Autor: Thomas Schaerer

Ein DC-Spannungsregler ist auch eine Induktivität!

Thomas Schaerer

Spannungsregler auch InduktivitätAuch wenn das Titelbild links den Eindruck erweckt, nein der Leser wird nicht über den Tisch gezogen. Es ist eine Frage der Betrachtung und eine Auseinandersetzung mit gewissen Details, dann stellt sich heraus, dass ein DC-Spannungsregler sich auch induktiv verhält.

Dieser Elektronik-Minikurs geht dieser Sache nach und zeigt wie man dies mit einfachen Mitteln sehr praxisbezogen selbst nachprüfen kann. Weiss man zu diesem Thema etwas besser Bescheid, dann versteht man nämlich, warum am Ausgang eines DC-Spannungsreglers ein Kondensator mit einer relativ niedrigen Kapazität eher das Gegenteil bewirken kann von dem was man eigentlich will, nämlich Störspannungen und Einschwingvorgänge zu dämpfen. Man lernt auch gewisse Applikationen in Datenblättern, bezüglich des Kondensators am Ausgang, kritisch zu bewerten und eigene Entscheidungen zu treffen, die dem was man erreichen will, besser Rechnung trägt. Mehr dazu liest man im neusten Elektronik-Minikurs zum Thema DC-Spannungsregler, bzw. Netzteilschaltungen in:

In diesem Zusammenhang möchte ich erwähnen, dass es bereits 20 Elektronik-Minikurse gibt zum Themenkreis Netzteile, Spannungs- und Stromregelung, Spannungs- und Strommessung sowie Begrenzungs- und Referenzmethoden. Es gibt auch ein Netzteil, das speziell für die Untersuchung von ICs mit hohen Sicherheitsansprüchen realisiert worden ist.

UPDATE: Der Stromkrieg zwischen Edison und Tesla, Teslas Wirken und die Zukunft der Energie

Thomas Schaerer

Edison killte Katzen und Hunde!Es wurden einige Kapitel leicht überarbeitet. Im Grunde ist es aber der selbe Inhalt wie bisher. Hinzu kommt im Kapitel DER DAMALIGE ZEITGEIST, HEUTE UND DIE MORAL die relativ neue Erkenntnis von Verhaltensforschern, dass neben Primaten und Menschen, auch die hochintelligenten Meeresbewohner Delphine ein Ich-Bewusstsein haben.

Dieses Update nehme ich zum Anlass, diejenigen, welche von diesem Stromkrieg zwischen Edison und Tesla noch nichts wissen, zu informieren. Es geht aber um viel mehr. Es geht darum die Werke Teslas mit vielen Links vorzustellen und darüber hinaus, in Zusammenhang mit andern Inhalten, zu zeigen, dass durch arrogantes und ignorantes Verhalten, der gesamten Umwelt, inklusive dem Menschen, zukünftig grenzenloses Leid zugeführt wird, das in einem solchen Ausmass nicht sein müsste.

Dass die Weltgeschichte in Blut gebadet ist, wissen alle, welche die Geschichte objektiv wahrnehmen. Dass aber die Geschichte der Elektrotechnik auch ihre sehr dunklen Kapitel hat, von denen eher wenig allgemein bekannt ist, liest man u.v.a. in der vorliegenden Spezialseite zur Geschichte der Elektrotechnik.

Edison hatte genügenden Intelligenz und Durchblick, um zu wissen, dass er mit seinem Gleichstrom im Kampf gegen den Wechselstrom von Nikola Tesla und George Westinghouse keine Chance hatte, weil auch ihm klar gewesen sein musste, dass man nur Wechselspannungen transformieren und nur sehr hohe Spannungen über sehr weite Entfernungen ökonomisch übertragen kann. Und so griff Edison verzweifelt zu abscheulichen unmoralischen Methoden, um zu „beweisen“ wie gefährlich der Wechselstrom seines Feindes sei. Dies illustriert das Bild oben mit dem folgenden Inhalt:

Die Kinder in West-Orange (USA) entdeckten in dieser Zeit eine neue Geldquelle. Sie verkauften Hunde und Katzen – das „Stück“ für 25 Cents – in Edisons Labor. Mittels eines Wechselspannungsgenerators wurden diese Tiere, zum Beweis, dass Wechselstrom gefährlich sei, getötet. Edison konnte dem nichtwissenden Otto-Normalbürger selbstverständlich jede Lüge auftischen…

