Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

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august78
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Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von august78 » 18 Mär 2018, 19:51

Hallo kompetentes Forum,
ich habe einen FT Electronics-Baukasten erworben, um mich spielerisch ein wenig mit den Grundlagen in der Elektrotechnik zu beschäftigen (als absoluter Laie). Nun bin ich beim Modell "Einfacher Blinker" hängengeblieben, da ich die Schaltung nach Bauplan zwar umsetzen kann, aber bei allem Bemühen nicht verstehe.
Kann jemand die Reihenfolge der einzelnen Ereignisse in diesem Modell ab Einschalten der Stromversorgung kurz erläutern? Vielen Dank!

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The Rob
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Re: Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von The Rob » 18 Mär 2018, 20:37

Welchen Kasten genau hast du da?
Die Nummer wäre da sehr hilfreich. Ich zumindest kann nur anhand der Beschreibung nicht sagen, was du da aufgebaut hast.

reus
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Re: Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von reus » 19 Mär 2018, 11:48

The Rob hat geschrieben:Welchen Kasten genau hast du da?
August78 meint sicher das Modell "Einfacher Blinker" des Profi Electronics Baukastens (Seite 9 im Begleitheft).

Edit: Bin ich doof, oder ist die LED1 im Schaltbild im Begleitheft falschrum?
Edit2: Schau an. Ich hab scheinbar damals ein altes Begleitheft mit falschem Schaltbild runtergeladen. Die aktuelle Version auf der ft-Homepage hat die LED1 richtigrum.

august78
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Re: Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von august78 » 19 Mär 2018, 19:13

Hallo und vielen Dank für die schnellen Rückmeldungen,
es handelt sich um den Baukasten mit der Nummer 533029. Der Schaltplan sieht folgendermaßen aus (Abbildung aus dem Begleitheft im Download):

Bild

So ist auch der Aufbau auf der Grundplatte ausgeführt.

Toby
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Re: Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von Toby » 19 Mär 2018, 20:17

Hallo August
Ist da kein Vorwiderstand vor der LED? Oder ist der da schon eingebaut?
So baut man sowas nicht ;-)

Wenn Du einschaltest, ist C1 ungeladen =0V. Der Strom fliesst über LED, c1 und die BE Strecke von t1. Weil Ladung auf C1 fliesst, steigt an C1 die Spannung an. T1 leitet, weil über seine BE Strecke Strom fliesst, am Kollektor sind knapp 0V. Bei etwa 8V an c1 geht die LED aus. Die Spannung am negativen Ende von c1 sinkt, weil über R2 und die Kollektor Emitter Strecke von t1 in Strom fliesst. Irgendwann fällt die Spannung an der Basis auf unter 0,6v, t1 fängt an zu sperren. Im gleichen Masse steigt die Spannung an der Basis von t2 an. Weil der Strom von r1 nicht mehr durch den nun gesperrten t1 , sondern in die Basis von t2 fliesst. Wenn die T2 anfängt zu leiten, wird dessen Kollektor zur Masse gezogen und die Basis von t1 über den nun geladenen c1 auf deutlich unter 0v gezogen, t1 sperrt vollständig, t2 leitet und die Led leuchtet.r2 entlädt nun c1 und Basis von t1 wird immer positiver. Bei etwa 0,6v leitet t1 wieder, die Basis von t2 liegt dann auf Masse, ergo sperrt T2, ergo LED aus. c1 wird über r2 und Kollektor-Emmiter t1 geladen, u.s.w.f.

Viel Erfolg beim Verstehen,
Toby

Lars
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Re: Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von Lars » 19 Mär 2018, 21:58

Hallo zusammen,
Toby hat geschrieben:Ist da kein Vorwiderstand vor der LED? Oder ist der da schon eingebaut?
Der Vorwiderstand ist bei allen steckbaren LEDs für die Leuchtsteine eingebaut. Vielleicht sogar eine Schaltung, die einen konstanten Strom durch die LED sicherstellt.

Mit freundlichen Grüßen
Lars

august78
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Re: Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von august78 » 19 Mär 2018, 22:13

