de.sci.electronics-FAQ V2.76 Stand: 12.3.2013

A. Allgemeines
B. Bitte
C. Charta
D. Dank
E. WWW/Suchmaschinen
F. Häufig gestellte/beantwortete Fragen
F.1. Elektronikversender
F.2. Grundausstattung des Bastlers
F.3. Schaltungsvorschläge
F.4. Löten
F.4.1. Entlöten
F.4.2. Crimpen
F.4.3. Steckerbelegungen
F.5. Software zur Erstellung von Schaltplänen und Layoutvorlagen
F.5.1. Schaltungssimulation
F.5.2. Taschenrechner
F.5.3. VCC & Co.
F.6. Herstellung von Leiterplatten
F.6.1. Durchkontaktieren
F.6.2. Silberleitlack
F.6.3. Lötstoplack
F.6.4. Layout
F.6.5. Folienleiter
F.7. Microcontroller
F.7.1. Atmel AVR Controller
F.7.2. Microchip PIC
F.7.3. Intel 8051 kompatible
F.7.4. EPROMs / GALs programmieren
F.7.5. EPROMs löschen
F.7.6. Massenspeicher an Mikrocontrollern
F.7.7. Flash-EEPROMs
F.7.8. A/D - D/A Wandler
F.7.9. serielle Schnittstelle RS232
F.7.10. Speicherprogrammierbare Steuerungen SPS
F.8. LEDs
F.8.1. Multiplexanzeigen
F.8.2. Laufschrift
F.8.3. Infrarot Fernbedienungen
F.9. Netzteile
F.9.1. Labornetzteile
F.9.2. Symmetrische Versorgungsspannung für OpAmps
F.9.3. Kleinnetzteil ohne Trafo
F.9.4. Einschaltstrombegrenzung
F.9.4.1. MOV Überspannungsschutz
F.9.5. Solarladeregler
F.9.5.1. Energy Harvesting
F.9.6. Spannungsreferenzen
F.10. Schrittmotoren
F.10.1. BLDC brushless direct current bürstenlose Gleichstrommotore
F.11. LCD Flüssigkristallanzeigen
F.12. VFD Vakuumfluoreszenzanzeigen
F.13. Bauteile prüfen
F.13.1. MOS-Transistoren
F.13.2. Farbcodes
F.13.3. linear oder logarithmisch ?
F.14. Kondensatoren
F.14.1. Abblockkondensatoren Stützkondensatoren
F.15. VA = W?
F.16. Welche Sendefrequenzen für Bastler?
F.16.1. Schädlichkeit von elektrischen Feldern und elektromagnetischen Wellen
F.17. Laserdioden
F.18. Wasserstandsmesser
F.19. Wellenwiderstand eines Kabels
F.20. Firma aufbauen
F.20.1. CE-Zeichen / Elektronikschrott / RoHS / WEEE / Bleifrei / ISO9001
F.21. Akkus und Memory Effekt
F.21.0. Akkupacks schweissen
F.21.1. Schutz gegen Tiefentladung
F.21.2. Verpolschutz
F.22. Transistoren und Dioden
F.22.1. MOSFET Treiber
F.23. Das KFZ-Bordnetz
F.24. Schaltregler
F.24.1. KFZ 'Netzteile'
F.25. Motoren & Dimmer
F.25.1. Snubber
F.25.2. Entstörung von Relais an Mikrocontrollern
F.26. Roboter
F.27. Oszilloskop
F.28. Drehstrom
F.29. Quadraturdecoder für Inkrementaldrehgeber
F.29.1. Entprellen von Tastern
F.29.2. Aus einem Impuls zwei machen
F.30. Audioverstärker
F.30.1. Operationsverstärker
F.30.2. Audioeffektgeräte
F.30.3. Dynamikkompressoren / Limiter
F.30.4. Dezibel
F.31. Oszillatoren
F.32. Temperaturmessung
F.32.1. Gas-Sensoren
F.33. Drosseln & Spulen
F.34. Gehäuse
G. Links
H. Drucker (Tinte / Laser)
H.1. CD-Player / CD-Brenner / DVD-Laufwerke
I. Magazine
J. ASCII art oder: Warum kann ich die gepostete Schaltung nicht lesen ?
K. Kritiken und Buchempfehlungen
L. Patente
M. Elektroinstallationen
N. Schluss

Diese Zusammenstellung ist unter der Einschränkung kopierbar, dass dieser Absatz an dieser Position gut und unverändert lesbar bleibt. Die Rechte an den Beiträgen bleiben bei den Autoren. Deren Einverständnis mit der Veröffentlichung wird vorausgesetzt bis wir gegenteiliges hören.

Jeder, der zur FAQ etwas beitragen möchte, ist herzlich dazu eingeladen. Ob du nur Tippfehler verbessern willst, einen Link korrigieren kannst, einen Stichpunkt in einer Liste hinzufügen möchtest, einen Absatz durch einen besser verständlichen ersetzen möchtest oder gleich ein ganzes Kapitel dazuschreibst, alles ist willkommen. Es sollte sich halt nur möglichst auf tatsächlich "häufig gestellt Fragen" beziehen. Schicke deine Änderungen an mich (eMail-Adresse siehe Newsgruppe), damit sie eingearbeitet werden können.

Preisangaben sind nur als Anhaltspunkte gedacht, denn der Anbieter kann seit Erfassung seine Preise verändert haben. Alle Preise wurden am 1.1.2002 von DM auf Euro umgestellt und grosszügig gerundet. Es bleibt Ihnen also nichts anderes übrig, als die Preise noch mal nachzurecherchieren. Falls Sie dabei eine Abweichung erkennen, würden wir uns um Nachricht freuen.

Alle eMail-Adressen wurden zur Bekämpfung von Spam entfernt. Kontakt siehe http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/ .

Da auf Grund der Vielzahl der Links nicht alle regelmässig überprüfbar sind, bitten wir um Hinweise wenn der referenzierte Inhalt rechtlich zweifelhaftes enthält oder ein Link nicht mehr gültig ist, die Seite woanders liegt.

- wenn man sich auf Sachen von Conrad bezieht, bitte postet auch die 6-stellige Bestellnummer (die letzten 2 Ziffern sind nur die Katalognummer), nicht die Katalogseitenzahl alleine. So kann man über http://www.conrad.de/ sich schnell anzeigen lassen, was du meinst, oder sich bei http://www.produktinfo.conrad.com/index_de.html Datenblätter und Bauanleitungen holen. Bei http://www.pollin.de/ sind die ersten beiden Stellen der Katalogbestellnummer auf der WebSite webzulassen, sonst wird der Artikel nicht gefunden. Ebenso bei http://www.elv.de/ und http://www.farnell.de/ bitte Bestellnummern angeben.

- Wenn du ein Problem gelöst hast, freuen wir uns auch über eine Erfolgsmeldung. Du produzierst damit keinen überflüssigen Traffic, sondern es können alle von dir lernen, deren Antwort nicht passte.

Danke.

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/dse15y.htm

Die folgenden Gruppen befassen sich auch mit Elektronik in deutscher Sprache:

auch erreichbar über

das Batronix Forum

Bei spezifischen Themen frage besser in den Newsgruppen, die sich speziell mit dem Thema befassen, da wissen die Leute einfach mehr.

Wenn du etwas verkaufen oder anbieten möchtest, sind die oben genannten Newsgruppen der falsche Ort dafür. Nimm:

Und wenn du der englischen Sprache mächtig bist, gibt es eine Reihe englischsprachiger Newsgruppen, in denen sich teilweise Antworten auf schwierige Fragen erhalten lassen. In sci.electronics.design findest du z.B. Winfield Hill, einen der Autoren des vielzitierten Buches "Art of Electronics / Hohe Schule der Elektronik".

Und der Vollständigkeit halber:

Allgemeine Regeln zur Benutzung von Newsgruppen finden sich hier:

Diese Maschinen geben auch auf deutschsprachige Stichwörter Ergebnisse, die dann meist auf deutschsprachige Seiten verweisen.

Datenblätter für aktuelle Bauteile werden meist problemlos von allgemeinen Suchmaschinen entdeckt, zudem gibt es umfangreiche Verzeichnisse

Auch die Hersteller haben meist kostenlose Suchmaschinen für ihre Produkte. http://www.bgs.nu/sdw/ und http://www.xs4all.nl/~ganswijk/chipdir/index.htm helfen dir beim Finden der Firmen-Webseite, auch ausgehend von der IC-Bezeichnung. http://www.sachon-zvei-elektro-einkaufsfuehrer.de nennt Hersteller nach Produktgruppen, ähnlich die Kennzifferzeitschrift Markt & Technik, die zur Standardlektüre jedes Elektronikfertigenden gehört.

Eine Liste der Halbleiterhersteller mit URLs, deutschen Adressen und Distributoren, Versender, Broker und Beschaffer in D + CH + A ist auf http://www.aufzu.de/semi/halbleit.html und eine Anfrage bei 20+ Händlern geht mit http://www.findchips.com/ schnell.

Viele Hersteller bieten kostenlos CDs mit dem Inhalt ihrer WebSites an, und manchmal werden diese kostenlosen CDs dann teuer von Elektronikversendern weiterverkauft :-(

Antworten auf viele Fragen beantworten die folgenden Sites. Allerdings sind hier meist englischsprachige Texte referenziert. Trotzdem, versuche es bitte erst hier, gerade wenn es um Reparatur von Handelselektronik geht:

Gewerbliche Kunden erfahren Beschaffungsquellen aus den kostenlosen Kennzifferzeitschriften wie Markt & Technik, Elektronik, Design & Elektronik (http://www.elektroniknet.de/). Die Marktübersichten sind online verfügbar. Beschaffungsquellen aus China sind zu finden bei http://www.alibaba.com .

Speziellere Bauteile (Sensoren etc.) finden sich bei spezielleren Händlern. Siehe http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/mawin.htm

Vergleichstypen sucht man bei http://www.electronica-pt.com/db/componentes.php und manchmal werden welche genannt bei http://www.ersatzteilblitz.de/

Bei http://www.bsh-group.de/ finden sich (wenn man sie findet bei der katastrophen WebSite) im Notfall Ersatzteile für Siemens und Bosch Geräte per Versand, aber zu superfrechen Preisen: Ein Geschirrspüler, der neu 499 EUR kostet, kostet in Ersatzteilen 2187 EUR. Man kauft dort also nur, was man woanders nicht bekommt, und was man nicht ersetzen kann, und keinesfalls Schrauben, elektronische Einzelbauteile oder so. Ein Kondensator, den es bei Reichelt für 89 Cent gibt, wird dort schon mal für 25 EUR vertackert.

Besser als ein fertiges Starterset ist es, wenn man sich einige Gerätschaften selber zusammenkauft. Für Schüler gab es bis 2001 die Elektronikkästen von Schuco (früher Philips) http://ee.old.no/ oder die einfacheren von Kosmos http://www.generalatomic.com/teil1/index.html . Deren Anleitungsbücher kann man sich herunterladen, aber so toll waren die nicht, es wird zwar erklärt wie man z.B. einen aufgebauten Multivibrator langsamer blinken lässt, aber nicht wie sich die darin beteiligten Transistoren gegenseitig sperren, also nur oberflächliche Bedienweise statt tiefergehendem Verständnis gelehrt. Heute sind die Steckbrett-Baukästen (und nur die) wie "Lernpaket Elektronik" von http://www.franzis.de/ trotz ähnlicher Qualität der Handbücher die bessere Wahl, zumindest wenn man sie günstig kauft http://www.pearl.de/a-PK4421-3521.shtml oder im Ausland http://www.makershed.com/ProductDetails.asp?ProductCode=MKSL1&Show=ExtInfo weil echte elektronische Bauelemente und ordentliche Steckbretter verwendet werden. Bausätze übertreiben oft (Mückenscheuchen verscheuchen keine Mücken, etc.) können aber den Einstieg in die Elektronik erleichtern. Wer nur ein Buch für Kinder haben will, ist vielleicht mit "Der kleine Elektroniker: Band 1 - Erste Versuche" ISBN 3837003310 zufrieden.

Für den Lehrbetrieb gibt es

Wer es ohne Baukasten probieren will:

a) Ein Lötkolben. Für den Anfang tut es gut ein Ersa TIP260 mit Lötspitze 162KD von z.B. http://www.reichelt.de/ mit dem man bleihaltiges Lötzinn gut löten kann und der extrem schlank ist so daß man gut auch an entfernte Lötstellen kommt, aber wenn man bleifreies Lötzinn verwenden will, sollte man eine temperaturgeregelte Lötstation kaufen. Luxuslötkolben kommen z.B. von Pace oder Metcal, aber JBC's AD2950 hat die Klassiker wohl ausgebootet. Billige 5 EUR Lötkolben sollte man sich nicht antun.

b) 100g bleihaltiges Elektroniklötzinn 1mm, 1.7m Entlötlitze 2mm, Flussmittel als Stift oder echtes Kolophonium (http://www.conrad.de/ 813419) in Spiritus auflösen. Kein Lötlackspray (davon geht 90% daneben und es klebt ewig bis man es endlich mit dem Haarfön trocknet), und auf keinen Fall Lötfett oder Salzsäure, in solchen absoluten Notfällen noch eher Tannenharz mit etwas Aspirin. Bleihaltiges Lötzinn hat den Vorteil, daß man eine Lötstelle auch mehrmals wieder aufschmelzen kann bis alles in Ordnug ist. Bei bleifreien Lötzinn ist das eher nicht möglich, da muß die Lötung beim ersten Versuch passen. Dennoch spricht im Hobbybereich viel für bleifreies Lötzinn, denn während man bei fertigen Geräten vom Kauf bis zur Entsorgung nicht mit dem Blei in Berührung kommt und dort bleifrei aus Benutzersicht überflüssig ist, fasst der Bastler das bleihaltige Lötzinn an und wäscht sich vor dem Essen bekanntlich nicht die Hände. Er nimmt also das giftige Blei auf, sogar in grösseren Mengen als in der Industrie. Der Nachteil ist die höhere Temperatur die man zum Löten braucht, woraufhin sich die Leiterbáhnen eher von der Platine ablösen, die Lötspitzen schneller vergammeln, und eventuell einige Bauteile durch Überhitzung kaputt gehen, auch produziert man leichter schlechte Lötverbindungen. Es ist also die höhere Kunst, sich mit bleifreiem Lötzinn auseinanderzusetzen. Aber warum sollte man die nicht lernen ? Zur Reparatur älterer Geräte, die noch mit bleihaltigem Lötzinn gelötet wurden, sollte man einen anderen Lötkolben, zumindest aber separate Lötspitzen verwenden, und niemals Werkzeuig für bleihaltig und bleifrei mischen.

c) Ein einfaches Digitalmessgerät, wie DT830B das es um 5 EUR gibt, aber besser eines mit durchgängigen Bereichen (fragt, ob es auch einen 2A= und einen 0.2V~ Messbereich hat) wie das PeakTech 2010 oder http://www.komerci.de/shop/product_info.php?products_id=402&cPath=26_36&session=true Teurere Messgeräte sollten dann TrueRMS beherrschen (externer Vorsatz http://www.elv.de/ 60-077-91 oder http://www.mario001.de/elektronik/schaltungen/truerms.htm), damit bei Wechselspannung der angezeigte Wert auch bei nicht-Sinusförmigem Signal mit dem effektiven Durchschnittswert übereinstimmt. Das Metex 3650 hat wohl Startprobleme bei schwacher Batterie und einen zu langsam reagierenden Durchgangsprüfer. Das Metex 3640d zeigt unterhalb 2 Ohm nur Zufallszahlen an. Das Fluke 289 trueRMS zeigt im uA-Bereich 1000uA, nach Vertauschen der Messpitzen -923µA, im mA Messbereich +1.08mA, vertauscht -1.03mA. Merke: Schrott muss nicht billig sein und kann unter einem grossen Namen daherkommen.

d) Ein 10er Satz Prüfstrippen mit Krokoklemmen. Achtung: Die Krokomäuler müssen für feinste Litzen ganz zugehen, es gibt da oft Ramsch. ML6028 von http://www.reichelt.de/ ist zwar teuer, aber kontaktsicherer, leider nicht vergoldet.

e) Ein Cutter (feiner Seitenschneider, der dünnste Drähte trennt) ist Gold wert. Die billigen taugen meist nichts (schneiden keine Litze). Stahldraht sollte man aber von allen fern halten. http://www.schmitz-zangen.de

f) Pinzette, Zange, Schraubendreher, Abisolierzange, etc. aus dem Bastelkeller

g) Das Buch "Art of Electronics" / "Hohe Schule der Elektronik". Siehe unter K.

h) PC zur Layouterstellung, Simulation und zum Datenblattlesen (hast du ja :-)

und dann je nach Entwicklung

i) Ein Experimentiersteckbrett (Labor-Steckboards, Experimentierboard, Breadboard, Protoboard, günstig bei http://www.reichelt.de/, http://www.conelek.de/, http://www.pollin.de/ und http://www.elv.de/)

j) Ein regelbares Netzteil. Eine einfache Version mit LM317 und vielleicht einigen Konstantspannungen (LM78xx) kann man sich als erstes Projekt selbst bauen (siehe F.9. Netzteil), ein 'dickes Ding' wird man besser kaufen (Ratho RPS2305 = Reichelt LM305 0-30V/5A 70 EUR, DF-1731 http://www.pollin.de/ 2*0-30V/3A 180 EUR), siehe Schaltpläne zu 512982, 518077, 511412, 510391, 510343, 512028 von http://www.conrad.de/ oder die Geräte von http://www.elv.de/.

k) 3 DIN-A5 Fotoschalen und 1 Warmhalteplatte, Natriumhydroxid (Ätznatron) als Entwickler, Eisen-III-chlorid als Ätzmittel und eine Belichtungsvorrichtung (siehe F.6 Leiterplattenherstellung)

l) Wer Platinen aus Epoxy (FR4) herstellen will, sollte eine Kleinbohrmaschine mit Bohrständer für Hartmetallbohrer kaufen. Dafür tut es kein 'Hobbydrill' oder 523666 oder 523674 von Conrad, auch ein Dremel ist sinnlos da es dafür keine vernünftigen Bohrständer gibt und die Lager schon nach kurzer Zeit ausschlagen sollen. "Finger weg vom Dremel. Der hatte bei mir damals mehr Spiel als der Bohrerdurchmesser. Ich hab den dann bei eBay vertickt und mir ne Proxxon gekauft. Kein Spiel und auch viel mehr Drehmoment für die größeren Sachen. Und billiger auch noch." Allerdings gilt die Proxxon MF70 als nicht solide. Sie überhitzt wenn sie nach längerer Arbeit abgestellt wird was erst beim nächsten Einschalten als weisser Rauch auffällt.

Geeignet ist z.B. der Proxxon IB/E + Bohrständer MBS140 oder Micromot 50/E + NG2/S + Bohrständer aus Geschenkkoffer 28514 + Spannzangenset (damit die 1/8" Industriebohrer verwendet werden können, das 50/E kann nur 3mm), Das Schnellspannbohrfutter ist für die hohen Drehzahlen nicht geeignet. Die Proxxon TBM220 ist sehr laut und serviceunfreundlich aufgebaut. Vollhartmetallbohrer holt man bei http://www.hartmetalltools.de 1.65 EUR nachgeschliffene vom Nachschleifservice http://www.ch-instruments.de/ (10 Bohrer kosten um 5.50EUR), oder über eBay und keinesfalls von Proxxon, schon gar nicht das 'Elektroniker Set', aber eine Trennscheibe ist nützlich (nicht mit Diamant).

Zum Sägen von Platinen kann man von Laubsäge, Dekupiersäge über Proxxon KS230 und FKS/E (die FET ist mangels Drehzahlregelung eher für Holz) bis zu Diadisc (http://www.mutronic.de/pdf/prospekt%20diadisc%205200.pdf) oder 6000 EUR Precisaw (http://www.reinhard-ag.com/Reinhard/php/Precisaw.php) alles verwenden was der Geldbeutel und Professionalität zulässt. Mit einem Teppichmesser vorritzen und über ein Kante brechen geht auch, ebenso wie Tafelscheren für Metall oder eine Stichsäge mit hartmetallbestücktem Sägeblatt. Leiterplattenfirmen fräsen die Konturen.

m) Ein LRC-Meter (Induktivitäts- und Kapazitätsmessgerät) wie das 122211 für 40 EUR von http://www.conrad.de/ oder das SE8280 von http://www.elv.de/ oder selbstgebaut siehe unter "Kapazitätsmessgerät / Induktivitätsmessgerät". Will man Gebäudeinstallationen messen, sollte das Messgerät die CAT III erfüllen, wie z.B. das PCE-DM 32, oder gar CAT IV:

n) Und wenn man es sich leisten kann ein Oszilloskop, siehe Abschnitt F.27.

o) Für Basteleien an Schaltnetzteilen ein (200 VA) regelbarer Trenntrafo.

p) Ein Chipprogrammiergerät wie GALEP von http://www.conitec.net/ oder Xeltek SuperPro 280U USB von http://www.xeltek.com/

Das Geld für Zeitschriften spart man heute besser, siehe Abschnitt I.

Die genannten Produkte und Markennamen bedeuten nicht, das dies die einzigen verwendbaren Teile sind. Aber es sind welche, die sich bewährt haben (bzw. eben nicht).

Bastlergrundausstattungen bei http://www.marsch-elektronik.de/ und einige brauchbare Sortimente hat http://www.pollin.de/ aber die meisten sind Schund, ansonsten findet sich eine kleine Bauteilegrundausstattung für Experimente auf dem Experimentierbrett:

und jetzt fehlen nur noch hunderte von kleinen Beispielschaltungen dafür :-) Einige davon befinden sich in dieser FAQ, im Übungsbuch zu 'Art of Electronics', in den Online-Büchern auf http://www.vias.org/electronics.html und in AN-32, AN-20 von http://www.national.com/ und holt euch die Datenblätter von allen gekauften Bauelementen.

Megabytegrosse Datenblattsammlungen (DL111/126 Transistoren, DL135 MOSFETs, DL128 Analog-IC-Übersicht, DL129 Digital-HCMOS-ICs) gibt's bei http://www.onsemi.com/ , recht geeignet um mal eine Übersicht und einen Datenblatt-Grundstock zu bekommen. Sogar die (nutzlos informationsreduzierte) Pocket Guide gibt es noch http://focus.ti.com/lit/ug/scyd013b/scyd013b.pdf

Chiptypennummern nach Verwendungszweck als Startpunkt der Bauteilsuche:

 Einstellbare Spannungsregler: LM2931/LM317L (100mA) LM317, LM337 (1.5A) , LT1086 (1.5A low drop), LM350, LM333, LT1085 (3A), LM338 (5A), LT1084 (5A low drop), LT1083 (7.5A), LT1038 (10A), PQ7DV10 (10A 1.5-7V Sharp, edel-schrott.de) ADP3310 (extern low drop)
 Hochvoltregler: MC1466 (floating bis hunderte Volt, berüchtigt für ausser Tritt kommen des internen Reglers) 
   LM317HV 1.25-60V1.5A, L146 = 80V uA723, LM2576HV 1.25-60V3A (NS) B3171V (1.2-57V1.5A RFT) TL783 1.25-125V700mA(TI), LR8 1.25-450V10mA (Eingangsspannungsflankensteilheit>50us) LR12 1.2-88V50mA (Supertex), VB408 1.2-400V40mA (ST), LT3010 80V50mA (Linear), HIP5600 (50V..) (Harris) VB409 (alt ST, nur AC, 5V40mA), MAX610 (alt 5V/40mA aus 230V~) IXCY10M90S (1-100mA bis 900V, Darisus) ATT2405/06/16 (alt, Lucent)

  +6V..+600V
      |
 +---|I BSP135 (Depletion NMOSFET)
 |    |
 |    +-- ca. 6V wenn R1=R2
 |    |
 |    R1
 |    |
 +----+
      |
      R2
      |
     GND

 Hochvoltschaltregler: LNK304/305/306 (100-700V/120-360mA PowerInt) LTC3703 LT3758 LT8300 (100V) LM5116 LTC3703 (100V LT) LM5008/SM72485 (95V NS) SM3320 (50V NS MPP) HV9910/HV9961/ZLED7001/TS19450 (450V externer MOSFET, Stromregler)
 Präzisere Spannungsregler: LP2954AIT (TO220 250mA 0.1% NS) LP2986AIM (SOT8 200mA 0.5% NS), LT1086 (1% 1.5A 0.015% TO220 LT)
 Abschaltbare Spannungsregler ADP3367 (5V 0.3A LBO genau verkehrt für SHDN) LT1579 (5V 0.3A 2 Eingänge 2 LBO passend für SHDN), LM2941 (1A ADJ low=on) LP2951 (0.1A ADJ low=on), LP2985 (0.15A ADJ low=off Rückstromdiode), BAxxCC/BAxxDD (1A/3A, low=aus, Rohm), UCC383 (3A, 1.25-8.5V, Ube low=aus, TI) TPS76801 (1A, 1.2-5.5V, TTL hi=aus, TI) LTC3440 (step up, 2.5..5.5V ca. 500mA) R1200 (Ricoh, 2.3..5.5V->..21V, 700mA switch, ca. 50mA Ausgang)
 Niedrigstleistung-Spannungsregler (mit oft sehr schlechten PSRR ab 100Hz): HT71xx (2.2uA Holtek) MCP1700 (1.6uA)/MCP1702-33 -50 (2uA OnSemi, bei Reichelt) NCP551 (4uA OnSemi) S817 (1.2uA Seiko)
 Niedrigstspannungs-Step-Up-Schaltregler für 1 Zelle: AS1322 (AMS) L6920 (ST), LTC3401 (LT) ZXSC100 (Zetex) TPS61000 (TI) NCP1450 (OnSemi), LTC3108 (LT, ab 20mV)
 Referenzdioden: LM336/385/4040/4041 (NS), REF12Z/25/ADR291/AD1582 (Analog), ICL8069 (Intersil), TC04, ZRA245/250 (Zarlink), LT1009 (LT), MC1403, CS1009 (OnSemi)
 Zaehler/7SegDecoder: MM74C92x (NS) ICM7217 (4 stellig), U125D, ICM7249 (6 stellig), ICM7226 (8 stellig) (Intersil)
 HEX zu 7-Segment: MC14495, DM8880/9368, V40511 (Oppermann, eBay), D345, D346, CD4311 (CD4511 kann kein hex), CD4368, 74C915 oder eben ein GAL16V8
 VFD-Treiber: A681x/A581x (Allegro), MAX6920-32 (Maxim), LB1240 (Sanyo), PT6311 (Princeton), NE594, MM58241/58242/58248/58341/58342/58348 (NS) MSC1162/1163 (Oki), SED2020/2032 (Seiko Epson), CS1087-1089 (OnSemi)
 EL-Folien-Treiber: SP4403 (Sipex)
 Ladungspumpen: ICL7660/LTC1044/MAX1044/LM2660 (5V/10mA), XC6351 (1.2V <10mA Torex) LT1026/MAX680/681(=MAX232 ohne RS232), LTC1044A (12V/10mA) ICL7662 (15V/10mA), MAX662 (5V->12V/30mA), MAX619/LTC1046 (5V/50mA), LTC1144 (15V/50mA), LTC1263 (5V->12V/60mA) LTC/MAX660/TC1121 (5V/100mA) (LT/Maxim/Microchip) MAX665 (8V/100mA) TPS61000 (100mA TI) MAX889 (5V/200mA) TPS60130 (300mA/5V TI) LT0154 (100mA 15V Reichelt)
 GHz-Vorteiler/Prescaler: CND2047, PMB2312/2313, MC12017/12079/12080/12095, U664/666/813 (schwingen leicht) U891/893/6024, SP4908/8718/8719/8792/8910/8755/8720/8786A, M54462AL (:256 1GHz Mitsubishi) LMX2322/2326, SAB6456, HMC426MS8 (Hittite)
 RESET-Controller für 8051: DS1833 (Dallas)
 RESET-Controller für 5V/12V: MB3771 (Fujitsu)
 Klangregler Volume/Treble/Bass: LM1036 (NS), TDA1074A, TDA4292, TDA7318 (Philips), LC7530, LC7532, LC7533, LC7535, LC7537 (Sanyo) 
 DDS: ML2035/2036 (25/50kHz Fairchild), HSP45102/45106/45116 ISL5314 (Harris), AD7008/9832/9850/9851 (Analog) Q2240I (Qualcom)
 rauscharme OpAmp fuer Audio (Linepegel): TL071 (TI, nicht TL072/074), NE5532/5534 (Philips), SA5532/5534 (noch besser) MC33078 (Mot), LM833/837 (NS), OPA134/604  (TI) OP176/275/ADA4075 (Analog)
 billiger R2R Rail-To-Rail OpAmp: LMV324/824 LMC6482/6484 (NS), AD82x (Analog), TS912-924 (ST), TLV272/2372 (TI)
 LMC662 geht in latchup bei Vin > V+ - 1V
 OpAmp Rail-To-Rail R2R Ausgang über 24V Betriebsspannung: LTC6090 (140V 10mA LT) AD823 (36V JFET 0.2mV-2mV 15mA 500pF), ADR821/ADR827 (+/-15V inkl. 1.2/2.5V Referenz) OPA170/2170/4170/171/2171/4171 (36V TI) OP184/284/484 (36V Analog), LM7321/LM7322/LM8261 (30V, 0.7mV-6mV, 65mA, unlimited cap) CA3140 (30V RCA)
 Niedrigstspannungs-1V-OpAmps: LM10 (NS), MC33501/502/503, NCS2001 (OnSemi), MAX4289 (Maxim, langsam) XC221 (Torex)
 Hochspannungs-OpAmps für höhere Spannungen: PA240 (350V) LTC6090 (140V 10mA R2R LT) OPA454 (100V) OPA445 (60V) PR2201/2202 (80V Prema), MC1436 (60V OnSemi)
 OpAmp mit Referenz: LM614 (NS QuadOpAmp+TLV431) LM10 LM432 (NS), TSM101, TSM106, TSM107, TSM103 (ST) = NCP4300 (OnSemi) = TL103 (TI) = LTC1541 (5uA, LT) FP701/702 (Feeling, 1.25V overvoltage Schmitt-Trigger) TSM105 = AP4305 (1.25V + 2 OpAmps, nur - Eingang zugänglich, Ausgang verodert)
 OpAmp & Komparator & Referenz: TC1026, LTC1541, MAX951 (5uA), LM613=LM358+LM339+TL431
 präzise hochohmige OpAmps: OP07A (TI), LTC1150/2050 (LT), AD707/8571 (Analog), LT1014A, LTC2050 (zero drift, R2R 2uV/us Slew, LT)
 extrem rauscharme OpAmps für niederohmige Quelle (Audio-MC-Phonovorstufe, dyn. Mikro): LT1028/1115 (LT), AD797 (Analog)
 chopperstabilisierte OpAmps: LTC1049/1050/1052/1150
 Leistungsopamps: LM675 (3A) L165 (3A) OPA547T (60V 2A)
 open collector OpAmp: TAA761/861, TAE/TAF1453/2453/4453, TAA752/765/765/2761/4761/2765/4761/4765A, B761D/B765D/B861D/B865D/B2761D/B2765D/B4761D/B4765D
 over the top beyond the Rail OpAmp: TLV2401 (5V), OPA2340 (0.5V, TI), INA117 (200V, TI), LT1490/LT1491/LT1638/LT1639 (44V, LT), OP191/291/491 (20Vpp), TL071/072/074/etc. LF411 etc. LF356/357 (50V http://www.national.com/an/AN/AN-447.pdf)
 high side Strommessung: ZXCT1009 (Darisus) 
 sauschnelle OpAmps: THS4303, THS3201, OPA847 (1.8 - 3.9 GHz TI), LTC6409 (10 GHz)
 OpAmp für hohe kapazitive Last: LT1363 (LT), LM8261/8272/6161/6261/6361/6362/6364/6365 (NS), AD817/826/827/847/848/849 (Analog) http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/31-2/appleng.html MC34071 (OnSemi)
 OpAmp für Ansteuerung Piezo, EOMs, Pockelszellen bis MHz: PA97 PA98 PA85 (Apex)
 Normale OpAmps steuern höhere Spannungen: http://www.national.com/ AN271, AN272
 Leistungs-OpAmp schneller als L272 mit weniger Offset: LT1210 (1.1A 35MHz, LT), L2722/2724 (ST), TCA0372 (OnSemi) (nicht für Audio geeignet, da wie LM324/358 ruhestromlos) AD8534 (4 x 250mA bis 6V aber 30mV Offset)
 verbesserter LM386 1W/8 Ohm Audioamp für 5V ohne Ausgangselko: LM4861/4871/488x (NS)
 Kopfhörerverstärker (32 Ohm, 0.15W): MC34119 (OnSemi, TS34119 Conrad), NJM2113 (NJR, will besser abgeblockt werden als der MC34119), TDA7050/TDA2822 (Philips) TS922 (ST, phase reversal)
 Lautsprecherschutzschaltungen: uPC1237, TA7317
 KFZ-Audioleistungsverstärker: TDA7375 (4*4W/2*22W), TDA7560 (4*30W) TDA8563 (2*40W an 2 Ohm)
 Heim-Audioleistungsverstärker: TDA7294/7285 (ST), auch als Piezotreiber gut, TDA7293 parallelschaltbar, LM3875 LM3886 (NS)
 OpAmp für Ausgang Funktionsgenerator: LT1206/1207 (LT, auch bandbreitenbegrenzt als Kopfhörerverstärker gut)
 Elektrometer: INA116 (1-200fA), AD549L (40-250fA) AD515 (75-300fA), LMC6001A (25fA-4pA), OPA129 (30fA-20pA) LMC6482 (20fA-10pA), LPC660/LPC661/LMC6041 (2fA-100pA), OPA111/128/129 (0.5-2pA), AppNotes: AN242 LB37 AN241 (NS), AB075 (BurrBrown)
 Instrumentenverstärker: AD620/621/624/625/626 (Analog), INAxxx (TI), LT1167/1168 (lt)
 Platin-Temperaturmesswiderstandsverstärker, Pt100, Pt1000, RTD: ADT70 (Analog)
 Thermoelementmessverstärker: MAX6675 (Maxim), LT1025 (lt)
 Dehnungsmessstreifenverstärker und -Wandler: MAX1400-1403 (Maxim)
 Mikrofonverstärker mit Kompressor: SSM2165 (Analog)
 VCAs: 2181 (That), AD600/602/604 SSM2010/2013/2014/2018/2020/2022/2118/2120/2122/2164 (Analog), BA7655 (Rohm), M5244 (Mitsubishi), CLC5523 (NS), SL550 (Plessey), VCA2612/2613/2614/610 (TI)
 OTAs: BA6110 (Rohm), CA3060/3080/3280 (Intersil), LH0045 LM3080, LM13600/13700 (NS) = NE5517 (Philips) = NJM13700 (New Japan Radio), OPA2662/660 (TI), LT1228 (lt)
 Transimpedanzverstärker: OPA665 (TI) AD9617//9618 (Analog) SA5211/5212/5214/5217/5225 (Philips) TZA3023/3033/3034/3043/3044 (TI) (Sander Electronic)
 Multiplizierer: XR2208 (Exar), ICL8013 (Intersil), RC4200 (Fairchild), AD532/633 (Analog) MPY100/634 (TI)
 logAmps: MAX4206/4207 (Maxim) BB4127/LOG100/101/102 (TI), AD8304 (Analog) [teilweise stückweise lte Interpolation]
 TrueRMS Konverter: AD536/636/637/736/737 AD8361 (lin) AD8362 (log) ADL5902 (9Gz 65dB) (Analog), LTC1966, LT1088 (lt) 
 Hall-Strommesser: ACS750 (Allegromicro), Sanken CS-Series bis 5A
 Hallsensoren: KSY10/13/14 (Infineon), A1321+A3141-44 (Allegromicro) , THS125 (Toshiba), HG106 (Asahi-Kasei), GH700 (F.W. Bell), Micronas, Melexis
 Strommessstift: http://www.farnell.com/datasheets/1387648.pdf
 LiIon Protection in SOT23-6: NCP800, R5421, T63H0002A, AAT8633, MC33349, S8231 (SO8) S8254 (3-4 Zellen)
 Akkulader-ICs: ADP3811, BQ2000/2002/2004, CH127/128, MC33092, MAX1640/1641/1647/712/713/846, ICS1700/1702/1722, AIC1781-1783, LM3647, LT1512/1571, LTC1759, TEA1102/1103/1104
 Nullspannungsdetektor: TDE2907, 8T363
 Fensterkomparator:  MC34161 (Motorola), TCA965 (Infineon, veraltet)
 TRIAC-SteuerIC: alt: TDA1023/24, U217B=T2117, U106, U208 (alle veraltete) neuer: U2008/2010 (Temic, Atmel), TCA785, SL440/SL441/SL443 (Plessey, veraltet, Weller Lötkolben, Hinkel-Elekctronic)
 NE555=SE555=LM555 (4.5-16V, 500kHz) in CMOS: ICM7555 (2-18V, 1MHz Intersil), TLC551 (1-16V, 2MHz, TI), TLC555 (2-15V, 2.1MHz, TI), TS555 (3-16V, 2.7MHz, ST), LMC555 (1.5-12V, 3MHz, NS), ZSCT1555 (0.9-6V, 330kHz, Zetex), IR2151 (Gegentakt MOSFET Treiber Ausgang) MIC1555 (2.7-18V, SOT23-5)
 Langzeittimer: U6046/6047/6049, ICL8250, XR2240, 74HC5555, CD4541 CD4543 CD4536 CD4045 CD4445 CD4451 
 F->V Konverter/Tachometer-ICs/Frequenz-Spannungswandler: LM2907/2917 (NS), ADVFC32 AD636 (Analog), TC9400 (Tel)
 IR(De)Coder (RECS/RC5): SAA3004/3006/3007/3009/3010/3027/3049 SAB3210/3209 (Infineon), HT11/12 (Holtek), MC14497/145026/27/28 (OnSemi) uPD6121/uPD6122 (NEC) 21/2222+2225 (princeton.com.tw)
 IR-Coder (PPM): PTPT2221/2222 (Princeton), uPD6120/21 (NEC) oder LC7461M/62M (Sanyo), UM3750/3758 (UMC)
 Infrarotdemodulationsempfaenger: SFH505A SFH5110 TFMS5300/5360 (Infineon), TSOP17xx/18xx/48xx (Vishay), IS1U60 IS1460 (Sharp)  PIC26043SM
 einstellbare Demodulationsempfänger: SL486, U2538B/T2525/T2527, AIC1862, TDA4050B, TBA2800
 IrDA: IRM3001, TFDS3000/4000/4500/6500, TOIM3000/3232
 PLL FSK Demodulation: NE567/NJM2211
 AM Radio ICs: TCA440, TDA1056, A244
 FM Radio ICs: TEA5767HL 
 DCF Funkuhr: UE6005, T4227 (Atmel) U4223/4224 (alt)
 StereoCD D/A: LC7881 7.10, PCM56 (TI)
 StereoDecoder: MC1310
 diffuse LEDs: TLVR/TLVG/TLVY4200, Superflux
 Uhren-ICs: alt: MM5314/5316/50250 (NS), U125, neuer: LM8560 (Sanyo, Reichelt)=TMS3450 (TI), HT1340/1391 (Holtek)
 RTC-ICs: M41T00 (ST,0.8uA), PCF8563/8573/8583 PCA8565 (10-200uA, Alarm) PCF8593 (wenig Strom, Alarm, Philips), DS1307 (Dallas)
 Fernsteuerservo: alt: SN76604/SN28654=B654, ZN409, NE544, neuer: NJR2611, M51660, M52461, M64611, AA51880
 Funkfernsteuerungsencodersender: LM1871
 Märklin Modellbahn: MC145026, MC145027 (Motorola)
 RS485: SN75176BP SN75LBC176 (TI), LTC485 (lt), MAX487 MAX489E MAX490E (Maxim) IL485 (Isolationskoppler, NVE)
 RS422: µA9638
 4-20mA: XTR110 (TI), AD420 (Analog), AM422 http://www.analogmicro.de/
 HPIB, GPIB, IEEE488: alt: TMS9914A, SN75160 (Daten), SN75161 (Steuersignale) (TI)
 USB: CY7C6300x (Cypress), PDIUSB11/12 (Philips), FT8U232/245 (FTDI), PIC16C765 (Microchip), TUSB3210 (TI)
 RGB->Composite PAL-Encoder: MC1377 (schlecht, Trafo, OnSemi), TDA8501+TDA4568 (Philips)
 Videodigitalisierer/Framegrabber: SAA7111/7113 (Philips)
 RDS Decoder: TDA7330, SAA6588
 schnelle SRAMs: ISSI, Cypress, Alliance Semiconductor
 I2C-Repeater: PCA9515 (Philips), IL712 (Isolationskoppler, NVE)
 Quadraturdecoder: LS7166, LS7266 (LSI Logic), HCTL2022/2032 (HP), DDM01 (amira.de)
 Analogschalter: CD4016 (alt), CD4066 (15V), LC4966 (37V), DG2xx, DG4xx, Audio: SSM2402/04 (Analog) TDA1028 (ST, uralt), NJM2750 (Stereo 4:1 JRC) FSA2269 (5V analog Fairchild) DG2750 (5V analog Vishay) PI5A4764 PI5A4765 (clickless Pericom) TK15210 TK15324 usw. (unidirektional Audio MUX, Toko)
 Kreuzschienenverteiler: AD75019 (Analog) MT8808, MT8816 (Zarlink) TEA6420/TEA6422 (ST)
 3-Klang Gong: alt: SAB0600, neuer: SAE800
 OnScreenDisplays: PCA8516, SAA5242, STV5730A
 Sensor-Dimmer: alt: S566/576 SLB0586/0587 (Siemens), auch schon alt: HT7700C/7703/7704 (Holtek), neu: HT7713 (Holtek), LS7231-33/7314-15/7237/7339-40/7535/7538-39/7631-32 (LSI CSI)
 Schwingungspaketsteuerung Heizungsdimmer: TDA1023, U217, T2117
 Bargraphanzeige: U237/247/257, LB1403-1426, dabei 1412 5.50 (Peak,12, Sanyo), LB1494, LM3914-16/LM4700 (10) MM5451 (35, NS), U1096 (30), A277 UAA170 UAA180 (12), KAA2281 (2*5) KAA2283 (10), TC826 (40 LCD Microchip), LC7556 (2*12 Peak VFD Sanyo) TL476/487/489/490/491 (alt), D620 (TFK, 10)
 Audio Spektrum-Analyzer-Display: MSGEQ7 (Watterott, Sparkfun, http://www.youtube.com/watch?v=4tWXBv-PpRs) BA3822(5)/23(5)/24(5)/26(7)/30(6)/33/34(7)/35(5) (Rohm) NJM2760(4) NJU7505(5/10)/07(7)/08(11)/09(11) (NJR)
 7band +-12db uC Graphic Equalizer: LM835 (NS), LC7522, LC7523, 5-Band: TDA7317 (ST) BA3812/22-24 (Rohm)
 MOSFET-Treiber: MMH0026=DS0026=MC34151/34152 (OnSemi, schwingt leicht), LM5112 (7A NS) UCC37321-325 (9A TI), TPS2811/12/13 (TI, ähnlich 0026 mit Spannungsregler), ICL7667 (Intersil, Hysterese), TC429 (9A Hysterese) LTC1693 (lt), HIP4080-82A (Harris, nicht die nicht-A-Typen, siehe TB321, aber lese AN9404, on/off time einstellbar), IXDD430 (30A, Ixys), SN75374 (500mA, versorgungsspannungsflexibel, TI) DRF1200 (13A 30MHz 1kV isol. Microsemi Hybrid) TC426 (Toshiba), MAX4426/4427/4428 (Maxim), MIC4422 (Micrel, gut) TC4422 (TelCom+Maxim, unzuverlässig) UCC27323-37325 (TI, halten auch Rückstrom aus)
 MOSFET-Treiber für NMOSFET an positiver Rail: L6384-6 (ST), IR2110 (IRF, dead-time sehr kurz), MAX620/MAX621 (Maxim) TLE6280 TLE7184 (3 Phasen, Infineon) ISL83202 (H-Brückentreiber, 55V Intersil)
 MOSFET-Treiber mit Ladungspumpe für NMOSFET an positiver Rail: LTC1154/1155/1156 (single, dual, quad, gute dead time, teuer), MIC5011 (highside, mit chopper-Strombegrenzung)
 MOSFET Treiber mit Strombegrenzung: MIC5020 (lowside) MIC5021 (highside+charge pump, Micrel) MIC5013 (high side für MOSFET mit Sense-Ausgang) IR2121 (lowside) IR2125 (highside) IR2130 (3-phase) LT1158 (lowside, highside)
 MOSFET-Treiber mit Enable: EL7158 (12A Intersil), IXDD509/IXDE509 IXDD414PI (9A Ixys)
 Vollbrücken: BA6208/6209/6218/6219/6229/6283/6285-6288/6417/6418/6920 BD622x (Rohm), TLE420x, TLE6209R (Infineon), TCA3727/4727 (Philips), BTS780 (30A Siemens), VNH3SP30 (30A ST) TMC32NP2 (Trinamic) si9986 (1A SO8 Vishay) SLA2402M (600V 2A) TC4469 (4x300mA 4.5-18V Conrad) L9958 (ST 28V 8.6A)
 Vollbrückentransistoren: DRV8833 (2.7-10.8V 1.5A) TA8304K (7V 0.8A Toshiba) ZHB6792TA (NPN+PNP 70V 1A Zetex, Reichelt) ZXMHC6A07T8TA (MOSFETs 60V 2.2A Zetex, Reichelt)
 DTMF: Empfänger: MT8800, Sender: MT8880 (Mitel)
 Signalspannungsbegrenzung: QS3244/32244 Quickswitch (IDT), TXS02612, TXB010X, 74LVC8T245, 74CBTD3861, TL7726 (TI), GTL2002 (Philips), MAX3370-3397/MAX13047 (Maxim), FST4244/FST3245/FXLP34 NC7WZ07 (Fairchild)
 High-Side Driver: ULN2076, SAA1300 (5 x 85mA I2C)
 Audioleistungstransistoren: MJL4302/4281 (OnSemi bei Reichelt) 2SA1494+2SC3858 (für 150Wrms an 4R), 2SA1295+2SC3264, 2SC2921+2SA1215, 2SC2922+2SA1216 (70mOhm Ringemitter) 2SC4386+2SA1671 2SC4388+2SA1673 2SA2151/2SC6011 (Sanken) STD0xN/P (Sanken, tempco Diode) 2SB1163/2SD1718=2SA1302/2SC3281=2SB1317/2SD1975 (Toshiba/Panasonic) MJL21193/4/5/6 (OnSemi) NJL3281D/NJL1302D (tempco Diode, OnSemi), BD245+246 BD249+250 (jeder) 
 Audio-MOSFETs: 2SK133-135+175-176+1056-1058+2220-2221/2SJ48-50+55-56+160-162+351-352 (Hitachi lateral) ECF/ECX10P16+20+ECF/ECX10N16+20 (Exicon lateral), BUZ900+905/901+906/901D+906D (Philips)
  http://www.renesas.eu/products/discrete/power_mos/power_mosfets_for_amplifier/power_mos_gen_amp/Documentation.jsp
 Audio-Treibertransistoren: BC550/560, NE856/85633 (eigentlich HF, aber voll spezifiziert) 2SK389 (JFET, 0.5dB)
 matched Pairs: NPN: BCV61 PNP: BCV62 (NXP) MAT02 (0.05mV), MAT01/LM194 (or 0.1mV), LM394BH SSM2210/20 (0.2mV), MAT03 (rauscharm), MAT04 (lt) HFA3127/3134/3135 CA3046/3083/3083/3096/3127 (Intersil) (Achtung: Unterschiedliche Qualität bei 3083, LM3046 soll schlecht sein) 2SC3381 (80V, obsolet) http://www.thatcorp.com/300-series_Matched_Transistor_Array_ICs.shtml http://www.micross.com/pdf/LSM_LS302_SOT-23.pdf (high beta high voltage) 2N4045 (5mV, NPN 45V Oppermann) THAT120 (quad 5% PNP) MAT14 (quad 4% NPN)
 Doppeltransistoren: BC846BS+BC856S/BC847BS+BC857S, MMPQ6700 (quad) MMBQ2222A, PBSS3515VS, PEMB9/PUMB9
 lowsat bipolar NPN Kleinleistung: 2SC2878 (42mV 20mA 2mA 300mV 300mA 30mA, hohe UBEreverse von 25V, hohe hFE reverse von 150) ZTX1047 FMMT617 (150mV 3A 50mA) ZXTN19060CG (200mV 7A 700mA) ZXTN19020DG (200mV 9V 450mA) und andere von Zetex, PBSS4120T PBSS4620PA (120mV 3A 30mA 200mV 6A 300mA) und andere BISS von Philips, 2SC5707 (typ 110mV bei 2A, schnelle Schaltzeit, bis 8A, Reichelt)
 high beta Transistor: BCX70/71 (hFE>380 2mA) MPSA18 (500-1500 10mA) 2SC3112A (hFE 600-1800 2mA) 2SC3112B (hFE 1200-3600 2mA, Toshiba)
 Transistoren mit definiert niedrigem Sperrstrom cutoff current FFB2222A (NPN 10nA @ 25GradC)
 kleiner LogicLevel NMOSFET: BSS98 BSS295 (TO92), BSP297 (SOT223), IRF7401 (SO8)
 LogicLevel PMOSFET: IRF7416 (SO8), IRLML5203 (SOT23), BSS84 (SOT23) FDN338 (Fairchild SOT23 1.3A 20V @ -2.5V) MTP50P03 (OnSemi TO220 50A 30V)
 MOSFET mit >20V Ugs: FQPF12P10, STH8NA60FI 2SK2251-01 (Fuji) IRFPC50A 
 MOSFET mit Kelvin Sense Strommess Anschluss: IRCZ44 (60V/50A/Reichelt)
 20V/2.5A/0.1Ohm LogicLevel NMOSFETs in SOT23: Si2302DS (Vishay/Philips) GF2304 (Pollin)
 selbstleitende depletion NMOSFET: BSS126/139/169, BSP135/149 (Infineon), LND150/LND250+DN2540+DN2470-DN3545 (Supertex bis 700V 500mA 6Ohm)
 MOSFET, 0.9V Uth bei 3V durchschaltet: IRF7401 (NMOS) / IRF7404 (PMOS) (IRF) TN0200T TN0702 (NMOSFET), TP0101T (PMOSFET) (Vishay/Philips) BSH103 (30V 0.85A 0.6 Ohm bei 1.8V) FDN338 (PMOSFET)
 MOSFET der bei 1.5V immerhin 1.5A durchschaltet: RUQ050N02 (20V 5A)
 MOSFET der bei 1.8V immerhin 10.5A durchschaltet: FDS4465 (P-Kanal)
 schnelle kleine MOSFETs ohne Diode auf einem Chip: SD5000-Serie
 JFET mit niedrigem RDSon: J105
 Hochstrom-MOSFET: IRFP4368 (195A/75V/TO247/10nF, Reichelt), IRF3004/IRFS3004-7 (240A/40V/D2PAK-7/10nF) IRF1324S-7P (429A/24V/D2PAK-7/8nF) VMM1500-0075X2 (1500A/75V Halbbrücke) VMO1600-02P (Ixys 1600A/200V/1.7mOhm)
 MOSFET mit Bulkanschluss/herausgeführtem Substrat: BSS83 (von NXP), 2N4351, BSD22, SD210 SD5000 SD5400 Serie, SST210 Serie, MIC94030/94031, CD4007
 Niedriger Eingangsstrom: 3fA DF703 (Röhre), 80fA PF5301 (JFET) 100pA SD210 (MOSFET), 75fA AD515AL OPA128 LMC6041 (OpAmp, kompensiert)
 Hcohspannungs-MOSFETs: BUZ50, 2SK1119, STP5NK100, 2SK1489 (1000V) STP4N150 2SK1317 (1500V)
 Hochspannungs-IGBTs: DIM400XSM65 (6.5kV/Dynex) 5SNA0400J650 (6.5kV/ABB) MIO600-65 (6.5kV/Ixys) FZ200R65 (6.5kV/Eupec) CM600HG-130H (6.5kV/PowerEx) QIS4506001 (4.5kV/60A), IXEL40N400 (4kV/40A)
 Hochspannungsdioden für Mikrowellenöfen: NTE517 (15kV 550mA 5uA rev)
 Hochspannungsschottkydiode, Silizium-Carbid SiC Dioden: GBP3SHT24-89 (2400V 0.3A 225 GradC 1uA rev)
 NPN bipolare Hochspannungstransistoren: BUH2M20AP (1200V ST), 2SC4913 (2000V/20mA Hitachi) 2SC4686A (1200V/50mA Toshiba), BUX87 (1000V/500mA TO126) STX616 (500V TO92) BV32 3DD13001 (400V TO92) KSE13005 (400V) KSE13004 (300V)
 PNP bipolare Hochspannungstransistoren: 2SB832 (900V Sony) 2SA1967/2SA1968 (900V Sanyo) 2SA1831 (800V Sanyo) 2SA1379/2SA1807/2SA1413Z/2SA1486/2SA1627 (600V) ZTX560 (500V Zetex) 2N5852 (500V) 2SA1862 (400V) 
 NPN bipolare Hochstromtransistoren: BUX75, BUR50
 IGBT Hochspannung Hochstrom Halbbrücke: FF1400R12IP4 (1200V 1400A)
 Hochspannungs Solid State Relais: http://www.highvoltageconnection.com/high-voltage-solid-state-relays.html (Behlke bis 150kV)
 Hochspannungsoptokoppler: OC250 (25kV) http://www.voltagemultipliers.com/html/Opto-coupler%20Information%20Index.html
 PNP hochsperrende Transistoren: 2SA1359 2SB1705/06/07/08/09/10/13/22/30/31/32/33/34 (100nA bei 25 GradC max) 2SB891 (1uA) 
 NPN hochsperrende Transistoren: BC547 (ONSemi, typ 200pA, max 4uA) PMBTA45 PBHV9050T (max 10uA) BSP125 (100nA max bei 25 GradC 5uA max)BSS225 BSP225
 Dual NJFET: PMBFJ620
 (Schottky-)Dioden niedriger Flußspannung (aber hohem Rückstrom) als Germaniumersatz: BAT60A SK24A: 0.12V@10mA 0.2V@100mA LL103x: 0,2V@1mA@25°C MBRS120, MBRS140: 0,23@30mA@25°C MBRS320, MBRS340: 0,22@50mA25°C B340F: 0,2V@10mA@25°C SB320, SB330, SB340: 0,2@10mA@25°C SK24A: 0,13V@10mA; 0,2@100mA; 0,33@1A, MBRB2515L (0.28V@10A, 200mA Ireverse@100°C)

 Tunneldioden: http://store.americanmicrosemiconductor.com/diodes-tunnel-diodes-general-purpose.html
 AM Kapazitätsdioden: BB212 (Philips), KV1235, KV1530, KV1560NT (Toko, compotek.de) HN2V02H-B (Toshiba) SVC321 (neuhold.at)

Zunächst mal finden sich gute Schaltungsvorschläge zu letztlich allen denkbaren Themen in den Application Notes der Chip und Sensor Hersteller. Man muss nur lange die geeignetste suchen, denn es gibt so viele. Die technischen Daten dieser Schaltungsvorschläge werdet ihr nur bei perfektem Aufbau erreichen, denn da waren natürlich Profis am Werk. Es hilft, wenn bei der AppNote ein Platinenlayout dabei ist, wie viele von http://www.st.com/ und http://www.maxim-ic.com/. Natürlich favorisieren die Chiphersteller wo möglich ihre eigenen Bauteile. Oft kann man die Schaltungen genau so gut (und manchmal besser :-) mit Bauteilen anderer Hersteller aufbauen. Allgemeines erst mal hier:

Wer bloss Schaltungsideen sucht, sollte mal hier reinschauen:

Die als PDF http://www2.produktinfo.conrad.com/ downloadbaren Anleitungen für Conrad-Bausätze enthalten die vollständigen Schaltpläne und Platinenlayouts. Man muss sich also die Bausätze nicht kaufen, wenn man die Platine sowieso selber machen will.

Bei http://www.elv.de/ kosten Anleitungen meist Geld (Ausnahmen als PDF gibt es, vor allem indirekt bei Conrad). Das ist aber immer noch billiger, als regelmässig die Zeitschrift zu kaufen bis mal was brauchbares dabei ist, und die Platinen und Spezialteile kann man so gleich mitbestellen. Leider kostet bei ELV der Katalog Geld (scheinbar bei Onlinebestellung nicht), und die Zeitschriften sind nur ein verkapptes Katalogupdate.

Dann gibt es zu vielen kommerziellen Geräten die Schaltpläne. Wenn man will, kann man die also nachbauen, soweit keine Spezialteile verbaut wurden. Findet man im Internet nach Eingabe der Modellbezeichnung in eine Suchmaschine keinen Schaltplan und schickt einem der Hersteller auf Nachfrage keinen Schaltplan kostenlos zu, so kann man versuchen, Kopieen davon für teures Geld zu kaufen:

Bei kommerziellen Geräten zählt jeder Cent, insbesondere bei Consumerware die millionenmal hergestellt wird. Deswegen meiden Hersteller teure Chips selbst wenn sie besser sind oder Schaltungen mit viel weniger Bauteilen erlauben. Daher die unglaublich vielen Schaltungen mit LM324 und Einzeltransistoren. Für den Hobbyelektroniker spielt der Preisunterschied keine so grosse Rolle, er kann und sollte die besseren Chips verwenden. Wer wissen will, WIE schlecht der LM324 ist, sollte mal seinen Vergleich im Datenblatt des LMV324 angucken. Zur Auswahl steht alles, was der Elektronikversender im Katalog hat. Die hochpräzisen Chips von Analog, Linear, Burr-Brown sind dann wieder so teuer, das der Hobbyist, der die technischen Daten dieser Chips mangels physikalischer Grundlagenkenntnisse eh nicht ausreizen kann, von selbst Abstand nimmt, und diese Chips besser den Profis überlässt.

Schaltpläne von Hobbyelektronikern sind zahllos im WWW vertreten. Diese sollten sich mit geschickt gewählten Suchbegriffen festnageln lassen. Einen umfassenden Einstieg gibt http://www.epanorama.net/ . Allerdings funktionieren nicht alle Schaltungen, die man im Web so findet, und die meisten schreiben voneinander ab oder vergessen beim Abschreiben von AppNotes die Hälfte. Daher verweisen bei ePanorama leider die meisten Links auf Schrott.

Das Löten von normalen Platinen und Schaltlitzen ist mit einem Elektroniker Lötkolben kein Problem, wenn die Metallflächen OXIDFREI und sauber sind und man dem Lötkolben passend Zeit zum Aufheizen gibt. Das im Lötzinn enthaltene Flussmittel sorgt für eine gute Lötstelle. Als Bastler darf man Schaltungen weiterhin mit bleihaltigem Lot löten, das Verbot gilt nur beim Inverkehrbringen, aber gerade beim Löten besteht ja - im Gegensatz zum fertigen Gerät aus dem Handel welches man ungeöffnet wegwirft - die Gefahr mehr und mehr Blei aufzunehmen, gerade als regelmässiger Bastler, denn wer wäscht sich schon nach jedem Anfassen von Lot, fertigen Platinen oder angelöteten Bauteilen die Hände. Also wäre gerade der Bastler derjenige, der von der nun kostengünstigen Verfügbarkeit von bleifreien Loten seine Gesundheit profitieren lassen kann. Mit Balver SN100C oder Felder SN100+ (Silberlote wie Armack BF32-3 von Display3000 soll zum Handlöten gut sein) stehen Lote zur Verfügung, die keine der Nachteile der alten untauglichen SAC-Legierungen mehr haben. Mein Tip für Bastler: Stellt auf bleifrei um, und repariert nur alte mit Blei gelötete Geräte mit euren alten Werkzeugen. Und nehmt bei Dauerlötspitzen kein kupferhaltiges Lot.

Oxidierte Oberflächen verhindern gute Lötstellen. Die Industrie verwendet i.A. keine Bauteile mehr, die länger als 1 Jahr ausserhalb einer Stickstoffatmosphäre gelagert wurden. Ein temperaturgeregelter Lötkolben ist im industriellen Einsatz sein Geld wert, als Hobbyist kann man abwarten, bis der Lötkolben die passende Temperatur hat bzw. ihn ausstöpseln oder in den feuchten Zelluloseschwamm drücken, wenn er zu heiss wird, oder einen normalen Dimmer vorschalten (nichts anderes ist beispielsweise in der elektronischen Lötstation WTC100 drin http://www.uoguelph.ca/~antoon/circ/wlc100.html oder in MS 250 von Ersa), damit man ihn wenigstens einstellen kann. Im Moment ist der Ersa Multi-Pro 25W Lötkolben für 25 EUR besonders interessant, weil es für ihn kostengünstige MicroWave SMD-Lötspitzen SolderWell gibt. Allerdings wurde Ersa aufgekauft und versucht seit dem mit minderwertiger Produktionsweise Geld zu sparen, selbst alte Lötspitzen wie die 832 werden durch doppelteilige ersetzt, die einfach nur Murks sind, weil sie nun schlechter die Wärme leiten und bei Druck sich lockern.

Die berühmten Weller Magnastat sind technisch überholt (zu klobig, teure Lötspitzen), für das ganze Sortiment gibt es aber offenbar jahrzehntelang Ersatzteile bis zur kleinsten Schraube. http://www.hinkel-elektronik.de/pdf_node/134.pdf

Wer NiCd-Akkus ohne Lötfahnen direkt am Boden (laut den Datenblättern der Hersteller ist das nicht erlaubt, man soll punktschweissen, Anlage siehe http://www.guido-speer.de/html/punktschweissgerat.html und http://www.teralab.co.uk/Electronics/Spot_Welder/Spot_Welder_Page1.htm ) ähnlich massive Dinge löten will, braucht einen richtig dicken Lötkolben und geeignetes Lötzinn. Wer es mit einem 25W Lötkolben und rumbraten probiert, beschädigt den Akku. 150 Watt und eine kurze dicke Lötspitze, dann lassen sie sich (direkt nach dem man sie mit feinem Sandpapier saubergeschliffen hat) in wenigen Sekunden löten, ohne das der Akku selbst heiss wird. Alu (Bleche, keine Kühlkörper) oder Stahl (Akkus und Glühlampensockel) lassen sich mit Multicore Alu-Sol Lot und einem heissem Lötkolben gut löten. Bitte Dauerlötspitzen (Ersadur etc.) nicht verbiegen oder gar dran rumfeilen und kein PVC damit anschmurgeln, die Beschädigungen der Beschichtung führen sonst sofort zum Weggammeln der Lötspitze.

Wer vor seinem ersten Bausatz mal das Löten üben will: Es gibt die klassischen Lehrstücke: 10 10cm lange Stücke Schaltdraht abisolieren, im 5 x 5 Gittermuster aufeinanderlegen und zusammenlöten. Dasselbe nochmal mit alten oxidierten Drähten :-) Und man sollte auch mal zur Übung BEWUSST so lange auf einer alten Platine rumbraten, bis die Leiterbahnen abgehen, damit man lernt, wie lange das dauert.

Bei Lochrasterplatinen ohne Kupfer steckt man die Bauteile durch, biegt die Anschlussdrähte so, das die zu verbindenden Anschlüsse verschiedener Bauteile zusammenkommen, und lötet die zusammen. Es gibt ein Problem, sobald sich Leitungen kreuzen, also sind die Platinen nur für allereinfachste Anwendungen. Ausserdem halten die Bauelemente nicht besonders, weil sie ja letztlich nicht festgelötet sondern nur angebunden sind. Sie eignen sich aber als Träger für die Fädeltechnik (Anschlüsse mit Kupferlackdraht verbinden) besser als Platinen mit Lötaugen, weil man die notfalls auch wieder auslöten kann.

Bei Streifenrasterplatinen ordnet man die Bauteile so an, das die zu verbindenden Anschlüsse jeweils nebeneinander (in Richtung der Kupferstreifen) liegen. Dabei sind mehrere Gruppen pro Kupfersteifen möglich, man muss nur den Kupferstreifen (an einer dazwischenliegenden Stelle) durchtrennen. Dann lötet man die Bauteile ein. Wegen den nur in einer Richtung verlaufenden Kupferstreifen benötigt man oft Brücken oder Drähte, mit denen man quer zum Kupferstreifen verlaufende Verbindungen herstellt. Die brauchen viel Platz, daher sind diese Platinen nur für einfache Schaltungen geeignet. Für 230V~ gibt es Platinen mit 5mm Rasterabstand.

Bei Lochrasterplatinen mit Lötaugen lötet man erst ganz normal die Bauteile ein und schneidet die Drähte ab, und setzt dann mit nicht zu heissem Lötkolben auf jedes Lötpad auf dem Weg der zukünftigen Leiterbahn einen Hügel aus viel Lötzinn und 'schleppt' ihn zum vorherigen Pad. Dann lässt man ihn erkalten, bevor man den nächten Pad angeht. So bekommt man schnell ansehnliche Lochrasterplatinen. Das Umbiegen der Anschlussdrähte der Bauteile sollte man vermeiden, da damit späteres Auslöten erschwert wird. Extra Kupferdraht ist unnötig. Das dicke Lötzinn ist leitfähig genug.

Und dann gibt es noch die Lochrasterplatinen, die mit Kupferstreifen die Verbindungen der Experimentierbretter (5 quer, 2 längs) nachahmen. Da lötet man de Bauteile und Drähte so drauf, wie man sie im Experimentierbrett stecken hatte :-) als wilder Verhau.

Bei SMD ICs wird die Verarbeitung kritisch. Verwende viel Flussmittel (aus einer Spritze mit z.B. Kolophonium in Spiritus), die Platine sollte beim Löten nass sein, dann lassen sich ICs problemlos einlöten. Im Prinzip hängt dabei das Lötzinn an der Lötspitze, mit der man über die IC-Pins rollt. Das extra Flussmittel verhindert, das das Lötzinn zwischen den Pins hängen bleibt. Passiert das doch, probiert man es nochmal mit mehr Flussmittel, sonst muss man es mit Entlötlitze und Flussmittel wieder entfernen. Bei 1.27mm Pinabstand geht das, aber bei 0.5mm kaum noch.

Man kann auch zuerst die Pads durch drüberrollen mit einer Lötzinnkugel dick verzinnen, dann das Bauteil plazieren und an 2 Ecken je einen Pin anlöten, alles mit Flussmittel einstreichen und per Heissluft löten. Dabei den IC, nicht die einzelnen Pins herunterdrücken.

SMD Lötpaste braucht man nicht, da einem sowieso die Möglichkeit fehlt, diese in exakter Menge aufzubringen. Wenn man bei http://www.pcb-pool.de/ für 100 EUR eine Schablone fertigen lässt, oder in eine 0.15mm Overheadprojektorfolie per CNC die Löcher bohrt, kann man mit einem Rakel (Fenstergummi) Lötpaste aufbringen und in einem handelsüblichen Mini-Grill Reflow-Löten:

Eine verzinnte Leiterplatte ist hilfreich, die Industrie rollverzinnt oder macht HAL hot air levelling, das kann man selber mit Rosol3 und Heissluft bewerkstelligen:

Jedoch mit dem Lötkolben Zinn aufbringen oder Glanzzinn bei 35-40 GradC (normalerweise 5g Zinn-II-Chlorid oder -Sulfat und 50g Thioharnstoff THS in schwefelsaurer Lösung (50g Batteriesäure) in 1l Wasser, Seno macht aber was anderes, Sn-II-Cl in NaOH geht ab 60GradC auch) bringt meist mehr Ärger als Nutzen. Auf jeden Fall Glanzzinn sofort mit heissem Wasser gründlich abwaschen und mit einem festen Tuch blank polieren.

1l warmes Aqua Dest 10g Zinn-II-Chlorid 10g Natriumacetat 1g Benzolsulfonsäure 2g Natriumhypophosphit 15g EDTA (zuletzt zugeben) im Kühlschrank ewig lagerfähig

Alternative: 1l 40 GradC warmes Aqua Dest 10g Zinn-II-Chlorid 50g Thioharnstoff 12ml Schwefelsäure (37%, Akkusäure) zuletz zugeben im Kühlschrank ca. 6 Monate lagerfähig

Halbindustriell kann man im Tauchbad löten. Eine flache Schale aus Alu oder Eisen auf einer Herdplatte oder ähnlichen Heizquelle, gefüllt mit Lötzinn dessen Oxidschicht vor dem Löten per Rakel zur Seite geschoben wird, in die man die mit Schaumfluxer / Flussmittel besprühten lötstopplack-beschichteten Platinen waagerecht mit einem Halter (aus Alu) ein paar Sekunden eintaucht, und alle Lötstellen sind auf ein Mal verlötet. Ein Eigenbau ist nicht schlechter als teure kommerzielle Lösungen, das professionellste ist dabei das 220-250 GradC Thermostat.

Dann hat man auch eine Maschine, die Bauelemente aus einem Gurt im gewünschten Raster biegt und die Drähte passend abschneidet. Seitenschneider ade.

Das Löten von Installationsleitungen ist erlaubt: VDE 0100-520, 526.2 "Lötverbindungen in Leistungsstromkreisen sollten vermieden werden. Werden diese angewendet, müssen die Verbindungen so ausgeführt sein, dass das Fließen des Lötmittels, mechanische Belastung und Temperaturerhöhung im Fehlerfall berücksichtigt sind." Wer also die Drähte zuvor mechanisch fixiert und dann verlötet, kann sie in innenklebendem Schrumpfschlauch isoliert unter Putz verschwinden lassen.

Bei SMD mit 2 Anschlüssen nimmt man am besten 2 Lötkolben als Pinzette (Achtung: Das Bauteil schnell wieder abschütteln, es ist dann weg), sind die Spitzen breit genug reicht das auch für Grössere. Bei Vielbeinigen fangen die Probleme an: Entlöten geht leicht, wenn man ENTWEDER das Bauteil ODER die Platine retten will. Platine retten: Pins mit Minitrennscheibe am Bauteil absägen und mit Lötkolben Platine saubermachen. Bauteil retten: Platine von unten mit Heissluft (oder auf Ceran Herdplatte) heiss machen, Bauteile mit Pinzette abheben. Schwierig wird es, wenn man beides bewahren will :-) Ein Verbiegen der Pins verhindert ein späteres Einlöten, die Pins brechen beim Zurückbiegen meist ab. Jeder hat da so seine eigene Methode, abhängig vom Werkzeug, das zur Verfügung steht. Letztlich gibt es Entlötspitzen für alles ausser BGAs, und natürlich hat es einen Grund, das die Industrie bei SMD meist komplette Platinen tauscht.

BGA Sockel: http://www.ironwoodelectronics.com/ (vorher hinsetzen)

Quetschverbindungen sind elektrisch gesehen besser als Löten, weil der Kontakt direkt, ohne Lötzinn dazwischen erfolgt. Aber die Quetschverbindung muss *gasdicht* sein. Die 'isolierten Kabelschuhe' für's Auto mit Blechzange für 2.50 EUR im Baumarkt sind das nicht und daher der programmierte Wackelkontakt. Aber die klassischen 'unisolierten Kabelschuhe' von AMP, Pfostenstecker, BNC oder Telefon- und Netzwerkstecker funktionieren hervorragend, *wenn* man die passende Crimpzange verwendet. In zum Löten ungeeigneten heissen Umgebungen sollte man vernickelte Stahlstecker crimpen, denn Messing verliert seine Federkraft. Eine geeignete Zange für unisolierte Kabelschuhe (aka AMP Stecker) gibt es für 9.95 EUR bei http://www.pollin.de/, BNC kostet dort 8.95 EUR, http://www.elpro.org/ hat die EWZ202B fuer 4.27 EUR, http://www.reichelt.de/ für 29.95 EUR die Zange für PSK-Kontakte. Für Flachbandkabelpfostenstecker u.ä. tut es ein Schraubstock, Aderendhülsen werden beim Festschrauben eh gequetscht. Bleibt RJ11 Telefon und RJ45 Netzwerkkabel, für die es billige Plastikzangen gibt.

Die Unterschiede zwischen 50 Ohm und 75 Ohm BNC-Steckern sind kleiner als gedacht: http://www.amphenolrf.com/products/bnc.asp

Wenn kommerzielle Crimpzangen exorbitant teuer sein sollten, ebenso wenn sie für die industrielle Fertigung zu unbequem sind, besteht natürlich immer die Möglichkeit, einen Einsatz für eine der normalen Crimpzangen oder einen Automaten oder Schraubstock selber anzufertigen. Es gibt nicht umsonst den Beruf des Werkzeugmachers, was zeigt, das man Werkzeuge auch selber machen kann und nicht zu Wucherpreisen kaufen muss.

Stecker für hohen Strom und Versorgungsspannungen werden oft nachgefragt: Wie wäre es mit: Harting 09140022601 Axialschraub-Modul 40 Stifteinsatz 1000V/40A 2,5-6mm˛ 2-polig Harting 09140022602 Axialschraub-Modul 40 Stifteinsatz 1000V/40A 6,0-10mm˛ 2-polig Harting 09140022701 Axialschraub-Modul 40 Buchseneinsatz 1000V/40A 2,5-6mm˛ 2-polig Harting 09140022702 Axialschraub-Modul 40 Buchseneinsatz 1000V/40A 6-10mm˛ 2-polig

Es gibt ausreichend viel Software gratis, wenn auch die Einschränkungen der Demoversionen oft weh tun (das sollen sie ja, sie sollen zum Kauf animieren, aber wenn schon die limitierte Demo unzumutbar oft abstürzt, wie bei Protel 98, Target 2001 oder Eagle 4.0 ist das natürlich nicht besonders werbewirksam). Meldet eine ältere vom Hersteller inzwischen nicht mehr supportete Version von Target Error 104L, hilft eine Rückstellung des Systemdatums, es liegt der Verdacht nahe´, daß absichtlich auch volllizensierte Versionen eine programmierte Haltbarkeitkeitsbeschränkung haben. Aber es ist nicht notwendig, sich ein billiges und übersimples Programm wie Sprint Layout von http://www.abacom-online.de/ zu kaufen. Dennoch wirst du bei JEDEM Layoutprogramm feststellen, das schon für die erste Schaltung ein Bauteil in der Library fehlt. Man malt es sich halt selber. Ebenso normal ist die 'gewöhnungsbedürftige' Bedienung. Für Eagle findet man weitere Bibliotheken bei http://www.cadsoft.de/, und wer Eagle unter Windows NT verwenden will sollte im Control Panel unter Options des User interface Always vector font einschalten. IB Friedrichs Politik, alle 18 Monate eine neue Target-Version mit minimalen Funktionserweiterungen rauszubringen, und neue Library-Teile erfordern die, bei Support einer dann älteren Version hört man 'kaufen Sie die neue', steigert nicht gerade die Beliebtheit. Werbung wie "Machen Sie Mund-zu-Mund-Propaganda und erhaschen Sie 10% Rabatt auf den Preis für ein Update oder Upgrade, wenn Sie TARGET in einem nationalen oder internationalen Elektronik-Forum lobend erwähnen, und unser Produkt dadurch in's Gespräch bringen" bedeutet, daß jeder positive Bericht über Target unglaubwürdig ist (stand mal unter http://www.ibfriedrich.com/billiger.htm). Target3001 gibt es in unlimitierter Professional Version ohne Gerber-Export mit inkompatiblen Dateiformat und abweichender Bauteilbibliothek von Firmen die wollen, daß man die Platine bei ihnen fertigen lässt, http://www.conrad-target.de/ und http://www.pcb-distrelec.com/de/target3001.html

Wer glaubt, das er zum Verteilen von Bauelementen auf einer Lochrasterplatine ein Computerprogramm wie Stripboarddesigner oder LochMaster von http://www.abacom-online.de/ benötigt, sollte sich ein anderes Hobby suchen. Der einzige Grund, warum man sich mit einem umständlichen CAD-Programm statt einer schnellen Handskizze beschäftigt, besteht in der Erzeugung eines sauber gezeichneten Leiterbahnbildes. Eben genau dieses ist bei Lochrasterplatinen / Streifenplatinen schon fertig.

Von: Oliver Bartels 25.8.2001

> Aber wenn der Hobbymensch mit 100 * 160mm Eurokarte auskommt,
> darf ich daran erinnern, dass wir gerade auf vielfache Nachfrage seitens
> dieses Forums eine unter 100 Euro Version des BAE eingeführt haben,
> und kostenlosen Schaltplaneditor gibt's auch: http://www.bartels.de/

Was? BAE für 100 EUR ???! Na das ist ja interessant...

Ich habe vor etlichen Jahren (fünf vielleicht) mit BAE gearbeitet - 3.2 war damals glaube ich angesagt. War insgesamt ein sehr schönes System, stabil, guter Autorouter - aber die Bedienung... Bezeichnend war damals, daß das Handbuch für die User-Language doppelt so dick war wie das BAE-Handbuch. Und einfach zu bedienen wars nicht - durch die extreme Flexibilität hatte man ja auch die Möglichkeit, beliebig viel falsch zu machen. Wettgemacht hat das Ganze aber der sagenhaft gute Telefonsupport - typischwerweise telefonierte man mit jemandem, schilderte ein Problem (..."ich glaube, sowas habe ich schonmal irgendwann programmiert - mal suchen") - und am Nachmittag war die Lösung als user-language-code da. Wirklich klasse. Wenn ich daran denke, wie grauenhaft schlecht der Support von Viewlogic war (und was ich von Mentor kenne, ist auch nicht besser). Aber wehe, man hatte den BAE mal ein paar Monate nicht mehr benutzt - dann war man schon wieder draußen.

Ich erinnere mich noch, wie die erste Windows-Version rauskam: Was für eine Enttäuschung: Nix mit File->new, sondern einfach die alte BAE-Menüstruktur in Windows gepackt, die natürlich überhaupt nicht dazu gepaßt hat. Damals war BAE wirklich gut, wenn man ständig damit gearbeitet hat, extrem mächtig und sehr flexibel. Aber definitiv nichts für Gelegenheitsbenutzer. Ich frage mich, wie sich das geändert hat - von irgendwem (Vertrieb ?) habe ich gehört, daß das vor allem am Chef läge, dem saubere Programm- und Datenstrukturen und leistungsfähige Autorouter-Algorithmen wichtig wären, aber Benutzerfreundlichkeit...

Überhaupt habe ich mich schon immer gefragt, wie Ihr eigentlich Geld verdienen könnt. Ich lese regelmäßig alle möglichen Elektronikzeitschriften, aber ich habe noch keine einzige Werbung für BAE gesehen ! Sicher, der Router ist auch in anderen Systemen drin, aber wenn man Werbung von anderen Programmen sah, war das meistens auch irgendwas shape-based oder so (und das ist BAE definitiv nicht). Das kann ja fast nur durch Mund-zu-Mund-Propaganda funktionieren!

Aber wenn BAE in der Bedienerführung und Dokumentation nicht massiv besser geworden ist, wird ein Hobby-User seine liebe Not mit dem Programm haben, könnte ich mir vorstellen ! Andererseits, wenn jemand sich wirklich interessiert und sich einarbeitet, bekommt er für 100 EUR viel fürs Geld !

Machen lassen:

sci.electronics.cad "Spice 3F5 and transistor bug on Linux" von Charles Williams news:C.D.H.Williams-2103021613440001@cw-mac.ex.ac.uk

OK, ich hab' den Übeltäter: statt '.END' muss es '.end' heissen! Hätte ich die Beispiele vorher gesehen wäre das wohl nicht passiert. Bemerkenswert: Thomas' SPICE3f5 frißt die Großschreibung, meins nicht (ich hatte Doku von 2G6 und PSPICE in der alles großgeschrieben war).

Verwende nicht temp als Parameter für Temperaturmesschaltungen weil temp auch als globale Variable von Modellen als Umgebungstemperatur verwendet wird.

> Ich habe die PSPice Demo heruntergeladen. Nun habe einen Schaltplan mit
> Capture gezeichnet. Leider funtioniert Pspice nicht. Nachdem ich die
> Buttons fuer Pspice aktiviert habe, sind die nun da, aber ausgegraut. :-(

Von: Klaus Bahner 12.5.2012

Du hast dein Projekt vermutlich als "Schematics" definiert. Um PSpice zu benutzen musst du das Projekt als "Analog or Mixed A/D" anlegen.

> Hat jemand Modelle für LEDs ?

Man kann die Modelle in die Datei "standard.dio" im Ordner /lib/cmp eintragen und es dann über das Kontextmenü der Diode per "pick new diode" auswählen.

LTSpice: Anzeige der Verlustleistung: Alt-Linksklick auf Bauelement oder

und Tina6, CircuitMaker2000, SuperSpice, VisualSpice, MicroCap7, MultiSim, SpiceA/D, SpiceCreator, AimSpice, Edison, Simetrix, Aplac, Target3001 ...

230V Stromnetznachbildung in Spice:

    +--100R--+
 +--+        +--o
 |  +--500uH-+
 |
(V) SINE 50 325
 |
 +--------------o

  +-----+--250uH--+--50uH--+-- L1
  |     |         |        |
0.25R  4uF       8uF     250nF
  |     |         |        |
230V~  10R        5R      50R
  |     |         |        |
  |    GND       GND      GND
  |
  +-----+--250uH--+--50uH--+-- N
  |     |         |        |
  |    4uF       8uF     250nF
  1R    |         |        |
  |    10R        5R      50R
  |     |         |        |
 GND   GND       GND      GND

Obwohl OffTopic, kommt oft die Frage: Soll ich einen Taschenrechner von Hewlett Packard mit UPN (umgekehrte polnische Notation, also 3 Enter 4 + statt 3 + 4 = ) Eingabe nehmen oder einen 'normalen' von Texas Instruments (http://www.ticalc.org/ http://www.datamath.org/) oder einem der anderen Hersteller ? Diese Frage hat der Markt entschieden. HP stellt keine Taschenrechner mehr her. Die ACO Division ist nach 10 Jahren Untätigkeit pleite: http://www.hpcalc.org/goodbyeaco.php

Und nicht mal eine Pleite währt ewig: http://www.shopping.hp.com/calculator

Der HP28 hat ein zugeschweisstes Gehäuse (Plastikzapfen unter der Alufront) das man zu Reparaturzwecken kaum zerstörungsfrei aufbekommt.

Ich persönlich finde übrigens die Formeldarstellung und Matrixrechnung der Casio Serie FX-ES am angenehmsten weil edierbar.

Zum Ausprobieren einer Schaltung mit bedrahteten Bauelementen eignen sich Experimentiersteckbretter (Labor-Steckboards, Experimentierboard, Breadboard, Protoboard, von http://www.conelek.de/, http://www.pollin.de/ und http://www.elv.de/ , z.B. 68-172-58). Solange man keine zu dicken Drähte einsteckt halten sie sehr lange, ansonsten neigen sie zu Kontaktproblemen. Bei Kontaktproblemen kann man aus einem kleinen Experimentierboard die Metallkontaktstreifen herausnehmen und die defekten im grossen Board damit ersetzen.

Kleine Schaltungen lassen sich fliegend verdrahten, auf ein Brett mit blanken Reisszwecken als Lötstützpunkte als Brettschaltung montieren, oder auf einer Lochrasterplatine aufbauen.

Oder man verwendet eine kupferbeschichtete Leiterplatte als Massefläche, lötet dann alle mit Masse zu verbindenden Bauteileanschlüsse darauf fest, biegt die anderen hoch und bringt die restlichen Bauteile fliegend dazwischen an (Dead Bug Methode). Das eignet sich gut für Schaltungen die im Steckbrett nicht besonders gut funktionieren, wie Schaltregler oder Hf.

Wenn man allerdings eine Schaltung dauerhaft aufbauen will, übersehen die meisten Bastler die Notwendigkeit eines soliden mechanischen Aufbaus. Bei Netzspannung führenden Teilen ist ein perfekter Aufbau Pflicht ! So ein Gerät muss auch nach mehrmaligem Runterfallen noch elektrisch sicher sein !

Wenn man also eine geätzte Leiterplatte benötigt, stellt sich die Frage, ob nicht eine Einseitige reicht, wie sie die Industrie aus Kostengründen in praktisch allen Consumer-Geräten (Fernseher etc.) verwendet, auch in Mischbestückung bedrahtet (oben) und SMD (Unterseite), oder ob es eine Doppelseitige sein muss. Multilayer kann man sowieso nur (200 EUR teuer) herstellen lassen (http://www.pcb-pool.com/). Für SMD auf Lochraster gibt es 'Mini-Mount' Adapterplatinen (siehe auch bei http://www.elv.de), man kann solche Adapter aber auch bei PCB-Pool oder so herstellen lassen, das ist oft billiger.