Zur Würdigung der Leistung von Tesla, dem Gegenspieler von Edison, bietet die vorliegende Sepzialseite 16 verschiedene Links. Aber auch das ist noch nicht alles was diese Seite zur Geschichte der Elektrotechnik bietet…

Update: Elektronikgeschichte: Kaltkathoden-Röhre I

Thomas Schaerer

Kaltkathodenröhren 1 Diesen Teil des ELKO-Newsletters interessieren diejenigen unter den Lesern, welche Elektronik-Geschichte spannend finden. Es geht in diesem Elektronik-Minikurs um die Kaltkathodenröhre. Eigentlich Neues ist in diesem Update nicht hinzu gekommen, ausser in den Tiefen meiner ELKO-Directories ein längst vergessenes und eher zufällig wiederentdecktes File, das einen Leserbeitrag enthält. Asche auf mein Haupt, aber jetzt ist er endlich eingebaut. Es ist der zweite Leserbeitrag. Geschrieben wurde er damals von jemandem, der gestern, heute und morgen sehr fleissig nicht nur im ELKO-Forum mitwirkt(e). Ich denke, es wird nicht lange dauern und er wird sich melden… 🙂

Der erste Leserbeitrag hatte ich schon, aber eher knapp kommentiert. Diesen habe ich jetzt etwas erweitert. Im Leserbeitrag geht es u.a. um Kaltkathoden-Schaltröhren mit sehr hohen Strömen. Dies erweiterte ich etwas mit Infos aus einer fast 48 Jahre alten (März 1960) Cerberus-Hauszeitschrift und ich habe eine kleine Skizze angefertigt, die illustriert, wie eine solche Schaltröhre in einem Weidezaungerät eingesetzt worden ist.

Anregung und der Weg ist das Ziel

Thomas Schaerer

Lerntipp

Kürzlich ging es im ELKO-Forum darum, dass jemand ein Netzteil bauen wollte, bei dem er den Strom der Kurzschlussstrombegrenzung variabel einstellen will. Ich gab, zu den Erklärungen im ELKO-Forum, drei Elektronik-Minikurse an, die Netzteile beinhalten, bei denen Methoden zur Strombegrenzung praktisch und auch nachbaubar beschrieben sind. Allerdings ging es dabei nicht um den gewünschten Stromwert und die Strombereiche sind fix oder nur in engem Bereich einstellbar. Der Fragesteller erkannte, dass es nicht der genaue Stromwert und ebensowenig der Strom nicht einstellbar ist. Mit Ausnahme bei einem, wo eine etwas exotische Schaltung einer Impuls-Foldback-Strombegrenzung beschrieben ist. Dort erkannte er offenbar eine Option zur Erweiterung in Richtung variabler Einstellung des Begrenzungsstromes im Bereich des Tastverhaltnisses des Impulsgebers. Es geht um diesen Elektronik-Minikurs:

Die Impuls-Foldback-Schaltung besteht aus einem diskret aufgebauten astabilen Multivibrator mit einzelnen Transistoren. Das habe ich damals, es war irgendwann in den frühen 1980er-Jahren, so realisiert. Das heisst aber noch lange nicht, dass man es heute ebenso tun soll, nur weil man diesen astabilen Multivibrator im oben erwähnten Elektronik-Minikurs in Bild 6 sieht. Betrachtet man diese Teilschaltung mit drei Transistoren und einigen passiven Bauteilen, könnte es dazu anregen, diesen Teil, für sein eigenes (Bastel-)Projekt), zu modernisieren. Im Klartext, was spricht dagegen den LMC555 zu nehmen und zuerst mal überlegen, wie man mit diesem IC das selbe Ziel, aber mit geringerem Aufwand erreicht.

