de.sci.electronics-FAQ V2.38 Stand: 21.4.2006

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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, nicht Grundlagen per se. Schicke deine Änderungen an mich (eMail-Adresse siehe Newsgruppe), damit sie eingearbeitet werden können.

Alle Preise wurden am 1.1.2002 von DM auf Euro umgestellt und grosszügig gerundet, also nicht wundern, wenn sie nicht so genau stimmen.

Alle Mailadressen 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.

- news:de.newusers.infos lesen, vor allem die dämliche, typisch deutsche Realnamensdiskussion nicht ständig mit falschen Behauptungen neu aufrollen http://www.realname-diskussion.info/faq.htm

- richtig diskutieren, sachlich und inhaltlich korrekt. Ignoriert Flames, OffTopic, Crossposts und Werbung, das wächst sich sonst zu einem nervend langen Thread aus.

- Vollquotes und dann nur einen kurzen Satz dazuschreiben ist bäh

- alles zum Thema dir bekannte bereits in der ersten Frage hinschreiben. Wer erst hinterher mit wesentlichen Rahmenbedingungen ankommt, weil er vorher sie zwar schon kannte, aber zu faul war sie hinzuschreiben, verhält sich wie ein Arschloch, der jemanden um Hilfe bittet (z.B. "Kannst du mir mal das Radio reparieren"), dann aber das reparierte Radio unmittelbar in den Mülleimer wirft und weitergeht. Die Leute, die sich zu Beginn bemüht haben, Antworten auf die faule Frage zu finden, fühlen sich zu Recht verprellt.

- keine Meckerei über Rechtschreibfehler und Sprachschwierigkeiten oder angebliche Formfehler.

- Unter das Zitierte schreiben, nicht (TOFU) drüber ! Seufz.

- echten Namen verwenden, alles andere ist unhöflich

- keine unaufgeforderte Werbung posten, ausser es ist die konkrete Antwort auf eine dazu passende Anfrage, und du machst das nicht zu oft (das nervt und du riskiert es im Killfile zu landen !).

- wundere Dich nicht über einen Fremdcancel, wenn du in mehr als drei Gruppen oder mehrere identische Artikel postest.

- keine Grafiken, die werden von vielen News-Servern eh automatisch gelöscht. Wenn du ein Bild oder eine Schaltung posten willst, leg's auf eine kostenlose Homepage und poste den Link.

- 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. 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.

das Batronix Forum

und Internet Relay Chat

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:

Und wer zum Zeichnen von ASCII-Schaltplänen einen Editor haben will: http://www.jave.de/

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

Wenn http://www.conrad.de/ das Bauteil liefern kann, findet man oft ein Datenblatt dort. Bei ELV gibt's das bei einigen wenigen Bausätzen auch.

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.

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

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 http://www.elektroniknet.de/marktuebersicht/index.php . 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 manchmal bei http://www.ersatzteilblitz.de/hersteller1/LIFETECH.html

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

a) Ein Lötkolben. Für den Anfang tut es gut ein Ersa TIP260 mit Lötspitze 162KD von z.B. http://www.reichelt.de/. Für SMD hilft gut ein zweiter, der darf dann auch temperaturgeregelt sein. Luxuslötkolben kommen z.B. von Pace oder Metcal. Billige 5 EUR Lötkolben sollte man sich nicht antun.

b) 100g bleihaltiges Elektroniklötzinn 1mm, 1.7m Entlötlitze 2mm, Flussmittel als Stift oder 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.

c) Ein einfaches Digitalmessgerät, die es schon ab 5 EUR gibt (PM110 von http://www.pollin.de/ 3.95), aber besser eines mit durchgängigen Bereichen (fragt, ob es auch einen 2A= und einen 0.2V~ Messbereich hat) wie DT380 von Kessler Elektronik oder das DT38 von http://www.reichelt.de/ für 20 EUR (Conrad hat kein entsprechendes). Teurere Messgeräte sollten dann TrueRMS beherrschen (externer Vorsatz http://www.elv.de/ 60-077-91), 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.

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. Stahldraht sollte man aber von allen fern halten.

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.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. Geeignet ist z.B. der Proxxon IB/E + Bohrständer MBS140 oder Micromot 40/E + NG2/S + Bohrständer aus Geschenkkoffer 28514 + Spannzangenset (damit die 1/8" Industriebohrer verwendet werden können, das 40/E kann nur 3mm). Das Schnellspannbohrfutter ist für die hohen Drehzahlen nicht geeignet. Vollhartmetallbohrer holt man aus dem Elektronikladen (http://www.elpro.org/ 2.47 EUR) oder von eBay, und keinesfalls von Proxxon, schon gar nicht das 'Elektroniker Set', aber eine Trennscheibe ist nützlich (nicht mit Diamant).