Es lohnt sich auf jeden Fall, so lange am Layout herumzuzeichnen und Drahtbrücken zu setzen, bis eine einseitige Platine möglich wird, denn das sogenannte Durchkontaktieren ist für Bastler nervend. Da lohnt sich jede Zeit, die man vorher in ein gutes Layout investiert. Ein Autorouter wird kein gutes Layout erzeugen, kann einem als restartbarer Router aber helfen.

Wenn man recht viele Leiterbahnen auf der Unterseite unterbringen kann und nur noch ganz wenige auf der Oberseite hat, die allerdings kreuz und quer verlaufen und daher für Brücken ungeeignet sind, kann man auch Fädeln, d.h eine einseitige Platine herstellen und die restlichen Verbindungen mit Kupferlack-, Wire-Wrap- oder 'Patch'-Draht herstellen. Als Draht tut es jeder lötbare 0.2mm - 0.3mm dicke Kupferlackdraht, als Führung der Vero-Fädelstift.

Das komplette Fädeln einer komplexen Platine ist auch möglich, man kann damit sogar Boards realisieren, die mehreren Lagen Multilayer entsprechen, aber es ist SEHR fehleranfällig, ebenso wie Wire-Wrap, das zu dem recht teure Gerätschaften (Farnell, Seltronics) erfordert. Elektrisch ist fädeln aber einwandfrei, solange es nicht um wirklich hohe Ströme oder Spannungen geht. Man kann versuchen, die Stromversorgung und weitere einfache Verbindungen auf eine einseitige Platine zu ätzen und nur die verbleibenden Verbindungen fädeln. Wire-Wrap neigt per Hand gewickelt schon mal zu Wackelkontakten, und wenn dann nur die letzten Windungen nicht fest anliegen ist gleichstrommässig alles einwandfrei aber es bilden sich kleine Induktivitaeten, die high speed digital stören.

Ist das Layout einfach genug und erlaubt breite Leiterbahnen und grosse Abstände, kann man es mit einem Dalo PC 33, einem Staedler Lumocolor permanent, oder einem Edding 400/3000/3300 oder Lackstift 750/751/780

direkt auf die blankgescheuerte oder mit Metallputzmittel (Sidolin) gereinigte Kupferseite einer bereits gebohrten Hartpapierplatine malen, die Platine in einen Beutel mit Eisen-III-chlorid-Lösung stecken (nach Anleitung auf der Packung ansetzen bei 40-70 Grad, üblich sind 800g der gelben Brocken aus Eisen-III-chlorid-Hexahydrat mit einem Anteil von 56% Eisen-III-Chlorid in 1 Liter Wasser, was eine 25%ige noch nicht so stark schäumende Lösung ergibt, höhere Konzentration sind für Schaumätzanlagen sinnvoll) und hat nach einigen Minuten Schwenken seine fertige Platine.

Einseitige Layouts mit nicht zu dünnen Leiterbahnen und ausreichenden Abständen (alles >1mm, also nicht durch IC-Pins) kann man mit Laserdrucker oder Kopierer auch auf dünnem glattem Zeitschriftenpapier (Der Spiegel, Reichelt-Katalog) drucken und mit einem Laminator (PAVO HD220-PRO bis 160 GradC, PAVO HD320-PRO bis 200 GradC, nur Ganzmetalllaminatoren halten die notwendigen Temperaturen von 180 GradC aus, bei modifizierten Laminatoren im Kunststoffgehäuse bleibt doch immer ein Risiko daß Halterungen schmelzen) auf eine blankgescheuerte oder mit Metallputzmittel (Sidolin) geputzte Platine übertragen. Das Papier löst sich in Wasser auf, der Toner bleibt als Schutzlack. Misslungene Platinen kann man mit Aceton wieder reinigen.

Inzwischen lassen sich auch Ätzresist und Lötstopmasken direkt auf eine PLatine drucken, mit dem Epson Stylus Pro 3880 ohne Modifikationen, mit anderen nach kleinen Umbauten http://techref.massmind.org/techref/pcb/etch/directinkjetresist.htm Die Durabrite Tinten sind beständig genug, allerdings macht doppelseitig noch Probleme weil man es nur schwer deckungsgleich bekommt.

Muss man den fotografischen Weg gehen, benötigt man zuerst eine Vorlage. Jahrzehntelang war es industriell üblich, mit Abrubbelsymbolen und Kreppbändern, meist im Massstab 1:2, auf Folie ein Layout zu zeichnen, die Erklärung spar ich mir hier aber.

Man nimmt besser ein Layoutprogramm, einen Laser oder Tintenstrahldrucker und geeignete Folien. Schwer zu empfehlen ist für Laserdrucker die Zweckform Avery Folie #3491 "Laser-Folien für die Druckformerstellung" (100 Blatt im Bürobedarf, für 30 EUR bei SMA 08024 641343). Schwarz ist da im Auflicht sattschwarz, in Durchsicht dunkelgrau, ergibt also genau dieselbe Deckung wie auf Papier. Nur der Träger ist halt transparent. Niemand käme nun auf die Idee, beim Belichten noch ein unbedrucktes weisses Blatt dazwischenzulegen. Das wäre dann identisch mit dem Druck der Vorlage auf Papier statt Folie. Leider ist die Folie nur für schwarz/weiss Laserdrucker tauglich. Für Tintendrucker nimmt man die vom Druckerhersteller empfohlenen InkJet-Folien, eventuell 2 mal bedrucken (Achtung: Für Epson gibt es Folien mit 'Abstandshaltern', die sind unbrauchbar), oder Zweckform Avery #2502/#2503 z.B. von Reichelt (Eine neue Packung dieser Folie erscheint uns dünner, und der Drucker macht mit Folien der neuen Lieferung nur noch Probleme). Gute Vorlagen kann man per Photoplot auch bei einer örtlichen Druckerei erstellen lassen, die sind dann wirklich lichtdicht und erlauben einen grösseren Belichtungsspielraum als die halbtransparenten selbstgedruckten. (DIN A4 Siebdruckvorlage ca. 10 EUR) http://so-pbdl.de/leiterplattenfilme.htm = http://www.cadgrafik-bauriedl.de/leiterplattenfilme.htm . Etwas schwärzer (aber auch kantenunschärfer) wird's mit Tonerverdichter (Butylacetat) http://www.huber-troisdorf.com/ (Solvent50, Plastik70, Oranex) wenn sich der Toner davon anlösen lässt, was je nach Hersteller wohl unterschiedlich ist.

Wenn man auf oberflächenglattes Transparentpapier oder Kopiererpapier druckt, sollte man nur Sorten ohne optischen Aufheller verwenden, da sonst das mühsam erzeugte UV-Licht sinnlos verpufft. Wegen dem hohen Reflexionsgrad bei diesen Materialien hat man sowieso schon merklich erhöhte Belichtungszeiten (ca. x 4), insbesondere wenn man keinen Belichtungskasten verwendet (im Kasten würde reflektiertes Licht wieder zurückreflektiert werden, bis es durch die Vorlage hindurchkommt, wenn man nur eine Glühlampe über die Vorlage hängt kommt reflektiertes Licht ja nicht wieder). Klare OHP-Folien führen meist zu Haarrissen. Das Aufeinanderlegen von 2 Folien geht nur für anspruchslose Layouts. Da die obere Folie ja nicht mit der bedruckten Seite direkt auf der Platine liegt, kann sie nur unscharf die Fehler der Unteren verdecken. Bedenkt, das die meisten Leute nur von EINEM Detail ihres Erfolges reden, z.B. "hey, bei mir geht Papier sehr gut in 1 Minute" und dabei den Rest vergessen "aber ich habe eine professionelle Siebdruckbelichtungsanlage". Fragen wie 'wie lange belichtet ihr' sind daher sinnlos. Es müsste die ganze Apparatur beschrieben werden, damit man mit der Antwort was anfangen kann, und keine 2 Leute haben wohl alles (Aufbau, Platinenmaterial, Konzentration, Lampenalter, Temperatur) identisch vor sich. Die Belichtungsreihe ist die EINZIGE Methode, die richtige Belichtungszeit zu ermitteln. Und wenn dann beim nächsten Mal der Entwickler nicht 25 GradC sondern nur noch 20 GradC hat, muss man sich nicht wundern, wenn kein ordentliches Ergebnis bei rauskommt.

Man braucht: Eine Platine, die man in zig 2 x 2 cm kleine Stücke schneidet, eine Belichtungsvorlage und eine Eieruhr. Man schreibt auf die Rückseite des 1. Stücks eine 1, legt sie exakt 1 Minute im Belichter auf die Vorlage, legt sie dann exakt 1 Minute in den korrekt konzentrierten Entwickler (mit Badbewegung bzw. Pinsel), und wirft sie dann in das Ätzbad. Die Platine 2 kommt 2 Minuten ins UV-Licht, dann 1 Minute in den Entwickler, dann ins Ätzbad. Platine 3 4 Minuten, Platine 4 satte 8 Minuten, Platine 5 16 Minuten belichten, Platine 6 32 Minuten, aber alle nur 1 Minute in den Entwickler. Je nach dem, welche Platine am besten geworden ist, probiert man noch einen Mittelwert (3 Minuten oder je nach dem). Da man jedesmal auf die gleiche Art entwickelt hat, hat man nur einen freien Parameter (Belichtungszeit). Hätte man versucht, beim Entwicklen das Optimum herauszuholen, wäre die Probiererei ein Fass ohne Boden. Beim beschriebenen Verfahren muss man nur nach der besten Platine im Ätzbad suchen und kann sich später sogar den Ätztest zur Ermittlung der richtigen Entwicklungszeit sparen.

Man sollte als Platinenmaterial auf jeden Fall hellbraunes Hartpapier (Phenol FR1, FR2) oder FR3 Epoxy nehmen, (dunkelbraunes hat oft schlechte Qualität), denn das kann man mit normalen HSS-Bohrern und Säge bearbeiten. Glasfaser Epoxy (FR4) wird in der Industrie nur verwendet, wenn chemisch durchkontaktiert werden muss, und das kann man als Hobbyist sowieso nicht. Man braucht es höchstens wegen der Festigkeit (Einsteckkarten). Dafür muss man Epoxy mit Hartmetallbohrern (gebrauchte von eBay halten noch ewig), in einer spielfreien Bohrmaschine mit Bohrständer (z.B. Proxxon Micromot40/E in MBS140, vergesst hier den fetten Bosch Bohrhammer im Wolfcraft Billigbohrständer) bohren, und kann sie nur mit Trennscheibe, Hartmetallsäge oder Schlagschere trennen. Die Glasfasern ruinieren normales Werkzeug sofort.

Wenn man keine fertig beschichtete Ware kaufen will, sollte man es erst gar nicht mit Photopositivlack probieren, sondern blaue Photonegativ-Rollenware laminieren mit einem üblichen Bürolaminator wie PLG-5210, GBC1200, SSI10PAK, mit beheizten Rollen durch den die 1.5mm Platinen durchpassen. Die nicht-glänzende Schutzfolie auf der Innenseite (dorthin, wo sich die Folie zusammenrollt) abziehen (mit Tesa an der Ecke anheben). Bei Bungard kosten 25m 43 EUR, a.seck@t-online.de bietet DIN A4. 15 Sekunden belichten, mit Natriumcarbonat entwicklen.

Hat man sein Layout erstellt und eine Vorlage gemacht, muss sie mit einer UV-Lampe auf die fotobeschichtete Platine kopiert werden. Ein paar 8-15 Watt Schwarzlicht-, Bräunungs- oder BL350 Insektenkiller-Leuchtstoffröhren sind geeignet, wenn man sie in einem Kasten mit dünner Glasscheibe reinbaut (Alukoffer oder leerer Flachbettscanner) und an Drossel und Starter für 8W Leuchtstofflampen oder der Elektronik aus zerbrochener Energiesparlampe

passender Wattzahl betreibt

 8W Stabform Ř16mm: 150mA 56V Länge 294mm
 7W Doppelrohr Ř13mm: 175mA 47V Länge 112mm

                    +--4u7--150R--+
                    |  250V  1W   |
                    |             | 1N4007
   +-------+-220nF--+----|>|------+--|>|--+
   |       |        |  1N4007     |       | |
   |       |        |  1N4007     |      +---+
   o       |      +-(----|>|------+      |   |
 230V~  0.1uF/X2  | |                    | 8W|
   o       |      | +----|<|----+        |   |
   |       |      |    1N4007   |        +---+
   |       |      |    1N4007   |         | |
   +-------+------+------|<|----+----22R--+
                  |             |     2W
                  +--4u7--150R--+
                     250V  1W

Ein Gesichtsbräuner mit 4 UV-Röhren für 10 EUR vom Flohmarkt oder 30 EUR neu ist eine gute Wahl, Drosseln, Starter und Zeitschaltuhr sind schon drin. Nitraphot/Vitalux (brennt schnell durch) und Quartzbrenner (hartes UV Licht, augenschädigend) sollte man meiden. Früher ging eine 1000W Fotoleuchte oder ein 500W Baustrahler bei herausgenommener Glasscheibe, aber inzwischen haben Halogenlampen einen UV-Stop und eignen sich genau so wenig wie normale Glühlampen. Und die Sonne scheint in Deutschland bekanntlich kaum und vor allem nicht zuverlässig. UV-LEDs altern leider schneller als UV-Röhren:

Schutzfolie von der Platine abziehen, die Vorlage (bedruckte Seite zur Platine) auf die Platine, eine dünne Glasscheibe drauf (Am besten wäre Quartzglas, das ist viel UV-durchlässiger als Fensterglas. Unbrauchbar sind teure Bilderrahmen deren Glas einen UV-Stop hat), und belichten. Die einzige Methode, um die richtige Belichtungszeit zu bestimmen, ist die oben angeführte Belichtungsreihe. Man KANN hier keine Angaben machen da jedes Platinenmaterial, jede Lampe, jede Folie, jede Glasscheibe anders sind. Aber so 1 Minute (Quartzhochdruck) bis 10 Minuten (UV Leuchtstoffröhren) sollte es dauern, bei Halogenlampen bis 30 Minuten.

Ein doppelseitiges Belichtungsgerät für doppelseitige Platinen erspart Zeit und Ärger mit verrutschten Vorlagen. Ansonsten fertigt man durch Aufkleben von 2 Platinenresten auf den beiden Folien eine Tasche, in die die zu belichtende Platine eingeschoben wird und belichtet zwei mal. Die Platine an 2 vorher gebohrten kleinen Löchern und passenden Marken auf der Vorlage auszurichten, ist im Halbdunkel beim Belichten nervig.

Die belichtete Platine kommt in den Entwickler (7g Natriumhydroxid in 1 Liter Wasser), oder nach dem Aufdruck auf der Packung, die Lösung bitte jeden Tag neu ansetzen, sie hält sich nicht sondern verwandelt sich mit dem Kohlendioxyd aus der Luft in Natriumhydrogencarbonat. NaOH freier Entwickler ist nicht besser, auch er macht entgegen der Werbung Probleme bei falscher Zeit oder Konzentration, er verätzt nur die Augen nicht so. Bad bewegen (oder mit einem weichen Pinsel über die Platinenoberfläche streichen) bis die belichteten Stellen komplett frei sind. Wer zuvor eine Belichtungsreihe gemacht hat, entwickelt wieder genau so lange und kennt das Ergebnis. Für Negativfilme wird 1%ige Natriumcarbonatlösung als Entwickler benötigt.

Wer keine Belichtungsreihe gemacht hat (ist selber schuld) MUSS einen Ätztest machen. (Platine kurz in Ätzlösung, wenn nach 30 Sekunden unabgedeckte Stellen nicht rötlich werden (kristallines Kupfer) abwaschen und zurück in den Entwickler). Denn: Selbst wenn es so aussieht, als ob der Fotolack ab ist, man sieht es nicht. Es ist je nach Photoschicht verschieden, aber meist bildet sich beim Entwickeln violette Farbe und man kann violette Leiterbahnen erkennen. Aber fertig ist die Platine erst, wenn die auch verschwinden und die Platine 'ganz leer' erscheint. Man sieht Leiterbahnen dann nur nach dem Herausnehmen im Auflicht leicht hellgelb schimmern. Dauerte das Entwickeln länger als 2 Minuten, sollte man das nächste Mal länger belichten.

Alle Bedingungen (Platinenmaterial, Lampe, Abstand, Belichtungszeit, Glasplatte, Folie, Entwicklerkonzentration) MÜSSEN exakt gleich bleiben. Wer also jedesmal die Anlage neu nach Gutdünken aufbaut und den Entwickler mit dem Löffel abschätzt, muss sich über dauernde Probleme nicht wundern. Bekommt man anderes Platinenmaterial, muss man die Belichtungsreihe neu durchziehen. Insofern kann sich der Kauf von 'definiertem' Platinenmaterial (Bungard) lohnen.

Nach Angaben von Kontakt Chemie halten Photolacke je nach Temperatur maximal 2 Jahre. Optimale Ergebnisse gibt es innerhalb der ersten 3 Monate, danach steigt die benötigte Belichtungsdauer.

Stimmte die Belichtung und die Entwicklung, sollte dem Ätzen nichts mehr im Wege stehen. Eisen(III)chlorid (500g/l, unkritisch, man verbraucht ca. 40g pro Europakartenseite) eignet sich gut als Ätzmittel in einer Fotoschale auf einer Warmhalteplatte bei 40-70 Grad (unkritisch) oder das Einmachglas (wenig Ätzmittel, zuschrauben, schütteln), und wird benötigt für Schaumätzanlagen (http://www.conrad.de/ 530018 nur einseitig Euro). Wegen Schaumbildung ist es aber nicht so gut für Blubberätzmaschinen geeignet. Natriumpersulfat (270g/l dest. Wasser, kritisch, Gefahrstoff brandfördernd O Abgabe nur an Erwachsene die damit Platinen ätzen wollen) bei 40-50 Grad Ätztemperatur (kritisch) ist dafür die richtige Wahl, aber nicht besonders für die Fotoschale (zu wenig Bewegung, zu geringe Ätzgeschwindigkeit). Blubberätzmaschine mit 150W Heizstab kostet 95 EUR bei http://www.hw-electronics.de/ allerdings ist die Bauweise der Elektronik tödlicher Leichtsinn, 150 EUR bei http://www.saemann-aetztechnik.de/aetzanlagen/index.html, 115 EUR bei http://www.reichelt.de/, 150 EUR bei http://www.conrad.de/ . Gummis lösen sich aber auf wenn das Ding monatelang mit Ätzmittel rumsteht.

Salzsäure/Wasserstoffperoxid (770ml Wasser, 220ml HCl 35%ig dazutun, 30ml H2O2 30%ig dazutun, sehr kritisch, etwas verbrauchtes Ätzmittel als 'Katalysator' dazutun sonst startet der Ätzvorgang nur aus Zufall, hat man bis dahin mehr H2O2 hinzugetan haut's einem das Zeug um die Ohren) eignet sich am Besten für eine Sprühätzanlage (Industrie). Da die Mischung korrosive Gase erzeugt und von alleine zerfällt, daher jedes Mal neu angesetzt werden muss, wobei das H2O2 auch pur nicht lange lagerfähig ist, ist sie für Hobbyisten nicht zu empfehlen. Sie kann explodieren und hat so schon Leiterplattenfabriken das Dach vom Haus gesprengt. Der Hauptgrund, warum die das einsetzen, liegt in der verhältnismässig einfachen Kupferrückgewinnung, die sich als Hobbyist eh nicht lohnt. Verbrauch etwa 80ml pro Eurokarte, Ätzgeschwindigkeit niedriger als bei Eisen(III)chlorid.

Mit Eisen(III)chlorid kommt man auf Ätzzeiten von unter 2 Minuten, wenn man den Prozess beherrscht und ausreichend schüttelt. Beherrscht man ihn nicht, macht aber das Umsteigen auf kritischere Lösungen keinen Sinn.

Verbrauchte Ätzlösung nicht ins Klo kippen (das legt eine feine Spur bis ins Klärwerk, in dem jemand sauer wird, weil ihm die Bakterien verrecken), sondern gratis beim Schadstoffmobil abgeben. Die Lösungen sind verbraucht, wenn das Ätzen deutlich länger dauert, und Persulfate zerfallen auch von alleine. APS durch Umkristallisation, Natriumpersulfat durch Abspaltung von Sauerstoff (daher nie in gasdichten Behältern aufbewahren) in auskristallisierendes Natriumsulfat. Eisen(III)chlorid kann man durch Zugabe von Salzsäure (35% techn.) eine Zeit lang auf demselben pH-Wert halten wobei sich ein Teil des Schlamms wieder löst. Natriumpersulfat nimmt ca. 30g Kupfer pro Liter auf, Eisen(III)chlorid 50g.

Eine Platine kann man mit 3M Orgol 8600 Überzugslack schützen, dann bleibt sie lötbar, und es gibt Verdünner und Reparaturkits damit man die Platinen wieder lackfrei bekommt.

Von: Uwe Bredemeier und Michael Linnemann 1999

> "Laser-Folien für die Druckformerstellung", Zweckform No. 3491. Gibts
> im hiesigen Büro-Fachhandel, ohne extra Bestellung oder so. Der
> 100er-Pack kostete meiner Erinnerung nach so um die 35 EUR, und
> funktioniert einwandfrei.

Ist das beste (und einzig taugliche) was mir bislang untergekommen ist. Ausser Satzbelichter oder Fotoplot natürlich. Bis zur Entdeckung dieser Folie habe ich die Layouts für Prototypen/Bastelprojekte geplottet. Allerdings ist auch das ein heikles Thema an dem ich lange herumgefeilt habe.

Ich habe über die Jahre immer mal verschiedene Folien mit Laser und Tintenstrahldrucker getestet, war immer enttäuschend. Bei klarer (Overhead-) Folie im Laser scheinen Lichtbrechungen in der Folie das Problem zu sein, beim Tintendrucker eine Neigung zur Tropfenbildung. Besagte Folie, mattiertes Polyester, wird mit dem Laser schon mit Standardeinstellung vollständig undurchlässig. (Laserjet 4). Ein Test mit dem Tintenstrahler (Deskjet 850C) brachte ebenfalls ein erfreuliches Ergebnis. (Die Folie ist nicht für Tintendrucker geeignet, bei denen die Tinte nicht trocknet, sondern auf salzhaltigem Papier gerinnt, wie bei Epson).

Scannen und Drucken von Vorlagen aus Zeitungen ist problemlos möglich. Für die Belichtung ist die mattierte Folie kein Problem. Etwas länger halt. Das "spiegelverkehrt" gedruckt werden sollte ist doch wohl selbstverständlich?

Von: Oliver Betz 2000

Platinenbohrer: Hartmetall-Speerspitzbohrfräser (Bürklin 4.10 EUR) sind viel robuster als Wendelbohrer und auch freihändig (ohne Bohrständer) verwendbar. Sie machen aber auch unsaubrere Löcher. Eine Alternative könnten auch die HSS Platinenbohrer von http://www.RS-Components.de sein (suche nach "HSS Platine") mit einem Schaftdurchmesser von 2.4mm.

aus: http://www.fpga-faq.org/FAQ_Pages/0043_Steps_to_make_a_Printed_Circuit_Board.htm

Von: Matthias Heinrichs 27.11.2007

Fragt euch, ob euer Lohnbestücker wenigstens die Grundlagen beherrscht:

Information zum Ätzen:

Gehäuseabmessungen:

Anbieter Platinenherstellung:

Einseitige kann man günstig bei den semiprofessionellen Anbietern bei eBay machen lassen. Für doppelseitig durchkontaktierte Leiterplatten sind die Profis zuständig. Soll die Platine bleifrei gelötet werden, muss die Platine die höhere Löttemperatur aushalten (Produkthaftung auf Grund ungeeigneter Materialien), leider ist die Grenze nicht einfach vom temperature grade Tg abzuleiten: Epoxy Tg 130 ist schon mal ungeeignet, Tg 170/180 nicht immer geeignet, Tg 200 schon. Hartpapier teilweise bei Tg 135 schon. G200 nicht.

Alle Sendungen von Waren, deren Gesamtwert einen Betrag von 22 Euro nicht übersteigt sind einfuhrabgabenfrei. Das bedeutet sie unterliegen keinem Zoll und keiner Einfuhrumsatzsteuer. Liegt der Wert der Waren zwischen 22 Euro und 150 Euro sind die Sendungen zwar zollfrei, aber nicht frei von Einfuhrumsatzsteuer. Wenn die Ware mit einem Paketdienst geliefert wird, nimmt der oft 20 EUR Bearbeitungsgebühr auch wenn kein Zoll anfällt. Die Post macht es kostenlos, wenn alle Unterlagen vollständig dabei sind. Bei privaten Geschenksendungen die ohne Zollförmlichkeiten verschickt werden dürfen fällt sowieso keine Einfuhrumsatzsteuer an, bei einem Wert über 45 EUR allerdings eventuell eine Verbrauchsteuer wie Kaffeesteuer etc.

Gewerbliche Empfänger müssen die Einfuhr von Waren aus Nicht-EU Staaten bei Zoll unter ihrer EORI Nummer, die sie eventuell erst beantragen müssen

anmelden. Zum Import von Kleinsendungen mit einem Warenwert von unter 1000 Euro reicht eine sog. mündliche Anmeldung beim Zollamt. Ab 1000 EUR muss die Sendung über das Internet beim Zoll angemeldet werden. Bei Sendungen über 10.000 Euro ist zudem eine Zollwertermittlung notwendig.

Die Webanwendung wird gestartet, indem man im linken Menü die Option "Internet-Zollanmeldung Einfuhr" auswählt. Anschließend sind drei Formularseiten auszufüllen. Bei manchen Fällen gibt es eine kontextsensitive Hilfe, bei anderen ein Auswahlpopup, bei manchen hilft nur Raten. Das ist aber nicht weiter schlimm, Fehleingaben können beim Zoll korrigiert werden, sobald die Anmeldung erst mal richtig im System ist. Beim Warenwert ist der Kaufpreis zzgl. eventuell anfallender Kosten für Transport und Handling anzugeben. Ich empfehle, nur die Pflichtfelder auszufüllen und ansonsten alles frei zu lassen. Ein kritischer Punkt ist das Feld "Bearbeitende Dienststelle". Hier muss die Kennnummer des lokalen zuständigen Zollamtes eingetragen werden! Die Website zur Ermittlung der Zollstelle findet sich hier http://ec.europa.eu/taxation_customs/dds/csrdquer_de.htm (Empfehlung: Suche über „übliche Bezeichnung“) oder http://www.zoll.de/dienststverz/index.html Nachdem die ersten drei Seiten ausgefüllt wurden, muss auf den Button "Positionsdaten" geklickt werden! Dann öffnet sich der finale Teil der Anmeldung (keine Ahnung, wer da für die Bedienerfreundlichkeit der Anwendung Pate stand). Hier ist die Warennummer der Stolperstein. Die Warennummer legt die Höhe des Zolls fest. Über den untenstehenden Link lässt sich diese Nummer zusammen mit den Zolltarifen ermitteln [Nick L. aus uhrforum.de] http://ec.europa.eu/taxation_customs/dds/tarhome_de.htm

TARIC Nummern

85340011 Mehrlagenschaltungen, gedruckt, nur mit Leiterbahnen oder Kontakten 85340019 Einlagenschaltungen, gedruckt, nur mit Leiterbahnen oder Kontakten 85340090 Schaltungen, gedruckt, mit Leiterbahnen, auch Kontakten, und anderen passiven Elementen (ausg. mit passiven und aktiven Elementen bestückt) 84716090 Ein-/Ausgabeeinheiten für elektronische Datenverarbeitungsmaschinen, kein Drucker oder Tastatur 84716050 Tastaturen 91201200 Digitalarmbanduhren

Aber Achtung: Der deutsche Zoll zieht bei Einfuhren wo entweder Absender oder Empfänger gewerblich sind oder das Porto auf dem CN22 Zollaufkleber versehentlich im Warenwert mitenthalten ist zur Maximierung der Staatsfinanzen auch das komplette Porto zum Zollwert hinzu, obwohl die Leistung ja im Ausland abgegolten wurde und per Gesetz die Verzollung des Inlandtransportanteils nicht erlaubt ist. Auf Grund der mit der Realität kollidierenden Regelung hat der Zoll Schwierigkeiten mit Sendungen von Digikey, bei denen (ab 65 EUR) keine Versandkosten berechnet werden, und schlägt, weil Digikey INCOTERM 2000: DDP statt INCOTERM 2000: DDP auf die Verpackung schreibt, eigenmächtig freche 70 EUR als Wert einer UPS Standardsendung drauf, und erhebt darauf 19% MWSt. Diese 9.50 EUR übernimmt Digikey nicht, ebenso eventuell zusätzlich vom Zoll in Rechnung gestellt Kosten wegen "erschwerter" Verzollung bei mehr als ein paar Posten. Ausserdem gewöhnt es sich der Zoll an, bei privaten Importen das Objekt nach CE auf deutsche Bedienungsanleitung mit Warnhinweisen und passendes Netzkabel hin zu untersuchen, und schickt nicht CE entsprechende Objekte zurück.

Gerber Dateiformat wie es die Leiterplattenhersteller gerne hätten:

Schwieriger wird es, wenn flexible oder Hochtemperaturplatinen nötig sind, nur wenige Anbieter verarbeiten RT/duroid 5880 (bis 260 °C) oder RO4003c (bis 280 °C) von http://www.rogerscorporation.com/ (sowie (RO4350, RO4405), oder IS620i (bis 220 °C) oder P97 (G30) (bis 260 °C) von http://www.isolalaminatesystems.com/ die Sorten von http://www.ccieurolam.com/cms/content/view/24/84/lang,de gefertigtb bei http://www.brockstedt.de/de/prod/index.html

> Wie schliesse ich 2 Leuchtstoffröhren an 230V~ an ?

Starter für Tandemschaltung: Osram ST151 + ST172, Sylvania FS-22, Philips S2, SiS2 und S2-E. Normale Starter sind nicht geeignet. Ebenso kann man als Drossel für 2 x 18W in Tandemschaltung nicht eine für 36W nehmen, sondern muss eine nehmen die bei der geringeren Restspannung denselben Strom wie bei einer einzelnen 18W Lampe fliessen lässt.

Billige 'elektronische' Starter enthalten neben einer Diode ein Relais um den Heizstromkreis nach 2 Sekunden zu unterbrechen. Um in 0.2 Sekunden eine Leuchtstoffröhre mit konventionellem Vorschaltgerät zu zünden, lassen elektronische Schnellstarter beim Starten per Diode nur eine Halbwelle durch, so das die Drossel in Sättigung geht, um einen höheren Heizstrom erzielen zu können. Aber heute nimmt man besser gleich ein elektronisches Vorschaltgerät, die sparen mehr Strom als sie kosten:

> Wie lange hält eine Leuchtstofflampe

Von: Rolf Bombach

Die norm-Einschaltdauer, auf welche sich die angegebenen Lebensdauern beziehen, ist 3 Stunden. Bei nur 10 Minuten Einschaltdauer reduziert sich die Lebensdauer auf 20%. Bei non-stop-Brennenlassen erhöht sich reichlich spekulativ die Lebensdauer auf das vier- bis fünffache. Ist aber Extrapolation, da kaum jemand Kurven publiziert, die über 24h resp. 150% hinausgehen.

> Muss man Leuchtstoffröhren unbedingt heizen ?

> Wie schliesse ich eine 8W Leuchtstofflampe an 12V an ?

Osram Accutronic AT7/9/12L 30x40x80mm sind offenbar besser als KFZ-Bastelleuchten oder http://www.conrad.de/ 192422 weil die Röhre damit heller ist (effektiver) und schonender betrieben wird und die Elektronik offenbar haltbarer ist.

Elektronische Vorschaltgeräte:

Normale Kabel (Y) sind nur bis zu 70GradC einsetzbar, bis 120GradC gehen 7Y Kabel.

- kurze Aderendhülsen oder Hohlnieten (http://www.reichelt.de/) durchstecken, oder verpressen lassen (http://www.gsel.de/): Man muss diese oben anlöten, sonst gibt es in kürzester Zeit einen Wackelkontakt, ohne das einem das Loch zuläuft, also Einsteckwerkzeug (Zahnstocher :-) während des Lötens drin lassen. Auch Verpressen (Bungard) hilft dagegen nicht. Scheissarbeit. Die Nieten dürfen auf keinen Fall korrodiert sein, müssen also entweder neu oder vergoldet sein.

- Bauteilpin in Lötpaste eintunken und in genau passendes Loch stecken. Die Paste schiebt sich oben zusammen und schmilzt beim Einlöten des Bauteils, auf dem man ein bischen länger rumbraten muss als sonst. Dosierung der Menge muss man üben. Platine hinterher waschen.

Oder eben echtes chemisches Durchkontaktieren oder gleich herstellen lassen (siehe oben). Eine doppelseitige Eurokarte ist mit 50 EUR zwar teuer, aber bei hunderten von Durchkontaktierungen wird man das Geld gerne ausgeben.

35..40g NaOH in 1 L aq. dest. bei 60..80 GradC und 20..35 g KMnO4 (wenn Lösung grün wird ist sie zu alkalisch) in Fotoschale, Platine rein bis sich nicht mehr abwaschbar braune Beläge in den Löchern bilden, gründlich spülen, dann in 500ml Lösung von 50..80 ml Isopropanol und 5 bis 10gr Pyrrol oder Thiophen und etwas Hcl oder Zitronensäure zum leichten ansäuern in aq. dest. Diese Mischung reagiert mit dem angelagerten Manganionen und polymerisiert dabei das Pyrrol zu einer elektrisch leitenden Polypyrrolschicht. Diese leitende Polymerschicht ist dann im nachfolgendem Galvanikprozess direkt metallisierbar. Etwas besser haftet es wenn die Platine vorher in einen Queller kommt aus Butylcarbitol (Diethylenglykolmonobutylether) ca. 200-300 ml/l, Ethylenglycol 50..100 ml/l, 3..10 g/l NaOH T 40..80°C ca 3min

Wie machen es die Leiterplattenfabriken ? Es wird unterschieden nach den Innenlagen einer Multilayerplatine, die belichtet und geätzt werden wie beschrieben, und den Aussenlagen, die erst bearbeitet werden, wenn alle Lagen der Platine verklebt sind. Es werden dann die Löcher gebohrt, und danach das Epoxy ein wenig weggeätzt (z.B. mit heisser Kaliumpermanganat Lösung oder Plasmaätzen) damit das Kupfer der Innenlagen nicht mit Epoxy verschmiert ist, sondern sogar etwas hervor steht. Dann wird die Platine chemisch in einer Kollodiallösung (oft EDTA oder formalinhaltig) mit feinen Kupfer oder Palladiumpartikeln beschichtet oder mechanisch mit Graphit bestaubt, danach wird dünn stromlos Kupfer darauf abgeschieden, dann noch dicker galvanisch (mit 1A/dm^2) verkupfert. Dann kommt die Photoschicht darauf, wird belichtet und entfernt von den Stellen, wo später Leiterbahnen sind. Danach kommt galvanisch eine ätzfeste Schicht (Gold, Silber, Nickel, Blei-Zinn oder Glanzzinn) auf die freien Kupferflächen und in die Löcher, der Photolack kommt runter und es wird das ungeschütze Kupfer weggeätzt. So bleibt das Kupfer in den Löchern. Wenn man Leiterplatten länger lagert, sollte man lieber chemisch Gold als chemisch Zinn verwenden. Also verdammt viel Aufwand, dafür sind 50 EUR für eine einzelne Eurokarte fast geschenkt, und der Preis fällt rapide mit der Stückzahl.

Platinenstecker oder so sollte man vergolden. Alle Kontakte werden durch eine Leiterbahn verbunden, die ausserhalb der Platine verläuft und nachher abgesägt wird. Dann zuerst reinigen (Sidolin Metallputzmittel), - an die Leiterbahn, dann mit einem Vileda-Tuch auf Edelstahlelektrode an + eines Netzteils. Vernickeln auf 4-6um bei 4.5V/300mA (531057 von http://www.conrad.de/), dann erst 1.5um vergolden bei 3V/300mA (530522 von http://www.conrad.de/) denn direkt Gold auf Kupfer verträgt sich nicht.

Es gibt Ferro-Graph-Galvano-Leitlack, den man durch die Löcher presssen könnte, um sie dann galvanisch zu verkupfern, aber irgendwie funktioniert das nicht.

Normalerweise wird die Lötstopmaske per Siebdruck aufgebracht. Jedoch gibt es bei http://www.octamex.de/ , Bungard und http://www.walterlemmen.de/ UV lichtempfindliche Lötstopplackfolie (grün) als Trockenresist zum Laminieren, die recht einfach zu verarbeiten ist.

> Und wie bekomme ich Lötstopplack auf meine Platinen ?

Bei eBay nach "uv curable" suchen und Lötstoplack auch in kleinen Mengen für günstige Preise finden. Auf die fertig geätzte Platine etwas von diesem Lötstoplack mit Pinsel oder Rolle oder einem Rakel dünn verteilen und unter Wärme z.B. im Backofen trocknen lassen. Die Platine mit dem aufgetrockneten Lötstoplack in den Belichter legen, eine Photovorlage mit den Pads drauflegen, und belichten. Nach dem Belichten die unbelichteten Stellen mit Waschbenzin oder dem empfohlenen Lösungsmittel abwaschen, und wahlweise noch mal im Ofen und unter UV Licht aushärten lassen.

Von: Route 66 30.08.2012

Normaler Lötstoplack erlaubt es nicht, die Abstände von spannungsführenden Leiterbahnen zu verringern, aber es gibt Lack der die Anforderungen erfüllt: Die DIN EN 50178 (VDE 0160) sagt in 5.2.15.1 Luft- und Kriechstrecken: Sind Leiterplatten mit einer solchen Lack- oder Schutzschicht versehen worden, so ist eine Prüfung nach 9.4.4.4 durchzuführen. Unter 9.4.4.4: Die Eignung der Lack- oder Schutzschicht auf Leiterplatten, unter der keine Festlegung für Luft- und Kriechstrecken gelten (siehe 5.2.15.1 Absatz 6), wird nach Abschnitt 6 von IEC 60664-3 mit dem Schärfegrad 2 geprüft. Dort werden dann eine ganze Reihe von Prüfungen, angefangen von mechanischen Ritzprüfungen über Spannungsfestigkeiten nach unterschiedlicher Vorbehandlung bis zu Löt- und Lösemittelbeständigkeit aufgelistet. Namhafte Leiterplattenhersteller können solche Solder-Masks liefern.

Von: Falko Jahn

Für alle die es interessiert, habe es endlich geschafft, Lötstoplack auf meine Platinen zu bringen!

Viele werden jetzt sagen, man sollte das lieber machen lassen, womit sie wohl auch recht haben, aber für diejenigen die für wenig Geld eine professionelle Platine haben wollen und genug Zeit haben, meine bisherigen Erfahrungen.

Von http://www.peters.de/ gibt es ELPEMER fotostrukturierbaren Lötstopplack. Dort bekommt man auch kostenlose Muster. Es ist ein 2 Komponenten Lack.

Also Lack 4:1 mischen und auf die Platine bringen. Ich habe das im Siebdruckverfahren gemacht (mit einen zusammengebastelten Holz Rahmen, werd mir aber demnächst was "richtiges" kaufen, habe auch von der Airbrush Methode gehört, hab ich aber nicht getestet). Dann im Backofen vorgetrocknet, das ist recht kritisch, wenn zu lange vorgetrocknet wird, läßt sich der Lack nicht mehr entwickeln. Bei mir waren es ca. 30min bei 75°C mit Umluft, hab die Tür leicht aufstehen lassen, damit die Lösungsmittel entweichen können. Dann abkühlen lassen und belichten. Die Zeit muss man ausprobieren (bei mir waren es bei durchsichtiger Folie und 4 Röhren a 25W ca, 20cm Abstand - 3 min). Dann Entwickeln mit 1% Natriumcarbonat Lösung. Natriumcarbonat gibt es in der Apotheke - 1kg ca. 8 EUR - dauert ca. 1-2 min Endhärtung bei 150°C im Backofen ca. 1h. Fertig !!! Das sind meine ersten Erfahrungen. Es gibt bei Peters auch fotostrukturierbaren Bestückungsdrucklack. Einfach hobbymässig kann man aber auch den Bestückungsdruck auf hochkalandriertes Papier (glaenzend und dünn wie die Seiten aus der Zeitschrift 'Spiegel') oder Tonertransferfolie drucken und auf die Platine überbügeln.

Zum Schutz vor Witterungseinflüssen kann man Platinen nach der Bestückung lackieren, z.B. mit 3M ORGOL 8600 UEBERZUGSLACK.

Bevor man seine Schaltung aufbaut, muss man entscheiden, welche Bauteile man in bedrahteter Form (thru hole) und welche man als SMD Bauelemente nimmt. Das hängt etwas von der erwarteten Stückzahl ab. Bedrahtete Bauelemente werden bei Handbestückung bevorzugt. Das geht schnell, eine Bestückerin schafft mehr als 5000 Bauteile pro Tag. Die Drähte werden meist auf einen Rutsch vor dem Löten gekürzt, manchmal von der Drahtbiegemaschine vor dem Bestücken, und normalerweise nicht einzeln per Frontalschneider. Es stellt sich auch die Frage, wie gelötet wird. Per Hand, per Lötbad oder per Durchlauf-Wellenlötanlage. Einerseits hängt das davon ab, was da ist, andererseits kann man 10 Platinen problemlos per Hand löten, 100 Platinen per Lötbad, und bei 1000 wird man sicher eine Durchlauf-Wellenlötanlage verwenden wollen. SMD kann gut ein Automat bestücken, der klatscht die Bauteile schneller auf die Platine als man gucken kann, insbesondere wenn Bauteile nur wenig verschiedene Werte haben und alle in derselben Orientierung plaziert wurden. Leider muss dem Automat vorher gesagt werden, wo hin das Bauteil kommt, also sind die Rüstkosten so hoch, das es sich bei weniger als 1000 Platinen kaum lohnt. Einzelne SMD Bauteile kann man per Hand bestücken (lassen), aber schon bei wenigen Bauteilen verwendet man besser eine Schablone (Stencil) zum Auftragen der Lötpaste.

SMD lötet man gerne mit Heissdampf, weniger gerne per Infrarotstrahlung und nur bei unkritischen Teilen durch Eintauchen in flüssiges Lötzinn in einer Lötanlage. Wenn man bedrahtete Bauteile und SMD mischt, muss man zwischen verschiedenen Kombinationen wählen: Einseitige Platine. SMD muss auf die Unterseite und im Lötbad verlötet werden, also sollten nur wärmeunempfindliche SMD Bauteile (Widerstände und Keramikkondensatoren, notfalls kleine Transistoren und ICs) verwendet werden, und sie müssen aufgeklebt werden. Doppelseitige Platine: Empfindlichere SMD Bauteile können oben bestückt werden und per Reflow verlötet werden, die Unterseite steht wie bei der einseitigen Platine zur Verfügung. Wenige bedrahtete Bauteile: Man kann beidseitig empfindliche SMD Bauteile bestücken und Reflow verlöten, weil die bedrahteten Bauteile per Hand nachträglich eingelötet werden können, wenn es eine überschaubare Anzahl von Platinen ist.

Preisbeispiel Bestückung der SMD-Teile für http://bibo.iqo.uni-hannover.de/dokuwiki/doku.php?id=eigenbau:temperaturregler_diodenlaser

> sah so aus: Lötpastenschablone, einmalig : 90 EUR
> Einrichtung, einmalig : 90 EUR (bei Folgeauftrag 45 EUR)
> Fertigung : 14,60 Material : 2,70 (im wesentlichen Hühnerfutter und ein paar OP07)
> Für die Bestückung der 16 Leiterplatten haben wir am Ende
> 460 EUR plus MwSt bezahlt. Das bleibt ein Stück unter den
> von Dir genannten Beträgen.

Bei einer einseitig Automat-SMD bestückten Platine mit 20 Bauteilen, davon 2 ICs, kostet die Bestückung ohne Bauteilkosten so 20 ct wenn man 1000 abnimmt, auch in Deutschland. Bei 10000 aus China so 7 ct:

Siehe http://www.analog.com/ FF_Sect10.pdf (GROUNDING IN MIXED SIGNAL SYSTEMS)

Beachte die Regel für getrennten Analog und Digital Ground, und lege Analog und Digital in räumlich getrennte Bereiche (Analog links, Digital rechts :-) aber verbinde danach alles mit einer grossen Ground Plane, das verbessert EMV und schadet nicht, weil der Strom immer die kürzeste Verbindung nimmt, also dennoch da lang fliesst, wo er nicht die anderen stört..

Für OpAmps siehe Kapitel 17 aus http://www-s.ti.com/sc/psheets/slod006b/slod006b.pdf http://eportal.apexmicrotech.com/mainsite/support/pages/app_notes.asp AN28 und http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/39-09/layout.pdf (A Practical Guide to High-Speed Printed-Circuit-Board Layout) Siehe auch Layouttipps im Kapitel F.24. Schaltregler

Die Induktivität einer Leiterschleife hängt von der umschlossenen Fläche ab. Wenn ein (Rechteck-)Signal zu klingeln anfängt

  +---------------+
  |               |
  X               Z
  |               |
  +------Y--------+

  +-+           +-+
  X |           | Z
  | +-----------+ |
  +------Y--------+

Leitfähigkeit von

 Silber 0,016 Ohm mm^2/m
 Kupfer 0,0179
 Lötzinn Sn60Pb38Cu2 0,086
 Lötzinn Sn60Pb40 0,2

> Welchen Abstand sollten Leiterbahnen voneinander haben ?

Nun, das hängt von vielen Faktoren ab, der Spannung, der Verschmutzung, der Isolationsklasse, dem Land, der Höhe über NN des Einsatzortes, daher gibt es keine einfache Antwort. Für 230V~ in Verschmutzungklasse 2 bei doppelter Isolation sind 5mm erforderlich. Wo sowieso 230V sind, reichen 2.3mm.

> welche Breite sollten Leiterbahnen haben ?

> aus welchene Gründen, kann man eigentlich bei verschiedenen Geräten
> den Schutzleiteranschluss mit dem GND (0V) des entsprechenden Gerätes
> direkt (z.B. über Jumper) verbinden?

Normalerweise ist bei einer Audioanlage der Verstärker geerdet und alle anderen Geräte nicht. Das ist sinnvoll, weil es in einer Anlage einen gemeinsamen Erdungspunkt geben sollte (erstens leitet das Einstrahlungen ab, zum anderen fliegt dann die Sicherung wenn zufälligerweise irgendwo ein Isolationsproblem auftritt), und der Verstärker zentral ist. Dummerweise gibt es bei grösseren Anlagen noch weitere Verbindungen zur Erde, nämlich über Antennenkabel und Telefonleitung, und es entstechen Brummschleifen (eine leitende Verbindung über Schutzleiter und Abschirmungen hinweg die eine grossen Kreis bilden und daher wie eine Trafowicklung wirken in der der durch 50Hz induzierte Strom fliesst und je nach Leitungswiderstand einen Spannungsabfall verursacht, der dann als Signal mitverstärkt wird), wenn sie nicht per Mantelstromfilter oder Audiotrennübertrager getrennt wird. Bei besseren Verstärkern kann man die Verbindung zwischen Masse und Schutzleiter trennen, da ist auch ein besserer Trafo drin.

Von: Emil Obermayr

Jede Signalmasse soll auf Erdungspotential liegen, muß also wenigstens an einem Punkt mit dieser zusammengeschaltet sein. Nur derjenige der den Schaltplan der kompletten Anlage kennt weiß, welcher Punkt der Erdung dafür sinnvoll ist. Deswegen kann man bei manchen Geräten "aussuchen" ob man die Masse 'hier' erden möchte. Im folgenden die Ansatzpunkte, nach denen man eine Erdung planen und die Erde/Masse-Verbindungspunkte auswählen kann:

Häufig sind Erdungsleitungen nicht sehr niedrohmig ausgeführt. Das fängt bei Leitungen mit zu niedrigem Querschnitt an und wird durch schlechte Verbindungen in/an den Geräten noch schlimmer. Dann sind die Erdungspotentiale von zusammengeschalteten Geräten nicht auf gleichem Niveau. Wenn man nun Masse und Erde zusammenschaltet, fliessen Ausgleichsströme über die Masseleitungen der Signalleitungen. Das kann sich negativ auf die Signalqualität auswirken und Regelkreise beeinträchtingen.

In stark elektromagnetisch "verseuchten" Bereichen sammeln Ring-förmig zusammengeschaltete Leitungen induktiv Brummspannungen ein (meist deutlich schwächer tut das jede 'gerade' Leitung auch kapazitiv). Wenn man das auf Signalmasse legt, hat man dieses Brummen auch auf den Signalleitungen. Das umgeht man, indem man die Erdung Stern-förmig plant. Leider geht das nicht immer. Verstärkt wird dieser Effekt durch nicht hinreichend niederohmige Leitungen (s.o.), denn erst durch den Leitungswiderstand wird aus dem Induktionsstrom eine Brumm_Spannung_. Nebenbemerkung: Deswegen sind Stromschleifen auch immer so angelegt, daß sie keine elektromagnetische Strahlung aufnehmen, üblicherweise durch verdrillen der Signalleitungen.

Und dann kommt es vor, daß Geräte die Erdung durch Störspannung direkt verseuchen. Z.B. Motoren oder Relais, deren Entstörung unzureichend oder defekt ist. Das fängt man sich dann ein, wenn man Masse und Erde verbindet. Auch dieser Effekt wird schlimmer mit zu hohen Leitungs-Widerständen.

Tausende Folienleiter findet man in der Aswo Euras Ersatzteildatenbank (zugänglich z.B. über http://www.elv.de/ Ersatzteil-Shop und http://www.ersatzteile-online.biz/ unter STECKER/KABEL/ADAPTER AUDIO/VIDEO-VERBINDUNGEN FOLIENLEITERBAHN) aber es gibt natürlich viel mehr.

Ein deutschsprachiges Forum http://www.mikrocontroller.net/

Von: MaWin 17.7.2000

Die meisten elektronischen Schaltungen sind Steuerungen oder Regelungen und lassen sich mit Microcontrollern heute einfacher realisieren, als das noch vor ein paar Jahren der Fall war. Viele Spezialchips vergangener Zeiten lassen sich heute durch billigere Microcontroller ersetzen, wenn auch in anderer Beschaltung. Man sollte sich also gerade bei alten Bauvorschlägen fragen, ob dieses heute mit einem uC nicht einfacher geht. Man muss eben neben der Schaltung auch das passende Programm für den Controller erstellen. Aber für Analog- oder Hochfrequenztechnik sind sie kaum zu gebrauchen.

Welcher Chip wird in der Industrie bevorzugt eingesetzt ? Der billigste, der die Aufgabe erfüllen kann. Punkt. Stellt sich hinterher heraus, daß ein anderer billiger gewesen wäre, ärgert man sich über die Fehlentscheidung. Wobei 'der billigste' alle Nebenkosten mit einschliesst, und das kann für geringe Schulungskosten bedeuten, einfach den uC zu nehmen, den man schon kennt, oder den, bei dem der Hersteller passende Problemlösungen als application notes anbietet, oder man den teureren Chip nimmt weil er seltener ausfällt (aber das sind dann schon extreme Kenntnisse, man wusste eher hinterher daß frühe AVRs in der TCO total cost of ownership keine glückliche Wahl waren).

Nicht jeder Chip ist leicht beschaffbar und ohne Aufwand zu programmieren. Daher haben sich unter Hobbybastlern gewisse Chips verbreitet, die sich einfach verwenden lassen: AT90Sxxxx ATtiny/ATmega (AVR) und AT89Sxxxx (8051 kompatibel) von http://www.atmel.com/, PIC16F8xx von http://www.microchip.com/, Flash-EEPROMs statt EPROMs, GALs statt PALs, schon alleine weil ICs im Gehäuse mit Quartzfenster zum Löschen durch UV-Licht teuer sind. Alle genannten Chips lassen sich mit kostenlos im Netz verfügbarer Software programmieren, so das man die angebotenen Starterkits nicht benötigt, die aber ängstlichen Personen eine gewisse Funktionssicherheit geben können.

Eine schöne Anfänger-Einführung "Understanding Small Microcontrollers" http://www.freescale.com/files/microcontrollers/doc/ref_manual/M68HC05TB.pdf auf Basis des HC05 kommt von Motorola/Freescale. Freescale erlaubt gerade mit dem Flexis QE128 auch den direkten Vergleich von 8 bit CPU zu 32 bit CPU bei ansonsten gleichen Bedingungen, 8 Bit $3,59/10k 11mA, 32 Bit $3,80/10k 27mA. Der 8 Bit hat natürlich bessere Codedichte und es gibt ihn auch optional in kleinerem Gehäuse (wohl wegen kleinerer Chipfläche).

Das Problem lautet: Welche Programmiersprache: BASIC, C oder Assembler ? In BASIC programmierbare Microcontroller sind durch die Bank schlecht, wenig leistungsfähig, teuer, eben wie C-Control (es gibt da noch die Basic-Briefmarke, Basic-Matchbox, 8052AH Basic). Es gibt dafür eigentlich gar keinen technischen Grund, denn für so eine simple Programmiersprache wie BASIC liesse sich ein hervorragend optimierender CrossCompiler erstellen, aber Dummköpfe werden halt abgezockt. Wenn man bereit ist, uC in ihrer Assemblersprache zu programmieren, tut sich ein riesiges Angebot an billigen guten Chips auf. Für manche gibt es auch kostenlose C-Compiler (oder Interpreter :-), aber das lohnt sich erst bei Programmspeicher über 1k (manche sagen 8k).

Von: Erik Hermann

Es sei denn Du bist so blöd wie wir und kaufst den (IAR) Compiler beim Prozessorhersteller (NEC) statt bei IAR direkt. Wir hatten nämlich ein Problem das am Compiler hing und bekamen von IAR die lapidare Auskunft das der Compiler ein OEM Produkt ohne direkten Support sei. Der Prozessorhersteller konnte den Fehler zwar nachvollziehen, aber leider nichts dran ändern, zumindest nicht in endlicher Zeit. Leider verloren. Support gibt's bei IAR eh nicht, siehe d.s.e Message-ID 3DA0175D.28E0C75D@uc-elektronik.de und Produkte von IAR darf man sowieso nicht kaufen, siehe http://www.mikrocontroller.net/topic/229999#2321275

> Ich benötige für den Modellbau einen Microprozessor.
> Es sollen ca. 4 analoge und 3 digitale Sensoren, mit wenigen externen
> Bauelementen angeschlossen werden.
> Es müssen mindestens 4 analoge Ausgänge vorhanden sein.
> Ich habe mir das 'C-Control' von CONRAD (Seite 76) angeschaut
> Kennt jemand ein vergleichbares Gerät ?
> PS. Sollte nicht grösser als eine Zigarettenschachtel sein . . . .

Von: MaWin 1999

Analogausgänge gibt es (fast) nicht, es werden fast immer schnell ein- und ausgeschaltete Digitalausgänge verwendet (PWM), auch beim C-Control, um IM MITTEL eine Analogspannung zu erzeugen, die man dann noch mit einem Tiefpass filtern muss, wenn das angeschlossene Gerät (Glühbirne, Motor) nicht sowieso zu träge ist. Immerhin erlaubt der TI TMS320F28069 Piccolo trotz nur 80MHz Takt eine zeitliche PWM Auflösung von bis zu 150ps (6.7GHz). Braucht man echte Analogausgänge, muss man externe D/A-Wandler-ICs verwenden, weil D/A-Wandler eine ganze andere Chiptechnologie verwenden (lasergetrimmte Dünnschichtwiderstände) als Microcontroller (klassische CMOS Technologie). ANALOGEINGÄNGE werden hingegen immer häufiger. Hier nur die reprogrammierbaren:

- AT90S8535 von http://www.atmel.com/ 8k Programm, 512 Byte RAM, 512 Byte EEPROM, 8 A/D 10bit, 10 EUR bei http://www.reichelt.de/ oder ATMega163

- PIC16F877 von http://www.microchip.com/ 8k Programm, 368 Byte RAM, 256 Byte EEPROM, 8 A/D 10bit, 10 EUR bei http://www.reichelt.de/

- MB90F497 von http://www.fujitsu.com/ 64kB Programm, 2kB RAM, 2 UART (auch SPI), 8 A/D 10 bit, CAN, PWM, 6 EUR bei http://www.glyn.de/ oder MB90F549 mit 256kB Flash und 6kB RAM für 11 EUR.

Alles was du brauchst (Datenblatt, Assembler, Applikationen, Debugger) gibt es kostenlos zum Download bei den Herstellern, die Programmierschaltungen sind einfach (ISP-Programmierung über Parallelport) und Programmiersoftware gibt es reichlich im WWW.

Ponyprog http://www.lancos.com/prog.html hat Probleme mit modernen GHz-Pentiums und behandelt 0 als gesetzt bei Fuse-Bits von manchen AVRs (ATmega8, ATmega128L), läßt sich aber seit ich-weiß-nicht-wann von der Kommandozeile aus steuern, wenn auch nicht über Parameter, sondern über script files. Ponyprog damit in automatisierte Compilerläufe einzubauen, ist wirklich einfach http://www.lancos.com/e2p/ponyprog2000.html#s4

Und wenn du fragst, wieviel Programmspeicher man braucht: http://www.picoweb.net/ zeigt einen kompletten Web-Server in 7k Programmspeicher. Man kann, wenn man nicht so doof ist wie Microsoft, auch in 8k eine Menge machen. In 512 Byte passt z.B. eine (Funk-)Uhr mit Datum & Wecker wenn man ein paar Programmierkniffe kennt.

Alternativ Motorola MC14500 ICU, ein 1 Bit Prozessor in 3-18V CMOS Technik mit beliebigem Programmspeicher, eher als kleiner Industriekontroller.

Von: Andi Gysi

Ich weiss, der C-Control schien mir zuerst auch verlockend, jetzt liegen zwei davon hier rum und ich weiss nicht, was ich damit anfangen soll...

> Mitsubishi M16C / Renesas R8C

Billige Prozessoren mit grossem Flash-EEPROM stellt Mitsubishi/Renesas her. Das Starterkit mit dem M30624FGAFP gibt's für 50 EUR bei http://www.glyn.de/, programmiert wird der uC in circuit über die serielle Schnittstelle. Die CPU ähnelt dem MC68000. Es gibt reichlich C-Compiler für ihn, unter anderen GCC. Seit dem Artikel in der Elektor Nov. 2005 hat der kleine Bruder, der R8C, weitere Verbreitung unter Hobbybastlern gefunden, gab es doch den Controller mit C-Compiler umsonst. Nur die Programmierschaltung musste man selber bauen:

                        +---------------------------------+ +5V
                        |           E8OCD Pfostenstecker  |
   DB9                  |                      +---U---+  |
  Buchse                |                      : o : o-:--(--+
            +-1u-+ +-1u-+                      +---+---+  |  |
      1     |    | |    |                      : o : o-:--(--+
   6      +-1----3-2---16-+                TxD +---+---+  |  |
      2---14             11--------------------:-o : o-:--(--+
   7      |     MAX232    |                    +---+---+  |  |
      3---13             12-------------+   +--:-o : o-:--+  |
   8      +-4----5-6---15-+             |   |  +---+---+     |
      4     |    | |    |    +---o/ o---(---+  : o : o-:-----+
   9        +-1u-+ +-1u-+    |   MODE   |  RxD +---+---+     |
      5---+             |    | Schalter +------:-o : o-:-----+
          |             |    |    __           +---+---+     |
          +-------------+----+---o  o----------:-o : o-:-----+
                             |  RESET          +---+---+     |
                             |  Taster                       |
                             +-------------------------------+ GND

                    +---RESET
                    |
 DTR 4--10k--+-----|< BC547
             |      |E
             +-|<|--+---GND
             1N4148
                    +---MODE
                    |
 RTS 7--10k--+-----|< BC547
             |      |E
             +-|<|--+---GND
             1N4148

Von: Volker Stegmann

Wenn du einen C-Compiler für den M16C brauchst, laß die Finger von dem IAR Compiler, solange du in der Lage bist, Makefiles zu schreiben, oder eine IDE hast, die das auch für dich macht. Ich hab bezüglich Compilerfehlern schlimme Erfahrungen damit gemacht. Nimm besser den NC30 von Mitsubishi. Der ist meiner Meinung nach ausgezeichnet.

> Wo gibt's den C-Compiler für Hitachis SH8, Mitsubishis M16C, Renesas R8C ?

Bei Renesas, schwer zu finden, man muß sich registrieren und bekommt dann eine Demo die 30 Tage läuft und danach nur 64k linkt, was für einen R8C aber locker ausreicht. Um direkt im C-Quelltext zu debuggen erzeugt man einen Debug-Build.

Dafür enthält die VS2010 basierende HWB Bedienoberfläche die das ganze Projekt erstellt, leider beim R8C/13 eine zu kleine Vorgabe beim verfügbaren Hauptspeicher, wodurch der Linker schon bei 8k eine Fehlermeldung auswirft, man hätte bei der Erstellung des Projekts die Speichergrösse auf 16k stellen müssen.

Carlos Duerschmidt sagt dazu:

Mit dem Prozessor kämpfe ich auch gerade. Im Moment sieht es noch so aus, als ob der Prozessor gewinnt.

> Cypress PSoC

sind M8C (R8C) basierte Microcontroller mit zusätzlichen nützlichen Baugruppen auf dem Chip, darunter bis 14 bit A/D und D/A Wandler, Operationsverstärker, Filter und Komparatoren, PWM, SPI und UART, I2C, SPI und USB, in Stückzahlen ab 2 EUR zu bekommen und der Grund dafür, warum aus Asien die bessere Elektronik kommt, daher auch viele WebSeiten aus Asien.

> ARM (Advanced Risc Machine) http://de.wikipedia.org/wiki/ARM-Architektur

Ist der Kern von manchen Prozessoren in Microcontrollern, wie XScale von Intel, StrongARM von DEC, PXA270, LPC2000 von NXP, AT91 von Atmel. Da die meisten für PDAs konstruiert wurden enthalten sie meist einen integrierten LCD-Controller und sind interessant wenn größere LCDs anzuschliessen sind. Leider ist die CPU schlecht dokumentiert. Hier ist wohl das Basisdokument:

> Embedded Linux

Wer etwas mehr Rechenleistung haben will, und statt einem Microcontrollerchip eine ganze Platine einsetzen kann, die unter Linux mit Ethernet-Schnittstelle verwendbar ist, kann vorkonfektioniert von Atmel den AVR32 nehmen:

oder Ethernet-WLAN-Boards mit dem RTL8181/RTL8186 und PCI-Interface verwenden:

> MSP430

Von: Alexander Weiss 20.11.2000

Der MSP430 ist ein baulich kleiner und billiger 16bit uC mit geringem Strombedarf von http://www.ti.com/ , der seit seiner Erwähnung in der c't bei Bastlern mehr Verbreitung findet. Seine Struktur ist ähnlich der PDP-11. Er lässt sich anständig in C programmieren, allerdings sind die Entwicklungsumgebungen noch recht teuer und der Chip ist schwer einzulöten. Seine I/O-Pins sind nicht 5V tolerant, was die Verwendung von Periperiebausteinen einschränkt.

Wenn man jedoch batteriebetriebene winzige Schaltungen aufbauen will, ist der uC trotz überdimensionierter 16 bit Wortbreite derzeit eine gute Wahl, läuft er doch an einem 32kHz Uhrenquartz mit nur 1.5uA und nur bei Bedarf mit einem internen Frequenzmultiplier. Dazu passt dann ein MAX1724 Spannungsregler, klein und extrem stromsparend. Und Dank stromsparen auch als Uhr erhältlich:

> Siemens/Infineon C167 Verfügbarkeit

Die "normalen" C167 gibts noch ganz gut (3 Monate Lieferzeit sind üblich), die Katastrophe geht bei den Flash-Typen los. Nachdem Infineon den Flash-Prozess nicht auf die Reihe bekommen hat, haben sie sich mit ST zusammengetan, von denen gibt es die ST10-Serie, die mit den C167 kompatibel ist. Nachdem wir aufgrund der schlechten Verfügbarkeit der C167 ziemlichen Ärger hatten, sind wir auf die Fujitsu 16LX-Serie umgestiegen (MB90F543 etc.), die sind von der Leistung vergleichbar, haben 5V-Flash on chip, einen kostenlosen C-Compiler und kosten die Hälfte der C167er.

> Wo bekommt man den Fujitsu MB90Fxxx und was für Werkzeuge gibt es?

Von: Erik Hermann

Beliebige Stückzahlen (auch Einzelstücke) bekommt der Geschäftskunde bei http://www.glyn.de/. Workbench mit C-Compiler, Assembler und Debugger bekommt man kostenlos auf CD oder im Internet

Programmiert werden die Dinger über RS232, d.h. ohne zusätzliche Hardware (ausser einem MAX232 o.ä. auf dem Controllerboard).

MB90F497 64kB Flash, 2kB RAM, 2 UART (auch SPI), 10Bit 8Kanal ADC, CAN, PWM, etc., ca. 6 EUR

MB90F549 256kB Flash, 6kB RAM, 2 UART, 2SPI, ADC, CAN, PWM, etc. ca. 11 EUR

> 68HC08

Von: Rafael Deliano

Heutzutage sind 68HC908QY4 viel schöner. Der ist DIL16 mit 14 verwertbaren Pins weil RC-Takt und Resetgenerator auf dem Chip ist. Das macht sich auch bezüglich EMV gut. Dadurch dass die I/O ziemlich einheitlich ist, kann man als Emulation einen 68HC908GP32 in DIL40 nehmen. Die "überzähligen" Pins von dem sind zum Softwaretest sehr erfreulich weil man dann Testpins hat um mit Oszilloskop zu sehen was die Applikation in Echtzeit so tut.

> Hat jemand. Erfahrung mit FFMC16 Controllern?

Die CPU ist im Vergleich zu C167 oder M16C langsamer (Akkumulatormaschine). Weiterhin ist ein bischen lästig, dass man die Priorität von Software-Interrupts nicht vorher einstellen kann. Ein Software-Interrupt wird immer mit höchster Priorität aufgerufen und man muss dann in der ISR den Level einstellen. Damit wird evtl. ein hochpriorer Interrupt unterbrochen, der Software-Interrupt gestartet, der dann seine Priorität selbst zurücksetzt - das kostet ziemlich Rechenzeit. Ein weiterer Nachteil: In der Toolchain von Fujitsu fehlt ein Monitor-Debugger (es gibt nur einen Simulator), den Debugger gibts aber von uns zu kaufen. http://www.accemic.com/. Die gute Verfügbarkeit war für uns der Grund, von den ST10-Flash-Typen auf 16LX umzusteigen. Sehr günstig im Vergleich zu vergleichbaren 16-Bittern mit CAN und Flash. Eva-Boards gibts von Glyn für 49 Euro. Ein Bonbon noch: Von http://www.segger.com/ gibts ein Echtzeitbetriebssystem (in der Trial-Version auf 2 Tasks beschränkt), mit dem man aber sehr gut die Arbeitsweise eines RTOS studieren kann. Für Diplomarbeiten lohnt es sich zu fragen, um eine kostenlose Voll-Lizenz zu bekommen ;-)

> Videosignalerzeugung PAL / TFT LCD mit Microcontrollern:

Hitachis H8S (ähnlich 68000) hat Zähler und DMA drin, mit denen die Erzeugung der Signale möglich ist, aber mit 24k RAM nicht genug internes RAM für ein Graphikbild. Für den direkten Anschluss einer VGA an einen Controller eignet sich der MB91FV310A.

> Hat jemand über den Motorola 68HC332 positive oder negative Erfahrungen
> mitzuteilen?

Von: Hartmut Schaefer

> Welchen Wert sollen die Kondensatoren beim Schwingquartz bekommen ?
> Dazu steht irgendwie nichts im Datenblatt des Microcontrollers...

Kein Wunder, die hängen mehr vom Quartz und Leiterplattenlayout ab, als vom Oszillator des uC, und wer hat schon die Datenblätter der Quartze... Aber glücklicherweise sind die meistens ähnlich. Nimm 22pF. Erklärung:

32kHz Uhrenquartze haben eine kleinere Leistung als die normalerweise verwendeten Quartze, die in Resonanz einen Widerstand von 50 Ohm haben und ca. 1mW Leistung verbraten. Schalte einen Widerstand von 100k bis 470k in Serie davor (also zwischen XOUT und dem Kondensator am Eingang des Quartzes) und einen 1-10MOhm Widerstand parallel zum Quartz, bis die Kurvenform der grösstmögliche saubere Sinus ist (Achtung: Kapazität des Oszilloskoptastkopfes kann stören). Alle normalen Quartze arbeiten in Serienresonanz. Der Colpitts Oszillator ist am einfachsten und betriebssichersten.

> Ich habe 2 Controller an einem Quartz angeschlossen, d.h. XOUT von
> Controller 1 an XIN von Controller 2, aber es schwingt nicht.
> Gibt es eine zuverlässige Lösung ?

Ja. Verbinde XOUT und XIN des zweiten Controllers über 1MOhm, und XOUT des ersten Controllers über 100pF mit XIN des zweiten Controllers. Und schliesse den Quartz wie gehabt an den ersten Controller an. Die Ursache und Begründung für diese kapazitive Kopplung liegt im eventuell unterschiedlichen Gleichspannungspegel der Oszillatoren.

> Wie lange dauert es bis der Quartzoszillator eines uC sauber läuft ?

Von: Oliver Bartels, Oliver Betz, Uwe Hercksen, Rafael Deliano

Typischerweise kommt so ein uC Quarzoszillator bei z.B. 8 MHz in <1ms hoch, die Amplitude ist dann aber noch nicht völlig stabil.

Berechenbar ungefähr über die Güte Q der Gesamtschaltung als gespiegelte Exponentialfunktion:

A(t) = A0 (1- exp(- (omega t) / (2 Q) ) )

Das Omega ist wie gehabt 2 pi f_res, die Güte von einem Wald- und Wiesen-Quarz alleine liegt ca. bei 40000 bis 50000, das Loaded Q (Quarz mit Schaltung als Last) eher <10000 je nach Chip und Schaltung.

Keramikschwinger schwingen offensichtlich deutlich schneller an als ein Quarz.

Anderer Aspekt beim Einschalten des Gateoszillator ist die RC-Zeitkonstante (R parallel zum Quartz, C nach Masse) die erstmal auf VCC/2 hochgelaufen sein muß damit überhaupt was schwingt. Kleiner Kerko und 1 MOhm statt 10 MOhm ist schneller.

Der Colpitts-Oszillator eines 68HC912D60A ist so schlapp, daß er mehrere Millisekunden braucht. Aber der uC rennt schon bei kleinsten Amplituden los und stürzt dann gerne mal ab, wenn das Rauschen schneller war als der maximal mögliche Bustakt.

> Gibt es auch schlechte Microcontrollerfamilien ?

Zumindest Motorola's 6803, dem ST62 von ST und Infineon's C166 sagt man das nach.

> Warum gibt es eigentlich keine Mikrocontroller mit ebenso hohen Taktfrequenzen
> wie richtige Prozessoren (Pentium & Co.) ?

Weil die Entwickler von solchem Kleinkram wie Mikrocontrollern alles Deppen sind, noch heute auf dem Stand (von Intel & Co.) von 1985. Sicher wäre ein schnellerer uC teurer, aber sicher nicht so teuer wie ein Pentium. Eigentlich bietet sich ein uC geradezu an, um mit hoher Taktfrequenz zu arbeiten, schliesslich bleiben alle hochfrequenten Leitungen auf dem Chip und müssen nicht herausgeführt werden. Intel baut auch kleine Gigahertz-uC um ihre Fertigungstechnik zu testen, verkauft sie aber nie. Die leistungsfähigsten sind die DSPs: Analog Blackfin (600MHz), TI C55X (500MHz), Intel XScale/ARM (400MHz), Toshiba TMPR495x (400MHz) aber es gibt nichts schnelles kleines.

Ebenso gibt es praktisch keine uC mit ausreichend RAM, weil die Hersteller es schon seit zig Jahren nicht in den Griff bekommen, dynamisches RAM und Flash-EEPROM auf denselben Chip zu packen, und zu geizig sind, ausreichend viele statische RAM Zellen dazuzulayouten. Der Philips LPC2106 hat zum 60MHz ARM7 wenigstens 128kFlash und 64kRAM und 32 I/O-Pins, leider hat sich Philips bei seiner XA-Architektur als nicht besonders zuverlässig herausgestellt.

Klassisch sind Marketing-Aussagen wie solche von Siemens (heute Infineon): Keiner brauche angeblich uC mit Flash, sagten die, es wäre total unsinnig und daher würde Siemens auch keine herstellen. Bis zu dem Tage, als auch Siemens Flash produzieren konnte (weil die Technologie teuer von ST eingekauft wurde, die Fertigung dort hin ausgelagert wurde). Seit dem ist Flash plötzlich die beste Erfindung seit dem Rad.

> Was ist ein DSP ?

Ein Digitaler Signal Prozessor, das ist ein Microprozessor der möglichst schnell gewisse mathematische Operationen (vor allem Fouriertransformationen) ausführen kann. Früher gab es einzelne Prozessoren, heute eher 'Controller' bei denen Peripherie mit integriert ist, die in bestimmten Anwendungen, wie Handys, benötigt wird. Billige Evaluationboards bei http://www.ti.com/, nette Prozessoren bei http://www.mot.com/ (siehe auch F.30.1. Audioeffektgeräte).

Eventuell hat jemand hierfür eine Anwendung (Boards mit bis 100MHz per FPGA realisiertem uC mit fast 1MB Flash/RAM, viel Peripherie und C-Compiler):

Ähnlich dem Propeller gibt es für Inmos Transputer-Fans von XMOS einen concurrent optimierten Prozessor mit eigener Programmiersprache namens XC:

Kein Chip ist wirklich sicher, viele werden für 300 US$ in China ausgelesen:

Die AVRs von http://www.atmel.com/ gehören derzeit wohl zu den interessantesten Microcontrollern für Hobbyanwendungen. Atmel bietet eine sehr umfangreiche Serie von Winzigchips (ATTiny) mit A/D-Wandler bis hin zum 128kByte fassenden ATMega103. Allerdings sind die älteren AVR's (AT90) sehr EMV empfindlich (der Chip selbst fängt sich die Störungen ein, also hilft auch bestes Leiterplattenlayout nicht), bei den neueren (ATTiny, ATMega) hat Atmel nachgebessert. Beim einigen ATMega8 sind AVCC und VCC intern fehlerhafterweise über einige Ohm verbunden, das ist in der Beispielschaltung mit 10uH/100nF kein Problem, kann aber ein Problem werden wenn man davon abweicht. Der AT90USB1287 hat schon eingebautes USB. Hier hast du ein bischen was zum AVR:

Leider sind verschiedene Versionen (4 und 5) so inkompatibel, daß gerade Anfämger Probleme haben, ältere Projekte auf neueren AVR Studios zu benutzen. Seit Version 4.19 erkennt AVR Studio ein installiertes WinAVR nicht mehr automatisch, sondern will den AVR Toolchain von Atmel sehen. Viele Treiber, z.B. vom USB AVR Lab, zicken unter 64 bit Windows rum. Insgesamt hat die Anfängerfreundlichkeit stark gelitten, was zu einem guten Teil auch auf von Microsoft in Win7 programmierte Inkompatibilitäten zurückzuführen ist. Nehmt Windows XP, damit funktionieren die meisten im Web stehenden Beschreibungen.

Aktuell weit verbreitet sind die auf AVRs basierenden Arduino Boards. Hat alle I/O herausgeführt und ist betriebsbereit. Programme schreiben kannst du in C mit z.B. AVR-Studio. Das übertragen der Programme (*.hex) geht einfach über USB mit dem XLoader http://xloader.russemotto.com/ Da ist dann kein zusätzlicher Programmer notwendig.

und richtig, du kannst sie alle mit einem selbstgebastelten Kabel (5 Leitungen) vom Parallelport des PC aus programmieren. Software brauchst du nicht selber zu schreiben, PonyProg, AVR.EXE und andere gibt's gratis. Wenn du mit einem STK200 Kabel den ATmega mit Atmel's Software programmieren willst, und eine Meldung bekommst, das du das 'Value added pack dongle' brauchst, löte einen Draht von Pin 2 zu Pin 12 des Druckerports, damit die Software dein Kabel als STK200+ Kabel akzeptiert. Achtung: Bei einigen ATmega sind die Pins MISO, MOSI für die ISP-Programmierung nicht identisch mit der Pinbelegung am Anfang des Datenblattes ! Auf jeden Fall unter Serial Downloading im Datenblatt nachsehen welche Pins für die ISP-Programmierung verwendet werden. Unter Linux tut's uisp am AN910-Programmer.

> ich habe die AVR´s bisher immer in Assembler programmiert, möchte jetzt
> aber lieber in C weitermachen. Dazu habe ich mich schon im Netz umgeschaut,
> aber eigentlich hat mir nur das Programm von Imagecraft richtig gut gefallen,
> naja bis auf den Preis halt :) Gibt es denn keine vergleichbare Software
> die (kostenlos)/preiswerter ist ?

Von: Andreas Schwarz 22.3.2001

Der meiner Meinung nach beste freie C-Compiler für die AVRs ist AVR-GCC. Er kann von der Leistungsfähigkeit her mit anderen Compilern locker mithalten, sogar C++-Programme sind möglich, was man bei anderen Herstellern erst ab ein paar Tausend EUR bekommt (wobei man den Sinn von C++ auf 8 bit-uC allerdings in Frage stellen kann...). Hier ein paar Links zu AVR-GCC:

Andere kostenlose Compiler:

> Was ist der Unterschied zwischen dem AT90S1200 und dem AT90S1200A ?

Beim A-Typ ist der RC-Oszillator statt dem Quartzoszillator voreingestellt. Das ist nützlich, wenn man den Atmel seriell programmiert, da man dabei nicht die Oszillatorart verstellen kann. Allerdings sollte man anstelle des AT90S1200 sowieso lieber den AT90S2313 kaufen, da ist mehr drin zu fast demselben Preis. Dann hat man das Oszillator-Umschaltungsproblem nämlich nicht.

Der AT90S1200 hat auch noch einen anderen unangenehmen Effekt: Er lässt sich nur beim Einschalten durch RESET auf low in den Programmiermodus schalten, ein erneutes Einschalten des Programmiermodus ist ohne Abklemmen der Versorgungsspannung nicht möglich. Da der Programmieralgorithmus auch noch unterschiedlich zu den anderen AVRs ist, kann man anhand der ID auch nicht herausfinden, um welchen uC es geht. Aber avrdude beherrscht den 1200er.

> Das Problem ist, dass uisp den Prozessor mal erkennt (eher selten) und mal
> nicht.

> Wie muss ich beim AVR die Fuses beim Programmieren richtig setzen ?

Von: Gnoomy

Hat sich gerade erledigt, ich hab mal so probeweise einen 100nF Kondensator zwischen VCC und GND gehängt und jetzt tuts.

> woran könnte es liegen, das der interne RC-Oszillator vom AT90S2343
> nach dem Anlegen der Betriebsspannung nicht anschwingt ?

Von: Christoph Brudy

Ich hab' hier ein Errata Sheet zum AT90S2343, dort steht ungefähr folgendes: "Wenn VCC beim Einschalten kurzzeitig negativ wird, kann es sein, dass das RCEN-Bit irrtümlich als nicht gesetzt angesehen wird". Ansonsten scheint der AT90S2343 auch gegen zu langsames Ansteigen der Betriebsspannung allergisch zu sein. So wie bei den ATmega161 errata: "At certain frequencies and voltages ... may fail." Auf deutsch: "Wir haben keine Ahnung, was wir da verramscht haben, aber manchmal geht es halt doch" ;-(

> AVR ALE tot ?

Von: Jesper Hansen

Die Latch-Pulse auf ALE sind SEHR kurz, ca. 30ns bei 8MHz. Zugriffe auf internes SRAM erzeugen ebenfalls 1-20ns kurze Pulse auf ALE (siehe Seite 53 "Interface to External SRAM" und die Abbildungen 43 und 44 im AT90S8515 Datenblatt). Der 74HC573 und ähnliche Latches sind kritisch, manche funktionieren und andere nicht. Ein 100pF Kondensator zwischen Enable und GND kann helfen.

Von: Jan-Hinnerk Reichert

Das externe RAM-Interface des AT90S8515 hat einige Merkwürdigkeiten.

Zunächst ist die RD-Pulsweite sehr viel kleiner als die WR-Pulsweite. Hier kann das Einschalten von Waitstates Abhilfe schaffen.

Das weitaus größere Problem ist aber, daß es beim Schreibzugriff keine garantierte Dataholdtime gibt, d.h. der Datenbus wird gleichzeitig mit /WR zurückgesetzt. Viele Peripherie-Chips brauchen aber die Daten noch einige ns. Oft bewegt sich das ganze im Grenzbereich, so daß das Schreiben manchmal oder fast immer funktioniert. Auch unscheinbare Änderungen in der Schaltung können so plötzlich zu Fehlern führen (geringfügige Verzögerung von Signalen durch parazitäre C). Waitstates können hier *keine* Abhilfe schaffen!

Ich habe in einem Fall durch Längswiderstände (150 Ohm) auf dem Datenbus, eine ausreichende Verzögerung erreichen können. Möchte das aber nicht unbedingt weiterempfehlen, da sich die Verzögerung eines RC-Glieds mit unbestimmtem C schlecht ausrechnen läßt ;-)

IMHO sollte man für Projekte mit externem RAM, den ATmega161 (bzw. den Nachfolger ATmega162). Der mega161 hat ein deutlich überarbeitetes SRAM-Interface und auch sonst ein paar nette Features mehr (BOR und Bootloader sollen fehlerhaft sein)

> Gibt es AVRs für niedrige Betriebsspannung so wie die PIC16Lxxx ?

AtTiny43U ab 0,7V, ATtiny12V, ATtiny28V ab 1,8V, die L-Typen laufen ab 2.7V, und Silabs hat C8051F90..93 die ab 0.9V per internen DC/DC-Wandler laufen, OKI ML610Q läuft ab 1.1V aber 0.5uA in Halt, Texas Instruments MSP430L092 von 0.9V bis 1.65V aber 3uA in Halt. Holtek: HT6xF0xM (int. DC/DC) Semtech: XE8801/02/05 selber Core wie die von EM Micro, AT32UC3 als imo bessere Alternative zu den STM32L.

> Passende RESET-Controller ?

MC34064-5 (4.6V), TL7757 (4.55V), MC34164-xx (4.3V,2.7V), TS831-5 (4.33V), MC33464-xxATZ (0.9V, 2.0V, 2.7V, 3.0V, 4.5V). ICL7665(A/B), MN138x1 (2-4.9V), MAX809/917/918/637x/6806, TL7702/7705, S1009N46 (270nA, sii-ic.com)

> Wie ändere ich mehrere Port-Pin-Zustände ?

Von: http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_PIC_51-Vergleich

Das ist besonders bei AVRs (außer den Typen seit 2004: ATtiny2313 usw.) ein Problem. Architekturbedingt ist nur ein Teil der Ports bitweise schaltbar, kein Port kann mehrere Bits gleichzeitig interrupt-fest schalten. Daher ist es eigentlich oft (dann wenn die betreffenden Register in Interrupt-Routinen und im Hauptprogramm verändert werden) nötig, um Port-I/O herum Port-ändernde Interrupts abzuschalten, was aber kaum jemand macht, zu dem es keine unterschiedlich priorisierten Interrupts gibt. Folge: ab und zu "seltsames Verhalten", nicht reproduzierbar. Besonders gefährlich bei Software-Baukasten-Prinzip, wenn da manche Selbstverständlichkeiten eines Moduls plötzlich nicht mehr so selbstverständlich sind.

Die PICs von http://www.microchip.com/ sind vor den Atmels erschienen und werden daher oft genannt. Allerdings sind nur die F Modelle (PICxxFxxx) elektrisch reprogrammierbar und damit basteltauglich. Die C Modelle (PICxxCxxx) sind im Plastikgehäuse nur ein mal programmierbar (OTP) und nur im teuren JW Gehäuse mit Quartzfenster mit UV-Licht löschbar (siehe F.7.5.) zum erneuten programmieren. Microchip hat sehr gute Application Notes, auch für Atmel Benutzer lesenswert, und die A/D-Wandler sind schneller. Dafür ist die Architektur (W-Register und die Aufteilung des RAMs in mehrere 'banks') grausam. Sie wurde 1975 von General Instruments als 'Peripherial Input Controller' entworfen, ist also sogar älter als der 8051, und man merkt das.