Genau das ist der eigentliche Sinn all meiner Elektronik-Minikurse. Sie sind stets auch Anregungen zu eigenem Weiterdenken, Anstösse um selbst auf die spannende Reise zu gehen, um selbst weitere Lösungen zu finden und diese umzusetzen. Genau so habe ich stets mein grosses Vorbild die ELRAD verstanden und daraus gelernt. Die Kombination der Informationsaufnahme und die Information als Anregung mehr oder Abweichendes aus dem persönlichen Bedürfnis heraus zu realisieren. Das soll stets die Essenz meiner Elektronik-Minikurse zu sein, aus der auch mein ELKO-Buch über Operations- und Instrumentationsverstärker hervorgegangen ist.

Euer

ELKO-Thomas 🙂 🙂 🙂

Anregung und der Weg ist das Ziel

Thomas Schaerer

Lerntipp

Als Autor der Elektronik-Minikurse im Elektronik-Kompendium wirke ich immer wieder sehr gerne im ELKO-Forum mit. Es macht mir stets viel Freude, Forumsteilnehmer, welche Probleme in der elektronischen Schaltungstechnik haben, zu unterstützen. In vielen Situationen ist es mir möglich, den einen oder andern, manchmal sogar gleich mehrere meiner Elektronik-Minikurse zu empfehlen. Das bedeutet allerdings nicht, dass es in einem dieser Elektronik-Minikurse einen Inhalt hat, der exakt zur Fragestellung passt. Eine solche Feinabstimmung ist realistisch nicht möglich, darum auch immer die zusätzliche Diskussion im Forum.

Es kommt immer wieder vor, dass der Fragesteller den Hinweis zum Elektronik-Minikurs nicht richtig versteht. Dabei geht es sehr selten darum ein fertiges Rezept zu liefern. Der empfohlene Elektronik-Minikurs soll einen Weg zu einer Antwort, zu einem Ziel, freigeben. Den Weg muss der Fragesteller selbst gehen. Natürlich mit weiterer Unterstützung durch die Diskussion im Diskussionsforum, wobei stets auch andere Leser sich beteiligen können. Dies ist in der Regel auch wünschenwert, weil das Mitdenken anderer Forumsteilnehmer mit zusätzlichem Wissen und zusätzlichen Ideen oft wesentliches zum Ganzen beisteuert.

Das Bild oben deutet an, wie der Weg ein Ziel sein kann. Bei diesem Beispiel zeigt sich ein Weg zu einer Lösung mit der CMOS-Version des 555-Timer-IC LMC555. Auf diesem Weg, kann die Idee aufkeimen, dass man den LMC555 auch noch für ganz andere Projekte einsetzen kann, worüber man vorher noch gar nicht gedacht hat. Hier gleich zwei Beispiele die zeigen, dass man den LMC555 auch für Problemlösungen einsetzen kann, wozu er nicht gedacht ist:

Hier zeigt sich wie das Lernen von Regeln und Methoden in der Praxis funktionieren kann. Als Hintergrundphilosophie gilt immer ein wenig auch das chinesische Sprichwort: „Gibst Du einem Hungernden einen Fisch (hier: das Rezept), ernährst Du ihn für einen Tag. Lernst Du ihn Fischen, so ernährst Du ihn für ein ganzes Leben“.

Genau das ist der eigentliche Sinn all meiner Elektronik-Minikurse. Sie sind stets auch Anregungen zu eigenem Weiterdenken, Anstösse um selbst auf die spannende Reise zu gehen, um selbst weitere Lösungen zu finden und diese umzusetzen. Genau so habe ich stets mein grosses Vorbild die ELRAD verstanden und daraus gelernt. Die Kombination der Informationsaufnahme und die Information als Anregung mehr oder Abweichendes aus dem persönlichen Bedürfnis heraus zu realisieren. Das soll stets die Essenz meiner Elektronik-Minikurse zu sein, aus der auch mein ELKO-Buch über Operations- und Instrumentationsverstärker hervorgegangen ist.