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"

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/

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).

http://www.pollin.de/ hat einige brauchbare Sortimente, 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 Pocket Guide gibt es noch http://www-s.ti.com/sc/psheets/scyd013/scyd013.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), ADP3310 (extern low drop)
 Hochvoltregler: LM317HV 1.25-60V1.5A 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), LT3010 80V50mA (Linear), HIP5600 (50V..) (Harris), VB408/409 5V40mA (ST)
 Präzisere Spannungsregler: LP2954AIT (TO220 250mA 0.1% NS) LP2986AIM (SOT8 200mA 0.5% NS), LT1086 (1% 1.5A 0.015% TO220 Linear)
 Referenzdioden: LM336/385/4040/4041 (NS), REF12Z/25/ADR291/AD1582 (Analog), ICL8069 (Intersil), TC04, ZRA245/250 (Zarlink), LT1009 (Linear), 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, D345, D346, 4311, 4368, 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 (5V/10mA), LT1026/MAX680/681(=MAX232 ohne RS232), LTC1044A (12V/10mA) ICL7662 (15V/10mA),  MAX619/LTC1046 (5V/50mA) LTC1144 (15V/50mA) MAX662 (5V->12V/30mA) LTC1263 (5V->12V/60mA) LTC/MAX660 (5V/100mA) (Intersil/Linear/Maxim) MAX665 (8V/100mA) tps61000 (100mA TI) MAX889 (5V/200mA)
 GHz-Vorteiler: CND2047, PMB2312, MC12017/12079/12080/12095, U664/666/813/891/893/6024, SP4908/8718/8719/8792/8910/8755/8720/8786A, LMX2326
 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), MC33078 (Mot), LM833/837 (NS), OPA134/604  (TI) OP176/275 (Analog)
 billiger 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
 Niedrigstspannungs-1V-OpAmps: LM10 (NS), MC33501/502/503, NCS2001 (OnSemi), MAX4289 (Maxim, langsam)
 präzise hochohmige OpAmps: OP07A/LT1014A (TI), LTC1150/2050 (Linear), AD707/8571 (Analog)
 extrem rauscharme OpAmps für niederohmige Quelle (Audio-MC-Phonovorstufe, dyn. Mikro): LT1028/1115 (Linear), AD797 (Analog)
 chopperstabilisierte OpAmps: LTC1049/1050/1052/1150
 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
 beyond the Rail OpAmp: LT1490 (Linear)
 OpAmp für hohe kapazitive Last: LM6161/6261/6361/6362/6364/6365 (NS), AD817/826/827/847/848/849 (Analog) http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/31-2/appleng.html
 Normale OpAmps steuern höhere Spannungen: http://www.national.com/ AN271, AN272
 Leistungs-OpAmp schneller als L272 mit weniger Offset: L2722/2724 (ST), TCA0372 (OnSemi) (nicht für Audio geeignet, da wie LM324/358 ruhestromlos)
 verbesserter LM386 1W/8 Ohm Audioamp für 5V ohne Ausgangselko: LM4861/4871/488x (NS)
 Kopfhöhrerverstärker (32 Ohm, 0.15W): MC34119 (OnSemi), NJM2113 (NJR), TDA7050/7052 (Philips) TS922 (ST)
 KFZ-Audioleistungsverstärker: TDA7375 (4*4W/2*22W), TDA7560 (4*30W) TDA8563 (2*40W an 2 Ohm)
 Heim-Audioleistungsverstärker: TDA7294 (ST), auch als Piezotreiber gut, TDA7293 parallelschaltbar, LM3886 (NS)
 OpAmp für Ausgang Funktionsgenerator: LT1206 (Linear)
 Instrumentenverstärker: AD620/621/624/625/626 (Analog), INAxxx (TI), LT1167/1168 (Linear)
 Platin-Temperaturmesswiderstandsverstärker, Pt100, Pt1000, RTD: ADT70 (Analog)
 Thermoelementmessverstärker: MAX6675 (Maxim), LT1025 (Linear)
 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 (Linear)
 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: BB4127/LOG100/102 (TI), AD8304 (Analog)  [teilweise stückweise lineare Interpolation]
 TrueRMS Konverter: AD536/636/736/737 (Analog), LTC1966, LT1088 (Linear)
 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
 LiIon Protection in SOT23-6: NCP800, R5421, T63H0002A, AAT8633, MC33349
 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, U106, U208 neuer: U2008/2010 (Temic, Atmel), TCA785
 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)
 Langzeittimer: U6046/6047/6049, ICL8250, XR2240