Diese Links führen dich erstmal weiter, allerdings machen viele der primitiven Programmierschaltungen Probleme, weil sie nicht auf deinem Rechner laufen, nicht deinen PIC programmieren, irgendwelche Bits falsch setzen, gar die erste Stelle des EEPROM zerstören, Fehlermeldungen liefern obwohl keine Fehler aufgetreten sind, etc. pp. Leider habe ich keinen Link auf einen frei erhältlichen Programmer, der auch unter Windows NT, auch auf 2GHz-Prozessoren, auch mit dem PIC16F84A, etc. zuverlässig läuft.

Microchips eigener Programmer PICStart+ bis Version -R4 muss zum Brennen neuerer PICs geupdatet werden, wozu man erst einen teuren PIC17C44JW-25 kaufen muss und zwingend MPLAB IDE V5.7.x statt V6 benötigt. Ganz neue PICs sind damit dennoch nicht programmierbar. Bei Version -R5 bis -R19 braucht man einen PIC18F6720, den man aber noch nirgends bekommt, und benötigt MPLAB IDE ab v6.40 . Erst ab Version -R20 ist der updatefähige PIC18F6720 schon drin.

Das Problem der 13V in-circuit-Programmierspannung bei den 16F84 ist mit der 16F87x-Reihe beseitigt, die von der Austattung her den 17ern ähnlich sind.

> Kann man den in alten Bauanleitungen angegebenen PIC16C84 durch den
> PIC16F84 ersetzen ?

Im Prinzip ja. Der 16F84 hat doppelt so viel RAM (daher geht's umgekehrt nicht immer) und man muss das ConfigBit PWRTE invertiert programmieren (das kann man aber an Programmiersoftware, die nur den 16C84 kennt, meist einstellen). Im Datenblatt zum PIC16F84A 35007a.pdf gibt es ein ganzes Kapitel mit den Unterschieden der Prozessoren.

> Lässt sich ein PIC16F84A mit Programmern für den PIC16F84 brennen ?

Im Prinzip ja. Allerdings will der A-Typ recht genau 13V an MCLR als Schaltspannung sehen, viele Primitivprogrammierschaltungen verwenden dort nur 9V. Also mal nachmessen. Siehe auch DS30189D.PDF von Microchip.

> Warum läuft mein PIC16C711 nicht mit dem Quartz, der am PIC16C71 geht ?

Es scheint Typen zu geben, deren Vorwärtsleitwert < 100uS statt 450uS ist.

> Warum funktioniert PortA von meinem PIC16F628 nicht wie vorgesehen ?

Es scheint Probleme mit diesem Chip und TRISA zu geben, das sich von selbst verstellt, siehe d.s.e Message-ID 3F17CA22.8060202@alpha.pl

> Warum funktioniert mein PIC16F648A beim EEPROM-Programmieren nicht ?

Siehe Errata 80151e.pdf "Unexpected program execution may occur during data EEPROM write cycles" in PIC16F648A Silicon revision A1.

> Warum kann ich aus meinem PIC16C5..JW auch nach dem Löschen nur
> Nullen auskesen ?

Alle CP0 und CP1 protection bits auf 1 gesetzt ?

werden uC hergestellt, deren Kern (und damit Assemblersprache) kompatibel zum alten 8051er von http://www.intel.com/ ist, so dass sich viele Leute schon mit der Architektur auskennen und viele Beispiele existieren. Schon http://www.atmel.com/ hat eine ganze Palette vom kleinen AT89C2051 über AT89C51/53, der auch mit externem Speicher erweitert werden kann, und den T89C51CC01 von Atmel/Temic mit 32k Flash, 2k EEPROM, 8*10bit 4, CAN Bus (der T89C51RD2 vergisst jedoch ohne Reset-Controller manchmal den Inhalt des Programmspeichers) bis 66 MHz. Bis 300 GradC arbeiten HT83C51 im Keramikgehäuse von http://www.honeywell.com/hightemp (dazu Bauteile von http://www.cissoid.com/ ) und einiges bis 220 GradC von Texas Instruments 8-fach 24-Bit ADC http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ads1278-ht.pdf Spannungsreferenz http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ref5025-ht.pdf C28xE DSP http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/sm320f2812-ht.pdf , bis 200 GradC der JFET-OpAmp I-6H001 und I-6H005 12bit A/D von Interfet, ARM7TDMI mit 60 MHz http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/sm470r1b1m-ht.pdf und bis 12V auch an den Eingängen/Ausgängen arbeiten Micronas HVC22xyA HVC24xyA und Infineon TLE7810G.

https://www.silabs.com/ bietet 16*12bit A/D+2*12bit D/A, 64 I/O und 64k Flash+4k RAM, http://www.analog.com/ hat den ADUC824/834 mit 24bit A/D, 3 x 16 bit A/D, 12 bit D/A, PWM und 62k Flash, 4k EEPROM, 2k RAM und http://www.infineon.de/ (Siemens) hat den (veralteten) 80C537 und neue C5xx, und http://www.dalsemi.com/ (Maxim) den 33MHz schnellen DS87C550, Silicon Labs den C8051F4 mit 100MHz, Tezzaron den TSCR8051L bis 200MHz, und http://www.ti.com/ den TUSB3210 mit USB Interface (miese Doku, kein Herstellersupport) Cypress EZ-USB (bessere Doku) oder den MSC1210 mit 32k Flash (partitionierbar für Daten und Programm), 1k RAM, 24 Bit ADC mit PGA und 2 UARTs. Der Philips P89LPC932 hat wohl noch reihenweise Maskenfehler.

Beim 87C51 - einem 8051-Derivat mit Bus für externen ROM/RAM - kann man Code aus dem RAM ausführen, in dem man PS (Programmstrobe) mit RD verknüpft.

Zum simplen Programmieren von AT89C2051/4051 gibt es BlowIt und Prog2051.

Die grösseren AT89C sind nur parallel so wie Intel's 8751 zu programmieren. Die AT89S hingegen (bis auf 8253) lassen sich besonders einfach mit AVR ISP V2.65 über 5 Leitungen vom Parallelport eines PC programmieren, aber: "Experiments using AT89S devices have shown that if the user code writes to any of the ISP I/O pins (MOSI, MISO, SCK) within approximately 500ms of the user code coming out of RESET condition, any subsequent serial programming operation fails. The problem is then that the only way to re-program the device successfully is to physically remove it from the target board and erase it in a parallel programmer. Make sure that the user code does not access any of the ISP I/O pins within 500ms of coming out of RESET condition"

Man braucht einen anderen Adapter, um mit der Atmel "ISP89 Software" zu programmieren. Damit kann man dann den AT89S8253, sowie auch die neuen kleinen MCs AT89S4051 und AT89S2051 und weitere Typen der 89S / 89LS / 89LP -Serie programmieren. http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/isp_C_v5.PDF Dabei handelt es sich um einen JTAG-Adapter. Man braucht nur die Signale neu zuzuordnen. TCK=SCK TDO=MISO TMS=RST TDI=MOSI (An manchen LPT-Ports könnte es mit den 100R-Serien-Widerständen Probleme geben, dann ggf. auf 47R verringern.) Hier ein Bsp. für vereinfachten Adapter und Anschaltung: http://www.fi.uba.ar/materias/6609/docs/NotasISP.pdf Der Adapter lässt sich noch stark abrüsten, entspricht im wesentlichen dem gängigen AVR ISP-Adapter, nur mit anderer Belegung der Steckverbinder. Bei den T89C von Atmel erfolgt die Programmierung über die serielle Schnittstelle, ebenso wie bei vielen von Philips. https://www.silabs.com/ verkauft $99 billige Development Toolkits. Die anderen genannten Chips erfordern meist eine aufwändigere Programmierschaltung. GnuC gibt es leider nicht, aber Keil und SDCC.

> Mein AT89S8252 lässt sich seriell (z.B. mit PonyProg) nicht programmieren.
> Er reagiert gar nicht und liefert immer 0xFF. Andere AT89S8252 gehen.
> Nein, mein Rechner ist nicht zu schnell für PonyProg.

Siehe http://www.atmel.com/atmel/acrobat/doc1486.pdf (89S ISP errata)

> Mein AT89S8252 liefert beim Programmieren immer 0x00, 0x01, 0x02, .. 0xFF, 0x00, 0x01, ...
> d.h. nur eine solche 'Programmdatei' lässt sich ohne Fehlermeldung brennen.

Dann sind die Lock-Bits (durch einen Programmierversuch mit fehlerhaftem Timing ? Durch Spannungsversorgungsprobleme ?) gesetzt. Lösche den ganzen Chip.

> Gibt's einen billigen einfachen Reset-Controller für den active high Reset der
> 8051er, damit das interne EEPROM nicht versehentlich überschrieben wird ?

DS1833 (TO92), LM810/MAX810 (SOT23), TS836, ICL7665, TL7705 (DIL8)

Atmel hat dazu auch eine Application Note: "External Brown-out Protection for C51 Microcontrollers with Active High Reset Input"

Von: Dieter Petz

Der Keil C51 Compiler in der Version 4.01 ist bestens bekannt mit Falschmeldungen´ jeder Art. Danach die Fehler zu suchen ist meist Zeitverschwendung, Syntaxfehler werden meist nicht erkannt und die 'lustigsten' Fehlermeldungen produziert.

Verschiedene C-Compiler verlangen nach unterschiedlicher Syntax, z.B. bei der Definiton von Interruot-Routinen:

sdcc: void service_routine(void) interrupt 0 { } Keil: void interrupt 0 service_runtime(void) { }

Kommerzielle Universalprogrammiergeräte enthalten meist hunderte von Transistoren um die Universal Pin Driver zu realisieren oder Spezial-ICs die Edge (http://www.semtech.com/) für Fertigungstestanlagen herstellt. Viel zu teuer oder aufwändig zum Selbstbau. Da man als Hobbyist aber sowieso nur wenige Chiptypen verwenden wird, und diese in grösserem zeitlichen Abstand, kann man es sich einfach machen, wenn man GND, VCC und VPP umsteckt. Alle (40) Pins kommen über ein Kabeljumperpatchfeld oder ein dickes vorverdrahtetes 84 pin Steckermodul an normale I/O eines Microcontrollers, der TTL kompatibel ist und zumindest bis 6.5V VCC toleriert, wie AT89S8252 und AT90S8515 und es werden nur die obigen Anschlüsse direkt mit per D/A-Wandler (TLC7528) einstellbaren Spannungsquellen verbunden. Macht 5 Chips (2*AT90S8515, TLC7528, MAX232, TLC272) tutto completti.

Programmieralgorithmen in den Datenblättern und hier:

Bauvorschläge:

GAL Programmiergeräte zum Selbstbau findet man unter

GALs brauchen auf Grund ihrer internen Struktur (Analogtechnik) unglaublich viel Strom und reagieren sehr empfindlich auf Latch-Up, also wenn die Spannung an einem Eingang mal höher ist als die Versorgungsspannung ist (das passiert z.B. wenn man im Betrieb mal einen entladenen 100nF Kondensator über die Versorgungsspannungsanschlüsse klemmt oder aus Versehen die Versorgungsspannung kurzschliesst und Kondensatoren an irgendwelchen Eingängen hängen) und zu viel Strom von den Eingängen über die Eingangsschutzdioden zum Versorgungsspannungsanschluss fliesst. Dann zündet intern ein Thyristor, schliesst VCC und GND kurz und das GAL stirbt an zu hoher Kurzschlussstromaufnahme. Wenn man Glück hat, ist es nachher 'nur' gelöscht (inklusive der PES). Viele GAL Anwender schwören auf eine externe zusätzliche Diode vom EDIT-Eingang (Pin 2, Anode) nach VCC um versehentliches Umschalten in den Programmiermodus zu verhindern.

Kommerziell:

Atmels FPSLIC (also AVR und FPGA in einem Gehäuse, leider externes EEPROM notwendig weil kein Flash drin ist) sind trotz 'Evaluation Kit' für Bastler ungeeignet, da die donglegeschützte IAR Software >500 Euro pro Jahr kostet. Grössere Stückzahlen bekommen eh nur gute Atmel-Kunden, also sind sie auch für Firmen uninteressant. ST fängt auch gerade an, einen uC mit (schlappen) 16 Makrozellen zu erweitern.

Wer nicht unbedingt 5V-Teile braucht, sondern mit 3.3V oder 2.5V auskommt, findet bei Lattice kostengünstige ispMACH M4A CPLDs, erhältlich bei Reichelt und Kessler.

APEX20K FPGAs erfordern (entgegen ihrem Datenblatt), das VINT erst mit oder nach VIO angelegt wird (also Schaltregler für VINT an VIO hängen), sonst gehen sie in Latch Up.

Analoge FPAAs konnten sich bisher nicht durchsetzen.

Von: jetmarc

Ich finde, das wichtigste beim VHDL lernen ist, nicht die ganze Sprache zu lernen. Es gibt so viele Konstrukte die sich hinterher gar nicht synthetisieren lassen. Ich nenne das "akademisches VHDL". Die Fachbücher sind voll davon, und man kann daraus niemals funktionierende Chips machen.

Stattdessen sollte man sich auf einen einfachen Grundnenner beschränken. Den findet man am besten in den Help-Dateien des Synthesizers, und im Usenet (comp.lang.vhdl). Man braucht die Grundstruktur eines Registers, eines Latch, synchroner Reset, asynchroner Reset, kombinatorische Logik, Multiplexer, Tristate. Dazu noch elementare Dinge wie if/case und die Zusammenführung mehrerer Blöcke durch port/map. Das ist einfacher zu lernen als C, und funktioniert auch in der Praxis !

In den USA hat sich Verilog etabliert, also sind vermutlich alle komplexen Chips der aktuellen Zeit mit Verilog gebaut worden. Vergleicht man Verilog und VHDL fällt auf, daß Verilog pragmatisch ist und VHDL akademisch, VHDL erinnert an ALGOL oder ADA, Verilog verstellt den Blick auf die Inhalte nicht durch endloses Gequatsche und verquaste Regeln. Klingt danach, als ob man für erfolgreiche Chips besser Verilog lernt.

> und wenn es statt VHDL echte Chips sein sollen...

allerdings kostet eine 130nm Maske so 400000 EUR, da wird man sich mit einem MPW (multi project wafer) Run begnügen müssen.

> und wenn man Polymerelektronik Transistoren einfach selber drucken möchte

...dann kauft man bei http://www.hcstarck.de/ flüssiges organisches Clevios Halbleitermaterial von http://www.baytron.com/, füllt es in einen Epson Piezo-Tintendrucker mit iColor Tank (enthalten keinen Schwamm) wie z.B. C80/C82/C84, der fast alles verdruckt, auch Lebensmittelfarben, füllt in den anderen Tank gelöstes PVP als Isolatormaterial, und druckt los.

Und wem Halbleiter zu modern sind, der kann auch Röhren selber bauen. Dieses ist wohl die allerhöchste Kunst der Beschäftigung mit Elektronik.

EPROMs werden durch ein paar Minuten Bestrahlung mit UV-Licht der Wellenlänge 254nm gelöscht. Dazu tut's keine Schwarzlicht-, Bräunungs- oder Insektenkillerlampe oder UV-LED, sondern nur eine G4T5 oder TUV4, als Ersatzlampe für EPROM-Löscher von http://www.conrad.de/ 982270, http://www.reichelt.de/ und anderen für ca. 15 EUR zu haben (oder die ozonerzeugenden 185nm Lampen, aber die wird man auch kaufen müssen, und Ozon ist schädlich, das wäre dann also eher ein Fehlkauf):

Man muss diese Lampe in einen lichtdichten Kasten einbauen, da das Licht die Netzhaut schädigt (http://www.misty.com/~don/uvbulb.html). Man betreibt die Lampe in einer Fassung mit Drossel und Starter für 4 Watt Leuchtstoffröhren, oder an der Elektronik einer zerbrochenen 5 Watt Energiesparlampe. Lege die Chips in Leitschaumstoff ca. 1 cm bis 3 cm an die Lampe ran.

National Semiconductors schreibt: "The recommended integrated dose is 6Wsec/cm2 at a wavelength of 254nm." Und an anderer Stelle: "If the device appears erased after 8 minutes, continue exposure for a total of 24 minutes." Das gilt für uralte ebenso wie für aktuelle Chips.

Bevor ihr einen eigenen Zeitgeber baut: Schaut doch mal, ob ihr den nicht aus einer alten Mikrowelle/Grill ausschlachten könnt. Auch Treppenlichtautomaten gehen. Ansonsten gibt es fertige digitale Steckerschaltuhren mit Count-Down Timer für keine 10 EUR, meist aber nur im Minutentakt. Musst halt mal im Baumarkt suchen... Zum Selbstbau von Langzeittimern mit Zeiteinstellung per Poti ohne Displayanzeige eignet sich der CD4541 oder 74HC5555.

> Kann man EPROMs mit Röntgenstrahlen löschen ?

Von: W.Riedel 9.5.2001

Habe ich doch: 1980er mit OTP-2708 in Kunststoffgehäuse. Quelle war ein Röntgenfluoreszenzspektrometer. Anodenspannung 40 kV. Strahlungsintensität unbekannt, aber ausreichend, um in einer roten PVC-Halterung nach einigen Versuchen eine gelbliche Verfärbung zu erzeugen. Mehrere kurze Löschzyklen mit anschliessendem Auslesen, sollten ausreichende Löschdauer bestimmen. Hat geklappt, lohnt sich aber nicht. Eines ist jedoch sicher: Einige Gepäckdurchleuchtungen können keine EPROMs löschen. (Wurde manchmal vermutet).

Es sieht so aus, als ob die meisten Chips mit Dosen zwischen 10kR und 100kR gelöscht werden, das dabei aber der Chip selbst so beschädigt wird, das z.B. die Stromaufnahme DRASTISCH ansteigt und der Datenerhalt nach Neuprogrammierung nicht mehr gewährleistet werden kann.

> Wie schliesse ich ein Floppylaufwerk an einen Mikrocontroller an ?

Nicht direkt :-( Die Floppy liefert Takt und Daten auf einer Leitung und es muss ein Datenseparator her. Dafür sind Mikrocontroller i.A. zu langsam, man braucht mindestens 16Msps Abtastrate. Aber es gibt kleine feine Single Chip Floppycontroller, gerade auf uralten PC Multifunktionskarten, wie Goldstar GM82C765, HMC HM83740, Winbond W82765, FDC9266, DP8473, die auf der einen Seite einen 8 bit Bus haben und auf der anderen direkt den Anschluss eines Floppylaufwerks erlauben. Und da man bei einem Mikrocontroller eh Treiber bräuchte, um die Floppylaufwerkanschlüsse mit ausreichend viel Strom bedienen zu können, sind es auf diese intelligente Art sogar weniger Bauteile.

Wie man den Controller bedient, steht im BIOS deines Rechners :-) Das komplizierte kommt erst noch: Man muss das DOS nachbasteln. Daher ein Tip, wenn man nur Daten schreiben will (z.B. 32k): Einfach mal eine Floppy auf dem PC so formatieren und beschreiben, dann (mit DEBUG) nachschauen was draufsteht, und vom uC nach dem Neuformatieren alle Sektoren, ausser den eigentlichen Datensektoren, ohne Verständnis des Inhalts schreiben lassen, wie sie auf der Beispiel-Floppy waren. Die Datei hat dann zwar immer dasselbe Datum (der uC weiss vermutlich eh nicht wie spät es ist), und Bad Sectors kann man nicht ausmappen (sondern muss eine solche Floppy mit Verifyfehler abweisen), aber was soll's...

Auf Grund der Unzuverlässigkeit von Floppys, die auf einem anderen Laufwerk beschrieben werden als sie formatiert wurden, sollte man die Floppy auch stets formatieren.

> Und wie schliesse ich einen USB-Memory-Stick, eine SD/MMC Karte an ?

Das sind serielle Protokolle, bei denen man über die notwendige Hardwareunterstützung am uC verfügen sollte (USB, SPI) damit die Datenübertragung ausreichend schnell geht. Man findet Quellcode bei den passenden uC ebenfalls im MP3-Player Umfeld.

AT45Dxxx von http://www.atmel.com/, Geht bei 1 MBit los. gibt's bei http://www.ineltek.de/ (11,80 EUR P&V) und http://www.segor.de/ zu kaufen, und http://www.ssti.com/ bei http://www.endrich.com/ zu bekommen, und 512kBit gibt es bei http://www.st.com/ mit I2C

Und wenn das Flash nicht will: Für scharfe Flanken auf den Timing-kritischen Leitungen sorgen, und einen dicken Bypass-Kondensator (4u7 Ta) an VCC.

> Warum funktioniert mein serielles 93C46 EEPROM nicht ?

Manche 93C46 haben einen Write-Protect-Pin, manche nicht. 93C46 gibt es mit 8-bit- sowie mit 16-bit-Organisation, manche Typen sind über einen Pin (ORG) auf 8- oder 16-bit konfigurierbar. 93C46 gibt es mit verschiedenen Versorgungsspannungs-Spezifikationen, nicht jeder läuft z.B. mit 3.3V, die meisten jedoch mit 5V. Die genau zu den Chips passenden Datenblätter wären da sicher hilfreich. Oder die Serie einfach meiden.

> serielles RAM:

> single bit non volatile state saver Memory wie Flip Flop

FM1105B, FM1106, FM1107, FM1110, FM1114 (RamTrom FERAM)

> Was ist der Unterschied zwischen Flash und einem EEPROM ?

Beides sind EEPROMs, also elektrisch überschreibbare Festwertspeicher. Beim teureren EEPROM kann man einzelne Bytes ändern, bei den Flash-EEPROMs kann man nur ganze Seiten (eventuell den ganzen Chip) löschen, dafür sind sie pro Bit billiger und mit grösserer Kapazität erhältlich. Im Allgemeinen sind die nicht-Flash EEPROMs auch öfter überschreibbar, aber schau in's Datenblatt. Bei beiden gibt es Varianten, die eine extra Programmierspannung von meist 12V benötigen, und solche, die sich aus der 5V Betriebsspannung selber eine machen.

> Was ist der Unterschied zwischen NOR und NAND/AND Flash ?

Der interne Aufbau. Der führt allerdings dazu, das bei NAND/AND-Flash nicht garantiert werden kann, das alle Bits richtig programmiert werden. Obwohl viele NAND/AND-Chips EEC (Error Correction) enthalten, verwendet man also besser NOR-Flash für Programmspeicher, und NAND eher für Audio oder solche Daten. Beim NOR-Flash hängen alle Speicherzellen nebeneinander an der Wortleitung (wired OR), beim NAND Flash ist jeweils nur ein Bit mit der Wortleitung verbunden, die anderen Bits dahinter, deswegen braucht NAND weniger Verdrahtungsfläche und bietet doppelt so viel Kapazität pro Fläche. NOR lässt sich schnell direkt adressiert auslesen (random access), bei NAND ist hingegen der sequentielle Zugriff schneller. Inzwischen speichert man 2 und sogar 4 bit in einer Flash-Speicherzelle.

Bis 6 bit gehen selbstgebaute R-2R-Ketten aus 1% Metallfilmwiderständen an einem ordentlichen HC-MOS-Ausgang (nur der liefert 'fast' 0V und 'fast' 5V, vorausgesetzt man betrachtet die +5V als Referenz oder gewinnt sie aus einer Referenzspannungsquelle (LM336-5.0, bei LS-TTL sind die Spannungen zu ungenau), aber für mehr als 6 bit braucht man 0.1% Widerstände und die sind teurer als fertige Chips.

 --+          
 Q0|--10k--+---------|+\      TLC271 oder so an 12V oder mehr
   |      5k         |  >-+-- ergibt 0-10V Ausgang
 Q1|--10k--+       +-|-/  |
   |      5k       |      |
 Q2|--10k--+       +--10k-+
   |      5k       |
 Q3|--10k--+       |
   |      5k      10k
 Q4|--10k--+       |
   |      5k       |  (bitte exakt 5k, nicht 4k7, lieber 2*10k 1% parallel)
 Q5|--10k--+--10k--+-- Masse
 --+

uC --R--+-- Analog (gering belastbar) --|+\      besser
        |                               |  >-+- belastbar
        C                             +-|-/  |
        |                             |      |
      Masse                           +------+

Echte D/A - A/D-Wandler

bei mehrkanaligen bis 10bit A/D sind die in uC eingebauten meist billiger, manchmal braucht man aber einen teureren Besseren, schliesslich stört der uC spätestens das 9te Bit seines eigenen Wanders selbst.

Grundlagen zum Einsatz von D/A-Wandlern als Potiersatz siehe AN-19.PDF von http://www.analog.com/.

> Datenerfassung am PC

Das Gameport dient bereits als A/D-Wandler, allerdings für einen regelbaren Widerstand von 0 bis 100k Ohm. Durch den wird, intern über weitere 2k2 in Reihe, ein 10nF Kondensator im PC geladen bis er 3.3V erreicht hat und vom BIOS die dazu benötigte Zeit mit einem Zahlenbereich von 0 bis 255 gestoppt. Schon der Anschluss von anderen Potis (Kreuzknüppel Funkfernsteuerung, regeln meist nur von 2k bis 3k) bereitet Schwierigkeiten. Wenn man jedoch überlegt, das durch den Joystick ein mittlerer Ladestrom zwischen 33uA und 1.5mA fliesst, erkennt man, das extern eine (steuerbare) Stromquelle reicht. Der Strom durch das 2-3k Poti führt zu einem Spannungsabfall von 0.68-0.955V am 510R. Der Stromspiegel überträgt diesen Spannungsabfall auf den 180R, wo entsprechend weniger Strom durch den Transistor in das Gameport fliesst. Und damit bei der 3k Poti Einstellung nur sehr wenig Strom fliesst, wird der 180R mit dem 330R/47R Spannungsteiler auf eine 0.62V unter 5V vorgespannte Spannung gelegt. Der 47R macht also Nullpunktanpassung, der 180R bestimmt die 'Verstärkung' zur Anpassung an eigene Potis.

     Schaltung      : im PC Gameport
      +--------+----:------- +5V
      |        |    :
      |       47R   :
      |        |    :
     510R    +-+-+  :
      |      |   |  :
      |    330R 180R:
     E|      |   |E : 
  PNP >|--+--(--|< PNP wie BC557
      |   |  |   |  :
      +---+  |   |  :
      |      |   |  ;
    Poti     |   +--:-2k2-+- NE555
      |      |      :    10nF
      +------+------:-----+- GND

Es tut auch eine mit hoher Frequenz mit 0-100% PWM gepulste 5V Spannungsquelle

                   +-100k-- +5V
                   |
 0-100% PWM --|>|--+------- Gameport

Den MAX186 (8 Kanäle mit 12 bit) oder MAX192 (8 Kanäle mit 10 bit) kann man auf Grund des niedrigen Stromverbrauchs direkt an den seriellen Port des PC anschliessen und mit einem ganz einfachen Programm 8 Spannungswerte in Millivoltschritten von 0V bis 4,095V oder -2,048V..2,047V auslesen

      MAX186/MAX192    +--100u---+
                  (+5V)|         |
 0-4V  +--------+      +--ZD5V1--+
       |        |      |         |
 In1 --|1    VDD|------+-|<|-+   |
 In2 --|2   SCLK|-47k--------+---(-- DTR
 In3 --|3     CS|------+---------+-- GND
 In4 --|4    DIN|-47k--(-----+---(-- RTS
 In5 --|5   STRB|-     (     |   |
 In6 --|6   DOUT|------(-----(---(-- CTS
 In7 --|7   DGND|------+     |   |
 In8 --|8   AGND|------+     |   |
    +--|VSS  ADJ|-100n-+     |   |
    | -|SHDN REF|--10u-+     |   |
    |  +--------+     1N4148 |   |
    +------------------+-|>|-+   |
                       |         |
                       +--ZD5V1--+
                  (-5V)|         |
                       +--100u---+
 http://www.franksteinberg.de/SOURCE/MAX192.BAS

Der 68HC11 stellt 8 analoge Eingänge mit 8 bit Auflösung und mehrere digitale Ein- und Ausgänge zur Verfügung. Davon können einige Dank hardwareunterstützer PWM zur Ausgabe einer gemittelten (durch RC oder aktive Filter wie Bessel geglätteten) Analogspannung verwendet werden.

Der 68HC11 wird über den MAX232 mit der seriellen Schnittstelle des PC verbunden. Man schreibt ein winziges Programm, das in den 512 Byte des internen EEPROM des uC Platz findet, das die Werte der A/D-Eingänge seriell an den PC sendet und vom PC die Anweisungen erhält, welche Ausgänge einzuschalten sind. Nachher wird man PD0(RxD) mit PD1(TxD) verbinden. Das Programm läuft dann selbsttätig aus dem EEPROM ab 0xB600 los. Diese Schaltung ist billig, einfach, passt an jeden PC, ist wegen der seriellen Schnittstelle leicht zu Programmieren, und der uC kann kleine Tätigkeiten direkt ausführen, z.B. Umrechnungen oder eben die PWM-Signale erzeugen. Als Protokoll zur Kommunikation mit dem PC kann man einfaches ASCII verwenden, mit CRLF als Datensatztrenner und zur Synchronisation. Leider habe ich kein fertiges Programm. Vielleicht schickt mir jemand eines, das ausreichend universell ist.

Aber der 68HC24 Porterweiterungschip wird nur noch von http://www.tekmos.com/ hergestellt (http://www.elektronikladen.de/ verkauft ihn), ebenso wie der X68C75 nicht mehr von http://www.xicor.com/ hergestellt wird, insofern ist der 68HC11 nicht mehr so interessant wie früher, als man sich bei ihm damit rumgeplagt hat, daß er keine zeitliche frei bestimmbaren Interrupts auslösen kann, sondern man für definierte Zeiten aktiv den 16 bit Timer pollen muß.

Verbessern kann man das über eine genauere analoge Referenzspannung per LM336-5.0 und Eingangsverstärker wie z.B. LMC6484 mit Trimmpotis für Verstärkung und Nullpunkt, sowie Ausgangsverstärker wie ULN2803 oder Schrittmotortreiber wie L297+L298/L6208. Dadurch wird ein richtig universelles Teil daraus, je nach Anwendungsgebiet (Messtechnik, Roboter).

Hier zur ratiometrischen Temperaturmessung mit Platinwiderstandssensoren:

            VCC                            VCC
             |                     LT1013   |
             |                             /+|-----+-- Aref
  +------+---(---------------- Vref+ --+--<  |     |
  |      |   |                         |   \-|--+  |
 R1     R2   |                         |    |   |  |
  |      |   |                         +----(---+  |
  +------)---)--R5--+                       |      |
  |      |   |      |                       |      |
  +--R6--)--|+\     |                       |      |
  |      |  |  >----+--R7--+-- A/D          |    100nF
  |      +--|-/     |      |                |      |
  |      |   |      |      |                |      |
 RTD     +---)--R4--+      C                |      |
  |      |   |             |                |      |
  |     R3   |             |                |      |
  |      |   |             |                |      |
  +------+---+-------------+-- Vref- -------+------+-- AGND

Rechenweg mit Linearisierung durch R5, Excel-Spreadsheet:

http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=slyt442 http://www.ti.com/lit/an/slyt437/slyt437.pdf (Seite 21 mit RTD_Linearization_v7.xls aus slyt442.zip auch als Dreidrahtanschluss)

  +------+---+--------- AVCC
  |      |   |
 20k   19k6  |    TS507
  |      |   |
  +------)---)-48k3-+
  |      |   |      |
  +------)--|+\     |
  |      |  |  >----+-- 0 bis 100 GradC
  |      +--|-/     |
  |      |   |      |
Pt1000   +---)-582k-+
  |      |   |
  |     1k   |
  |      |   |
  +------+---+--------- AGND

Da besonders temperaturstabile Widerstände besser als 0.1% langsam ins Geld gehen, ist bei steigenden Genauigkeitsanforderungen ein Konzept sinnvoller, bei dem zwischen dem RTD und einem Referenzwiderstand eine Vergleichsmessung vorgenommen wird.

Der AD7762/7763 macht das besonders einfach und präzise, aber es geht auch mit Analogschaltern, weil es dann nur auf die absolute Präzision dieses Widerstands ankommt mit dessen Messwert man die aktuelle Verstärkung korrekturrechnet. Mit R1/R2/R3 wird der Messstrom aus der Refrenzspannung Aref abgeleitet (R1=2k4, R2=100R, R3=100R für 1mA), mit dem 74HC4051 schaltet man den Messtrom auf einen Vergleichswiderstand oder einen der Pt100 und ein zweiter Multiplexer verbindet den Messverstärker damit, dort bestimmen die Widerstandswerte R4/R5/R6 den Messbereich (R4=23k, R5=2k2, R6=22k ergibt 21.5 GradC (0V) bis 586 GradC (2.5V) . Als OpAmp an 5V tut es ein ultrapräziser single supply OpAmp wie LT1013.

ARef ---|+\
        |  >------+--------------------------------------------------+
     +--|-/       |                                                  |
     |            |                                                 R4
     +------------+           74HC4051                     74HC4051  |
                  |           +------+                     +------+  |
                 R1           |      |------------------+--|      |  |
                  |           |      |------------+-----(--|      |  +---R6---+
                  +-----|+\   |      |-------+----(-----(--|      |  |        |
                  |     |  >--|      |--+----(----(-----(--|      |--(--|+\   |
                  |  +--|-/   +------+  |    |    |     |  +------+  |  |  >--+--10k-- A/D
                  |  |                100R 500R Pt100 Pt100          +--|-/
                  |  |                  |    |    |     |            |
                  |  +------------------+----+----+-----+           R5
                  |  |                  ^    ^                       |
                 R2  R3       Vishay Z Foil 0.2ppm 0.005%            |
                  |  |                                               |
         GND -----+--+-----------------------------------------------+

Für 0.1 GradC Genauigkeit und 0.01 GradC Auflösung von -200 bis +800 GradC:

Die http://www.pollin.de/shop/downloads/D810144B.PDF ist leider unsäglicher Murks, da der Strom einer LM317L Stromquelle un die Spannung aus dem 7805 schon stärker mit der Temperatur schwanken als der Pt1000 Widerstandswert, und damit die Messwerte völlig ruiniert, zudem linearisiert sie nicht. Eine Konstantstromversorgung ist nur dann notwendig, wenn der Sensor mit Vierdrahtanschluss abgetastet werden soll. Aber auch in dem Fall bietet es sich an, den Strom aus der Referenzspannung des ADC Wandlers abzuleiten, leider liegt dabei kein Anschluss des Pt100 auf Masse. Rt/Ct/Cx dienen der Filterung von Störeinflüssen und sind je nach Bedarf auszulegen (ca. 10k für Rt, 1nF für Ct und 22nF für Cx).

  URef -----|+\                                 +---R----+
            |  >--+  +--Rt--+--+-----|+\        |        |
         +--|-/    \/       |  |     |  >-+--R--+--|+\   |
         |       Pt100     Ct Cx  +--|-/  |        |  >--+-- A/D
         |         /\       |  |  +-------+     +--|-/
         +--------+  +--Rt--(--+-----|+\        |   (oder Instrumentenverstärker)
                  |         |  |     |  >-+--R--+--R---+
                  Rm        | Ct  +--|-/  |            |
                  |         |  |  +-------+            |
                 GND       GNDGND                     GND

   +---------------- Versorgungsspannung
   |
   |   +-------+
    \ /        |
   Pt100       +---o
     |         |    Meßschaltung (380uV/GradC)
     +-----+---(---o
           |   |
           8   8  (zwei präzise 1mA Stromsenken)
           |   |
           Masse

             |
             8  (präzise 1mA Stromquelle, aus VRef der Messchaltung abgeleitet)
             |
    +--------+-----------------o
    |                         Meßschaltung (380uV/GradC)
  Pt100                     +--o
   / \                      |
  |   +--Rt--+--------|+\   |
  |          |        |  >--+
  |         Ct     +--|-/   |
  |          |     |        |
  +----------+--R--+---R----+
             |
           Masse

Wesentlich weniger Ärger macht man sich, in dem man einen Spannungsteiler aus dem Pt100 und einem temperaturstabilen Präzisionswiderstand mit einem 24 bit A/D-Wandler ratiometrisch ausmisst, dann geht nicht mal die Referenzspannung in die Messung mit ein (Linear Technology AN78 LTC2400 Bonus Circuit #1) und hinterher linearisiert.

Schaltung für K-Type NiCr thermocouple Thermoelement siehe Datenblatt des OP291 und LT1014. Sekundenthermometer ähnlich TM-902C Typ K mit ICL7106 siehe Elektor Oktober 1991.

Auch Thermoelemente wie die üblichen Type K lassen sich heute einfach direkt an moderne uC wie ATXmega anschliessen, weil deren eingebaute 64 Gain Verstärkung ausreicht und interne Temperatursensoren eine Kompensation erlauben, oder man baut extern einen Rail-To-Rail Präzisions-OpAmp dran wie AD8551 (1uV) LTC1250 (5uV chopperstabilisiert) AD8622 (10uV) AD8671 (20uV) OPA188 (25uV) LT1078 (35uV, 0.3mV max) AD820 (100uV, 1.2mV max) TS507 (100uV), der die geringe Thermoelementspannung auf den Messbereich verstärkt, und addiert die Temperatur der Klemmen dazu. Ist der Sensor kälter als die Klemmen, werden negative Spannungen erzeugt. Ebenso einfach sind die anderen Thermoelemente verwendbar, es gibt inzwischen ausreichend genaue OpAmps.

   +---------o------------|+\
 Typ K    Klemmen         |  >-+-- A/D  (75uV/K * (R2+R1)/R1)
   +---------o--+--R1--+--|-/  |
                |      |       |
               GND     +--R2---+  

Auf der seriellen Schnittstelle werden digitale Signale mit (für Digitaltechnik) hoher Spannung (LO = 3..15V, HI = -3..-15V) aber kurzschlusssicher mit Strombegrenzung (10-20mA, so als ob ein 330 Ohm Widerstand in Reihe liegt) übertragen, so das sich die Schnittstelle eignet, um daraus Kleingeräte (Computermaus) zu versorgen. Der Norm-Eingangswiderstand liegt bei 3 bis 7kOhm, ein RS232 Ausgang sollte auf 20mA und 30V/us Slew-Rate begrenzt sein. Auf Senderseite liegen die notwendigen Versorgungsspannungen (10..15, -10..-15V) bei einfachen Geräten, die meist nur mit 5V versorgt werden, leider nicht vor. Es gibt deshalb den Klassiker MAX232 (auch ICL232, AD232, HIN232, ST232, LT1x81...), der aus 5V per Kondensatorwandler selbst +10V und -10V macht. Nimm Alu-Elkos, keine Tantalkondensatoren, der teurere MAX232CPE kommt sogar mit noch kleineren Keramik-Kondensatoren aus. Der LT1x81 ist wohl weniger ESD empfindlich, der HIN232 kritischer in der Anwendung: Bei ihm darf beim Einschalten keine Last an V- hängen. Siehe d.s.e Message-ID 3CC041A6.AECF9D43@ibl-automation.de . Soll der Kondensator von V+ an VCC oder GND angeschlossen werden ? Es ist bei Maxim egal, nach VCC braucht er weniger Spannungsfestigkeit, aber ältere Sipex gingen wohl in den Latch-Up, wenn der Kondensator an GND angeschlossen wurde. Siehe d.s.e Message-ID 4602d47d$0$6440$9b4e6d93@newsspool2.arcor-online.net . Nachbauten, die mit VCC Probleme haben, sind mir nicht bekannt. Ein universelles Layout sollte den Elko also an VCC legen, siehe http://www.devicemart.co.kr/mart7/upload/pdf/20070110150145.pdf

Damit spart man sich den Aufwand, den man mit einem SN75185=GD75232, den MC1488=SN75188/MC1489=SN75189 oder MAX202/AD202 hätte. Schliesst man auf Empfängerseite einen (ausreichend schnellen !) Optokoppler mit Schutzdiode (1N4148) an

                            +--470R-- +5V
                   +-----+  |
 Signal ----1k--+--|A   C|--+-------- Signalausgang
          +-|>|-+  |    B|  
 Masse  --+--------|K   E|----------- GND
          1N4148   +-----+  6N136

Da eine serielle Schnittstelle mehrere (Steuer-)leitungen hat, kann man, wenn man softwareseitig dafür sorgt, das mindestens 2 Steuerleitungen unterschiedlichen Pegel haben, auch die Spannungsversorgung vom Muttergerät nehmen und einen RS232-kompatiblen Ausgang daraus ableiten. Den Kurzschlussschutz liefert das Muttergerät.

          +-|>|----+--+--+-- +10V --+----+
          |        |  |  |          |    |
          |  +-|>|-+  |  |+         |    |
          |  |        |  |          |    |
          |  |  +-|>|-+ Elko        |  +---+ 1/4 LC4966
 Steuer --+  |  |        |          +--|A  | oder OpAmp
          |  |  |        |             |   |
 Signal --)--+--)--... Masse   ...-----|S X|-- Ausgang
          |  |  |        |             |   |
 Steuer --)--)--+        |+         +--|B  |
          |  |  +-|<|-+ Elko        |  +---+
          |  |        |  |          |    |
          |  +-|<|-+  |  |          |    |
          |        |  |  |          |    |
          +-|<|----+--+--+-- -10V --+----+

Den MAX232 kann man auch verwenden, wenn man in einer Digitalschaltung mal eben wenige mA aus +10V/-10V zur Versorgung von Operationsverstärkern braucht. Braucht man die serielle Schnittstelle nicht, oder hat man Angst das bei Belastung der seriellen Schnittstelle die +10V/-10V zusammenbrechen, macht das der LT1026 oder MAX680/681. Aber besonders sauber ist die auf diese Art erzeugte Versorgungsspannung nicht. Nun, eine per StepUp Schaltregler erzeugte Spannung wäre es ebenfalls nicht. Also gut filtern.

Will man sich seine Steuerung nicht auf Basis eines Mikrocontrollers selber bauen, gibt es fertige SPS von Siemens (Logo, S7), Moeller (Easy) oder Beckhoff, zu Preisen, bei denen man hintenüberkippt, ob als Einzelstück oder zum halben Preis für 1000 Stück. Ein Blick nach Asien hilft: http://www.mitsubishi-automation.de/products/microcontrollers_ALPHAXL.html Auch Theben Pharao kann eine Linderung sein weil das bei eBay keiner kennt. Schon die Programmierkabel werden unverschämt teuer angeboten, bei Moeller ist eine unbekannte Elektronik drin, das Siemens-Kabel ist in Elektor Juli 1999, LOGO!-Interface, beschrieben, aber der Stecker ist nicht erhaeltlich, das Memory Modul 6ED1 056 kostet bei eBay manchmal 10 EUR, sonst 25 EUR.

http://www.mikrocontroller.net/topic/12192 http://www.muff-electronic.ch/ (ICs für S7 SPS-Steuerungen) http://www.microsps.com/

Die Helligkeit von kleinen (5mm, 20mA) LEDs reicht von unter 1 Millicandela bis über 1 Candela, die hellsten LEDs entsprechen also tausenden von Billig-LEDs aus dem 'Sortimentsbeutel' (sprich Ausschuss), obwohl der Strombedarf derselbe ist. Eine kleine LED braucht 3.6V@20mA=72mW und erzeugt daraus 6mW optische Leistung (http://www.nichia.co.jp/). Daher kann eine kleine LED nicht spürbar warm werden.

Der Wirkungsgrad der guten LEDs übertrifft inzwischen den Wirkungsgrad von Halogenlampen. Allerdings liegen LEDs in einer kleineren Leistungsgröße als Halogenlampe, man braucht also mehrere. Will man dieselbe Lichtmenge wie bei einer Halogenlampe erzeugen, muss man viele LEDs verwenden, und dieses LED-Array wird dann ebenso viel (Ab-)Wärme erzeugen, wie die Halogenlampe und ebenso heiss (wer ein Mal vor einer LED-Videowand gestanden hat, weiss wie heiss LEDs strahlen können). Dummerweise vertragen LEDs nicht so viel Wärme...

Also vergesst besser LEDs als Zimmerbeleuchtung, Halogen ist billiger und einfacher zu verwenden und haben ausserdem nicht so eine grausam künstliche Lichtfarbe. Für wenig Licht (Taschenlampe, Fahrradlicht), tun es 1 oder 3 Watt LEDs von http://www.luxeon.com/ http://www.cree.com/ http://www.nichia.com/ (NCCW002E) oder http://www.osram-os.com/ (LA W57B, LY W57B) oder ein paar hocheffektive 5mm LEDs mit je z.B. 3 Lumen, um eine Glühbirne zu ersetzen. 100W 6500lm Hochleistungsleds von OptoFlash gibt es bei http://www.tme.eu/ . 3200lm aus 50W macht die Edison Highpower Star, weisses Licht aus 4 Farben macht beispielsweise die ACULED VHL RGBY von PerkinElmer von http://www.pur-led.de/ oder die P5-III von Seoul, dort gibt es auch die P7 mit 900lm aus 7.2 Watt. Die Linienlampen von http://www.advancedillumination.com/ sind leider sauteuer, etwas günstiger von OptoFlash bei TME.

Wenn man farbenreines Licht haben will, das man aus einer weissen Lichtquelle erst mühsam per Farbfilter erzeugen müsste, steht eine LED prinzipiell besser da als eine Halogenlampe mit Farbfilter, das macht sie z.B. bei einer Dunkelkammerleuchte effektiv (allerdings fällt mir nicht ein wozu man gerade in dem Fall auf teure Art Strom sparen sollte). Immerhin kann man sie als bunte, schnell ein- und ausschaltbare Effektbeleuchtung einsetzen, wie man inzwischen auf der Bühne bei Musikveranstaltungen sehen kann.

Es bringt auch nichts, eine LED zur angeblichen Helligkeitssteigerung mit Impulsen höheren Stroms zu betreiben, z.B. statt 20mA nur 10% der Zeit 200mA zu verwenden. Die LED wird NICHT heller, da der mittlere Strom und damit die mittlere Helligkeit gleich ist, stattdessen sind die Verluste minimal höher. Probierts einfach selber aus bzw. lest mal ein LED-Datenblatt. Bei extremer Abkühlung steigt bei gleichem Strom die Flussspannung der LEDs stark an, die Farbe wird bläulicher, die Helligkeit bleibt jedoch vergleichbar.

> Wie rechnet man Candela in Lux um ?

Von: Rolf Bombach

1 cd entspricht bei grün (555nm) ca. 1.46 mW/sr, bei anderen Farben mehr, 1 mW/sr entspricht bei grün (555nm) ca. 684 mcd, bei anderen Farben weniger, siehe Augenempfindlichkeitskurve, DIN-mässig festgelegt ohne Rücksicht auf dein individuelles Empfinden, die bei rot und blau nur die Hälfte hat. 1 cd in 1 m Entfernung macht 1 lux, also lumen pro Quadratmeter. Die Beleuchtungsstärke nimmt mit der Entfernung quadratisch ab. Eine LED von 1,7 cd hat 2,5mW/sr und produziert in 5 Meter Entfernung 1.7cd / (5m)^2 = 0.07 lux, und 10 davon 0.7 lux. 1 Lux = 0.5mW/cm2. Wenn die Lampe gleichmässig rundrum strahlt, und in jeder Richtung eine Helligkeit von 1 candela hat, liefert sie 4 * pi, also ca. 12.5 lumen. Candela sagt also nur, wie hell du die LED empfindest und sagt nichts über den abgegebenen Lichtstrom (Lumen) ab. Die Helligkeit in Candela wird natürlich umso grösser, je besser man das abgestrahlte Licht bündelt. Allerdings nur, wenn man genau geradeaus vor der LED steht.... Mit einer Lupe betrachtet ist die LED dann noch heller, da sie die Lupengrösse nicht ausfüllt. (Dein Bildschirm mit einer Lupe betrachtet wird *nicht* heller). Mit einer Optik kannst du die Candelas nochmals massiv erhöhen, ohne das ein einziges Photon mehr rauskommt. Zu Lasten des Abstrahlwinkels natürlich. Kurzum, Candela-Angaben sind Angabe :-)) Die 150000000 km entfernte Sonne hat 2000000000000000000000000000 Candela, für dieselbe Helligkeit müsste man eine 1 Candela LED ca. 6mm vor das Auge halten.

 Normalgluehlampe Osram CLAS A CL 15W 230V E27 FS1 230V/15W: 90 Lumen, 6 lm/W
 Normal 2.5V/0.30A: 6 Lumen 8 lm/W
 Krypton 2.4V/0.50A: 10 Lumen 8.3 lm/W
 Halopin 25W/230V: 230 lm 9.2 lm/W Hochvolt-Halogen
 Normalglühlampe Osram CLAS A CL 100W 230V E27 FS1 230V/100W: 1340 Lumen, 13.4 lm/W
 Halogen 2.8V/0.85A: 35 Lumen 14.7 lm/W
 Halolux Ceram 100W: 1470 Lumen 14.7 lm/W Hochvolt-Halogen
 Normalglühlampe Osram CLAS A FR 200W 230V E27 FS1 230V/200W: 3040 Lumen, 15.2 lm/W
 Halogen 12V/20W/1.67A: 350 Lumen 17.5 lm/W
 Haloline 1000W/230V: 22000 Lumen 22lm/W
 Halogen Osram 64447 ES 65W/12V: 1700 Lumen 26 lm/W (4000h Lebensdauer)
 Halogen Projektorlampe 24V/250W/10.42A: 8000 Lumen 32 lm/W (50h Lebensdauer)
 Philips MSA 2500DE 2500W: 260000 Lumen 104 lm/W (2000h Lebensdauer, 500 EUR)
 WeisslichtLED Osram LW 541C-BW: 3.6V/0.02A: 1.7 Lumen 22 lm/W 
 WeisslichtLED Osram LW 541C-DW: 3.6V/0.02A: 2.8 Lumen 33 lm/W 
 LuxeonStar weiss LXHL-MW1C: 3.4V/0.35A typ 45 Lumen 37 lm/W
 Osram OPAL OLED: <10W 500 Lumen 46 lm/W (5000h Lebensdauer)
 Osram OStar LE W E3B: 20V/0.35A 50 lm/W 21V/0.7A 35 lm/W

Seit dem kommenden Glühlampenverbot haben Hersteller plötzlich Hochvolt- Halogenlampen mit besserer Energieffizienzklasse erstmals zu sparsamen Preisen (unter 2 EUR) im Angebot, sogar in klassischer Glühlampenform. Offenbar haben die Hersteller aber aus dem Fiasko der Energiesparlampen nichts gelernt, denn erneut betrügen sie in der Werbung den Kunden nach Strich und Faden. Nicht nur weil bei Osram die Lampenkörper kleiner ist. So soll die 42W Lampe eine 60W Lampe ersetzen, erzeugt aber nur 630 Lumen statt 710 Lumen. Da ist eine Energieeinsparung um 30% leicht möglich, kommen doch 12% schon mal durch die geringere Lichtmenge. Das ist keine Einsparung. Die teurere Halogentechnik (1.99 EUR für 2000 Stunden Haltbarkeit) bringt gegenüber der billigeren Normalglühlampe (0.34 ct für 1000 Stunden Haltbarkeit) nur 20% bessere Effizienz, spart bei 20ct/kWh im Lampenleben von 2000h 2*(0.34+1000*52.8)-1.99+2000*42 /1000*0.2 = 4.30 EUR ein. Na immerhin, die teurere Lampe für 1.99 kaufen und trotzdem 4.30 zu sparen als wenn man zur billigeren Lampe von 0.34 EUR gegriffen hätte. Vorausgesetzt, die Lampe lebt tatsächlich 2000 Stunden. Die 10 EUR, die bisher eine Hochvolt-Halogen gekostet hat, haben sich nämlich nie gelohnt, zudem haben die Dinger keinerlei Energie gespart.

Da üblicherweise 500 Lux (=500 Lumen/m2) als Beleuchtungsstärke am Arbeitsplatz angenommen werden, und diese mindestens 50 cm drumrum eingehalten werden muss, ist eine Lampe mit 2000 Lumen zur (direkten, indirekt geht ja noch mehr verloren, ein Alublechreflektor wirft nur 70% zurück) Beleuchtung von 4m2 erforderlich, oder 120 1 Watt LuxeonStar-LEDs oder 8000 5mm LEDs oder 1500-4500 Watt LED Licht. LEDs sind zur ordentlichen Beleuchtung also völlig ungeeignet, nur für Schummerlicht brauchbar, und dafür ist ihr Licht zu ungemütlich. Denn gerade bei weniger Licht hat sich der Mensch wohl durch die Abenddämmerung an rötlicheres Licht gewöhnt wie es Glühlampen aussenden, es gilt die Kruithoff'sche Behaglichkeitskurve. Ich war gerade in einer Kneipe mit gemütlich dämmrigen Licht, die verwendeten Kühlschrankglühbirnen in den Lampen.

Da der LED Betriebsspannungsbedarf mit der Temperatur schwankt, darf man eine LED nicht direkt (also ohne weitere Bauteile) an eine Spannungsquelle anschliessen. Die Helligkeit einer LED hängt vom durch sie hindurch fliessenden STROM ab, sie benötigt also eine STROMquelle (meist von 20mA für volle Helligkeit), die Spannung an der LED stellt sich dann schon passend ein. Wenn man nur eine Gleichspannungsquelle hat, muss diese eine Spannung liefern, die grösser ist, als die Spannung, die die LED unter ungünstigsten Umständen benötigt. Zwischen LED und Spannungsquelle kommt dann ein Widerstand, der den Strom auf die benötigten 20mA begrenzt. Für eine blaue LED (benötigt bis 4V) wäre also eine 5V Spannungsquelle ausreichend, für eine hellrote LED (2.1V) reichen schon 2 Alkali-Mangan-Batteriezellen aus, aber nicht mehr wenn sie leer werden (1.8V).

Wenn nun der Spannungsbedarf der LED wegen Temperaturänderungen von 3.2V bis 4V schwankt, ändert sich der Strom von 26mA bis 15mA und damit die Helligkeit nicht mal um 1:2, was meist akzeptabel ist. Wenn zusätzlich auch noch die Spannungsquelle nachlässt (Batterie statt Spannungsregler) sieht es schon schlechter aus, dann muss die Spannung der Spannungsquelle noch deutlich höher über dem Spannungsbedarf der LED liegen.

Bei den superbilligen Taschenlampen und Schlüsselfindern wie 'Photonenpumpe' ist die LED manchmal ohne Vorwiderstand direkt an ein paar (Alkali-Mangan oder Lithium) Knopfzellen angeschlossen. Das widerspricht scheinbar der oben gemachten Aussage, daß man eine LED nicht direkt an eine Spannungsquelle anschliessen darf. Es geht aber, weil die billigen Knopfzellen einen hohen Innenwiderstand haben, der als Vorwiderstand wirkt. Gut ist die Konstruktion dennoch nicht, weil die Helligkeitsänderung im Laufe der Batterielebensdauer zu stark ist. Am Anfang (gut für den Anbieter beim Ausprobieren im Geschäft) wird die LED massiv über ihren Grenzwerten betrieben, ist richtig hell, es fliesst zu viel Strom. Die Batterie wird aber schnell leer, ihre Spannung fällt und reicht eigentlich nicht mehr für die LED aus. Es kommt dann nur noch Schummerlicht raus, bis man den Schrott endlich wegschmeisst, denn Batterietausch lohnt meist nicht. Man darf bei den Lampen auch keine qualitativ höherwertigen Batterien mit geringerem Innenwiderstand einsetzen, weil sonst die LED noch mehr leidet.

Wenn man ganz knapp kalkuliert, und z.B. den LD39300-3.3 Spannungsregler mit ausgemessener Ausgangsspannung von 3.30V hat, eine LED wie Cree XP-G so montiert ist dass sie bei 3.2W ca. 40 GradC heisser wird und dann einen ausgemessenen Spannungsabfall von 3.178V hat, dann kann man einen 0.12 Ohm Widerstand an diesen Spannungsregler vor die LED hängen. Die LED wird im Einschaltmoment, wo sie noch kalt ist, 84mV mehr Spannung benötigen und damit nur mit 720mA betrieben, was deutlich dunkler ist. Sie heizt sich aber auf und wird heller, was teilweise durch die geringere Helligkeit bei steigender Temperatur kompensiert wird. Sackt die Akkuspannung unter 3.35V, wird der Spannungsregler nicht mehr die volle Spannung liefern und die LED nicht mehr mit vollem Strom betrieben, sondern bei 2.8V (Abschaltspannung eines LiIon Akkus) auf 120mA zurückgehen. Diese Schaltung ist möglich, und trotz linearem Spannungsregler mit 88% recht effektiv, aber die Bauteile müssen ausgemessen werden, die Toleranzgrenzen sind zu knapp. Man braucht nur 4 Bauteile.

Eine blaue/weisse LED (Spannungsbedarf 3.6-4V) an einer (0.9V-1.5V) oder zwei (1.8V-3V) Batteriezellen erfordert einen Step-Up Spannungswandler. Es geht der PR4401 von http://www.prema.com , ähnlich sind HT7727-7750 die geregelte 2.7 bis 5V liefern. In chinesischen Gartenleuchten ist der 4-polige ANA608 oder ZE002 verbaut der im Hellen auch gleich ausschaltet. Effektiv aber ungeregelt ist der ZXSC300 von http://www.zetex.com/ . Geregelter Output kommt aus Stromschaltreglern wie LT1073 oder LT1110 von http://www.linear.com/ (aber nicht die -5 oder -12 Varianten). Sie sind effektiv wegen einer Feedback-Spannung von bloss 0.2V, leider sind sie teuer und liefern maximal 40mA (also maximal 4 LEDs in 2 Strängen a 2 LEDs), dafür ist aber noch ein Batterie-Leer-Sensor drin.

   +---+----+-L1-+-|>|-+---+     L1 = 120uH/>400mA/<0.5Ohm
   |   |    |2   |3    |A  |  -|>|- = SB120 oder 1N5817, notfalls 1N4148
  +|  R1  +--------+8 LED  |     R1 = 130 Ohm
   |   |  |        |   |   |+
 1.5V  +--| LT1073 |---+  47uF   R2 = 10 Ohm (bei 20mA LED, 22 Ohm für 10mA LED)
   |      |        |   |   |
   |     1+--------+   R2  |    LED = auch 2 LEDs in Reihe bei L1 = 68uH/>680mA/<0.25Ohm
   |        |4   |5    |   |
   +--------+----+-----+---+

                 +---L1----+---+
                 |         |   |
   +---+----+--+ +-|<|-+   |A  | Dimensionierung siehe Datenblatt
   |   |   2| 3| |5    |  LED  |
  +|  R1  +--------+8  |   |   |+
   |   |  |        |   |   |  47uF
  9V   +--| LT1073 |---)---+   |
   |      |        |   |   |   |
   |     1+--------+   |   R2  |
   |           |4      |   |   |
   +-----------+-------+---+---+

        +--------------------------|<|-----+
        |             LEDs        SB140    |
+12V ---+-0.22-+--|>|--|>|--|>|--100uH--+--+
        |      |                        |  |
        |      |             +---------------+
        |      +-------------|7         8  1 |
        |                    |   MC34063    5|-- PWM
        +--------------------|6    3  2  4   |
                             +---------------+
                                   |  |  |
                                   Ct |  |
                                   |  |  |
GND -------------------------------+--+--+

Für 1W Luxeon Stars wurde der ZXSC310/400 geschaffen, siehe Design Note DN61, wenn man nicht einfach 4 NiCd-Zellen mit 3R9 Vorwiderstand nimmt. Der TPS61020 versorgt bei minimaler Bauteilanzahl eine 1W Star aus 1.8V bis 6.5V und verbraucht nur 0.5V, er ist aber für Hobbyisten nicht lötbar. Der LTC3454 oder LTC4390 geht da schon eher. Der ZD850 von Zywyn regelt die LEDs sogar an bis zu 16V Wechselspannung. Der L6920 von http://www.st.com/ reicht wohl nicht ganz. Bleibt nur der LT1305. Der TPS61030 schafft 5W Stars. Ebenso Linear's LT1618 (http://darisusgmbh.de) mit bloss 50mV Feedback, zu dem verhindert er gleichzeitig Überspannung. LM3404/3410 regelt bis 1A runter bei 0.2V Feedback. Der MAX1763 unterstützt an/aus Taster, man muss bei ihm aber ebenso wie beim LM2623 die Feedback-Spannung anheben, sonst hat man zu grosse Verluste. Die Schwankungen einer Diode in der Feedback Leitung sind bei dieser Anwendung gerade noch tolerierbar. Bis 6W step-up liefert CAT4240 (darisusgmbh.de), und TS19371 (2.5-18V->30V/0.35A) und TS19377 (3.6-23V/2A) (Reichelt) noch mehr bei nur 0.1V feddback-Spannung. Als StepDown taugt der ZXLD1362 von Zetex. Der LT1961 hat einen ausreichend präzisen Unterspannungssensor um Batterietiefentladungen zu verhindern.

 -|>|-+-----+---+
      |     |A  |
     1k    LED  |
 FB --+-|>|-+  47uF
     1N4148 R   |     R = 30 Ohm (20mA/LED) 1R8 (350mA/LED)
 -----------+---+

Oft reicht eine simple (einstellbare) Konstantstromregelung, bei der man am Strommesswiderstand aber möglichst weniger als 0.7V Spannung verlieren will:

 --------+---+--+--|>|-+ Last, hier LED
         |   |  |      |
         R   |  R      |
         |   |  |      |
   1N4148|   |  +-----|I NMOSFET (bei weniger als 9V Betriebsspannung nimm LogicLevel)
   +-|<|-+   |  |      |S
   |     |   |  +--+   |
   |     |   |  |  |   |
   |     |   >|-+-|<   | 2 möglichst gleiche NPN (BC847BS, LM394N, CA3046)
   |     |   |E   E|   |
   |   Poti--+     +---+
   |     |             |
   |     |           Shunt (für Spannungsabfall von 0.7V bei maximaler Potieinstellung)
   |     |             |
 --+-----+-------------+

         +--------+-- +4.5-7V
   LM10C |        |A
      +-----+   Luxeon Star
   +--|1 7  |     |
   |  |    6|-+--|I LogicLevel NMOSFET mit RDSon (bei UGS 3V) um 0.2 Ohm
   +--|8    | C   |S
   |  |    2|-+-R-+  
 Poti-|3 4  |     |
   |  +-----+   Shunt für 0.2V Spannungsabfall bei Nennstrom
   |     |        |
   +-----+--------+--  Masse

         +--------+-- +4.5-7V
   LM10C |        |A
      +-----+   Luxeon Star
   +--|1 7  |     |
   |  |    6|----|< NPN wie BD135
   +--|8    |     |E
   |  |    2|-----+  
   +--|3 4  |     |
      +-----+   Shunt für 0.2V Spannungsabfall bei Nennstrom
         |        |
         +--------+--  Masse

  +-------------------------------+--o Akku
  |                               |
  |                LMP7731       LED
MAX6120--12k--+-----|+\           |
  |           |     |  >--+-100R-|I IRLML6344
  |           |  +--|-/   |       |S  
  |           |  |       10n      |
  |           |  |        |       |
  |           |  +--------+--10k--+
  |           |                   |
  |          1k                 0.27R
  |           |                   |
  +-----------+-------------------+--o

  +----------------------------+----------o Akku
  |                            |
  |               +--|+\       |S
  |               |  |  >--+--|I IRLML6401
TLV3012--12k--+---(--|-/   |   |
  |   Ref     |   |        |   +--|<|--+ BAV100
  |           |   |        |   |       |
  |           |   +--270k--+  LED      |
  |           |   |            |       |
  |           |   |          100uH     |
  |           |   |            |       |
  |           1k  +----1k------+       |
  |           |                |       |
  |           |              0.27R     |
  |           |                |       |
  +-----------+----------------+-------+--o

Soll mehr als eine LED parallel angeschlossen werden, braucht man Stromverteilungswiderstände, und einer davon bildet dann den Shunt. Dann muss aber ein PMOSFET oder PNP Transistor verwendet werden. Der soll Gesamtstrom und Verlustleistung aushalten bei möglichst hoher Stromverstärkung da vom LM10 nicht mehr als 20mA kommen und dennoch niedriger Sättigungsspannung (also kein Darlington, sonst müsste man sich die Kosten des LM10 wegen der 0.2V niedrigem Referenzspannung nicht aufhalsen sondern hätte LM358 + LM385 oder TL103 nehmen können). Brauchen die LEDs mehr Spannung (5W Luxeon Star oder mehrere pro Strang in Reihe) kann der LM10 bis 40V (statt 7V beim LM10L) vertragen. Liegt die Betriebsspannung unter 9V braucht man einen seltenen LogicLevel-Power-PMOSFET, liegt sie zwischen 10V und 20V reicht ein normaler PMOSFET, über 20V muss man dessen Gate schützen.

        +---------+-- +4.5-40V
  LM10  |         |E
     +-----+  +--|< PNP oder PMOSFET
  +--|1 7  | 470R |
  |  |    6|--+   +---+---+- ...
  +--|8    |     LED LED LED
  |  |    3|------+   |   |K
  +--|2 4  |      |   |   |
     +-----+      R   R   R  (für 0.2V Spannungsabfall bei Nennstrom/LED)
        |         |   |   |
        +---------+---+---+--  Masse

        LED  LED       LED     LED
     +--|<|--|<|--...--|<|--+--|<|--+-- +
     |                      |       |
 NPN >|------+              |       |
    E|       |              |      180R
     |       |              |       |
    180R     |              |       |E
     |       |              +------|< PNP
     |       |                      |
 - --+--|<|--+--|<|--...--|<|--|<|--+
        LED     LED       LED  LED

                  LED
               +--|>|--+
 ~ o--5k6/10W--+       +--o ~
               +--|<|--+
                1N4148

              +--|>|--+--|<|--+
              |       |A      |
 ~ o--12k/5W--+      LED      +--o ~
              |       |K      |
              +--|<|--+--|>|--+   4 x 1N4148

                     +--|>|--+--|<|--+
                     |       |A      |
 ~ o--39k--39k--39k--+      LED      +--o ~
                     |       |K      |
                     +--|<|--+--|>|--+   4 x 1N4148

 ~ o--1k/0.6W--+--------270nF-------+--|>|--+--|<|--+--o ~
               |                    |       |A      |
               |                    |      LED      |
               |                    |       |K      |
               +--470k--470k--470k--+--|<|--+--|>|--+    4 x 1N4148

Leider ist diese Schaltung empfindlich bei Hochfrequenzstörungen aus dem Netz, wie sie durch Rundsteuerimpulse oder Powerline-Modems auftreten, und man müsste sie durch eine Drossel abblocken. Die ist dann leider so gross wie ein Trafo. Zudem fordert VDE eine zusätzliche Plastikabdeckung, da die LED keine ausreichende Isolierwirkung hat. Nimm also gleich eine Glimmlampe :-) die braucht nicht mal 1mA. Allerdings beträgt die mittlere Lebensdauer einer Glimmlampe auch nur 10000 Stunden, was als Betriebsanzeige also ok, als Dauerlicht aber eher nicht zu gebrauchen ist.

> Wie schliesst man Optokoppler und Lichtschranken an ?

             LED  Phototransistor
              +-----+  +--2k2-- +5V (oft auch 470R (schneller) oder 10k (langsamer))
+5V ----------|A   B|  |
out --220Ohm--|K   C|--+------- Signal
              |    E|---------- Masse
              +-----+

        +-------+-- +5V
        |       |
       680R     3k
        |       |
 BFR90A >|--+---+
       E|   |   |
 Photo |<  1k  100n
        |E  |   |
       GND GND GND

Will man den Eingangsspannungsbereich erweitern, sollte man eine Stromregelung bauen. Der 150k Widerstand muß bei minimaler Spannung ausreichend Basisstrom zulassen damit der BU805 bis 5mA erlaubt, und darf bei maximaler Spannung nicht zu viel Leistung verbraten und Strom für den BC547 erlauben. Der Transistor für die LED muß ausreichend (über)spannungsfest sein und falls ein sehr weiter Bereich der Eingangsspannung gewünscht ist, fährt man mit einem Darlington gut. Der 150R Widerstand bestimmt den Strom durch die LED und ist auf 5mA ausgelegt. Legt man noch einen 4u7 Siebelko C hinter den Gleichrichter, pulsiert der Ausgang bei 50Hz nicht mehr, er reagiert dann träger.

              4 x 1N4007            +----+
    +----------+--|>|--+--+---------|A  C|--+------- Signal
    |          |       |  |      +--|K  B|  +--4k7-- +5V
    |       +--(--|>|--+ 150k    |  |   E|---------- Masse
    o       |  |       :  |      |  +----+
12V=..230V~ |  |       C  +-----|< BU805
    o       |  |       :  |      |E
    |       |  +--|<|--+  >|-----+ BC547
    |       |          | E|     150R (Strom für 5mA)
    +-------+-----|<|--+--+------+

  +---+--+----------------+------+--+-- +5V
  |   |  |                |      |  |
  |  4k7 |           +----+---+ 1M 220R
 E|   |  |           |    4   |  |  |
  >|--+--(--4k7---+--|5      1|--+  | 
  |BC307 |       10k |LM/NE567|  |  |A
  |      |        +--|6       |  | LED
  |      |        |  |        |  |  |
 100R 10kPoti-22n-(--|3 2  7 8|--(--+--  kann bis 100mA nach Masse schalten
  |      |        |  +--+--+--+  | 
 A|     C|        |     |  |     |
 LED=PhotoTrans  22n   2u2 |    4u7
  |      |        |     |  |     |
  +------+--------+-----+--+-----+----- GND

> LED als Lichtsensor

Wer wissen will, ob es überhaupt dunkel genug ist, um LEDs einschalten zu müssen, kann die LED auch als Lichtsensor nutzen:

> Wie funktionieren eigentlich Glimmlampen ?

Die klassischen meist orange leuchtenden Glimmlampen kommen auf Grund ihrer recht hohen Betriebsspannung von ca. 70V leider aus der Mode, dabei sind es interessante Bauteile. Für den Betrieb reicht eine Spannungsquelle ab 120V und ein Vorwiderstand von ca. 47k (bei 120V) bis 270k (an 230V~) normaler Leistung (0.25W), weil eine Glimmlampe nur 0.5 bis 2.5mA benötigt. Da eine Glimmlampe eine höhere Zündspannung (beispielsweise 100V) als Brennspannung (z.B. 70V) besitzt, hat sie einen Betriebsbereich mit negativer Widerstandskennlinie und kann deshalb als Oszillator (F.31.) und Speicher (siehe F.28.) verwendet werden. Als Dauerbetriebsleuchten (Lichtschalter) halten sie leider nur ein paar Jahre, als Betriebsanzeige (Waschmaschine) aber i.A. das ganze Geräteleben lang.

 230V~ L ---270k---(||)-- N

         +5V
          |
 Pin ----|< NPN
          |E 
       Anode der LED-Anzeige

       Kathode der LED-Anzeige
          |E
 Pin ----|< PNP
          |
         GND 

          +---+-- +5V
          R2  |E
 Pin --R1-+--|< PNP    (z.B. BC369/BC328/FMMT617)
              |
       Anode der LED-Anzeige

       Kathode der LED-Anzeige
              |
 Pin --R1-+--|< NPN
          R2  |E
          +---+-- GND 

         +5V
          |
 Pin ----|I PMOSFET
          |S 
       Anode der LED-Anzeige

       Kathode der LED-Anzeige
          |S
 Pin ----|I NMOSFET (z.B. BSP295, GF2304)
          |
         GND 

                  +---+-- +Ub (nach nach Treiber bis 17V oder 50V)
        |        10k  |E
 ULN2803|---150R--+--|< PNP, z.B. BC368
        |    ^        |
 angepasst an +Ub   Anoden der LEDs

                  +---+-- +Ub (nach nach Treiber bis 17V oder 50V)
        |        10k  |E
 MB5016 |---------+--|< PNP, z.B. BC368
        |             |
                    Anoden der LEDs

              +----+-- +Ub (z.B. 12V)
             R4    |E      R4 pull up, so 1k
              +---|< PNP   z.B. BC368 für 1A
              |    |       R3 z.B. 120R für 100mA Basisstrom des PNP
             R3    +-- Anoden der LEDs, Spitzenstrom z.B. 1A
              |            R1 z.B. 220R für 10mA Basisstrom den NPN
 Pin --R1-+--|< NPN        z.B. BC547 schaltet 100mA
          R2  |E           R2 überflüssig wenn Pin nie offen (Eingang) sein kann,
 GND -----+---+

              +----+-- +Ub (z.B. 12V)
             R1    |E      R1 pull up, so 2k2
              +---|< PNP   z.B. BC338 bis 200mA, Darlington für mehr Strom
              |    |       
              |    +-- Anoden der LEDs
 VCC --------|< NPN        z.B. BC547 schaltet 20mA
              |E
             R2            R2 legt Basisstrom fest, sollte 1/10 bis 1/20 des
              |            Ausgangsstroms sein, Berechnung (VCC-Ulo-0.7)/R2
 Pin ---------+

        +---------------+
 --56R--|a              |
 --56R--|b              |
 --56R--|c  4-stellige  |
 --56R--|d  7-Segment   |
 --56R--|e  Anzeige     |
 --56R--|f  mit 10mA    |
 --56R--|g              |
 --56R--|d.p.           |
        +---------------+
          |   |   |   |
 --120R--|<   |   |   |
          |E  |   |   |
 --120R---(--|<   |   |   PNPs bei Display mit gemeinsamer Anode,
          |   |E  |   |
 --120R---(---(--|<   |   NPNs bei Display mit gemeinsamer Kathode.
          |   |   |E  |
 --120R---(---(---(--|<
          |   |   |   |E  Plus bei Display mit gemeinsamer Anode,
          +---+---+---+-- Masse bei Display mit gemeinsamer Kathode.

   +--+--+--+--+--+--+--+-- +5V
   |  |  |  |  |  |  |  | 
 --(--(--(--(--(--(--(-|< NPN (BC547, BC337)
 --(--(--(--(--(--(-|< E|      +-------------------+
 --(--(--(--(--(-|< E|  +-15R--|a                  |
 --(--(--(--(-|< E|  +----15R--|b                  |
 --(--(--(-|< E|  +-------15R--|c    5 x 8 LED     |
 --(--(-|< E|  +----------15R--|d     Matrix       |
 --(-|< E|  +-------------15R--|e    mit 20mA      |
 -|< E|  +----------------15R--|f   (2.1V/LED)     |
  E|  +-------------------15R--|g                  |
   +----------------------15R--|h                  |
     100mA Zeilenstrom         +-------------------+
                                 |   |   |   |   |
 --120R-------------------------|<   |   |   |   |
                                 |E  |   |   |   | 
 --120R--------------------------(--|<   |   |   | 800mA Spaltenstrom
                                 |   |E  |   |   | 
 --120R--------------------------(---(--|<   |   |
                                 |   |   |E  |   | 
 --120R--------------------------(---(---(--|<   |
                                 |   |   |   |E  | 
 --120R--------------------------(---(---(---(--|< NPN (BC337, BC369, ZTX1048)
                                 |   |   |   |   |E
                           GND --+---+---+---+---+

         +--+--+--+--+--+--+--+-- +5V
         |  |  |  |  |  |  |  |E
 --120R--(--(--(--(--(--(--(-|< PNP (BC557, BC327)
 --120R--(--(--(--(--(--(-|<  |      +-------------------+
 --120R--(--(--(--(--(-|<  |  +-6R8--|a                  |
 --120R--(--(--(--(-|<  |  +----6R8--|b                  |
 --120R--(--(--(-|<  |  +-------6R8--|c    5 x 8 LED     |
 --120R--(--(-|<  |  +----------6R8--|d     Matrix       |
 --120R--(-|<  |  +-------------6R8--|e    mit 20mA      |
 --120R-|<  |  +----------------6R8--|f   (3.6V/LED)     |
         |  +-------------------6R8--|g                  |
         +----------------------6R8--|h                  |
           100mA Zeilenstrom         +-------------------+
                                       |   |   |   |   |
 --120R-------------------------------|<   |   |   |   |
                                       |E  |   |   |   | 
 --120R--------------------------------(--|<   |   |   | 800mA Spaltenstrom
                                       |   |E  |   |   | 
 --120R--------------------------------(---(--|<   |   |
                                       |   |   |E  |   | 
 --120R--------------------------------(---(---(--|<   |
                                       |   |   |   |E  | 
 --120R--------------------------------(---(---(---(--|< NPN (BC337, BC369, ZTX1048)
                                       |   |   |   |   |E
                                 GND --+---+---+---+---+

Achtung bei RGB: Die meisten blauen (und weissen) LEDs erlauben gar keine so hohen Spitzenströme wie für Multiplexbetrieb nötig sind. Man sieht das Drama an solchen Multiplexanzeigen wie http://www.watterott.com/download/2088RGBMatrix.pdf die für 20mA spezifiziert sind, aber nur 70mA peak erlauben, wo die 20mA also gar nicht genutzt werden können sondern maximal 8mA Durchschnittsstrom bei eben nur 1/3 der angegebenen Helligkeit (die sowieso nicht so überragend ist). Immerhin reduzieren solche Anzeigen die Anforderungen an die Treiberschaltung :-)

   +--+--+--+--+--+--+--+-- +5V
   |  |  |  |  |  |  |  |S
 --(--(--(--(--(--(--(-|I
 --(--(--(--(--(--(-|I  |        +-------------------------------+
 --(--(--(--(--(-|I  |  +--2.7R--|a                              |
 --(--(--(--(-|I  |  +-----2.7R--|b                              |
 --(--(--(-|I  |  +--------2.7R--|c          8 x 8 LED           |
 --(--(-|I  |  +-----------2.7R--|d           Matrix             |
 --(-|I  |  +--------------2.7R--|e          mit 20mA            |
 -|I  |  +-----------------2.7R--|f                              |
   |  +--------------------2.7R--|g                              |
   +-----------------------2.7R--|h                              |
        PMOSFETs                 +-------------------------------+
                                   |   |   |   |   |   |   |   |
 ---------------------------------|I   |   |   |   |   |   |   |
                                   |S  |   |   |   |   |   |   |
 ----------------------------------(--|I   |   |   |   |   |   |
                                   |   |S  |   |   |   |   |   |
 ----------------------------------(---(--|I   |   |   |   |   |
                                   |   |   |S  |   |   |   |   |
 ----------------------------------(---(---(--|I   |   |   |   | NMOSFETs
                                   |   |   |   |S  |   |   |   |
 ----------------------------------(---(---(---(--|I   |   |   |
                                   |   |   |   |   |S  |   |   |
 ----------------------------------(---(---(---(---(--|I   |   |
                                   |   |   |   |   |   |S  |   |
 ----------------------------------(---(---(---(---(---(--|I   |
                                   |   |   |   |   |   |   |S  |
 ----------------------------------(---(---(---(---(---(---(--|I
                                   |   |   |   |   |   |   |   |S
                             GND --+---+---+---+---+---+---+---+

   +--+--+--+--+-- +5V/2.5A
   |  |  |  |  |S
 --(--(--(--(-|I IRF7413
 --(--(--(-|I  |  +--------------...--------------+
 --(--(-|I  |  +--|A                              |
 --(-|I  |  +-----|A           5 x 25             |
 -|I  |  +--------|A   rote, gelbe oder grüne     |
   |  +-----------|A          20mA LEDs           |
   +--------------|A K   K   K         K   K   K  |
                  +--------------...--------------+
                     |   |   |         |   |   |
                    27R 27R 27R  ...  27R 27R 27R (18R bei weiss/blau)
                     |   |   |         |   |   |
 --470R-------------|<   |   |         |   |   |
                     |E  |   |         |   |   |
 --470R--------------(--|<   |         |   |   |
                     |   |E  |         |   |   |
 --470R--------------(---(--|<         |   |   |
                     |   |   |E        |   |   |
    :                :   :   :         :   :   :
                     |   |   |         |   |   |
 --470R--------------(---(---(--     -|<   |   |
                     |   |   |         |E  |   |
 --470R--------------(---(---(--     --(--|<   |
                     |   |   |         |   |E  |
 --470R--------------(---(---(--     --(---(--|< BC547 (25 Stück)
                     |   |   |         |   |   |E
               GND --+---+---+-- ... --+---+---+

   +--+--+--+--+-- +5V/2.5A
   |  |  |  |  |S
 --(--(--(--(-|I IRF7413
 --(--(--(-|I  |  +--------------...--------------+
 --(--(-|I  |  +--|A                              |
 --(-|I  |  +-----|A           5 x 25             |
 -|I  |  +--------|A   rote, gelbe oder grüne     |
   |  +-----------|A          20mA LEDs           |
   +--------------|A K   K   K         K   K   K  |
                  +--------------...--------------+
                     |   |   |         |   |   |
                    27R 27R 27R  ...  27R 27R 27R (18R bei weiss/blau)
                     |   |   |         |   |   |
 -------------------|I   |   |         |   |   |
                     |S  |   |         |   |   |
 --------------------(--|I   |         |   |   |
                     |   |S  |         |   |   |
 --------------------(---(--|I         |   |   |
                     |   |   |S        |   |   |
    :                :   :   :         :   :   :
                     |   |   |         |   |   |
 --------------------(---(---(--     -|I   |   |
                     |   |   |         |S  |   |
 --------------------(---(---(--     --(--|I   |
                     |   |   |         |   |S  |
 --------------------(---(---(--     --(---(--|I GF2304 (25 Stück)
                     |   |   |         |   |   |S
               GND --+---+---+-- ... --+---+---+

   +--+--+--+--+-- +5V
   |  |  |  |  |S
 --(--(--(--(-|I IRF7413
 --(--(--(-|I  |  +--------------...--------------+
 --(--(-|I  |  +--|A                              |
 --(-|I  |  +-----|A           5 x 25             |
 -|I  |  +--------|A   rote, gelbe oder grüne     |
   |  +-----------|A       20mA LED Matrix        |
   +--------------|A K   K   K         K   K   K  |
                  +--------------...--------------+
                     |   |   |         |   |   |
                   +-----------+     +-----------+
                   |           |     |           |
 Data -------------|Sin    Sout|---- |Sin    Sout|-
                   |  CAT4016  |     |  CAT4016  |
                   +-----------+     +-----------+
                     |   |   |         |   |   |
 Latch --------------+---(---(---------+   |   |
                         |   |             |   |
 Clock ------------------+---(-------------+   |
                             |                 |
                           680R              680R
                             |                 |
               GND ----------+-- ... ----------+

Das bei vielen AppNotes z.B. AN529 "Multiplexing LED Drive and 4x4 Keypad Sampling" von http://www.microchip.com/ oder AppNote AVR242 "Multiplexing LED Drive & a 4x4 Keypad" von http://www.atmel.com/ die Anzeigen mit weniger Strom versorgt werden, heisst nicht, das das oben Stehende falsch ist, sondern daß die AppNote, weil die Microcontroller sonst überlastet würden, Schummerlicht in Kauf nimmt oder teurere 2mA low current 7-Segmentanzeigen voraussetzt, weil man den Leser nicht mit solchen Schaltungsdetails abschrecken will. Hier eine Schaltung eines 4x4x4 LED Würfels, die nur 5mA durch jede LED schickt, gerade noch am Rande des brauchbaren:

Und hey: Wenn einem das Display bei Normalstrom zu hell erscheint: Man muss ja die Stellen nicht jeweils 1/N-tel der Zeit anlassen :-)

Es wird eine Menge darüber erzählt, das schnell 'gepulstes' Licht (kein Blinklicht) vom Auge besser wahrgenommen wird, aber das ist Unsinn. Kann jeder selbst ganz leicht mit einer LED ausprobieren, bevor aus Halbwissen wieder endlose Threads in d.s.e rumtheoretisieren. http://members.misty.com/don/ledp.html . Standard-LEDs sind bei Nennstrom am effektivsten, low current LEDs und high efficiency rote LEDs sind jedoch bei höherem Strom, wie er sich z.B. bei Multiplexansteuerung ergibt, effektiver als bei Nennstrom, siehe Datenblatt. Braucht man keine Multiplexansteuerung könnten solche LEDs mit gepulstem Strom etwas effizienter betrieben werden, aber die Effekte sind so klein, das sich keine zusätzlichen Strom verbrauchende Pulsschaltung lohnt. Schon gar nicht darf man von einer LED auf andere Typen verallgemeinern.