Euer

ELKO-Thomas 🙂 🙂 🙂

GROSS-UPDATE: Ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) mit dem CD4046B / MC14046B

Thomas Schaerer

VCO 4046

Überarbeitet wurde hauptsächlich der Teil bei dem selbst ein VCO mittels NAND-Gatter mit Schmitt-Trigger-Eigenschaft realisiert wird. Im Gegensatz zu vorher, ist dieser Inhalt wesentlich differenzierter beschrieben. Das vorher zugehörige Bild wurde in zwei Bildern erweitert, wodurch diese Inhalte ebenfalls wesentlich differenzierter sind. Es folgt die Einleitung zum gesamten erneuerten Elektronik-Minikurs:

Das Ziel ist es, zu verstehen, wie leicht man es sich machen kann, wenn es darum geht einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) zu bauen, wenn einem ein passender Baustein – eine entsprechende Integrierte Schaltung (IC) – zur Verfügung steht. Es geht hier um die integrierte PLL-Schaltung (PLL = Phase Locked Loop) CD4046B bzw. MC14046B. Dieses IC enthält selbstverständlich auch einen VCO, und dieser kommt hier zur Anwendung. Es wird dabei eine praktische Anwendungsbrücke zu einem Teil eines meiner früheren Projekte geschlagen.

Da es aber nicht immer möglich ist, ein geeignetes IC für eine Anwendung zu finden, wird auf dem Weg zum Ziel gezeigt, wie man selbst einen VCO quasidiskret realisieren kann. Quasidiskret bedeutet, dass zwar auch ein einfaches IC benutzt wird, jedoch auch andere passive Bauteile eingesetzt werden müssen, bei denen genau verstanden werden muss, wozu sie im Einsatz sind. Eine solche VCO-Schaltung, die gezeigt und schrittweise erklärt wird, ist auch nur gerade eine von vielen Wegen, die nach Rom führen können. Es gilt in diesem Elektronik-Minikurs auch die Einschränkung, dass es um VCOs geht, die nur digitale Rechteckspannungen erzeugen.

Auf diesem Weg zum Ziel haben wir es dem Schmitt-Trigger zu tun. Es geht dabei einzig um die welche es in gewissen digitalen NAND-Gattern und Invertern gibt. Diese aktiven Teile sind der Kern des hier vorgestellten Rechteckgenerators, als Vorstufe zum VCO und den VCO selbst.

Beim Einsatz des VCO aus dem PLL-IC CD4046B (MC14046B) wird ein komplexeres analoges Umfeld mit einbezogen. Es geht um einen Teil der analogen Signalaufbereitung, der in verschiedenen Anwendungen zum Einsatz kommen kann. Es geht dabei um eine Signalverstärkung, um eine synchrone Gleichrichtung ohne Einsatz von Dioden, um die Erzeugung einer Referenzspannung weil nur eine positive Betriebsspannung und GND zum Einsatz kommt, und es zeigt, wie man mit einer Schaltung mit Operationsverstärkern (Opamps) den VCO-Bereich an die Pegelunterschiede des verstärkten Eingangssignales anpasst und gleichzeitig der DC-Pegel zum VCO so verschoben wird, dass die, für die analoge Schaltung notwendige Referenzspannung, wieder wegkompensiert wird, damit die VCO-Frequenz bis zu 0 Hz hinuntergefahren werden kann.

Da als Opamps sogenannte lineare CMOS-Opamps (LinCMOS-Opamp) zum Einsatz kommen, werden diese traditionsreichen und noch immer sehr beliebten Opamp-Familien von Texas-Instruments näher vorgestellt.

Ein ganz anderes Nebengeleise, das hier auch wiedermal etwas thematisiert wird, sind die sogenannten Block-Kondensatoren zwischen den Anschlüssen der Betriebsspannung und GND bei den ICs. Es wird thematisiert, wozu diese keramischen Multilayers denn unbedingt nötig sind.

REMEMBER: Der Weihnachts LED-Stern mit 36 Leuchtdioden

Thomas Schaerer

Weihnachtsstern mit LEDs

Schon bald ist es wieder soweit und der erste Advent beginnt. Manch Elektronikbastler überlegt sich vielleicht noch, was man basteln könnte. Seit dem Jahre 2000 gibt es von mir einen Elektronik-Minikurs mit dem man etwas zur optischen Weihnmachtsstimmung beitragen kann. Je nachdem wieviel Zeit man zur Verfügung hat, reicht sie und sonst bastelt man sich dies für den Advent im nächsten Jahr.

