmessungen an Leuchtdioden, Batterien oder ähnlichem, muss man sich sicherlich nicht die teuersten Geräte auf den Tisch legen. Wer sich aber täglich an 230V Leitungen begeben muss, sollte doch schon darauf achten, dass vor allem die Sicherheitsrelevanten Eigenschaften seines Messgerätes stimmen. Wer professionell mit Strom und Spannung zu tun hat, wird aber meist ohnehin auf andere Geräteklassen zurückgreifen :-)

Eigentlich wollte ich hier auch noch ein paar Tipps zum Umgang mit diesen Geräten geben, merke aber beim Schreiben, dass dieses Thema zu umfangreich ist, um ‚mal eben‘ abgehandelt zu werden. Dazu werde ich wohl einen eigenen Beitrag erstellen.

Messen...

 

Natürlich geht’s auch so :mrgreen:

 

 

Möchte man ununterbrochen Messungen über einen längeren Zeitraum vornehmen, sollte das Messgerät Unterstützung durch den Computer anbieten. Auf diese Weise lassen sich u.a. Entladekurven von Akkus oder die Stabilität einer Stromversorgung aufzeichnen. Leider habe ich viele Multimeter erlebt, die sich auch bei angeschlossenem PC nicht davon abbringen lassen, sich nach einigen Minuten abzuschalten. Einer Langzeitmessung ist das natürlich eher abträglich. Zusätzlich sollte auch vorher ein Blick auf die mitgelieferte Software geworfen werden, oft ist diese nicht mehr, als die Verlagerung des Displays auf den Computermonitor, die Schnittstelle sollte dann ggf. verfügbare Alternativsoftware unterstützen.




Wer sein Hobby schon längere Zeit betreibt, hat sehr oft mehrere DMM (Digital Multi Meter) im Einsatz. Meist ein teureres, welches am Arbeitstisch verbleibt und ein mobil genutztes, dass zum Einsatz kommt, wenn sich das Messobjekt nicht zum Tisch bringen lässt (Multimeter 2 go :mrgreen: ). Für den stationären Einsatz sollte über ein Tischgerät nachgedacht werden. Diese sind standfester und haben idealerweise eine eigene Stromversorgung. Bei den Geräten zum Umhertragen, ist auch die Beschaffenheit des Gehäuses zu beachten. Es ist sehr frustrierend, wenn nach der 3. Benutzung der Ständer abbricht oder die Display-Schutzscheibe herausfällt. Brauchbare Tischgeräte bekommt man ab ca. 150€, die normale mobile Bauart schon ab ca. 50€, wenn man eine bestimmte Grundausstattung wünscht. Soll es etwas mehr an Funktionen und auch Qualität sein, muss man in etwa das doppelte kalkulieren, hier bestätigen aber auch Ausnahmen die Regel. Man kann durchaus auch Glück mit Sonderangeboten oder Discounterware haben! Es kann aber eben auch passieren, dass man eher ein ‚Schätzeisen‘ als ein Multimeter erhält. Idealerweise sollte beim Neukauf vorher ggf. ein Rückgaberecht vereinbart werden.

 

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)

Strom, Spannung, Widerstand, Kennzeichnungen – 2

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.

Strommessung - - www.michael-floessel.de

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.

Spannungsmessung - - www.michael-floessel.de

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, gemessen in Ampere, Formelzeichen ‚I‘, fließt durch die Bauteile.
  • Spannung, gemessen in Volt, Formelzeichen ‚U‘, liegt an den Bezugspunkten an.
  • Widerstand, gemessen in Ohm, Formelzeichen ‚R‘, wird durch vorgegebene Werte festgelegt.