Wenn das Gerät mit Netzspannung betrieben wird, kann man auf besonders einfache Art ein Display im Duplex-Multiplexbetrieb betreiben, um die Hälfte der IC-Anschlüsse einzusparen und braucht dennoch keine leistungsstarken Zeilentreiber: Es ergibt halt flimmrige 50Hz. Ein Trafo mit 2 Wicklungen in Mittelpunktschaltung erlaubt:

         +--|>|-- Zeile1 -----------------|>|--R--+
         | 1N4148                         LED     |
         +---R--------- Multiplexsyncsignal       |
         | 1N4148                                 |
 o--+ +--+--|>|--+--+-- Betriebsspannung          |
    S|S          |  C            Segmentausgang --+
    S|+----------)--+-- Masse (20mA bei 10mA LED) |
    S|S    1N4148|                                |
 o--+ +--+--|>|--+                                |
         | 1N4148                         LED     |
         +--|>|-- Zeile2 -----------------|>|--R--+

Bei Digitaluhren werden viele Displays verwendet:

oder NLSF595 (74HC595 mit SPI von OnSemi) oder HEF4894 oder UCN6277 oder UAA2022 (obsolet, 16, SPI) oder PCA9532D (16*25mA dimmbar I2C, Philips bei Sander-Electronic), TD6276 (Toshiba), HM6276 (Hopefind) oder MBI5016 (Macroblock, 16*bis 90mA) TB62706 (Toshiba, 16*bis 90mA) PCA9626 24*100mA bsi 40V (I2C, NXP). Oder M5450/5451 (ST, Micrel) / MM5450/5451 (NS) nehmen, an den 34/35 15mA LEDs ohne Vorwiderstand passen (bei Farnell um 6 EUR). Rohm hat BD7851FP, BU2092/F/FV, BU2098/F/FV, BU2099/F/FV, BD7871FP mit bis zu 50mA Konstantstromtreibern, erhältlich bei http://www.weisbauer.de/ .

Im Multiplexbetrieb spart man Anschlüsse, aber der Strom summiert sich (siehe Abschnitt F.8.1. Multiplexanzeigen) so das man entweder starke Treiber oder effektive 2mA LEDs verwenden muss oder Schummerlicht in Kauf nimmt.

Der MC14489 schafft 25 Einzel LEDs mit 7mA. Oder, wenn 5mA pro LED ausreichen, je 64 Stück an einen MAX7221 oder 128 an einen MAX6954/55/60-63. HT1632C für 8x32 oder 16x24 mit 100uA oder 10mA bei externen Spaltentransistoren. Oder den billigeren und leichter beschaffbaren ICM7218A, der bringt aber nur 3.8mA/LED und ist nicht wirklich seriell anschliessbar, auch MAX7219 oder AS1106. SAA1064 geht notfalls auch. BD26502 (Rohm) versorgt 117 LEDs mit 2.85mA. Wie man 64 LEDs an 9 Leitungen hängt oder 56 an 8 zeigt

leider ist der Aufwand, aus einem three state Ausgang einen mit Power zu machen, eher hoch:

 +5V -+----+----+-----+
      |    |    |     |
     10k  10k   |     |
      |    +---|+\    |S
      |    |   |  >--|I LogicLevel PMOSFET wie IRF7307
      +----(---|-/    |
      |    |          |
 uC --+   10k         +--- three state power Ausgang
      |    |          |
      +----(---|+}    |
      |    |   |  >--|I LogicLevel NMOSFET wie IRF7307
      |    +---|-/    |S
     10k  10k   |     |
      |    |    |     |
 GND -+----+----+-----+

100 Leitungen klingt nicht zu wenig, aber damit meine ich schon nach dem Decodieren, also z.B. hinter einer Handvoll HEF4514, wo nur eine der 100 Leitungen high sein kann und man mit 7 bits und einem Enable auskommt. Will man damit Lampen schalten und mehr als eine soll eingeschaltet sein, dann braucht man Latches (74HC259), die allerdings ihrerseits meist nicht den benötigten Strom oder die benötigte Spannung schalten können, also noch mal Treiberstufen dahinter. Es kann einfacher sein, an jeden Ausgang einen Thyristor zu klemmen, vom kleinen BRX49 für 500mA (aber immerhin 400V) bis zu den dicken BTA139 der als TRIAC sogar negative Lasten mit positiven Impuls einschalten kann. Bei Gleichspannung als Versorgungsspannung bleiben diese eingeschaltet bis die Versorgungsspannung durch den 100ten Ausgang kurz abgeschaltet wird (z.B. ein MOSFET in der Zuleitung oder ein abschaltbarer Spannungsregler) so daß der Strom unter den Haltstrom fällt. Dann kann man blitzschnell alle Ausgänge, die eigentlich an bleiben sollten wieder einschalten ohne daß der Benutzer was merkt. Bei Spule (Relais) als Last dauert das Abschalten leider zu lange, bei Glühlampen sieht man nicht mal was flimmern. Allerdings kostet ein eingeschalteter Thyristor/TRIAC meist 1.5V.

Und wenn man nur Ausgänge ohne TriState hat und nur 1 LED leuchten muss kann man auch ein bischen mehr rausholen:

Q0----------+--+
            |  |
            R  R
       LEDs |  |
    +--|>|--+  |
Q1--+--|<|--(--+
            |  |
    +--|>|--+  |
Q2--+--|<|--(--+
            |  |
    +--|>|--+  |
Q3--+--|<|--(--+
            |  |
    +--|>|--+  |
Q4--+--|<|--(--+
            |  |
    +--|>|--+  |
Q5--+--|<|--(--+
            |  |
    +--|>|--+  |
Q6--+--|<|--(--+
            |  |
    +--|>|--+  |
Q7--+--|<|-----+

Billiger ist es, sich die Multiplexelektronik selber zu bauen: Bei 128 LEDs in 8x16 Matrix und 20mA/LED sind das 2.56A aus 5V für den Spaltentreiber, der an einem Decoder mit open collector Ausgängen wie 74141 hängt, und 160mA für jeden Zeilentreiber, dafür gehen zwei 150mA TPIC6B595 (oder 350mA TPIC6A595) sehr gut (http://www.ti.com/, 1.33 EUR bei http://www.elpro.org/).

       +8V (je nach LED-Farbe)    LED-Kathoden
                |E                     |
 Spalte --100R-|< BDX34C   R für Spaltenanzahl*LED_Strom
                |                      |
            LED-Anoden        Zeile aus TPIC6B595

Wer einfach nur ein simples Lauflicht haben will, ohne dafür gleich einen Microcontroller zu programmieren, muss wohl mindestens 2 ICs verwenden. Entweder einen Oszillator (74HC14, TC4S584, NE555 oder ganz besonders schlau eine Blink-LED am PullUp als Oszillator, den U880B gibt es ja leider nicht mehr) und einen Zähler mit Decoder (CD4017, erlaubt auch weniger als 10 LEDs durch Rückführung eines Ausgangs an RST, CD4022) oder ein Oszillator mit Zähler (CD4060) und Decoder (CD4028). An Q9 auch eine LED, Q1+Q8 parallel an eine LED, ebenso Q7+Q2, Q6+Q3, Q5+Q4 für Knight Rider K.I.T.T. Lauflicht. Geht der 270R Widerstand der LED nicht an GND sondern an den Ausgang des NE555, blitzen die LEDs, vor allem wenn R1 gross im Vergleich zu R2 ist.

  +-----+---+-----------+----- +5V bis 9V
  |     |   |           |
  |     |   |    +------(-----270R--+
  |     |   |    |      |           |
 R1     |   |    |  +-------+  LEDs |
  |   +-------+  |  |     Q0|--|>|--+
  +---|DIS    |  |  |     Q1|--|>|--+
 R2   | NE555 |  |  |     Q2|--|>|--+
  +---|TRG OUT|--+--|CLK  Q3|--|>|--+
  +---|THR    |     |     Q4|--|>|--+
  |   +-------+     |     Q5|--|>|--+
  C       |         |     Q6|--|>|--+
  |       +---------|/EN  Q7|--|>|--+
  |       |         |     Q8|-----+
  |       |      +--|RST  Q9|--   |
  |       |      |  +-------+     |
  |       |      |      |         |
  |       |      +------(---------+
  |       |             |
  +-------+-------------+------ GND

  +------+  7441                                                 LEDs
 -|A   Q0|-----------------------------------------------------+-|<|-+-62R-LM317-- +30V
 -|B   Q1|-----------------------------------------------+-|<|-+     |    out| in
 -|C   Q2|-----------------------------------------+-|<|-+           +-------+
 -|D   Q3|-----------------------------------+-|<|-+                        adj
  |    Q4|-----------------------------+-|<|-+
  |    Q5|-----------------------+-|<|-+
  |    Q6|------------------+|<|-+
  |    Q7|------------+-|<|-+
  |    Q8|------+-|<|-+
  |    Q9|--|<|-+
  +------+  

Es geht auch ganz analog mit einem Sinus- oder Dreieckoszillator (XR2206, ICL/XR8038) und einer Leuchtpunktanzeige wie LM3914 (http://www.national.com/ ), aber obwohl der LM3914 mit 3V auskommt, brauchen die XR mindestens 10V.

Und wer einfach nur einen Zähler mit Grossanzeige will (oft gefragt) kann aus mehreren LEDs in Reihe die Segmente bilden und einen mit bis zu 15V versorgten up/down-Zähler CD40110 nehmen (http://www.elpro.org/).

  +++++++---+++++++--GND
  |||||||   |||||||K
  DDDDDDD   DDDDDDD  <- 1 - 6 LEDs 
  |||||||   |||||||A    in Reihe 
  |||||||   |||||||
  RRRRRRR   RRRRRRR  <- passender VCC
  |||||||   ||||||| Vorwiderstand  |
  |||||||   |||||||               10k
 +-------+ +-------+ 40106         |
 | 40110 |-| 40110 |--o<|--+--47k--+
 +-------+ +-------+       |       |
   |    |    |    |       47n  Taster hochzählen +1
   |    |    |    |        |       |
   |    |    |    |       GND     GND
   |    |    |    |
   |    |    |    +---o<|-- (wie oben) Taster setzen 1
   |    |    |
   |    +----)--------o<|-- (wie oben) Taster setzen 10
   |         |
   +---------+--------o<|-- (wie oben) Reset

Und elektronische Würfel:

gehen manchmal kaputt und müssen ersetzt werden, oder man möchte eigene Geräte bauen, und praktischerweise fertige Fernbedienungssender verwenden. Um die Codes herauszufinden, klemmt man ein Oszilloskop an die Sende-LED einer vorhandenen Fernbedienung und protokolliert die Impulse und deren Trägerfrequenz. Es gibt viele verschiedene Sendeverfahren, eine gute Quelle ist hier: http://www.mikrocontroller.net/articles/IRMP

Wenn man den üblich sparsambilligen HiFi-Geräten einige Tasten von der Fernbedienung auf die Frontplatte bauen will, nimmt man eine zweite Fernbedienung (oder zumindest deren Chip oder man programmiert einen uC denselben Job zu tun), baut deren Tasten in die Frontplatte, entfernt die Sende-LED und schliesst deren Zuleitung an den Ausgang des IR Empfängers des Geräts per wired-or an (dabei muss man die Potentiale beachten, aber ihr erkennt sicher das Prinzip).

Möchte man ein nicht-fernbedienbares Gerät fernsteuern, nimmt man eine bestehende Fernbedienung und den dazu passenden Empfängerchip (oder programmiert einen uC dasselbe zu tun), lässt von jedem dekodierten Ausgang einen CD4066 Analogschalter schalten, der den jeweils gewünschten Taster im Gerät überbrückt. VDD/VEE des CD4066 kommt an die höchste/niedrigste Betriebsspannung des steuernden Geräteteils. So muss man sich keine Gedanken machen um eine eventuelle Multiplexabfrage der Tasten des Geräts. Potis muss man natürlich durch Motorpotis und entsprechende Ansteuerung ersetzen.

Universell lernfaehige Fernbedienung:

Empfänger:

IR-Einschalter fuer PC

Funkfernsteuerung 4 x analog 10 bit, 8 digital, mit Conrad-Modulen

Funkfernsteuerung chinesischer Spielzeugautos seziert:

Siehe Application Note 1707.pdf "Power Supply Design Basics" von http://www.st.com/ und "Linear & Switching Voltage Regulator Handbook" HB206/D von http://www.onsemi.com/ mit sehr detaillierter und begründeter Siebkondensatorauswahl, Kühlkörperberechnung, Leiterplattenlayouttipps, Transistorparallelschaltung, Schaltnetzteilauswahlkriterien, und allein 20 Seiten Erklärung wie man einen Transistor auf einen Kühlkörper schraubt. Ebenso AN1040/D (z.B. in DL111-D enthalten) von Motorola mit seitenlangen Montageanweisungen und Wärmewiderstandsberechnungen auch für exotische Transistorgehäuse mit vielen Messwerten und Zahlenangaben zu Isolatoren.

Alles was mit dem Stromnetz verbunden wird muss besonders sorgfältig aufgebaut werden, damit auch beim mehrmaligen Runterfallen keine Gefahr besteht. Bei Schutzklasse I ist ein Metallgehäuse mit dem Schutzleiter verbunden. Geht innendrin ein Kabel ab, gibt es einen Kurzschluss mit dem Gehäuse und die Sicherung fliegt raus, aber für den Menschen bestand keine Gefahr. Schutzklasse II hat einen 2-poligen Eurostecker und Plastikgehäuse und alles ist doppelt gesichert: Selbst wenn ein Draht abgeht oder eine Isolation durchschmurgelt, darf damit keine Netzspannung an berührbare Kontakte kommen. Alles was galvanisch getrennt ist und maximal 25V~ oder 60V= bringt, darf nach Schutzklasse III berührbar sein. Eine Funksteckdose hat einen berührbaren Schutzleiterkontakt und ist daher Schutzklasse I und darf kein Doppelquadrat tragen, ähnlich wie eine Master-Slave Steckdose. Braucht man Schutzklasse II muß die eingebaute Schukosteckdose einen Deckel bekommen. Siehe BGI 5090, Ausgabe 2006, Kapitel 7.2 . Nach DIN VDE 0100-410 ist die DAUERND zulässige Berührungsspannung bei DC 120V. Allerdings ist bereits ab 60V ein Basisschutz gefordert (z.B. ein Gehäuse). Kondensatoren mit mehr als 1Ws Ladung müssen mit einem Parallelwiderstand versehen sein der sie in weniger als 1 Minute entlädt (auf unter 60V). Ladungen bis 45mC sind für Spannungen bis zu 15 kV erlaubt, gespeicherte Energie von 350mJ darüber. Oder der Strom ist auf unter 2mA zu begrenzen.

Merkwürdigerweise gibt es, seit dem sich Firmen mit CE Bapperl selbst die Zulässigkeit ihrer Geräte zusprechen, Metallgehäuse ohne Schutzerde in denen 230V an der Platine liegt, so das schon eine abgefallene Schraube an der falschen Stelle eingeklemmt zu einen 'heissen' Gehäuse führt. Solchen Pfusch sollten Hobbybastler lieber lassen. Consumerschrott ist leider nicht immer ein Vorbild für preiswerten, einfachen Aufbau (aber oftmals doch, dazu muss nur eine Plastikkarte zwischen Platine und Gehäuse geschoben werden :-). Lichterketten, bei denen nach Glasbruch der kleinen Lämpchen (und wem ist das noch nicht passiert...) 230V offen rumliegen, weil sich der Hersteller den Trenntrafo gespart hat, oder Toaster, die ein festgebackenes Toast verbrennen, wenn man es nicht schnell - autsch - mit dem Frühstücksmesser rauspult - wo die 230V an den Heizwendeln nicht mal 1 cm weit weg sind, weil der Hersteller ein Ceranglas gespart hat, halte ich aber für vorsätzlichen Mord, die Toaster sind übrigens nur durch eine Ausnahmeregelung zulässig bei denen die Lobby bestimmt gejammert und bestochen hat.

EN 61010 (Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte), EN 60335 (Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch, EN 60950 (Sicherheit von Einrichtungen der Informationstechnik), 72/23/EEC (Niederspannungsrichtlinie), 2004/108/EC (EMV-Richtlinie), 93/68/EEC (Richtlinie zur CE-Kennzeichnung), 85/374/EEC (Produkthaftungsrichtlinie).

Bei Telekommunikation, Aufzügen, Schienenfahrzeugen, Medizintechnik: 98/37/EC (Maschinenrichtlinie), EN 60601 (Medizinische elektrische Geräte) = UL60601 (Medizin) http://www.psui.com/1upower/pdf/906_ref.pdf , 93/42/ECC (Richtlinie für medizinische Geräte), 98/79/EC (Richtlinie für in-vitro Diagnostik), 94/9/EC (ATEX-Richtlinie), 2001/95/EC (Produktsicherheitsrichtlinie). http://www.bbr-service.de/umrichter.pdf http://www.brand-rex.com/espana/getFile.php?fileType=TUTORIAL&id=238 EN 61000-4-5 beschreibt, welche Surges das Gerät überstehen muss, EN 61000-3-2 beschreibt die zulässigen Oberwellen bei Netzversorgung, ab wann ein Netzteil also eine PFC enthalten muss DIN EN 61000-4-x misst die Störfestigkeit bei 80-1000MHz mit 10V/m, oder 3V/m bei 1,4 bis 2,7GHz. Dazu kommen halt auch die Tests mit elektrostatischer Entladung gegen das Gehäuse mit +/- 4kV Kontaktentladung, sowie +/- 8kV Luftentladung. Dann noch die Surge-Tests auf den Netz- und Signalleitungen.

und EN 61000-3-3 die Spannungsschwankungen und Flicker, (EN 50081-2) EN 61000-6-4 Funkstörungen im Industriebereich, (EN 50081-1) EN 61000-6-1 Störfestigkeit im Wohnbereich, Geschäfts- u. Gewerbebereich und in Kleinbetrieben, EN 61000-6-3 Funkstörungen im Wohnbereich, (EN 50082-2), EN 61000-6-2 Störfestigkeit im Industriebereich, (EN 50082-1). Die EN61000-6-2 beinhaltet eigentlich nur eine Zusammenstellung von Normen der EN61000-4-x Reihe, deswegen ist die 6-2 auch nur wenige Seiten stark.

EMV-Richtlinie (EMC) 2004/108/EG

EMV-Normen

Die Niederspannungsrichtlinie fordert, daß zu jedem Produkt eine technische Dokumentation angelegt werden muss und legt in Anhang III die Art der darin enthaltenen Informationen und Dokumente fest. Sie dient dem Nachweis, dass die Sicherheit eines Produktes richtig beurteilt wurde. Sie muss für 10 Jahre nach der Herstellung des letzten Produkts unverändert aufbewahrt werden.

Netzteilbau:

Für bestimmte Ausgangsspannungen tun es Festspannungsregler-ICs sehr gut, der bekannteste ist Fairchild's uA7805, auch als UA7805 von Texas Instruments, LM7805 von National Semiconductors, L7805 von ST Microelectronics und unter ähnlichen Namen von anderen Herstellern zu bekommen, und als 7812 und 7815 u.s.w. für andere Spannungen zu bekommen, vereinfacht schreiben wir 78xx.

MC78LCxx für 80mA, 78Lxx für 0.1A, MC78FCxx für 120mA, TA78DLxx für 0.25A low drop, AN78Nxx für 0.3A, 78Mxx für 0.5A, 78xx für 1A, 78Sxx für 2A (KA278RxxC abschaltbar), 78Txx für 3A, 78Hxx für 5A, CS5207 für 7A, CS5208 für 8A, 78Pxx für 10A an einem Graetz-Brückengleichrichter.

   Trafo  Gleichr.          +-----+ 
 o--+ +---+-|>|-+---+----+--|78?xx|--+-- OUT
    | |   |     |   |    |  +-----+  |
    S:S +-(-|>|-+   |    |     |     |
    S:S | |       Elko 330nF   |   100nF
    S:S | +-|<|-+   |    |     |     |
    | | |       |   |    |     |     |
 o--+ +-+---|<|-+---+----+-----+-----+-- GND
(Trafo, Gleichr. und Elko = Steckernetzteil)

   Trafo  4*1N4001              +-----+ 
 o--+ +-----+-|>|-+----+-----+--|LM317|--+---+-- OUT
    | |     |     |    |     |  +--+--+  |   |
    S:S  +--(-|>|-+    | +   |     |    240R |
    S:S  |  |         Elko  330nF  +-----+  4u7
    S:S  |  +-|<|-+    |     |   Poti5k      |
    | |  |        |    |     |     |         |
 o--+ +--+----|<|-+----+-----+-----+---------+-- GND

     +-----+
 ----|LM317|--+---+
     +-----+  |   |
        |    240R |
        |     |   |
        +-----+  Last
        |     |   |
        |    R1   |
        |     |   |
    NPN >|-1k-+---+
       E|     |
        |   Shunt (für 0.6V Spannungsabfall bei Nennstrom)
        |     |
 -------+-----+

     +-----+
 ----|LM317|--+---+
     +-----+  |   |
        |    240R |
        |     |   |
        +-----+  Last
        |     |   |
        |    R1   |
        |     |   |
        |     +---+
        |     |
        |   2*Shunt (für 1.2V Spannungsabfall bei Nennstrom)
        |     |   
    NPN >|-1k-+
       E|     |
        |   Shunt (für 0.6V Spannungsabfall bei Nennstrom)
        |     |
 -------+-----+

     +-----+
 ----|LM317|--+----+-----+
     +-----+  |    |     |
        |    240R 47k    |
        |     |    |     |
        +-----+    +-|>|-+
        |    E|    |     |
        | PNP >|---+     |
      Poti    |    |    Last
        |     |   10uF   |
        |     |    |     |
 -------+-----+----+-----+

   Trafo  Gleichrichter    +-----+ 
 o--+ +-|>|-+------+----+--|78?xx|--+-- OUT
    S:S     |      |    |  +-----+  |
    S +-----(--+ Elko 330nF   |   100nF
    S:S     |  |   |    |     |     |
 o--+ +-|>|-+  +---+----+-----+-----+-- GND

Wenn man aus einem Trafo mit 2 Wicklungen umschaltbar die einfache oder doppelte Spannung erhalten möchte, geht diese Schaltung, die zwischen Grätz-Brücke und Mittelpunktgleichrichtung umschaltet:

   Trafo  Gleichrichter    
 o--+ +--------+-|>|-+---------+-- +
    | |        |     |         |
    S:S  +-|>|-+     |         |
    S:S  |           |         |
    S +--(-----------(---+   Elko
    S:S  |           |   |     |
    S:S  +-|>|-+     |   |     |
    | |  |     |     |   |     |
 o--+ +--(-----+-|>|-+   o\    |
         |                 \o--+-- GND
         +---------------o

Wenn man eine positive und eine negative Versorgungsspannung braucht, reicht ein Trafo. Wenn er 2 Wicklungen hat geht:

 o--+ +-----+-|>|-+---+--- + (7805)
    | |     |     |   |
    S:S  +--(-|>|-+   |
    S:S  |  |         C1  (C1, C2: 4700uF ergibt 2V Ripple = 'Kondensatorverlust' bei 1A Belastung)
    S:S  |  +-|<|-+   |
    S:|  |        |   |
    S:+--+----|<|-+---+
    S:                +-- Masse
    S:+-----+-|>|-+---+
    S:|     |     |   |
    S:S  +--(-|>|-+   |
    S:S  |  |         C2
    S:S  |  +-|<|-+   |
    | |  |        |   |
 o--+ +--+----|<|-+---+--- - (7905)

                         +-----+
 o--+ +-----+-|>|-+---+--|LM317|---+-- +
    | |     |     |   |  +--+--+   |
    S:S  +--(-|>|-+   |     +--R1--+
    S:S  |  |         C1    R2     |
    S:S  |  +-|<|-+   |     +--|>|-+ (1N4001)
    S:|  |        |   |     |      C3
    S:+--+----|<|-+---+-----+------+
    S:                   +-----+   +-- GND
    S:+-----+-|>|-+---+--|LM317|---+
    S:|     |     |   |  +--+--+   |
    S:S  +--(-|>|-+   |     +--R3--+
    S:S  |  |         C2    R4     |
    S:S  |  +-|<|-+   |     +--|>|-+ (1N4001)
    | |  |        |   |     |      C4
 o--+ +--+----|<|-+---+-----+------+--- -

 o--+ +--+---|>|-+---+-- + (7805)
    S:S  |       |   |
    S:S  | +-|>|-+   C1   (C1, C2: 4700uF ergibt 2V Ripple = 'Kondensatorverlust' bei 1A Belastung)
    S:S  | |         |
    S:+--)-)---------+-- Masse
    S:S  | |         |
    S:S  +-)-|<|-+   C2
    S:S    |     |   |
 o--+ +----+-|<|-+---+-- - (7905)

Die Schaltung taugt auch, wenn man doppelte und halbe Spannung aus einem Trafo mit 2 Wickungen braucht:

   2 x 9V~              +----+
 o--+ +--+---|>|-+---+--|7812|--+--------------- +12V
    S:S  |       |   |  +----+  |
    S:S  | +-|>|-+   C1    |  100nF
    S:S  | |         |     |    |    +----+
    S:+--)-)---------+-----(----(----|7805|--+-- +5V
    S:S  | |         |     |    |    +----+  |
    S:S  +-)-|<|-+   C2    |    |       |  100nF
    S:S    |     |   |     |    |       |    |
 o--+ +----+-|<|-+---+-----+----+-------+----+-- GND

 http://www.mikrocontroller.net/topic/272842#2861322

   2 x 9V~
 o--+ +--+---|>|-+-------+--------------- +24V unstabilisiert
    S:S  |       |       |
    S:S  | +-|>|-+       C1
    S:S  | |             |    +----+
    S:+--)-)---------+---(----|7805|--+-- +5V
    S:S  | |         |   |    +----+  |
    S:S  +-)-|<|-+   C2  |       |  100nF
    S:S    |     |   |   |       |    |
 o--+ +----+-|<|-+---+---+-------+----+-- GND

Wenn der Trafo nur eine Wicklung hat (aber genug, um nicht zu sagen zu viel VA Leistung), geht

 o--+ +--+-|>|-+-- + (7805)
    S:S  |     |
    S:S  |     C1   (C1, C2: 10000uF ergibt 2V Ripple = 'Kondensatorverlust' bei 1A Belastung)
    S:S  |     |
 o--+ +--)-----+-- Masse
         |     |
         |     C2
         |     |
         +-|<|-+-- - (7905)

 o--+ +--+-------|>|-+--+-- + (7805)
    | |  |           |  |
    S:S  |     +-|>|-+  C1
    S:S  |     |        |
    S:S  +-----)-|<|----+
    | |  |     |        |
 o--+ +--(-----+-|<|----+-- Masse
         |     |        |
         |     C2       C3
         |     |        |
         +-|<|-+-|<|----+-- - (79L05)

> 48V Phantomspeisung aus 2 * 18V Trafo

      +-|>|-+--|>|--------+-- + (LM317HV für 48V, 20mA)
      |     |             |
      |     C4            C3
      |     |             |
 o--+ +--+--(--|>|--+--+--)-- + (7815)
    | |  |  |       |  |  |
    S:S  |  +--|>|--+  C1 |
    S:|  |  |          |  |   
    S:+--)--)----------+--+-- Masse
    S:|  |  |          |
    S:S  +--)--|<|--+  C2
    | |     |       |  |
 o--+ +-----+--|<|--+--+----- - (7915)

 in --+---R1---+----------+
      |        |          |
      |       10R         |
      |        |          |E
      1R       +---------|< PNP-Leistungstransistor (kein Darlington)
      |        |          |
      | 1N5401 |  +----+  |
      +---|>|--+--|78xx|--+-- out
               |  +----+  |
             330nF  |    100nF
               |    |     |
 GND ----------+----+-----+-- GND

Einfache Netzteile berechnen lassen:

Der Trafo muss auch bei 10% Netzunterspannung (0.9) nach Gleichrichtung (1.414) eine Spannung liefern, die die gewünschte maximale Ausgangsspannung um die Verluste des Spannungsreglers (2.5V drop out), der Gleichrichterdioden (2*1V) und dem Elko (0.8 = 80% gehalten = 20% Ripple) übersteigt.

also für ein 5V/1A Netzteil mit 7805 als Regler: 9V Trafo. Trafos dürfen im Kurzzeitbetrieb stärker belastet werden:

Der Elko soll bei Maximalstrom die Spannung nach dem Gleichrichter auf < 20% glätten, bei 9V Trafospannung und 1 Ampere Maximallast also 4700uF. Für 10% Ripple wären schon satte 10000uF notwendig (<10% Ripple ist eher unüblich, der kleinere Stromflusswinkel führt dann zu verstärkten Verlusten im Trafo, für die er nicht berechnet ist). Bei 50Hz nach Vollwellengleichrichtung, also 100Hz Ripple oder 0.01s, ist die Formel ganz einfach:

                                           Volllaststrom
 Siebelkogrösse [in Farad] = -----------------------------------------
                             (Trafospannung * 1.4 - 2) * (Ripple in %)

Wenn das Netzteil sich nicht durch den Ausfall von ein paar Halbwellen des 230V~ Netzes stören lassen soll, wie es beim Anlaufen von schweren Maschinen der Fall sein kann, muss der Elko grösser gewählt werden. Bei 1 Halbwelle also doppelt so gross, bei 3 Halbwellen 4 mal so gross. Zu Hause testet man das, in dem der Staubsauger in derselben Steckdose eingeschaltet wird, und ein RESET-Controller den Spannungsregler-Ausgang unter Volllast prüft. Es gibt auch ein Limit für die Siebelkogrösse, meist durch den Gleichrichter und dessen Spitzenstrom vorgegeben, z.B, im Diotec Datenblatt des B..C3700/2200:

Der Elko muss dabei die gleichgerichtete (+41% = *1.414) Leerlaufspannung (ca. +15% = *1.15) des Netztrafos bei 10% Überspannung (*1.1) im Netz aushalten, also in unserem Fall:

Kleine Trafos produzieren oft hohe Leerlaufspannungen, also im Notfall messen: Trafo+Gleichrichter+spannungsfesten Elko fast beliebiger Kapazität dran, keine Last und dann messen und zur Sicherheit *1.1 (=10% Netzüberspannung) nehmen. Aber bereits eine geringe Last (LED als Kontrollleuchte) bringt die Spannung meist in akzeptable Regionen, weil sich ganz schnell der Diodenspannungsabfall einstellt. Und Trafos mit grossem Leerlaufspannung/Nennspannung Quotienten haben einen hohen Innenwiderstand und belasten somit die Gleichrichterdioden viel weniger, weil der Stromflusswinkel viel grösser ist als bei Trafos mit niedrigem Innenwiderstand. Beispielwerte für Leerlaufspannungsüberhöhung handelsüblicher Trafos:

 vergossen   Flachtrafo  offene Bauweise
 2VA   +35%  3.5VA +35%   12VA +34%
 3.2VA +32%  7VA   +38%   24VA +23%
 5VA   +32%  14VA  +30%   36VA +18%
 10VA  +28%  30VA  +14%   48VA +16%
 16VA  +22%               72VA +14%
                         108VA +11%
                         150VA +10%

Wenn man ein Netzteil Surge und Burst Tests unterwirft, kann die Wicklungskapazität des Trafos hohe Spannungen auf Sekundärseite übertragen, die die Sperrspannung der Dioden des Brückengleichrichters überschreiten können. 10 bis 100 nF parallel zu jeder Diode koppeln diese auf den Ladeelko, so dass die Dioden überleben. Die Kondensatoren bekämpfen auch die Störungen, die entstehen, weil die Diode nicht sofort sperrt, wenn die Trafospannung die Elkospannung unterschreitet, sondern erst Strom in Gegenrichtung fliessen lassen, der dann abrupt gestoppt wird, was Nadelimpulse erzeugt, die über den Siebelko hinweg die Schaltung stören können. Zudem verhindern sie die Gleichrichtung hochfrequenter Einstreuungen.

Der Chip des Spannungsreglers darf bei der anfallenden Verlustleistung von Maximalstrom*(1.57*Trafospannung-2-minimaleAusgangsspannung) Watt (hier 7.13 Watt) nicht über 150 Grad heiss werden (Tj im Datenblatt), also braucht er einen Kühlkörper dessen Wärmewiderstand bei 40 Grad Umgebungstemperatur zusammen mit dem Wärmewiderstand des Gehäuses (TO220: 5 K/W) nicht über (150-40) / 7.13 - 5 liegt, also hier 10 Kelvin/Watt. Da Kühlkörper selten so optimal eingebaut sind, das ihre Werbe-Datenblattwerte erreicht werden, nimm ruhig einen dickeren Kühlkörper von 5 K/W. Immerhin enthalten die 78xx eine Übertemperaturschutzschaltung. Fehlt diese, muss man mal einen Dauerlauftest unter den ungünstigsten Bedingungen machen und bei Überhitzungsgefahr eine Temperatursicherung dranschrauben. Ist ein geschlossenes Gehäuse drumrum ist die Umgebungstemperatur der Bauelemente in diesem Gehäuse natürlich höher als draussen. Wenn der Wärmewiderstand des Gehäusematerials vernachlässigbar ist und nur der Wärmeübergang der Oberflächen zählt, kann man von 3W/(m˛K) ausgehen, ein 10x10x10cm3 Gehäuse wird bei 10 Watt innen also um 60K wärmer.

Für quadratisches 2mm starkes Alublech bei senkrechter Montage, freier Luftzirkulation und mittiger Montage der Wärmequelle gilt in etwa:

Seitenlänge (mm)  Wärmewiderstand (K/W)
25                100
30                60
40                40
55                20
80                10
100               7
120               5,5
150               4
200               3

Der Trafo muss die LEISTUNG liefern können, den die Schaltung maximal benötigt, hier 5 Watt Ausgangsleistung + 7.13 Watt für den Regler + 1.4 Watt für den Gleichrichter ergeben ~14 Watt. Also 14VA, das sind bei 9V ca. 1.6A. Diesen meist so 1.4 bis 1.8 mal höheren Strom am Trafo vergessen die meisten. Da der Strom im Trafo in Pulsen fliesst (90% der Zeit gar nicht, 10% der Zeit läd der 10fache Nominalstrom den Elko auf) und die Verlustleistung durch den Widerstand des Kupferdrahtes quadratisch vom Strom abhängt, also (10% von 10*10) = 10 mal höher ist als bei Gleichstrom (den's beim Trafo nicht gibt, aber RMS), ist der benötigte Trafo sogar noch grösser. Folgende Korrekturfaktoren nennen Trafohersteller, um vom Strom, den man dem Ladeelko entnehmen will, auf den Strom zu kommen, den der Trafo nach Aufdruck (also als RMS-Wert) liefern können muss:

 1 Wicklung 1 Diode Halbwellengleichrichter: Trafo Strom = 2.3 * Last Strom
 1 Wicklung mit Mittenanzapfung 2 Dioden: Faktor 1.2 pro Wicklung
 1 Wicklung 4 Dioden Graetz Brückengleichrichter: Faktor 1.8
 1 Wicklung 2 Dioden Villard Spannungsverdoppler: Faktor 4

 M55/20: 11VA
 EI84/28: 50VA
 UI70/20: 70VA
 UI75/25: 100VA

Trafos gibt es mit maximaler Innentemperatur von 130, 155 oder 180 GradC, die halten bei der Temperatur dann im Mittel 10 Jahre. 10 GradC weniger verdoppelt die Lebensdauer, es lohnt sich also, sie nicht voll auszulasten. Grössere Trafos übertragen bei 50Hz so 70W/kg, kleinere deutlich weniger. Kleinere Trafos haben auch einen deutlich schlechteren Wirkungsgrad, unter 10VA problemlos unter 50%, während grosse Trafos über 1000VA oft über 99% kommen.

 Temperaturklassen der Isolationsmaterialien gemäss IEC 85
 Temperaturklasse  Max. Temperatur (C°)
  Y 90
  A 105
  E 120
  B 130
  F 155
  H 180
  200 200
  220 220
  250 250

Besser ist immer eine im Trafo eingewicklete Temperatursicherung, aber wenn der Trafo keine besitzt, wie bei vielen aus dem Versandhandel, dann muss man wohl oder übel eine Feinsicherung anbringen. Die primäre Sicherung probiert man am besten aus: Netzteil anschliessen, voll belasten und Primärstrom messen. Eine träge Sicherung mit 1.25 bis 2 fachem Strom nehmen. Sie darf beim Einschalten des voll belasteten Netzteils noch nicht durchbrennen. Wenn man aber den Elko auf Sekundärseite kurzschliesst, und dann das Gerät einschaltet, sollte sofort die Sicherung durchbrennen. Hat der Trafo mehrere Sekundärwicklungen, muss die primäre Sicherung ja bei Kurzschluss jeder einzelnen durchbrennen. Tut sie dies nicht, sind auch Sicherungen sekundär angezeigt. Bei kleinen Trafos (unter 10VA) ist der Draht der primären Wicklung so dünn, daß er selbst als Sicherung im Falles eines wegen Überhitzung schmelzenden Trafos fungiert, eine extra Sicherung ist nicht notwendig.

Von: Bernd Wiebus 14.7.2008

Achtung: (5x20 und 6.3x32 mm Fein-)sicherungen werden nach europäischem Standard mit der Stromstärke bedruckt, die die Sicherung noch sicher führen kann, nach amerikanischem Standard mit der Stromstärke, bei der sie sicher auslöst, Umrechnungsfaktor ca. 1.4 laut einem Fachartikel von Wickmann (nicht mehr verfügbar seit dem Wickmann von Littlefuse aufgekauft wurde).

Wenn man die Bauteile (Trafo, Kühlkörper) unterdimensioniert, sollte man Temperatursicherungen (meist 105 Grad) einbauen. Ein Netzteil ist unterdimensioniert, wenn es keinen Dauerkurzschluss aushält, also zählt nicht der Nennausgangsstrom (hier 1A), sondern die Strombegrenzung des Spannungsreglers (hier 1.5A). Man kann auch einen PTC (z.B. Polyfuse) verwenden, um eine unkaputtbare Strombegrenzung zu erreichen.

Also kauft Steckernetzteile, so lange die möglich sind, bei FRIWO, die 28% aller weltweiten Handyladenetzteile produzieren, z.B. kosten die im Schnitt 1.13 EUR und bringen 3 ct Gewinn lt. Geschäftsbericht.

Ab 75W gilt EN61000-3-2, und deren Grenzwerte für Oberschwingungsströme lassen sich mit einem einfachen Netztrafo nur schwer erfüllen, so bald ihm eine klassische Gleichrichterschaltung folgt.

Ansonsten wird jeder seine eigenen Anforderungen an so ein Netzteil haben. Spannungsbereich (der eine will 0-30V, der andere 10-300V), Strom (je mehr je besser aber auch teuer), Genauigkeit (normalerweise nicht besonders hoch, aber es gibt Ausnahmen), Ausregelgeschwindigkeit (es gibt furchtbar langsame Netzteile), beständig gegen induktive (Überspannung durch Zündfunke beim Abschalten einer Spule, abgefangen durch rückwärtsleitende Diode über dem Regeltransistor) und hochfrequente (Drossel am Ausgang soll verhindern das Hf hoher Leistung ins Gerät zurückfliesst) Lasten, digital einstellbar per RS232/IEEE488, eventuell mit Zurückübermittlung der aktuellen Messwerte. Auch interessant ist der Fall, in dem an den Ausgang eines auf 30V und 350mA eingestellten Labornetzteils eine 1W LED angeschlossen wird. Wenn dabei das Netzteil am Ausgang einen dicken Elko hat, der eine zu langsame Regelschaltung kaschieren soll, brennt die LED trotz der eingestellten Strombegrenzung durch, weil sich erst mal der Elko mit weit mehr als den eingestellten 350mA entlädt. Also auf einen möglichst kleinen Elko direkt am Ausgang des Netzgeräts achten.

Beim Preisvergleich (boh sind fertige Labornetzteile teuer, ähm die Bauteile alleine kosten auch so viel, es sei denn man schlachtet einen dicken HiFi-Verstärker, von dem meist Gehäuse, Trafo, Gleichrichter, Elkos, Leistungstransistoren, Potis, Knöpfe, Kühlkörper und OpAmps zu verwenden sind, insbesondere für ein Netzteil mit positivem und negativem Ausgang, aber Achtung: Aus einen 4*120-Watt Verstaerker wird kein 2*30V/8A Netzteil, Verstärker-Angaben sind durch RMS-Angaben nach oben geschönt, nachrechnen) sollte man die verbilligenden Tricks der Hersteller kennen: Ich habe hier z.B. die Wuchtbrumme PS2403D von Conrad. Aus der Referenz LM336 regelt Strom und Spannung ein RC1458 über LEDs verodert per TIP31C einen 2N3773 auf SK02/100mm Kühlkörper. Das geht nur, weil der 2*160VA Trafo per Relais in 3 Stufen umgeschaltet wird, ansonsten könnte weder der Kühlkörper noch der Transistor die Leistung aushalten. Dafür merkt man schon beim Drehen am Spannungsknopf, wie das Gerät beim Umschalten aus der Regelung fällt. Und wenn ein 12V Akku dranhängt, leuchtet eine LED auch, wenn der Netzstecker draussen ist. Schliesst man eine Dauerlast bei ungünstiger Spannung an, so das am 2N3773 eine hohe Verlustleistung abfällt, reicht trotz Trafoumschaltung der Kühlkörper nicht und es nützt nichts das auf ihm ein Thermoschalter als Übertemperaturschutz geschraubt ist: Der Transistor legiert wegen Überhitzung zuerst durch, und nimmt den OpAmp gleich mit, wenn man dann den Spannungsreglerknopf auf 0V stellt. So was kann man natürlich billiger bauen, als ein Gerät, das bei geringer Ausgangsspannung die volle Trafospannung am Ladeelko hält, um in Mikrosekunden nach Belastungsende auf volle Ausgangsspannung kommen zu können (was man aber auch nur selten braucht). Aber teure Netzteile sind nicht unbedingt besser, das Hameg HM7042-5 macht z.B. Überspannungsspitzen beim Ein- und Ausschalten.

Die moderne Konstruktionsweise von diskreten linearen Labornetzteilen regelt vor der Last. Es profitiert von einem Hilfstrafo der nach Gleichrichtung und Siebung eine potentialfreie Hilfsspannung für den Regelteil liefert, die zur besseren Brummunterdrückung mit einem Festspannungsregler VReg geregelt werden kann, aber nicht muss. Über R1 wird eine Referenz Ref versorgt, wenn man nicht gleich die Hilfsspannung aus VReg als genau genug annimmt. Die Hilfsspannung fliesst über R2 in die Basis der NPN Ausgangsleistungstransistoren T1 und T2 und steuert diese durch. R2 muss also klein genug sein, damit multipliziert mit der Stromverstärkung der Transistoren der maximale Ausgangsstrom erreicht werden kann. Damit R2 nicht zu klein und die Stromlieferfähigkeit der Hilfsspannung zu gross werden muß, bietet es sich an, für die Ausgangsleistungstransistoren eine Darlingtonschaltung einzusetzen. Übersteigt der maximale Strom und Spannung des Netzteils den sicheren Arbeitsbereich SOA und die Kühlfähigkeit eines Transistors, sind mehrere parallel zu schalten, was hier mit T1 und T2 angedeutet wurde, aber natürlich an die Bedürfnisse angepasst werden kann. Die halbwegs gleichmässige Verteilung des Stroms durch die Transistoren bewirken die Rs. Ein Spannungsabfall in Höhe der Referenzspannung von 1.2V ist ausreichend für bipolare (Darlington-)Transistoren und hält die Verlustleistung in den Rs in verträglichem Rahmen um 5 Watt, da mehr als 2A pro Transistor kaum realistisch sein werden. Bei MOSFETs muß man eher 5V ansetzen, es sei denn man verwendet laterale MOSFETs oder LogicLevel Typen, wo es auch 2.5V tun sollten. OpAmp V regelt die mit UPoti eingestellte Spannung, dabei erreicht man ene Ausgangsspannung in Höhe der Referenzspannung genau dann, wenn das UPoti den Widerstandswert von R3 bekommt. R4 ist zum Schutz des OpAmp-Eingangs wenn die Regelung nicht so hinhaut, und dient zusammen mit C1 als Kompensationsmöglichkeit der Regelung. OpAmp A begrenzt den Strom der als über die R zum Mittelwert summierter Spannungsabfall über den Rs gemessen werde. C3 dient der Kompensation der Regelschleife. Die Dioden D1 und D2 zur ODER-Verknüpfung kann man sich sparen, (wenn der V-OpAmp ODER der A-OpAmp den über R2 fliessenden Basisstrom von den Ausgangstransistoren nach Masse der Hilfsspannung ableitet, regelt das Netzteil runter) wenn man OpAmps mit Open Collektor Ausgang verwendet wie den TAE2453. Die gesparten 0.7V an den Dioden erlauben es in dem Fall, daß am Ausgang keine Darlingtons notwendig sind, dennoch mit single supply für die OpAmps auszukommen. Der Ausgangskondensator C wird ermittelt, in dem das Netzteil mit wiederholt schlagartig wechselnder Belastung geprüft wird und C auf minimalen Spannungseinbruch und maximale Nachregelgeschwindigkeit eingepasst wird. Im Spannungsbegrenzungsbetrieb in dem der V-OpAmp aktiv ist, wird C1 auf optimale Regeleigenschaften ohne Neigung zum Schwingverhalten bei reelen und komplexen Lasten ausgelegt, C2 wird angepasst im Strombegrenzungsbetrieb bei dem der A-OpAmp aktiv ist. Da die Regelung über eine Hilfsspannung versorgt wird und nichts mit der Leistungsspannnung zu tun hat (und falls im Fehlerfall doch, sind die Ströme durch R3, R4 und die R begrenzt, ich empfehle daher ab 10k für diese Widerstandswerte), kann das Netzteil recht weit dimensioniert werden, bis zu hunderten von Volt. Die Spannung des Leistungstrafos und Strombelastbarkeit des Netzteils wird nur durch die Ausgangsleistungstransistoren begrenzt. Der Strom durch R2 muß von jedem OpAmp einzeln nach Masse abgeleitet werden können. Man will einerseits einen möglichst hohen Basisstrom für die Ausgangstransistoren da dann nicht 3 hintereinandergeschaltet werden müssen sondern ein Darlington oder bei Kleinleistungsnetzteilen gar ein einzelner Transistor ausreicht, weil die schneller sind. Allerdings wird der Ansteuerstrom mitgemessen. Das heisst, daß normale OpAmps mit nur 20mA Ausgangsstrom ein eher niedriges Limit setzen. Auch das spricht für solche OpAmps wie den TAE2453. .

  +--+-----|>|--+------------------------------------------------------------------+------+
  |  |          |                                                                  |      |
  |  |  +--|>|--+                       optional +VCC                       +------(-----|< T2
  |  |  |       |                        +----+   |                         |      |      |E
  |  |  |       |     +--+-----|>|--+----|VReg|---+---R2---+--+-------------+-----|< T1   |
  |  |  |       |     |  |          |    +----+   |        C1 C2            |      |E     |
  |  |  |       |     |  |  +--|>|--+ +    |      R1       |  +-------------(--+---(--+   |
  S  |  |     + |     S  |  |       |      |      |        |  |             |  |   |  |   |
  S  |  |     Elko    S  |  |      Elko    |   +--+----+   |  +--|-\   D1   |  +-R-+  +-R-+
  S  |  |       |     S  |  |       |      |   |  |    |   |     |A >--|<|--+      |      |
  S  |  |       |     |  +--(--|<|--+      |  R3 Ref IPoti-(-----|+/        |      Rs     Rs
  S  |  |       |     |     |       |  >Z  |   |  |    |   |                |  x   |      |
  S  |  |       |     +-----+--|<|--+------+---(--+----+---(----------------(------+------+--o
  |  |  |       |   Hilfstrafo      |          |  |        |                |      |
  |  |  |       |                              |  +--10k---+-----|-\   D2   |      |
  |  |  |       |                  -VCC        |                 |V >--|<|--+      |
  |  |  |       |                              +----10k----------|+/               C       Ausgang
  |  |  |       |                              |                                   |
  |  +--(--|<|--+                            Upoti                                 |
  |     |       |                              |                                   |
  +-----+--|<|--+------------------------------+-----------------------------------+---------o
 Leistungstrafo

Glücklicherweise ist so eine negative Hilfsspannung leicht erzeugbar in dem an Position >Z eine Z-Diode eingebaut wird, z.B. 4V7 (der eventuell ein kleiner Elko parallel geschaltet wird um ihre dynamische Impedanz zu verringern). Dann liegt bei -VCC eine Spannung von -4.7V an, Masse vom Spannungsregler ist Masse und +VCC liefert die positive Versorgungsspannung für die OpAmps. Verwendet man keine single supply OpAmps ist so eine negative Hilfsspannung sowieso notwendig. Benötigt man eine bessere Stabilität, kann man natürlich ein split power supply mit 2 Spannungsreglern für die Hilfsspannung aufbauen, fängt sich damit aber eventuell Probleme ein wenn die negative Spannung vor der positiven zusammenbricht, weil der Regler dann nicht mehr den Strom aus den Leistungstransistoren abziehen kann, und die Ausgangsspannung hochläuft.

Wenn das UPoti eine Unterbrechung bekommt, regelt das Netzteil die Spannung hoch.

An Punkt x sind Hilfsspannung und Leistungsstromkreis verbunden. Der in die Basis der Leistungstransistoren fliessende Strom fliesst hier wieder in den Hilfsspannungstrafo zurück und nicht in die Last, wurde aber an den Rs mitgemessen.

Da selbst gesperrte Ausgangstransistoren noch immer etwas Strom durchlassen ist es notwendig, den Ausgang zu Belasten. Entweder durch Widerstände von Basis zu Emitter und einer Ansteuerspannung unter 0, oder durch einen Widerstand vom positiven Ausgang zum negativen Ausgang oder durch einen Widerstand von den Emittern vor dem Rs damit der Strom nicht mitgemessen wird zur negativen Hilfsspannung.

Legt man von aussen eine Ausgangsspannung an das Netzteil die höher ist als die eingestellte Spannung, werden die Transistoren verpolt belastet. Oftmals ist eine Diode in Rückwärtsrichtung in den Transistoren eingebaut oder von aussen dazugeschaltet, damit zumindest der BE-Durchbruch bei 7V verhindert wird. Allerdings lädt dann die Ausgangsspannung die Siebelkos im Netzteil und versorgt es selbst dann, wenn dessen Netzschalter ausgeschaltet wird, mit dem Risiko die maximale Spannung der Bauteile zu übrschreiten. Daher kann es sinnvoll sein, hinter die Ausgangstransistoren noch Dioden in Flussrichtung mit einer ausreichendes Sperrspannug einzufügen.

Schaltet man mehrere Netzteile in Reihe, kann es passieren, daß ein Netzteil dem anderen eine verpolte Ausgangsspannung verpasst. Dazu sollte eine Leistungsdiode in Sperrichtung an den Ausgang, damit nicht mehr als ca. 1V verpolt entstehen kann. Gegen einen Akku hilft das nicht, weil der keine Strombegrenzung hat. Eine Schmelzsicherung im Ausgangskreis mit einem Schmelzintegral welches kleiner ist als das der Diode kann das verhindern, die Verbindung zum Upoti muss aber näher an der Ausgangsklemme sitzen damit der Spannungsabfall an der Sicherung bei hohem Strom nicht mitgemessen wird (Nennstrom 3A, Absicherung 3.15A flink, Diode BY550 für 5A).

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                                                   |      |
                                           +-------(-----|< T2
                                           |       |      |E
                                 ----------+------|< T1   |
                                                   |E     |
                                           +--4k7--+      |
                                           |       |      |
                                           +--4k7--(------+
                                           |       |A     |A
                                           |     Diode  Diode
                                           |       |K     |K
                                  ---------(---+---(--+   |
                                           |   |   |  |   |
                                           |   +-R-+  +-R-+
                                           |       |      |
                                           |       Rs     Rs
                                           |       |      |
 --+-|<|--+---(--+----+---(--+-------------(---+---+------+--o
   |          |                            |   |   |K
   +---------------------------------------+   C Diode    Ausgang
  -VCC      Upoti                              |   |A
 -------------(--------------------------------+---+-Sich-+--o
              |                                           |
              +-------------------------------------------+

  +--+-----|>|--+---+----+------------------------+----+---o
  |  |          |   |    |                        R4   |
  |  |  +--|>|--+  Ref Upoti--+   +---------------+    C  Ausgang
  |  |  |       |   |    |    |   |               R3   |     
  |  |  |       |   +----+    |   |               +----+---o
  |  |  |       |   |        R5   |                    |
  |  |  |       |   |         |   +--|+\   D2          |
  |  |  |       |   |         |      |V >--|<|--+      |
  |  |  |       |   |         +---+--|-/        |      |
  S  |  |       |   |             C1            |      |
  S  |  |       +---(-----R2------+-------------+-----|I T1
  S  |  |       |   |             C2            |      |E
  S  |  |       |   R1            +-------------(---R--+
  S  |  |     Elko  |             |             |      |
  |  |  |       |   +----+        +--|-\   D1   |      |
  |  |  |       |   |    |           |A >--|<|--+      |
  |  +--(--|<|--+  Ref IPoti---------|+/               Rs
  |     |       |   |    |                             |
  +-----+--|<|--+---+----+-----------------------------+

Labornetzteil 24V/2A mit uA723 aus einem 24V/72VA Trafo

uA723 mit per 470 Ohm Poti einstellbarer Strombegrenzung ohne den beim uA723 üblichen Foldback und mit Sziklai-Darlington, damit der Spannungsverlust ab der Trafospannung nicht so gross wird, mit ab 0 einstellbarer Ausgangsspannung per 5k Poti. Ziel war, keine zusätzlichen OpAmps verwenden zu müssen, denn sonst hätte man den uA723 auch gleich ersetzen können. Da der uA723 maximal 660mW verträgt, sind bei 40V nur 15mA durch den inneren Transistor erlaubt (das passt auch zu den 25mA der Z-Diode an Pin 9) und der BD138 verträgt laut SOA auch nur 150mA bei 40V was mit 6 W aber schon einen Kühlkörper verlangt. Der 2N3055 verträgt 2A bei 40V und die 80 Watt sind Dank der 200 GradC maximal erlaubten Temperatur des TO3 Gehäuses mit einem 0.4K/W Kühlkörper abführbar, also einem üblichen CPU-Kühlkörper mit Lüfter, die Bauteile sind also gerade ausreichend um aus einem 24V~/72VA Trafo ein 24V 2A Netzteil zu bauen. Braucht man weniger Spannung, reicht ein 18V~ Trafo für 3A mit dem 2N3055. Die Parallelschaltung von 2 oder mehr Transistoren erleichtert die Kühlung und ist notwendig bei Plastiktransistoren wie BD249, erfordert aber Stromverteilungswiderstände an den Emittern. Die Ansteuerung muss nicht verändert oder neu berechnet werden, denn der Strom bleibt gleich, er teilt sich nur auf mehrere Transistoren auf.

Leider gibt es keine LED, die den Eintritt des Strombegrenzungsmodus anzeigt, und bevor nun jemand auf die Idee kommt, diese per extra OpAmp nachzurüsten: Dann kann man gleich die richtige Labornetzteilschaltung mit präziser Stromregelung von oben nehmen.

 +Ub --+--+--------------------------------------+---+---+
       |  |                                      |   |   |
       |  |  +--------------------------------+ 470R |   |
       |  +--12----+-----------+    uA723     |  |   |E  |
       |     |     |           |         +---11--+--|<   |
       |     |  +--(--+  +----|+\        |    | BD138|   |
 10000uF/40V |  Z  |  |  |    |  >---+--|<    |      +--|< 2N3055 oder besser MJ4502
       |     |  +-|>--+  |  +-|-/    |   +-+-10      |   |E
       |     |  8  |  |  |  |  |  +--+     Z  |     68R  |
       |  +--7--+--+--(--(--(--+  |  >|-+  +--9--+   |   |
       |  |  |        |  |  |     | E|  |     |  |   +---+
       |  |  +--------6--5--4----13--3--2-----+  |       |
       |  |           |  |  |     |  |  |        |       |
       |  |   +---+---+  |  +--1n-+  |  |        |       |
       |  |   |   |  10k |  |        |  |       4k7      |
       |  |  4k7  |   +--+  |        |  |        |       |
       |  |   |   |      |  |        |  |        |       |
       |  |   |  P5k-10k-(--+--100k--(--(--------(---+---+--o 
       |  |   |   |     100k         |  |        |   |   |   +
       |  |  P470-(------(-----470R--(--+        |  3k3 47uF  Ausgang
       |  |   |   |      |           |           |   |   |   -
       |  +---+---+------+-----------(-----------(---(---+--o
       |                             |           |   |  R22    (0.65V @ Maximalstrom)
 GND --+-----------------------------+-----------+---+---+

aber am Diagramm "Maximal entnehmbarer Strom in Abhängigkeit von der eingestellten Ausgangsspannung" sieht man, daß die Schaltung dennoch untauglich ist weil der Kühlkörper viel zu klein ist, die Spannung 30V~ AC übertrieben ist (der uA723 hält nur 40V aus, 30V~ ergeben gleichgerichtet aber 42V, bei 10% Netzüberspannung und 112% Spannung im Leerlauf noch deutlich mehr, ein 24V~ Trafo wäre passender oder ein L146 statt dem uA723).

Die OpAmps OPA548 und OPA549 zeigen in ihren Datenblättern Labornetzteile bis 25V/5A manuell oder digital einstellbar, die besonders einfach aufzubauen sind, man muß nur die maximal per Kühlkörper erreichbare Verlustleitung von 50 bzw. 90 Watt beachten, immerhin schützen sich die Bauteile vor Überhitzung.

Bei regelbaren Labornetzteilen kann man die Spannung am Elko vorregeln. Allerdings verringert sich die Nachregelgeschwindigkeit dadurch drastisch. Siehe AN32 von http://www.linear.com/ . Der MOSFET in folgender Schaltung von Winfield Hill aus s.e.d. arbeitet als Schalter der nur am Anfang jeder Halbwelle den Ladekondensator C2 niederohmig an den Trafo koppelt.

     rectified
      ac in                     p-channel   
                                Q1  FET               +38V
     --|>|---+----+-------+---+-- s   d ----+----+---o  4A
             |    |       | \_|_    g       |    |
     --|>|---+    |      R2  /_\    | IRF9Z |    | C2
             |    |       |   | D2  |  34N  |   ===
          C1 |    |       +---+-----'       |    |
            ===   R1      |        ,--------+   gnd
             |    |       |       |         |
             |    |    Q2 |    Q3 |         R5   R1  12k
            gnd   | 5V    c       c         |    R2  12k
                  +---- b           b ------+    R3  4.7k
                \_|_      e --+-- e         |    R4  2.49k
              D1 /_\          |             R4   R5  16.2k
                  | LM336-    R3            |    C1  100uF
                  |  5.0      |            gnd   C2  10,000uF
                 gnd         gnd                 

 o--+ +--+---|>|-+---+------------+---+
    S:S  |       |   |           E|  100R
    S:S  | +-|>|-+  C1  2N6134PNP >|--+-- Regelspannung, nach Masse ableiten
    S:S  | |         |            |
    S:+--)-)---------+--|>|---+   |
    S:S  | |         | 1N5401 |   |
    S:S  +-)-|<|-+  C2    NPN >|--+ 
    S:S    |     |   | 2N3055 |E 10R
 o--+ +----+-|<|-+---+        +---+--o
                     |              Ausgangsspannung
                     +---------------o

Diese Schaltung hat den Vorteil, eine maximale Verlustleistung für den MOSFET (relativ ungenau) zu regeln, und bei niedriger Spannung mit 0.5 Ohm zu belasten:

 >12V
  |
 2k7    BC337 +--7k5---+-- zu belastender Labornetzteilausgang
  |           |        |
  +---+---+---(-------|I BUZ72
  |   |   |   |        |S
  |  22n  >|--+--100R--+    I*0.5R+U*100.5/7600.5 = Ube(BC337)
 ZD12 |  E|            |
  |   |   |           0.5R
  |   |   |            |
  +---+---+------------+-- GND

 +---+--R--------------+--o
 |   |                 |
 |   |                Last
 | Poti---|+\          |
 |   |    |  >-+--Rb--|< NPN oder MOSFET
VRef |  +-|-/  |       |E oder S
 |   |  |      Cx      |
 |   |  |      |       |
 |   |  +------+--Rx---+
 |   |                 |
 |   |               Shunt
 |   |                 |
 +---+-----------------+--o

> Wie schliesse ich digitale Einbauinstrumente (wie das DVM210 126594
> von www.conrad.de, aber auch alle anderen mit ICL7xx6 aufgebauten)
> an mein Netzgerät an ?

Die Panelmeter benötigen, ausser den teuren DPM951/952/961/962 197564 von http://www.conrad.de/ (die durch den verwendeten MAX138 letztlich nichts anderes enthalten als das unten mit ICL7660 zusammengebaute), eine potenzialgetrennte Versorgungsspannung von 9-12V, die man im Netzteil normalerweise nicht hat, es sei denn man klaut aus einer alten Ethernetkarte den 5V->9V Wandler oder baut die Schaltung aus dem Februar 1997 Magazin ltm9702.pdf von http://www.linear.com/ nach oder portiert die Messspannung mit einem LTC1043. Es funktioniert NICHT, aus dem Ladeelko mit einem 78L09 eine Betriebsspannung herzustellen, und dann eine Spannung ab 0V oder gar darunter zu messen. Es ergeben sich zwar Messwerte, aber die stimmen überhaupt nicht und schwanken stark mit der Versorgungsspannnung.

Man kann einen extra 6.3V-Trafo per Einweggleichrichtung ungeregelt, oder einen 12V/0.33VA Trafo mit Brückengleichrichter, Elko und 78L09 Spannungsregler spendieren. Wenn man die in den meisten Modulen intern verbundenen Anschlüsse COM und INLO (Pin 30 und 32 des ICL7106) trennen kann (das geht beim DVM210 von Conrad NICHT) oder mit dem ICL7106 ein Messgerät selbst gebaut hat, geht es, mit einem 78L05 erst 5V herzustellen, und dann aus den 5V mit einem ICL7660 -5V zu erzeugen und dann das Messgerät zwischen 5V und -5V anzuschliessen. Dann kann es Spannungen um 0V messen, also mit Spannungsteiler R1/R2 oder Stromshunt R auf Masse bezogene 200mV.

 +Ub --+---------Hauptregler-------+------ out
       |              |            R1
     78L05-+---+------)---------+  +---+
       |   |   |      |         |  R2  |
 GND --+---)---)--+-R-+---------)--+---)-- GND
       |   |   |  |   |         |  |   |
      ICL7660--)--)---)--+------)--)---)--+ 
               |  |   |  |      |  |   |  |
             +-------------+  +-------------+
             |+B -In +In -B|  |+B -In +In -B|
             |Ampereanzeige|  | Voltanzeige |
             +-------------+  +-------------+
                 INLO und COMMON getrennt !

      +5V (mindestens 3V+Drop-Out Spannung des OpAmps über GND und In)
        |
 GND --|+\
       |  >---+
     +-|-/    | B+
     |  |  +-----+
     +--(--|InLo | Panel
 In ----(--|InHi | Meter
        |  +-----+
        |     | B-
 -5V ---+-----+

              +----------|>o--100pF--+--|>|----+---+-----+
              |                      +--|<|--+ |   |     | +
              | CD40106                      | | 100nF Panelmeter
     +--|>o---+--|>o--+--|>o--100pF--+--|>|--(-+   |     | -
     |        |       |              +--|<|--+-----+-----+ 
     +--100R--+       |               1N4148
     |        |       +--|>o--100pF--+--|>|----+---+-----+
   100pF      |                      +--|<|--+ |   |     | +
     |        |                              | | 100nF Panelmeter  
    GND       +----------|>o--100pF--+--|>|--(-+   |     | -
                                     +--|<|--+-----+-----+ 

Bei Schaltungen für tragbare Messgeräte sollte man die Batterieanschlüsse als +Ub und -Ub eventuell benötigter OpAmps hernehmen und COM liefert dann problemlos die virtuelle Masse ca. 2.8V unter +Ub. Bei Widerstandsmessung, einfachen NTC Sensoren oder Brücken (KMZ10 Magnetfeldsensor) kann man beim ICL7xx6 sogar ratiometrisch ohne irgendwelche Verstärker und Referenzspannungsquellen messen. Ein passender AC/DC-Wandler zur Wechselspannungsmessung ist in Datenblatt des ICL7611 beschrieben.

Strommessung mit Differenzverstärkern

 --+--SHUNT--+--  
   |         |  
   |         |      +---20k--+
   |         |      |        |
   |         +--1k--+--|-\   |
   |                   |  >--+--
   +------------1k--+--|+/
                    |
                   20k
                    |
                   GND

Besser ist es, man spiegelt den Strom nach Masse, wie es der ZXCT1009 tut:

   --+--Shunt--+--
     |         |
    100R       |
    E|         |E
 PNP >|----+--|< PNP
     |     |   |
     +---+ +---+ (Alle Transistoren auf demselben Chip)
     |   |     |
 NPN >|--+----|< NPN
    E|         |E
     |         |
     +---------(-- Vout
     |         |
    100R      100R
     |         |
   --+---------+-- GND

      --+---SHUNT----+--
        |            |
        1k           |
        |            |
        +---------+  |
        |         |  |
       S|    /-|--+  |
 BS250  I|--<  |     |
  o.ä.  |    \+|-----+
        |
        +--------------- Spannungsabfall am SHUNT * 20
        |
       20k
        |
       GND

Wenn die Spannung doppelt so hoch ist wie benötigt und 'halbiert' werden kann, nimm einen Spannungsteiler und schalte einen OpAmp als Puffer (Spannungsfolger, Buffer) dahinter (siehe TLE2425/TLE2426 von TI). Der LM675 ist nicht unity gain stabil aber sein Datenblatt von http://www.national.com/ zeigt wie man solche dennoch einsetzen kann. (Der OPA569 wäre unity gain stabil bis 2A bei 5V) Der OpAmp muss i.A. nur wenig Strom liefern können, weil meist sowieso nur ein paar Widerstände an der virtuellen Masse hängen (in Gedanken einfach alle Ausgänge voll auf + und Strom berechnen), und selbst wenn ein anderer OpAmp vollen Strom nach Masse ableitet, hat er meist eine Strombegrenzung von 20mA. In ungewöhnlich kritischen Fällen schalte über einen Vorwiderstand noch 2 Elkos zur Entkopplung dahinter, oder verwende Figure 5 aus dem LMV321 Datenblatt.

 +  --+------+-----------------+-- +/2
      |      |                 |
      |  +---)---------+      47uF
      |  |   |         |       |
     10k +--|-\        |       |
      |     |  >--10R--+--10R--+-- GND
      +-----|+/                |
     10k     | L272           47uF
 -  --+------+-----------------+-- -/2

Wenn zur positiven Spannung eine gleich grosse negative Spannung hinzukommen soll, die nur wenig belastet wird, nimm einen der üblichen Ladungspumpen Spannungsverdoppler ICL7660/LTC1044/MAX1044 (5V/10mA), LT1026/MAX680, LTC1044A (12V/10mA) ICL7662 (15V/10mA), MAX619/LTC1046 (5V/50mA) LTC1144 (15V/50mA) LTC/MAX660 (5V/100mA) MAX665 (8V/100mA) MAX889 (5V/200mA) (Intersil/Linear/Maxim). Schaltplan jeweils im Datenblatt. Effizienz einer Ladungspumpe:

Reicht der Strom nicht aus, bleibt nur ein Schaltregler wie MC34063. Siehe AN-1118 von http://www.national.com/ wie ein LM2595 5V zu +/-12V macht, oder nimm gleich den MAX743 oder TPS65130, TPS65131. Aber Vorsicht: Die höherfrequenten Störungen auf der Versorgungsspannung, die Ladungspumpen oder Schaltregler liefern, werden von OpAmps VIEL schlechter unterdrückt, als 50Hz oder 100Hz Störungen, für die der PSRR Wert angegeben wird. Also immer gut filtern, das geht bei höherer Frequenz ja auch leichter (also bleibt der Bauteileplatzbedarf etwa gleich gross). Natürlich geht auch ein (meist ungeregelter) Spannungswandler mit potentialfreiem Ausgang, dessen positiven Anschluss man mit Masse der Schaltung verbindet, aber solche Module sind meist zu teuer.

Mit Kondensatoren in Form eines kapazitiven Netzteils wie in TB008/AN954 von http://www.microchip.com/ gezeigt oder mit ICs http://www.intersil.com/ (HIP5600), http://www.st.com/ (VB408 für 5V)

ABER: Die ICs sind teurer und nicht ausreichend robust gegen die Widrigkeiten eines realen Stromnetzes und alle Varianten reagieren sauer auf hochfrequente Signale im Netz (Surge-Test, Rundsteuersignale, Powerlinemodems) und sollten daher eigentlich eine Drossel vorgeschaltet bekommen, die ab 60Hz zu dämpfen anfängt und leider ebenso gross wie ein Trafo wäre. Ich hab hier ein Gerät von Sigma, welches trotz 15V 0.6W Z-Diode reproduzierbar seinen 78L05 und dann die nachfolgende Schaltung himmelt, wenn der Stecker kurz nacheinander eingesteckt wird, weil das Kondensatornetzteil mit 1.5uF ausgerüstet werden musste, da die Schaltung viel Strom brauchte. Nimm also doch besser einen kleinen Trafo, der ist nicht nur wesentlich billiger, sondern auch sicherer und unterdrückt noch kostenlos Netzstörungen, oder ein Schaltnetzteil.

Wer trotzdem ein Kondensatornetzteil bauen will, sollte mal berechnen, was mit dem passiert, wenn auf dem Netz ein Rundsteuerssignal liegt:

In http://www.microchip.com/ DD1002 findet man noch eine lustige Variante mit LEDs + Photozellen.

> grössere Leistungen ?

> Und die Gegenrichtung ?

http://www.atmel.com/ AppNote AVR182 "Zero Cross Detector" http://www.microchip.com/ AN521 "Interfacing to AC Power Lines"

Wenig Bauteilaufwand und wenig Verlust am Vorwiderstand (0.325W) benötigt diese Schaltung, deren Ausgang aber nicht gleich nach dem Nulldurchgang einschaltet, sondern später. Man muss programmtechnisch die Mitte des (HI/LO) Impulses rausfinden um den Zeitpunkt des (Spannungsmaximum/Nulldurchgang) zu erfahren mit dem Wechselspannungs-Optokoppler PC/KB/LTV 814/824/844.

 230V~     +----+               
  o--330k--|A  C|---------- +5V
  o--------|K  E|--+------- out (an Eingang von uC)
           +----+  +--10k-- GND

             +-4M7-+
             |     | 1N4148
   +----+-1k-+-22n-+-|>|-+-1k-+
   |    |          |     |    |
   |  470k         |     |   LED des Optokopplers
   o    |          |     |    |
 230V~  +----------(-----(---|I MOSFET (z.B. BS170)
   o    |          |     | +  |S
   |  ZD5V1      ZD5V1  10uF  |
   |    |          |     |    |
   +----+----------+-----+----+

  +---+-----|>|--+--2M2--+----------------+
  |   |          |       |           LED  |
  |   |  +--|>|--+---+  100k +--2k2--|<|--+
  |   |  |           |   |   |            |
  o   |  |          4M7  +--|<  2*2N3904  |
230V~ |  | 1N4007    |   |   |E           |
  o   |  |           +--|<   |      +-----+
  |   |  |           |   |E  |      |     |
  |   +--(--|<|--+  470k |   |     ZD12  47nF
  |      |       |   |   |   |      |     |
  +------+--|<|--+---+---+---+------+-----+

Ebenfalls möglich und seit dem sie bei Reichelt halbwegs preiswert sind lässt sich vielleicht mit dem zweiten Kanal etwas anfangen.

  +---+--1k--47nF--+--|>|--+---+  ADUM1200/1201
  |   |            |       |   |  +-----+
  o   |          ZD5V6    1uF  +--|1   8|-- +5V
230V~ |            |       |      |2   7|
  o   +---1M-------(-------(------|3   6|-- Signal
  |                |       |   +--|4   5|-- GND
  +----------------+-------+---+  +-----+

Eine Möglichkeit zur Reduzierung des Einschaltstromes ist ein Vorwiderstand der in Reihe zur Primärwicklung liegt. Statron verwendete einfach einen Drehschalter als Einschalter dessen Mittelstellung "Vormagnetisierung" über einen hochohmigen Widerstand führt der nur die Restremanenz aus dem Kern holt, automatisiert kann man ihn von einem (230V) Wechselstromrelais überbrücken lassen, das einfach parallel zur Primärwicklung angeschlossen wird. Etwas unzuverlässiger ist ein Gleichstromrelais am Siebelko. Allerdings wird man den Widerstand von der Wattzahl und Grösse her so auslegen müssen, das er nicht länger als eine Sekunde den Strom durchhält, und bekommt daher ein Problem, wenn das Relais mal ausfällt. Ein Widerstand mit Rücklötauslöser (ein am Widerstand festgelöteter federnder Draht, der abgeht, wenn der Widerstand so heiss wird, das das Lötzinn schmilzt, weil er nicht schnell genug vom Relais überbrückt wird, http://www.krah-rwi.de/d_fth.pdf) oder ähnlicher Überlastungssicherungseinrichtung ist erforderlich.

Statt dem Widerstand kann man einen NTC ('Anlaufheissleiter', current inrush limiter, http://www.thinking.com.tw/, http://www.epcos.com/) nehmen. Den legt man auf den maximalen Dauerstrom des Gerätes aus. Murata http://www.murata.com/thermis/index.html sagt, welcher NTC bei 240V~ zu welchem primären Siebelko passt: Bis 69uF: 16R/9mm, bis 99uF: 8R/9mm, bis 122uF: 4R/9mm, bis 139uF: 11mm, bis 243uF: 12mm, bis 469uF: 16mm, bis 868uF: 20mm, bis 1493uF: 23mm. So spart man sich das Relais, allerdings ist der NTC noch heiss, wenn man das Gerät nur kurz ausschaltet. Vielleicht ist so lange aber auch der Elko noch voll, vor allem wenn der Netzschalter kurz vorher auch sekundär den Verbraucher trennt.

Und dann kann man elektronisch verzögert den NTC überbrücken, sobald die Ausgangsspannung stabil ist. Dann kühlt der NTC ab, während das Gerät an ist, und man kann das Gerät auch mal kurz aus- und wieder einschalten. Für eine Schaltung siehe

Kühlschrankkompressoren haben dafür übrigens eine simple Kapsel drin, beim Klixon heizt ein Widerstand einen Bimetall, um die Kurzschlusswicklung des Spaltpolmotors nach dem Anlaufen zur Wirkungsgradverbesserung abzutrennen. Nicht wirklich hi tech, braucht aber auch einen Moment zum Abkühlen.

Of prime concern is the fact that MOVs have a lifetime "joule" rating. The joule is an engineering term for energy (energy can be measured in joules). The joule rating for an MOV means that when a particular MOV has received the specified amount of energy, it no longer works! This could be the result of one or two large surges or several small surges. Therefore, for MOVs to be used reliably, a strict replacement schedule is necessary. It is like not having a gas gauge in your car - you never know when you are going to run out of gas so you have to keep putting more gas in your car! Lack of replacement can have very serious results - MOVs have been known to cause fires.

Eine sinnvolle Schaltung besteht aus 2 MOVs VDR140 für 140V~ in Reihe, deren Verbindungspunkt per Gasableiter mit Schutzerde verbunden wird, wobei jeder MOV mit einer drangeklemmten Temperatursicherung für 98 GradC auf Überlastung und Alterung kontrolliert wird, und eine Kontrolllampe (entweder Glimmlampe mit Vorwiderstand oder LED mit Schaltung für 230V~, siehe F.8. LEDs an 230V~) signalisiert, ob die Schaltung nicht schon lange beschädigt ist:

  N --TS98--+--VDR140--+
            |          |
        Kontrolle      +--GAS600-- PE
            |          |
  L --TS98--+--VDR140--+

oder baut sich eine Crowbar:

Achtung, der Thyristor muss nicht nur ein grösseres Schmelzintegral aushalten als die Sicherung, sondern auch das dI/dt aushalten, sonst legt er nach der ersten Aktion das Netzteil für immer lahm. Also nicht den dicksten aber dafür langsamsten Thyristor nehmen, sondern so was wie 2N6505 .

               Diode
      +------+--|>|------+----------+--------+---+---+-----+
      |      |           |          |        |   |   |     |
      |      |          R12         |       R23 10k  |     |
      |      |           |     +---------+   |   |   |     |S
      |      |           +-R13-|Out2 Out1|---)---+---(----|I P-MOSFET
      |      | N-MOSFET  |     |         |   |       |     |
   +  |      I|----+-----(-----|Hys2 Hys1|---+       |     |
 Solarmodul S|     |     |     |         |   |       | +   |
   -  |      |     |     |     | ICL7665 |  R22     Akku   |
      |      |     |     |     |         |   |       | -   |
      |      |    10k    +-----|Set2 Set1|---+       |     |
      |      |     |     |     +---------+   |       |     | +
      |      |     |    R11         |       R21      |  Verbraucher
      |      |     |     |          |        |       |     | -
      +------+-----+-----+----------+--------+-------+-----+

Braucht man nur die Unterspannungsabschaltung als Tiefentladeschutz tut es:

Akku --+---+-----+
       |   |     |
      60k 10k    |
       |   |     |S
       |   +----|I PMOSFET wie IRF9530
       |   |     |
       +---(-4M7-+
       |   |     |
       +-TL431   +-- Lampe
       |   |
      20k  |
       |   |
       Masse

      +----------+--------+---------+
      |          |        |         |
      |          |       R23        |
      |     +---------+   |         |
      |   --|Out2 Out1|---)-------BTS555      
      |     |         |   |         |
   +  |   --|Hys2 Hys1|---+         |
    Akku    |         |   |         |
   -  |     | ICL7665 |  R22        |
      |     |         |   |         +-- Ladegerär
      |   --|Set2 Set1|---+         |
      |     +---------+   |         | +
      |          |       R21     Verbraucher
      |          |        |         | -
      +----------+--------+---------+

Weicher laufen die Motoren im Mikroschrittbetrieb, durch den auch die maximale Stromaufnahme und Verlustleistung verbessert wird. Allerdings kann Mikroschritt nicht feiner Auflösen, als das Verhältnis von Haltemoment zu Rastmoment, oft so 1:16. Motoren gibt es als Variable Reluctance (Weicheisenkern) oder Permanentmagnet (meist im Blechfingerkäfig) oder Hybrid (beides zusammen).

Regelmässig bauen Leute erst die Teile aus, und fragen dann, wie man sie ansteuert. Leute, messt VOR dem Ausbauen, und nehmt die Ansteuerschaltung gleich mit, die braucht ihr nämlich. Schrittmotoren sollte man nicht auseinanderbauen, es kann sonst sein, daß sie nach dem Zusammenbau teilweise magnetisiert bzw. entmagnetisiert sind. Schiebt vorher ein Eisenrohr über den Rotor. Schrittmotoren haben, vor allem bei simpler Ansteuerung (UCN5804, SAA1027) einen schlechten Wirkungsgrad und kommen ohne Bremsresonatorplatte schnell an ihre Eigenresonanzgrenze. Ein Floppymotor muss halt nur den Kopf verschieben können. Wie viel sind die xx Nm (Newton-Meter) Drehmoment bzw. Haltemoment des Motors eigentlich ? 1 N ist die Erdanziehung von 102 Gramm. Baut man an den Motor eine Seilrolle von 1 Meter Radius, kann ein Motor mit 1 Nm also ein Gewicht von 102 Gramm anheben, oder 10kg bei einer Rolle von 2cm Durchmesser. Kein Wunder, das Floppyschrittmotoren bloss milliNewtonMeter (ab 0.001 Nm) haben. Bei Nenndaten (z.B. 6V/1A pro Spule, also 12W) wird der Motor innendrin ca. 65 GradC wärmer als die Umgebung, kühlt man ihn verträgt er mehr Leistung. Will man einen Motor voll ausnutzen, benötigt man eine mehrfach überhöhte Betriebsspannung und Ansteuerung per Stromchopper oder gleich Mikroschritt. Also etwas Grundlagen zum Schrittmotor:

Grundschaltung für unipolare Schrittmotoren ( _ aus, - an) ohne Stromregelung.

 Phase 1 ----____----
 Phase 2 ____----____
 Phase 3 __----____--
 Phase 4 --____----__

    +------|<|---------+ 
 COM|      ` ZD6V2     | 
 +----+                | 
 |    |--Phase1--+     | 
 |    |          |     | 
 | ULN|--Phase2--+--+  | 
 |2003|             |  | 
 |o.ä.|--Phase3--+--+--+-- +5V
 |    |          |
 |    |--Phase4--+
 +----+

Eine einfache Methode, um Motoren etwas leistungssteigernd zu betreiben, ist eine niedrigere Spannung bei Stillstand, eine (für Dauerstillstand zu hohe, wegen der Spuleninduktivität im Betrieb aber tolerable) Spannung beim Bewegen, wie in folgender Schaltung für 6V Spulen, oft in Floppys eingesetzt:

              +--R--+-- +12V
              |     |E
 Stillst --R--+----|< PNP
 +----+             |
 |    |--Phase1--+  |
 |    |          |  |
 | ULN|--Phase2--+--+
 |2003|             |
 |o.ä.|--Phase3--+--+--|<|-- +5V
 |    |          |
 |    |--Phase4--+
 +----+

 Vollschritt
 
  Phase 1 ++--
  Phase 2 -++-
 
 mit Halbschritten

  Phase 1 +++o---o
  Phase 2 -o+++o--

 Mikroschritt

  Phase 1 sinus
  Phase 2 cosinus

Grundschaltung für bipolare Schrittmotoren (skizzierter Halbschrittbetrieb, 
jede Leitung muss eine Diode nach Masse und eine Diode nach VCC besitzen 
um die Gegen-EMK abbauen zu können, im L293D sind die schon enthalten, 
Chips ohne eingebaute Dioden benötigen 8 schnelle externe Dioden)

 +-----+
 |     |----+     +++o---o+++o   (+ = verbunden mit positiver Spannung)
 |     |  Phase1                 (o = Ausgang offen oder Ausgang
 |     |----+     ---o+++o---o   (o = hat dieselbe Spannung wie der andere)
 |L293D|                         (- = verbunden mit negativer Spanung)
 |o.ä. |----+     -o+++o---o++
 |     |  Phase2
 |     |----+     +o---o+++o--
 +-----+

A +o---------o++++++++
B ---o+++++++++o------
C +++++o---------o++++
D -------o+++++++++o--
E +++++++++o---------o

http://www.trinamic.com/ baut ganze Servo-ICs (regelt Schrittmotor per Encoder auf Sollposition, inklusive Mikroschritt, jedoch eher nicht geeignet wenn man mit 2 Motoren Kreise fahren will), jedoch leider in bipolar statt DMOS.

Schrittmotoransteuerung

 A2919S A3957S A3962S A3964S A3966S A3972SB A3955 Allegro
 AN6664S AN6668NS AN8208S Matsushita Panasonic
 BA6343 BA6845FS BA6846FS BA6846FV Rohm Co Ltd
 CS279 CS293DN16BW CS3710M15 CS3717 CS3770 CS4161 CS8441N8 CS8442N8 Cherry Semiconductor
 HA13421A HA13475P Hitachi
 IP293 Semelab
 KA2820 KA3100D Fairchild
 L293 L297 L6219 L6223 L6506 L9925 L9935 ST Microelectronics
 LB11946, LB11945H, LB11847, LB1946, LB1945H, LB1945D, LB1847, LB1845, LB1924, LB1923M, LB1823, LB1823M, LB1838M Sanyo Semiconductor Corp  
 M54640P M54646AP M54670P M54671SP M54672SP M54676P M54677FP M54678FP Mitsubishi
 MC33192DW Motorola
 MC3479 ST Microelectronics Motorola ON Semiconductor
 MTD1110 MTD1120 MTD2001 MTD2003 MTD2005 MTD2007F MTD2009J Shindengen Electric
 PBL3717A ST Microelectronics
 SAA1027, SAA1042 Philips
 SDK03M SI7230M SI7500A SLA7020M SLA7021M SLA7022MU SLA7024M SLA7026M SLA7027MU SLA7029M 
 SLA7042M SLA7044M SMA7022MU SMA7029M Allegro
 http://www.allegromicro.com/ic/motor.asp 
 SN754410NE Texas Instruments
 STK6713 STK672 Sanyo
 TA7289 TA7774 TA8068L TA8415P TA8430AF TA8435H TA8529F TB62200 TB6504F TB6512AF TB6528P TB6560 Toshiba
 http://www.semicon.toshiba.co.jp/eng/solution/mtele/moter/steping.html
 TCA3727 Infineon
 TD6330BP Toshiba
 TEA3717DP TEF3718 ST Microelectronics
 TLE4726G TLE4727 TLE4728G TLE4729G TLE5250 Infineon
 UC1517 UC1717J UC3517 UC3717 UC3770 Unitrode
 UCN5804B UCN5804LB UDN2916 UDN2917EB UDQ2916 Allegro
 uPD16803GS uPD16808GS uPD16813GS uPD16814GS uPD16818 uPD16833 uPD16835 NEC

Das nötige Netzteil zur Versorgung eines stromgeregelten Schrittmotores im Mikroschrittbetrieb berechnet sich durch folgende Rechenschritte:

Maximaler effektiver Motorstrom I, Innenwiderstand der Motorwicklung R, Widerstand des oberen und unteren Schalttransistors der Endstufe (angenommen synchrone Gleichrichtung, also derselbe Spannungsabfall in der Freilaufzeit), Faktor F (im Vollschrittbetrieb 2, im Mikroschrittbetrieb 1.4), erzeugtes Drehmoment M in Nm laut Motordiagramm bei Drehzahl n in upm.

