{"id":15328,"date":"2017-11-01T08:27:01","date_gmt":"2017-11-01T07:27:01","guid":{"rendered":"http:\/\/www.michael-floessel.de\/mfblog\/?p=15328"},"modified":"2019-01-04T13:02:16","modified_gmt":"2019-01-04T12:02:16","slug":"elektronik-der-widerstand-der-kurzschluss","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.michael-floessel.de\/mfblog\/elektronik-der-widerstand-der-kurzschluss\/","title":{"rendered":"Elektronik – Der Widerstand – Der Kurzschluss"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>Ich muss mal ein paar Worte zum Thema „Kurzschluss“ in Text fassen.<\/p>\n

Gerade zu meinen Beitr\u00e4gen \u00fcber die Vorwiderst\u00e4nde von Leuchtdioden<\/a> und NPN-Transistoren<\/a>, werden gerne mal Anfragen gesendet, welche im Kern Missverst\u00e4ndnisse bei der Verwendung von Widerst\u00e4nden im Allgemeinen deutlich machen. Oft fehlt auch einfach das Gef\u00fchl daf\u00fcr, in welchen Bereichen der elektrischen Werte man sich bewegt. Sehr oft wird mir pauschal f\u00fcr Probleme der Begriff „Kurzschluss“ entgegengeworfen, da muss man aber gelegentlich etwas differenzierter herangehen.<\/p>\n

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 \u00fcber einen PIC-Controller mehrere Spulen einer Carsystemsteuerung einschalten, dabei brach augenscheinlich die Spannung zusammen, der Controller hat einen Reset durchgef\u00fchrt 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 k\u00f6nnte. Grundtenor war jedesmal „Beim Einschalten gibt’s immer Kurzschluss…!“.<\/p>\n

Sp\u00e4ter hat sich herausgestellt, dass nicht die Schaltung den Fehler produziert hat, lediglich das Labornetzteil hat sich bei Str\u00f6men \u00fcber 1 Ampere abgeschaltet, was irrt\u00fcmlich als Kurzschluss gewertet wurde.Leider wurden keine Messungen durchgef\u00fchrt, eher so eine „Bauteiltausch auf Verdacht“ – Diagnose, die „Try & Error“-Fehlersuche f\u00fchrt aber doch oft zu falschen R\u00fcckschl\u00fcssen.Mit gezielten Messungen und ein paar Modifikationen haben wir das dann in den Griff bekommen.<\/p>\n

Wie auch immer, ein pl\u00f6tzlich auftretender h\u00f6herer Stromfluss muss nicht immer ein Kurzschluss sein. Im vorliegenden Fall war es v\u00f6llig ausreichend, die Spulen mit 27 Ohm Vorwiderst\u00e4nden zu versehen und um einige Millisekunden versetzt einzuschalten.,<\/p>\n

Es kommt oft einfach auf den Strom an, der zum Zeitpunkt der maximalen Belastung flie\u00dfen kann und da spielen ja gerne mal Widerstandswerte eine Rolle,<\/p>\n

Sind 10 Ohm als Vorwiderstand bei g\u00e4ngigen Versorgungsspannungen von 5V oder 12V f\u00fcr eine LED viel zu wenig, ist dies beim Widerstand von z. B. Gl\u00fchlampen im Modellbau durchaus ein realer oder sogar hoher Wert. Zus\u00e4tzlich gibt es oft Verwirrung bei der Einsch\u00e4tzung der Leistungsf\u00e4higkeit und des Leistungsbedarfs von verwendeten Netzteilen, gerne auch am und mit dem PC, f\u00fcr ein Labornetzteil bzw. die Stromversorgung im Hobbykeller<\/a> gilt das nat\u00fcrlich ebenso. Es kommt eben immer darauf an, welche Komponenten ich zu welchem Zweck kombiniere.<\/p>\n

Die Berechnung von Widerst\u00e4nden an sich habe ich hier schon erw\u00e4hnt<\/a>, vielleicht einfach mal „dr\u00fcberlesen“… \";-)\"<\/p>\n