Hallo Toby,
super vielen Dank für die Erklärung. Die LEDs haben einen eingebauten Vorwiderstand, daher keine Gefahr. Nun kann ich schonmal ein paar spezifischere Fragen stellen:
Der Strom fliesst über LED, c1 und die BE Strecke von t1.
Wieso "wählt" der Strom die Strecke mit den vielen Widerständen (R1 + R2)? Wieso biegt er nicht hinter R1 zur Basis von T2 ab und schließt dort den Kreis?
Bei etwa 8V an c1 geht die LED aus.
Wenn ich das richtig verstehe, dann ist an diesem Punkt der Kondensator vollständig geladen und es findet kein Stromfluss mehr stattt. Da T2 noch gesperrt ist, wir die LED auch nicht durchflossen und leuchtet nicht, richtig?
Die Spannung am negativen Ende von c1 sinkt, weil über R2 und die Kollektor Emitter Strecke von t1 in Strom fliesst.
Wie kann ich mir das vorstellen? Die Basis von T1 ist zu diesem Zeitpunkt ja noch positiv, oder? Werden dadurch die negativen Elektronen aus dem Kondensator angezogen?
Wenn die T2 anfängt zu leiten, wird dessen Kollektor zur Masse gezogen und die Basis von t1 über den nun geladenen c1 auf deutlich unter 0v gezogen, t1 sperrt vollständig, t2 leitet und die Led leuchtet
Was bedeutet der "Kollektor wird zur Masse gezogen"?
r2 entlädt nun c1 und Basis von t1 wird immer positiver.
Der Strom von C1 fließt also über R2, weil T1 und T2 npn-Transistoren sind und deren Basis immer positiv gepolt sein muss. D.h. die können mit dem Elektronenstrom, der von C1 kommt, nichts anfangen. Kann man das so sagen?
Bei etwa 0,6v leitet t1 wieder, die Basis von t2 liegt dann auf Masse, ergo sperrt T2, ergo LED aus.
Die LED schaltet in einer Schaltfrequenz also zweimal aus: Einmal beim Sperren von T2 und einmal wenn der Kondensator voll ist?

Bei der Durchführung der Schaltung zeigt sich das Blinkverhalten der LED so, dass sie zunehmend heller wird und dann kurz ausgeht. Dann wird sie wieder zunehmend heller usw. D.h. diese ansteigende Helligkeit ist mit der zunehmenden Leitfähigkeit des Transistors T2 zu erklären?

Nochmals vielen Dank für die Geduld,

August

Toby
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Re: Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von Toby » 20 Mär 2018, 02:16

Hallo August
Ich kann die Schaltung leider nicht mehr sehen, die Quota des Photodienstes ist erschöpft.
Ich versuche das mal aus dem Gedächtnis.
august78 hat geschrieben:Hallo Toby,
super vielen Dank für die Erklärung. Die LEDs haben einen eingebauten Vorwiderstand, daher keine Gefahr. Nun kann ich schonmal ein paar spezifischere Fragen stellen:
Der Strom fliesst über LED, c1 und die BE Strecke von t1.
Wieso "wählt" der Strom die Strecke mit den vielen Widerständen (R1 + R2)? Wieso biegt er nicht hinter R1 zur Basis von T2 ab und schließt dort den Kreis?
Wenn t1 leitet, ist die Basis von t2 kurz geschlossen. Der Strom hat also über Kollektor Emitter t1 den kürzeren Weg (kleineren Widerstand) zur Masse/Minuspol.
Bei etwa 8V an c1 geht die LED aus.
Wenn ich das richtig verstehe, dann ist an diesem Punkt der Kondensator vollständig geladen und es findet kein Stromfluss mehr stattt. Da T2 noch gesperrt ist, wir die LED auch nicht durchflossen und leuchtet nicht, richtig?
Fast vollständig. Die rechte Seite liegt auf fast 9V. Weil noch Strom fliesst, fällt an der LED und dem integrierten Vorwiderstand auch noch etwas Spannung ab. Die linke Site von c1 liegt auf 0,6V von der Basis t1.
Die Spannung am negativen Ende von c1 sinkt, weil über R2 und die Kollektor Emitter Strecke von t1 in Strom fliesst.
Wie kann ich mir das vorstellen? Die Basis von T1 ist zu diesem Zeitpunkt ja noch positiv, oder? Werden dadurch die negativen Elektronen aus dem Kondensator angezogen? [/quote]
Mmh, mit dem Bild kann ich nicht viel anfangen. Das linke Ende hat 0,6V, r2 bietet einen Weg zur Masse, also fliesst ein Strom. Der lädt den Kondesator weiter auf, die rechte Seite ist bei 9V angekommen also geht´s mit der linken Seite weiter abwärts unter 0,6V.

Wenn die T2 anfängt zu leiten, wird dessen Kollektor zur Masse gezogen und die Basis von t1 über den nun geladenen c1 auf deutlich unter 0v gezogen, t1 sperrt vollständig, t2 leitet und die Led leuchtet

Was bedeutet der "Kollektor wird zur Masse gezogen"?
Wenn t2 leitet, wird die Kollektor-Emitter strecke niederohmig, es fliesst Strom, dadurch fällt die Spannung am Kollektor von 9V auf fast 0V. T2 ist mit der LED in Reihe und liegt an der 9v. Entweder liegen die 9v an der Led, sie leuchtet und es fliesst Strom oder t2 sperrt, dann fliesst kein Strom, an der led liegen 0v und die 9V liegen zwischen Kollektor und Emitter von T2.
r2 entlädt nun c1 und Basis von t1 wird immer positiver.
Der Strom von C1 fließt also über R2, weil T1 und T2 npn-Transistoren sind und deren Basis immer positiv gepolt sein muss. D.h. die können mit dem Elektronenstrom, der von C1 kommt, nichts anfangen. Kann man das so sagen?[/quote]
Wenn die Basis kleiner 0,6V ist oder eben auch negativ ist,fliesst kein Strom durch die Basis.Er sperrt, der einzige Weg ist r2.
Bei etwa 0,6v leitet t1 wieder, die Basis von t2 liegt dann auf Masse, ergo sperrt T2, ergo LED aus.
Die LED schaltet in einer Schaltfrequenz also zweimal aus: Einmal beim Sperren von T2 und einmal wenn der Kondensator voll ist?
[/quote]
Nein nur einmal, dass habe ich vielleicht etwas unglücklich beschrieben. Die Spannung an dem Kondensator steigt an, bis sie wieder fällt. Und wann fällt sie? Wenn T2 anfängt zu leiten und t1 sperrt.