Beispielsweise Nanotec Nema23 ST5709X2508 mit 3.5A 0.42Ohm und 0.5Nm bei 300upm im Mikroschrittbetrieb an einem TB6560 mit 0.4 Ohm und 0.5 Ohm:

werden mit Rechteckwechselspannung von ca. 5V angesteuert (die Mindestspannung hängt vom verwendeten Flüssigkristall ab, aber 5V reicht eigentlich immer). Das ist einfach bei direkt angesteuerten (siehe AN563 von http://www.microchip.com/), geht noch bei 2-fach gemultiplexten (http://www.zilog.com/ Z8 Appnote lcd_apnt.pdf und auch AN563) und sollte bei mehrfach gemultiplexten mit speziellen LCD-Treiberchips wie PCF211x/8566/8577 von http://www.nxp.com/ uPD7225 (mit 7/14 Segment Decoder, aber wohl nicht mehr beschaffbar) von http://www.nec.co.jp/ oder LC7582/75821/75823/75850 von http://www.sanyo.co.jp/ erfolgen. Sonst siehe AN786 von http://www.national.com/ mit variabler Betriebsspannung zur Kontrastregelung, nicht jedermanns Sache.

b) Punktmatrixanzeigen aus FAX-Geräten und Kartenlesern sind fast alle gleich, basierend auf Hitachi's HD44780 oder kompatiblen wie Samsungs KS0066 oder Sunplus SPLC780

Aber fast alle Leute haben Probleme damit, weil sie keine negative Kontrastspannung bei Typen mit erweitertem Temperaturbereich anlegen oder das Timing bei der Initialisierung nicht einhalten. Es wird manchmal behauptet, dass die Controller unterschiedliche Initialisiserungssequenzen brauchen, weil unterschiedliche im Datenblatt stehen, aber das ist falsch, sie sind nur verschieden angeordnet. Unterlängen bei 11-pixeligen Displays sieht man nur nach function set Umschaltung und bei bestimmten (anderen) Zeichencodes. Zum Umschalten in den 4-bit Modus verwendet man am besten 3 mal 0x20. Das geht auch, wenn das Display schon im 4-bit Modus war. Dann kommt ein 0x01 (in 2 Nibbles). Einzeilige Displays mit 16 Zeichen (1*16) sind als 2-zeilige zu initialisieren und zu behandeln als ob 2 mal 8 Zeichen hintereinander stehen. Das Timing sollte nicht zu knapp sein, schliesslich fährt nicht jeder Hersteller sein Display mit derselben Taktfrequenz wie Hitachi in seinem Datenblatt, und das Originaldatenblatt hat man ja meist nicht.

Und wer nach seriell (I2C) ansteuerbaren LCD-Modulen fragt: PCF8574 (LCD im 4 bit Modus) davorlöten statt teuer fertig kaufen ?

oder aus Nokia 3310 ausbauen wie es unter anderem im Olimex LPC-P1227 ARM Board eingebaut ist. Der Controller http://www.nxp.com/acrobat/datasheets/pcd8544_1.pdf ist per SPI ansteuerbar:

c) Die digitalen TFT-Displays aus Laptops etc. verwenden oft den Flat Panel Display Link (FPD-Link) http://www.national.com/an/AN/AN-1032.pdf aber die Stecker sind nicht genormt, man muss Kabel mit Adaptern zusammenfummeln. Neue Grossdisplays haben http://en.wikipedia.org/wiki/OpenLDI . Ältere Displays sind nicht standardisiert, man kommt nicht drumrum das Datenblatt zu besorgen. Nur leider gibt es kaum Datenblätter. Mit Glück findet man die Ansteuerung in der Beschreibung eines LCD-Grafikcontrollers von Samsung, Oki, Epson (SED1335, S1D1370x) oder Toshiba. Bei den meisten gibt es mehr oder weniger nur eine Taktleitung und n Datenleitungen (Pixel). Zudem eine Leitung die das erste Pixel pro Zeile markiert und eine die die erste Zeile des Bilds markiert. Die Alternating Line bei DSTN-Displays muss bei jedem Bild den Zustand wechseln. Die Signale müssen mit stabilem Timing generiert werden, bevor die LCD Spannung aufgebaut wird, und beim Abschalten auch erhalten bleiben bis die LCD Spannung wieder komplett weg ist. Also sollte man tunlichst die 'Grafikkarte' aus dem Laptop mit ausbauen, denn an eine normale Grafikkarte für VGAs passen die nicht. Brauchbarer sind da schon die Typen aus CamCordern mit Videosignal Eingang.

Von: Andreas Schwarz 11.8.2000

d) Die meisten kleinen Grafik-LCDs (128x32) haben den HD61830 als Controller, die grösseren (240x128) oft den T6963C, die ganz grossen (320x240) den SED1330. Das dumme am SED1330 ist, dass er AFAIK keinen Zeichengenerator eingebaut hat, ansonsten gibt's keine grossen Unterschiede, und an einen uC-Bus hängen kannst du sie alle. Aber wenn man sich ein LCD in einer bestimmten Grösse rausgesucht hat, hat man meistens keine Wahl mehr, welchen Controller man bekommt.

> Woher bekommt man eigentlich die für LCD Hintergrundbeleuchtung bei Laptops oder
> in Scannern verwendeten CCFL (Kaltkathodenfluoreszenz) Leuchtstoffröhern her ?

CCFL sind Leuchtstofflampen ohne Heizung, in denen wenige Milligramm Quecksilber UV-Licht aussenden, das vom Leuchtstoff in sichtbares Licht konvertiert wird. Bei 40 GradC sind sie am hellsten, bei 0 GradC kommen nur noch 25% der Helligkeit wie bei 25 GradC heraus, bei 1,5-fachem Spannungsbedarf. Erst nach 30 Sekunden erreicht die Helligkeit ca. 90%, von 70% direkt nach dem Zünden.

Für das Prüfen der Grundfunktion gibt es Messgeräte. Einen Ohmbereich, Diodentest und Transistortest hat schon das 5 EUR Vielfachmessinstrument, ein LRC-Meter (wie 122211 für 40 EUR von http://www.conrad.de/ oder selber bauen siehe unter "Kapazitätsmessgerät / Induktivitätsmessgerät") ist nützlich damit man auch Kondensatoren und Spulen bestimmen kann. Was dann meist fehlt, sind Messgeräte für hochkapazitive Elkos und MOSFETs, IGBTs, Thyristoren, TRIACs. Bei ICs hilft meist nur, sich das Verhalten des Chips in der Schaltung anzusehen und mit den Datenblattangaben zu vergleichen, z.B. die Stromaufnahme.

Dieser simple Durchgangstester aus einem OpAmp mit Offsetabgleich hat einen besonderen Vorteil: Er wird so eingestellt, das er nur unter 0.1 Ohm anschlägt und man kann dadurch tatsächlich durch Leitungen verbundene Stellen von solchen unterscheiden, bei denen Bauteile dazwischenliegen. Die Messspannung von 1 Millivolt reicht nämlich nicht aus, ausreichend Strom durch die Bauteile fliessen zu lassen (bis auf den 0.01 Ohm Shunt, aber den wird man auch so finden).

    +---+---------------+----+
   10k  |             Summer |
 o--+--|+\-----------+  |    | +
   10R |  >----------)--+  Batterie
 o--+--|-/-TrimmPoti-+       | -
   10k  |      |             |
    +---+------+-------------+

        /o-----+-----+---------+
  + --o/       |    220k      510R
       : o--+  |     +--+   +--+
       :    |  |     |  |   |  |
       :    |  |     |  Piezo  |
3..15V :    |  |     |    |    |
       :    +--)--+--(----+    |
       :    |  |  |  |         |
       :/o--+  |  |  +---10k--|<   <-- zu prüfender Transistor
  - --o/       |  |            |E
         o-----+  +------------+

ABER: Selbst wenn ein Bauteil den Grundfunktionstest besteht, kann es dennoch in der Schaltung der Grund des Ausfalls sein. Ein Bauteil kann z.B. erst bei hoher Spannung oder Wärmebelastung sein Fehlverhalten zeigen, daher ist Kältspray ein übliches Mittel in Werkstätten. Und die ganzen Daten eines Bauteils (z.B. Güte von Spulen, ESR von Elkos) kann nur ein Komponententester ermitteln.

Den ESR von Elkos und Spulen kann man messen, wenn einem das Datenblatt fehlt:

Elkos sind bei älteren Geräten ein häufiger Ausfallgrund. Man könnte sie pro forma gleich ersetzen. Aber Vorsicht: 105 Grad Typen sollte man nicht durch 85 Grad Typen ersetzen, sonst hat man das Problem in kurzer Zeit wieder, und low-ESR Elkos nicht durch normale Elkos (und machmal nicht umgekehrt). Und da man die spezielleren Elkos selten da hat, lässt man die alten besser drin, solange sie noch gehen.

   ein/     /o-----+---+----------------+
 +--o/ o--o/       | 12V50mAGlühlampe   |
 |         : o--+  |   +--D S G--180R--250R Poti
 | +       :    |  | Taster |           |
 9V        :    +--)---+----+-----------+
 | -       :    |  |
 |         :/o--+  | NPN/NMOSFET/TRIAC+THYRISTOR
 +--------o/       |
             o-----+ PNP/PMOSFET/TRIAC

 Quadrant A2                    Gate                  Triggerart

 I        positiv gegenüber A1  positiv gegenüber A1  I+
 II       positiv gegenüber A1  negativ gegenüber A1  I-
 III      negativ gegenüber A1  negativ gegenüber A1  III-
 IV       negativ gegenüber A1  positiv gegenüber A1  III+

> Warum sollte bei einem MOS Transistor ein Vorwiderstand vor das Gate ?

Im Linearbetrieb wird der MOSFET oft von OpAmps angesteuert, und viele OpAmps sind nicht stabil bei hohen kapazitiven Lasten wie sie das Gate eines MOSFET mit bis zu 1nF darstellt. Dann ist zur Stabilität des OpAmps ein Widerstand notwendig, falls man nicht passende OpAmps wie den MC34071 verwendet.

Desweiteren haben Sourcefolger ebenso wie Emitterfolger eine Schwingneigung auf hohen Frequenzen, denn die Schaltung ist mit parasitären Effekten ein Colpitts-Oszillator. Dessen Schwingneigung dämpft man mit einem Widerstand vor dem Gate bzw. in der Basisleitung.

Im Schaltbetrieb bildet ebenso die Zuleitung (Induktivität) und das Gate (Kapazität) einen Schwingkreis, und mit störender Neigung zum Klingeln, was man durch Verschlechterung der Güte des Schwingkreises durch den Widerstand mindert.

Zudem befindet sich zwischen Gate und Drain des MOSFET ein Kondensator, und schnell ansteigende Impulse am Drain schlagen auf das Gate durch und können den steuernden IC in den LatchUp treiben, wenn man den Strom nicht per Widerstand begrenzt. Man muß aber darauf achten, daß der Widerstand es nicht erlaubt, daß das Gate des MOSFETs über die meist zulässigen 20V gezogen werden kann, notfalls ist eine Z-Diode direkt von Gate zu Source zur Absicherung vor eingekoppelten Impulsen notwendig.

Der erste Ring ist oft breiter als die anderen, der letzte Ring ist oft abgesetzt von den anderen. Jeder kennt sie, aber kennt ihr auch diese ?

Kohleschichtwiderstände

Die ersten beiden Farbringe sind die Ziffern, der dritte Farbring die Anzahl der Nullen, der vierte die Toleranz und der nur selten vorhandene fünfte die maximale Betriebsspannung.

 Ring    1 2 3           4     5
 schwarz 0 0 *1                
 braun   1 1 *10               100V
 rot     2 2 *100              200V
 orange  3 3 *1000             300V
 gelb    4 4 *10000      5%    400V
 grün    5 5 *100000           500V
 blau    6 6 *1000000          600V
 violett 7 7 *10000000         700V
 grau    8 8 *100000000        800V
 weiß    9 9
 gold        *0,1        5%    1000V
 silber      *0,01       10%   2000V
 ohne                    20%   500V

Metallschichtwiderstände

Die ersten drei Farbringe sind die Ziffern, der vierte Farbring die Anzahl der Nullen, der fünfte die Toleranz und der nur selten vorhandenen sechste die Betriebsspannung.

 Ring    1 2 3 4           5     6
 schwarz 0 0 0 *1                
 braun   1 1 1 *10         1%    100V
 rot     2 2 2 *100        2%    200V
 orange  3 3 3 *1000             300V
 gelb    4 4 4 *10000      5%    400V
 grün    5 5 5 *100000     0,5%  500V
 blau    6 6 6 *1000000          600V
 violett 7 7 7 *10000000         700V
 grau    8 8 8 *100000000        800V
 weiß    9 9 9                   Sicherungswiderstand
 gold          *0,1        5%    1000V
 silber        *0,01       10%   2000V
 ohne                            500V

Sicherungswiderstände

Sicherungswiderstände sind Metallschichtwiderstände, die bei Überlastung definiert durchbrennen, und haben oft einen blauen, violetten oder weissen letzten Farbring und ein Ausrufungszeichen auf der Platine.

 Ring    1 2 3           4     5
 schwarz 0 0 *1                
 braun   1 1 *10               
 rot     2 2 *100              
 orange  3 3 *1000             
 gelb    4 4 *10000      5%    
 grün    5 5 *100000           
 blau    6 6 *1000000          Vitrohm BWF "failsave"
 violett 7 7 *10000000         Vishay NFR25
 grau    8 8 *100000000        
 weiß    9 9                   Sicherungswiderstand
 gold        *0,1        5%    
 silber      *0,01       10%   
 ohne                    20%   

Meßwiderstände

haben als sechten Ring eine Angabe des Temperaturkoeffizienten nach DIN41429 IEC 115-1-4.5.

 schwarz 0 0 0 *1                250ppm 
 braun   1 1 1 *10         1%    100ppm 
 rot     2 2 2 *100        2%    50ppm 
 orange  3 3 3 *1000             15ppm 
 gelb    4 4 4 *10000      5%    25ppm 
 grün    5 5 5 *100000     0,5%  20ppm 
 blau    6 6 6 *1000000    0,25% 10ppm 
 violett 7 7 7 *10000000   0,1%  5ppm 
 grau    8 8 8 *100000000  0,05% 1ppm 
 weiß    9 9 9             Sicherungswiderstand
 gold          *0,1        5%  
 silber        *0,01       10%  
 ohne                      20%

NTC-Widerstände (Widerstandswert bei t=25°C)

 schwarz 0 0 *1  
 braun   1 1 *10  
 rot     2 2 *100      2% 
 orange  3 3 *1000  
 gelb    4 4 *10000  
 grün    5 5 *100000  
 blau    6 6 *1000000  
 violett 7 7   
 grau    8 8    
 weiß    9 9   
 gold                  5% 
 silber               10% 
 ohne                 20% 

Farbcodes von Kondensatoren (Toleranz absolut bei <10pF, relativ bei >=10pF)

 schwarz 0 0 *1pF      20%  
 braun   1 1 *10pF  0,1pF/1%  100V 
 rot     2 2 *100pF 0,25pF/2% 200V 
 orange  3 3 *1nF             300V 
 gelb    4 4 *10nF            400V 
 grün    5 5 *100nF 0,5pF/5%  500V 
 blau    6 6                  600V 
 violett 7 7                  700V 
 grau    8 8 *0,01pF          800V  
 weiß    9 9 *0,1pF 1pF/10%   900V 
 gold                        1000V 
 silber                      2000V 
 ohne        20%              500V 

EIA-96 - Widerstands-Wertkennzeichnung (meist auf SMD) Diese Tabelle zeigt die ersten zwei Ziffern der drei-Zeichen-EIA96-Kodierung:

 01=100  13=133  25=178  37=237  49=316  61=422  73 562  85 750 
 02=102  14=137  26=182  38=243  50=324  62=432  74 576  86 768 
 03=105  15=140  27=187  39=249  51=332  63=442  75 590  87 787 
 04=107  16=143  28=191  40=255  52=340  64=453  76 605  88 806 
 05=110  17=147  29=196  41=261  53=348  65=464  77 619  89 825 
 06=113  18=150  30=200  42=267  54=357  66=475  78 634  90 845 
 07=115  19=154  31=205  43=274  55=365  67=487  79 649  91 866 
 08=118  20=158  32=210  44=280  56=374  68=499  80 665  92 887 
 09=121  21=162  33=215  45=287  57=383  69=511  81 681  93 909 
 10=124  22=165  34=221  46=294  58=392  70=523  82 698  94 931 
 11=127  23=169  35=226  47=301  59=402  71=536  83 715  95 953 
 12=130  24=174  36=232  48=309  60=412  72=549  84 732  96 976 

Der folgende Buchstabe ist ein Multiplikator:

 Y (alt: S)=0.01 X (alt: R)=0.1 A=1 B=10 C=100 D=1000 E=10000 F=100000

> Ich habe hier einen Scheibenkondensator mit folgender Aufschrift: 241K
> Könnte mir jemand mal erklären, wie man diese Angaben entschlüsselt?

241 ist die Kapazität in pF, wobei die letzte Ziffer die Anzahl der Nullen angibt, also 240pF. Also vergleichbar mit SMD-Widerstandsmarkierungen oder den Widerstandsfarbringen. Da 240 entweder als 240pF oder 24pF verstanden werden könnte, lässt man die 0 oft weg. Der Buchstabe ist die Toleranz: A=Sondertoleranz, B=0,1pF, C=0,25pF, D=0,5pF/0.5%, F=1pF/1%, G=2pF/2%, H=2,5%, J=5%, K=10%, M=20%, P=+100%/-0%, R=+30%/-20%, S=+50%/-20%, Z=+80%/-20%, X = GMV (was auch immer GMV heisst). Ein zweiter Buchstabe kann die Spannungsfestigkeit nach DIN41930 angeben: a=50V, (Kapazitätswert unterstrichen)=63V, b=125V, c=160V, d=250V, e=350V, (keine Angabe)=400V, f=500V, g=700V, h=1000V. Heute relevanter: Z=30V, Y=63V, X=160V, V=400V, U=630V.

> Auf einem SMD-Keramikkondensator steht S4. Was bedeutet das ?

Der Buchstabe steht nach EIA für die Kapazität in pF

 A=1.0, B=1.1, C=1.2, D=1.3, E=1.5, F=1.6, G=1.8, H=2.0, J=2.2, K=2.4, a=2.5
 L=2.7, M=3.0, N=3.3, b=3.5, P=3.6, Q=3.9, d=4.0, R=4.3, S=4.7, f=5.0, T=5.1,
 U=5.6, m=6.0, V=6.2, W=6.8, n=7.0, X=7.4, t=8.0, Y=8.2, y=9.0, Z=9.1

> Auf einem SMD Elko steht 470 jFK 4k3 oder 22 VFC 4R2 oder 47 HFK 6V5,
> der hat wohl 470uF/22uF/47uF, aber welche Spannungsfestigkeit ?

Das wird ein Panasonic FK bzw. FC Elko sein, der Buchstabe vor FK/FC sagt: g=4V, j=6.3V, A=10V, C=16V, E=25V, V=35V, H=50V, J=63V, K=80V, 2A=100V Trifft auch für andere Elkoserien zu, wie TG, HA, HB, aber Serie S verwendet Ziffern 4=4V, 6=6.3V, 10=10V, ....

Spulen

Wie Kohleschichtwiderstände in uH. Militärisch spezifizierte Spulen beginnen mit einem dicken silbernen Ring, dann die 3 Widerstandsfarbringe, dann der Toleranzringvon 1%, 2%, 3% bis 4% (braun, rot, orange, gelb) zusätzlich zu 5%, 10% und 20%. Oder Kapazität in uH mit goldenem Ring an Stelle des Kommas

z.B. rot gold violett braun 2.7uH 1% z.B. silber(breit) blau grau braun orange 680uH 3% mil

bei DDR Polyesterkondensatoren zeigt ein Farbfleck an der Seite die Spannungsfestigkeit: blau 25V, gelb 63V, rot 160V, grün 250V, braun 400V, schwarz 630V, orange 1000V.

Einige Polyesterkondensatoren sind z.B. mit UNL7W4P7 beschriftet und haben keine 4p7 sondern 4u7 bei 750V: http://www.cde.com/catalogs/UNL.pdf

Dioden

Im bedrahteten Glasgehäuse gibt es Farbringe als Ziffern von 1Nxxxx, beginnend beim dicken Ring, der die Kathode kennzeichnet

z.B. weiss braun gelb = 1N914, gelb braun gelb grau = 1N4148

oder, wenn sie mit rot oder seltener braun beginnt eventuell nach Pro Elektron

 schwarz    X 0 0
 braun   AA   1 1
 rot     BA   2 2
 orange     S 3 3
 gelb       T 4 4
 grün       V 5 5
 blau       W 6 6
 violett      7 7
 grau       Y 8 8
 weiß       Z 9 9

bei SMD Gehäusen MELF DO-213AB GL41 hat Vishay seine eigene Codierung

1. Ring

2. Ring

1. Ring

2. Ring

1. Ring

1. Ring

2. Ring

Welcher Hersteller ?

Und SMD Halbleiter lassen sich hier finden:

Beim Einsatz von Elkos sollte man sich noch Gedanken machen, WELCHE Elkos man verwendet. Siehe "power supply noise reduction and filtering" in "mixed-signal and DSP design techniques" section 10 von http://www.analog.com/ "Training and Events"

Es gibt

1. die Aluminiumfolienelkos

Haben hohe Toleranzen und trocknen mit der Zeit aus. Isolator ist Aluminumoxid mit Dielektrizitätskonstante von ca. 7 und einer Durchschlagspannung von 800000V/mm. Die Kapazitäten werden mit Gleichspannung (G-Kapazität) oder 100Hz Wechselspannung (W-Kapazität, ca. 1.1 bis 1.5 kleiner), gemessen. Elkos die nur für Zeitgeber gedacht sind haben also die G-Kapazität aufgedruckt, andere Elkos die W-Kapazität. Bei tiefen Temperaturen (z.B. -40 Grad) haben Elkos insbesondere bei hoher Frequenz (z.B. 16kHz) eine wesentlich grössere Impedanz (*100) als bei hohen Temperaturen, z.B. 85 Grad. Hochvolttypen, die lange gelagert wurden, sollte man vor der ersten Verwendung vorsichtig formieren, d.h. über einen Widerstand an Formierungsspannung (meist 1.5 * Nennspannung) legen, damit er sich langsam in ein paar Sekunden aufladen kann, und dann noch eine Zeit dranlassen. Vor dem Abklemmen entladen! Sonst gibt's einen gewischt.

Es gibt verschiedene Typen:

1.1. die normalen 'Elko rauh'

Nimmt man, solange nichts besseres notwendig ist. Sind verhältnismässig klein in der Bauform. 'Schaltfest' sind heute eigentlich alle, d.h. sie dürfen durch einen Kurzschluss entladen werden ohne das sie dabei gleich sterben. Aber dennoch sollte man z.B. für Blitzgeräte passende Elkos verwenden, auch in dicken 50Hz Netzteilen lohnt sich ein 'besserer' Elko zur Siebung oder die Parallelschaltung mehrerer Elkos. Denn wenn man den Wechselstrom durch einen Elko mit dessen ESR-Widerstand betrachtet, so führt die entstehende Verlustleistung von I*I*R zu einer Erwärmung des Elkos von innen, und so was verkürzt die Lebensdauer ungemein.

1.2. glatte Elkos

Sind für ganz spezielle Anwendungsfälle im Audiobereich geeignet, da sich die Kapazität mit steigender Frequenz nicht so ändert wie das bei den 'rauhen' Elkos der Fall ist. Allerdings passt es bei vielen Audioanwendungen, wie bei Koppelkondensatoren, eher, wenn die Kapazität mit steigender Frequenz sinkt. Die 'Audio-Caps' z.B. von Elna sind nicht wirklich glatt, sondern nur nicht so rauh. Ich habe hier noch einen alten Glattelko von 15000uF/16V in der Grösse einer Bierdose.

1.3. low ESR Elkos

Haben einen geringen Innenwiderstand und möglichst geringe parasitäre Induktivität. Gut zur Filterung von Schaltreglern geeignet. (Klassischerweise gilt: Je mehr Volumen ein Elko bei ansonsten gleichen Daten hat, je geringer ist sein ESR. Widersteht der Elko mehr Spannung als nötig, hat er auch mehr Volumen. Die Parallelschaltung von 2 Elkos ist nur ganz wenig besser als einer mit doppelter Kapazität, aber montagetechnisch oft günstig). LowESR wird bei hohem Ripplestrom benötigt, damit dieser am Innenwiderstand möglichst nicht zu mehr als 20 K Temperaturerhöhung im Inneren des Elkos führt. Besonders niederohmig sind organische Elektrolyte wie in OS-CON und Poscap. http://www.saga-sanyo.co.jp/oscon/cgi-bin/e_sizecode.cgi?id=SEPC halten hoche Ströme aus.

1.4. 105 GradC Elkos

Das sind die 'länger haltbaren' Elkos. Sie sind notwendig, wenn sich der Elko durch hohe Rippleströme und deren ohmsche Verluste zwangsweise stärker erwärmt, wie es in Schaltreglern der Fall ist. Die Gradangaben sind ziemlich übertrieben, ein 85 GradC Elko hält nur 1000 bis 5000 Stunden bei dieser Temperatur durch, ein 105 GradC Elko ebensowenig bei seiner Temperatur, aber laut Arrhenius wird pro 10 K geringerer Temperatur die Lebensdauer verdoppelt, also Elkos immer schön kühl halten und nicht direkt neben Kühlkörpern plazieren.

1.5. bipolare Elkos

Bestehen aus 2 gegeneinander verpolten Elkos doppelter Kapazität in Reihe. Oft in Tonfrequenzweichen verwendet, obwohl man die Dinger eigentlich meiden sollte. Denn an der inneren Verbindung sollte sich ja /eigentlich/ eine Spannung einstellen, die grösser (oder kleiner, je nach Polung) ist als die Spannung an jedem einzelnen Anschluss, sonst wäre ja ein Elko verpolt. Allerdings arbeitet der endliche Widerstand des Dielektrikums (Spannungsteiler) dagegen an und es funktioniert nur, weil gelegentlich einer der beiden durchschlägt. Hat man eine Spannung, die nie positiver (oder nie negativer) ist, als beide Elkoanschlüsse (des benötigten bipolaren Elkos), baut man lieber 2 normale Elkos in Reihe und legt die Verbindungsstelle mit einem hochohmigen Widerstand an die Spannung.

1.6. Blitzelkos

Sind extra für die gelegentliche starke Entladung ausgelegt und sauklein. Normale Elkos passen als Ersatz nicht rein, Blitzelkos gibt es aber kaum bei den Versendern.

2. Tantalelkos

Gesintertes Tantal mit trockenem Mangandioxid als Elektrolyt und Tantalpentoxid mit Dielektrizitätskonstante 30 als Isolator. Wegen ihrem geringem Reststrom gut für Langzeitgeber geeignet, haben aber hohe Toleranz. Werden gerne bei SMD verarbeitet, als Entkoppelkondensatoren. Vertragen aber keine hohen Ladeströme, z.B. das direkte Anlegen der Nennspannung über einen Schalter. Daher nicht geeignet in Schaltreglern zur Siebung, dabei explodieren sie gerne. Man sollte die Spannungsfestigkeit bei Tantal immer deutlich (*2..*4) höher wählen, damit die Dinger ausreichend zuverlässig werden. Tantalelkos trocken nicht aus, halten aber auch nicht ewig. Eine ganze Platine voller 20 Jahre alten Tantalperlen ist mir beim ersten Anlegen der Betriebsspannung einfach explodiert, also lösen die sich auch innerlich irgendwie auf und halten nur 80 GradC aus.

3. Doppelschichtkondensatoren (Goldcaps, UltraCaps)

Bestehen nicht aus Gold, sondern haben ihre hohe Kapazität im Faradbreich weil sich auf den beiden Kohlenstoffelektroden in schwefeliger Säure jeweils eine superdünne Isolierschicht bildet, die leider nur 2.3V aushält (höhere Spannung nur durch interne Reihenschaltung). Haben aber auch einen relativ hohen Innenwiderstand. Sind als Ersatz für Akkus zur Pufferung von CMOS-RAM zu verwenden, weil sie keine besondere Ladeschaltung benötigen. Reparaturbetriebe berichten aber, das sie nicht zuverlässiger als Akkus sind. Siehe auch: http://www.abcde.de/solaruhren_ersatzteile_citizen.html (nicht die einzigen Lieferanten für MT Lithium Titanium Akkus in Deutschland). Mehr Strom können die Ultracaps von http://www.maxwell.com/ultracapacitors/ Nicht mehr erhältlich sind 2700F/2.3V und 470F/13.8V von http://www.epcos.com/ . Bei Panasonic SD zeigt die Spitze der Dreiecke auf den Minuspol.

3.1. Lithium-Ionen Kondensatoren

ähneln Lithium-Ionen Akkus, dürfen z.B. nicht unter 2.2V entladen werden, und vereinen die Nachteile von Doppelschichtkondenstaoren und LiIoN Akkus.

4. Folienkondensatoren

Für höhere Ansprüche an die Zuverlässigkeit, weil Ausfälle tödlich sein könnten, gibt es Kondensatorklassen (EN60950):

X2: Verwendung zwischen 230V Phase und Null (Kurzschluss löst Sicherung aus, 2.5kV Test) X1: Zwischen 400V Drehstromphasen (Kurzschluss löst Sicherung aus, 4kV Test) Y2: Zwischen 230V Phase und berührbaren aber geerdeten Geräteteilen (Kurzschluss tödlich wenn Erdung defekt, 5kV Test) Y1: Verwendung zwischen Phase und berührbar nicht geerdeten Geräteteilen (Kurzschluss wäre tödlich, 8kV Test, 2 * X1 in Reihe)

Vergleichsliste Aluminium-Elektrolytkondensatoren, nur um mal zu zeigen wie viele verschiedene es gibt, die alle gleich aussehen:

 Hersteller Elna Illinois Mallory Marcon Nichicon Panasonic Richey  Rubycon Sanyo Tecate TF UCC 
 Chip Electrolytics         WX           CD50   
 General Purpose, Axial-Leaded   TTA TC/TCG/   TVX SU MDI     701   SME-T, 53D 
 Low Leakage, Axial-Leaded   TLS       Z MDIL     714     
 Hi Temp/-40+105 C.     TCX       HFA     715E   KME-T 
 Low ESR/-55+105 C.           HF, HFS, NHE PZA           
 Non-Polar, Axial-Leaded           SU-NP NA           
 Non-Polar           SU-NP MDIN           
 NP Speaker Crossover           Y MDIN(L)           
 NP Speaker Crossover           Y NA(L)     TN      
 General Purpose RE2 CKR SKR CESEM UVX SU LC TWSS, YK   711   SME-VB 
 Low Profile RC RSS     UVS   LP     730   SRG 
 Hi Temp/-40+105C RJ4 RMR TKR CEUSM UVZ NHE HFR SSP, YXA   725E CD26L KME-VB 
 Super Miniature RC2 PUM SSR CESSM USA, USL KA SM MS7   724S CD11CX SRAC 
 Hi Temp SM RC2S PGM   CEASM RZ   HSM MH7   724SE   KMA 
 Low Leak RB(LL) RLR   CE04W-MD KL Z LCL TWL   724E   LLA 
 Three-leaded LC RP2           LCT           
 Low ESR/-55+105 C. RSE RZM VPR CESFM UPR HFQ PZ     TRZ   LXF 
 Low ESR/Hi Rip/Hi Frequency RSH RZS WGR   UPL HF/HFU PZ(L)           
 Non-polar RBP2 BPS   CEBPM UVP Bi-Polar SU NC NW   RNB CD71 SME-BP 
 7mm Non-Polarized             NS       CD71C   
 NP Speaker Crossover         UKZ   NC(L) BIW         
 TV Deflection             NC(TV)     RNH CDSH KSA-BP 
 Standard LH2 LBA LPW CEAWF LQ TS TR USP   LG   SMH 
 Hi Temp/-40+105° C. LP3J LMU LP CEAUF GQ   TRH MXR   LGE CD294 KMH 
 Computer Grade     CGS   NR   CT LSQ     CD13N   

Beispiele zur Haltbarkeit von Aerovox:

Formal gibt es eine DIN zur Kennzeichnung von Folienkondensatoren:

DIN Code :
M = Metal layer ---------- M      K      S
K = Plastic ----------------------|      |
    Third is the dielectric types : -----|
S = Polystyrol (MKS = MKY)
P = Polypropylen (MKP)
C = Polycarbonat (MKC = MKM)
T = Polyethereftalate (MKT = MKH)
U = Zelluloid (MKU = MKL)

 
Epcos Vishay  MKT    metallisierte Polyester
Epcos Vishay  MKP         "        Polypropylene 
      Vishay  MKC         "        Polycarbonat 

Polyester    : MKS FKS   
Polypropylen : MKP FKP
Polycarbonat : MKC FKC 

WIMA   MKS2 metallisierte Polyester miniaturisiert
WIMA   MKS4        "            "   für erhöhte Anforderungen, grösser

C0G (temperaturstabile Keramik +/-30ppm), Glimmer (Mica): 0..+70 ppm, Polycarbonat, Polystyrol (Styroflex): -50..-250 ppm, Polysulfon

HF-Kondensatoren geringer Toleranz und hoher Güte

gespeicherte Energie in Kondensatoren hängt quadratisch von der Spannung ab:

und führt zum Kondensatorproblem: http://www.hcrs.at/KOND.HTM

Von: Christian Almeder 1999

> Wie testet man, ob son Ding noch in Ordnung ist ? Mit ´nem Standard-
> Multimeter mit Kapazitätsmessung bis 20uF, das dann ca. 11uF anzeigt wohl
> eher nicht ;)

Oje, wenns 11uF angezeigt hat, geht er wahrscheinlich nicht mehr...

Trotzdem eine Methode:

Auf eine bekannte Spannung U aufladen (ein paar Volt reichen, aber Nennspannung wäre gut zum Testen der Spannungsfestigkeit), einen Widerstand R anschliessen und tau stoppen (die Zeit, bis nur noch 37% der Spannung anliegen). tau ist die sog. Zeitkonstante: Mit u=U*e^(-t/tau) und tau=R*C ist dann C=(-t/ln(u/U))/R=tau/R Ich würde ca. 10s messen wollen, 30uF also mit R=tau/C=10s/30uF=ca. 330k Ohm

Kapazitätsmessgerät / Induktivitätsmessgerät:

So ein Kondensator muss den Strom liefern können, den der Chip beim Umschalten zieht, BEVOR (aufgrund ihrer Induktivität) die Zuleitung den Strom nachliefern kann, ohne dass der zwischenzeitliche Versorgungsspannungsabfall eine Fehlfunktion provoziert. Ein CMOS-IC ohne Takt zieht fast keinen Strom, nur beim Schalten, was je nach Taktfrequenz zigmillionenmal pro Sekunde passiert. Die grössten Umschaltimpulse gibt es, wenn ein Ausgang mit kapazitiver Last umschaltet. 100nF ist normalerweise viel grösser als alle kapazitiven Lasten zusammen (und das sollte er auch um mehr als den Faktor 25 sein), aber dicke FPGAs brauchen ganze Batterieen von Kondensatoren. Ist der Kondensator zu gross, kann er nicht schnell genug reagieren (Streuinduktivität) und hilft nicht am Impulsanfang. Braucht man grosse Kondensatoren (1uF Tantal oder so), muss ein kleiner (27nF oder so) dazu, um erstmal am Anfang eines jeden Impulses den Strom liefern zu können. Es spielt keine Rolle, wie oft der IC schaltet (1 mal pro Sekunde oder 1 Mrd mal pro Sekunde), sondern wie schnell er schaltet (langsames CD4xxx oder schnelle AHC) Das Keramikmaterial Z5U ist superbillig und speziell dafür gemacht (vermeidet Resonanz durch Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von der Spannung, für andere Anwendungen taugt es nicht), leider fallen sie öfters mal mit Kurzschluss aus. Sitzen auf einer Platine viele 100nF Abblockkondensatoren, sollten auch noch einige normale 10uF Elkos dazu, die durch ihren Serienwiderstand die Schwingneigung dämpfen, die sonst das Board irgendwo zwischen 5 und 20MHz hätte.

Bedrahtete 100nF Keramikkondensatoren verlieren oberhalb 7MHz ihre Wirkung SMD 100nF Keramikkondensatoren verlieren oberhalb von 17MHz ihre Wirkung 100nF in Präsisionsfassungen schon oberhalb von 3MHz

Von: Thomas Rehm 2.2002

Bei 1 GHz (nochmal angemerkt, das es hier um die Flankensteilheit und nicht unbedingt die Impulswiederholrate geht) sind Kondensatoren größer 1nF schlicht unwirksam.

Beispiel: 10nF-Kondensator in SMD-Technik, Bauform 0805, also etwa 2mm lang. Als Faustformel sagt man haben 1cm Leitungslänge etwa 10nH Induktivität. Der 10nF-Kondensator hat also etwa 2nH Induktivitätsbelag, dazu kommen noch Leiterbahnlängen. Im bestmöglichsten Falle (2nH) wird der 10nF-Kondensator also eine Serienresonanzfrequenz von 37 MHz(!) besitzen (Thomsonsche Schwingungsformel). Oberhalb von 37 MHz wird der Kondensator zu höheren Frequenzen hin mehr und mehr induktiv, also hochohmiger.

Du siehst also nun, warum du bei 1 GHz keine "Probleme" mit Kondensatoren 20n..100n hast? ;-) Für optimale, breitbandige Abblockung bis 1GHz müßte man eigentlich eine Kondensatorbatterie zusammenschalten: 10pF, 100pF, 1nF, 10nF. Bei zu groß gewähltem Abstand der Werte kann es jedoch zu Parallel-Resonanzen kommen, wodurch es erst Recht Probleme gibt. Wenn man also tatsächlich bis 1GHz abblocken muß, wird man nicht drumherum kommen, Layout und Abblockmassnahmen sinnvoll zu kombinieren (Ground und Power als eigene Planes z.B., und Leiterbahnen zuerst an die Abblockmaßnahmen heranführen, nicht zunächst an die abzublockenden Bauteile etc.).

Von: Robert Hoffmann

Die Dinger nennt man meist "Stützkondensatoren" bei Digitalschaltungen bzw. "Bypass-Kondensatoren" bei Analogschaltungen. Sie sollen für die hochfrequenten Anteile des Stroms, den der Baustein zieht, einen möglichst niederohmigen und bei sehr schnellen Schaltungen auch einen möglichst niederinduktiven (d.h. Ko sehr nahe ans IC) Pfad darstellen. Damit erreicht man, dass Bezugspotenziale (insbesondere Masse) möglichst "rein" bleiben.

Z.B. benötigen CMOS-Bausteine statisch praktisch keinen Strom, während sie im Umschaltvorgang Strom ziehen. Die entsprechende Energie kommt aus dem Stützkondensator und kann insbesondere in den Schaltpausen von der externen Versorgung relativ langsam "nachgefüllt" werden.

Prinzipiell hängt die Grösse des Kondensators davon ab, wie gross diese Stromspitzen sind, wie oft sie auftreten und wie gut die externe Quelle den Ko aufpäppeln kann. Bei den meisten Digitalschaltungen werden so typ. 47nF bis 100nF KERKOS (am besten Vielschichtvarianten wenn nicht ohnehin SMD) verwendet. Bei Bausteinen mit sehr grossem Stromverbrauch z.B. grosse FPGAs kann man dann noch zusätzlich einen Tantal-Elko hinzufügen, dabei sollte der Kerko aber näher beim IC sitzen, als der Ta-Elko.

Übrigens: wenn die Kondensatoren irgendwo anders sitzen, dann bilden sie mit der Zuleitung zum Verbraucher einen Schwingkreis (1nH/mm als Faustregel pro Hin- bzw. Rückleitung) und erzeugen dann ein sog. "Klingeln" auf der Leitung, das man erstens auf andere Leitungen überkoppeln kann => Störung, bzw. die Versorgung, die der IC an seinen Anschlüssen sieht wird verhunzt. Das kann dann heissen, dass er Digitalpegel nicht mehr richtig erkennen kann. Ähnlich dramatische Auswirkungen auf eine Analogschaltung kannst du dir ja dann vorstellen.

Antennen auf Platine:

Von: MaWin am 20.8.02

Grenzwerte für Feldstärken im Bereich 10-400MHz:

> Ist Gleichstrom oder Wechselstrom gefährlicher ?

Gesetzliche Grenzwerte für potentialfreie offen liegende elektrische Teile: 25V bei Wechselspannung und 60V bei Gleichspannung (Kinder, Nutztiere) und 50V bei Wechselspannung und 120V bei Gleichspannung für Erwachsene, etwas zeitabhängig http://www.schaltungsbuch.de/norm071.html es sind aber auch schon Leute unter extrem ungünstigen Bedingungen an einer 9V Batterie gestorben http://www.darwinawards.com/darwin/darwin1999-50.html Leider macht technisch Gleichstrom bei Schaltern schon ab 40V Probleme wegen Funkenlöschen, was bei Wechselstrom kein Problem ist.

Von: Andreas Ferber

Der Unterschied liegt in der Physiologie der Muskelzellen begründet. Eine Muskelzelle wird durch elektrischen Strom zur Kontraktion angeregt. Dabei löst ein einzelner Impuls nur ein kurze Zuckung der Muskelzelle aus, ebenso das Einschalten eines lang andauernder konstanter Strom. Danach erschlafft die Zelle sofort wieder. Wenn mehrere Impulse kurz aufeinander folgen, erschlafft die Faser nicht vollständig bevor die nächste Kontraktion beginnt. Je dichter aufeinanderfolgend die Impulse sind, desto stärker wird die durchschnittliche Kontraktion der Muskelfaser, bis ab einer gewissen Schwelle der sogenannte Tetanus eintritt (dann sind die Fasern vollständig kontrahiert).

Der Punkt, an dem ein Loslassen eines umfassten elektrischen Leiters nicht mehr möglich ist, nennt man die Loslassstromstärke. Bei der 50Hz-Wechselspannung unseres Stromnetzes liegt sie bei 10-20mA. Trägt man die Loslassstromstärke gegenüber der Frequenz des Stroms auf, so erhält man ungefähr den folgenden Verlauf:

 I [mA] ^
        |
     55 |                         /
     45 |                        /
     35 |                       /
     25 |                      /
     15 | \___________________/
      5 |
        +-------------------------------->
           10     100      1000    10000   f [Hz]

Tödlich kann der Wechselstrom sein, weil die oben beschriebenen Vorgänge natürlich genauso auch beim Herz zu finden sind, daher löst der Strom u.U. einen Herzstillstand oder Kammerflimmern aus.

Bei reinem Gleichstrom sieht das ganze ein wenig anders aus. Wenn der Gleichstrom eingeschaltet wird (ob gewollt oder nicht), verkrampfen die stromdurchflossenen Muskeln einmal kurz und erschlaffen dann wieder. Häufig führt dies bereits dazu, daß der Kontakt zu der Spannungsquelle unterbrochen wird, da man durch die Muskelzuckungen fortgeschleudert wird. Beim Ende des Stromflusses sind auch wieder Bedingungen gegeben, die zu einer Muskelverkrampfung führen, daher gibt es beim Abschalten auch noch einmal einen kurzen Krampf. Während der Strom aber konstant fliesst, ist ein Loslassen unabhängig von der Stromstärke immer möglich. Beim Gleichstrom hat man von daher nur Messungen gemacht, ab welcher Stromstärke freiwillige Versuchspersonen nicht mehr bereit sind, die Krämpfe beim Ein- und Ausschalten hinzunehmen, und der Versuch daher beendet wurde. Diese Stromstärke liegt bei ca. 75mA, also bereits deutlich höher als die Loslassstromstärke beim Wechselstrom.

Reiner Gleichstrom ist aber im Gegensatz zu Wechselstrom i.d.R. nicht in der Lage, ein Kammerflimmern oder gar einen Herzstillstand zu verursachen (dies kann nur dann geschehen, wenn das Ein-/Abschalten des Stroms genau in die sogenannte "vulnerable Phase" des Herzschlags kurz vor Beginn der Diastole fällt, aber selbst dann ist es relativ unwahrscheinlich), daher sind tödliche Unfälle mit reinem Gleichstrom ziemlich unwahrscheinlich (selbst bei höheren Spannungen von mehreren 100V).

Anders sieht es mit technischem Gleichstrom aus, der noch eine gewisse Welligkeit besitzt. Dieser setzt sich im Prinzip aus einem reinen Gleichstrom und einem Wechselstrom zusammen, und diese beiden Ströme kann man im Hinblick auf ihre physiologische Wirkung getrennt betrachten. Ein aus Wechselspannung durch eine einfache Diode ohne Glättung gewonnener pulsierender Gleichstrom ist sicherlich nicht wesentlich weniger gefährlich als der Wechselstrom.

Eine andere Wirkung, die unabhängig von der Art des Stromes immer auftritt, ist die thermische Wirkung des Stroms. Diese ist jedoch relativ selten tödlich, nur bei Hochspannungsunfällen ist sie eine häufige Todesart. Dabei ist zu beachten, daß damit nicht nur äussere Verbrennungen gemeint sind. Ein Stromopfer kann äusserlich relativ unverletzt sein, während das Körperinnere regelrecht verkocht ist. Auch z.B. das bei Hochspannungsunfällen häufig auftretende Nierenversagen hängt mit diesen Effekten zusammen. Äussere Verbrennungen entstehen meistens durch Lichtbögen, die vor allem bei Mittel- und Hochspannungsunfällen häufig entstehen.

Laser(module) gibt es z.B. bei:

Und wer Musik in schlechter Qualität über Lichtleiter senden will nimmt 60-280-49 von http://www.elv.de/ oder aus Funkamateur 4/2008 http://www.sander-electronic.de/bs0006.html, für gute Qualität wandelt man A/D auf Senderseite und D/A auf Empfängerseite mit klassischen DigitalAudiochips (Cirrus Logic) und überträgt digital (z.B. im Standardformat S/P DIF). Für das von BlueTooth verwendete CVSD (continuously variable slope delta) Modulations-Verfahren gibt es haufenweise Chips (MC34115, CMX639, HC55564), ansonsten geht ADPCM noch recht einfach. Zur Datenübertragung gibt es viele Vorschläge

Der Benzinstand im Auto wird mit Schwimmer gemessen, der über einen Hebel den Schleifer eines Potis um einige Grad bewegt. Man kann auch einen Draht (bewusst kein temperaturunabhängiges Konstantan, sondern eher Kanthal mit höherem Widerstand) von oben nach unten durch den Tank laufen lassen, ein mal den Widerstand messen, dann erneut mit hohem Stromfluss messen, da der Teil im Wasser gekühlt wird, ist die Widerstandserhoehung proportional zum Wasserstand. Man kann auch einen Drucksensor als hydrostatischen Füllstands- sensor im Tank versenken, wie http://www.tecson.de/partikel.htm oder oben im Tankverschluss einen Ultraschallentfernungsmesser drankalten.

Von: Hans-Joachim Koch

Von: Mario Ruetti 1999

(Zusammenfassung des Threads)

Von: Michael Linnemann 1999

Ein konkreter Vorschlag (den ich hier schon ein paar mal breitgetreten habe...) ist eine kapazitive Sonde. Die besteht aus zwei i.A. zylindrischen Elektroden (z.B. zwei Kupferrohre unterschiedlichen Durchmessers), von denen die dünnere in der dickeren steckt, um einen Zylinderkondensator zu bilden. Beide werden durch Abstandshalter voneinander getrennt und sind zusätzlich durch Lack isoliert, um genau die evtl. vorhandene Leitfähigkeit des Wassers etc. aus der Messung rauszuhalten.

Der Trick ist, dass das Wasser in den Zwischenraum zwischen den Elektroden eindringt und die Kapazität der Anordnung ändert. Man erhält also eine Parallelschaltung aus einem Zylinderkondensator der Länge l-h (mit l als Gesamtlänge und h als Fullhöhe) und der Dielektrizitätszahl 1, und einem der Länge h und der Dielektrizitätszahl 81 (die von Wasser). Und zur Auswertung

Mein Vorschlag wäre: Schau dir Applikationsbeispiele für den 555-Timer an, und such dir eine Schaltung raus, die mit deinem Sensor (Selbstbau, Ehrensache) Ausgangsfrequenzen im hörbaren Bereich verspricht. Häng einen Kopfhörer dran und probier es aus! Ziel auf einen "mittleren" Frequenzbereich (1kHz), denn du wirst das Ziel womöglich gehörig verfehlen, und dann willst du wissen wo du gelandet bist. Wenn du so weit bist, dass eine brauchbare Frequenz rauskommt, kannst du die direkt an deinen Mikrocontroller verfüttern, um die Frequenz zu messen.

Von: MaWin 1999

Mach's doch so wie alle: Druck messen. Ein Schlauch (unten angeschlossen, nach oben führend) voller Luft, oben ein fertiger Druckmesser dran. Wenn's billig sein soll und Schaltstufen reichen, bau eine Druckdose aus einer Waschmaschine aus.

Von: Oliver Betz 2000

Bei langfristiger Anwendung wird der Schlauch mit der Zeit voller Wasser sein, denn "ganz dicht" ist schwierig. Deshalb mit einer kleinen (Membran-) Pumpe wenig (!) Luft in den Schlauch pumpen, so daß unten Bläschen rausblubbern. Das wird z.B. industriell im Ex-Bereich (Benzintank usw.) eingesetzt.

Von: Rafael Deliano 1999

Oder einfach die Schachtel mit dem Sensor auf Grund senken. Es gibt z.B. von Siemens (für 75 EUR allerdings) hübsche Piezosensoren mit korrosionsfester Metallmembran. Könnte man wohl mit einigen ICs als 4-20mA beschalten. Temperaturempfindlichkeit des Sensors problematisch, wenn der Behälter flach ist. Dann müsste man den Temperaturfühler auch noch beschalten. Druck ist nicht so billig wie kapazitiv, macht aber weniger Überraschungen.

Ultraschall gäbs auch noch. Entweder von Grund zur Oberfläche (Flüssigkeit ist für Ultraschall günstiger als Luft) oder durch Luft von oben zur Oberfläche (Weniger Probleme mit Korrosion, Dichtigkeit). Man kann sich jedoch ekelhafte Probleme durch Mehrfachechos von Seitenwänden holen. Zudem nicht billig und schaltungstechnisch aufwendig. Je niedriger die Frequenz, je weiter kommt man. Bei 40kHz nur 20m, bei 1kHz gar durch Staub hindurch. Die Ultraschalllaufzeit ist temperaturabhängig, man muss also kompensieren.

Von: ? 1999

Rad auf Achse lagern und an dieser ein Drehpotentiometer oder einen digitalen Drehgeber befestigen. über das Rad eine Schnur füren, an welcher ein Schwimmer und ein Gegengewicht befestigt ist.

                 ____________________
 Ausgang --50R---____________________---+-- Eingang
                    50R Leitung     |   |
                                    |  50R
                                    |   |
                                   GND GND

Auch eine Antenne ist nichts anderes als ein Impedanzwandler von den 50 Ohm des Sendeantennenkabels auf die 377 Ohm des freien Raums. Ein gefalteter Lambda/2 Dipol hat 300 Ohm und für Fernsehempfang geeignete grosse Bandbreite und wird oft mit Yagi-Direktoren/Reflektoren versehen.

Von: Oliver Bartels 1999

1. Vor-/Rücklaufende Welle:

Strom kann in beide Richtungen fliessen, und kann auch an beiden Enden eines Kabels eingespeist werden. Ganz einfaches Beispiel: Wenn ich einen kleinen Akku an das eine Ende vom Kabel hänge, und eine Birne an das andere Ende, wird Energie aus dem Akku in die Birne transferiert, sie leuchtet. Ersetze ich nun die Birne durch ein Ladegerät, so wird der Akku geladen, es fliesst Energie zurück vom Ladegerät in den Akku. Das ist eine Binsenweisheit, gilt aber auch für Wechselspannungen und für Hochfrequenz. Die Energie kann in beide Richtungen fliessen.

2. Wellenwiderstand:

Ein am einen Ende der Leitung angelegtes Signal ist nicht unendlich schnell am anderen Ende, es braucht seine Zeit. Warum ? Was ist denn das wesentliche an einem Leiter: Elektronen, die sich in gewissen Grenzen frei bewegen können (sog. Leitungsband nahe am Valenzband). Nun "schubsen" die Elektronen sich aber nicht gegenseitig, sondern stossen sich sogar ab, weil allesamt negativ geladen. Ausserdem sind sie sehr langsam, wer es nachrechnet, wird feststellen, dass die Dinger bei Gleichstrom sich im Kupferkabel in der Geschwindigkeitsregion Meter/Minute (sic!) bewegen. Was da schnell ist (das Einschalten der Lampe dauert keine Minute ...) sind also nicht die Elektronen, sondern das Feld. Die Elektronen führen nur das Feld am Leiter, die Energie selber steckt im Feld! Das Feld ist das gleiche wie das für das Licht, nämlich das elektromagnetische, ergo breitet sich so eine Welle maximal mit Lichtgeschwindigkeit aus.

Was passiert dabei: Die Ladungsverschiebung baut ein Magnetfeld auf (das will die Physik so), das sich ändernde Magnetfeld baut wieder ein elektrisches Feld auf, dass sich anfänglich dem ursprünglichen Feld entgegenstemmt. Deshalb braucht es etwas länger, bis das Signal sich ausbreitet. Abhängig vom Dielektrikum des Kabels kann es kürzer oder länger dauern, bis sich das elektrische Feld aufgebaut hat, weil da u.U. im Material zwischen den Leitern noch ein paar Elektronen oder gar Moleküle mit Ihrer trägen Masse verschoben oder gedreht werden wollen (Polarisation).

Man kann diesen Vorgang nun durch ein Modell nachbilden, bei dem ein Bauteil, dass gerne steigenden Strömen Spannungen entgegenstellt, nämlich eine Induktivität, mit einem anderen Bauteil, das auch etwas Zeit braucht, bis es geladen ist (d.h. in ihm sich das Feld aufgebaut hat), nämlich einem Kondensator, verknüpft. Der Kondensator hängt dabei parallel zu den Polen der Quelle, die Induktivität davor in Serie. Um das Modell nun genauer zu machen, hängt man mehrere solcher Teil-Modelle hintereinander und lässt am Ende deren Zahl gegen unendlich gehen. Dafür muss man natürlich die Induktivitäts- und Kapazitätswerte durch die Anzahl der Teilmodelle teilen, und wenn es um unendlich kleine Grössen geht, ist die Infinitesimalrechnung das Mittel der Wahl.

Und die zeigt nun (hier ohne Nachweis, füllt mehrere Buchseiten), das eine Quelle dann keine Induktivitäts- oder Kapazitäts- werte mehr sieht (also nur noch einen realen Widerstand), wenn die Leitung mit einem realen Widerstand Z abgeschlossen ist, der die Grösse (ohne reale Widerstandbeläge) Z = sqrt (L'/C') hat. Optimal funktioniert die Energieübertragung dann, wenn die Quelle den selben Innenwiderstand hat, man kann aber auch mit Leitungen solche Innenwiderstände transformieren (sic!).

3. Stehwellen:

(habt Ihr das alle vergessen ;-)

Wenn die Leitung nicht mit einem solchen realen Widerstand abgeschlossen ist, bleibt irgendwo in der Leitung Energie im Feld stecken (quasi bezahlt und nicht abgeholt ;-), und die führt zu einem rücklaufenden Strom (Woher weiss der Strom, in welche Richtung er fliesst: Wie beim Akku, wenn z.B. bei positiver Spannung Strom in den Pluspol reinfliesst, ist die Quelle keine Quelle, sondern eine Senke ;-), da wir es aber hier mit Feldern zu tun haben, gibt es eine rücklaufende Welle. Diese Reflexion findet im Modell an der Stelle statt, an der sich die Diskontinuität befindet, also an der sich entweder der Wellenwiderstand ändert (z.B. Stecker!) oder der Abschlusswiderstand nicht gleich dem Wellenwiderstand ist. Auch dieses Signal braucht wieder seine Zeit zurück bis zur Quelle.

Bei richtiger HF (also nicht zittrigem Gleichstrom ;-) hat aber in der Zeit, in der der Strom einmal über das Kabel läuft, dieser schon einige Mal seine Richtung geändert, d.h. die Wellenlänge ist kurz gegenüber der Kabellänge. Jetzt wird klar, warum das Kabel in Teilstücken gerechnet werden muss: An jeder Stelle ist eine andere Spannung vorhanden und eine andere Stromrichtung!

Das Modell erlaubt es nun, die vor- und rücklaufenden Wellen zu addieren (d.h. Spannungen werden addiert, Ströme subtrahiert, laüft auf sogenannte Bilineartransformationen hinaus), das Ergebnis ist eine Interferenz dieser Wellen, die Stehwellen erzeugt. D.h. es gibt Stellen auf der Leitung, bei denen in Summe keine Spannung zu sehen ist, und solche, bei denen die doppelte Spannung zu sehen ist (Genauer muss man das eigentlich auch mit den Strömen rechnen, deshalb nimmt man normierte Wellen, weil beides bei HF so schlecht zu messen ist, das führt dann zu den s-Parametern und zu einem sündteuren Messgerät namens Networkanalyser. Billiger gehts mit der SWR- Messbrücke, die aber wieder nur die Hälfte anzeigt, die Phaseninfo fehlt ...).

Diese Stehwellen führen im günstigsten Fall zu merkwürdigen Effekten, im ungünstigsten Fall können sich so hohe Spannungen aufbauen, dass sich die Quelle auf französisch verabschiedet und den Reparaturetat belastet. Letzeres passiert gerne bei leistungsstarken Sendern, wenn z.B. ein Windstoss die Antenne "klaut" ...

4. Videosignal/75 Ohm Abschluss:

Wo diese Minima und Maxima liegen, ist frequenzabhängig. Und genau da liegt das Problem für das Videosignal: Eine schlecht angepasste Leitung beeinflusst das Videosignal in einer frequenzabhängigen Art und Weise, insbesondere bei hohen Frequenzanteilen (karierte Kleidung, kleine Schrift usw.)

Bei kurzen Kabeldistanzen würde das noch nicht viel ausmachen, bei langen Distanzen (3MHz entsprechen ca. 100m, 30MHz 10m Wellenlänge in Luft, aber verkürzt, da Kabel langsamer, um gut einen Faktor zwei bis drei (ungefähr sqrt(eps_r) für mu_r~=1), also bei einem Monitorkabel mit 100MHz nur noch z.B. 1m für eine komplette Welle mit beiden Polaritäten!). Man sieht, dass die Problematik bei Fernseh-Video noch nicht so gross ist, hingegen bei Computermonitoren je nach Zusammensetzung des Bildes bei schlechter Anpassung die schönsten Muster entstehen können, je nach Bild und Länge des Kabels!

5. Audio:

Bei Audio bringt das nichts, weil die Wellenlänge im km-Bereich liegt und zudem der reale Widerstand des Kabels im Modell signifikant wird (Z=sqrt((R'+i omega L')/(G'+i omega C') mit realen Belägen, da omega klein, wird R' signifikant, das mögen sich die HiFi-Kabel-Fritzen hinter die Ohren schreiben).

6. Merkregel, Buchempfehlung:

a.) Der Leitungswellenwiderstand ist das Verhältnis einer einzigen, in positiver Leitungsrichtung laufenden Spannungswelle zur damit verbundenen Stromwelle.

b.) Die Merkregel zu a.) stammt aus Hoffmann, Hochfrequenztechnik, Springer Verlag (ISBN 3-540-61667-5, auch wenn die ISBN nicht streng wissenschaftlich ist ;-)

7. Genauigkeit von Modellen:

Dieses Modell bedingt, dass die Leitung sich in etwa durch solche Teilstücke simulieren lässt. Das ist nicht selbstverständlich, weil Spulen Magnetfelder erzeugen, die auf andere Spulen wirken können und das auch tun (siehe Trafo), gleiches gilt für das elektrische Feld von Kondensatoren. Solange wie das modellierte Kabel halbwegs homogen ist, funktioniert das Modell aber ganz gut.

Andernfalls wird es sehr kompliziert, man muss dann eine echte 3D Feldberechnung anhand der (von Oliver Heaviside in die uns heute bekannte Form überführten) Maxwellschen Gleichungen durchführen, das geht mit FEM, FMM oder FDTD Simulatoren, die komplex zu bedienen und zumeist nicht ganz billig sind. Die Maxwellschen Gleichungen sind nette partielle Differentialgleichungen mit ersten Ableitungen von allen Feldkomponenten jeweils nach allen Raumdimensionen und der Zeit, ineinandergeschachtelt gibt das zweite Ableitungen und die MW-Gleichungen sind, ausser für einfache Fälle (Transversalwellen, einfachste Antennen und Kabel etc.) analytisch nicht lösbar. Selbst für eine schnöde Leiterbahn gibt es nur Schätzformeln, die sich rein von ihrer Grösse und Komplexität "gewaschen" haben.

Die Simulation ist aber nötig, weil solche inhomogenen Kabel auch Filter aller Art (eben Leitungsbauteile), aber auch Zirkulatoren oder Antennen sein können, ganz lustig wird es, wenn dann auch noch dielektrische Materialien mit seltsamen Eigenschaften dazukommen (geht hin bis zum magnetisch abstimmbaren YIG-Oszillator).

KANN das Produkt sinnvoll hergestellt werden ? Manch einer hat eine Idee, die sich dann aber als zu teuer in der Fertigung herausstellt. Massenproduktion senkt die Herstellungskosten immens, aber die Investitionen sind auch nicht ohne. Und die meisten wollen garantierte Abnahmemengen, bevor sie sich auf gute Preise einlassen. Diese Garantie darf man natürlich nie geben, sondern nur für das was man sich gerade leisten kann. Ein kommerzielles Produkt benötigt ein ordentliches Plastikgehäuse, ab einer bestimmten Stückzahl wird man das im Spritzguss anfertigen lassen. Wer nach Preisen fragt, kommt mit Aluformen für einige tausend Spritzgussvorgänge aus, und braucht keine Stahlformen für 500000 Schüsse, ausserdem könnten Formen noch mal aufgearbeitet werden, bei glasfaserverstärktem Kunststoff ist das nach 5000 Vorgängen eh nötig. Bei wenigen Exemplaren gibt es verschiedene Methoden zur Herstellung von Prototypen http://www.cp-gmbh.de/ . Wechselformplatten für ein gemietetes/zurückgegebenes/mehrfachverwendetes Stammwerkzeug (http://www.hasco.com/) sind recht preisgünstig, wenn nicht gehärtet wird und die Oberflächen keine Struktur oder hochglanzpoliert werden sollen kommt man mit 1000 EUR hin. Oberflächen kosten Geld, hochglanz 600 EUR, geätzt Lederoptik 450 EUR, bei Kleingehäusen, natürlich je nach Grösse. Spritzgussform ohne Einleger kostet so um 3000 EUR, mit 2 Einlegern, z.B. Messinggewindebuchsen, oder 2 Schiebern für Hinterschneidungen schon 5000 EUR. Man besorge sich eine Stammform komplett mit Führungen die zur Spritzgussmaschine der benötigten Grösse passt, die kann man beim nächsten Projekt wiederverwenden wenn man geschickt ist, lasse die obere und untere Formplatte per CNC herstellen, aus Aluminium falls man nur wenige tausend braucht sonst aus Stahl, setze die Formplatte mit Angussdüse und den benötigten Auswerfern in die Stammform ein und montiere Kühlflüssigkeitsnippel (falls benötigt, für 100 Schüsse in PP, PA und bedingt ABS geht's notfalls langsamer ohne Kühlung) wie verlangt in internationaler oder anderer Norm, dann kann eine Firma die Kunststoffteile auf ihren Maschinen herstellen, dabei rechnet man mit 80-120 Hüben/Stunde bei Maschinenstundenpreisen von 20-50 EUR (Dumpingpreise auch mal 10 EUR/h) bei bekanntem Materialverbrauch für je nach Kunststoffsorte 1 bis 5 EUR/kg und lasse sich nicht Material für Angussnippel bei fehlender Heissdüse in Rechnung stellen, die werden wieder eingemahlen. Mit Rüstzeit können 1000 handliche Gehäuse also schon mal 1000 EUR kosten, zusätzlich zur Form), eine bestückte gedruckte Leiterplatte, ein gedrucktes Manual und einen ordentlichen Karton, ein CE-Bapperl und eine EAN-Nummer, und bei all den Dingen muss man 1000, besser 5000 Stück auf ein Mal abnehmen, damit die Preise interessant werden. Handarbeit ist bei geringen Stückzahlen gar nicht mal so teuer, ihr glaubt nicht wie schnell man 100 Platinen bestückt, in ein Gehäuse eingebaut, in einen Karton gesteckt, in Folie eingeschweisst und auf eine Palette gestapelt hat, man braucht dazu mit Übung nur 1 Tag und ein Tauchlötbad mit Drahtabschneider. Bei Handbestückung werden bei passender Arbeitsumgebung bloss 3 Sekunden pro Bauteil angesetzt. Ihr könnt also selbst ausrechnen, wie viel Gewinn bei 'nur 3,5 cent/Bauteil' dem Bestücker bleibt. Für SMD Hühnerfutter sind 0,5 cent/Bauteil ausreichend, das wird schliesslich automatisch platziert, allerdings sind die Einrichtungskosten erheblich. In China fällt ein DVD-Player für 7 Euro mit Verpackung vom Band.

KENNST du die nötigen Leute ? Wer nicht schon Abnehmer und Lieferanten kennt, bekommt schlechtere Konditionen oder gar keinen Fuss in die Tür. Nicht umsonst lebt dieses Land von Beziehungen und Bestechungen. Und das ist uch kein Wunder, denn wenn du dir selbst überlegst, mit wem du Geschäfte machen möchtest, denkst du auch zunächst an Freunde und Bekannte, obwohl du weisst, das die nicht unbedingt die Allerbilligsten oder Allerbesten sind, aber man weiss bei ihnen wenigstens, was man hat, und hofft, nicht total beschissen zu werden.

WIRD das Produkt den Kunden erreichen ? Herstellen alleine genügt nicht, das Produkt muss auch an den Mann gebracht werden, und ihr ahnt nicht, wie schwer es ist, einen Karton in die Regale grosser Handelsketten zu bekommen. Ohne Bestechung (aka Regalfläche mieten) geht da eigentlich gar nichts. Glücklicherweise ist der Vertrieb seit dem Online Shop im Internet wesentlich einfacher geworden, aber manche Produkte müssen halt im Einzelhandel unter die Leute gebracht werden. Und Werbung ist noch ein ganz anderes Kapitel. Einfacher ist es, wenn man Zulieferer ist, und man den Abnehmer schon kennt, dafür verdient man dabei auch weniger weil man vom Abnehmer abhängig ist.

HÄLT das Produkt, was es verspricht ? Ausfälle und Reklamationen sind teuer. So lange sie nur am Gewinn zehren, geht das noch, aber es kann anfangen, mehr Geld zu kosten, als die ganze Sache ursprünglich eingebracht hat. Erst Recht, wenn Anwälte und Gerichte ins Spiel kommen. Warum stecken in vielen kommerziellen Geräten mehr Bauteile, als in der Application Note des Herstellers ? Warum werden bestimmte Bauteile verbaut, andere (bessere, billigere) aber nicht ? Das hat meist etwas mit der Erfahrung der anderen Anbieter zu tun. Sie ergänzen die Schaltung, damit sie zuverlässig funktioniert, sie meiden Bauteile, die für Ausfälle oder Beschaffungsprobleme bekannt sind. All das weisst du nicht. Insofern lohnt es sich immer, ein ähnlich geartetes Gerät der Konkurrenz zu kaufen, und die darin verwendeten Bauteile und Methoden zu übernehmen, solange nichts dagegen spricht.

Patente stören weniger als man denkt, denn die meisten Schaltungstricks sind schon alt und die Patente lange lange ausgelaufen. Bekommt man Ärger, lohnen sich eigene Patente, die man zum Tausch anbieten kann. Das ist letztlich auch der einzige Anwendungszweck für ein eigenes Patent, denn zum Schutz vor Konkurrenten sind die eigentlich untauglich: Die Anmeldung ist ohne 5000 EUR Patentanwalt unmöglich, 18 Jahre Gebühren kosten ebenso viel, doch wenn man sich die Kosten der 3 Gerichtsverfahren zum Streitwert nicht leisten kann, muss man das Patent erst gar nicht anmelden, man könnte es eh nicht einklagen.

Sollte ein Unternehmensberater also lediglich auf die steuerlichen Aspekte eingehen, schmeisst ihn gleich wieder raus. Denkt allerdings als Freiberufler an die Betriebshaftpflicht, denn ohne GmbH seid ihr voll haftbar, nicht nur bei Vorsatz (dann hilft auch keine Haftpflicht). Eine 1 Mio Versicherung kostet ca. 1500 EUR im Jahr. Orientiert euch, was es als einzelbetriebliche Förderung in eurer Region gibt, da kann der Staat schon mal 65% des Investitionsvolumens wegsubventionieren, wenn der Bürgermeister einen mag.

von: Chris D.

Die IHK bietet einen Lotsendienst, pensionierte Manager/Unternehmer die ehrenamtlich einen Blick auf dein Unternehmen (oder die Idee) werfen und Tipps geben. Das ist besser als jeder Unternehmensberater, denn die haben nie ein Unternehmen geführt sondern wollen nur Geld machen.

Entscheidend ist, was man in der Gewerbeanmeldung angibt, das sollte ausreichend handwerksfern (nicht: Fernseher-Reparatur) sein, z.B.: § 2 - Gegenstand des Unternehmens - Der Gegenstand des Unternehmens ist - die Entwicklung elektronischer Baugruppen und Geräte der Rundfunk- und Nachrichtentechnik - Leiterplattenlayout - Aufbau von Mustern und Prototypen - Projektierungs- und Beratungsleistungen auf den Gebieten der Rundfunk- und Nachrichtentechnik. oder - Dienstleistungen im Bereich elektronischer Baugruppen - Handel mit Elektronikkomponenten/Waren aller Art ausgenommen Erlaubnispflichtigen

Meldet sich jemand von der HWK Handwerkskammer, hilft es nachzufragen, in welcher Ausbildungsbeschreibung seiner Stände denn deine Tätigkeiten, wie: "Layout von Leiterplatten" oder: "Entwicklung von Programmen in der Sprache C" so vorkommt.

1) FA will erstmal nur, dass Du Dich registrierst und monatlich Deine

2) Zuersteinmal will die IHK kein Geld sehen (Beiträge üblicherweise

3) Gewerbeanmeldung kostet hier einen Zehner - nur aufpassen, dass Du

4) RoHS ist geschenkt, CE-Zert. kannst Du Dir sparen, wenn Du Dir sicher

5) Steuerberater benötigst Du am Anfang nicht, es sei denn Du machst

6) Wenn Du eigene Produkte verscherbelst benötigst Du natürlich eine

Von : superK 21.1.12

Ich sehe die UG für Absolventen die Startups gründen um ihre Innovationen an den Mann zu bringen gerade zu als Bestmittel! Wo sonst kann man anders als Technologieträger z.B. seine Software oder Hardware verkaufen? Etwa als Einzelperson??? - Vor allem können so steuerliche Vorteile genutzt werden, auch wenn man zu Anfangs nicht die großen Umsätze einfährt.

Sollte das Geschäft laufen, wird sowieso automatisch eine GmbH daraus nach dem man seine 25T€ zusammengeschäffelt hat. (25% dess Jahresgewinns müssen als Stammkapital eingezahlt werden bis man die 25T€ erreicht hat).

Trick 17: bei 12500€ einfach die Firma liquidieren und eine GmbH mit 12500€ Stammkapital gründen, da eine UG nicht wie sonst üblich bei 12500 zur GmbH wird sondern wirklich erst ab 25T€.

Haften tut übrigens auch eine UG mit 25.000€ falls das Kapital keine 25T€ schwer ist, haften die Gesellschafter ergänzend mit ihrem Privatvermögen.

Ein Vorteil ist die Steuerliche tolleranz seitens der Finanzämter. Eine Überweisung der USt.VA ist nicht sofort nach Rechnungserhalt nötig, sondern kann bei erhalt des Rechnungsbetrages überwiesen werden.

Ich kann die UG als Rechtsform für Startups nur empfehlen!!!

Hier übrigens eine kleine Schritt für Schritt Übersicht der Kosten und Behördengänge:

1. Stammkapital (bspw. und auch sinnvoll mind. 1000€) auf ein Konto einzahlen (ggf. eigenes Konto mit Guthaben von mind. 1000€ vorweislich bereit halten).

2. Termin mit Notar zwecks Gesellschaftervertrag und Gründung einer UG Vereinbaren

3. Zum Termin mit dem Notar den Kontoauszug mitbringen wo das Stammkapital sich befindet.

3a. Gründungskosten im Gesellschaftervertrag auf max. 1/10 des Stammkapitals festsetzten (mehr ist nicht erlaubt... also im Falle von 1000€ = 100€)

3b. Gegenstand der Gesellschaft bspw.: Vertrieb von Software und Softwareentwicklung als Dienstleistung

3c. ggf den Gesellschaftervertrag einer GmbH als Vorlage benutzen wenn es mehr als einen Gesellschafter gibt.

4. Nach Erhalt des Gesellschaftervertrags bzw. einer Kopie des Notars zur Bank gehen und ein Geschäftskundenkonto auf Namen der UG "in Gründung" eröffnen.

5. Notar erledigt Handelsregister Anmeldung und IHK Anfrage ob das in Ordnung geht oder ob Einwände bestehen.

6. Stammkapital auf das Konto einzahlen

7. UNBEDINGT EINEN STEUERBERATER/IN SUCHEN UND MIT IHM/IHR: - Die Gewerbliche Steuer/Ust. Anmeldung der UG fürs Finanzamt ausfüllen - Die Eröffnungsbilanz der UG machen und ans Finanzamt senden - Basics für die Buchhaltung erklären lassen z.b. wenn ich ein PC kaufe für 1001€ im Namen der UG, da man dann direkt insolvent ist das der Einkauf das aktuelle Stammkapital überschritten hat! Man muss vorher angeben mit was man diesen Invest bezahlen will!! UNBEDINGT VOM Steuerberater erklären lassen!!! - Ordnerstruktur und Konten für Einkäufe/Verkäufe

8. Nach erhalt der Ust/St ID kann die Geschäftstätigkeit beginnen. (diese könnte auch vorher beginnen aber erst nach der Anmeldung der UG beim Handelsregister greift die beschränkte Haftung!!)

Gründungskosten: Notar mit Gesellschaftervertrag (bspw. 2 Personen und erweiterter Vertrag) = 480€ Anmeldung beim Handelsregister + Bundesanzeiger = 150€ + 1€ Eröffnungsbilanz = 100€ (ggf. aushandeln)

Laufende Kosten: monatlich: Steuerberater zwecks Belege und Ust voranmeldungen. 50€ jährlich: Jahresabschluss + Bilanz + etc.: 600 - 1000€

Von: Rafael Deliano 1999

> Gefühl für Elektronik-Preise

Dass man sich alle Fakten nicht aus dem Finger saugen kann ist klar, aber auf Gefühl sollte man sich nicht verlassen.

> Automobilbereich

Immer im Auge behalten, dass "einfache" Schaltungen, dort nicht mehr einfach sind. Die Teile sollen erweiterten Temperaturbereich haben (nicht immer billig, nicht immer handelsüblich), die Aufbauten sollen vibrationsfest, korrosionsfest sein. Es gibt spezielle EMV-Anforderungen für Abstrahlung, seit sie ABS, Funktelefone usw. haben. Das Bordnetz ist bekannt schmutzig, man muss also auch störfest sein. Alles in der Entwicklungsphase raussuchen, Liefersperre vom Kunden während der Fertigungsphase kann für kleine Firmen der Ruin sein. Pfuschen ist für Grossfirmen eben leichter. Kunden habe ferner scharfe Stichprobenprüfungspläne. Einige Nieten können zu Rücksendungen ganzer Lieferungen führen (= Lieferausfall, teuer). D.h. kosteneffektive und gute Testbarkeit berücksichtigen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bei hohen Stückzahlen Ausfälle durch Bauteilstreuung oder Lötfehler nicht mehr durch Reparatur so nebenbei zu beheben sind, es sind dann einfach zu viele Boards die man bearbeiten müsste. Niemand kann im Prüffeld eine chinesische Armee aufbauen um solche Fehler zu suchen und wem nicht klar ist, warum man die Baugruppen nicht wegwerfen kann, dem kann ich das gerne separat erläutern. Also Optimierung von Schaltung und Layout dahingehend frühzeitig ernsthaft betreiben.

> Stückzahlen 1...3 Mio/a.

Real oder Vertriebsprognose ? Meine Erfahrung: Inschinöre schätzen um Faktor 2, echte Vertriebsleute um Faktor 4 - 10 zu hoch, wenn es um zu erwartende Stückzahlen für ein Produkt geht, das die Firma bisher nicht produziert hat.

> Aber wie bekommt man die zu erwartenden Preise in den Griff?

- Im Rechner der Distributoren stehen bekanntlich Preise bis 100 St als Listenpreise. Oberhalb 1k wirds recht schnell Verhandlungssache. Wobei der Kunde die besten Karten hat, der über längere Jahre hohe Stückzahlen bei dem Distributor gekauft hat. D.h. ein neues, unbekanntes Unternehmen kriegt hohe Preise genannt, kalkuliert dementsprechend teuer, fliegt bei Ausschreibung sofort raus.

- Da der Wechselkurs oft in den Preis eingeht (Distributor fragen, wie er abrechnet), kann es interessant sein Wechselkurse über die Jahre bezüglich bestimmter Währungen zu beobachten. Von Katastrofen abgesehen, gibt es immer Trends die ein paar Jahre halten. Man hat schliesslich die freie Wahl, ob man als Controller einen Japaner oder Amerikaner oder Europäer einbaut.

- Lieferfähigkeit ist während der Produktionsphase wichtiger als der Preis (sieht jeder erst ein wenn's zu spät ist). Manche Mengen kann man nicht vom Lager der verschiedenen Distributoren zusammentelefonieren. Auch mündliche Zusagen der Distributoren über Lieferfähigkeit sind wertlos, nach einem halben Jahr erinnert sich da niemand mehr dran. Aber andererseits will niemand langfristige Lieferverträge mit Distributoren abschliessen. Wenn die Fertigung schleppend hochfährt, oder die Stückzahlprognose zu hoch lag oder die ewig fleissigen Entwickler das Teil schon wieder rausdesigned haben kriegt man Teile, die man nicht braucht, und soll sie zahlen. Die Lieferverträge decken manchmal das Währungsrisiko ab, hängt aber oft ab was im Detail vereinbart wurde.

Wenn man sich ohne langfristige Verträge bei Halbleitern durchmogeln muss:

- second source verfügbar ? Heute oft kaum noch möglich das zu berücksichtigen. Upgrades funktioniert oft noch: d.h. OP mit Standardpinning immer durch anderen, besseren ersetzbar.

- Reputation des Bauteilherstellers bezüglich Lieferfähigkeit beachten. Einige sind berüchtigt: Motorola, Maxim ...

- Unbekannte Hersteller die über Preis in einen Markt eindringen wollen, aber praktisch noch nichts fertigen oder verkaufen sind auch verdächtig. Sie gehen so schnell wie sie kommen.

- Bei Distributoren anfragen welche Stückzahlen er ab Lager liefern könnte. Hohe verfügbare Menge deutet auf viele design-ins hin und das Teil sollte damit gängig sein.

- Zu alte oder zu neue Teile meiden. Alte, exotische Teile (vor 1990) werden oft abgekündigt, weil der Hersteller die Fertigungslinie abbaut. Bei neuen Teilen sammelt er oft schon Bestellung, kriegt die Fertigung aber nicht so schnell hoch wie er meint. Rückstau zwangsläufig, kleinster Kunde hat geringste Priorität.

Für kleine Firmen sind die hohen Stückzahlen oft eher eine Einladung sich das Genick zu brechen, als eine lukrative Gelegenheit.

Von: Rafael Deliano 1999

>> Lieferfähigkeit ... wichtiger als der Preis
> ... Diesen Punkt hätte ich beinahe aus den Augen verloren.

Man kann auch sagen warum: wenn geliefert wird, kommt Zahlung rein. Ob das Produkt statt ein wenig Gewinn, ein wenig Miese macht, merkt man selbst oft erst beim Nachrechnen. Die Bank jedenfalls merkt nichts. Wenn jedoch wegen Lieferunfähigkeit keine Zahlung kommt, wird die Bank nervös und knipst einem oft vorschnell das Licht aus.

>> (ca. 1 kB ROM, ca. 200 Byte RAM)

Ein derartiger Controller (20 Pins) wie der 68HC707J1A kostet bei 1k als OTP nur noch 1.20 EUR. Die Variante KJ1A (16 Pin) als OTP bei 1k -.80 EUR ist bei grösseren Stückzahlen (500k) unter -.45 EUR. (Das sind Preise die Future mal veröffentlichte) ROMs sind nochmal billiger, aber die Stückzahlen ab denen sie der Hersteller annimmt sind dementsprechend hoch. Offensichtlich sind Typen wo man die Fertigung mit OTPs hochfahren kann und erst wenn alles stabil ist auf ROM wechselt empfehlenswert.

> kundenspezifischen ASIC

Wie oben gesehen ist gegen Standardcontroller vom Preis nicht viel zu holen. CPLDs sind teuer und brauchen viel Strom, Gate Arrays sind nicht so änderungsfreudig wie Software und es dauert oft Monate bis die Samples kommen. Ich hab vor 10 Jahren mal ein kleines gemacht: 50% der Zeit ging drauf das Programm für den Tester zu schreiben ...

5 Punkte gäb's noch um am Preis für hohe Stückzahlen zu bohren:

- Für simple Anwendungen ist 8 Bit oft überdimensioniert. 4 Bit CPUs werden speziell für Preiskriege immer noch gemacht. Hauptsächlich Japaner. Aber z.B. in Deutschland (Eching/Heilbronn Fertigung in Frankreich) MARC4 von Atmel/Temic. Einige Teile auch OTPs. Einsatz z.B. mit Transpondern in KFZ-Schliessanlagen (Temic gehörte mal Daimler-Benz). Wenn man beim Distributor fragt, wird man meist abgewimmelt. Besagt aber nichts, die Teile werden hauptsächlich für einen Kundenkreis, der nicht bei Distributor kauft, gefertigt. Besser direkt beim Hersteller bohren.

- bipolare Analogschaltungen kann man mit Zetex als "analoge" GateArrays fertigen, braucht allerdings Stückzahlen (10k/Jahr ?). Auf dem Chip sind NPN, (lausige) PNP, Widerstände, kleine Kondensatoren. Man zahlt nur eine Metallisierungsmaske. Die Standard-ICs die Zetex selbst anbietet basieren alle auf diesen vorgefertigten Arrays. War bei vielen Produkten von Ferranti und Exar genauso. Hat den Vorteil, dass die Parameterstreuung ständig kontrolliert wird und das Ausgangsprodukt billig ist. Zum Entwickeln gibts DIL-IC-Kits die die Transistoren enthalten. So kann man Breadboards aufbauen. Ferner gibts die Transistordaten in PSPICE-Format, man kann also auch MonteCarlo-Analyse machen (konnt man bei Ferranti damals noch nicht).