Es waren die letzten Monate des Jahres 1977 als ich einen solchen Weihnacht-LED-Stern baute und am 17. Dezember 1977 war er mit einer Spannweite von etwa 50 cm fertig. Von damals bis heute strahlt er jeden letzten Montat im Jahr aus dem Fenster in meine Wohngegend und trägt seinen Teil zur vorweihnachtlichen Stimmung bei. Wenn es zur Abendstunde dämmert und die vielen elektrischen Kerzen die Wohnzimmerfenster schmücken, schaltet sich mein rot leuchtender LED-Stern mit seinen 36 Leuchtdioden ein, leuchtet bis zur Morgendämmerung und schaltet sich wieder automatisch aus. 32 dieser LEDs sind auf die vier Sternzacken verteilt und vier weitere sind um das Zentrum des Sterns angeordnet. Im Zentrum befindet sich die mattierte runde Plexiglasscheibe die das Umgebungslicht für die Fotodiode einfängt und dessen nachfolgende Elektronik bei der Abenddämmerung die LEDs ein- und bei der Morgendämmerung wieder ausschaltet. Der Stern besteht aus einem dünnen und leichten Sperrholzbrett und in der Mitte auf der Hinterseite befindet sich das Kästchen mit der Dämmerungselektronik. Es gibt auch eine modernere Version der ursprünglichen Schaltung, u.a. mit MOSFET anstelle einer Darlingtonstufe, zur Steuerung des LEDs.

Dieser Elektronik-Minikurs kann auch eine Anregung dafür sein, eigene Ideen zu entwickeln…

Viel Spass wünscht

Thomas Schaerer

NEU: Defekte Abschirmung? Ein spezieller Kabeltester!

Thomas Schaerer

Kabeltester für abgeschirmte Kabel (Abschirmung)

Im vergangenen Oktober stellte jemand im Diskussionsforum des Elektronik-Kompendium die Frage, ob es eine praktikable Möglichkeit gäbe, elektronisch eine vom Anschlussstift eines Steckers getrennte Abschirmung eines abgeschirmten Kabels zu testen. Die Stelle der Abtrennung und die Abschirmung sind nicht zugänglich, weil das Kabel mit dem Plastikstecker vergossen und am andern Ende des Kabels die Abschirmung nicht zugänglich ist. Für den Test kommt nur eine Methode in Frage, bei der der Kunststoffmantel des Kabels an keiner Stelle verletzt werden darf.

Dieses Problem reizte mich, in Richtung einer kapazitiven Messmethode, eine Lösung zu finden. Es begann damit, dass ich auf dem Isoliermantel eines abgeschirmten Kabels eine Drahtwicklung aufbrachte und das eine Ende abisoliert an ein Oszilloskop anschloss. Der Signalanschluss am Stecker verband ich mit dem Signalausgang eines Sinusgenerators und dazu kam die Verbindung der beiden elektrischen Massen (GNDs) des Oszilloskopen und des Sinusgenerators. War die Abschirmung des Kabels über den Stecker mit der Generatormasse verbunden, zeigte sich am Oszilloskopen keine AC-Spannung. War die Abschirmung von der Masse getrennt, zeigte sich zwischen der Drahtwicklung und der Masse eine AC-Spannung, die man elektronisch auswerten kann!

Der vorliegendene Elektronik-Minikurs zeigt wie’s im Detail funktioniert und am Schluss folgt eine fertige einfache anwendbare Schaltung mit zusätzlich mehreren Auswertschaltungen.

Üblich wie bei all meinen Elektronik-Minikursen ist, dass der Weg selbst ein Ziel, nämlich ein Lernziel ist. Es ist aber nicht immer so, dass eine fertige Schaltung für eine praktische Anwendung resultiert, wie dies hier zutrifft. Trotzdem ist es so, dass man von den gegebenen Parametern dieser Fertigschaltung abweichen darf, was in der Praxis auch oft unumgänglich ist, wenn man bereit ist, aufmerksam zu lesen um zu verstehen, was der Weg zum eigenlichen Ziel hergibt. So ist es leicht möglich die Werte der Bauteile entsprechend selbst den eigenen Bedürfnissen anzupassen.