 Lautsprecherschutzschaltung: http://www.datadart.com/al/toshiba/Ta7317p.pdf
 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
 IrDA: IRM3001, TFDS3000/4000/4500/6500, TOIM3000/3232
 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)=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)
 http://service.semic.sanyo.co.jp/semi/dis_pdf_e/LM8560.pdf
 Fernsteuerservo: alt: SN28654, ZN409, NE544, neuer: NJR2611, M51660
 Funkfernsteuerungsencodersender: LM1871
 Märklin Modellbahn: MC145026, MC145027 (Motorola)
 RS485: SN75176BP SN75LBC176 (TI), LTC485 (Linear), 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), EZ-USB AN2131 (Cypress)
 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), NJM2750 (JRC)
 Kreuzschienenverteiler: AD75019 (Analog) MT8808, MT8816 (Zarlink) TEA6420
 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: LS7231-33/7314-15/7237/7339-40/7535/7538-39/7631-32 (LSI CSI)
 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: BA3826/30/33-35 (Rohm)
 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), UCC37325, TPS2811/12/13 (TI, ähnlich 0026 mit Spannungsregler), ICL7667 (Intersil), LTC1693 (Linear), HIP4080-82A (Harris, nicht die nicht-A-Typen, siehe TB321, aber lese AN9404, on/off time einstellbar), IXDD430 (30A, Ixys)
 MOSFET-Treiber mit Ladungspumpe für NMOSFET an positiver Rail: L6384-6 (ST), LTC1154/1155/1158 (Linear, gute dead time, teuer), IR2110 (IRF, dead-time sehr kurz), TC426 (Toshiba), MAX621/4426 (Maxim)
 Vollbrücken: BA6208/6209/6218/6219/6229/6283/6285-6288/6417/6418/6920 (Rohm), TLE420x, TLE6209R (Infineon), TCA3727/4727 (Philips)
 DTMF: Empfänger: MT8800, Sender: MT8880 (Mitel)
 Signalspannungsbegrenzung: TL7726 (TI), Quickswitch (IDT), GTL2002 (Philips), FXLP34 NC7WZ07 (Fairchild)
 High-Side Driver: ULN2076
 Audioleistungstransistoren: 2SA1494+2SC3858 (für 150Wrms an 4R), 2SA1295+2SC3264, 2SC2921+2SA1215, 2SC2922+2SA1216 (70mOhm Ringemitter) 2SC4386+2SA1671 2SC4388+2SA1673 (Sanken) MJL21193/4/5/6 (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), BUZ901+906 (Philips)
 Audio-Treibertransistoren: BC550/560, NE856/85633 (eigentlich HF, aber voll spezifiziert) 2SK389 (JFET, 0.5dB)
 matched Pairs: MAT02 (0.05mV), MAT01/LM194 (or 0.1mV), LM394BH SSM2210/20 (0.2mV), MAT03, MAT04 (Linear) HFA3134/35 CA3083 (Intersil) (Achtung: Unterschiedliche Qualität bei 3083, NS soll schlecht sein)
 Doppeltransistoren: BC846/847BS
 lowCEsat bipolar NPN Kleinleistung: 2SC2878 (42mV, hohe UBEreverse) ZTX1047 und andere von Zetex, PBSS4120T und andere BISS von Philips
 high beta Transistor: BCX70/71 (hFE>380 2mA) 2SC3112A (hFE 600-1800 2mA) 2SC3112B (hFE 1200-3600 2mA, Toshiba)
 kleiner LogicLevel NMOSFET: BSS295, BSP297, 2N7002
 LogicLevel PMOSFET: IRF7416 (SO8)
 MOSFET mit >20V Ugs: FQPF12P10, STH8NA60FI 2SK2251-01 (Fuji) IRFPC50A
 20V/2.5A/0.1Ohm LogicLevel NMOSFETs in SOT23: Si2302DS (Vishay/Philips)
 depletion NMOSFET: BSS139/169, BSP149 (Infineon), DN2470-DN3545 (Supertex bis 700V 500mA 6Ohm)
 MOSFET, 0.9V Uth bei 3V durchschaltet: IRF7401 (NMOS) / IRF7404 (PMOS) (IRF) TN0200T (NMOSFET), TP0101T (PMOSFET) (Vishay/Philips)
 schnelle kleine MOSFETs ohne Diode auf einem Chip: SD5000-Serie
 Hochspannungs-IGBTs: QIS4506001 (4.5kV/60A), IXEL40N400 (4kV/40A)
 NPN bipolare Hochspannungstransistoren: FGL60N170 (Fairchild 1700V), BUH2M20AP (ST 2000V), ABB, www.eupec.com (4500V) 2SC4686 (1200V/50mA Toshiba)
 PNP bipolare Hochspannungstransistoren: ZTX560 (500V Zetex) 2N5852 (500V) 2SA1807 (600V) 2SA1862 (400V)
 Tunneldioden: http://store.americanmicrosemiconductor.com/diodes-tunnel-diodes-general-purpose.html
 AM Kapazitätsdioden: BB212 (Philips), KV1235, KV1560NT (Toko, compotex.de)

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 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. 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.