- Leiterplatten aus Fernost in FR1/FR2 und einlagig sind billiger. Die Sorte wird in Deutschland zwar kaum noch produziert, aber immer noch von vielen Firmen bei preiskritischen Produkten verwendet. Technisch ist es nötig das Layout (Leiterbahnbreite, Lötaugendurchmesser) sorgfaltig abzustimmen, wegen der schlechteren Haftfestigkeit des Kupfers. Man kriegt auch einfache SMD-Schaltungen drauf. Als Material gibt es die "echten schlechten" braunen aus Fernost, aber auch das gelbliche, plastikartige FR3-Material das z.B. auch für Posttelefone eingesetzt werden durfte und in Europa noch produziert wird. Vorher abklären wie es in der Anwendung um Anforderung an Flammschutz, Aufquellen bei Feuchtigkeit, mechanischer Festigkeit aussieht. Bei grossen Boards (Netzteilen) verzieht sich FR1 beim Schwallen oft unschön oder hängt bei Trafos durch.

Wenn man weiches Leiterplattenmaterial hat, muss man die Boards auch nicht mehr bohren sondern kann Stanzwerkzeug (allerdings grösserer Lochdurchmesser) machen, was bei hohen Stückzahlen sinnvoll sein kann.

- Lieber mehr als weniger herumtelefonieren, wenn Teile teuer und der Markt uneinheitlich ist. Trifft besonders für elektromechanische Teile und ähnliche Exoten zu. Ich brauchte unlängst einen 600:600 Ohm Übertrager ohne weitere Anforderungen. Erste Anruf an Haufe/Deutschland: die wollten 5 EUR. Weiter zu Consar, der amerikanische Trafos für Modems führt. Kompakte Teile, guter Qualität aus automatischer Fertigung, aber etwa 2 EUR. Verwendet wurde dann ein Teil aus Fernost das etwas über -.50 EUR kostet. Es ist keine Augenweide, funktioniert aber auch.

- Versuchen Probleme prinzipiell anders anzugehen, insbesondere in Software zu verlagern. Ich habe hier eine Leiterplatte mit einem kleinen Controller und einem bipolaren analogen Freisprech-IC (4 EUR) das zusätzlich einen Schwung kleiner Aluelkos benötigt. Da der Controller abgekündigt wurde, kommt ein etwas grösserer rein der zusätzlich A/D-Wandler und mehr Pins hat. Alles nicht benötigt, aber der Typ ist die preiswerteste Alternative in der Familie. Gleichzeitig werde ich versuchen das Freisprech-IC durch einen Analogschalter 4066 (0,10 EUR) zu ersetzen und den Controller die Schalterei machen zu lassen. Er kann sich durch die A/D-Wandler den Pegel in beiden Kanälen bestimmen und tut während des Sprechens ohnehin sonst nichts.

> "Entwickeln" kann man ja eigentlich nicht sagen, da das ja eh nur
> ein Zusammenstellen einiger hochintergrierter Chips ist.

Manch einer denkt, daß Seriengeräte nur nachgebaute ApplicationNotes sind.

Für industrielle Anwendung ist servicefreie Lebensdauer, also verbesserter Blitzschutz interessant.

die analoge Beschaltung kann oft deutliche Auswirkung auf die Fehlerhäufigkeit BER haben. Eher bei höheren Geschwindigkeiten ein Problem.

die analogen Telefonnetze in Europa sind nicht sonderlich kompatibel und daß es Zulassungstests besteht bedeutet nicht, daß es in der Praxis dann auch überall funktioniert. Z.B. innerhalb Nebenstellenanlagen.

einige (Modem-)Chipsätze hatten Macken. Rockwell z.B. manchmal nur Verbindungsaufbau zwischen Rockwell-Chips aber nicht zu anderen Modems. Auch der automatische Wechsel zwischen Geschwindigkeiten im Betrieb war früher oft problematisch.

D.h. "jeder" kann zwar ein bischen ein Modem bauen, aber nur spezialisierte Firmen mit KnowHow und geeigneten Meßgeräten können Produkte basteln die marktfähig sind. Ist in den meisten Branchen so.

Wer beim Aufkleben des CE-Bapperls Skrupel hat, ist als Unternehmer charakterlich ungeeignet.

Wer keine selbständig funktionierenden Endprodukte sondern nur Bauelemente liefert, der muß CE Konformität nicht nachweisen, es ist bei Bauteilen sogar unzulässig ein CE-Zeichen aufzukleben.

Es ist ja auch unmöglich, bei nackten Platinen oder Bauteilen den Berührschutz etc. sicherzustellen, dennoch sind manche Produkte anders: Netzkabel, Trafos, PC-Einsteckkarten, obwohl ohne Gehäuse so ein Teil natürlich Abstrahlungen weit oberhalb der erlaubten Werte hat und ein CE Bapperl eigentlich Unsinn ist. Hier hat aber wohl die fälschliche Gepflogenheit der EAR, die für solche Ersatzteile - obwohl sie kein Gerät mit eigenständiger Funktion sind - auch Abfallanmeldung und Gebühren haben will, auch andere irritiert. Alle Teile müssen aber geeignet sein, die CE Richtlinien zu erfüllen, es gibt also keine Ausrede für zu geringe Sicherheitsabstände auf der Platine, oder nicht UL94 genügende Unbrennbarkeit der Materialen, ein Käufer wäre zu Recht unzufrieden, er benötigt ja die Declaration of Conformity z.B. über die Unbrennbarkeit von Gehäusen um entscheiden zu können ob er das CE Zeichen aufkleben darf.

Für alle Produkte, die unter eine oder mehrere der nachfolgend genannten Richtlinien fallen, existiert eine CE-Kennzeichnungspflicht:

ATEX (94/9/EG) Aufzüge (95/16/EG) Bauprodukte (89/106/EWG) Druckgeräterichtlinie (97/23/EG) EMV-Richtlinie (2004/108/EG) Gasverbrauchseinrichtungen (2009/142/EG) Maschinenrichtlinie (2006/42/EG) Medizinproduktrichtlinie (93/42/EWG) Niederspannungsrichtlinie (2006/95/EG) Persönliche Schutzausrüstungen (89/686/EWG) Spielzeugrichtlinie (2009/48/EG)

Normen für die elektrische Sicherheit:

EN 60950: Niederspannungsrichtlinie EN 60204: Sicherheit von Maschinen - Elektrische Ausrüstung von Maschinen EN 60947-5: Niederspannungsschaltgeräte (NOT AUS) NFPA 79: Electrical Standard for Industrial Machinery EN ISO 12100:2010: Sicherheit von Maschinen - Allgemeine Gestaltungsleitsätze - Risikobeurteilung und Risikominderung (Zusammenlegung von EN ISO 12100-1, EN ISO 12100-2 und EN ISO 14121-1)

> EMV

Üblich sind: Störfestigkeit nach EN 50082-2 DIN 61000-6-3 (EMV-Störfestigkeit) Elektromagnetische Verträglichkeit Fachgrundnorm Störfestigkeit Funkentstörung nach EN 55022 Klasse A DIN 61000-6-1 (EMV-Abstrahlung) Elektromagnetische Verträglichkeit von Einrichtungen der Informationsverarbeitungs- und Telekommunikationstechnik IEC-60929 elektronische (Leuchtstofflampen-)Vorschaltgeräte Sicherheit von Einrichtungen der Informationstechnik einschließlich elektrischer Büromaschinen ISO 26262 für Elektroautos, zumindest IEC61508, ECE R100 wenn man es nicht verkaufen will. Wenn in der Konformitätserklärung die DIN EN 60204-1 genannt ist, muß davon ausgegangen werden daß die Erstprüfung nach BGV A3 erfolgt ist, sie ist ja Bestandteil der Norm.

Beispiel: Schneeräumgerät mit elektrischem Motor:

Beispiel CNC Fräse

> Zoll

> Ersatzteile (Art. 4 Abs. 4 und 5 der RoHS-II-Richtlinie)

Für Ersatzteile oder Zubehörteile gelten dieselben Kriterien wie für das Gerät für welches das Ersatzteil bestimmt ist, zum damaligen Zeitpunkt als es gebaut wurde. Stammt das Gerät von vor 2006, muß es RoHS nicht einhalten, bei Medizingeräten gar bis 2014.

Baut man Teile aus einem Altgerät aus, um sie in einem Neugerät einzusetzen, darf man 10 Jahre alte Richtlinien verwenden, wenn die Widerverwendung in einem closed-loop business-to-business return system erfolgt und den Verbrauchern mitgeteilt wird, dass Teile wiederverwendet wurden. Eigentlich hätte das für wiederbefüllte Tonercartridges gelten können, aber leider steht im Gesetz B2B.

Wer gewerblich importiert/exportiert hat mit dem Zoll zu tun und beantragt eine EORI-Nummer mit obenstehendem Formular. In einigen Bereichen gilt das Reverse Charge Verfahren für die Umsatzsteuer bei Integrierten Schaltungen ab 5000 Eur, d.h. der Lieferant stellt dem gewerblichen Kunden keine MWSt. in Rechnung, und der Kunde, der sowieso eine monatliche Umsatzsteuervoranmeldung abgibt und gegenrechnet, hat sie - soweit nicht ausgeglichen - an das Finanzamt abzuführen. Kennt der Absender die Regelung nicht, reicht dem Finanzamt auch ein Trackingnachweis des Transportunternehmens.

> UL

Im Gegensatz zu CE in Europa ist UL in den USA kein gesetzlicher Zwang, wird aber von vielen Kunden als Sicherheitskriterium verlangt. Damit ein Produkt die UL Prüfung in einem der Underwriter Laboratories besteht, sollten alle sicherheitsrelevanten Bauteile UL listed sein. Per Steckernetzteil oder Batterie betriebene Geräte sind vor allem dann nicht UL relevant, wenn die Leistung sowieso nicht ausreicht um einen Brand zu verursachen. Letztlich legt UL fest, welche Bestandteile der Schaltung sicherheitsrelevant sind, aber wo Netzspannung anliegt kann man davon ausgehen. Das betrifft also die Leiterplatte (Category Code ZPMV2 Wiring, Printed - Component), Schalter, Steckverbindungen, Netzzuleitung, Trafo, Optokoppler oder X und Y Kondensatoren. Bei normalen Bauteilen und Gehäusen gilt UL94 (Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Applications) als ausreichend, die wird von IC Herstellern normalerweise in einem Sammeldokument belegt. Letztlich muß der Hersteller der Leiterplatte für genau diesen Typ (also z.B. Epoxy doppelseitig durchkontaktiert) UL zertifiziert sein, sich regelmässig prüfen lassen und darf dann das UL-Zeichen mit seinem Herstellerzeichen und dem Fertigungsdatum aufdrucken, und ebenso der Fertiger der Baugruppe und der Hersteller der das Produkt in Verkehr bringt. Mit bestandener UL kommt das Produkt bei einer FCC (Funktechnik) oder FDA (Medizintechnik) Prüfung auch schneller durch. Da in den USA der Importuer haftet, möchte der oft eine FCC Compliance (EMV) Prüfung sehen, die von einem FCC zertifizierten Labor (auch in Deutschland) gemacht wurde.

> ISO9001

Die ISO9001 will im Kern sicherstellen, daß deine Produkte stets dieselbe (ob hohe oder niedrige ist dabei egal) Qualität haben. Dazu gibt es verschiedene Methoden. Selbst wenn man sich nicht zertifizieren lässt (was bei Kleinbetrieben sowieso nicht geht weil die ISO mindestens 4 Mitarbeiter fordert die nicht dieselbe Person sein dürfen, nämlich Geschäftsführer, Qualitätsmanager der an Geschäftsleitung berichtet, ISO9000 Beauftragter der an den Qualitätsmanager berichtet und derjenige dessen Arbeit nach ISO9000 zu überwachen ist) ist es sinnvoll, sich über die Qualitätssicherung Gedanken zu machen, damit z.B. bei der Softwareentwicklung nicht dersselbe Bug zum zweiten mal gefixt werden muß, oder einem bei Zulieferung keine Fälschungen untergejubelt werden. Viele schlechte Umsetzungen erfordern allerdings hohen zusätzlichen Arbeitsaufwand, nur wenn es vollautomatisiert (und damit auch automatisch protokolliert) umgesetzt wurde, ist es gut gelungen.

> E-Typgenehmigung

Für Fahrbetriebs- oder Sicherheitsrelevante oder eventuell störende in KFZ eingebaute Geräte braucht man eine e-Typgenehmigung nach 72/245 EG (aktueller Änderungsstand 2006/28 EG) bzw. die E-Typgenehmigung nach ECE R10, sie unterliegen dafür im Gegenzug nicht der WEEE. E1 kommt aus Deutschland, E13 aus Luxenburg ist oft preiswerter zu bekommen und hier auch gültig.

Nach Anfangsbewertung deines Unternehmens durch das Kraftfahrbundesamt, bei der eine Zertifizierung nach ISO 9000 ff. hilfreich ist, gehst du mit deinem Equipment zu einem vom KBA zertifizierten Prüflabor, das Dich berät, ein Gutachten erstellt, und den Antrag zur Typgenehmigung beim KBA einreicht. Das KBA erteilt dann nach Prüfung der Unterlagen gegen Gebühr 522,00 EUR die Typgenehmigungsnummer. Gelegentlich wird deine Fertigung vom KBA Dresden gemäß 70/156/EWG, Anhang X, geprüft.

Wer sein Auto umbauen will, sollte beachten, daß die Betriebserlaubnis erlischt durch:

a) Die in der Betriebserlaubnis genehmigte Fahrzeugart wird geändert. b) Eine Gefährdung von Verkehrsteilnehmern ist zu erwarten. c) Das Abgas- und Geräuschverhalten wird verschlechtert.

In explosionsgefährdeten Bereichen brauchen Geräte eine ATEX (EEx Zone 0, 1, 2, 22) Zulassung. Anschlüsse nach aussen (z.B. Batterieladekontakte) müssen Vorkehrungen enthalten, die ein Kurzschliessen verhindern, oder verhindern daß zündfähige Energie an die Anschlüse geliefert wird, Bauteile im Gerät müssen in der Leistung so begrenzt sein, daß Temperaturklasse T4 eingehalten wird wenn irgendwo Kurzschlüsse auftreten, das Aussengehäuse darf nicht elektrostatisch aufladebar sein, u.s.w. Autos sind aber von der Richtlinie 94/9 EG ausgenommen, dort gilt ja schon 72/245 EG.

> RoHS ElektroStoffV

Haushaltsgroßgeräte, Haushaltskleingeräte, Geräte der Informations- und Telekommunikationstechnik, Geräte der Unterhaltungselektronik, Beleuchtungskörper, elektrische und elektronische Werkzeuge, Spielzeug sowie Sport- und Freizeitgeräte, medizinische Geräte, Überwachungs- und Kontrollinstrumente einschließlich Überwachungs- und Kontrollinstrumente in der Industrie, automatische Ausgabegeräte, sonstige Elektro- und Elektronikgeräte die nicht unter die Nummern 1 bis 10 fallen und mit bis zu 1000V~ oder 1500V= betrieben werden (wozu dann die vorherige Auflistung?) ausser Geräte, die für den Schutz der wesentlichen Sicherheitsinteressen der Bundesrepublik Deutschland erforderlich sind einschließlich Waffen Munition und Wehrmaterial für militärische Zwecke, Ausrüstungsgegenstände für einen Einsatz im Weltraum, Geräte, die speziell als Teil eines anderen, von dieser Verordnung ausgenommenen oder nicht in den Geltungsbereich dieser Verordnung fallenden Gerätetyps konzipiert sind und installiert werden sollen und ihre Funktion nur als Teil dieses Geräts erfüllen können und oder nur durch gleichartige, Geräte ersetzt werden können, ortsfeste industrielle Großwerkzeuge, ortsfeste Großanlagen, Verkehrsmittel zur Personen- oder Güterbeförderung mit Ausnahme von elektrisch angetriebenen Zweirad-Fahrzeugen, die nicht typgenehmigt sind, bewegliche Maschinen, aktive, implantierbare medizinische Geräte, Photovoltaikmodule die zur Verwendung in einem System bestimmt sind das zum ständigen Betrieb an einem festen Ort zur Erzeugung von Strom aus solarer Strahlungsenergie für öffentliche, kommerzielle, industrielle und private Anwendungen von Fachpersonal entworfen, zusammengesetzt und installiert wurde und Geräte, die ausschließlich zu Zwecken der Forschung und Entwicklung entworfen wurden und nur auf zwischenbetrieblicher Ebene bereitgestellt werden. dürfen nicht mehr als 0,1 Gewichtsprozent Blei, Quecksilber, sechswertiges Chrom, polybromiertes Biphenyl (PBB) oder polybromierte Diphenylether (PBDE) je homogenen Werkstoff oder 0,01 Gewichtsprozent Cadmium je homogenen Werkstoff enthalten. Dafür bekommen sie eine EU-Konformitätserklärung in deutscher und englischer Sprache und ein CE-Zeichen entweder auf dem Gerät der Verpackung oder den beigelegten Unterlagen, die Unterlagen sind 10 Jahre aufzuheben. Der Hersteller muss sicherstellen, dass seine Elektro- und Elektronikgeräte zur Identifikation eine Typen-, Chargen- oder Seriennummer oder ein anderes Kennzeichen und seinen Namen, eingetragene Firma oder eingetragene Markennamen tragen.

> WEEE

Ab März 2006 muss Elektronikschrott von den Herstellern zurückgenommen und entsorgt werden. Europaweit http://www.weee-forum.org/members_list.htm und in Deutschland ist die http://www.stiftung-ear.de/ zuständig. In der Schweiz heisst das seit 1998 VREG. Für kleine Hersteller ergibt das viele Fragen, gerade wenn sie viele unterschiedliche nicht direkt vom Endverbraucher einzusetzende aber in ganz Europa direkt bestellbare Sachen produzieren, wie z.B. uC-Entwicklungssystem. Präventiv kann man schon mal alle Geräte gleich machen, in dem man sie mit einem übergeordneten Begriff versieht (statt ARM-Developer, PIC-Master etc. einfach uCDevelop for ARM, uCDevelop for PIC und einfach den uCDevelop anmeldet). Eine gute Darstellung findet sich hier:

Die Gegenseite liefert solches hanebüchenes:

Die möglichen Kosten sind immens und übersteigen den mit dem Verkauf zu erzielenden Gewinn bei Weitem. Wer vor der Stiftung EAR einen Feststellungsantrag stellt in dem die Stiftung einem verbindlich bescheinigt, daß man von den Regelungen des ElektroG nicht betroffen ist, soll alleine für dessen Bearbeitung 400-800 EUR zahlen. Auch wer wenig produziert, bekommt eventuell einen Container an Elektronikschrott zur Entsorgung aufgedrückt. Zur Entsorgung können sich viele Kleinanbieter zusammenschliessen, die Anmeldung muss jedoch jeder selbst durchführen und bezahlen. Bei Kleinmengen unter 30kg bzw. 300kg im Jahr reicht inzwischen die Anmeldegebühr von 200 EUR. Vermutlich sind allerdings die von der EAR in Rechnung gestellten Kosten nach Az. AN 11 K 08.01161 vom 29.10.2008 rechtswidrig, also immer Einspruch einlegen damit man ggf. zurückerstattet bekommt. Man kann die Stiftung verklagen weil sie im Sinne des § 78 Abs. 1 Nr. 1 VwGO. passiv prozessführungsbefugt ist. So lange man nur in andere EU-Länder verschickt, reicht eine Anmeldung in Deutschland, kommt es im anderen EU-Land aber unter einem anderen Namen von einer lokalen Vertretung, muss es auch dort gemeldet werden. Wenn man bedenkt, das in das System auch hundertausende Tonnen von Altgeräten einfliessen, sollten kleine Hersteller gar keine Rolle spielen und ausgenommen werden (allerdings würden dann mittlere Hersteller einfach ein Dutzend Unterfirmen gründen um das zu umgehen). Da Glühlampen keine Elektronik enthielten und nicht unter EAR Rücknahme fielen sind auch LED-Leuchtkörper nicht bei EAR zu registrieren und bekommen kein Mülltonnenverbotssymbol. Man sieht, wie widersinnig mache Gerichtsentscheidung ist. Betrachtet man die Anmeldungen bei EAR, sieht es so aus, als ob die meisten Importeure sich nicht anmelden. So lange man seinen Produkten keine Namen gibt, sondern sie nur an andere Leute verkauft, die ihren Namen draufstempeln bevor die Geräte an Endanweder gehen, ist man als OEM nicht vom EAR betroffen. Eventuell muss man die VerpackV beachten, die gegenüber dem ElektroG mit 27 Seiten recht harmlos ist und mit 20 EUR erledigt werden kann. (Bähr kleine Lizenz 35 EUR verrechenbar mit Kartons, Landbell AG). Wer Batterien (von der Knopfzelle bis zum Bleiakku) in Deutschland erstmals in Verkehr bringt (also herstellt oder importiert), der muss sich beim Umweltbundesamt registrieren und ein Mülltonnen-Zeichen auf seinen Produkten anbringen.

Bausätze werden wie die sich daraus ergebenden Geräte (falls der Bausatz überhaupt ein Gerät nach WEEE ergibt) behandelt, entgegen der Vorstellung mancher Uninformierter, immerhin ist das Gewicht meist gering und die meisten sind auch nach dem Zusammenbau keine eigenständig funktionierenden Geräte.

Wer Geräte herstellt, die nur angebaut eingesetzt werden, z.B. Maschinensteuerungen "sind ohne an die Maschine angebaut zu werden sinnlos", dann fallen die Produkte nicht unter WEEE.

Hersteller von Geräten, die zur Reparatur oder Produktion benötigt werden und daher i.A. gewerblich eingesetzt werden, wie Messgeräte, müssen sich bei der EAR nur für die Geräteart "Überwachungs- und Kontrollinstrumente für ausschließlich gewerbliche Nutzung" registrieren, so machen es Agilent, Tektronix und National Instruments. Das Beagle-Board versucht sich auf rechtlich zweifelhafte Art aus RoHS und WEEE rauszuhalten, unterliegt aber als nicht eigenständiges Gerät natürlich nicht CE und EAR:

Andere Länder, andere Sitten, äh, Kennzeichnungen:

Elektronikschrott ist auch was wert:

Daher kann es sinnvoll sein, eine grössere Menge so einem Entsorger zu übergeben, sich das quittieren zu lassen und bei der EAR zu melden. Damit ist man raus aus dem Verteilungsverfahren und braucht keine insolvenzsichere Rücklage nachweisen so lange man im Plus ist UND hat etwas Geld verdient statt ausgegeben.

Die RoHS Richtlinie verbietet die Verwendung von Bleilegierungen als Lot in Consumer-Geräten (Medzintechnik und Fernmeldetechnik ist teilweise ausgenommen) und man hört von bis 3mm langen Zinn-Nadeln (Tin-Whiskers) die Probleme bei Verwendung von Reinzinn vor allem an nicht-verlöteten Bauteilanschlüssen verursachen:

Derzeit wird behauptet, daß die immense Ausfallsquote bei Microsofts XBox360 von über 30% mit Schäden von über 1 Milliarde Dollar auf bleifreies Lot an wärmebelastetem BGA zurückzuführen ist. Auch der Ausfall des LHC soll auf bleifreies Lot zurückzuführen sein. Man kann das unterschiedlich bewerten, da aber RoHS in Japan eingeführt wurde auch mit dem Ziel, nicht-RoHS-konforme Importe verhindern zu können, ist das ein voller Sieg von Sony. RoHS hat es geschafft, einem ausländischen Konkurrenten zu schaden.

Bei Jägern, die jährlich 3000-4000 Tonnen Blei allein in Deutschland verpusten, hat man das Bleiverbot wieder gekippt:

Die Firmen selbst müssen ihre elektrischen Einrichtungen auch prüfen oder prüfen lassen nach BGV A3 (VDE701/702), was unter 5 EUR pro Gerät kosten sollte, und das muss dokumentiert werden damit Versicherungsschutz besteht, sollte von dem Gerät ein Schadensfall ausgehen, und dazu muß jedes Gerät und jedes Kabel eine Identifikation (z.B. Barcode) bekommen, was wiederum bei Neuanschaffungen jede Menge Arbeit macht.

In Nickel-Cadmium (NiCd) und Nickel-Metallhydrid (NiMH) Akkus kann man einfach 14 Stunden lang einen Strom hineinschicken, dessen Mittelwert einem Zehntel der Kapazität entspricht, also z.B. einen 700mAh Akku mit 70mA aufladen. Das tun die ganzen Billigladegeräte, bei denen der spezielle Trafo gleich die Strombegrenzung übernimmt (Prinzip Klingeltrafo) und die man nach 14 Stunden manuell abklemmen soll.

     Trafo Diode
  o---+ +---|>|--o +
230V~ S:S      Akku   (geht nur mit speziellem Trafo!)
  o---+ +--------o -

Achtung: Es lohnt sich, bei gekauften Ladegeräten mal den mittleren Ladestrom bei halbvollem Akku (1.2V/Zelle) mit einem einfachen Analoginstrument oder Digitalinstrument nachzumessen. Der Strom liegt meist so weit vom Sollwert entfernt, das man die aufgedruckte Ladezeit entsprechend korrigieren sollte. Manche Akkus sind mit höherem Strom auch in 4 Stunden schnellladefähig.

Am Fahrrad tun es 5 NiCd-Zellen (6V) hinter einem Brückengleichrichter weil der Dynamo konstant 500mA liefert und damit zum Akkuladen ideal geeignet ist, wenn der Akku ausreichend Kapazität hat (z.B. ein in 4h schnelladefähiger 2Ah-Akku aus SubC-Zellen wie für Modellbau). Der Akku stabilisiert zu dem die Spannung, braucht aber einen Tiefentladeschutz, notfalls einen simplen Schalter.

         Gleichrichter  Schalter
 Dynamo --+---|>|-+--+--o/o--+-------+
          | +-|>|-+  | +     |       |
          | |       Akku   Lampe Rücklicht (6V)
          +-(-|<|-+  | -     |       |
 Masse -----+-|<|-+--+-------+-------+ (NICHT Rahmenmasse)
           5*1N4001

         Gleichrichter  Schalter   S 
 Dynamo --+---|>|-+--+--o/o---+----IRF7410----+-------+
          | +-|>|-+  | +      |       |       |       |
          | |       Akku   MAX810L----+     Lampe Rücklicht (6V)
          +-(-|<|-+  | -      |               |       |
 Masse -----+-|<|-+--+--------+---------------+-------+ (NICHT Rahmenmasse)
           5*1N4001

Es geht auch simpler, wenn es nicht akkugepuffert sein soll:

Wenn der voll geladene Akku im MP3-Player nur als halbvoll angesehen wird, liegt es nicht unbedingt an einem defekten Ladegerät, sondern an einer billigen Akkuanzeige, die nur die aussagelose Spannung anzeigt, und für 1.5V Batterien statt 1.2V Akkus ausgelegt ist. Bei 0% (0.9V) sind wenigstens beide leer. Hier Entladekurven üblicher Akkus und Batteriezellen:

Will man ein einfaches Ladegerät mit einem normalen Trafo selber bauen, benötigt man eine explizite Strombegrenzung, die leider zu zusätzlichen Verlusten führt. Einfach ein Vorwiderstand, besser eine Glühlampe die etwas stromregelnd wirkt und Kontrolle zugleich ist, oder aufwändig mit elektronischer Stromquelle z.B. mit dem LM317, der aber mindestens 4.5V 'verbraucht'. Aber Achtung: Bei der gezeigten einfachen Gleichrichtervariante ohne Siebung ist der Strom im Mittel geringer, als das was man mit Spitzenwerten ausrechnet, also schön aufpassen. Zu dem ändert sich ja die Akkuspannung pro Zelle von 0.9V (je nach Entladezustand auch 0V) auf 1.5V (je nach Strom der beim Laden fliesst, bei Schnelladung auch bis 2V), und in allen Varianten soll die Strombegrenzung zumindest zu ähnlichem Strom führen, also muss die Trafospannung insbesondere beim einfachen Vorwiderstand und Lampe deutlich höher liegen als die Akkuspannung. Die letzte Variante mit einem OpAmp wie TLC271 ist für eine konstante Versorgungsspannung vorgesehen, die dafür nur so hoch wie die maximal zum Laden benötigte Spannung von 2V/Zelle sein muss. Wenn Spannungsteiler R1 und R2 0.1V bildet (also z.B. 49k und 1k bei 5V), dann muss bei 0.1V durch R3 der gewünschte Ladestrom fliessen (also z.B. 1.42 Ohm für 70mA)

                     +-----+    --+------+-----------+
   +--|>|--+  --+  --|LM317|-+    R1     |          Akku
   |       |    |    +--+--+ R    +-----|+\          |
   |     Lampe  R       +----+    R2    |  >--100R--|< NPN oder NMOSFET
 Trafo     |    |       |         |  +--|-/          |E
   |     Akku Akku    Akku        |  +---)-----------+
   |       |    |       |         |      |           R3
   +-------+  --+  -----+       --+------+-----------+

Wenn man auch teilentladene Akkus mit mehr Strom aufladen will, muss das Ladegerät eine automatische Akku-voll-Erkennung und Abschaltung enthalten. Da ein voller Akku die hineingesteckte Energie nicht mehr chemisch binden kann, wird die Energie statt dessen in Wärme umgesetzt. Wenn man genügend Strom zum Laden verwendet (1C), ist die Temperaturerhöhung deutlich erkennbar, und man kann sie direkt am Akkumetallgehäuse messen und bei ca. 40 GradC abschalten, z.B. mit einem Bimetall-Temperaturschalter und einem Relais oder Thyristor in Selbsthaltung (denn es soll natürlich nicht weitergeladen werden wenn die Temperatur wieder unter 40 GradC sinkt). Man kann einen Widerstand über den Kontakt legen der den Akku abschaltet um mit geringem Strom von C/50tel eine Erhaltungsladung zu realisieren. Der von Pollin angebotene Temperaturschalter PEPI-C ist für eine Notabschaltung bei 57 GradC in Ladegeräten gedacht, die normalerweise per -DeltaU abschalten sollten. Als normale Akku-Voll-Abschalttemperatur ist das zu viel.

 + --+-R-+  Ladestrombegrenzung auf ca. 1C
     |   |
     |   o +
     |  Akku
     |   o -
     |   |
     |   | +-+--+
     |   | | |  |
     |   o o |  o
  Relais==\  |  / Bimetall-Temperaturschalter
     |    o  |  o
     +----(--+  |
 - -------+-----+

Da -DeltaU bei NiMH früher abschalten muss als bei NiCd, sollte man NiMH nicht in automatischen NiCd-Ladern aufladen, das Ladeende wird nicht rechtzeitig bzw. nicht zuverlässig erkannt, der Akku eventuell überladen. Umgekehrt geht es, bei NiCd wird halt der Schnellladevorgang etwas früher beendet. Da bei so einem Ladevorgang der Akku nicht überladen wird, spielt der auf dem Akku aufgedrucke maximale Ladestrom keine Rolle, schliesslich darf er auch beim Entladen überschritten werden.

Man nimmt normalerweise 1C (also 1 Stunde Ladezeit), damit die Akkus am Ende der Ladezeit so 40 GradC warm werden können, weil das Ladegerät nur an der wegen steigender Wärme fallenden Spannung erkennt, das der Akku voll ist. Trotz dieser Ladezeiten muss man keine explizit schnellladefähigen Akkus verwenden, sondern es tun normale mit C/10tel angegebene Akkus. Lädt man in 15 Minuten mit 4C spielt der Innenwiderstand der Zelle schon eine Rolle, das sollte man also nur niederohmigen (also vom Hersteller als hochstromgeeignet und schnellladefähig gekennzeichneten) Zellen zumuten, läd man in 4 Stunden mit C/4 wird der Akku nicht richtig warm, es sei denn, er ist in ein Gehäuse verpackt.

Wer neue Akkus kauft, bei denen man nicht weis wie lange sie schon rumliegen, vor allem NiMH, und wer ein Ladegerät hat, das per -DeltaU elektronisch abschaltet, der sollte die Akkus erst mal (im Gerät, also auf ca. 0.9V/Zelle) entladen (sind sie vermutlich eh), dann ausrechnen wie lange sie im Ladegerät laden müssten (per Kapazität/Ladestrom Berechnung, ohne Korrekturfaktoren wie 140%), sie laden lassen und zur berechneten Zeit aus dem Ladegerät rausnehmen, im Gerät benutzen bis sie leer sind und noch mal auf die beschriebene Art laden. Erst danach sollte man das Ladegerät seine eigene Ladeschlusserkennung anwenden lassen, in der Hoffnung das es die Akkus dann nicht auf 70 GradC aufkocht, was sonst leicht passiert, weil bei neuen Akkus offenbar das Ladeeende nicht gut erkannt werden kann und in Ladegeräten oft nur die zeitgesteuerte Notabschaltung greift, wenn es denn überhaupt eine hat.

Das Schnellladegerät beendet den Schnellladevorgang mehrerer Zellen, wenn die erste Zelle voll ist. Um die restlichen Zellen voll zu laden, darf man aber durch die volle Zelle nur noch den Nennladestrom von meist C/10tel schicken. Der Akku muss also noch einige Zeit (1 Stunde oder so) im topping charge mit maximal dem aufgedrucken Ladestrom nachgeladen werden. Danach schaltet man in den trickle charge Modus (mit C/50 oder was das Datenblatt als Erhaltungsladestrom empfiehlt) zurück, um mit Dauerladung den Akku gegen dessen Selbstentladung immer voll zu halten, bis er aus dem Ladegerät entnommen wird. NiCd scheinen mit Dauerladestrom besser zurecht zu kommen als NiMH.

Das Reflexladeprinzip des ICS170x ist besonders interessant und wird im NC2000 verwendet. Auch ohne Entladeimpuls eignet sich der IC besonders für Schaltregler (LM2576T-ADJ) als Stromquelle, weil er vor dem Messen die Stromquelle abschaltet. GalaxyPower ist pleite und stellt die ICS17xx-Chips nicht mehr her (Ersatz AIC1781), aber das Patent auf das Reflexladeprinzip ist auch ausgelaufen, man hat also kein Problem sich den Algorithmus in einen uC mit 12 bit A/D zu programmieren. Er hier versucht es mit 10 bit:

Das Computerized Charging System (CCS9620 von http://www.conrad.de) von BTI http://www.bticcs.com ist bloss ein vorprogrammierter PIC Microcontroller ohne A/D-Wandler. Das VDX-Verfahren (Voltage Descend Expander) vergleicht die Ladespannung mit und ohne Ladestrom und das Reflex-ähnliche ACT-Verfahren kommt von hier: http://www.actcharge.com/ Ein Überblick findet sich in http://www.basytec.de/ladung/ladung.html

Ein NiCd/NiMH-Akku geht kaputt, wenn er umgepolt wird. Das passiert bei einer Säule, wenn eine Zelle leer wird (0V) und die anderen Zellen (über den Innenwiderstand des angeschlossenen Geräts) ihre Spannung entgegen der Polung an die leere Zelle anlegen. Einen abgeklemmten Akku (kein uA darf fliessen) kann man problemlos lagern, möglichst leer aber nicht kurzgeschlossen (Selbstentladung schadet offenbar), und im Kühlschrank. Nach längerer Lagerzeit muss er, ebenso wie neu gekaufte Akkus, ein paar mal aufgeladen / entladen werden, bis er seine volle Leistungsfähigkeit wieder erreicht. Hat sich ein voll aufgeladener und danach abgeklemmt gelagerter NiCd/NiMH Akku schon nach wenigen Tagen selbst fast ganz entladen, hat man Ausschuss mit defektem Separator erwischt.

Von: Robert Obermayer 8.2.2006

Die mittels Widerständen gekillten Akkus waren 2200er GP und 2000er Panasonic (also die besten 4/5 SC NiMH), die durch langes Lagern bei 0V ausgelaufenen waren 1250SCR, CP1700, N-SCRC 1700 (die guten schwarzen) und einige 650er Varta AA(NiCd). Mindenstens gleich lange rumliegende, aber nicht gesondert entladene Packs des gleichen Typs haben die Lagerzeit ohne Kapazitäts (und Flüssigkeits-)verlust überstanden und hatten noch >1V/Zelle wie ich sie wieder geladen habe. Panasonic schreibt in einem manual auch sinngemäß:"for extended storage periods, recharge every year to avoid leakage" und hat da imo. recht

Wie schnell sollte das Ladegerät den Akku aufladen ? Das hängt von der Verwendung des Akkus ab. Im Prinzip gilt, "ebenso wie er entladen wird". Bei Hochstromanwendungen (Modellsport) also schnell Laden, bei Niedrigstromanwendungen (Wecker) besser langsam laden. Der Grund liegt in der Kristallbildung im Akku: Hohe Ströme brechen die Kristalle, was zu niedrigerem Innenwiderstand führt (gut bei Hochstrom) aber auch die Selbstentladung beschleunigt (schlecht bei geringem Strombedarf). Ebenso enthalten schnellladefähige Akkus viel Katalysator, was ebenfalls die Selbstentladung beschleunigt. Allerdings *müssen* automatisch abschaltende Ladegeräte schnellladen, da sich nur dann bei vollem Akku eine Temperaturerhöhung ergibt, die in Folge zu einer Spannungsänderung führt, die dann gemessen werden kann. Länger als 4h sollte also kein automatisch abschaltendes Ladegerät brauchen (und unter 15min wird's auch kritisch). Zeitgesteuerte Ladegeräte sollten den Akku vorher entladen (auf 0.9V/Zelle) und dann 14h oder 4h aufladen und dann auf Erhaltungsladung (kleiner C/25tel) umschalten. Bis zu welcher Spannung darf man einen NiCd/NiMH-Akku entladen ? Im Prinzip 0V, aber dabei muss in einer Säule JEDE Zelle beachtet werden, da ja keine umpolen darf. Die Akkukapazität wird aber nach IEC durch eine Entladung bis 0.9V/Zelle gemessen, ebenso wie bei normalen Zink-Kohle / Alkali-Mangan Batterien, und da man bei 0.9V*Zellenanzahl bei einer Säule davon ausgeht (was in der Praxis oft, aber nicht immer hinhaut), das jede einzelne Zelle noch mehr als 0V hat und nicht umgepolt wird (was tödlich wäre), nimmt man für Akkus auch 0.9V bei Entladung von C/10tel. Die Spannung bricht ab 1.1V eh so schnell zusammen das unter 0.9V eigentlich nichts mehr zu holen ist. Bei Hochstromentladung spielt der Akkuinnenwiderstand aber eine grössere Rolle, so das bis 0.5V herunter entladen wird.

Einfache Schaltung ähnlich AN17 von Galaxy Power ohne überflüssigen DCHG

                  +-----+
    +-------------|7805A|------------------------+
    |             +--+--+                        |
    +--10k--+--------(---------------------------(------------+
    |       |        |                           |VCC         |
    |   +------+     |                       +-------+        |
    |   |on/off|     |      1N5404           |VIN    |        |
 o--+---|LM2576|--+--(--L--+--|>|--+--R1--+--|ICS1700|--4k7--|< BC547
    |   |GND FB|  |  |     |       |      |  |GND CHG|        |E
30V |   +------+  |  |    Elko    Akku    R2 +-------+        |
    |     |  |    |  |     |       |      |    |              |
  Elko    |  +----(--+-----(-------+------+----+--------------+
    |     |       |        |       |
    |     |       +--|<|---+     Shunt (0R4 = 3A Ladestrom)
    |     |         SB360  |       |
 o--+-----+----------------+-------+

Ein Bleiakku (Pb) wird an eine Spannungsquelle angeschlossen, die pro Zelle 2.3 Volt liefert (bei 20 GradC, temperaturabhängig -4mV/K), also 13.8V für einen Autoakku. Die Spannungsquelle muss damit klar kommen, das der Akku mehr Strom haben will, als der Akku aushält und die Spannungsquelle liefern kann. Wieviel steht i.A. drauf, wenn nicht kann man sich nach Panasonic richten, die sagen 0.4C bei ihren Bleigelakkus, also 4.8A bei 12Ah Akku. Der Lader muss also eine Strombegrenzung als Schutzeinrichtung enthalten, wie das normalerweise bei integrierten Spannungsreglern der Fall ist (z.B. LM317, einstellbar L200 Schaltung im Datenblatt beachten, PB137, UC3906 macht temperaturkompensierte Schnelladung mit nachfolgender Erheltungsladung, AppNote U131, UC2909 ist moderner. Die Temperaturabhängigkeit kann man gut mit einem Pt100 RTC Platinwiderstandstemperatursensor, NTC oder einer Siliziumdiode im Spannungteiler des Spannungsreglers ausgleichen, siehe Datenblatt des LT1038 von http://www.linear.com/ oder AN66 Figure 148.

Ein Bleiakku geht kaputt, wenn er entladen rumsteht (er sulfatiert dann), netterweise darf man ihn ewig an einem wie beschrieben spannungsgeregelten Ladegerät lassen. Der Selbstentladestrom liegt so um 1/100 der Kapazität. Lädt man ihn nur kurz auf und klemmt ihn dann vom Ladegerät ab, darf man auf 14.4V (2.4V/Zelle bei 20 GradC) gehen, so wie es die Lichtmaschine im Auto macht. Die billigen Autoakkuladegeräte enthalten lediglich einen strombegrenzenden Trafo und einen Gleichrichter ohne jede Ladespannungsbegrenzung, der volle Akku wird also gnadenlos überladen, er gast. Beim Autoakku kann man dann das zersetzte destillierte Wasser wieder nachfüllen, 'wartungsfreie' Bleigel-Akkus sind dauerhaft geschädigt. Den relativen Akkurestkapazitätszustand kann man über 4-Leiter Innenwiderstandsbestimmung mit C/5 Entladeimpulsen in Millisekundenlänge ermitteln. Üblich ist bei 11.4V eine Akku-Leer-Warnung und bei 10.8V der Lastabwurf, bei hohem Entladestrom (Automotoranlasser) geht es auch mal unter 8V. Erst bei 12.6V wird die Last wieder drangeschaltet. Kam der Akku mal unter 11.4V, darf er ein mal bis auf 15V (2.5V/Zelle bei 20 GradC nur bei genauester Beachtung der Temperaturkompensation) aufgeladen werden, kam er mal unter 12.4V kann man ihn ein mal bis 14.4V aufladen. Es gibt länger haltbare (Bleigel-)Akkus, z.B. Effekta BTL mit 8-10 Jahren, Excide/Sonnenschein A602/200 mit 18 oder Absolyte GP mit 20 Jahren.

> LiIon/LiPoly

Lithium-Ionen-Akkus werden im Prinzip ebenso wie Bleiakkus geladen, allerdings muss die Ladeschlussspannung von 4.20 Volt (man achte auf die 0) JEDER ZELLE auf 0.5% genau eingehalten werden, sonst wird sie entweder nicht voll, 0.1V macht 10% aus, oder fängt beim Überladen Feuer:

0.5% einzuhalten ist nicht so einfach. Nimm einen fertigen LiIon Ladechip, falls nicht schon ein Li-Ion protection chip im Akkupack enthalten ist. Mit solchen vor Überladung und Tiefentladung geschützen Akkus ist der Ladevorgang ein Kinderspiel: Er schaltet den Akku ab, bevor er zu tief entladen wird oder wenn das Geraät zu viel Strom zieht (Kurzschluss), und er klemmt den Akku von der Ladestromversorgung ab, wenn er voll ist oder zu viel Ladestrom bekommt. LiIon-Akkus mit eingebauter Schutzschaltung sind also nur für Belastungen und Ladeströme bis zu bestimmten Werten zu gebrauchen, meist nur bis 1C, darüber trennt die Schutzschaltung den Akku wegen Überstrom ab. Daher verwenden Modellbauer Akkus ohne Schutz und benötigen deshalb kompliziertere Ladegeräte. Zum Laden geschützter Akkus reicht aber einfach eine strombegrenzte Spannungsquelle nicht zu hoher Leerlaufspannung (meist unter 6.5V gefordert). Man kann den Ladestrom per Vorwiderstand begrenzen, oder einen schon strombegrenzten Trafo verwenden, oder ein Schaltnetzteil welches bei zu hoher Belastung die Spannung zurücknimmt. Das nennt man CCCV Ladung, Ladung zuerst mit begrenztem Strom Constant Current CC und dann begrenzter Spannung Constant Voltage CV.

     +--Vorwiderstand---+  (ausgelegt für maximal 1C bei leerem Akku)
     o                  | +
 4.5..6.5V       LiIon Akku mit Schutzschaltung
     o                  | -
     +------------------+

     +--Vorwiderstand--+------+----------+
     |                 |      |          |
     |                LED     |          |
     |                 |      |          |
     o                1k     39k         | +
 4.5..6.5V             |      |   LiIon Akku mit Schutzschaltung
     o               TL431----+          |  -
     |                 |      |          |
     |                 |     47k         |
     |                 |      |          |
     +-----------------+------+----------+

         auf Kühlkörper
            +------+5
           1|      |--0R47--+---------+---+
 7-25V --+--| L200 |   2W   |         |   |
         |  |      |--------+       100n  |
         |  +------+2       |         |   |
         |   3|  |4    100RTrimmPoti  |   |
         |    |  |          |         |   | +
        10u   |  +--1k5_1%--+         | LiIon Akku ohne Schutzschaltung
         |    |  |                    |   | -  (mit geht natürlich auch)
         |    | 2k7_1%                |   |
         |    |  |                    |   |
 Masse --+----+--+--------------------+---+

        auf Kühlkörper
            +-----+
 9-15V --+--|LM317|--1R2--+------+---+
         |  +-----+   2W  |      |   |
         |     |          |      |   |
         |     +----1k----+    100n  |
         |     |          |      |   |
        47u    |       6k8_0.1%  |   |
         |     |          |      |   | +
         |   TL431B-------+      | LiIon Akku ohne Schutzschaltung
         |     |          |      |   | -  (mit geht natürlich auch)
         |     |       10k_0.1%  |   |
         |     |          |      |   |
 Masse --+-----+----------+------+---+

GradC max. Ladestrom max. Ladespannung
               nicht laden
   0      
          0.5C            4.25V
  10       
           1C             4.25V
  45      
           1C             4.15V
  50
           1C              4.1V
  60
               nicht laden

Hat man mehrere LiIon Zellen in Reihe, darf man die Reihe nicht mehr weiterladen, wenn eine davon schon voll ist, also wird die andere nicht ganz voll. Die ist jedoch beim Entladen als erste leer. Dadurch veringert sich die nutzbare Kapazität des Gesamtakkus, obwohl die Zellen selbst noch Kapazität hätten. Um das zu vermeiden, gleicht ein Balancer unterschiedlich geladene Zellen wieder an. Es ist nicht erforderlich (und sinnvoll) das beim Laden mit dem vollen Ladestrom zu tun, sondern es reicht, nach dem Laden (während des rumliegens) mit geringem Strom umzuladen. Entweder in dem die vollere Zelle langsam entladen wird:

    +-------+-----+
    |       |     |
  Zelle1    |    100k0.5%
    |      /+|----+
+---+--1k-<  |    | Microampere CMOS OPAMP
|   |      \-|-+  |
|   |       |  |  |
+---(-------(--+  |
    |       |     |
  Zelle2    |    100k0.5%
    |       |     |
    +-------+-----+

   +----------+
   |          | 
Zelle1   +----8----+
   |  +--3 ICL7660 2--+
   +--+  | LTC660  |  C
   |  +--6 MAX660  4--+
Zelle2   +----5----+
   |          |
   +----------+

> LiFePo4

LiFePo4 Akkus (Daten der 2600mAh Rundzelle) sind nicht so kritisch wie LiIon oder LiPoly. Sie verkraften weit höhere Ladeströme (typ 2.5A max 5A) und Entladeströme (typ 10A max 25A) und reagieren nicht so sauer auf eine ungenaue Ladeschlusspannung (typ 3.65V max 4.1V) und Entladespannung (typ 2.5V max 2V) aber manche haben trotz kompletter Tiefentladung keinen Schaden genommen. Wenn man die eingebaute Strombegrenzung eines LM317 nutzen kann (die bis 3A gehen kann), reicht

      auf Kühlkörper
         +-----+
 + ---+--|LM317|--+---+---+
      |  +-----+  |   |   |
      |     |    240R |   |
      |     |     |   |   | +
     47u    +-----+ 100n LiFePo4 Akkuzelle
      |     |         |   | -
      |    470R       |   |
      |     |         |   |
 - ---+-----+---------+---+

      auf Kühlkörper
         +-----+
 + ---+--|LM317|--+---+---+
      |  +-----+  |   |   |
      |     |    240R |   |
      |     |     |   |   |
      |     +-----+ 100n  LiFoPo4 Akkuzelle
      |     |     |   |   |
     47u    |    470R |   |
      |     |     |   |   |
      | NPN >|-1k-+---+---+
      |    E|     |
      |     |   0R68/1W   (für 0.68V Spannungsabfall bei Nennladestrom)
      |     |     |
 -----+-----+-----+

         auf Kühlkörper
            +------+5        1N5401
           1|      |--0R47--+--|>|--+
 7-25V --+--| L200 |   2W   |       | 
         |  |      |--------+       |
         |  +------+2               |
         |   3|  |4                 |
         |    |  |                  |
        10u   |  +-------R1---------+
         |    |  |                  | +
         |    | 8k2           LiFePo4 Akku
         |    |  |                  | -
 Masse --+----+--+------------------+

Wer ein bisher mit NiCd/NiMH-Akkus ausgestattetes Gerät (Akkuschrauber) hat, das über ein strombegrenztes Steckernetzteil geladen wird (meist ca. 400mA für 4 Stunden laden eines 1.2Ah Akkus), der kann es leicht auf LiFePo4 oder sogar LiIon umbauen, in dem er die Akkus im Akkupack wechselt und mit einer Schutzschaltung versieht. Die Schutzschaltung für LiIon muß genau sein und einzelne Zellen überwachen, man nimmt beispielsweise einen Sharp S8205, für LiFePo4 tut es eine einfachere Schaltung mit einem ICL7665, zumindest bis 4 Zellen.

Der Inhalt des bisherigen Ladeteils wird unverändert übernommen. Beispielhaft hier gezeigt mit grüner LED für Netzspannung vorhanden und roter LED für lädt ausgestattet, aber ohne Zeitschaltung oder gar intelligenten Ladecontroller, R zur Ladestrombegrenzung implizit im Steckernetzteiltrafo:

               1N4001  1N4001
    +----R----+--|>|--+--|>|--(+)
    |         |       |
    |         +---+  10R
    |         |  E|   |
  ~ o         |   >|--+
 Stecker-     |   | BC557
 ladeteil    1k5 1k5
  ~ o         |   |
    |  grüne LED LED rot
    |         |   |
    +---------+---+-----------(-)

   (+)--+---+---------------+----------------+
        |   |               |                |
        |  820k        +----------+          |
      + |   |          |   VCC    |          |
Akkuzelle1  +----------|SET2 HYST2|------+   |
        |   |          | ICL7665A |      |   |
Akkuzelle2 47k         |      OUT2|------+   |
        |   |          |          |      |   |S
Akkuzelle3  +---+---+--|SET1 HYST1|--+---)--|I BS250/BSS84
        |   |   |   |  |   GND    |  |   |   |
Akkuzelle4 82k 10M 10M +----------+ 120k |   |
      - |   |   |   |       |        |   |   |
        |   |   |   +-------(--------+   |   |
        |   |   |           |        |   |   |
        |   |   |           |       12k  |   |
        |   |   |           |        |   |   |
        +---+---(-----------+--------+   |   |
       S|       |                        |   |
IRF3205 I|------+------------------------+   |
       D|                                    |
IRF3205 I|-------+---------------------------+
       S|        |
        +--100k--+
        |
    Sicherung 30A
        |
   (-)--+

> Nickel-Zink

Als Nachfolger der Nickel-Metallhydrid-Akkus könnten sich die Nickel-Zink Akkus mit 1.6V Spannung etablieren. Bei Mignon um 30mOhm Innenwiderstand, 1.2Ah Kapazität und 3% Selbstentladung pro Monat sind ordentliche Werte, allerdings vertragen sie nicht über 4C Entladestrom und brauchen andere Ladegeräte. Bei Conrad für 4 EUR pro Stück kein Schnäppchen, aber bei Geräten die 1.5V benötigen und mit 1.2V schlechter laufen eventuell sinnvoll.

Ladevorgang strombegrenzt mit 1.9V Ladeschlusspannung, z.B. per L200:

> Alkali

Es gibt inzwischen auch wiederaufladbare Alkali-Mangan Akkus für Geräte, die 1.5V/Zelle benötigen. Allerdings sind diese Akkus sehr schlecht. Sie können (sogar nach Herstellerangabe) nur wenige Male (ca. 25) wieder aufgeladen werden. Rechnet man die Kapazität einer nicht wiederaufladbaren Alkali-Mangan Zelle (Mignon 2.8Ah) und die Kapazität eines Alkali-Mangan-Akkus (1.5Ah wenn neu, 0.5Ah kommen bei jedem Wiederaufladen dazu), gegen den Preis auf, lohnt sich das nicht. Siehe http://horst-lehner.mausnet.de/efaq/efaq.pdf Kapitel 2.6 und c't 23/2002 S. 193. und AppNotes zu BQ2902/2903 von http://www.ti.com/ , die von Rayovac verwendet wurden.

> Was tritt eigentlich bei Alkali-Mangan Batterien als weisses Kristallpulver aus ?

Der Elektrolyt aus 35 bis 50 Gew.% KOH, 6 Gew.% ZnO und Zusätzen von LiOH oder Ca(OH)2.

> Memory-Effekt

Mit 'Memoryeffekt' wird das Verhalten von NiCd-Akkus beschrieben, die mehrfach nur teilentladen wurden (z.B. durch eine automatische Abschaltung des Geräts) und dann ein Mal weiter entladen werden soll. Die Spannung bricht an der Stelle der alten Abschaltgrenze messbar zusammen. Die Restkapazität lässt sich nur bei verringerter Spannung herausholen. Warum ?

Da die chemische Reaktion 'Ladung' im NiCd nicht gleichmässig über das innere Volumen abläuft, gibt es bei 'halbleeren' Akkus Zonen die chemisch entladen sind, wenn andere noch chemisch geladen sind. In einer lange nicht 'angefassten' Region vergrössern sich Kristalle, ebenso wie in einem Akku, der lange rumliegt. Grössere Kristalle bewirken einen erhöhten Innenwiderstand. Ein belasteter Akku mit höherem Innenwiderstand bricht in der Spannung ein, er erscheint dem angeschlossenen Gerät 'leerer', es schaltet früher ab, wodurch diese 'Zone' des Akkus nie mehr angefasst wird, also auch nicht besser wird. Man behebt den Effekt durch mehrmaliges entladen (bis die schwächste Zelle nur noch 0.5V hat) und wieder aufladen.

Siehe section 5 "battery chargers" des "practical design techniques for power and thermal management" aus "Training and Events" von http://www.analog.com/ . Es gibt im Web auch eine andere Meinung zu lesen, aber man behebt sie auf dieselbe Art, so das einem die Physik dahinter egal sein kann.

NiMH Akkus sind von diesem Effekt bei weitem nicht so stark betroffen, aber ich habe hier NiMH Akkus erlebt, die zwar fast volle Kapazität hatten, aber mit dem Alter einen immer weiter steigenden Innenwiderstand (2 Ohm) der sich auch durch Hochstrom-Lade-/Entladezyklen nicht besserte und die damit unbrauchbar waren.

> Zellen knacken

Unbelastete Akkuzellen haben ja eigentlich, auch wenn sie leer sind, eine Spannung von um die 1 Volt. Was tun, wenn in einer Akkusäule eine Zelle nur 0 Volt hat ? Diese Zelle ist dann intern kurzgeschlossen. Durch Umpolen der Zelle während einer Tiefentladung sind Cd-Nadeln gewachsen, die beide Elektroden miteinander verbinden. Man kann diese Cd-Nadeln durch einen Hochstromimpuls knacken (z.B. vollgeladenen 10000uF/35V Elko an die Zelle halten). Das hilft aber nicht wirklich, da sich nicht die ganze Cd-Nadel zurückbildet. Der Akku hat eine höhere Selbstentladung, wird also in der Säule wieder als erster leer, wird umgepolt und man hat das Problem erneut. Ersetzt man nur diese Zelle, hat man in einer gebrauchten (verbrauchten :-) Säule einen neuen Akku, der seine Stärken nicht ausspielen kann. Ersetze lieber gleich alle Zellen und verwende die restlichen woanders.

> Wie redet mein Notebook mit seinem Akkupack ?

> Wie lädt mein Telefon seinen Akku wieder auf ?

Von: Ingolf Pohl

Beim Entladen wird der Strom gemessen (eher selten) oder die Software des Telefons kennt die Verbräuche des Gerätes in den einzelnen Zuständen hinreichend genau. Einige Hersteller veranstalten dazu einen ganz schönen Aufwand bei der Produktion, bei jedem Telefon im Endtest wird der Stromverbrauch für die einzelnen Zustände protokolliert und im geräteeigenen EEPROM abgelegt, ohne ständiges Messen im Betrieb kann die Software so einigermaßen bilanzieren.

Die Software des Gerätes verwaltet dazu ein Ladekonto mit aktuellem Ladezustand und maximalem Ladezustand im EEPROM.

Ich versuch jetzt mal so ein Lade-Entladezyklus zu beschreiben, ausgehend davon dass leere Akkus in ein neues Gerät gesetzt werden.

1. Das Gerät verfügt über eine Voreinstellung des maximalen Ladezustandes von 500mAh. Es lädt den eingesetzen Akku mit 120% (bis 150% je nach Mut des Herstellers) des maximalen Ladezustandes. Ein 500mAh Akku wäre mit 120% überladen, ein 1600mAh Akku nur zu 1/3 geladen. Das Ladekonto wird auf 500mAh gesetzt

2. Beim Entladen wird je nach Aktion vom Ladekonto abgebucht. Hat es zum Beispiel 10% erreicht, dann gibt das Telefon bescheid, denn bei einem angenommenem 500mAh Akku wären ja nur noch 50mAh Rest. Bei einem 1600mAh Akku wären noch 1150mAh Rest.

3. Wird jetzt das Telefon nicht gleich hysterisch auf die Ladeschale gesteckt, sondern echt leer telefoniert bis die Hardware eine Tiefenentladung durch Zwangsabschaltung bei kleiner 0.9V/Zelle vollstreckt, dann hat das Ladekonto (im EEPROM) beim 500mAh Akku ungefähr 0, beim 1600mAh Akku einen negativen Wert, denn es wurden ja 320% entnommen.

4. Beim nächsten Ladezyklus wird zuerst der maximale Ladezustand korrigiert, beim 500mAh Akku wird er sich nicht sonderlich ändern, beim 1600mAh Akuu wird er um 220% größer sein, als das letzte Mal. Jetzt wird wieder mit 120% (der korrigierten Kapazität) oder mehr geladen...

Fazit der Methode ist einfach:

Ähnliche Methoden wurden (werden) auch bei GSM-Telefonen eingesetzt, das erklärt auch warum bei einigen die Batterieanzeige nach längerem Benutzen immer ungenauer wird, oder warum plötzlich bei 50% Anzeige das Telefon abschaltet. Man muß auch hier öfter mal das Telefon komplett tot telefonieren und anschließend schön voll laden. Bei meinem ältlichen GSM ist das tatsächlich so, plötzlich ist bei "halbvollem" Akku Schluss. Wenn der Strom wieder da ist, dann hat auch das Bilanzprogramm gemerkt, dass der Akku leer war und die Anzeige wieder auf Null gesetzt...

Laptop-Akkus verfügen oft über eine Fuel-Gauge, also einen Chip im Akku der rein- und rausfliessenden Strom misst und versucht, die Akkukapazität mitzuführen, wie BQ2010 (siehe Datenblatt bei http://www.ti.com/ ). Wohl wegen unzureichender Software im Laptop haben diese Chips die Eigenart, mit der Zeit immer weniger über den Akkuladezustand zu wissen und auch leere Akkus nicht mehr nachladen zu wollen oder volle Akkus als leer anzusehen. Bei vielen hat es geholfen, der Chip mal vom Akku abzulöten (Rücksetzen) oder per direktem Ansprechen (über die Parallelschnittstelle des Laptops) umzuprogrammieren, und plötzlich spielten die Akkus wieder mit. Also: Schaut auch im WWW um, was sich bei eurem Akku machen lässt, bevor ihr verzweifelt dessen Zellen tauscht.

> Wie baue ich ein Lade-Netzteil für mein Handy bzw. Notebook ?

Handys und Notebooks haben meist eine ganz einfache Akkuladeschaltung drin: Ein Transistor schaltet den Strom vom Netzteil direkt an den Akku, der jedoch je nach Ladezustand eine unterschiedliche Spannung benötigt. Wenn das Netzteil zu viel Strom liefert (weil es seine Nennspannung halten will) geht, insbesondere bei leerem Akku, dieser Transistor und sonstwas kaputt. Das Netzteil muss also eine Strombegrenzung haben und darf im Leerlauf eine nicht zu hohe Spannung liefern. Wie viel, steht meist auf dem alten Netzteil drauf (z.B. 4.5V/250mA oder 16V/3.8A). Der Grund liegt darin, das im Gerät (Handy bzw. Notebook) keine zusätzliche Wärme entstehen soll, und daher ein analog runterregelnder Transistor, der bei ausreichend Spannung von selbst den Strom begrenzt, wegen der anfallenden Verluste nicht verwendbar ist. Daher darf man ein Notebook nicht direkt an den Autoakku anschliessen, obwohl ja meistens die Spannung des Notebookakkus, zumindest entladen, niedriger liegt als die Autoakkuspannung und die Spannung des Netzteils vom Notebook höher liegt als die Autoakkuspannung, es also eigentlich passen müsste. Bei leerem Akku würde jedoch das Notebook versuchen, den Akku zu laden, und dabei würde zu viel Strom fliessen, weil der Autoakku ja hergibt, was er kann. Wenn man jedoch den Akku aus dem Notebook entfernt, geht es oft, das Zuleitungskabel sollte jedoch eine KFZ-Schutzschaltung enthalten.

Man kann ein Labornetzteil (so ein Ding mit einstellbarer Maximalspannung und Maximalstrom) verwenden, in dem man den Maximalstrom auf den zum Akku passenden Ladestrom einstellt, oder ein vorhandenes (Schalt-)Netzteil entsprechend umbauen.

Die primitivsten Handyladesteckernetzteile haben einen simplen Trafo drin, der wie ein Klingeltrafo kurzschlussicher ist, weil bei steigendem Strom dessen Verluste (Wärmeentwicklung) so hoch ansteigen, das kaum noch Spannung rauskommt, und dahinter Gleichrichter und Siebelko. Das allerprimitivste Autoladekabel besteht aus einem Vorwiderstand (13.8V- Akkuspannung)/Ladestrom und einer Z-Diode (begrenzt Maximalspannung bei Leerlauf und bietet Schutz vor Verpolung und Überspannung) am Ausgang, aber die Bauteile verheizen ziemlich viel Leistung (5W Widerstand, 3W Z-Diode) und sind deswegen nicht billig. Die Besseren verwenden einen Linearregler wie L200 (nicht die defekte Charge L200C 82A333 ST SING, Reichelt) von http://www.st.com/ mit eingebauter Strombegrenzung, der braucht aber auch einen Kühlkörper. Effektiver ist ein Schaltregler wie MC34063, bei dem man zumindest den Eingangsstrom begrenzen kann, und damit den Ausgangsstrom bei nicht zu stark abweichender Eingangsspannung im Rahmen halten kann. Siehe auch F.24. Schaltregler Nokia Laderegler. Am Besten ist aber eine Konstruktion, bei der ein Schaltregler sowohl Feedback von der Ausgangsspannung als auch vom Ausgangsstrom erhält. Siehe LT1510, LT1512, TL494, TL598. Hat das Netzteil 3 Leitungen (Masse, Versorgungsspannung, Ladespannung) ist meist die Ladespannung strombegrenzt, die Versorgungsspannung nur gegen Kurzschluss geschützt.

Einschalten und Ausschalten der Spannungsversorgung per Taster:

 Akku-+---+
     1M   |E
      +--|< PNP oder PMOSFET
      |   |
     1k   +-----------+--- Versorgungsspannung für Schaltung
      |              10k
      +--|>|--+--|<|--+--- uC Eingang LOW Impuls zum abschalten
      |       |
      |       +------- Taster nach Masse für ein/aus
      |
      +---|>|----+
                 |
             NPN >|--1k-- uC Ausgang Einschalten
                E|
                GND
              

> Mein Batteriehalter schmilzt beim Laden weg

Verwende Batteriezellenhalter von Bulgin (bei Conrad, Farnell, RSOnline), die halten bei Lötfahnenanschluss bis 20A aus.

> Ich brauche über mehrere Jahre Batteriestrom

Für Weidezaungeräte gibt es Batterien und Akkus um 100Ah als Zink-Kohle, Alkali-Luft, Zink-Luft, und Bleiakkus, die speziell bei geringer Stromentahme lange Laufzeiten erreichen zu akzeptablen Preisen:

Desweiteren ist die (6V) "Laternenbatterie" recht gross und günstig.

> Ich brauche eine Batterie für hohe Umgebungstemperaturen

Panasonic BR1225A, BR1632A, BR2330A, BR2450A und BR2477A. (man achte auf das A) geht bis 125 GradC, ist aber sehr schwer zu bekommen.

> Der Akku meiner Uhr ist kaputt

     Einschalttaster (Schliesser)
 +Akku --+--o/o--+--- +Ub
         |       |
         +--o/o--+ Relaiskontakt
             :   |
         +--Rel--+
         |       |
         +--|>|--+ Freilaufdiode
         |       |
         |    +-----+ Unter-
         +----|     | spannungs-
      Ausgang +-----+ sensor
                 | 
 -Akku -----o-o--+--- GND
     Ausschalttaster (Oeffner, oder zwischen Relais und Ausgang des Unterspannungssensors)

  +---+---+---- Batt
 10k 8k2  |   
  |   +--|-\  
  |   |  |  >-- Ausgang
  +---(--|+/    Komparator wie 1/4 LM339 oder OpAmp
 Ref 2k2  |     Ref = 2.5V Referenz wie LM336-2.5
  +---+---+---- Masse

            /
 +Akku --+-o o-+-----+-- +Ub
        Rel1:Rel2    | bistabiles Relais
         |     +-|>|-+ Freilaufdiode
         o     |   +---+ Unterspannungs-
     AN  /     +---|   | sensor mit
  Taster o     o   +---+ aktiv low Reset
         | AUS /     |
         |     o     |
 -Akku --+-----+-----+-- GND

       /
   +-o/ o--+------+---+
   |       |      |   |
   |       |     10k  |
   |   +-------+  |   |S
 Akku  |ICL7665|--+--|I PMOSFET (ggf. LogicLevel)
   |   +-------+Out1  |
   |       |      Schaltung
   |       |          |
   +-------+----------+

Suche nach 'Fuel Gauge/Gas Gauge' von Benchmarq bei http://www.ti.com/ wie BQ2010 und SAA1501 bei Philips.

Einige Akkuladegeräte:

 (+) --|>|-- +
 
 (-) ------- -

 (+) ---Sich-+-- +
       +-|>|-+
 (-) --+-------- -

 (+) --------+-------- +
         D   |G  S
 (-) --+--NMOSFET--+-- -
       +----|<|----+       (Interne parasitäre Diode)

 I = Is * (  exp( U / (n*Ut) ) -1 )
 Is = Sättigungsstrom ca. 1E-14A
 n = Korrekturfaktor ca. 1..2 je nach Diode
 Ut = Temperaturspannung = (k * T ) / e ca. 26mV bei 25 GradC
 T = Temperatur [K]
 e = Elementarladung = 1.6E-19 [C]
 k = Boltzmann-Konstante = 1.38E-23 [K/J]

Von: MaWin 12.11.2003

Der Bipolartransistor besteht aus einer Diode von Basis nach Emitter (das ist auch das im Schaltzeichen eingezeichnete Diodendreieck) die sich auch wie eine Diode mit einer Sperrspannung von ca. -6V verhält. Ab +0.5V zwischen Basis und Emitter fliesst zunehmend mehr Strom. Das besondere am Transistor ist nun, das der kleine von Basis nach Emitter fliessende Strom es ermöglicht, das ein grosser Strom vom Kollektor zum Emitter fliessen kann, wenn denn am Kollektor ausreichend Spannung anliegt. Ein kleiner Strom durch die Basis-Emitter-Diode ermöglicht dabei einen um den Stromverstärkungsfaktor hfe (zwischen 10 und 1000, meist so 100) grösseren Strom durch den Kollektor. Natürlich wird der Kollektorstrom nur so gross, wie es die umgebende Schaltung erlaubt, im Beispiel bestehend aus Spannungsquelle und Last. Beide Ströme fliessen zusammen durch den Emitter wieder aus dem Transistor heraus. Leider sind die Dinger recht unlinear, was man mit geeigneten Schaltungen zu begradigen sucht.

    +--------+
    |+       |
   Last      | +
 B  |  Spannungsquelle
 --|< NPN    | -
    |E       |
 ---+--------+

 0-12V +--------+
  |    |        |
 74R   8R       |
  |    |  Spannungsquelle
  +---|< NPN    |
       |E       |
 ------+--------+

 0-12V +--------+
  |    |        |
  |    8R       |
  |    |  Spannungsquelle
  +---|< NPN    |
       |E       |
      7.4R      |
       |        |
 ------+--------+

Wenn man z.B. eine Spannungsverstärkung um das 10fache erreichen will, muss der Lastwiderstand einen 10 mal so hohen Widerstandswert haben wie der Emitterwiderstand, sagen wir Re=10 Ohm und Rl=100 Ohm. Wenn wir 24V als Versorgungsspannung haben, fliessen maximal 210mA durch beide, wobei durch den Emitterwiderstand zusätzlich der Basisstrom fliesst, und der Emitter im Transistor auch schon ein paar Ohm beiträgt. Damit diese 210mA durch den Emitterwiderstand fliessen, muss an ihm ca. 2.2V anliegen, und an der Basis ca. 2.9V. Bei nur 0.6V an der Basis geht der Transistr aus, es liegt keine Spannung am Emitterwiderstand, es fliesst kein Emitterstrom und kein Kollektorstrom und damit auch kein Strom durch die Last und die hat damit keine Spannung.

Oft findet man in Geräten Transistoren mit der Bezeichnung A1015, C557, C38, D998, F830, H945 oder K1117 die in keinem Katalog zu finden sind. Fügt dann ein 2S, IR, SC2, KT oder B vor die Typennummer und sucht im Katalog erneut, denn asiatische Hersteller lassen gerne das 2S weg, die DDR das S und die 2, Koreaner das KT, Europäer manchmal das B, ST beim Nachbau von Motorola-ICs den MC34 Prefix (063 steht dann für MC34063) und International Rectifier das IR. Aber glücklicherweise gibt es kaum Nummernüberschneidungen. Die obigen Typen sind also 2SA1015, BC557, SC238, IRF830 und 2SK1117. Leider funktioniert das manchmal doch nicht: KSD/KTD998 und 2SD998 oder KSC/KTC778 und 2SC778 sind nicht dasselbe. Ersatztyp für KTD998/KTC778 ist 2SC4387/2SA1672 oder mit Isolierscheiben TIP33C/TIP34C oder BD245/246. Mit H beginnen manche Hitachi Consumer-Transistoren. H945 ist also ein schlechterer 2SC945, HA42 ist MPSA42, H548 ist BC548, H9012 ist C9012. Wobei C9012 ein Consumer-Transistor von Motorola ist, nicht ein 2SC9012 oder gar BC9012, die gibt's nämlich nicht.

Elektor Crescendo / Mini-Crescendo 2SJ50/2SK135 = 2SJ56/2SK176 = 2SJ1058/2SK162 in TOP3P

Viele Hersteller wie Motorola (MT), Fairchild (FD), ST (ST), Philips (PH), Harris (RF), OnSemi (ND) Samsung (SS), Siliconix (SM) bezeichnen MOSFETs nach einem einfachen Schema: MTP50N10 heisst Motorola TO220 50A NMOSFET 100V, also Herstellerkürzel, Gehäusebuchstabe A=TO220isoliert B=D2PAK D=DPAK E=ISOTOP F=TOP3Pisoliert H=TO218 I=I2PAK J=TO220isoliert K=STO82 M=TO3 N=SOT223 O=SOP8 P=TO220 S=TO220isoliert U=TO251/IPAK V=D3PAK W=DIP X=TO220isoliert Y=TO264, Amperezahl, Kanal-Polarität, Volt in 10er Schritten.

Auch IGBTs folgen oft diesem Muster: STGB20NB32 schafft z.B. 20A, 320V.

Manchmal hilft ein Herstellerkürzel auf dem Transistor, ansonsten orientiert man sich erst mal an den Bezeichnungen der anderen im Gerät verbauten Transistoren. Bei SMD-Bauteilen reicht der Platz für Typennummern nicht aus, und die Kürzel sind HERSTELLERBEZOGEN, also mehrfach vergeben:

Transistorgrundschaltungen finden sich in

Warum kann man Emitter und Collektor nicht vertauschen, dem Ersatzschaltbild eines Transistors nach haben die doch keine Unterschiede? Doch, haben sie, von der Geometrie her, trotzdem funktioniert ein Transistor bei vertauschen Emitter/Collektor im sogenannten inversen Betrieb, und der hat 4 Effekte: Eine viel geringere Stromverstärkung, so 5 statt 100, und eine viel niedrigere Sättigungsspannung VCEsat. Die Transitfrequenz ist in dieser Betriebsart wesentlich höher. Die maximale Spannung viel niedriger, meist nur 5V (UBEreverse).

> Warum schaltet mein MOSFET direkt am uC Ausgang angeschlossen nicht durch ?

Weil du vermutlich im Datenblatt den UGSth-Wert fälschlicherweise als die Spannung angenommen hast, ab der der MOSFET durchschaltet. Das ist aber mitnichten so, es ist die Spannung ab der er gerade eben nicht mehr sperrt. Die Spannung, ab der er bestimmt leitet, steht hinter der RDSon Angabe meist in Form eine @UGS xxV. Das liegt daran, weil die Gate-Threshold-Spannung sehr starkt schwankt, von Exemplar zu Exemplar und von Betriebsbedingung zu Betriebsbedingung. Garantiert leiten tut der MOSFET nur bei einer Spannung zwischen Gate und Source, die bei RDSon angegeben wurde (auf diese Spannung hin wird der MOSFET auch in der Fabrik geprüft), als Beispiel mal dieses Datenblatt welches zeigt, daß die UGSth Schwankung von 0.5V bis 3.2V reicht:

> Kann man MOSFETs zur Leistungssteigerung parallelschalten ?

Von: Rolf Zimmermann

MOSFETs als Schalter betrieben kann man ohne Symetrier-R parallel schalten. Der Kanalwiderstand Rds(on) steigt mit der Chiptemperatur, und symmetriert den Strom durch den einzelnen FET entsprechend der Temperatur (der kühlste FET bekommt mehr Strom ...)

MOSFETs im Linearbetrieb (also 'nicht ganz durchgeschaltet') verhalten sich ab einer bestimmten Ugs gerade umgekehrt (der wärmste FET bekommt noch mehr Strom...) weil die Gate-Source-Spannungskennline negativ temperaturabhängig ist. Hier braucht's dann mindestens die R's in die Source des FETs. Da die Threshold-Spannung von MOSFETs mit ca. 3.5V viel grösser ist als die nur 0.6V grosse Ube-Spannung von Bipolartransistoren und die Werte auch locker um Faktor 2 streuen, benötigt man im Vergleich zu Bipolartransistoren recht grosse Widerstandwerte bei den Stromverteilungswiderständen und erhält damit recht grosse Verlustleistungen. Man sollte wenigstens die MOSFETs gut selektieren.

          +------+-- DD
          |      |
      +---(--+   |
      |   |  |   |
 GG --+--|I  +--|I
          |      |
          R      R
          |      |
          +------+-- SS

                     +-----------------+-- DD
                     |                 |
      +--------------(--+              |
 GG --+--|+\         |  +--|+\         |
         |  >--+----|I     |  >--+----|I  MOSFET
      +--|-/   C     |S +--|-/   C     |S
      +--------+--R--+  +--------+--R--+
                     |                 |
                     R                 R
                     |                 |
                     +-----------------+-- SS

 VCC ------

       +--- Ausgang
       |
 uC --|I N-Kanal LogicLevel MOSFET (2.7V Typen falls der uC mit 3.3V versorgt wird)
       |S
 GND --+

 VCC ------+-------
           |   
          1k   +--- Ausgang
           |   |
           +--|I N-Kanal MOSFET
           |   |S
 uC --1k--|<   | (als Transistor tut's ein BC547 oder ähnlich)
           |E  |
 GND ------+---+

 VCC ------+---+ (9 bis 15V, bei 5V bis 9V einen LogicLevel MOSFET verwenden)
           |   |
          1k   |
           |   |S
           +--|I P-Kanal MOSFET
           |   |
 uC --1k--|<   +--- Ausgang
           |E
 GND ------+-------

 VCC ------+---+ (15V bis so viel wie die Transistoren aushalten)
           |   |
          1k   | (470 Ohm für LogicLevel P-Kanal MOSFET)
           |   |S
           +--|I P-Kanal MOSFET
           |   |
 uC --1k--|<   +--- Ausgang
           |E
          430R (270 Ohm bei 3.3V uC)
           |
 GND ------+-------

 VCC ----------o-----------. (9 bis 15V)
               |           |
              .-.          | BC337
         1k   | |        |/
              | |   .----|            |
              '-'   |    |>        ||-+
               |    |      |       ||<-
               o----o      o-------||-+  N-MOSFET
         BC547 |    |      |          |
       ___   |/     |    |<           |
 in --|___|--|      '----|            |
       1k    |>          |\           |
               |           | BC327    |
 GND ----------o-----------o----------'

 VCC ----------o-----------o----------. (9 bis 15V)
               |           |          |
              .-.          | BC337    |
         1k   | |        |/           |
              | |   .----|            |
              '-'   |    |>           |
               |    |      |          |
               o----o      o-------||-+  P-MOSFET
         BC547 |    |      |       ||>-
       ___   |/     |    |<        ||-+
 in --|___|--|      '----|            |
       1k    |>          |\           
               |           | BC327    
 GND ----------o-----------'

 VCC ----------o-----------o----------. (15 bis 40V und mehr wenn ausreichend
               |           |          |   Transistoren verwendet werden)
              .-.          | BC337    |
         1k   | |        |/           |
              | |   .----|            |
              '-'   |    |>           |
               |    |      |          |
               o----o      o-------||-+  P-MOSFET
         BC547 |    |      |       ||>-
 5V          |/     |    |<        ||-+
 in ---------|      '----|            |
 0V          |>          |\
               |           | BC327     
              .-.          |           
              | |          |           
      470 Ohm | |          |           
              '-'          |           
 GND ----------o-----------'

Daher gibt es fertige MOSFET Treiber ICs wie den simplen MC34151/34152 von http://www.onsemi.com/ , den schnellen LTC1693 von http://www.linear.com/ bzw. TPS2811-15 von http://www.ti.com/ und IR2010/2011/2104/2111 mit Ladungspumpe von http://www.irf.com/ bis hin zu 30A Treibern IXDD430 von Ixys, und sogar optisch isolierte wie HPCL3120. Doch manche machen Probleme, insbesondere die ganz schnellen:

> HIP4080

Aus sci.electronics.design von Adam Seychell:

Has anyone here used this chip successfully? I'm designing a high frequency PWM H-bridge using the HIP4080IAP MOSFET driver (to provide +-3V output at 20 amps). After reading all the application notes from Intersil they point out a "shoot through" situation can occur when the the driver is first powered up. They provide a circuit to fix this problem (see http://www.intersil.com/data/TB/TB3/TB321/TB321.pdf ) It seems to me that this was a design fault in the driver because the fix they describe is shown at ends of application notes and is not included in the evaluation board. Their explanation of the issue is very brief and I was wondering if anyone who has used this chip before could recommend what to do about a power up circuit.

Winfield Hill:

I have used the 4080A chip in several designs without any problem at all with powerup. Please notice that the TB321 was written for the 4080 and 4081 chips (old non-A versions, don't buy them, are even they still available?). Of course the 4080A with its separate HI and LO inputs gives you the capability to externally cause trouble, but that's your issue! I would pay attention to the stuff in AN9404. How are you planning to implement your H-bridge control? I'm a really big fan of the 4080A and the 4081A, have used them to 2MHz, and have often recommended them here on s.e.d. They're so hip. :-)

Jim Stockton:

I have used it in the past and it worked well after sorting out some ground bounce issues. The then Harris FAE Ivars was very helpful in taming the beast. I had to use a 33pf & 1 Ohm snubber from each output of H bridge to ground and added 1 Ohm resistors in series with BHS & AHS lines to controller. He had also suggested Toshiba Magnetics spike killer beads (AMO Beads?) on Source Leads on top Fets & on Drain leads of bottom Fets. I didn't need to use them though. Great part once circuit is tamed but in the mean time plan on buying a tube for development work. They arent very forgiving at high power levels.

Winfield Hill:

High-voltage power MOSFETs love to RF oscillate at from 10 to 30MHz when used in the linear mode at even modest currents, like 5mA, and with more than say 25V across their drain-source. The easiest way to prevent this is to use two ferrite beads and slip one over both the gate and source leads of a TO-220 part. Sometimes a gate resistor alone can spoil the oscillation (they're always recommended anyway, and especially if you use a gate-source zener, isolate the gate with a resistor), but I have better results and am more comfortable with two ferrite beads.

Wenn man nicht so schnell umschalten will (für Motoren und Glühlampen reicht eine eher langsame PWM ab 100Hz die man so nebenbei softwareerzeugen kann) kann man auf die Idee kommen, LogicLevel MOSFETs (also solche, die bereits bei 4.5V soll durchgesteuert sind) direkt an einen PortPin eines uC oder Ausgang eines CMOS-ICs zu hängen. Da aber das durchschalten beispielsweise von +5V auf einen entladenen Kondensator (die Gate-Kapazität) wie ein Kurzschluss wirkt, fliesst dann Strom ausserhalb des absolute maximum ratings des ICs. Daher findet man an dieser Stelle oft einen Gate-Widerstand um den Strom auf das erlaubte Maximum zu begrenzen. Allerdings müsste der Gate-Widerstand um 220 Ohm haben, was selbst bei 100 Hz die Umladezeit einer 1nF Gate-Kapazität schon deutlich beeinflusst, so daß viele Entwickler den Widerstand auf 10 Ohm reduziern. Damit geht der Ausgang doch in die Abschnürbereich und der Widerstand verhindert genau nix.

Auch für Rückwirkungen aus der Drain über die Gate-Drain Kapazität, die aus einem schlagartigen ansteigen der Drain-Spannung zu einem Anheben der Gate Spannung über die Betriebsspannung des ICs führen könnte und zu einem Strom über die Schutzdioden des Ausgangs bis hin zum latch-up Effekt, hilft der Widerstand nichts, dafür ist er zu niederohmig als Strombegrenzung und zu hochohmig um das Gate festzuhalten.

Für nicht rasend schnelles umschalten komplementärer MOSFETs aus ausreichend hohen Ansteuerspannungen kann ein CD4041 hilfreich sein.

Zur genauen Berechnung der Umschaltzeit eines MOSFETs siehe dieses Dokument:

> Warum sollte bei einem MOS Transistor ein Vorwiderstand vor das Gate ?

Weil die Zuleitung (Induktivität) und das Gate (Kapazität) einen Schwingkreis bilden, und so eine Schwingneigung bei sehr hohen Frequenzen existiert, die durch Verschlechterung der Güte des Schwingkreises durch den Widerstand gemindert wird.

Zudem befindet sich zwischen Gate und Drain des MOSFET ein Kondensator, und schnell ansteigende Impulse am Drain schlagen auf das Gate durch und können den steuernden IC in den LatchUp treiben, wenn man den Strom nicht per Widerstand begrenzt.

Von: Thomas Rehm 26.6.2000 siehe Datenblatt des VN750 und VNH3SP30 von http://www.st.com:

Alle im Auto fest eingebauten (Prinzip: Man wirft sie zusammen mit dem Auto weg, würde ihren Ausbau also als ausschlachten und nicht als abstöpseln wie bei einem Handyladegerät oder Navi am Zigarettenanzünder betrachten) Schaltungen brauchen eine E-Typgenehmigung nach ECE R10, siehe "F.20. Firma aufbauen" wie man die erlangt. Der VDA spezifiziert für Elektronik eine Haltbarkeit von 15 Jahren, 250.000 km, 5000 Betriebsstunden und je nach Hersteller 20..2000 Temperaturwechsel zwischen -40°C bis 70°C oder >100°C.

Achtung: Kommerzielle Geräte zum Anschluss an den Zigarettenanzünder die mit dem Hinweis 'nur bei ausgeschaltetem Motor betreiben' versehen sind haben KEINE Schutzmassnahmen und halten obige Testimpulse NICHT aus. So etwas ist natürlich in der Praxis unbrauchbar und grob fahrlässig. In einem Original Siemens KFZ Handyladeadapter befindet sich aber sehr wohl eine Schutzschaltung wie unten gezeigt.