Bei der Durchführung der Schaltung zeigt sich das Blinkverhalten der LED so, dass sie zunehmend heller wird und dann kurz ausgeht. Dann wird sie wieder zunehmend heller usw. D.h. diese ansteigende Helligkeit ist mit der zunehmenden Leitfähigkeit des Transistors T2 zu erklären?

Nochmals vielen Dank für die Geduld,

August
Die LEd geht bei jedem Rythmus langsam an? Das weiss ich jetzt auch nicht so genau, komisch.

Das Quoting ist leider etwas durcheinander geraten, tut mir leid.
Toby

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EstherM
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Re: Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von EstherM » 20 Mär 2018, 10:43

Hallo zusammen,
der Schaltplan und die Beschreibung lassen sich im "didaktischen" Beiheft zu dem Kasten finden:
https://www.fischertechnik.de/-/media/f ... cs_de.ashx, auf Seite 10.
Dort heißt es: "Der Kondensator ist zuerst ein leerer Ladungsspeicher. Solange er aufgeladen wird, kann kein Basisstrom an T2 fließen, die LED geht aus. Erst wenn der Kondensator genügend aufgeladen ist, fließt wieder Basisstrom und die Lampe geht wieder an."
Nach dieser Beschreibung wäre die LED beim Laden, also am Anfang aus, und würde dann angehen, wenn der Kondensator geladen ist.
Das widerspricht doch den Ausführungen von Toby, oder?
Vielleicht klärt sich das Problem ja auf.

Viele Grüße
Esther

Toby
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Re: Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von Toby » 20 Mär 2018, 11:22

Salut

Versuch macht kluch. Du kannst ja mal den Kondensator durch eine Brücke ersetzen, dann siehst Du die Situation im allerersten Moment. Achtung, nicht direkt mit Plus verbinden, sonst geht der Transistor kaputt. Die LED sollte als Vorwiderstand reichen.

Wir können ja mal ausrechnen, wie lange die LED leuchtet. Ich hab behauptet, bei etwa 8v geht die LED aus( vermutlich schon früher). Wieviel Ladung ist dann in C1?
Q= C * U also 8V * 10 uF = 80uC. (Mikro-Coulomb)

Wie lange leuchtet dann die LED?
Gehen wir mal von 10mA aus :
Q = I * t also t = Q/ I also 80uC / 10mA = 8ms.

Mmh, die LED ist an, oder richtiger: egal ob an oder aus, Du siehst es nur nicht ;-)
Ist in dem Baukasten auch ein Elko mit 1000uF?
Das wär vielleicht anschaulicher als ein Kurzschluss.
Damit wären es 800ms, das kannst Du sehen, mindestens wenn‘s ganz dunkel ist.

Probiere und lerne!

Toby

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Re: Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von Toby » 20 Mär 2018, 19:25

Hallo August

Wenn Du das besser verstehen möchtest, könntest Du Dir z.B. ltspice runterladen.
http://www.linear.com/designtools/software/
Damit kann man Schaltungen simulieren und die Funktion einzelner Bauelemente besser verstehen. Dort sind mathematische Modelle hinterlegt die fertig sind zum Benutzen. Leider ist die Simuliererei recht komplex. Bei einfachen Schaltungen halte ich das aber für sinnvoll.
Ich hab mal die besagte Schaltung eingegeben und die Schaltung simuliert.
Schaltung in lt spice
Schaltung in lt spice
Dort siehst Du den Strom durch die Leuchtdiode. Ich hab mal ein Vorwiderstand von 390 Ohm angenommen:
Simulation 3sekunden
Simulation 3sekunden
Du sieht den kurzen grossen Stromimpuls am Anfang. Wenn man da reinzoomt, sieht man dass die LED tatsächlich nur 4..5ms leuchtet:
Nur Anstieg am Anfang
Nur Anstieg am Anfang
Da kann man stundenlang mit spielen - oder lieber ft - bauen :-)

Toby

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EstherM
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Re: Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von EstherM » 20 Mär 2018, 21:15

Hallo Toby,
vielen Dank für Deine ausführlichen und verständlichen Erklärungen.
Der von mir zitierte Satz aus dem Begleitheft zu dem Kasten ist für mich zu kurz, um wirklich verständlich zu sein.
Viel Spaß noch!
Gruß
Esther

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Re: Erklärung "einfacher Blinker" FT-Electronics

Beitrag von august78 » 22 Mär 2018, 22:14

Hallo Toby,
vielen Dank für die ausführlichen Erklärungen und das Simulationsprogramm!

Grüße
August

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