Für die 555er-ELKO-Fangemeinde möchte ich darauf hinweisen, dass als notwendiger Taktgenerator das Timer-IC LMC555 bzw. TLC555 (CMOS-Version) zum Einsatz kommt. Zur Anwendung kommt die Funktion des zeitsymmetrischen Rechteckgenerators. Für die zeitbestimmenden Komponenten braucht es dafür nur gerade einen Widerstand und einen Kondensator. Für einen RC-Oszillator ist die Frequenz der Timerschaltung mit 75 ppm/K sehr temperaturstabil, vorausgesetzt natürlich, die Auswahl der RC-Komponente ist entsprechend angepasst. Diese Frequenzstabilität braucht die vorliegende Anwendung keineswegs, trotzdem ist es gut, nebenbei auch so etwas über den LMC555, bzw. TLC555 zu wissen.

Ich wünsche beim Lesen, Verstehen und Umsetzen viel Spass,

Euer ELKO-Thomas

Vielseitiges virtuelles Technik-Museum in der Schweiz

Thomas Schaerer

Eisen-Wasserstoff-Widerstand

Wer sich u.a. für die Geschichte der Elektrotechnik und Elektronik im Stile eines Museums interessiert, bin ich auf eine interessante Webseite gestossen. Es werden viele Bilder gezeigt, die man in guter Qualität vergrössern kann. Es gibt dazu je eine Kurzbeschreibung und die Möglichkeit, sich direkt zum gezeigten Objekt per E-Mail zu äussern. Die Webseite steht noch im Aufbau und hofft natürlich auch auf Mitwirkung:

Das links gezeigte Bild ist ein Beispiel aus diesem Museum. Es ist ein sogenannter Eisen-Wasserstoff-Widerstand, ein Bauteil, das heute kaum noch jemand kennt. Man liest dazu: mit Anzapfungen, auf Sockel herausgeführt, eingesetzt als Spannungsteiler in frühen (separaten) Netzgeräten für Rundfunkempfänger.

Gezeigt wird dieses Bild unter Spezialröhren.

Gruss

Thomas

Mit Kontinuität, Zeit und dem Elektronik-Kompendium.de zum Erfolg (2)

Thomas Schaerer

Patrick Schnabel hat im letzten ELKO-Newsletter 21/2007 folgendes geschrieben:

In diesem Zusammenhang ein kleiner Hinweis für alle die, die gerne regelmäßig ihre Elektronik-Kenntnisse aufmöbeln wollen. Übersichten, wie Elektronik Grundlagen habe ich nicht einfach so zum Spaß erstellt, sondern um das Themenspektrum leichter erfassen zu können. Außerdem eignen sich diese Übersichten sehr gut zum Lernen. Wenn man sich jeden Tag ein oder zwei Seiten vornimmt und durcharbeitet, dann hat man innerhalb weniger Wochen alles durch. Jeden Tag nur ein paar Minuten. Das reicht schon aus. Wer das mal ein paar Tage durchzieht, für den wird das zur normalen täglichen Lernphase. Die Vorbereitungen zur nächsten Klassenarbeit, Klausur oder Prüfung ist dann ein Klacks.

Diese Elektronik-Grundlagen sind natürlich längst nicht alles was das Elektronik-Kompendium.de zu bieten hat. Aufbauend auf diesem Thema folgen Digitaltechnik, Bauelemente und Elektronische Schaltungstechnik. Diese zusätzlichen Grundlagen sind sehr umfangreich.

Zusätzlich gibt es meine Elektronik-Minikurse, die zu einem Teil Fortsetzungen der Grundlagenkurse von Patrick Schnabel sind.

Weil es sich nicht so gut eignet große Mengen von Informationen stets am Computerbildschirm zu lesen, gibt es für die meisten Inhalte Bücher. Zum Beispiel die Elektronik-Fibel von Patrick Schnabel und das neue Buch Elektronik-Workshop: Operationsverstärker und Instrumentationsverstärker von mir. In diesem Buch sind alle meine Elektronik-Minikurse zu Thema Operationsverstärker und Instrumentationsverstärker zusammengefasst.

Aus einigen E-Mail-Feedbacks von Lesern meiner Elektronik-Minikurse weiß ich, dass sie sich zur Prüfungsvorbereitung eignen. Es soll sogar den Fall gegeben haben, wo die Durchfallqoute in einem Studiengang im Fach Messtechnik und Sensorik verringert werden konnte.

Meine Empfehlung und Gruß von

Thomas Schaerer