Immerhin ist im Auto an Klemme 30 (meist rot) Dauerplus und an Klemme 15 (meist schwarz) Plus über Zündung und Klemme 31 (meist braun) ist Masse.

Für einfache Anwendungen reicht es oft, nur die Stromzufuhr gegen zerstörerische Spannungsspitzen abzublocken. Kernbauteil ist dabei ein Spannungsregler, der auch noch bei der geringsten Spannung von 8V (wenn die Schaltung auch beim Anlassen nicht ausgehen soll) oder 10V (wenn die Schaltung nur im Betrieb laufen muß) in der Lage ist, die gewünschte Ausgangsspannung zu regeln. Üblich sind L49xx von http://www.st.com/ oder LM2931 von http://www.national.com/ . Kurze Spannungseinbrüche puffert ein Elko vor dem Spannungsregler. Damit dieser Elko beim Absinken der Bordnetzspannung nicht entladen wird, sollte eine Diode in Reihe vor ihn, die Betriebsstrom und maximale Spannungsimpulse aushält. Um Störungen mit so hohen Frequenzen abzuhalten, die der Spannungsregler gar nicht erst ausregeln kann und die der Elko wegen seines ESL nicht filtert, ist eine Drossel sinnvoll, die diese Frequenzen dämpft. Eine möglichst hohe maximale Eingangsspannung des Spannungsreglers ist wünschenswert damit er auch beim Jump-Start vom LKW (28.8V) noch funktioniert, manche Regler schalten vorher auch ab, überleben aber die Spannung, was in vielen Fällen auch akzeptabel ist und übermässige Verlustleistung verhindert. Nun muß man noch höhere Spannungen vom Regler fernhalten mit einer Überspannungsschutzdiode (VDR, Transil, Transzorb) die also bei 28.8V noch nicht leitet und auch bei vollem Ableitstrom nicht mehr als die maximal erlaubte Spannung an den Regler lässt, oft 40V. Die dabei entstehende Verlustleistung wird sie aber nicht überleben, daher muß man sie vor längeren Impuls als oben aufgeführt schützen: Entweder mit einer Sicherung, die vorher durchbrennt. So eine Sicherung muß aber auswechselbar sein, und ist daher nur einsetzbar, wenn die Schaltung zugänglich ist, z.B. im Zigarettenanzünderadapter. Bei niedrigen Betriebsströmen kann auch ein Vorwiderstand helfen, zu hohen Strom vor der Schutzdiode fernzuhalten so daß sie zumindest die Testimpulse überlebt. Oder man benötigt einen Transistor, der die Verbindung zum Bordnetz bei Überspannung kappt und seinerseits die Spannungen übersteht.

   falls keine Sicherung, so auslegen daß Transzorb Testimpuls 5 übersteht
            :
            :   wenn zugänglich, z.B. im Zigarettenanzünderadapter
            :           :
            :           2A          BYV27/400   MIC29150/LM2940/TLE4284DV50  +5V/1A
            :           1A   Drossel   GF1G (400V/1A)   L4995K       +5V/500mA
            :         flink                            +------+
 UBat --Widerstand--Sicherung--47uH--+--|>|--+------+--|Regler|--+-- 
                                     |       |      |  +------+  |
                        Transzorb LDP24A 220uF/40V 100nF  |    100nF
                                     |       |      |     |      |
 Masse ------------------------------+-------+------+-----+------+--

 UBat --680R--+--100R--+
              |        |
   Transil P6KE5V6A   LED (3.6V 20mA nominal)
              |        |
 Masse -------+--------+

                    +-|>|- +5V
                    |
Eingang --10k--+----+--1k--| CMOS-Eingang
               |    |
              10nF  +-|<|- GND
               |
              GND

Von: Rafael Deliano 26.8.2000

Siehe im Datenblatt des LTC1435 von http://www.linear.com/ den Abschnitt "Automotive Considerations: Plugging into the Cigarette Lighter"

Meistens sind Schaltnetzteile einfach zu reparieren. Der Starterwiderstand (so 50k auf Primärseite, durch ihn fliesst Strom zum Aufladen in einen kleinen Elko auf der Primärseite aus dem der IC seine initiale Betriebsspannung bezieht) brennt gerne durch, worauf hin das Netzteil gar nicht anläuft. Der *kleine* Elko auf der Primärseite und die Siebelkos auf Sekundärseite verlieren gerne Kapazität, worauf hin man das Netzteil mehrmals ein-/ausschalten muss, bis es anläuft, oder schlechtes Regelverhalten zeigt. Eine Überspannung aus dem Netz zerstört gerne den Leistungstransistor auf Primärseite, meist hat der entstehende Kurzschluss dann den Strommesswiderstand am Emitter zerstört, die Sicherung ausgelöst und den SCK 'inrush current limiter' NTC beschädigt und den Schaltregler-IC mitgenommen. http://www.ti.com/ "Off-Line SMPS Failure Modes" SLVA085.PDF . Pfeift es, kann man versuchen, die Spulen zu verlacken.

Wer allerdings aus einem normalen PC-Schaltnetzteil den Lüfter ausbaut, weil er meint, der Umbau der Transistoren und Dioden auf externe grössere Kühlkörper wäre ausreichend, vergisst, das auch die restlichen Bauteile wie Elkos und Widerstände in so einem Netzteil kostenoptimiert auf Zwangsbelüftung ausgelegt sind. So ein Netzteil hält dann keine 6 Monate durch.

Die Schaltpläne mit Spannungsangaben und Oszillogrammen befinden sich in den Datenblättern des verwendeten Steuer-ICs, und für den Selbstbau enthalten diese Datenblätter alle notwendigen Infos. Insbesondere AN19, AN25, AN30, AN66 und AN84 und AN118 für hohe Spannungen von http://www.linear.com/, http://www.national.com/appinfo/power/files/f5.pdf und die Simple Switcher von http://www.national.com/ und TOPSwitch von http://www.powerint.com/ AN120 von Philips oder VIPer und L4970/4980 von http://www.st.com/ haben ausführlichste Application Notes und Tipps zur Bauteilauswahl, aber es ist meist schwer, die vorgeschlagenen Bauteile zu bekommen. Nicht jeder Elko und nicht jede Spule ist für Schaltregler geeignet, 50Hz Netzgleichrichterdioden (1N4004) schon gar nicht. Alleine die Verluste im Abschaltmoment liegen bei P=0,5*Irrm*Vout*trr*f. Wenn die Kiste nicht sofort abraucht, führen ungeeignete Bauteile zu verringerter Leistung oder zu höheren Störungen. Ohne 100MHz Oszilloskop kommt man denen nicht auf die Schliche. Bei hohen Leistungen scheinen sich CoolMOS/MDmesh als Schalter und SiC-Dioden ab 200V/100W/250kHz zu bewähren. Bei Spannungen ab 200V mag zwar eine UF4007 Diode nach Datenblatt ausreichen, sie hat aber eine viel zu hohe reverse recovery charge (Ladung, bei hohen Spannungen viel wichtiger als reverse recovery time, denn P=0,5*C*U*U*f ist die Verlustleistung die wegen dieser Ladung irgendwo im Schaltregler verbraten wird. Eher HFA04TB60, 8ETH06, MUR1620, BYV29FX-600). Siehe AN849 des MAX1856.

Designhilfe

Spulenberechnung für alle SMPS Topologien:

Hobbytaugliche Grundlagen für DC/DC-Wandler um 100 Watt

Mini-Ringkernrecher (berechnet Induktivität aber keine Stromdichte):

Micrometals Designsoftware (für Reichelt Ringkerne -18 und -26)

Für Schaltregler braucht man Elkos mit hoher Wechselstrombelastbarkeit und niedrigem ESR (Innenwiderstand). Bei http://www.rs-components.com/ und http://www.farnell.de/ sind solche Angaben wenigstens im Katalog aufgeführt, andere Versender haben meist gar nicht begriffen, das Angaben wie "Elko 1000uF/16V" heutzutage nicht mehr ausreichen. Man sollte daher 105Grad Elkos aus geschlachteten Schaltnetzteilen und PC-Mainboards gut aufheben, und sich möglichst ihre Datenblätter wegen Wechselstrombelastbarkeit und ESR-Angaben aus dem Internet holen oder messen:

Eine Spule soll (bei der Schaltfrequenz) die benötigte Induktivität aufweisen ohne durch den Strom in Sättigung zu gehen (wobei sie ihre Induktivität verlieren würde und der Strom rapide ansteigt, siehe C4 in Appendix C von AN25 von http://www.linear.com/ ). Sie darf ausserdem nicht zu heiss werden. Optimalerweise in dem die Hälfte der Verluste im Kern und die andere Hälfte der Verluste im Draht auftritt, aber dieses Optimum ist nur selten zu erreichen. Ein Kern ist je nach Material nur bis zu bestimmten Frequenzen zu gebrauchen und hat bestimmte Grenzwerte, nämlich eine maximale Spannung/Windung und einen maximalen Strom*Windung, bei deren Überschreitung die Verluste zu sehr ansteigen (Sättigung, Eddy current Wirbelströme - hierher kommt die Erklärung warum bei einem Trafo die kleinste Wicklung nicht immer einfach nur eine Windung hat). In einem Trafo sind die Kernverluste abhängig von der Höhe der Eingangs(wechsel)spannung und deren Frequenz, und die Kupferverluste steigen quadratisch mit dem fliessenden Strom, also der Belastung. Bei zu hoher Temperatur altert ein Kern in dem er mehr und mehr Verluste durch steigende Eddy-Currents bekommt: http://www.micrometals.com/thermalaging_index.html

Oszillogramm am Ausgangskondensator hinter der Spule:

    |         |    hoher Peak-Strom = Schaltzeit der Diode
    |         |
   /|        /|   vertikaler Versatz = ESR (effektiver bei Schaltfrequenz)
  / |       / |
 /   \     /   \  Schräge = Ripple = effektive Kapazität (bei Schaltfrequenz)
/     \   /     \    etwas überlagert mit Spannungsabfall durch Strom am ESR
       \ |       \     
        \|        \  abklingende Sinusschwingung = Klingeln auf Eigenresonanz
         | 
         | überstehende Nadeln = Streuinduktivität

Von: Johannes 24.10.10

Das ist ein ziemlich komplexes Thema, zuerst must Du herausfinden, welche Prüfspannungen für dich gelten. Bei Netzbetrieb (230V~) gilt normalerweise die Überspannugnkategorie II; wenn das Gerät dauerhaft fest am Stromnetz angeschlossen ist, die Kategorie III. Bei Kategorie II und Verschmutzungsgrad 2 gelten folgende Werte: (alle Angaben ohne Gewähr!) Basis-Isolierung: Luftstrecke: 1,5mm Kriechstrecke auf Leiterplatten: 1,5 mm Stoßspannung: 2500V Wechselspannung (1 min): 1350 Veff Gleichspannung (1 min): 1900 V Verstärkte Isolierung: Luftstrecke: 3,3 mm Kriechstrecke auf Leiterplatten: 3,3 mm Stoßspannung: 4250V Wechselspannung (1 min): 2300 Veff Gleichspannung (1 min): 3250 V Dann brauchst du die entsprechenden Messgeräte, mit denen Du diese Prüfungen machen kannst. Mit Hobby-Mitteln kann man eigentlich nur die Luft- und Kriechstrecken optisch überprüfen, wenn man die Prüfgeräte nicht hat. Und im Zweifelsfall die Wicklungen lieber etwas dicker isolieren und dafür größere Verluste durch die Streuinduktivität in Kauf nehmen.

Fertige Spulen gibt es von Epcos, Coiltronics, Coilcraft, Talema, Pulse, Taijo Yuden. Für Simple Switcher ausgewählte Spulen gibt es bei http://www.farnell.de/ und http://www.darisus.de/ . Speicherkerne von der Stange sind für StepUp-Wandler gedacht, die mit einem DeltaB von ungefähr 0.3*Bmax gefahren werden. Bei mehr werden die Kernverluste größer und der Kern heißer. Unbewickelte Ringkerne von http://www.amidoncorp.com/ und die "-18" und "-26" von http://www.micrometals.com/ gibt es bei http://www.reichelt.de/ , passende Datenblätter jeweils bei den Herstellern, Wickelmaschinen kommen von Jovil. Bei grösseren Leistungen nimmt man Ferrit E-Kerne von http://www.conrad.com/, vollständige Daten dafür bei http://www.tridelta.de/, Material MF198=N87 100kHz, MF196=N27 25kHz, direkt aufeinandergeklebt bei Koppeltrafos, mit Spalt bei Speicherspulen, veränderter Al-Wert im Datenblatt ablesbar. Unter 20kHz erlauben Kerne aus MetGlas http://www.metglas.com/ die höchsten Flussdichten, vor allem China steigert damit die Effizienz seines Stromnetzes. Theoretisch müsste man für jeden Kern Grösse, Verluste und Preis ausrechnen, um den 'Besten' (nach Kosten, Effizienz oder Platzbedarf) zu ermitteln, aber mit Material 77 von Amidon für Koppeltrafos bis 100kHz, 26 von Micrometals für Speicherspulen bis 50kHz und 18 für Speicherspulen bis 500kHz liegt man nicht völlig daneben. Die ringkerntypisch hohe Temperaturabhängigkeit der Induktivität stört beim Schaltregler nicht. Ein FT87-77 überträgt schon 20 Watt bei 20kHz, ein FT240-77 schafft maximal 1700 Watt bei 100kHz, gross genug sind sie also auch. Bei Ferritkernen ist die Kopplung gut und man kann auf eine Seite die primäre und auf die andere Seite die sekundäre Wicklung aufbringen. Bei Eisenpulverkernen mit ihrem verteilten Luftspalt ist die Kopplung schlecht, so daß man beide Wicklungen ineinander, also bifilar wickeln sollte, wenn man einen Trafo baut.

Ansonsten bleibt einem nichts anderes übrig, als Speicherspule eine Drossel, wie sie zur Entstörung von TRIAC Schaltungen angeboten werden zu nehmen und auszuprobieren. Oft ähneln sie dem Amidon Eisenpulver-Material 16, sind sie gelb mit weisser Seite dem Micrometals 26, und ein distributed air gap haben konstruktionsbedingt alle Eisenpulver Materialien. Die Maximalstromangabe dieser Spulen ist in RMS, das Material geht also erst bei mehr als dem 1.4-fachem Strom in Sättigung. Allerdings sind diese Drosseln für höhere Spannungen ausgelegt (mehr Windungen um V/Wdg und damit Wirbelströme klein genug zu halten) und somit nicht für Niederspannungsregler (minimaler Drahtwiderstand) optimiert. Bis 50kHz sollten sie aber einsetzbar sein. Man kann sie auch neu wickeln. Bisherige Windungsanzahl Nalt zählen und Al aus Induktivität Lalt berechnen Al = (Nalt^2) / Lalt, neue Windungsanzahl Nneu für die Sollinduktivität Lneu berechnen Nneu = sqrt( Lneu / Al ), und bedenken, das die Strombelastbarkeit Aneu = (Nalt^2 * Aalt) / (Nneu^2) ist. Braucht man einen Koppeltrafo, nimmt man stromkompensierte Drosselspulen mit 2 Wicklungen, die haben einen hochpermeablen Ferritkern. Möchte man die transformierte Primärspannung messen, darf man den Kern nicht in Sättigung fahren, ein 230V~ Trafo eignet sich also nicht, um unbelastet die Netzspannung messen zu können, aber 175V~ kommt zunehmend weniger raus, bis bei 230V~ je nach Qualität 10% im Kern verloren gehen. Man braucht also 400V~ Trafos oder 2 230V~ Trafos in Reihe (sekundär auch in Reihe), oder andersrum: Zur Spannungsmessung mehr Windungen/V wickeln als nach Datenblatt vorgeschlagen.

Im Allgemeinen stört es nicht, wenn der Kern eine grössere Induktivität (oder höhere Strombelastbarkeit) hat als berechnet, denn oft liegt die Induktivität bei Nennlast sowieso nur halb so hoch wie angegeben. Es verschiebt sich nur der Übergang vom kontinuierlichen Betrieb zum diskontinuierlichen Betrieb, in der Hoffnung, das der Regler in beiden Betriebsarten eine stabile Regelschleife hat. Aber MC34063 (NCV3063, AIC1563 bis 30V, NJM2374AE bis 48V), 78S40 und TL497 sind so alt das das noch nicht gilt. Beim 78S40 und MC34063 berechnet man Ct (entgegen dem Datenblatt) so das die Spule massig Zeit hat sich in den Ausgang zu entladen (also off-Zeit festlegen). Die on-Zeit ist dann durch Ct so lang, das sie immer vorzeitig durch Erreichen der Strombegrenzung (Widerstand Rs also passend zum maximalen Spulenstrom dimensionieren) abgebrochen wird. Die Induktivität ist also kleiner als das was sich nach Datenblatt als minimale Induktivität errechnet. Bei extrem überhöhter Induktivität nimmt die Ausregelzeit des Schaltreglers zu. Eine zu kleine Induktivität oder ein Kern der sättigt führt dazu, das der Transistor vorzeitig wegen Überstrom abgeschaltet wird, wenn der Schaltregler eine Strombegrenzung hat. Dann führt das zu zu wenig Leistung. Oder sogar stirbt, wenn der Schaltregler keine Strombegrenzung hat.

Manche Schaltregler (beispielsweise selbstoszillierende Push-Pull) verwenden aber auch absichtlich die Sättigung des Kernes, was zu höherer Strombelastung und potentiell Zerstörung der Transistoren führt, wenn man einen 'besseren' Kern nimmt oder eine nicht-passende Induktivität.

Also berechnet man aus der angelegten maximalen Spannung die minimale Anzahl der Windungen (und nimmt bei Niederspannung eher mehr). Wählt dann einen Kern mit dem passenden Al-Wert aus, um die benötigte Induktivität n*n*Al erreichen zu können. Da die üblichen Kernmaterialien einen viel zu hohen Al-Wert haben und somit schon bei viel zu niedrigen Strömen in Sättigung gehen, führt man einen Luftspalt ein oder nimmt Ringkerne mit 'distributed air gap'. Eigentlich sind im Frequenzbereich der einfachen Schaltregler (<50kHz) alle Eisenpulver- und Ferritkerne geeignet. Richtig Gedanken muss man sich nur machen, wenn man den baulich kleinsten, effektivsten oder billigsten Kern haben will. Aber Bauweisen mit geringem Streufeld (Ringkern, Topfkern, Schalenkern) sind natürlich vorzuziehen. Entsprechend der Windungsanzahl und dem Platz dafür schaut man, welche Drahtstärke man verwenden kann. Dann rechnet man die Verluste im Draht (getrennt nach Gleichstromanteil und Wechselstromanteil in Schaltfrequenz, denn wegen des Skin-Effekts ist der Wechselstromwiderstand ja meist höher) aus und schaut nach, ob man mit dem Kern hinkommt oder den nächstgrösseren braucht.

Möchte man auf einem T80-18 eine 100uH/1A Spule selber bauen, guckt man nach dem Al-Wert des Kerns. Vorsicht: Der wird unterschiedlich in nH/Wdg, uH/100Wdg oder in mH/1000Wdg angegeben, in der Formel ist er in H/Wdg einzusetzen. Die notwendige Windungszahl N für eine Induktivität L ergibt sich aus N = sqrt(L/Al), beispielsweise bei Al=31nH/Wgd bekommt man 100uH durch sqrt(0.0001/0.000000031) = 57 Windungen.

Material Sättigungsflussdichte 18... 0,6T 26... 0,9T 52... 1T

Ein Buch kann meist nicht schaden:

Kleinere Trafos bekommt man bereits, wenn man die Gleichspannung am Eingang in eine höherfrequente Rechteckwechselspannung zerhackt, am einfachsten mit 2 nicht überlappend angesteuerten gegensinnigen Wicklungen (TL494, TL598, UCC2808, SG3525, L4990/L5991, LTC3705, LM5015), und am Ausgang mit schnellen Dioden (UF4004) gleichrichtet. Das ist effizient, aber die Ausgangsspannung ist ungeregelt. Es reicht z.B. für KFZ-Audio-Verstärker, in denen die nachfolgende Endstufe ja selbst als Spannungsregler der Ausgangsspannung zum Lautsprecher hin wirkt. Die maximale Ausgangsleistung so eines Verstärkers ist dadurch natürlich eingangsspannungsabhängig, was dumme Jungs mit dicken Stabilisierungselkos und Zuleitungskabeln teuer bekämpfen versuchen an statt einfach den nächst grösseren Verstärker zu nehmen.

Möchte man eine geregelte Ausgangsspannung, regelt man nicht am Ausgang mit zusätzlichen Verlusten, sondern natürlich besser eingangsseitig und kommt zum Flusswandler (forward converter): Eine Drossel am Ausgang des obigen Trafos, deren Induktivität im Verhältnis zur Schaltfrequenz hoch ist, dämpft dessen Wechselspannung in einen dezent steigenden und fallenden Strom, mit dem der Ausgangselko geladen wird, um die gewünschte Ausgangsspannung (von ca. 80% Sekundärwechselspannung des Trafos) zu erzeugen. Die tatsächliche Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Last wird dann durch das prozentuale AN/AUS Verhältnis der primären Wechselspannung geregelt. Fehlt der Trafo und ist der Eingang somit nicht galvanisch vom Ausgang getrennt nennt man ihn step down oder Buck Regler. Er kann die Eingangsspannung nur auf eine kleinere Ausgangsspannung reduzieren, macht das aber effektiver als ein Linearregler.

Besonders einfach ist der Buck Regler als Hystereseregler: Er schaltet AN so lange die Ausgangsspannung zu klein ist, und AUS wenn die Ausgangsspannung zu hoch wird. Da dessen AN-Zeit aber sehr lang sein kann, und der Strom durch die Spule in der Zeit besonders hoch ansteigt, muss er eine für den Normalbetrieb überdimensionierte Spule haben. Daher ist die zu gross und teuer. Man nimmt lieber Regler mit begrenzter AN-Zeit oder einen der ausschaltet wenn der Spulenstrom einen beabsichtigten Maximalwert (unterhalb der Sättigung der Spule) erreicht. Dann dauert es halt etwas länger bis der Ausgang auf Spannung kommt, man hat aber im Normalbetrieb keine Nachteile. Dafür ist die Betriebsfrequenz etwas stabiler.

Sperrwandler (flyback converter): Prinzip Zündfunke: Die Spule wird aus der Spannungsquelle 'geladen', und wenn man die Spannungsquelle abschaltet, entsteht schlagartig eine EMK Spannung in entgegengesetzter Polarität, die über eine Diode sekundär in einen Ausgangselko geleitet wird. Bei jedem Puls wird ein klein wenig Energie (Joule) transportiert, man braucht einfach genug Pulse, um die Ausgangslast zu versorgen. Ein Sperrwandler mit einer Spule der nicht galvanisch trennt heisst step-up (Boost-Regler), ein Sperrwandler dessen Spule eine Anzapfung hat und der so die Ausgangsspannung noch ein wenig höher transformiert heisst boosted step-up und ein Sperrwandler mit Trafo, der Primärkreis und Sekundärkreis galvanisch trennt, heisst Flyback, hergeleitet vom Fernseher, bei dem aus 130V auf diese Art 1000V erzeugt werden, die man braucht, um die Ablenkungsspule für den Rücklaufimpuls schnell genug umzusteuern. Da beim Sperrwandler die Spule nicht kontinuierlich genutzt wird, sondern nur die halbe Zeit aufgeladen und die halbe Zeit entladen wird und nur eine Magnetisierungsrichtung verwendet wird, lohnt sich dessen Einsatz nur unter 100 Watt, darüber verwendet man besser andere Topologieen (Flusswandler) weil die zusätzlichen Transistoren dann billiger sind als ein dickerer Trafo.

Buck-Boost: Invertierender Regler. Die einfachste Art, ohne Trafo eine Ausgangsspannung zu erhalten, die grösser und kleiner als die Eingangsspannung ist, da es in vielen Fällen nicht stört, wenn GND der Eingangsspannung nicht GND des Ausgangs ist. Ansonsten:

SEPIC und Zeta-Wandler: Uneffektive Abwandlung eines Buck-Reglers durch einen zusätzlichen Kondensator im Strompfad und 2 Spulen, damit er sowohl step-up als auch step-down wandeln kann. Nimm lieber Buck-Boost (inverting), http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN954-D.PDF oder Trafo, die brauchen eh weniger Bauteile. SEPIC lohnt nur manchmal, wenn man durch ihn einfache fertige Spulen statt eines speziell gewickelten Trafos verwenden kann. Der LM3478 spinnt wohl manchmal: c0236a96-544e-49bd-a26b-367bb8a78ad3@i7g2000prf.googlegroups.com .

voltage mode beim Flusswandler: Der Schaltregler regelt in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung das AN/AUS Tastverhältnis beim NÄCHSTEN Impuls. Eine Sättigung der Spule wird durch eine festgelegte maximale Impulsdauer verhindert, aber ein zusätzlicher Überstromschutz ist notwendig wenn das Netzteil kurzschlussfest sein soll.

voltage mode beim Sperrwandler arbeiten meist so, das sie die (durch konstante Einschaltzeit in der Form festgelegten) Impulse komplett unterdrücken, so lange die Ausgangsspannung ausreichend hoch ist.

current mode: Der Schaltregler regelt in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung den Spitzenstrom beim nächsten Impuls, dadurch eingebaute Überstromsicherung und Schutz vor Sättigung der Spule. Das Prinzip ist gut geeignet für Sperrwandler.

Snubber: Schaltet der Transistor den Strom durch eine Spule (auch ungewollt die Streuinduktivität der Zuleitung eines Trafos) aus, entsteht der bekannte 'Zündfunke', dessen hohe Spannung den Schalttransistor gefährdet, wenn nichts dagegen getan wird. Hier leitet die Diode die Energie in einen Kondensator C. Die in C aufgefangene Energie wird dann in einem Widerstand R verheizt. Diese Schaltung aus Diode und RC-Glied heisst Snubber:

 U --+--+-----+
     |  |     |
     R  C     S
     |  |     |
     +--+-|<|-+
              |
            -|<
              |

Es gibt auch noch viele andere Snubber-Methoden. http://www.ti.com/ "Snubber Circuits" SLUP100.PDF wobei Patente für so etwas wie die Baker Clamp längst ausgelaufen sind, also heute nicht mehr stören. http://www.elektroniknet.de/?id=243

Die wohl billigsten Schaltregler-ICs sind die uralten TL497, uA/LM78S40 und MC34063 (http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN920-D.PDF) für Niederspannung, die alle auf Grund der niedrigen Schaltfrequenz leicht zu beherrschen sind und für die es Zweithersteller gibt. Leider erreicht man mit ihnen kaum über 75% Effektivität, vor allem bei step-down, da sie einen uneffektiven Darlington NPN Emitterfolger als Schalter haben, und damit eine recht hohe Schalt-Verlustspannung von ca. 2V. Man sollte sie eher in step-up einsetzen, oder von relativ hohen Spannungen runterregeln (ja, es gibt da auch noch die Schaltung mit dem externen PNP Transistor, aber wer will schon zusätzliche Bauteile spendieren, wenn man einfach andere ICs nehmen könnte). Da sie die Eigenschaft haben, die Spannung durch Auslassen von Impulsen zu regeln, kann so ein Regler allerdings je nach Last pfeifen oder rauschen. Noch billiger geht es ohne ICs:

So sieht ein kommerzieller KFZ-Handyladeadapter aus, ohne jegliche Schutzbeschaltung (Betrieb also nicht bei laufendem Motor) und prompt fehldimensioniert (R1=0.5R, R2=5k1) so das das Handy wegen Überspannung und Überstrom abschaltete, richtig war R1=1.2R, R2=3k3 und an den Eingang sollte wenigstens 100uF/35V.

 12V --F1A--+-R1-+-+-+  +---+-330uH-+---+----+-- Nokia 3210
            |    | | |  |   |  09P  |   |    |
          +-6----1-7-8--2+  |      R2  560R  |
          |              |  |       |   |    |
          |    MC34063   5--)-------+   | 220uF/16V
          |              |  |       |   |    |
          +--3--------4--+  +-|<|-+ 1k LED   |
            1nF       |     1N5818| |   |K   |
 GND --------+--------+-----------+-+---+----+-- GND

Einen Schaltregler mit einfach regelbaren Ausgang von 0-5V zeigt AN66 von http://www.linear.com/

Für Netzspannung gibt es die current mode controller UC384x/38C4x = LT124x, guter Nachfolger UCC3802 und NCP1200, noch kompakter ICE2Axxx von Infineon oder FSEZ1317A von Fairchild, ganz modern SG6858 (SOT26 Fairchild) und R7731 (SOT23-6 Richpower), und TDA4605(-3) für Sperrwandler, MAX1856 ist ein UC3842 ab 3V für negative Ausgangsspannungen, bzw. die voltage mode controller SG3525 und TL494/TL598 für Flusswandler. Um aus einer oder zwei Batteriezellen eine konstante Spannung zu machen, gibt es MCP1640 (Microchip, Reichelt -.55) TPS610xx, UCC3941 (TI), LT1073/1173/1300/1613 (Linear), MAX631 (Maxim) und andere. Der NCP1400 von http://www.onsemi.com/ geht gar bis 0.2V runter, L6920 ab 0.6V.

MSCAD+SCAD berechnet die Schaltregler von http://www.linear.com/. Die für die bei den Versendern eher erhältlichen älteren Typen LM257x benötigte Simple Switcher V3.3 Software ist hier zu finden: http://www.national.com/en/power/switchers_made_simple.html

Gerade die Simple Switcher sind sehr einfach aufzubauen. Es reicht, die Bauelemente fliegend zu verdrahten, in dem die gekürzten Anschlussdrähte direkt zusammengelötet werden, mit dem GND-IC-Bein als Massepunkt und alle Bauteile sternförmig drumrum. Es wird funktionieren, wenn man die Schaltung nicht ohne eine Mindestlast entsprechend dem kleinsten im Berechnungsprogramm angegebenen Ausgangsstrom betreibt. Ohne Oszilloskop bekommt man keine bessere Schaltung hin. Nur mechanisch muss man sich überlegen, was die Bauteile hält, ohne das die Verbindungsdrähte zu lang werden. Lochrasterplatinen und Drähte unten umknicken funktionierte bei mir gut.

Nationals Simple Switcher Berechnungssoftware gibt wenigstens Vorschläge für Rc+Cc bei den Wandlern mit COMP-Anschluss an, die optimalen Bauteilwerte hängen aber von den Nebenwerten der anderen Bauteile und dem Layout ab. Nachmessen und Anpassen ist also für optimalen Wirkungsgrad, Ausregeleigenschaften und Störreduzierung notwendig. Bei http://www.linear.com/ braucht man ein Oszilloskop dafür, kann dann aber die besser ausregelnden LT107x, LT117x, LT1270 verwenden. Man braucht zum Messen aber eine (z.B. mit 100Hz) geschaltete Last:

 +12V --+-------+      +---+--- Spannung für Last
        |       |      |   |
        R    +-----+   R   |    Widerstand je nach Last, induktionsfrei
        +----|     |   |   |
        R  +-|NE555|--|I   |    NMOSFET BUZ10 oder so
        +--+-|     |   |   |
        C    +-----+   |   R    Widerstand für Grundlast, induktionsfrei
        |       |      |   |
 GND  --+-------+------+---+--- GND

Siehe http://www.analog.com/ POWER_SECT8.PDF "Power supply noise reduction and filtering" und "Grounding techniques for regulator circuits"

Fertige einseitige Platinenlayouts im Datenblatt des MC34063 von http://www.onsemi.com/ und LM2671 von http://www.national.com/ AN711, AN776, AN1229 zeigen optimale Leiterplattenlayouts, gute Platinenlayouttipps am Beispiel MAX1636, MAX1771 in AN1031 von http://www.fairchildsemi.com/, im L4960 Datenblatt und in AN557 zum L4970 und in AN1074 zum VIPer20 von http://www.st.com/.

Galvanisch getrennte Schaltregler

Chips für simple primärgetaktete Schaltnetzteile kleiner Leistung:

Halogenlampentrafos

Energiesparlampenvorschaltgeräte

+12V ------------+-------100u------+----|>|--+----+-- +24V/10A
                 |                 | MBR2545 |    |
         +---------------+         |         |    |
         |      VCC  Comp|--+---+  |       21.5k  |
         |               | 22k 1n  |         |    |
  +---+--|Vref         FB|--+---+--(---------+    |
  |   |  |     UC3843    |         |         |  4700u
  |  22k |            OUT|--------|I IRF1405 |    |
  |   |  |               |         |S        |    |
100n  +--|RC        Sense|--+--1k--+        2k5   |
  |   |  |      GND      |  |      |         |    |
  |  1n  +---------------+ 100p 0.047R       |    |
  |   |          |          |      |         |    |
--+---+----------+----------+------+---------+----+-- GND

    .--------------o-----------------------o-------o----o----------.
    |              |                       |       | +  |          |
    |              |                       -      ###  .-.         |
    |              |   (Dieter Wiedmann)   ^      ---  | |         |
    |              |                       |  ___  |   | | R7      |
    |              |                       o--UUU--o   '_'         |
    |        .----------.                  |       |    |          |
    |        |   Vcc(7) |               ||-+       |    |          o +
    |        |          |       ___     ||<-       |    |        max. Vin-1V
    |        |    Out(6)|------|___|----||-+       |    |    PNP   o -
    |     .--|Ref(8)    |             ___  |       |     >| BC557  |
  + o     |  |     CS(3)|----------o-|___|-o       |      |--.     |
 10-20V   |  |   Comp(1)|--o---.   |       |       |     /|  |     |
  - o     |  |          |  |   |   |       |       |    |    |     |
    |    .-. |          | .-.  |   |       |       |    |    |     |
    |    | | |  UC3843  | | | ---  |      .-.      '----(----o-----'
    |    | | |          | | | --- ---     | | R5        |
    |    '-' |          | '-'  |  ---     | |      .----o
    |     |  |          |  |   |   |      '-'      |    |
    |     o--|RC(4)FB(2)|--o---o---(-------(-------'   .-.
    |     |  |   GND(5) |          |       |           | | Ufb*(Vout-0.7)/R7
    |    --- '----------'          |       |           | |
    |    ---       |               |       |           '-'
    |     |        |               |       |            |
    '-----o--------o---------------o-------o------------'

 Bat --+-L-+--+-L1-+-|>|-+--+--+-- ca. 60 Watt
       |   |  |    |     |  |  |
       |   | +---------+ R1 |  |
      VDR C1 | LT1270x |-+  C2 Grundlast
       |   | +---------+ |  |  |
       |   |  |       |  R2 |  |
       |   |  +-Rc-Cc-+  |  |  |
       |   |  |          |  |  |
 GND --+---+--+----------+--+--+-- GND

Betrachtung zu Kompensationsnetzwerken bei Buck-Konverten von Fralla: http://www.mikrocontroller.net/topic/236132

 Vin(24V) --o/o-----+--------L-------+--+--+-- Vout
             :      |                |  |  |
             :      |    +---C1---+  R3 |  |
             :      |    |        |  |  R1 |
             :      |K   +-C2--R2-+  C3 |  |
             :      D    |        |  |  |  C
          +-----+   |A   |   /-|--+--+--+  |
          |Contr|---(----+--<  |        |  |
          +-----+   |        \+|- VRef  R4 |
                    |                   |  |
 GND ---------------+-------------------+--+-- GND

           R1+R3        (s+1/(R2*C2)) * (s+1/(C3*(R1+R3)))
 GC(s) = -------- * ------------------------------------------
         R1*R3*C1   s * (s+(C1+C2)/(R2*C1*C2)) * (s+1/(R3*C3))

z.B. 

 C3 = 1/(2*Pi*Fz*R1)
 R3 = 1/(2*Pi*Fz*C3)

 R1=18k
 R2=9k
 C3=2n
 R3=1k2
 C1=3n9
 C2=250p
 R4=3k158

Für nicht-einstellbare Belastungen kann man auch 2 niederinduktive Belastungswiderstände nehmen und den einen mit einem MOSFET per Oszillator schalten, dann muss nix angepasst werden und die Flanken sind besser als jedes Netzteil regelt.

          +---R2----+--o Last
          |         |
  NE555--|I MOSFET  R1
          |S        |
   GND----+---------+--o

        Oszillator          elektronische Last
 12V -+-------+              +-------------------+--o Last
      |       |              |                   |
      |       |              R5                  |
      R1  +---)--R3--+       |                   |
      |   |   |      |     Poti----|+\           |
      +---+--|+\     |       |     |  >--+--R6--|I PowerMOSFET
      |      |  >----+--|>|--)--+--|-/   |       |S  auf KK
      R2  +--|-/     |       |  |        Cx      |
      |   |   |      |       |  |        |       |
      |   +---)--R4--+       |  +--------+--Rx---+
      |   |   |              |                   |
      |   C   |              |                 Shunt
      |   |   |              |                   |
 GND -+---+---+--------------+-------------------+--o

  +-------------------+--o Last
  |                   |
  R1                  |
  |                   |
Poti----|+\           |
  |     |  >--+--R2--|I PowerMOSFET
  |  +--|-/   |       |S  auf KK
  |  |        Cx      |
  |  |        |       |
  |  +--------+--Rx---+
  |                   |
  |                 Shunt
  |                   |
  +-------------------+--o

Für die positive und negative Versorgungsspannung von bis zu +/-35V/8A, die ein Verstärker im Auto benötigt, die aber ungeregelt sein kann, bietet sich der SG3525 oder TL494 Push-Pull IC an. Er arbeitet wie ein Wechselstromtrafo, kann ihn aber regeln und bietet Überstromschutz, ist also viel besser als ein NE555 und nicht viel teurer. Man lässt ihn mit 40-120kHz arbeiten. Verwendet einen Ferritkerntrafo (Ringkern oder E-Kern).

Wer gleich das PC-Netzteil ersetzen will, kann ein altes PC-Netzteil nehmen. Vorher Schaltfrequenz messen, Topologie ermitteln (Flusswandler, Sperrwandler, resonanter Wandler) und primäre Induktivität berechnen, die Sekundärseite so lassen, den Trafo abwicklen (Sekundärwindungen zählen), und den Primärteil für Ub=10-14.4V z.B. je nach Topologie mit einem UC3843A neu aufbauen (weniger Windungen mit dickerem Draht). So sind wenigstens Bauteilauswahl und Layout der Sekundärseite geeignet, aber man wird wohl nur die Hälfte der alten Leistung herausholen können. Die war sowieso nicht so üppig wie es in der Werbung stand, denn auch bei PC-Schaltnetzteilen setzen sich PMPO-Angaben durch: Schaut vor dem PC-Schaltnetzteilkauf mal in das Original-Datenblatt vom Hersteller (wenn er denn überhaupt ein informatives Datenblatt hat) und erkennt, das die angeblichen 400 Watt gar nicht gleichzeitig entnommen werden dürfen, sondern nur 280 Watt, und selbst diese 280 Watt nicht kontinuierlich geliefert werden können, sondern manchmal nur 80 Watt (erkennbar an Angaben wie 12V mit 14A maximal, 4.6A nominal).

Die ältere Lösung, einen 50Hz Rechteckoszillator (Multivibrator) mit zwei Transistoren zu bauen, und einen 2*12V->24V Trafo mit Brückengleichrichter anzuschliessen, klingt einfach aufzubauen (wenn man so einen blöden Trafo findet), ist aber schwerer und teurer. Für 230V~/50Hz gehen normale Trafos und da (unterbrechungsfreie Stromversorgung) ist diese Schaltung noch immer handelsüblich (Trapezwandler, nur 25% der Zeit ist der obere an, 25% der untere und 50% keiner, damit die Spitzenspannung wie beim Sinus ist, die mittlere Leistung auch wie beim Sinus, aber in den Pausen muss die Blindstromkompensation stattfinden).

Besser natürlich Sinuswandler wie AN35 von http://www.linear.com/ oder Reference Design PICREF-1 von http://www.microchip.com/ oder (rudimentärer) Appendix 7 aus http://www.worldbank.org/astae/quappv/ECN/AOS2131%20ECN%20Appendices.pdf

Dann kommt noch oft die Lösung mit dem ungeregelten Spannungsverdoppler aus Elkos und Dioden. Vergesst den, er hat einen schlechten Wirkungsgrad (elektrophysikalisches 'Paradoxon': verbindet man einen vollen mit einem leeren Elko, hat man im Endergebnis nur noch die halbe Energie - der Rest verpufft im Verbindungskabel) und die arg strapazierten Elkos gehen schnell kaputt.

Bei beiden reicht es, die Betriebsspannung schnell (mit 50Hz bis 5kHz) ein- und auszuschalten, damit IM MITTEL die für die gewünschte Drehzahl oder Helligkeit notwendige Spannung geliefert wird. Das geht einfach mit einem Transistor oder MOSFET, der in diesem Schaltbetrieb nur geringe Verluste hat. Dafür bekommt der Motor bei geringen Drehzahlen mehr Drehmoment, wird aber auch heisser. Parallel zum Motor sollte eine Diode 'verpolt' angeordnet sein, um dessen Spannungsspitzen beim Abschalten abzufangen (Freilaufdiode). Bei Glühlampen kann man sich die sparen, muss aber den 10 x höheren Einschaltstrom einkalkulieren und sollte bei Dimmern daran denken, das eine 230V~ Glühbirne beim Durchbrennen oft einen Kurzschluss produziert, weil der entstehende Metalldampf einen gut leitenden Lichtbogen ermöglicht. Die 16A Haussicherung reicht zum Schutz des TRIACs nicht aus, es sollte eine 2A flinke Sicherung dazu.

Diese Schaltung erzeugt so ein PWM-Signal, so das der Motor mit der Spannung an v (z.B. über Poti) einstellbar ist. Bauteiledimensionierung je nach Motor, alle R sind mit 10k nicht so schlecht, Rv passend für genug Basisstrom. Die Betriebsspannung des Reglers kann man noch mit Vorwiderstand, Z-Diode und Elko stabilisieren.

 +---------------------+-------+-----+-- +U
 |                     |       |     |
 R  +----R---+         R       |   Motor
 |  |        |         |       |     | 
 +--+--|+\   |         |       +-|<|-+ Freilaufdiode
 |     |  >--+         |             |
 |  +--|-/   R  v --R--+--|+\        |
 |  |        |         |  |  >--Rv--|< NPN oder NMOSFET
 |  +--------+---------(--|-/        |E oder S
 R  |                  |             |
 |  C                  R             |
 |  |                  |             |
 +--+------------------+-------------+-- GND

  +--------------------------------+-----+-- +U
  |           +------+--+          |     |
  |           |      |  |          |     |
 47k          +-|+\ 47k |          |K    |
  |             |  >-+  |        Diode Motor
  |         +---|-/ 47k |          |A    |
  |         |        |  |          |     | 
  |         | +------+ 22k         |     |
  +----|+}  | |      |  |          |     |
  |    |  >-+ +-|-\ 10n |          +--+--+
 47k +-|-/  |   |  >-+--+--|+\        |
  |  |      +---|+/        |  >--Rv--|< T
  |  +------+          v --|-/        |E oder S
  |                                   |
  +-----------------------------------+-- GND

  +--100kPoti--1k---+---------+-----+-- +
  |     |           |         |     |
 1k     |          10k        |     |
  |     |  +-----+  |       Motor   |
  +-|<|-+--|7   8|--+         |     |
  | 1N4148 |NE555|  |         +-|>|-+ Freilaufdiode
  +--------|2    |  |         |
  |        |     |  |         |
  +--------|6 1 3|--(--100R--|< NPN (ggf. Darlington oder MOSFET)
  |        +-----+  |         |E
  |           | NPN >|--100R--+     (47nF für ca. 1kHz)
 47nF         |    E|         |
  |           |     |       Shunt (für 0.5V bei Nennstrom, ab 0.7V wird abgeregelt)
  |           |     |         |
  +-----------+-----+---------+-- Masse

 +-----------+---+------+-------------+-----270R------+--+---------+-- +12V
 |          1k   |      |             |               |  |         |
10k +---10k--+   |     VCC           4k7       +------+  |       Motor
 |  |        |   |    LM339           |        |      |  |         |
 |  |  U1    |   |            +-------(--------+     1k  +---|<|---+ Freilaufdiode 
 +--+--|+\   |   |            |       |               |  |         |
 |     |  >--+   |            |       |       U3      +-|< BC338   |
 |  +--|-/  10k  |           27k  10kPoti--+--|+\     |  |E        |
 |  |        |   |            |       |    |  |  >-0R-+  +--------|I NMOSFET
 |  +--------+---(------------(-------(----(--|-/     |  |E        |S
 |  |            |            |  U2   |    |     U4   +-|< BC328   |
10k |       +----+--1k--+--+--(--|-\  |    |    /+|------(--+--1k5-+
 |  |       |    |      |  |  |  |  >-)----+---<  |      |  |      |
 | 100nF    |    |      |  |  +--|+/  |         \-|--+   |  |      |
 |  |     47uF ZD5V1  100n | 10k     4k7             |   | 100nF Shunt (0.25V/Überstrom)
 |  |       |    |      |  +--(-------(---1k---+-----+   |  |      |
 |  |       |    |      |     |       |       100R       |  |      |
 +--+-------+----+------+-----+-------+--------+---------+--+------+-- GND

 +---------------+-----+---------+-- +U
 |               |     |         |
10k +--10k---+   |     |       Lampe
 |  |        |  47uF  1M         | 
 +--+--|+\   |   |     |         |  
 |     |  >--+   |     |  TS912  |
 |  +--|-/  10k  +-----+--|-\    |
 |  |        |   |        |  >--|I NMOSFET
 |  +--------+---(--------|+/    |S
10k |            |               |
 | 100nF    Türkontaktschalter   |
 |  |            |               |
 +--+------------+---------------+-- GND

Für den PC-Lüfter tut's diese Lüfterreglung, bei der der Motor aus ist wenn die Temperatur zu niedrig ist, er immer schneller wird, wenn die Temperatur steigt, und Vollgas läuft, wenn die sehr hoch ist (einstellbar über P1 und P2, C1/R5 bestimmt PWM-Frequenz, die eher 30Hz als 30kHz betragen sollte). Die Schaltung ist für 'echte' Motoren und nicht solche mit Elektronik ausgelegt, obwohl viele Lüfter mit Elektronik dennoch damit laufen und regelbar sind.

 +----+---+----------+---+-- +12V
 |    |   |         K|   |
 |   NTC  |       BYW29 Lüfter
 |    |   |         A|   |
R1    +---(-R6-+     +-+-+
 |    |   |    |       |
 |    +--|+\   |       |  Irgendein OpAmp der mit 12V läuft
 |    |  |  >--+--R4--|I  NPN oder MOSET Transistor >0.2A, kein Kühlkörper nötig
 +----(--|-/   |       |S
 |    |   |    R5      |  R4 bei NPN ca. 1k, bei MOSFET 100 Ohm
 |    |   |    |       |
 +-R3-(---(-P2-+       |  Anlauftemp Poti P1 Wert ca. NTC-Wert
 |    |   |    | +     |  R5 deutlich kleiner als R3
R2    P1  |    C1      |  R5/C1 PWM Frequenz
 |    |   |    |       |  R1=R2, z.B. 10k, R6 ca. 100 * NTC
 +----+---+----+-------+  R3+P2 ca. 10*R1, ca. 100k

  +12V
   |
  NTC  (47 Ohm bei 25 GradC, 3.6mm Scheibe)
   |
 Motor  (12V/0.27A)
   |
 Masse

  +----+-- +12V
  |    |
 NTC Motor (auf eine Freilaufdiode wird verzichtet weil nicht geschaltet wird)
  |    |
  +---|<  BD135 (ab 0.2A Motor muss der auf ein Kühlblech)
  |    |E
  R    |
  |    |
  +----+-- Masse

Um gewisse Eigenschaften zu verändern, kann man nun zusätzliche Bauteile spendieren. Ein Z-Diode von z.B. 5V1 ergibt eine Mindestspannung für den Lüfter von 7V und somit eine gewisse Mindestdrehzahl, das schützt auch davor das man den Lüfter mit dem Poti ganz ausdreht:

  +----+-------- +12V
  |    |
 NTC Motor
  |    |
  |    +-|<|-+ ZD5V1
  |    |     |
  +---|<     |
  |    |E    |
  R    |     |
  |    |     |
  +----+-----+-- Masse

 ZD5V1/6V8/7V5/9V1
  +-|<|-+-- +12V
  |     |
 NTC  Motor
  |     |
  +----|< BD135
  |     |E
  R     |
  |     |
  +-----+-- Masse

 +5V   +12V
  |     |
 NTC  Motor
  |     |
  +----|< BD135
  |     |E
  R     |
  |     |
  +-----+-- Masse

 ZD5V1/ZD6V8
  +-------+-- +12V
  |       |
 NTC    Motor
  |       |
  +--2k2--+
  |       |
  +------|< BD135
  |       |E
  R       |
  |       |
  +-------+-- Masse

Bei Wechselstrom (Bohrmaschine oder Glühlampe) kann man Dimmer mit TRIACs für PhasenANschnitt verwenden:

   o           230V~         o
   |  470k                   |
   +--Poti--+              Lampe  (oder: Motor, dann kann Entstördrossel entfallen)
   |    |   |                |
   o    +-- o        Funkentstördrossel
   |        |                |
   +--560k--+--10k--+--0.1u--+
   |                |        |
   |               DIAC      |
   |                |        |
   |              33Ohm      |
   |                |        |
   |                 \       |
   +--------------TRIAC------+

oder IGBTs für PhasenABschnitt (bei elektronischen Halogentrafos o.ä. kapazitiven Lasten):

Bei kleinen Leistungen versagen TRIACs, weil sie einen Mindeststrom brauchen, selbst ein T1M5F600A braucht 5mA Haltestrom, und ein MOC3042/3062 mit zero cross kann keine Lasten schalten die auch nur eine geringste Phasenverschiebung ergeben, die bleiben dann immer an. Nehmt einen MOC3052. Ganz ohne Mindeststrom gehen 600V PhotoMOS wie AQY216, will man Trafos oder andere induktive Lasten an Wechselspannung schalten nimmt man eines mit zero cross detection wie APT1211S.

http://www.hoelscher-hi.de/hendrik/light/analogdimmer.htm sagt was zur Entstörung bei Phasenanschnitt: Zur Entstörung sollte in jeden Kanalabgang eine Ringkerndrossel mit Eisenpulverkern gehängt werden: Diese Induktivitäten dämpfen die Transienten beim Phasenanschnitt und verhindern so ein Brummen in der PA und ein Summen der Glühwendeln. Zur Einschätzung dieser Dämpfung wird bei kommerziellen Dimmern häufig die 'rise time' angegeben. Hierbei handelt es sich um die Zeit (in µs) in der der Strom nach dem Zünden des Triacs von 10% auf 90% ansteigt. Nach Umformen einer Differentialfunktion lässt sich die benötigte Induktivität berechnen durch L = (t*U)/(2.198*I) wobei 't' die risetime in [s], 'U' die Spannung in [V] und 'I' der Strom in [A] ist. Eine Risetime von 80µs (ca. 1mH bei 10A) ist schon schön - für hochempfindlichen Studioumgebungen werden sogar Dimmer mit Risetimes von 500µs verbaut. Die Netzzuleitung selbst kann mit 500uH parallel zu 100 Ohm simuliert werden.

Wenn man beim Dimmer 'slow turn on' braucht, um den Anlaufstrom zu verringern nimmt man den U2008/2010 oder diese einfache Schaltung (deren 'Turn-On Verzögerung' aber leider von der aktuellen Dimmeinstellung abhängt):

   o             230V~          o
   |                            |
   |       +--|>|--+----+--|<|--+
   |       |       |    |       |
 Motor     |      100u 1M       |
   |       |       |    |       |
   |       +--|<|--+----+--|>|--+
   |       |                    |
   +--6k8--+----470k----+--0u1--+
   |            Poti    |       |
   |                   DIAC     |
   |                    |       |
   |                  35Ohm     |
   |                    |       |
   |                     \      |
   +------------------TRIAC-----+

Zum Umschalten der Richtung muss man einen Gleichstrommotor M umpolen. Das geschieht mit einem doppelpoligen Umschalter oder Relais 2*um als Polwender

       /o---------+           + -----+--o
 + --o/           |                  |    /o--+
      : o-+       |               +--(--o/:   |
      :   |       |     oder      |  |    :  (M)
      :/o-+--(M)--+               |  +--o :   |
 - --o/           |               |       /o--+
        o---------+           - --+-----o/

 +12V ---+---+-------+-------+---+
         |   |       |       |   |
        R6   |       |       |   R9
         |   |E      |      E|   |
         +--|< PNP   |   PNP >|--+
         |   |       |       |   |
         |   |       |       |   |
links   R7   +--|>|--+--|<|--+  R10
  |      |   |               |   |
  |      |   +------(M)--+---+   |
  | R1   |   |           |       |
 470R    |   +-----------(---+   |
  |      |               |   |   |
  |      |   +-----------+   |   |
  |  NPN |   |               |   | NPN  R2
  +-----|<   +--|<|--+--|>|--+   >|--+-470R-+-- rechts
  |      |E  |       |       |  E|   |      |
  |      +--|< NPN   |   NPN >|--+   |      |
  |      |   |E      |      E|   |   |      |
  |     R8   |       |       |  R11  |      |
  |      |   |       |       |   |   |      |
  |      +---+-------+-------+---+   |      |
  |                  |               |      |
  +--|>|-------------)-------+--|<|--+      |
  | 1N4148           |       | 1N4148       |
  >|--------1k-------)-------(--------------+
 E| T8      R3       |       |
  | BC547            +-100R-|< T7 BC547
  |                  |  R4   |E
  |                  R5      |
  |                  |       |
  +------------------+-------+---------- Masse

Der Transistor T8 verhindert die Zerstörung der Transistoren wenn links und rechts beide aktiv sind, braucht man das nicht, lässt man T8 und R3 weg.

Die unten angeordnete Schaltung aus R5, dem Transistor T7 und den beiden Dioden zu den Eingängen dient dem Kurzschlussschutz. Vor Überstrom bei Überlastung hilft sie nur bedingt. Zwar regelt sie die Transistoren runter wenn ca. der 1.5-fache Strom fliesst, aber dann sind die Transistoren nicht mehr voll durchgeschaltet und die Verlustleistung an ihnen steigt an. Ohne auch für Strombegrenzung ausreichenden Kühlkörper überhitzen die schnell.

Bauteiledimensionierung je nach Betriebsspannung und Motorstrom. Ggf. Darlingtontransistoren für die 4 in der Brücke oder MOSFETs. R6,R8,R9,R11 verbessern das Ausschaltverhalten. Sie bilden bei MOSFETs einen Spannungsteiler mit dem verwendeten R7,R10 um eine maximale Gate-Spannung von kleiner 20V zu erreichen, und können bei Bipolartransistoren entfallen wenn man die Brücke nicht schnell mit PWM schalten will. Ansonsten nimmt man bei bipolaren Transistoren Werte in der Grössenordnung der R. Anstelle der beiden äusseren Transistoren kann man auch Phototransistoren von Optokopplern verwenden, wenn man die Ansteuerung galvanisch trennen möchte, leider ist dabei so einfach kein Überstromschutz möglich, der aber auch nur begrenzt nützlich ist, weil man die Transistoren nicht auf die im Überstromfall entstehende Verlustleistungswärme auslegen kann. Man sollte bei Überstrom besser abschalten.

 +Ub ---+---+-------+-------+---+
        |   |       |       |   |
        R3  |       |       |   R6
        |   |E      |       |E  |
        +--|< PNP   |   PNP >|--+
        |   |       |       |   |
        |   +--|>|--+--|<|--+   |
        R4  |               |   R7
links   |   +------(M)--+---+   |   rechts
  |     |   |           |       |     |
  |     |   +-----------(---+   |     | 
  R1    |               |   |   |     R2
  |     |   +-----------+   |   |     |
 A|     |   |               |   |     |A
 LED = |<   +--|<|--+--|>|--+   >| = LED
  |     |E  |       |       |  E|     |
 GND    +--|< NPN   |   NPN >|--+    GND
        |   |E      |       |E  |
        R5  |       |       |   R8
        |   |       |       |   |
 GND ---+---+-------+-------+---+

Mit einer H-Brücke kann man den Motor auch bremsen und die Energie zurückgewinnen. Verringert man den PWM duty cycle wird der Motor schon langsamer, will man definierte Bremskraft, schaltet man einen Transistor und nutzt die Freilaufdiode eines anderen, um den Motor kurzzuschliessen, bis der benötigte Strom fliesst, dann öffnet der Transistor und der Strom aus der Induktivität des Motors wird über die andere Freilaufdiode in die Versorgungsspannung geleitet bis er unter den zur Bremskraft notwendigen Wert absinkt.

Bei maximal 6V (sonst würde UBEreverse überschritten) und einer Ansteuerspannung die ebenso hoch ist wie die Motorspannung lässt sich die Schaltung mit 4 NPN Transistoren, davon zwei als Emitterfolger, vereinfachen, der Motor bekommt +Ub-UBE-VCEsat ab, also ca. 4.5V bei 6V Versorgung. F für vorwärts, R für rückwärts auf high legen, aber niemals beide zusammen:

 +Ub -------------+-----+-----+
                  |     |     |
        +--270R--|<     |     |
        |         |E    |     |
     +--(--270R---(-----(----|<
     |  |         |     |     |E
     |  |         +-|>|-+-|<|-+
     |  |         |           |
 F --(--+         +---Motor---+
     |  |         |           |
     |  |         +-|<|-+-|>|-+
     |  |         |     |     |
     |  +--270R---(-----(----|<
     |            |     |     |E
 R --+-----270R--|<     |     |
                  |E    |     |
 GND -------------+-----+-----+

  a       /o---------+    b    /o---------+--|>|--+    c    /o------------+
 + --+--o/           |   + --o/           |       |   + --o/              |
     |   : o-+       |        : o-+-------(--|>|--+        : o-+--S--|<|--+
     |   :   |       |        :   |       |       |        :   |          |
     S   :   +--(M)--+        :   +--(M)--+       S        :   +-(M)------+
     |   :   |       |        :   |       |       |        :   |          |
     |   :/o-+       |        :/o-+-------(--|<|--+        :/o-+--S--|>|--+
 - --+--o/           |   - --o/           |       |   - --o/              |
           o---------+          o---------+--|<|--+          o------------+ 

Eltako ER12DX kann man direkt an serielle Ports anschliessen.

http://www.atmel.com/atmel/acrobat/doc2508.pdf zeigt, wie man ohne Optokoppler einem Microcontroller die Phasenlage des Wechelstromnetzes mitteilt, auch wenn der Microcontroller potenzialgetrennt (über Trafo) angeschlossen wird. Allerdings kann man dann ebenso die Sekundärwicklung des Trafos verwenden, wenn nicht zufällig der zu steuernde Stromkreis an einer anderen Phase hängt.

Natürlich geht es auch mit einem Relais am Parallelport

          +--R---C--+ (Snubber, 1Ohm/V 2W Widerstand + 0.1uF/A X2 Kondensator)
          |         |
  230V~ o-+-Kontakt-+-o 230V~ zum Verbraucher
               :
           +-Spule-+-- +5V (oder wie viel das Relais benötigt)
           |       |
           +--|>|--+ (Freilaufdiode, 1N4148 oder 1N4001)
           |
 D0 --1k--|< (Transistor ausreichend für Relaisstrom, BC517 oder BC368)
           |E
         Masse

Die AN53 von http://www.linear.com/ enthält viel Interessantes: "Wie steuert man einen MOSFET an, wie baut man einen Kurzschlussschutz, wie berechnet man einen Shunt als Leiterbahn, wie steuert ein Notebook seinen Stromverbrauch". Wer mit MOSFETs schaltet, sollte die gelesen haben.

Wer einen Servo bauen will (Poti regelt Gleichstrommotor auf Position die ebenfalls per Poti erfasst wird): TLE4206 und TDA3629 geht bis 0.8A, MC33030 bis 1A, DRV590/591/593/594 regeln Motoren bis 3A durch PWM. Eine Nachführung eines Solarpanels geht mit 2 mitgedrehten Photodetektoren, von denen einer mehr beschienen wird wenn die Sonne weiter links steht. Am Morgen sollte es dann umgekehrt sein. LDRs sind in dieser Anwendung angenehm träge, allerdings macht man so eine Nachführung besser per Uhrzeit. Lediglich auf einem bewegten Objekt (Wohnwagen) macht eine Sonnennachführung per Sensor Sinn.

  +---+---+---- +12V
  |   |   |
  R   R   | R mit ähnlichem Widerstandswert wie die LDRs im Licht
  |   |   | OpAmp, leistungsstark genug für den Motor, z.B. L272
  +---)--|+\
  |   |  |  >-- 12V_Gleichstrommotor-- Masse
  |   +--|-/
  |   |   |
 LDR LDR  |
  |   |   |
  +---+---+---- -12V

> Wie Drehstrommotor an Wechselstrom anschliessen ?

Man braucht einen Metallpapierkondensator von 47-80uF pro kW Motorleistung, den man an die dünnste (hochohmigste) Wicklung und, je nach Drehrichtung, eine Zuleitung anschliesst. An die anderen Anschlüsse kommt die Wechselspannung. Das ist die Steinmetz-Schaltung. Motorenhersteller schreiben merkwürdigerweise für's griechische mü ein grosses M. Beispielmotoraufschrift:

Solche Kondensatormotoren kann man nicht so einfach in der Drehzahl regeln. Wenn man die Kraft statt der Geschwindigkeit verändern will wie es bei Deckenventilatoren üblich ist kann man die Betriebsspannung mit einem Stelltrafo verändern oder falls vorhanden die unterschiedlichen Wicklungen am Motor verwenden. Auch Drehstrommotore lassen sich nicht so leicht in der Drehzahl regeln, man benöütigt FU Frequenzumrichter, die man besser fertig bei eBay erwirbt. Bei Waschmaschinen gibt es mindestens drei verschiedene Motoren: In alten stecken Asynchron-Drehstrommotoren mit 2 unterschiedlichen Statorspulensätzen für niedrige (Wasch-) Geschwindigkeit und hohe (Schleuder-) Geschwindigkeit. In normalen WaMa stecken tachogeregelte Allstrommotoren mit meist auch 2 Statorwicklungen für niedrige und hohe Geschwindigkeit (3 Anschlüsse) und eine einzeln zur Drehrichtungsumkehr zugängliche Rotorspule (2 Anschlüsse) und einen eingebauten Tachogenerator entweder als Spule (2 Kontakte), oder als Hallsensor (3 Kontakte), teils mit eingebautem Thermoschalter (weitere 2 Anschlüsse) die man am besten mit dem TDA1085 ansteuert. Und in modernsten stecken bürstenlose BLDC die die Haltbarkeit der Drehstrommotore mit der Regelbarkeit der Allstrommotore kombinieren, aber schwierig zu regeln sind (siehe BLDC).

Beispiel: 10-poliger Motoranschluss, Rotorwicklung (8-9) 1.72 Ohm, Statorwicklung (5-10) 1.3 Ohm, halbe Staturwicklung (5-1) 0.47 Ohm (demnach bleiben 0.87 Ohm für die andere Hälfte zwischen 1 und 10), Tachogeneratorwicklung (3-4) 184 Ohm, Temperatursicherung (6-7) 0 Ohm.

        Drehrichtung
230V --+-----o\
       |       \o--(9)--+
       |  +--o          |
       |  |           Rotor
       |  +--o\         |
       |  |    \o--(8)--+
       +--(--o
          |
          |    /o--(10)-+
          +--o/        Stator (Rest der ganzen Wicklung)
                o--(1)--+
    Geschwindigkeit    Stator (halbes Feld)
                +--(5)--+
                |
                +--(6)--+
                       Thermosicherung
       +-----------(7)--+
       |    +---+
     TRIAC--|   |--(3)--+
       |    |   |      Tachogenerator
       +----|   |--(4)--+
       |    +---+
     Shunt TDA1085
       |
Null --+

         /o--+------Windung--+
230V --o/    |               +--Thermosicherung-- Null
          o--(---+--Windung--+
    links/   |   |
    rechts   |   +--Windung--+
   Schalter  |               |
             +--Kondensator--+  

 --+--Schalter--+--Last--
   |            |
   +---R----C---+

   +-----+--R--+--Last--o
   |     |     |        
 Triac  VDR    C      230V
   |     |     |        
   +-----+-----+--------o

                                    Freilaufdiode
                                        +---|<|----+
                                        |          |
                +12V +------------------+--Relais--+
                     |      +----+                 |
  +--+-----|>|--+----+---+--|7805|--+----+ VCC     |
  |  |          |    |   |  +----+  |    |         |
  o  |  +--|>|--+  + |   |    |     |  +----+      |  
 9V~ |  |          Elko 100n  |   100n | uC |--R--|< NPN Schalttransistor
  o  +--(--|<|--+  - |   |    |     |  +----+      |E
  |     |       |    |   |    |     |    |         |
  +-----+--|<|--+----+---+----+-----+----+ GND     |
      Gleichrichter  |                             |
                     +-----------------------------+ Masseleitung

     |
   Relais 
     |
     +-Z<|-+  Z-Diode nach Masse statt Freilaufdiode nach Plus
     |     |
  --|<     |
     |E    |
  ---+-----+

Und wenn die Elektronik euer Problem ist: Mit dem Handy-Board wurden schon tausende von Robotern erfolgreich ausgerüstet, es sollte also auch für euch geeignet sein, zumal die Software (C-Interpreter) umsonst beiliegt. Auch fertige Platinen sind davon erhältlich. http://handyboard.com/

Leider sind Oszis teuer. Die klassische Frage eines Hobbyisten lautet: "Welches ist erschwinglich und universell", aber das ist die falsche Fragestellung. Man frage sich besser nach konkreten Messaufgaben (und wenn man noch keine hat braucht man noch kein Messgerät), und suche dann das Messgerät, welches die Messaufgabe zum günstigsten Preis ausreichend erledigt. Wenn man Pech hat, reicht nicht mal das 375000 EUR teure 62GHz Agilent :-) http://www.datatec.de/Agilent-DSOX96204Q.htm

Bei Oszilloskopen gibt es vier Möglichkeiten:

a) ein einfaches Oszilloskop für <500 EUR neu kaufen, wie Hameg oder LG, inzwischen auch als erschwingliches Digitaloszilloskop von Rigol oder UniT

Das Einkanal-Gerät 122413 von http://www.conrad.de/ ist zwar besser als gar keins, aber normalerweise greift man für 200 EUR zum 20MHz 2-Kanal Gerät (Sako 2-Kanal 20 MHZ inkl. Tastköpfen bei eBay, CS-4128 von http://www.pollin.com/, oder Hameg, LG, EZ-DIGITAL, auch einiges bei http://www.atzert-elektronik.de/ ), wer bis 500 EUR gehen kann wird sich ein Digitalspeicheroszilloskop leisten können. Denn es gilt: Je besser, je teurer, und Eigenschaften wie 2 Kanäle (erlaubt Vergleiche), Delay, zweite Zeitbasis, höhere Nachbeschleunigungsspannung, Digitalspeicher, oder höhere Bandbreite möchte man nicht mehr missen, wenn man sie erst mal kennengelernt hat. Der Profi verwendet sicherlich nichts mit weniger als 100MHz, oder gleich ein Digitalscope von Tektronix und Gould.

Wenn man sich fragt, wie die eine A/D-Wandlung mit 1Gsps hinbekommen: Gar nicht. Bei Tektronix TDS210, 220, 1002, 1012, 2002, 2012, 2014, 2022 und 2024 und Fluke ScopeMeter Serie 190 wird das Signal erst mal in einen CCD analogen Eimerkettenspeicher eingelesen, also sozusagen tausendfaches analoges sample&hold, und dann gemächlich durch einen A/D-Wandler geschickt. Dadurch sieht man ein gewisses Grundrauschen der analogen CCD. Das entfällt erst bei viel teureren Geräten (Gould) mit mehreren zeitversetzten Flash-A/D-Wandlern.

b) ein gebrauchtes Oszilloskop

Bei http://www.ebay.de/ gibt es manchmal echte Schnäppchen, aber man sollte den Preis eines entsprechenden Neugeräts kennen und die Beschreibung aufmerksam lesen, denn viele sind kaputt (war leider keine Steckdose da...). Per Annonce http://www.dhd.de/ kann man sich das Gerät wenigstens vorher ansehen bevor man dafür Geld bietet. Gebrauchtgerätehändlern

geben zumindest ein gewisse Funktionsgarantie, die sind aber nicht billig. Wenn aber ein altes Gerät kaputt geht, was urplötzlich passieren kann, bekommt man kaum noch Ersatzteile, oder vielleicht nur sehr teuer. Hameg und LG lassen sich meist leicht reparieren weil sie überwiegend aus Standardbauteilen bestehen, Tektronix, Philips und Hewlett-Packard sind wegen Spezialbauteilen (Nuvistoren, Hybridschaltungen) und Verschleierung von Typennummern oft unreparabel. Nur als Beispiel, wie diese Firmen Gold aus Standardbauteilen mach(t)en:

Von: TekMan

> Die Schaltungsunterlagen zu den P6460 Data Probes habe ich mir
> schon mal angesehen und musste feststellen, das man diesen Typ nicht
> nachbauen kann, weil da ein Tektronix-IC darauf ist, das wahrscheinlich
> richtig teuer ist.

Der Preis ist nicht so sehr das Problem. Das IC ist schlichterdings nicht lieferbar, da Tektronix den Support dafür eingestellt hat und es nicht mehr produziert. Die IC Division ist schon vor Jahren an Maxim verkauft worden, und Maxim hat die Produktion der Tek ICs nicht weiter verfolgt, da die Stückzahlen (nach Maxim-Massstäben) nicht gross genug sind. Soviel zum Thema 'Support eines Markenherstellers'.

c) einen Vorsatz für den PC kaufen, um dadurch ein Oszi zu ersetzen

Klingt wie eine preiswerte Variante, schliesslich sparen die Hersteller dabei Gehäuse, Netzteil, Bildschirm und Bedienknöpfe ein, sie sind aber in Wirklichkeit viel teurer als vergleichbare Analoggeräte. Warum ? Weil ein sps (Sample/Sekunde) nicht mit einem Hz (Hertz) vergleichbar ist, ein 20Msps Digitalscope ist eben NICHT mit einem 20MHz Analoggerät vergleichbar, da braucht es schon 200Msps für (die 10-fache Abtastrate), OBWOHL manche Werbung da gerne rumlügt (aber z.B. Tektronix nennt ehrlichere Angaben). Das Shannon'sche Abtastheorem hin oder her (für eine Erklärung siehe Elrad 12/97). Digitale Scopes wie Conrads 121887 sind also immer noch recht teuer. PC-Einsteckkarten kann man zu dem wegschmeissen, wenn das nächste Betriebssystem kommt oder der nächste PC (der dann keine ISA-Slots mehr hat :-( ). Allerdings können Digitalgeräte auch als Speicheroszilloskop arbeiten und damit langsame Vorgänge aufzeichnen, so das die Kombination schnelles Analoges + im Vergleich langsames Digitales sehr praxisorientiert ist.

d) und die Soundkarte ?

Es gibt eine Reihe von Programmen, die die Soundkarte verwenden, aber die unterliegen natürlich alle den Rahmenbedingungen der Soundkarte: Sie kann keine Gleichspannungsanteile darstellen (im Prinzip wegen dem Koppelkondensator, aber der wurde natürlich schon lange auf den Chip als SC Filter integriert), sie kann nur 44000 samples/Sekunde, ist also effektiv nur als Oszilloskop von 40Hz bis 4kHz einsetzbar, und der A/D-Wandler ist kein Messwandler: Drift, absolute Genauigkeit und missing codes sind bei Audio ziemlich egal. Aber: Wer sich als Anfänger gar kein Oszi leisten kann, der kann ja dafür sorgen, das seine Experimente nur in diesem Frequenzbereich stattfinden, und wenn man nur den Kurvenverlauf und gar nicht eine absolute Genauigkeit braucht, ist der PC-Oszi eine billige Möglichkeit. Und eine hochqualitative 24 bit, 192ksps Soundkarte kann schon einen Audiomessplatz abgeben. Aber Achtung: Es kann sein, das die beiden Eingangskanäle nicht zur selben Zeit sampeln, sondern nacheinander. Deswegen sind Korrelationsrechnungen mit Vorsicht zu geniessen.

Die 'USB Oszilloskope' sind mit ihren 200ksps und gleichstromgekoppeltem (aber selten mit Eingangsvorteiler ausgestattetem) Eingang ein winzig kleines bischen besser (und genauer) als Soundkarten, eignen sich aber auch nur für den Audiobereich bis 20kHz. Leider ist die Software Proprietär, so das einem ein Soundkartenoszilloskop letztlich wohl doch mehr Freude macht, zu mal die USB-Oszilloskope für den einen Chip innendrin masslos überteuert sind.

Und nein, von Taschenoszilloskopen (Fluke, Wilke, GBDSO) reden wir hier gar nicht, die sind vielleicht witzig, aber letztlich rausgeschmissenes Geld.

Technik

Damals hat man noch kompakt hochqualitativ über die Technik hinter den eigenen Produkten geschrieben, um die Kundschaft über die Unterschiede zur Konkurrenz zu informieren:

Oszi-Tastköpfe:

Normale (1:1) Tastkopfkabel sind NICHT an die Impedanz des Kabels bzw. des Oszilloskops angepasst und haben deswegen einen Widerstandsdraht im Koaxialkabel um die Reflexion ausreichend zu dämpfen. Für die meisten Messungen reichen die gekauften Tastköpfe (die leider teuer sind, obwohl sowohl TesTec als auch EldiTest nur die allerbilligsten Alligatorclips verwenden, soviel zur deutschen Qualität), aber wenn man wirklich gute Messungen machen möchte, muss man sich seinen Tastkopf selber bauen:

Oszitastkopf selber bauen

nicht ganz perfekter Bauvorschlag. Fragt Mathias Guenther

Einfachvariante:

Fertiggeräte:

Und wenn das Oszilloskop keinen 'Komponententester' enthält, baut man sich halt einen aus einem 6V/50mA Kleintrafo, anstatt dafür Geld auszugeben:

         +--+-- X
    o--+ |  K      (zu testende Komponente)
 230V~ S:S  +--GND
    o--+ | 10k
         +--+-- Y

Von: Michael Koch

Klar geht das, aber ob es sich lohnt ist eine andere Frage. Hab das vor 20 Jahren auch mal gemacht. Du brauchst zwei Ablenkspulen-Sätze. Einer verbleibt an der Bildröhre, da wird ein Stereo-NF-Verstärker angeschlossen. (das begrenzt natürlich die Ablenkfrequenzen auf NF) Der andere Spulensatz wird irgendwo weiter weg gelegt und an die Fernseher-Elektronik angeschlossen. Das ist notwendig, weil sonst die Hochspannungs-Erzeugung nicht mehr geht. Problem der Sache: Die dynamische Focussierung geht so natürlich nicht mehr, der Strahl ist unscharf.

http://www.dansworkshop.com/Homebuilt%20oscilloscope.shtml

http://www.holmea.demon.co.uk/SpecAnHtml/SpecAn.htm http://www.circuitcellar.com/library/print/0406/Armitage-189/index.htm http://www.oocities.com/hagtronics/analyzer.html

Noch einer als Bausatz: http://www.science-workshop.com/

Logicanalyzer: http://alternatezone.com/electronics/pcla.htm http://www.freepcb.com/eebit/

Spektrumanalysator mit AVR: http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/ee476/FinalProjects/s1999/lisa/

Sinusgenerator: http://seti.harvard.edu/synth/index.html http://www.amplifier.cd/Technische_Berichte/Amplifier_reiner_Sinus/Amplifier_reiner_Sinus.htm (Aufbaue der LinearTech AN67: 10kHz -160dBc mit LT1007 LT1230 LT1228)

Netzwerkanalysator: AD5933 (Analog Devices)

Frequenzmesser: http://www.mino-elektronik.de/fmeter/neue_versionen.htm Vorstufe: http://www.mikrocontroller.net/topic/231005 (0-50MHz, 5V)

                            ZD39V500mW
                          +----|<|----+
                          |           |G  LED
 L1 --100mAT--15k5W--|>|--+--|>|--+--|>|--|>|--+
                      4 * 1N4007  | 2*TIC126N  +-- N
 L2 --100mAT--15k5W--|>|--+--|>|--+--|>|--|>|--+
                          |           |G  LED
                          +----|<|----+
                            ZD39V500mW

                          L1>L2>L3
                   +-----Glimmlampe------+
                   |                     |
     +--50nF--40k--+--75k--+--40k--50nF--+--75k--+
     |                     |                     |
 L1--+                     +--L3                 +--L2
     |                     |                     |
     +--75k--+--50nF--40k--+--75k--+--40k--50nF--+
             |                     |
             +------Glimmlampe-----+
                     L3>L2>L1

> Suche Schaltplan für Messung von Leistungsaufnahme / Energieverbrauch

Von: Dietrich Lotze

"EDN January 7, 1993, Page 102: EDN-Design Ideas: Four transistors measure rms power (Joseph L. Souza, Sipex, Billerica, MA)" eine (passive) Schaltung, die über die Kennlinien der Transistoren eines 4-Transistor-Arrays (CA3096) Strom- und Spannung miteinander multipliziert und als (DC-)Spannung ausgibt.

Wirkleistungsmessungs-IC 0.1%: CS5462 (Cirrus Logic), PM9102/9602 (SAMES),. AN32 von http://www.linear.com/ hat auch eine (schwer lesbare) teurere Lösung. AN265 von http://www.national.com/ ist auch verwendbar, AVR465 von Atmel zeigt einen 1-Phasen Wirkleistungsmesser, INA219 digitalisiert Strom und Spannung einer Gleichspannungsleitung bis 26V und liefert die Leistung per I2C. Znd mit LM394: http://electronicdesign.com/article/test-and-measurement/what-s-all-this-wattmeter-stuff-anyhow-2190.aspx Will man nur die effektive Spannung (oder Strom) messen, tut es:

Will man nur den Strom aus einem Stromwandlertrafo gleichrichten um ihn mit einem uC messen zu können, tut es ohne Filterung:

   +--+-----|>|--+--+-- A/D-Wandler
   |  |          |  |
   |  |  +--|>|--+  |
   S  |  | BAT45   100R (Bürdewiderstand je nach Spannungsbereich)
   |  +--(--|<|--+  |
   |     |       |  |
   +-----+--|<|--+--+-- AGND

   +--+-----|>|--+--+--10k--+--10k--+-- A/D-Wandler
   |  |          |  |       |       |
   |  |  +--|>|--+  |       |       |
   S  |  | BAT45   100R    4u7     4u7
   |  +--(--|<|--+  |       |       |
   |     |       |  |       |       |
   +-----+--|<|--+--+-------+-------+-- AGND

> möchte die Ausgangsspannung beibehalten, ohne den Trafo zu modifizieren.
> Und ein neuer Trafo dieser Leistungsklasse ist mir zu teuer.

Von: Harald Wilhelms

500VA sind bei 220V 2.27A, mit 90% Wirkungsgrad 2.5A. 2.5A bei 10V sind 25VA. Nimm einen 230V->10V 25VA Trafo und lege dessen Primärwicklung ans Netz und die 10V Wicklung (richtig gepolt, sonst wird's für 210V~) in Reihe zur 220V~ Wicklung des alten Trafos.

> Mein einfacher 230V (Rechteck)wechselrichter bringt nicht genug Spannung
> zum Betrieb eines Gerätes, das wohl lieber einen Sinuswechselrichter sehen
> will. Was tun ?

Wenn nur das eine Gerät anzuschliessen ist, kann ein (Motor)kondensator in Serie in der Zuleitung helfen. An den passenden Wert sollte man sich rantasten (Spannung im Gerät am Ladeelko messen), aber ein paar uF werden notwendig sein.

> Umwandlung von Drehstrom in stärker belastbaren Wechselstrom

Scott-Trafo oder Z-Wicklung, 2 Phasen werden addiert, dadurch entsteht eine Wechselspannung die phasenrichtig zur dritten parallelgeschaltet werden kann, verwendet z.B. in der Galvanik oder Schweisstechnik.

     +5V        +--470k--+
      |         |        |
 +--KMZ10--10k--+--|+\   |
 |    |         C  |  >--+-- uC-Einang
 +----(----10k--+--|-/
      |         |  z.B. TS912
     GND--470k--+

> Inkrementale Drehgeber wie auswerten?

Von: Michael Biere 29.9.1999

Zunächst muss man sich von der Vorstellung frei machen, dass die beiden Signale A und B des Drehgebers irgendwelche Zähler triggern müssen und man deshalb die Flanken erkennen muss. Sonst bekommt man früher oder später Probleme mit "Flattereffekten" deren Frequenz man nicht mehr folgen kann. Prellende Signale darf man niemals auf Interrupteingänge geben:

Statt dessen macht man sich klar, dass die beiden Signale zusammen VIER Zustände annehmen können:

Die Spuren müssen nun mit einer Mindestfrequenz abgetastet werden. Diese Frequenz ist abhängig von der Strichzahl des Gebers und der maximal möglichen Drehzahl. Es muss sichergestellt sein, dass bei voller Drehzahl jeder der vier Zustände erkannt werden kann. D.h. die Abtastrate muss mindestens viermal so groß sein, wie die Signalfrequenz einer Spur. Angenommen der Anfangszustand ist "ab". Wenn der letzte Zustand "ab" ist und man liest "Ab" ein, dann inkrementiert man den Positionszähler. Liest man "aB" ein, dann dekrementiert man den Positionszähler. Liest man "AB" ein, dann hat man zu langsam abgetastet, denn dann ist ein Zustand übersprungen worden. Soweit zum Grundprinzip. Wenn jetzt ein Signal anfängt zu flattern (es kann immer nur ein Signal flattern, da sich von einem Zustand zum nächsten immer nur ein Signal ändert), dann "übersieht" die abtastende Software zwar einige Flankenwechsel, die resultierende Position ist aber immer korrekt. Es gibt kein Wegdriften durch übersehene Flankenwechsel.