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Decoder einer Modellbahnlokomotive. Hier war kein kompletter Kurzschluss aufgetreten, der maximale Strom war aber \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum knapp unter dem Limit der Sicherung.<\/p><\/div>\n

Der Kurzschluss<\/strong><\/p>\n

Nun werfe ich also mal einen Blick auf den Begriff „Kurzschluss“. Was passiert hier?<\/p>\n

Mal angenommen, im klassischen Fall einer (2 x 1,5V = 3V) Batterie in einer Taschenlampe ist etwas defekt und ein St\u00fcckchen 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 flie\u00dft bzw. sie eingeschaltet ist.<\/p>\n

Warum ist das nun so?<\/p>\n

Die Leistungsf\u00e4higkeit der Batterie ist begrenzt. Flie\u00dft nun durch die \u00dcberbr\u00fcckung der h\u00f6chstm\u00f6gliche Strom, k\u00f6nnen die Batterien die 3V nicht mehr zur Verf\u00fcgung stellen, die Spannung bricht zusammen. Technisch gesehen hat man der LED oder dem L\u00e4mpchen in der Taschenlampe einen sehr niedrigen Widerstand parallel geschaltet, eben das St\u00fcck Metall, was den in diesem Fall echten Kurzschluss verursacht. So ein Fitzelchen Blech oder ein verirrtes St\u00fcck Kabel hat einen Widerstand von wenigen Milliohm, die Batterie wird \u00fcberlastet, sie kann ihre Nennspannung von 1,5V pro Zelle einfach nicht mehr liefern.<\/p>\n

H\u00e4tte man nun eine Stromversorgung, die gen\u00fcgend Leistung bietet, um die 3V aufrecht zu erhalten, w\u00fcrde trotz der fehlerhaften Verbindung, welche den Kurzschluss darstellt, auch die Lampe leuchten. Dummerweise w\u00fcrde man also zun\u00e4chst 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 v\u00f6llig nutzlos in W\u00e4rme umgewandelt. Irgendwann passiert dann irgendetwas. Vielleicht verkokelt die ganze Lampe oder die schw\u00e4chste Stelle in der Kette der elektrisch verbundenen Bauteile gibt auf, wahrscheinlich irgend ein kleines St\u00fcckchen d\u00fcnne Leitung..<\/p>\n

Im Idealfall existiert in einem elektrischen Ger\u00e4t eine Sicherung, die immer dann den Stromkreis \u00f6ffnet, wenn irgendwo in der Schaltung ein Umstand auftritt, der ein ungew\u00f6hnliches Verhalten verursacht. In den meisten F\u00e4llen einen zu hohen Stromfluss. Hier w\u00fcrde die Sicherung ansprechen, was bei simplen L\u00e4mpchen aber, mangels Beuteil, eher nicht zu erwarten ist. Unter Umst\u00e4nden lohnt es sich vielleicht, bei kleineren Ger\u00e4ten \u00fcber einen Polyswitch als r\u00fcckstellende Sicherung<\/a> nachzudenken \";-)\"<\/p>\n

In der umgekehrten Situation kann es aber auch durchaus Kurzschl\u00fcsse geben, die nicht sofort bemerkt werden. Gerade bei durchgescheuerten Leitungen oder in schmutzigen Umgebungen sind die leitenden Materialien nicht immer metallisch blank. Hier ber\u00fchren sich zwar die Leiter, durch Schmutz oder auch Oxydation ist aber ein unberechenbarer Widerstand entstanden, welcher das eigentliche Ger\u00e4t an sich problemlos funktionieren l\u00e4sst, 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 Sicherungsma\u00dfnahmen nicht ausl\u00f6sen l\u00e4sst. Im Zweifel kann hier eine Messung der Stromaufnahme helfen, sollte der Verdacht eines Fehlers vorhanden sein.<\/p>\n

Lange Rede, kurzer Sinn: Nicht jeder Fehler ist ein Kurzschluss, nicht jeder Kurzschluss f\u00fchrt zum Fehlverhalten \":-)\"<\/p>\n

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