Von: MaWin 25.7.2001

Am einfachsten realisiert man das mit einer state machine als Tabelle. In C sieht das so aus.

  int table[4][4]={{0,1,-1,0},{-1,0,0,1},{1,0,0,-1},{0,-1,1,0}}; 
  int position=0; // zaehlen wir mal die absolute Position
  volatile int quadrature_input; // bit 0 und bit 1 sind Quadratureingaenge
  int new_quadrature_value, last_quadrature_value=quadrature_input;

  new_quadrature_value=quadrature_input;
  position+=table[last_quadrature_value][new_quadrature_value]; 
  last_quadrature_value=new_quadrature_value;

ansonsten brennt man sich das in ein GAL: Falk Brunner

 MODULE q_dec
 " a quadratur decoder
 " IO signals
 T       PIN 1;                 " clock signal
 A_IN    PIN 2;                 " first quadrature signal
 B_IN    PIN 3;                 " second quadrature signal
 FORWARD PIN 14 ISTYPE 'COM'; " forward signal for counter
 CE      PIN 16 ISTYPE 'COM'; " clock enable signal for counter
 " internal signals
 A       PIN 17 ISTYPE 'REG_D'; " synchronized A
 B       PIN 18 ISTYPE 'REG_D'; " synchronized B
 ADEL    PIN 19 ISTYPE 'REG_D'; " delayed A
 BDEL    PIN 20 ISTYPE 'REG_D'; " delayed B
 EQUATIONS
 " synchonize A and B
 A.CLK   = T;
 A.D     = A_IN;
 B.CLK   = T;
 B.D     = B_IN;
 " delay A and B
 ADEL.CLK = T;
 ADEL.D   = A;
 BDEL.CLK = T;
 BDEL.D   = B;
 " generate forward, reverse and CE
 FORWARD   = (A $ BDEL);
 CE        = (A $ ADEL) $ (B $ BDEL);
 END

        +---+
 A -----|D Q|---+
      +-|T  | +-(---------- Clock
      | +---+ | |   +---+
      +-------+ +---|   |
      | +---+   |   |XOR|-- Forward Direction
 B ---(-|D Q|-+ | +-|   |
      +-|T  | | | | +---+
      | +---+ | | |
  +---(-------+ | | +---+
  | +-(-------(-+-(-|   |
  | | | +---+ |   | |XOR|-+ +---+
  | +-(-|D Q|-(---(-|   | +-|   |
  |   +-|T  | |   | +---+   |XOR|-- Clock Enable
  |   | +---+ |   | +---+ +-|   |
  |   |       +---(-|   | | +---+
  |   | +---+     | |XOR|-+
  +---(-|D Q|-----+-|   |
 T ---+-|T  |       +---+
        +---+

 VCC --4k7---+ 
             |  +_--+                     +-----10k----+
         /o--+--|S Q|--       VCC --o\    |            |
 GND --o/       |_  |                 \o--+--|>o--|>o--+--
          o--+--|R  |         GND --o       74HC04
             |  +---+
 VCC --4k7---+

                +-----------+
 VCC --4k7---+  +--|\       |
             |     | )o--+  |
         /o--+-----|/    |  |
 GND --o/       +--------+  |
          o--+  +--|\       |
             |     | )o-----+--
 VCC --4k7---+-----|/ 74xx00

 VCC
  |
 4k7
  |        74HC14
  +-100k-+--|>o--
  |      |
 Taster 100n
  |      |
 GND    GND

uint8_t tasten,gedrueckt;

while(1)// die Programm-Hauptschleife
{
  tasten=PIND; // 8 Taster auf ein mal, liefern 1 wenn gedrückt (sonst ~PIND)
  gedrueckt=tasten&~gedrueckt;
  if(gedrueckt&1)
  {
    // Taster 1 wurde gerade runtergedrückt, mach was
  }
  if(gedrueckt&2)
  {
    // Taster 2 wurde gerade runtergedrückt, mach was
  }
  // mach was sonst in der Programm-Hauptschleife passieren muß
  gedrueckt=tasten;
   _delay_ms(10); // damit sie bestimmt länger dauert als eventuelles Prellen
}

uint8_t geaendert,zaehler0,zaehler1,gedrueckt,tasten;

while(1)// die Programm-Hauptschleife
{
  geaendert=tasten^PIND;                  // key changed ?
  zaehler0=~(zaehler0&geaendert);         // reset or increment zaehler0
  zaehler1=zaehler0^(zaehler1&geaendert); // reset or increment zaehler1
  geaendert&=zaehler0&zaehler1;           // count until roll over ?
  tasten^=geaendert;                      // then toggle debounced state
  gedrueckt=tasten&geaendert;             // 0->1: key press detect
  if(gedrueckt&1)
  {
    // Taster 1 wurde gerade runtergedrückt, mach was
  }
  if(gedrueckt&2)
  {
    // Taster 2 wurde gerade runtergedrückt, mach was
  }
  // mach was sonst in der Programm-Haputschleife passieren muß
   _delay_ms(5); // damit 3 davon sie bestimmt länger dauern als eventuelles Prellen
}

  +-----------+----------------------+
  |           |                      |  +
  |       +---)----------------+  Schaltung
  | +     |   |                |     |  -
Batterie  +--|>o--10k--+--|>o--+----|I MOSFET falls die Schaltung mehr braucht
  | -         |        |   _   1M    |S       als der Inverter liefern kann
  |           |        +--o o--+     |
  |           |              100nF   |
  +-----------+----------------+-----+

   |\                  EXOR wie 74HC86
 --|S)--+-------------|\
   |/   |        |\   |+)--
        +--R--+--|S)--|/
              |  |/   
              C  Schmitt-Trigger wie 74HC14
              |
             GND

            +-----------|\
            |           |S)o--+
   +--------+--|\    +--|/    +--|\
 --+           |S)o--+  74HC132  |S)o--
   +--R--+--+--|/    +--|\    +--|/
         |  |           |S)o--+
         C  +-----------|/
         |
        GND

    VCC --R-+-C-+-- GND
            |   |
   1a +-----------+
   +--|1/2 74HC123|--+
   |  +-----------+  +--|\
 --+                    |=)--
   |  +-----------+  +--|/
   +--|1/2 74HC123|--+
   2b +-----------+
            |   |
    VCC --R-+-C-+-- GND

                  +--------+-- +12V
                  |        |
                 10k      1k
                  |        |
                  +--|+\   |
    1N4148        |  |  >--+
   +--|<|--R1--+--(--|-/   |
   |           | 80k       |
 --+--|>|--R2--+--(--|+\   |
    1N4148     |  |  |  >--+-- Ausgang
               |  +--|-/
               |  |    LM393
               C  10k
               |  |
               +--+----------- Masse

Für Kopfhörer (TS482/TS922, TDA2822/TDA7050, MC34119/TS34119, NJM2113 mit 100nF direkt an VCC), für PC Lautsprecher (LM4861/71, TS4871, TDA7052/TDA7053, TEA2025), als einfacher Amp (LM1875/1876/3875/3876, TDA7056 bis 300kHz), oder für viel Power (TDA2052, LM3875/3886/4780, TDA7293/7294/7295 (über 50W nur in der aufwändigen high efficiency Schaltung einsetzbar oder mit 2 Chips als BTL) suchen Viele einen Bauvorschlag. Im Auto geht TDA7375 (4*4W, 2*22W - der geht bei Medion schon mal als '4*70 Watt PMPO' durch) und TDA7560 (4*30W), AN7161 (20W+Kopfhörer) TDA8563 (2*40W) TDA8571 (4*40W) TDA7250 (60W) TDA8591 (2*75W) oder TDA1562 (70W Musik Class-H aus 14.4V durch Spannungsverdopplung, eher für höhere Frequenzen) oder TDA1514A/7381. Es müssen ja nicht gerade die für ihren Klirrfaktor und ihre Schwingneigung bekannten uralten TBA810, TDA1020, TDA2002, LM386 mit grossem und teurem Ausgangselko sein, die damals den IC-Verstärkern den bis heute schlechten Ruf eingebracht haben.

Aus Japan kamen früher viele STK Hybridverstärker, bei denen Transistoren und SMD Widerstände auf einer Platine mit Plastik umhüllt wurden. Leider sind Bauteile und Datenblätter schwer beschaffbar, so daß bei einer Reparatur der Austausch des ganzen Endverstärkers gegen einen (Bausatz) mit diskreten Bauteilen sinnvoll sein kann. Bekommt man jedoch so einen STK als Schnäppchen, kann man mit ihm ruck-zuck einen brauchbaren Audioverstärker aufbauen. Die zusätzlich nötige Schutzschaltung steht im Datenblatt zum STK4182II (der wird schon mal in "400 Watt" Endstufen verbaut), auch eine Kühlkörperberechnung wie sie laut EIJA bei kommerziellen Verstärkern gemacht wird steht dort drin.

Solche unterschiedlichen Leistungsangaben kann ein und derselbe Verstärker haben, wenn man nach den unterschiedlichen Vorschriften misst:

Minimum RMS Output Power 8 Ohm, 20Hz to 20kHz, 0.019% THD: 85W+85W
Maximum Output Power (EIAJ) 1kHz, 10% THD: 8 Ohm/6 Ohm 130W / 150W
Dynamic Power (IHF) 8/6/4/2 Ohm: 130/150/185/220W
DIN Standard Output Power 4 Ohm, 1kHz, 0.7% THD: 120W
IEC Output Power 8 Ohm, 1kHz, 0.019% THD: 100W

Für Zimmerlautstärke nimmt man üblicherweise eine elektrische Leistung von 50 mW Durchschnittswert an, die Spitzen liegen vom Pegel her so 5 mal höher, d.h. als Leistung das 25-fache, also bei 1.25W. Um 3 bis 5W Dauerleistung zu erhalten, das ist dann schon Partybeschallung, sollte es also ein Verstärker von 75 bis 125 Watt sein. Daher fallen die winzigen Kühlkörper und kleinen Trafos bei kommerziellen Verstärkern meist nicht auf, die Musik kocht meistens nur auf kleiner Flamme. Erst bei Konzerten will man mehr Dauerleistung, entsprechend dicker fallen die Kühlkörper an PAs (Public Address, Publikumsveranstaltungen) aus. Zum Belastungstest kann man 10 parallelgeschaltete 5 Watt Widerstände in ein Glas mit Wasser stopfen bis es kocht.

Für die Wahnsinnigen, deren Autos an Wettbewerben wie "dB drag racing" teilnehmen, reicht das natürlich nicht. Da bei 170dB die Trommelfelle platzen, wird dort glücklicherweise nur mit einem tiefen (aussuchbar 20-80Hz) Dauerton gemessen. Man muss also versuchen, bei diesem Ton den optimalen Wirkungsgrad herauszuholen. Und den bekommt man, wenn die Resonanzfrequenz des Ganzen (Lautsprecher und Schallraum) bei genau der Frequenz des Tons liegt, und der Lautsprecher genau so viel Volumen 'vor' der Membran hat wie 'dahinter'. Aber Achtung: Normale Lautsprecher schlagen da heftig mit den Membranen an, es muss ein speziell geeigneter Lautsprecher mit viel Weg sein, und ein gepanzertes Auto, denn ab 160dB splittert Glas und verbiegt Blech, oder ein MTX Audio T9922-22" 6000 Watt JackHammer Subwoofer. Glücklicherweise lassen sich bei den tiefen Tönen effektive Class-D Subwoofer-Verstärker einsetzen, wie der A6000GTi mit 6kW RMS von http://www.jbl.com/ (nach dem BCA Prinzip von http://www.crownaudio.com/ , die bauten 1987 auch den MacroTech MT10000 mit 10kW, heute nur noch IT8000, ähnlich http://www.hoellstern.com/ DELTA 7.2.2, eher P.M.P.O. liefert der http://www.labgruppen.com/ FP13000 die 13kW mit 230V/16A Stecker) dummerweise verlangt ihm der Messton jedoch die Sinusdauerleistung ab.

Niemand zwingt einen, den Strom mit unsinnig dicken Kabeln aus einer 12V Autobatterie holen zu müssen, was einen uneffektiven Wandler erfordert, sondern man kann auch je 10 Akkus in Reihe schalten und hat saubere +/-120V für 6kW an 2 Ohm, bei immer noch 60A Peak.

Die Spannung am Ausgangstransistor liegt (bei den üblichen mit positiver und negativer Spannung versorgten Verstärkern mit Lautsprecher an Masse) nicht bei einfacher Versorgungsspannung, wie es bei einem Widerstand als Last der Fall wäre, sondern im ungünstigsten Fall bei der vollen Versorgungsspannungsdifferenz, weil ein Lautsprecher eine komplexe Last darstellt. Der Strom liegt aber schon bei (einfacher Versorgungsspannung)/Lautsprecherimpedanz, und das Verlustleistungsdiagramm sollte unter der SOA-Grenze des Ausgangstransistors bleiben, sonst muss man mehrere parallelschalten.

 A ^
   | 
   |  .
   |\ .
   | \ .
   |  \  ..
   |   \
   +------> V

Ein Audioverstärker ist ein Spannungsregler, dessen Ausgangsspannung variabel ist und durch die Spannung des Eingangssignals vorgegeben wird. Daher braucht ein Audioverstärker kein geregeltes Netzteil, im Gegenteil, 2 aktive Regler nacheinander schaukeln sich ggf. auf und sind schwer stabil zu bekommen. Da aber die üblichen Netzspannungsschwankungen +/-10% und der Ripple den die Siebelkos zulassen (-10% bis -20%) und die Leerlaufspannungsüberhöhung eines Trafos von +10% zusammen eine Versorgungsspannungstoleranz von x bis 1.6 * x ergeben, kann es schwer werden, die maximale Leistung insbesondere aus IC Verstärkern zu holen, ohne unter ungünstigen Rahmenbedingungen die zulässige Spannung zu überschreiten. Dann benötigt man eine Vorstabilisierung der Versorgungsspannung und dafür bieten sich vor allem Emitterfolger an, weil die stabil sind und kein Regelproblem haben. Wer nun allerdings erwartet, daß so ein Netzteil für besseren Klang sorgt, der irrt, denn die Spannungsschwankung unter Belastungsspitzen hinter so einem Emitterfolger sind grösser als die Spannungsschwankungen direkt aus dem Siebelko, schliesslich ergibt der Transistor einen erhöhten Stromquellenwiderstand. Immerhin im Takt der Musik und damit nur als Klirrfaktor und nicht mit Netzfrequenz als Brumm. Hier ein solches Netzteil mit Spannungsverdopplung zur Erzeugung einer Vorspannung für die Z-Dioden, damit diese einen halbwegs konstanten Strom bekommen auch wenn die Siebelkospannung kurz vor dem drop out steht.

      +---|>|---+--|>|---------+----+
      | 1N4004  | 1N4004       |    |
      |        25uF          100uF 2k2
      |         |              |    |
 o--+ +------+--(--|>|--+--+---)----)-------+
    | |      |  |       |  |   |    |       | NPN Leistungs Darlington
    S:S      |  +--|>|--+  |   |    +---+--|< BDW83 o.ä. auf Kühlkörper
    S:S 24V~ |  | KBPC    25mF |    |   |   |E
    S:S      |  | 2502     |   |  ZD27 47uF +-- +25V
    S:|      |  | o.ä.     |   |    |   |
    S:+------)--)----------+---+----+---+------ Masse
    S:|      |  |          |   |    |   |
    S:S      |  |          |   |  ZD27 47uF +-- -25V
    S:S 24V~ |  |         25mF |    |   |   |E
    S:S      +--)--|<|--+  |   |    +---+--|< BDW84 o.ä. auf Kühlkörper
    | |      |  |       |  |   |    |       | PNP Leistungs Darlington
 o--+ +------(--+--|<|--+--+---(----(-------+
      |      |                 |    |
      |     25uF             100uF 2k2
      |1N4004|   1N4004        |    |
      +--|<|-+-----|<|---------+----+

Typischer bis theoretisch maximaler (bei Vollaussteuerung) Wirkungsgrad verschiedener Verstärkertopologien:

 Klasse A: 
  Eintaktverstärker:
   Ein Transistor leitet je nach Eingangssignal mal mehr und mal weniger, 
   aber geht nie ganz aus. Zur anderen Spannungsseite führt der Lautsprecher 
   oder ein Widerstand: 6.25% bis 50%
  Gegentaktverstärker:
   Ein Transistor leitet nach + und einer nach -, beide leiten immer,
   Wirkungsgrad 50%
 Klasse B Ein Transistor leitet nach + und einer nach -, davon leitet nur einer
   zu einer Zeit, der andere ist aus: Übernahmeverzerrungen, 50% bis 78%
 Klasse AB1: Wie Klasse B, aber über den ganzen Bereich sind beide Transistoren
   etwas an, also fliesst Ruhestrom: < 78%.
 Klasse AB2: Wie Klasse B, aber in einem mittleren Bereich sind beide Transistoren
   etwas an, also fliesst Ruhestrom: < 78%.
 Klasse AB Brücke BTL (also 2 Verstärker gegeneinander): < 78%, THD+N um 3dB 
   schlechter
 Edwin Prinzip von Elektor 1970: Stark vorgespannte Klasse AB Stufe 1 mit hohem 
   Ruhestrom und hohem Ausgangswiderstand. Bei hoher Last übernimmt ruhestromlose 
   Klasse B Stufe 2. Den hohen Verzerrungen wird mit viel Gegenkopplung begegnet.

       1   2
    +--+---+-- +
    R  |   |
    +-|<   | NPN
   A|  |E  |
    D  +--|< NPN
    |  R   |E
    D  +---+-- out
    |  R   |E
    D  +--|< PNP
   K|  |E  |
    +-|<   | PNP
  -|<  |   |
    +--+---+-- -

 Klasse AA, ebenso Class A+ (1977) New Class A (1979, STK 8050, STK8040), 
   Class AA (1985), MOS Class AA (1995), Class H+ (1994, Hybrid): Technics 
   Markenname für Klasse B Endstufen mit kleinen Erweiterungen wie ein paar 
   Widerstände zwischen Treiber und Endtransistor oder dynamischer Ruhestrom-
   anpassung, ergibt bis runter auf 0,0003% Klirr (SE-A100 0.0007%THD mit 170W
   an 8 Ohm) oder 0.0001% (Halcro dm68)
 Klasse C Ein Transistor leitet nach +, negative Schwingung durch Schwingkreis: 
   Nur Sinus, 75-100%, HF-Sender-Endstufen
 Klasse D (1 bit D/A Wandler mit Power): 80% bis 100%
 Klasse E Patent 1976 Nathan Sokal abgelaufen (nur Sinuserzeugung durch ein/aus 
   Schalter und Schwingkreis):  bis 100%
 Klasse G: Modulation durch Betriebsspannungsregelung: http://www.classeradio.com/
 Klasse H: Modulation durch Betriebsspannungsregelung: http://www.classeradio.com/
 Klasse H (Klasse AB mit Kondensator-Spannnungsverdoppler, TDA1562): bis 78% 
 Klasse H (Klasse AB mit niedriger und hoher Versorgungsspannung) Yamaha: bis 86%
 Klasse I (http://www.crownaudio.com/ ) = Klasse D
 Klasse T: Siehe Elektor 402 = Klasse D Variante
 Klasse Z = Klasse D von http://www.zetex.com 

Die heutzutage von kommerziellen Verstärkern angegebenen technischen Daten (>100dB Rauschabstand N, <1 Promille THD) lassen sich kaum erreichen (Schliesslich feilen die ernsthaften Hersteller seit 25 Jahren an derselben Grundschaltung rum, um durch Detailverbessungen, zueinander passende Bauteileauswahl, optimale Bauteileanordnung und Leiterbahnverlauf einen kostengünstigen Verstärker hinzubekommen, der in den jeweiligen Messungen super abschneidet) und schon gar nicht mit Hobbymitteln messen. Man sollte daher keine Schaltungen nachbauen, bei denen KEINE Messdiagramme für einen Musteraufbau angegeben werden, denn das heisst dann nur, das die technischen Daten nie ermittelt wurden. Da nimmt man besser den Schaltplan eines bekannt guten kommerziellen Verstärkers oder eine AppNote eines Chipherstellers und baut die nach, solange er keine speziellen Bauteile verwendet, aber möglichst nichts von vor 1985 (Ausgangselko).

Neu sind Class D Verstärker, die per Pulse Width Modulation (1 bit D/A Wandlung, wie bei CD Playern) arbeiten, aber nur für tiefe Frequenzen (Subwoofer) geeignet sind, da 44.1ksps bei 16bit satte 2.89GHz ergeben, zu schnell für aktuelle MOSFETs, auch wenn Tripath das gerne hätte. Selbst moderne Chips (TPA3000) werden teils vom Hersteller (TI) nicht mehr empfohlen, wohl weil sie ihre Versprechen nicht halten konnten. Übrigens erkennt man an den 2.89GHz auch, das moderne 1 bit D/A-Wandler in CD-Playern nicht so gut sein *können*, wie echte 16 bit Wandler guter Qualität, es liegen nur die Verzerrungen im Klang dort, wo man sie nicht erwartet, die Hersteller sagen 'nicht hören kann', jeder kann sich selbst seinen Reim drauf machen.

Die meisten Audioverstärker enthalten am Ausgang ein Boucherot-Glied, eine RC-Kombination parallel zum Lautsprecher (findet man auch bei der Ansteuerung von Elektromotoren). Das Teil soll die Reaktanz des Lautsprechers kompensieren und die Sprungantwort verbessern. Da man den konkreten Lautsprecher aber nicht kennt, und grosse Kondensatoren teurer sind, sind die verwendeten Werte immer weniger als perfekt. Korrekterweise ist R gleich dem Gleichstromwiderstand und C exakt so, das er die Induktivität der Spule aufhebt C = L / (R*R), aber das ist bei Mehrwegeboxen natürlich nicht mit einem Bauteil zu erreichen (z.B. ausprobieren bis keine relevanten Überschwinger auf dem Oszilloskop). Man kann hier gegenüber kommerziellen Verstärkern durch Anpassung an den real verwendeten Lautsprecher einiges (THD, Klirr) herausholen, insbesondere bei Aktivboxen wo Lautsprecher und Verstärker prinzipbedingt aneinander gebunden sind. So schlecht sind Lautsprecher aber auch nicht, hier ein paar Messwerte von 0.2% THD: http://web.telecom.cz/macura/speaker_dist.htm Frequenzweichen: http://www.sup-audio.com/assets/applets/coils.pdf

Was wir hören und was man messen kann: http://electronicdesign.com/article/analog-and-mixed-signal/-House-of-Fire-Firebottles-And-Groove-Tubes-Versus-Devices-That-Find-Their-Origins-in-Sand-Part-1- und http://electronicdesign.com/article/analog-and-mixed-signal/Tubes-Versus-Solid-State-Audio-Amps-The-Last-Word-Or-House-Of-Fire-Part-2-

Von: dfhhdrjh 20.09.2012

Um Audioverstärker durchzumessen reicht eine bessere Soundkarte und Software:

Right Mark Audio Analyzer ist meiner Meinung Schrott da unflexibel was die Pegel angeht, aber sehr beliebt weil es die Messergebnisse praktischerweise gleich als hübsch formatiertes html abspeichert.

Von: big 18.05.2012

Um die Thiele-Small Parameter des Lautsprecher Chassis zu bestimmen reicht eine Soundkarte und ein paar Widerstände sowie ARTA als Messprogramm unter

Wer sich mit der Lautsprecher-Messtechnik genauer befassen will, dem empfehle ich auch das Buch von J. D'Appolito zum Thema. Dort gibt es die theoretischen Grundlagen zu der praktischen Umsetzung der Messungen, die mit ARTA vorgenommen werden können.

Kopfhörerverstärker:

Da ein gegengekoppelter Verstärker und ein Oszillator im Prinzip dasselbe ist, muss der Verstärker in der Bandbreite begrenzt werden, damit er nicht schwingt. Das passiert durch einen kleinen Kondensator an passender Stelle, der über 20kHz die Verstärkung mit 6db/Oktave verringert. Damit ein Verstärker eine Bandbreite von 100kHz haben kann, muss er so schnell sein, das seine Oszillationsfrequenz über 500kHz liegt, damit man ihn mit dem Kondensator bei dieser Frequenz ausreichend bedämpfen kann. Deswegen sind Verstärker mit deutlich mehr als 20kHz Bandbreite selten. Manchmal schwingt auch eine Stufe alleine. Bei Röhren und MOSFETs helfen 1k Ohm bzw. 100 Ohm Widerstände in der Gates/Gitter Zuleitung die intrinsische Schwingneigung zu unterdrücken. Auch 100nF Kondensatoren an der Versorgungsspannung und Ferritperlen an den Signalwegen können helfen. Wenn er schwingt, tut er das meist auf unhörbar hoher Frequenz, so das sich das ohne Oszilloskop nur in erhöhtem Rauschen äussert. Manchmal steigt auch die Stromaufnahme und Wärmeentwicklung.

Gegenkopplung verbessert die Linearität, aber wenn der nicht-gegengekoppelte Verstärker einen Klirrfaktor von 1% hat, den man per Gegenkopplung auf 0.01% drücken will, dann muss der Verstärker eine Verstärkung haben, die 100 mal höher ist als ohne Gegenkopplung nötig wäre, und das über den ganzen Frequenzbereich 100 * 20000 (Hz) = überschüssige GBW von 2MHz. Also muss schon der nicht-gegengekoppelte Verstärker möglichst linear und klirrarm und schnell sein.

Sammlung üblicher Audioschaltungen:

einfacher 2-Transistor Audio(vor)verstärker mit Berechnungsgrundlagen

einfachster Audiomischer (Summenlautstärke bleibt gleich):

 A>--2k2--+--4k7--+
          |       |
     10k | | Gnd  |
       <-|-+--|   +--> out
         | |      |
          |       |
 B>--2k2--+--4k7--+

 in>--+
      |
 10k | |
   <-|-+--+--> out = in / (1 + 10*in - 10*in^2), in = 0..1
     | |  |
      |  1k (1/10 der Potiwiderstandes)
      |   |
 gnd -+---+--gnd

 in >--R--P--------+--> out = in / (1 + R/P - in), in = 0..1
          |        |
          +--|-\   |
             |  >--+   R = 0,06 * P
          +--|+/
          |
         GND

Verzerrer-Abschwächer um Line Signale in Phono-Eingänge (MM) schicken zu können:

       47k     470k
       ___     ___
 In-o-|___|-o-|___|-o--Out
    |       |       |
    |  ||   |  ||   |
    '--||---o--||---o
       ||      ||   |
      1n5      6n8 .-.
                   | | 560
                   | |
                   '-'
                    |
 GND----------------o--GND

Grundschaltungen in AppNotes AN-20 und AN-31 von http://www.national.com/ 400 Seiten Op Amps for Everyone (wirklich nicht schwer) Design Guide http://www-s.ti.com/sc/psheets/slod006b/slod006b.pdf

Filterberechnungen

(aber Achtung: Simuliere aktive Filter mit dem gewählten OpAmp auch per Spice, denn hohe Frequenzen werden von handelsüblichen OpAmps erschreckend schlecht bearbeitet, da kann sich ein aktiver Filter schon mal ins Gegenteil verkehren).

Normale Operationsverstärker verstärken eine Spannungsdifferenz zwischen beiden Eingängen und produzieren davon abhängig eine radikal verstärkte Ausgangsspannung. Wegen der sehr hohen Leerlaufverstärkung kann man sagen, das der Ausgang nach +V geht wenn der + Eingang positiver als der - Eingang ist, und nach -V geht wenn der - Eingang positiver als der + Eingang ist (oder der + Eingang negativer als der - Eingang ist, wie auch immer man will). Damit der OpAmp nicht zum Komparator wird, muss also die Schaltung drumrum so aufgebaut sein, das die real produzierte Ausgangsspannung so auf zumindest einen Eingang rückwirkt, das dadurch beide Eingänge wieder gleichziehen können, die sogenannte Gegenkopplung, meist realisiert durch einen Widerstand vom Ausgang zurück zum Eingang. Die beiden Eingänge sind also möglichst hochohmig, sollen sie doch wie ein Voltmeter funktionieren. Es gibt aber auch andere Bauarten. Man kann auch den durch den Eingang (nach Masse oder zum anderen Eingang) hineinfliessenden Strom zur Grundlage der Messung machen, dazu wäre ein Eingang dann möglichst niederohmig. Und der Ausgang könnte als Stromquelle/senke ausgelegt werden. Eine Tabelle:

 +Eingang -Eingang Ausgang
 Spannung Spannung Spannung normaler Operationsverstärker
 Strom    egal     Strom    Stromverstärker
 Spannung egal     Strom    Transkonduktanzverstärker (OTA, Diamond-Transistor OPA660/860)
 Strom    egal     Spannung Transimpedanzverstärker (AN1244 von http://www.nsc.com , "Photodiode Front Ends - The REAL Story" Philip Hobbs http://www.electrooptical.net/www/frontends/frontends.pdf)
 egal     Strom    egal     current feedback Verstärker (CFA) http://www.elenota.pl/pdf/National_Semiconductor/an-597.pdf

       |     |
       R     R
       |     |
       |     +--out
       |  2  |
+in --|< NPN >|--+
       |E   E|   |
       +--+--+   |
          |      |
-in ------(------+
          |
        ISink (Konstantstromsenke)
          |

       |      |
       R      R
       |      |
       |      +--out
       |      |
       +-----|< NPN
       |E     |E
+in --|< PNP  |
       |      |
-in ---(------+
       |      |
       |    ISink (Konstantstromsenke)
       |      |

Extrem rauscharme Opamps für niederohmige Quelle (dyn. Mikrophon, Audio-Moving-Coil-Phonovorstufe, vor allem die professionellen mit nur 200 Ohm. Die 600 Ohm für Amateur-Videorecorder oder das 500 Ohm Shure SM57 erfordern nicht so teure ICs):

Bei Photodioden recht man so:

Kai Klaas 24.9.10:

Transimpedanzverstärker mit Fotodiode an "-" Eingang, "+" Eingang auf Masse und 1M Widerstand in der Gegenkopplung. Macht beim TL07X 18nV/SQRT(Hz) am Ausgang aufgrund des Spannungsrauschens, welches mit dem Faktor 1 verstärkt wird (die Kapazität der Fotodiode soll jetzt mal vernachlässigt werden, kann bei Bedarf aber auch berücksichtigt werden). 0,01pA/SQRT(Hz) ergibt am 1M Widerstand einen Spannungsabfall von 10nV/SQRT(Hz), der genauso, also unverstärkt, am Ausgang des OPamp erscheint. Kommt noch das Widerstandsrauschen des 1M Widerstands dazu, also 129nV/SQRT(Hz), das ebenfalls genauso also unverstärkt am Ausgang erscheint. Jetzt entscheide selbst, ob der Rauschstrom des TL07X ins Gewicht fällt oder nicht. Bei Fotodioden mit hoher Kapazität, tritt das Spannungsrauschen des OPamp stärker in den Vordergrund. Da gibt es dann andere Möglichkeiten der Abhilfe... Das Ersatzschaltbild einer Fotodiode besteht im wesentlichen aus einem hochohmigen Widerstand und parallel dazu der Detektor-Kapazität. In vielen Fällen ist dieser Widerstand erheblich größer als Rf, sodaß, bei Vernachlässigung der Detektorkapazität, die Noise Gain gleich 1 ist. Die Rauschspannung des OPamp wird also mit dem Faktor 1 verstärkt. Wenn die Detektorkapazität nicht vernachlässigbar ist, erhöht sich die Noise Gain spürbar mit zunehmender Frequenz. Bei 50pF hast du bei 1kHz eine Impedanz von rund 3M. Wenn Rf in der gleichen Größenordnung liegt, dann ist die Noise Gain dort nicht viel größer als 1. Bei 100kHz ist die Impedanz der 50pF Detektorkapazität aber nur rund 32k. Mit Rf=3M3 beträgt die Noise Gain dort also schon rund 100!

Allerdings haben Opamps meistens Probleme beim Rauschen im Bereich tiefer Frequenzen, das "1/f - Knie" liegt meist im Bereich einiger 100 Hz, diskret bekommt man das besser hin. Beispielsweise 2N4403 mit Rb 4 Ohm, BCW60 mit Rb 10 Ohm gegenüber BC560 mit Rb 30 Ohm, BCX70K. Ansonsten ist für tiefe Frequenzen der OP470 nicht ungeeignet, auch LT1028 und OP27 (Quellimpedanz 3-4 kOhm) manchmal ok.

> Mikrofonverstärker mit Kompressor:

> Präzise Operationsverstärker

dazu passen dann Widerstände . Mit gewöhnlichen Metallfilmwiderständen in der Beschaltung muss man es erst gar nicht probieren, die sind schlechter als die OpAmps, da wäre der OpAmp rausgeschmissenes Geld. 0.005% Widerstände haben dann jedoch einen geringeren Temperaturkoeffizienten als die Kupferzuleitungen, sind meist also auch rausgeschmissenes Geld. Mehr Infos zu Widerständen:

Anja 05.07.2012:

Naja. Echte Präzision und SMD schließen sich eigentlich aus. Anschlußdrähte halten einiges an mechanischer Spannung vom Widerstandselement ab. Entscheidend ist vor allem das Herstellverfahren. Billige 0.1% Widerstände in SMD sind Dickschicht-Widerstände. Nach Reflow und Alterung bleiben bis zu 2% Abweichung. Bessere Widerstände in Bezug auf Alterung sind Dünnfilm. In SMD sind dies häufig runde Bauformen (Melf, MiniMelf). Es gibt aber auch flache Bauformen (RN73, RN73H). Für high-end Anwendungen gibt es dann noch Vishay Metallfolien-Widerstände, z.B. VSMP-Serie (0.2ppm/K (typ) + 50ppm Alterung).

Bei den bedrahteten sieht es ähnlich aus. Weit verbreitet sind die RC55Y-Widerstände. (15ppm/K Dünnfilm) Dann gibt es eine Reihe von Drahtwiderständen (NEOHM UPW25, UPW50, Riedon USR2, 5E10, 8E16, Rhopoint Econistor) mit 3-5ppm/K und 25-50ppm Alterung. Und natürlich auch Vishay Metallfolien-Widerstände S102 oder Z201. (2ppm/K bzw. 0.2ppm/K). Wenn es besonders alterungsstabil sein soll dann auch noch im hermetisch dichten ölgefüllten Metallgehäuse. (VHP-100).

Wer Widerstände besser als 0.01% benötigt http://www.vishaypg.com/foil-resistors/voltage-dividers-networks/ http://www.vishay.com/resistors-discrete/res-tol-less-pt01/ http://www.vishay.com/docs/63081/smn.pdf kann von Vishay welche Lasertrimmen lassen, will man nur 2 Widerstände in genauem Verhältnis haben altern die vielleicht sogar gleichartig genug.

Oder als 10 MOhm 6 Dekaden Spannungsteiler für Vielfachmessgeräte http://de.farnell.com/vishay-sfernice/cns471a6/praezsionsspannungsteiler-duenn/dp/1165210

> Instrumentenverstärker

> Analogcomputer

Diskret aufgebaute Operationsverstärker erlauben 80V/60mA oder 0.5nV/sqrt(Hz):

> Galvanische Trennung

Trenntrafo: Übertrager können nur dann optimal angepasst werden, wenn die Eingangs- und Ausgangsimpedanz bekannt ist. Ein '600 Ohm' Telefon-Übertrager hat keine 600 Ohm (Wicklungswiderstand oder eigene Impedanz), sondern hat bei 600 Ohm Eingangs- und Ausgangs-Impedanz einen optimalen Frequenzgang erreicht durch Kernlamellenaufbau, Drahtdurchmesser und Wickeltechnik, damit sich Induktivität und Kapazität zu einem glatten Frequenzgang im interessierenden Bereich (300Hz-3500Hz bei Telefontrafos, 20Hz-20kHz bei Audiotrafos, 50Hz-5MHz bei Videotrafos, kein Wunder das Telefontrafos billiger sind) ergänzen. Bei Conrads GLI-18 (311405) steht die Impedanz leider nicht dabei, daher sollte man zu etwas Besserem greifen: Pikatron, Haufe, Lundahl (http://www.lundahl.se/) Jensen (http://www.jensen-transformers.com/), Sowter (http://www.sowter.co.uk/), Monacor, Behringer, oder eine DI-Box mit Ground-Lift wie http://www.netzmarkt.de/thomann/artikel-159520.html

 |\                  |\
 | >-600R-+   +---+--| >--
 |/       |   |   |  |/
          S : S 600R
          |   |   |
         GND GND GND

Audiooptokoppler: IL300 (Vishay), HCNR200/201 (HP), KP9010 (Cosmo bei Endrich), LOC110/111/112/117/210/211 (Clare)

LDR-Optokoppler: NSL32/37V51 (Silonex, bei Farnell)

> Rail-To-Rail Operationsverstärker

Seit dem die Versorgungsspannungen bedingt durch die immer kleineren Chipstrukturen, die immer weniger aushalten, immer niedriger werden, kann man es sich nicht mehr leisten, mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers nur so 3V an die positive und negative Versorgungsspannung heranzukommen (für bessere Linearität nutzen bessere Verstärker gar nur das mittlere Drittel).

Seit dem bieten die Hersteller sogenannte Rail-To-Rail (R-R, R2R) OpAmps an. Diese OpAmps schaffen es, mit dem Ausgang bis auf weniger als 0.1V an die Versorgungsspannungen heranzukommen, wenn die Belastung nicht zu hoch ist (so 10k). Manche vertragen auch Eingangsspannungen bis an die Grenzen der Versorgungsspannung heran, oder sogar darüber hinaus (INA117 200V, LT1490 44V. Inzwischen hat sich der TS912 wohl als Standardteil durchgesetzt. Denn Vorsicht: Viele Rail-To-Rail OpAmps sind nicht so gut wie bisherige normale OpAmps.

Oliver Betz hat mal eine Liste zusammengestellt http://oliverbetz.de/rropv.htm und schlägt den TLV272 statt dem LMV358 oder TS912 vor, und den TLV2372 oder LMC6482 anstelle des teuren AD822, der entgegen dem Datenblatt doch unter phase reversal leidet.

Wer nicht ganz R-R braucht, sondern nur einen single supply OpAmp sucht, der am Eingang und Ausgang bis Masse geht: Da hat sich der TLC274 von http://www.ti.com/ etabliert, so lange er nicht besonders schnell sein muss. Er ersetzt in CMOS den bipolaren Klassiker LM324, ist aber inkompatibel zum TS271/TS274 von http://www.st.com/, was Reichelt offenbar nicht weiss :-( Braucht man's genauer als die 900uV VOS des TLC279, geht der LT1013 (150uV) oder der LT1077 (micropower 40uV) als single supply OpAmp.

Eigentlich braucht man aber meist nur einen OpAmp, der am Ausgang R-R kann, dafür am Eingang keine Übernahmeverzerrungen hat und zwar bis Masse, aber nicht unbedingt bis VCC akzeptieren muss, weil man meist ja sowieso verstärkt. Das leisten MCP609 oder LT1885, der OPA188 ist sogar auf 25uV genau.

LTC2054MP geht bis 150 GradC, Texas Instruments OPA211HT bis 210 GradC, ebenso Analogs Instrumentenverstärker-OpAmp AD8229, Cissoid CMT-OPA bis 225 und Honeywell HTOP01 und HT1104 funktionieren bis 300 GradC, allerdings ist die Lebensdauer bei so hohen Temperaturen nicht mehr so berauschend und der Eingangsstrom nimmt deutlich zu.

Siehe "amplifiers for signal conditioning" in "Sensor Signal Conditioning" section 10 von http://www.analog.com/ "Training and Events"

Operationsverstärker werden normalerweise mit Gegenkopplung betrieben. Der tatsächliche Verstärkungsfaktor wird durch einen externen Spannungsteiler eingestellt, beispielsweise auf (R1+R2)/R1 beim nicht-invertierenden Betrieb:

 Eingang  -----|+\
               |  >-+-- Ausgang
             +-|-/  |
             |      |
 Masse --R1--+--R2--+

Bei Verstärkern mit sehr hoher Leerlaufverstärkung kriegt man ja tiefe THD (total harmonic distortion, Verzerrungen) in invertierter Schaltung hin, siehe AD745 usw. In nicht-invertierter Schaltung braucht man hohe CMRR, und zwar bei Audiofrequenz und nicht bei DC. Da gäbe es etwa den AD797, mit dem man 120dB THD erreichen könnte. THD+N (noise, Rauschen) ist ein anderes Kapitel, bei audiotypischem Level wird man da kaum über 100dB kommen. Für niedrigst-Rausch-Anwendungen hätte man gern nicht-invertiert mit Verstärkung >=100, dort sind dann auch sehr schnelle Opamps irgendwann mal am Ende und viel mehr als -90dB THD+N sind dann auch nicht mehr drin. Für schnelle Signale tut es der LM7171 oder LM6171 ganz gut.

Von Kai Klaas 18.6.10:

Da beim invertierenden Verstärker die Noise Gain immer größer ist als die eingestellte Signalverstärkung, machen sich hier Offsetspannungen beispielsweise stärker bemerkbar. Bei V=-1 hat man beispielsweise am Ausgang die doppelte Offsetspannung als bei V=1. Auch tragen die Beschaltungswiderstände viel stärker zum Rauschen bei als beim nicht-invertierenden Verstärker. Soll beispielsweise eine Verstärkerstufe eine Eingangsimpedanz von 47kOhm haben und von einer 100R-Quellimpedanz getrieben werden, hat man beim invertierenden Verstärker rund 47kOhm Widerstandsrauschen, beim nicht-invertierenden Verstärker dagegen nur 100R Widerstandsrauschen. Durch die Verstärkungseinstellung kommt zwar noch etwas hinzu, das kann aber erheblich kleiner gehalten werden, als beim invertierenden Verstärker.

Im Datenblatt des MAT02 und MAT03 von http://www.analog.com/ finden sich Schaltungen für rauscharme und driftstabile Verstärker für Signale aus niederohmigen Quellen (Dehnungsmesstreifen, Hallsensor), die besser als die besten derzeit verfügbaren monolithischen OpAmps sind (LT1028, LT1128, OP27), aber so driftstabil muss es für Audio (dyn. Mikrophon, Moving Coil) gar nicht sein. Eine Sammlung Mikophonvorverstärker findet sich in http://www.mdw.ac.at/I101/iea/tm/scripts/jecklin/material/micpreamp.pdf

Wenn man Operationsverstärker ohne Gegenkopplung (sondern vielleicht sogar mit Mitkopplung für Schmitt-Trigger) als Komparatoren einsetzen will, dann sollte man 2 Dinge beachten: So ein in Sättigung übersteuerter OpAmp braucht länger bis er aus der Sättigung kommt, ist also langsamer, und MOSFET-OpAmps wie CA3130 haben das Problem, daß der Offset durch Ionenwanderung davonläuft.

> Lautsprecherkabel

Von Marc

Nun, das liegt wohl daran, das Audio Effekte kaum noch analog mit Spezial-ICs gemacht werden. Für Billigstanwendungen mit niederer Qualität werden oft einfache Mikrocontroller eingesetzt. Für "richtige" Effekte dagegen DSPs. Du solltest den Einstieg in DSP wagen und dir ein sog. "Starterkit" besorgen. Das gibt es so ab 75-150 EUR neu, oder bei eBay auch schon mal für 20 EUR.

Früher, als die PCs noch nicht leistungsfähig genug waren, haben viele Hobby-Leute DSPs für Audio eingesetzt. Motorolas 56k war da eigentlich am beliebtesten. Du solltest aus der damaligen Zeit eine Menge Beispielcode finden können. Die aktuellen Symphony DSP von Freescale sind noch codekompatibel.

Ein FFT ist in fixed point numerisch stabil, in floating point nicht mehr, ein IIR funktioniert in fixed point nicht wirklich und braucht floating point.

Interessant für kleine Anwendungen sind auch die ADAU1761/1786 von Analog Devices, die Stereo A/D und D/A Wandler bereits beinhalten, und ADAU1701/1702 mit 2 Stereoausgängen, ähnlich den alten Fujitsu Whisper (die aber nicht HiFi-tauglich waren). Ganz reichhaltig sind die DSP von Asahi-Kasei, leider im Web nicht gut dokumentiert:

In der Gruppe comp.dsp bekommst du kompetente Antworten, wenn du z.B. einen bestimmten Audio-Effekt implementieren möchtest, aber nicht weisst wie man das am besten anpackt.

Hier ein paar Links:

Mit einem DSP kannst du selbst mit einfachsten Standard-Filtern viele interessante Effekte erzielen. Zum Beispiel kannst Du zwei Räume "einmessen" in dem du ein Knallgeräusch aufzeichnest. Der erste Raum könnte das gekachelte Badezimmer sein, der zweite ein Theater. Aus der Messung erstellst du einen inversen Filter. Nun machst du eine Sprachaufnahme im Badezimmer, und filterst die Einflüsse des Raumes weg. Übrig bleibt die pure Sprache. Dann legst du den Theater-Filter an und schon entsteht der Eindruck eines grossen Auftritts vor gespanntem Publikum. Das macht ein DSP im Leerlauf, aber mit "fertigen Spezial-ICs" kriegst du das nie hin.

> VU-Meter, Peak-Meter, PA Power Meter

Ein VU-Meter (Volume-Unit = Lautstärkeeindruck) hat per Definition eine Zeitkonstante, so daß es 300ms dauert bis die Anzeige auf 99% steht. Deine LED-Zeile ist kein VU-Meter, wenn sie schneller reagiert, sondern wahrscheinlich ein PPM (Peak Programme Meter, Spitzenwertanzeige). Die Zeitkonstante ist da nach DIN45406 bzw. IEC60268-10 etwa 400us (bis 15dB an Sollwert), 3ms (bis 4dB), 5ms (bis 2dB), 10ms (bis 1dB), Abfallzeit 1.5s pro 20dB. Ein PA Power Meter verwendet log10 statt log20.

VU-Meter 20Hz-20kHz, 300ms Zeitkonstante bis 99%, 0dB führt zu 0.7V (dazu muß Mittelwert um 2.2 statt 1.1 verstärkt werden weil negative Halbwellen fehlen). Die Schaltung nutzt aus, daß single supply OpAmp nicht unter 0V kommt, und daß der LM358 nicht so rasend schnell ist.

                         +5V oder mehr
                          |
Audio --330nF--+---150k--|+\ LM358
               |         |  >-----+--150k--+-- LM3915
              22k     +--|-/      |        |
               |      |   |       |      330nF
               +--1k--+---(--1k2--+        |
               |          |                |
        GND ---+----------+----------------+

http://cds.linear.com/docs/LT%20Journal/Rail-To-Rail_Mar02_Mag.pdf

          LT1715        
 in --+-----|+\ 1N5711  dieser Widerstand verhindert overshoot
      |     |  >--|>|--2k--+--+--+-- out
     50R +--|-/            |  |  |
      |  |                 | 1nF 1M Widerstand bestimmt decay Zeit
      |  +-----------------+  |  |
 GND -+-----------------------+--+--

 in --------|+\                       OPA624
            |  >--+--|>|-----+----------|+\
         +--|-/   | BAS70    |          |  >--+-- Peak
         |        +--|<|--+ 220nF    +--|-/   |
         |                |  |       |        |
         +----------------+--(--10k--+--------+
                             |
 GND ------------------------+

Logarithmiert man, kann der Anzeigebereich sehr gross werden: http://www.mydarc.de/dc4ku/S_Meter.pdf

Will man ein Spektrum darstellen, kann das ein uC berechnen, man verwendet keine FFT, sondern Oktavfilter: Angenommen 40ksps, dann rechnet man ein Terzfilter von fs/4 bis fs/2, also von 10-20kHz. Dann schmeisst man jedes zweite Sample weg und wartet doppelt so lange damit wieder dieselbe Anzahl von Samples vorliegt, und rechnet dieselbe Funktion erneut, bekommt nun eine Oktave tiefer.

http://diy.elektroda.eu/analizator-widma-akustycznego-v2/?lang=en

Der handelsübliche Schaltplan einfacher 3 Kanal Lichtorgeln befindet sich in http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/100000-124999/116246-as-01-de-3_Kanal_Lichtorgel.pdf der NF-Trafo am Eingang dient der galvanischen Trennung.

Um viel besser zu werden, muß man das Signal vorher kennen und entweder eine Sekunde Vorlaufzeit haben oder gleich die ganze Aufnahme durchrechnen können, dann kann man den Pegel vor Spitzen langsam absenken.

  +---+---+---+-- +Ub    +------+---+------+-- +Ub
  |   |   |   |          |      |   |      |
 R1  R2  R3  R4         R1     R2  R3     R4
  |   |   |   |          |      |   |      |
  +-C-+   +-C-+-- out    +---C--+   +--C---+-- out
  |+   \ /   +|          |  +    \ /    +  |
  |     X     |          |        X        |
  |    / \    |          |       / \       |
  >|--+   +--|<          >|-|<|-+   +-|>|-|< (NPN)
 E|           |E        E|                 |E
  +-----------+-- GND    +-----------------+-- GND

Wenn für R1 (und R4) Glühlampen (oder LEDs mit Vorwiderstand) genommen werden, und die Cs gross genug sind (Elkos) bekommt man einen (Wechsel-)blinker. Mit kleinen Kondensatoren und Lautsprecher anstelle R4 (oder Verstärker an out) wird´s ein Tongenerator. Ein Blitzlicht entsteht durch:

  +----------------+--- 6V
 E| PNP          Lampe (6V/0.5W)
  >|-|>|-+-2k2-10u-+
  |      |         |
  +------(--22R---|< NPN
         |         |E
         +--120k---+--- Masse

  +--+--+--+-- +Ube
  |  |  |  |
  |  L  C  |
  |  |  |  |
  |  +--+-|< NPN
  |  |     |E
  +-|< NPN |
     |E    |
     +-----+--
           |
           R (einstellbar zum Ausprobieren)
           |
         Masse

          TC4S584          NL27WZ04
 GND --C--+-|>o-+-       +-|>o-+-|>o-+-
          |     |       R2     R     |
          +--R--+        +-----+--C--+

Für langsame Takte müsste man grosse Kondensatoren verwenden (Elkos sind wegen Leckstrom und Ungenauigkeit hier schlecht). Dann greift man zum CD4060 oder CD4045 und betreibt ihn mit RC oder (32.768kHz) Quartz (siehe Datenblatt) oder CD4521 an 4,194304 MHz Quartz. Sekundentakt und Minutentakt produzieren auch PCF8573 und ICM7213, Sekundentakt viele der alten Uhren-ICs von Eurosil wie 1150a, 1114a, 1115a (ICM1115), 1156 (U117X), TC8066PB (U114D) U118D, SAJ220S U124D T3648A ICM7038. DS2417 ist eine winzige RTC mit bloss 200nA Stromaufnahme von http://www.maxim-ic.com/ .

von: Harald Wilhelms 21.12.10

In Uhren aller Art wird häufig ein genauer Taktgeber gebraucht. Den entnimmt man am besten einer Analog-Quarzuhr, die man teilweise für < 1EUR kaufen kann. Als erstes sollte man die Uhr einige Tage laufen lassen, um die Genauigkeit zu testen. Dann entfernt man alle Mechanik- Teile. Die Stromversorgung erfolgt über einen Vorwiderstand und einer parallel geschalteten roten LED. Dann werden die beiden Anschlüsse der Antriebsspule über je einen Vorwiderstand von ca. 1kOhm an den Basen von zwei Kleinleistungstransistoren z.B. BC548 angeschlossen. Die Emitter werden beide an Masse angeschlossen. Die Kollektoren werden parallel geschaltet und über einen passenden Arbeitswiderstand mit der Plus-Versorgung der zu taktenden Schaltung verbunden. Man bekommt so den gewünschten 1s-Takt. Für einen 2s-Takt nimmt man nur einen Transistor.

Ohne zusätzliche Bauteile, dazu noch programmierbar und ohne Quartz auf 1% genau sind DS1075 & Co von http://www.maxim-ic.com/, DS1065 gar nur 3-polig, aber wer verkauft die schon ? Auch http://www.kinseki.co.jp/ hat so was.

Für Sinussignale siehe AN-263 und LB-16 von http://www.national.com/ , oder das Datenblatt des CA3140 von Intersil (mit CA3080A und CA3086). Siehe auch XR2206, XR8038 und MAX038 als Funktionsgeneratoren http://www.alternatezone.com/electronics/hsfg.htm oder http://www.cappels.org/dproj/functsweep/functionswp.html oder HSP5412/5416, ISL5314 und AD9850/9852 u.a. als DDS Generatoren oder AD9833 erzeugt bis 10MHz DDS Sinus, Dreieck, Sägezahn, Rechteck, ADF4350 Sinus/Cosinus von 134MHz bis 4.4GHz per PLL.

Und die blinkende Glimmlampe ist so leicht nicht zu schlagen, in der BlinkLED sind viel mehr Bauteile hineinintegriert.

 +Ub (ca. 130V)
  |
  R (hochohmig genug, so 1M)
  |
  +---+
  |   |
  C Glimmlampe
  |   |
 GND GND

> Quartzoszillatoren

...sind Schwingquartze zusammen mit der Oszillatorelektronik in einem Gehäuse (ca. 1 x 2cm wie DIP14 mit Pin1:n.c. Pin7:GND Pin8:Ausgang Pin14:VCC).

Bei ratiometrischer Messung kommt man ohne Referenzspannungsquelle aus und spart sich somit Probleme mit deren eventueller Temperaturabhängigkeit oder sinkender Batteriespannung. Grundschaltung ist die Wheatstone-Brücke bei der die Differenz auf 0 abgeglichen wird, oder ein batteriespannungsbezogenes Sigma-Delta A/D Umsetzungsverfahren wie im ICL7107. Für die ratiometrische Messung eignen sich eigentlich nur temperaturabhängige NTC und PTC (auch Silizium KTY) Widerstände, netterweise sind die auch noch sehr billig. Alterung: http://www.b-kainka.de/Daten/Sensor/gentemp.pdf . Linearisierung eines NTC R(parallel) = Rntc(T) * (B-2T)/(B+2T) mit T mittlerer Temperatur. Platin Pt100 (100 Ohm bei 0GradC, Messstrom um 1mA, Spannung um 0.1V, sonst Eigenerwärmung zu gross) und Pt1000 (100uA für 0.1V) RTD Sensoren sind genauer und temperaturfester, aber auch teurer und leider nicht ganz linear.

Um das Signal eines solchen Temperatursensors auf den Bereich zu verstärken, den ein A/D-Wandlereingang eines Microcontrollers sehen will, kann man folgende Schaltung verwenden.

             +------- VCC
             |
   +-----+---(------- AREF
   R1    R2  |
   +-----)--|+\   
   |     |  |  >--+-- zum A/D-Wandlereingang
   |     +--|-/   |  
 Therm.  |   |    |
   |     +---(-R4-+
   |     R3  |    
   +-----+---+------- Masse

LM35 an 24V, verstärkt auf 0V (für -35 GradC) bis 10V (für 65 GradC):
  +---+---------------+---- +24V
  |   |               |
10k LM35--+       +---(--390k--+
  |   |   |       |   |        |
  +---+---(--43k--+--|-\       |
  |   |   |          |  >------+--
  |  10k  +----------|+/ LM358
  |   |   |   3.5V    |
TL431-+  68k          |
  |   |   |           |
  |  25k  |           |
  |   |   |           |
  +---+---+-----------+---- GND

Oder man nimmt einfach die Vorwärts-Flussspannung einer Diode, die ist temperaturabhängig genug, siehe AppNote AN781.pdf "Solving Sensor Offset Problems with the TC7106" von http://www.microchip.com/ .

Wenn man ein Messgerät hat, welches einen Absolutwert anzeigt, so wie ein Digitalmultimeter, gibt es Halbleitersensoren wie LM34, LM35, LM45, LM50, LM334, LM335, AD590 (100nF von Gehäuse zu beiden Anschlüssen legen, sonst Probleme mit Hf), AD592 an einer extra Batterie (9V Block).

  +9V                         +9V
   |                           |
 LM334--+                     10k
   |   230R                    |
   +----+-- Messgerät 10mV/K   +-----+-- Messgerät 10mV/K (2.18-4.23V)
   |                           |     |
  10k                        LM335--10kAdj
   |                           |     |
  GND                         GND   GND

Thermoelemente ERZEUGEN gar eine Spannung, allerdings benötigen sie einen ZWEITEN Temperatursensor zur Kompensation, weil man mit einem Thermoelement eigentlich nur die Temperaturdifferenz zwischen Sensor und Messgerät misst. Billige Multimeter mit Thermoelementanschluss gehen daher davon aus, das das Messgerät immer 20 GradC hat :-)

Siehe "temperature sensors" in section 7 und "resistor and thermocouple errors in high accuracy systems" in section 10 der "practical design techniques for sensor signal conditioning" von http://www.analog.com/ "Training and Events"

Obwohl die meisten Microcontroller inzwischen eingebaute A/D-Wandler sogar mit 10 bit haben, suchen viele Leute noch immer nach direkt digitalen Sensoren wie DS1620/1820 (Maxim, bleiben nach hundert Auslesungen schon mal einfach stehen, nur VCC aus/an hilft) LM75/76 (NS, braucht Serienwiderstände zur Verhinderung von LatchUp, LM75A von Philips liefert 0.125 GradC Auflösung), MCP9808 von Microchip mit 0.5 GradC Genaugkeit zwischen -20 und +100 GradC, AD7816 (Analog) obwohl die teuer und ungenau sind und relativ schnell wieder durch inkompatible 'Nachfolgemodelle' ersetzt werden. Der TSIC306 von ZMD misst von -50.. +150 teilweise +/-0.3 GradC genau und 0.1 GradC auflösend ist aber bei Reichelt und Conrad 5 EUR teuer. Der ADT7320/ADT7420 auf 0.25 GradC genau und auf 0.0017K auflösend.

Der LM56 von http://www.national.com/ ergibt einen selbständigen Thermostaten, der ADT05 sowie teure TMP01 von http://www.analog.com/ auch, aber man kann so was auch einfach mit einem als Schmitt-Trigger verwendeten OpAmp basteln.

  +-----+---+----------+-- +
  |     |   |          |
  |    R2   |          |
 R1     |   |          |
  |     +--|+\       Last (bei Motor oder Spule mit Freilaufdiode)
  |     |  |  >--+     |
  +-----(--|-/   |     |
  |     |   |    |     |
  |     +---)-R4-+-R5-|<  NPN oder NMOSFET
Therm   |   |          |E
  |    R3   |          |
  |     |   |          |
  +-----+---+----------+-- Masse

  +----+----+---+-----------+---+---+-----------+-----------+-----+----+
  |    |    |   |           |   |   |           |+          |     |    |
  |    |   120k |          1k 120k 120k       ZD12          |  100nX2  |
  |   Poti  |   |           |   |   |           |           |     |    |
  |    |    +--|+\      LED |   +---(-----1M-+--(--470nF--  |  100R1W  |
  |+   |    |  |  >---+-|<|-+   |   |        |  |         \ |     |    o
 22u   +----(--|-/    |         |   +--|+\   |  |        TRIAC    |   230V~
  |    |    |   |     |         |   |  |  >--+  |           |     |    o
  |    |    +---)-10M-+-|<|-+---+---(--|-/      |           +-----+    |
  |  Therm  |   |    1N4148 |   |   |     TS912 |                 |    |
  |    |   120k |           | 120k 122k7        +---10M---+     Last   |
  |    |    |   |           |   |   |           |         |       |    |
  +----+----+---+-----------(---+---+------|>|--+--27nX2--+--10k--+----+
                            |            1N4148                   |
                            +----------------------4M7------------+

Möchte man bei einer bestimmten Temperatur einschalten und bei einer anderen ausschalten, eignet sich ein NE555 mit resistiven Temperatursensoren (NTC, PTC, KTY), denn der NE555 enthält nicht nur Komparatoren und ein FlipFlop, sondern schaltet auch Lasten bis 200mA an 16V, so daß man oft mit weniger Bauteilen auskommt als bei einem als Schmitt-Trigger geschalteten Operationsverstärker, dessen Ausgangsstrom meistens mit einem Transistor verstärkt werden muß. Neben dem NE555 und dem Sensor braucht man einen Widerstand, um die eine Temperaturgrenze zu bestimmen und einen zweiten Widerstand, um die andere Temperaturgrenze festzulegen und einen Versorgungsspannungsentkopplungskondensator. Pin 5 wird NICHT beschaltet.

    +------+-+-----+---+-- +4.5 .. 16V
    |      | |     |   |
   R1      | |   Last  |
    |   +--4-8--+  |   |
 Poti1--6       |  |   |
    |   |       3--+   |
   R2   | NE555 |     100nF
    |   |       |      |
 Poti2--2       |      |
    |   +---1---+      |
   R3       |          |
    |       |          |
    +-------+----------+-- Masse

Leider liegt die Genauigkeit des NE555 nur bei 10%, das ergibt bei den bekannten KTY Temperatursensoren einen Fehler von über 10 GradC, der SE555 wäre mit 4% deutlich präziser. Wenn man es genauer haben will, muss man (Trimm-)potis Poti1 und Poti2 zum Einstellen vorsehen. Strom liefernde Temperatursensoren wie LM334 oder AD590 sind auch verwendbar, Spannung liefernde wie LM335 sind hingegen nur verwendbar wenn die Versorgungsspannung Referenzspannungsqualität hat.

Siehe auch PWM Lüfterreglung F.25. Motoren & Dimmer

Berührungslos kann man Temperaturen mit PIR Infrarotsensoren wie RE200 von http://www.glolab.com/ messen, beschrieben in irsystem.pdf. Da die Dinger nur auf TemperaturÄNDERUNG reagieren, klappt beim 'ImOhrFieberThermometer' mechanisch eine Oberfläche bekannter Temperatur aus der Sensorsichtlinie. Bessere enthalten eine Thermopile, mit der man direkt absolute Temperaturen messen kann. Das sind übereinandergestapelte Thermoelemente (z.B. TPS334 von Perkin-Elmer, bei Reichelt).

Eine gute (aus dem englischen übersetzte) Erklärung findet sich hier: http://www.mikrocontroller.net/articles/Transformatoren_und_Spulen

Wer mit Spulen zu tun hat, sieht oft das Hysteresediagramm:

 B^      ...
  |  ....
  | . .
  |. .       (erster Quadrant, schlecht gezeichnet)
  . .
 .|.
 -+---------> H

Von: Bill Sloman 22.02.2007

The maximum magnetic field you can build up in the magnetic path is independent of the gap - it is limited by the saturation flux for the core material. The number of ampere-turns of current through the winding required to generate that flux depends on the magnetic path length. The magnetic path length through the core itself is divided by the relative permeability of the core (about 1000 times air for ferrites, and 10,000 times air for iron) so even a small air-gap can dramatically increase the magnetic path length.

A ten-fold increase in magnetic path length allows a ten fold increase in current through the winding before you hit stuaration, and reduces the inductance of the assembly by a factor of ten, thus allowing a factor of ten increase in the energy stored in the inductance (LI^2) before saturation sets in.

A gap in a transformer core increases the leakage inductance, which is usually undesirable. Moreoever, a transformer isn't usually used as an energy storage device, so increasing the energy storage capacity is rarely a design priority.

At 100kHz you probably need to worry more about inter-winding capacitance. The detailed structure of the windings can get to be very important at this sort of frequency. The pot core may well have a two or four section former with the windings built up as two or four successive sections, while the toriod is more likely to have its windings built up as successive layers, one on top of another, which gives a higher winding capacitance and a lower self-resonant frequency.

Legt man von aussen an die Spule eine Spannung (von 1 Volt) eine Zeit (1 Sekunde) lang an, bewegt man sich auf der B-Achse nach oben. Legt man die Spannung doppelt so lange an, bewegt man sich doppelt so weit nach oben. Legt man die halbe Spannung an, kommt man nur halb so weit. Je weiter man im Diagramm nach oben kommt, um so mehr steigt auch der Strom in der Spule an. Je steiler die Kurve ist, je grösser ist die Induktivität der Spule, je höher die Permeabilität, aber irgendwann ist die Spule gesättigt (bei Metallkern recht schnell, bei Luft eher nie). Dann steigt der Strom sehr schnell an, die Spule hat kaum noch eine Induktivität. Legt man dann 0 Volt an die Spule an (Anschlüsse kurzschliessen), fliesst weiterhin der bis da hin erreichte Strom (Verluste durch Drahtwiderstand), kehrt man aber die angelegte Spannung um, um den Stromfluss zu verringern, folgt man der anderen Linie der Hysteresekurve. Der Unterschied zwischen den beiden Linien ist der Verlust im Kern.

Das war's, das Diagramm für Kondensatoren sieht übrigens genau so aus, bloss Strom und Spannung vertauscht und (viel geringere) dielektrische Verluste statt Verluste im Kern, und statt Sättigung gibt es Durchschläge.

Eine Spule geht kaputt weil sie zu heiss wird und die Isolation schmilzt oder der Kern seine Curie-Temperatur überschreitet. Sie muss also die Verluste im Draht und vom Kern (optimalerweise 50% zu 50%) über ihre Oberfläche an die Umgebung abstrahlen können. Eine Spule muss also eine bestimmte bauliche Grösse haben, um eine bestimmte Leistung verbraten zu können. Das kann man bei üblichen Umgebungsbedingungen aus den Datenblättern der Kernmaterialhersteller abschätzen, wer's genau wissen will muss die Temperatur in seinem Aufbau messen, und wer sich nicht sicher ist, nimmt eine baulich grössere Spule. Wer eine kleinere Spule haben will, nimmt ein (bei der Frequenz) tauglicheres (=teureres) Kernmaterial.

Wer Kondensatoren kauft, versucht, den nötigen Kapazitätswert zu bekommen (oder etwas mehr) und kauft ein Teil, das mindestens die angegebene Spannung aushält. Eine viel zu hohe Spannung ist baulich zu gross und zu teuer, wird man also vermeiden. Bei Spulen sollte halt auch der Induktivitätswert erreicht werden, und die Spule muss mindestens für den fliessenden Maximalstrom geeignet sein. Das war's im wesentlichen, statt 1000uF/16V also 45uH/2A.

Und ebenso, wie es unterschiedliche Kondensatoren gibt (Elkos, Vielschicht, Folie, Glimmer) die aber normalerweise 'schon passen', gibt es verschiedene Spulen (Eisenkerntrafo, Ferritringkern, Luftspule) deren Eigenschaften auch zum Anwendungszweck passen sollten. Zur EMV Unterdrückung nimmt man Material #43.

Leider unterscheiden sich deutsche SI und amerikanische CGS Einheiten:

Ein Transformator ist eine Spule mit einer zweiten Wicklung (oder mehr, oder Spartrafo). Die primäre Wicklung ist so ausgelegt, das bei offener (=nicht vorhandener) zweiter Wicklung der Kern nicht in Sättigung geht (oder zumindest der Trafo nur so weit in Sättigung geht das er nicht zu warm wird). Die zweite Wicklung wird im notwendigen Windungsverhältnis angelegt, wobei es den Unterschied zwischen Leerlaufspannung und Nennspannung bei Nennbelastung gibt, hervorgerufen durch den ohmschen Widerstand der Sekündärwicklung und dem transformierten Wicklungswiderstand der Primärwicklung (Kupferverluste) und magnetische Verluste.

Kupferverluste: Eine Stromdichte von 4,5 Ampere/mm2 ergibt bei einer Übertragergröße bis etwa 100 Watt erfahrungsgemäß eine Temperaturerhöhung von etwa 30 Grad. Berechne bei DC-überlagterter HF den Gleichstromquerschnitt und den Wechselstromquerschnitt (Skin-Effekt) getrennt.

Windungsanzahl bei Netztrafos: 230V/(4.44*1.4T*50Hz*Fläche in mm x mm)

			Windungen	Fläche				Stromdichte
Type		S	n/pri	n/sek	Afe	AFen	n/230V	Durchm.	innen	aussen	Eisengewicht
Kern		VA	Wdg/V	Wdg/V	cm2	cm2	Wdg.	mm pri	A/mm2	A/mm2	Gramm
M20/5		0,4	156,00	162,00	0,25	0,52					10,7
M30/7		1,4	80,00	82,50	0,49	1,30					33
M30/10		2	53,00	54,70	0,74	1,30					50
M42/10		5	22,00	22,50	1,80	2,70	5060	0,08	4,5	5,2	132
M55/20		15	11,50	12,00	3,40	4,00	2645	0,15	3,8	4,3	321
M65/27		30	7,30	7,50	5,40	5,60	1672	0,25	3,3	3,6	600
M74/32		50	5,35	5,50	7,36	7,10	1233	0,3	3,0	3,3	945
M85/32		70	4,18	4,30	9,43	7,60	963	0,4	2,9	3,3	1360
M102/33		120	3,26	3,35	12,10	11,60	749	0,55	2,4	2,8	2120
M102/52		180	2,20	2,25	17,90	11,60	506	0,7	2,3	2,7	3140
EI130/35	250	3,22	3,31	12,25	21,00	740	0,9	1,7	2,2	2440
EI130/45	290	2,50	2,58	15,75	21,00	575	1	1,7	2,1	3110
EI150/40	340	2,47	2,54	16,00	28,00	567	1,15	1,5	1,9	3670
EI150/50	430	1,97	2,03	20,00	28,00	452	1,3	1,5	1,9	4610
EI150/60	580	1,64	1,69	24,00	28,00	376	1,55	1,4	1,8	5620
EI170/65	750	1,35	1,39	29,25	38,00	310	1,8	1,3	1,7	7800
EI170/75	900	1,17	1,20	33,75	38,00	268	2	1,2	1,6	9010

Von: Joerg Schulze-Clewing 22.9.2004

Übertrager: Im Datenblatt des Hersteller nachsehen, ob er für die Frequenz geeignet ist. Dann Al Wert nachsehen. Alte Bauernregel: Wicklung muss etwa vierfache Blindimpedanz haben verglichen mit der Nennimpedanz der Schaltung, die den Übertrager treibt. Oder etwas mehr. Die dazu nötige Zahl Windungen mit dem Al Wert berechnen. Sekundär so viele Windungen, dass das gewünschte Verhältnis herauskommt. Es sollte einfach, zweifach, vierfach, halb, viertel etc. sein, damit man bifilar wickeln kann. Dann bekommt man einen schönen Breitbandübertrager.

Ein Reed-Schalter braucht eine Durchflutung von 10-100A, wenn der grosse also bei 16A sicher schalten soll 7 Windungen Draht drumrum.

Normaler Kupferlackdraht (magnet wire) besteht aus einer Lackschicht, triple insulated wire ist 3-fach lackiert und damit in einigen Ländern (USA...) als ausreichend eingestuft um Primärspannung uns Sekundärspannung schutzisolierter Geräte zu trennen. Back-Lackdraht (bondable wire) enthält eine Lackschicht deutlich niedrigeren Schmelzpunkts über dem Lackdraht, die beim backen schmilzt und mit den Nachbarwindungen verklebt.

> Güte eines Schwingkreises

Stösst man einen Schwingkreis der Güte 6 mit einem impulsförmigen Strom von 3A an, stellt sich ein Kreisstrom von 3*6=18A ein.

Damit bei den bewährten Bopla Element Gehäusen keine Befestigungsschrauben im Frontdeckel notwendig sind und man den Deckel einfach abnehmen kann, baut man alles auf die im Boden eingelassenen Gewindebuchsen auf, durch ausreichend grosse, eventuell mehrstöckige Platinen auf Gewindeabstandsbolzen.

Schon das simple Anbringen eines Bauteils ohne direkte Befestigungsmöglichkeit an einer Frontplatte kann zu einem Abenteuer werden, weil man es meist nicht solide genug macht. Kleben ist schon mal ganz schlecht, man muss das Teil sicher noch mal austauschen. Irgendein Halter irgendwo ist auch wackelig. Lötet man das Teil auf eine eigene Platine, und befestigt diese mit 2 Gewindeabstandsbolzen und 2 Schrauben hinter der Frontplatte, taugt es was. Betrachte die sichtbaren Schrauben in der Frontplatte als Markenzeichen für Qualität.

> Selbermachen ?

Ohne Biegebank kann man das Abknicken von Blech schlicht vergessen (und fertige Biegebänke sind selbst bei eBay teuer, weil sich die meisten metallverarbeitenden Betriebe Ihre selber bauen). Es bleiben nur einfache Methoden, die ohne Blechbiegerei auskommen. Denkt durchaus auch an Gehäuse aus Holz, ein in der Massenproduktion viel zu edles Material, das man durch eintauchen in Natronwasserglas oder Natriumtetraborat (Borax) flammhemmend hinbekommt.

> Fontplatte

Bekleben mit bedrucker Folie (Zweckform 2507 oder Laserdrucker Polyesterfolie Avery/Zweckform 4776) mit Ausschnitten für Anzeigen und LEDs, laminieren bzw. abdecken mit Klarsichtfolie (REGULUS Signolit UV 2G), das ist dann auch geeignet, um Taster hinter Löchern abzudecken. Laserschneiden (1mm Edelstahl) kostet weniger als 1 EUR pro Meter.

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Von: Oliver Betz 1999

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Im Lesesaal der Hochschule Deines Mißtrauens. Kostenlos, und jeder mit Wohnsitz in D kann sogar ausleihen, auch wenn er nicht studiert. Mache ich heute noch, obwohl schon an der Schwelle zum Verwesi.

und Entnahme der Patronen fiel auf, das am Auslass der farbigen Tinte Luftblasen in der Patrone waren, die vermutlich auch in den Druckkopf gelangten. Bei der schwarzen Patrone war die Luftausgleichsöffnung (die von der oben der Aufkleber entfernt wird) durch Kleberreste noch immer verschlossen. Nachdem der Kleber entfernt wurde und Luft in die Luftöffnungen der Patronen geblasen wurde, bis aus dem Druckköpfen unten Tinte rauslief, (dazu schlauerweise vorher ein gefaltetes Küchentuch unter dem Kopf durchziehen, Aber Achtung: Es ist dann deutlich weniger Tinte in der Patrone, die Restmengenanzeige funktioniert nicht mehr richtig, ihr solltet die Patronen rechtzeitig austauschen) funktionierte der Drucker wieder unregelmässig. Bei grossen Flächen gab es Aussetzer, weil die Tinte nicht schnell genug nachläuft, manchmal fallen einzelne Düsen aus. Es lag also an den miesen Patronen, das sich Luftblasen gebildet haben. Seit dem wieder Epson Tinte drin ist, geht er problemlos. Die c't warnt davor, Ersatztinte verschiedener Hersteller zu mischen. Also sollte zwischen 2 Patronen von verschiedenen Fremdherstellern mindestens eine Original Epson Patrone verwendet werden. Das Service Manual von Epson erwähnt die Probleme mit Luftblasen, daher nur neue Tintentanks einsetzen.

Resümee: Ich kaufe keine Tinte von UPrint mehr. BASF-Tinte scheint auch ruck- zuck Drucker zu ruinieren. Es gibt nach Angaben von d.c.h.d viele Leute, die wegen angeblich verstopftem Druckkopf ihre Drucker weggeschmissen haben. Es würde mich nicht wundern, wenn die alle miese Ersatztinte verwendeten. Eine extreme Reinigung kann man bei Epson Druckern vornehmen, in dem man einen Schlauch über die Stutzen steckt, die im Patronenhalter sichtbar werden, wenn man die Patrone entfernt. Dann kann man mit einer Spritze Luft oder Tinte durch den Schlauch und die Druckköpfe in ein druntergelegtes Küchentuch blasen und vor allem saugen, bis sie platzen. Nach dem Einsetzen der Patrone sollte man oben in die Patrone pusten bis aus dem Druckkopf wieder Tinte rauskommt. Selbst völlig verklebte Druckköpfe, bei denen bei einzelnen Farben aus gar keiner Düse mehr etwas rauskam, habe ich durch mehrtägige Behandlung einlegen in Wasser oder Isopropanol und durchblasen wieder 100% in Ordnung bekommen.

Zumindest bei Epson Druckern scheint die Verwendung von Isopropanol zum Gerinnen der Tinte zu führen, ist also kontraproduktiv. Wasser mit Salzgehalt ebenfalls. Also am Besten die Köpfe erst mit destilliertem Wasser reinigen und dann mit Luft ausblasen. Das ist auch die Methode, wenn man einen Tintenstrahldrucker länger lagern will.

Ich war früher überzeugt von Ersatztinte (und habe mir nach Begutachtung der Ersatztintenpreise den Epson gekauft), aber die Erlebnisse, bei denen ich fast meinen Drucker verloren hätte, haben mir gezeigt, das Drittanbietertinte recht risikoreich ist. Auch gibt es viele Leute, die irgendwelche Ersatztinte nachfüllen, und gleich berichten, wie perfekt der Drucker wieder druckt. Allerdings mit der alten Tinte, die noch im Schwamm steckt. Denn es braucht mehrere Nachfüllungen, bevor wirklich alle Originaltinte ausgewaschen ist und die neue Tinte die Farbe bestimmt, und manche erleben dann beim Photofarbdruck ihr scheckiges Wunder.

Das WISO-Magazin berichtete, das der Canon BJC600 Drucker ein eingebautes Verfallsdatum hat, weil er die Tintentröpfchen mitzählt, die beim Reinigen im Auffangsbehälter landen, und bei Erreichen einer bestimmten Tröpfchenzahl den Dienst verweigert. Nur eine teure 'Reparatur' reaktiviert den Drucker, wenn man den Trick nicht kennt (Schwamm der Tintenauffangwanne reinigen, Power+Form Feed+Print Mode während des Einstecken des Netzkabels gedrückt halten). Natürlich ist das nicht im Handbuch beschrieben. Nachzulesen in c't 18/2000. Der Epson Stylus Color 400 macht es (nach angeblich 75000 Seiten) genau so (alle 4 LEDs blinken), siehe Service-Manual. Viele Canon Drucker lassen sich nach gereinigtem Tintenauffangbehälter rücksetzen durch: Drucker ausschalten, Netzkabel ziehen, Einschalttaster drücken und gedrückt halten, Netzkabel einstecken und warten, 2 x auf Resume-Knopf drücken, LED geht von grün auf gelb. Im Canon Pixma IP4000 wird nach Service Manual durch: Power off, Resume drücken und halten, Power On, noch 2 mal Power drücken, Resume loslassen, 4 mal Resume drücken, Power off, der Waste Ink Counter zurückgesetzt. Drückt man statt 4 mal Resume nur 1 mal Resume, gibt's einen Testseitenausdruck.

Ältere Tintendrucker scheinen schneller einzutrocken als damals, als man sie neu gekauft hat. Und das ist auch kein Wunder, wenn man sich den Aufbau der Teile so ansieht. Beim Ausschalten wird der Druckkopf zurückgezogen und mit einem Deckel mit Gummiring abgedichtet. Allerdings sammelt sich gerade dort Staub, so das der Deckel nicht mehr abdichten kann. Auch die Reinigungs-Funktion des Druckers selbst, bei der bei Epson tatsächlich mit einer kleinen Pumpe (mäek, mäek, mäek) Unterdruck an den Düsen erzeugt wird, funktioniert nicht mehr, wenn der Deckel nicht mehr dicht ist. Leider kommt man zum Reinigen dort nur ran, in dem man den Drucker auseinanderbaut. Dabei kann man auch gleich den Kopf-Scheibenwischer :-) (eine Gummilippe mit Fließ) reinigen, die auch stark Staub fängt. Danke Epson. "No user serviceable parts inside". Ja, zumindest wenn man dem Kunden jedes Jahr einen neuen Drucker verkaufen will. Inzwischen hat es den 600er vollkommen zerrissen. Die Schlauchpumpe hat sich den Schlauch reingewickelt.

Die meisten Tintendrucker sind für nur 5 Jahre Lebenszeit gebaut, und enthalten eine Uhr mit Lithium-Batterie. Wenn der Drucker sich merkwürdig verhält (und z.B. die Tintenköpfe zu oft putzt), kann eine Kontrolle und Ersatz der Batterie sinnvoll sein.

Auch andere Druckerhersteller hassen niemanden mehr, als ihre Kunden: Hewlett-Packard sagt zum LaserJet 4: "Da die offizielle HP Garantie Ihres Produktes abgelaufen ist, besteht keine Möglichkeit mehr für Software Unterstützung per eMail oder Hardware Reparatur Service. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis, daß die garantiebedingte Periode für technische Unterstützung bei Ihrem Gerät verstrichen ist, was auch telefonische Unterstützung mit einschließt." Die Reparatur eines HP4L kostet pauschal 285 EUR, also Totalschaden. Beim HP4M reisst oft das auf die Schrittmotorachse aufgepresste Plastikzahnrad. Reparatursätze für 1100, 1200, 5l etc. die den ganzen Papiervorrat auf ein mal einziehen, gibt es aber immer noch zu kaufen.

Wenn ein HP3820 beim Öffnen der Klappe den Druckkopf nicht mehr hervorholt und mit viel TamTam nur noch leere Blätter auswirft, ist ein unterdimensioniertes Zahnradpaar gebrochen. Drucker bis zum Tintenauffangbehälter auseinanderbauen. Ich habe bei dem einen Zahnrad den überstehenden Zapfen abgefeilt, und beim anderen Zahnrad den abgebrochenen Zapfen ganz entfernt, dann einen Metallring auf den Körper aufgeklebt, der seinerseits einen Zapfen hat, der in den Rest des Zapfens des anderen Zahnrad einhakt. Besonders gut wird es, wenn der Ring in eine extra hineingemachte Kerbe des Zahnrads einrastet, so das er sich sogar ohne Kleber nicht verdrehen kann, denn es liegt übermässig viel Kraft auf der Verbindung.

Wenn der HP PSC2410 eine Seite einzieht, aber Papier leer meldet, und auf OK dann die Seite auswirft (also irgendwie doch gemerkt hat, das eine drin war), ist der Papier- und Alignment- Photosensor QEDC 7192 am Kopfschlitten defekt, es war tatsächlich die LED im Photosensor zerbrochen, man kann ihn öffnen.

Andere immer wiederkehrende Probleme: HP IIP/IIIP bis '93 kämpfen mit dem Fehler 52 (Laserdrehspiegel läuft zu schnell: 4*10u/16V Subminiaturelkos austauschen, der in der Ecke gegen 63V, Laserdrehspiegel läuft nicht an: SMD HA13456AMP (5 1/4" Floppymotortreiber http://www.VermontFicks.org/hplj.htm tauschen, neu mit Kühlkörper http://www.strixner-holzinger.de/ , über dem IC liegt ein 1 Ohm Widerstand, oft auch geschädigt, siehe auch d.s.e Message ID 409BE490.DCE40ECD@epost.de) und Papierstausensor Fehler 50. Auch die Meldung bei defektem Fuser ist bekannt uninformativ. Der HP5L/6L/1100 bekommt ein sprödes Papiereinzugtrenngummi und zieht dann den ganzen Papiervorrat auf einmal ein, was er sonst nur bei ungeeignetem (rauhem Tintendrucker-)Papier tut. Dafür gab es mal ein kostenloses Reparaturkit, heute bei http://www.fixyourownprinter.com/

Gegen Speichererweiterung wehrt sich HP auch. Der 5L benötigt eine 1-8MB JEIDA 70ns 5V EDO 88 pin DRAM Speicherkarte. HP 4P / 4MP, 4 Plus / 4M Plus, 4V / 4MV, 5Si / 5Si MX, 5P / 5MP und 6P / 6MP brauchen 72 pin 32 bit SIMMs ohne Parity von exakt 70ns mit "presence detect". HP LaserJet IIISi, 4 / 4M und 4Si / 4Si MX brauchen 72 polige 36 bit SIMMs mit Parity von exakt 80ns mit "presence detect". Normalerweise FPM (FastPageMode), EDO geht nur in einigen Druckern. "presence detect" sind die Pins 11 und 67-70 von denen einige mit Masse verbunden sind, andere offen sind, wie es auch Apple-Computer erforderten.

Und hat man 60ns wenn der Drucker aber 80ns sehen will, lötet man einfach um.

Toshiba ist nicht besser. Wenn man endlich die richtige WebSite der Dutzenden von Toshibas gefunden hat, und ohne Suchfunktion durch alles-durchklicken feststellt, das nicht mehr produzierte Drucker dort gar nicht mehr aufgeführt werden, man eben so lange nach einer eMail-Adresse sucht, die sich dann als nicht druckbar und nicht kopierbar herausstellt (argh, Applet), also abschreiben und eintippen wie zur Steinzeit, stellt man fest, das die auf Mail erst gar nicht reagieren. Na, wie konnte auch jemand die Frechheit besitzen, sich durch den Dschungel von Kundenzurückweisungen durchzukämpfen...

Wird beim Laserdrucker/Kopierer das weisse Papier nicht nur ausnahmsweise (danebengerieselter Toner) sondern zunehmend grauer, insbesondere bei jeder ersten Trommelumdrehung, ist es Zeit, Trommel und Reinigungsfilz auszutauschen. Immerhin gibt es gute Refill- und Trommel-Reset Anleitungen:

und ein Forum:

Achtung beim Tonernachfüllen: Es gibt heutzutage meistens magnetischen Toner (enthält schon den Developer) und Toner mit getrenntem Developer (da bleibt der Developer im Drucker und muss nur alle paar Jahre ausgetauscht werden, wenn der Druck trotz ausreichend Toner immer fader wird, zumeist in alten Kopieren). Ausserdem ist Toner für hochauflösende Drucker feiner. Zudem gibt es Hellschreiber (der Laser belichtet die Stellen, die weiss werden sollen) und Dunkelschreiber. Die Fehlerbeschreibungen, -ursachen und Behebungen beider passen natürlich nicht zusammen.

Im Prinzip dreht sich bei neueren Laserdruckern eine magnetische Walze im Toner, und ein Gummi streift zu vielen Toner ab. An der Walze liegt Wechselspannung mit Gleichspannungsanteil je nach gewünschter Druckintensität. Die Belichtertrommel wird elektrostatisch aufgeladen (heute meist durch einen Bürstenkontakt anstelle des alten Koronadrahtes), der Laser belichtet und entlädt die Stellen die schwarz werden sollen. Die Trommel läuft an der Tonertrommel vorbei und schnappt sich den Toner, kommt zum Papier unter dem ein elektrostatisch geladener Draht liegt so das das Papier den Toner von der Walze abzieht. Die Trommel wird danach ganz beleuchtet, Resttoner abgestriffen (alte Drucker enthalten einen extra Resttonerbehälter, manchmal ist der in der Kartusche, neuere Drucker haben so was nicht mehr) und wieder aufgeladen. Das Papier wird elektrostatisch entladen und im Fuser (durch Halogenlampenstab aufgeheizte teflonbeschichtete Walze) wird der Toner auf das Papier geschmolzen.

Andere Serienfehler wie Eizo F56 Zeilentrafo für 60 Euro bei Teleplan Repair 2000 GmbH Werkstraße 5 22844 Norderstedt 040 52250310

Sony KV29FX20D schaltet mit blinkender LED automatisch die Programme um, als ob jemand dauernd auf die Taste Prog+ am Bedienpanel drückt: Zuleitung KEY zum Bedienpanel kappen.

Humax FTV5600 Netzteil ZD3 ZDP30 unterdimensi