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) oder ähnlich massive Dinge löten will, braucht einen richtig dicken Lötkolben und geeignetes Lötzinn. 150 Watt und eine kurze dicke Lötspitze, dann lassen sich Akkus auch 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. Wer es mit einem 25W Lötkolben und rumbraten probiert, beschädigt den Akku. Bitte Dauerlötspitzen (Ersadur etc.) nicht verbiegen oder gar dran rumfeilen und kein PVC damit anschmurgeln, die Beschädigungen der Beschichtung führen 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 Chips 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 einem Flussmittelstift oder Kolophonium in Spiritus, kein Lötfett), die Platine sollte beim Löten nass sein, dann lassen sich ICs mit einer Lötspitze mit Hohlkehle (z.B. Micro Wave für 15 EUR von Ersa) einlöten. Im Prinzip hängt dabei ein Löttropfen an der Lötspitze, mit dem man über die IC-Pins rollt. Platine mit Beinchenreihe 60 Grad senkrecht stellen, Lötkolbenspitze mit Lötzinntropfen ca. 45 Grad von oben auf die oberen Beinchen halten, nach unten rollen. Platine um 90 Grad drehen und die anderen Beinchenreihen verarzten. Die Schwerkaft hilft dabei.

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 rollverzinnte Leiterplatte ist hilfreich, aber 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.

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.

Wer einen SMD-IC einlöten muss, kann das Angebot von CHIP KING bei eBay ("OUTSOURCING-INDUSTRIE-AUFTRAG-FERTIGUNGSDIENSTLEISTER ! 1. KLASSE SMD - HANDLÖTEN unterm MIKROSKOP!" Anbietername cofel) Ernst nehmen, und sich für 1 EUR den Chip auf eine Platine pappen 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. Leider werden diese Zangen unverschämt teuer verkauft. Eine komplette Zange mit Griff und Einsatz für 'unisolierte Kabelschuhe' gibt es unter EWZ230C für 20,67 EUR bei http://www.elpro.org/, einen Einsatz für BNC unter 262162 für 9.95 EUR bei http://www.westfalia.de/ und http://www.reichelt.de/ hat 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.

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). 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

Wer glaubt, das er zum Verteilen von Bauelementen auf einer Lochrasterplatine ein Computerprogramm wie http://www.geocities.com/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 !

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

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/) 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.calcsandmore.com/

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

Zum Ausprobieren einer Schaltung mit bedrahteten Bauelementen eignen sich Experimentiersteckbretter (Labor-Steckboards, Experimentierboard, Breadboard, Protoboard, schon ab 3.50 EUR bei 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.

Siehe http://www.analog.com/ suche Power_sect8.pdf (PROTOTYPING TECHNIQUES)

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. Der Vero-Fädelstift 532620 ist bei Conrad allerdings inzwischen verboten teuer, als Draht tut es jeder lötbare 0.2mm Kupferlackdraht. 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 sind beide Methoden aber einwandfrei, solange es nicht um wirklich hohe Ströme oder Spannungen geht. Und man kann immer versuchen, die Stromversorgung und weitere einfache Verbindungen auf eine einseitige Platine zu ätzen und nur die verbleibenden Verbindungen fädeln.

Ist das Layout einfach genug und erlaubt breite Leiterbahnen und grosse Abstände, kann man es mit einem Edding 2104 / 400 / 3000 direkt auf die blankgescheuerte oder mit Metallputzmittel (Sidolin) oder Salzsäure (auf Lappen, Nase zuhalten, Lappen danach wegschmeissen, Platine wässern) geputze 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) 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 Zeitschriftenpapier (der Spiegel) drucken und mit einem Bügeleisen oder besser einer Heisspresse (T-Shirt Aufdrucke) oder einem Laminator auf eine blankgescheuerte oder mit Sidolin Metallputzmittel oder Salzsäure geputzte Platine übertragen (Die teure Spezialfolie TEC200 hat sich nicht bewährt). Das Papier löst sich in Wasser auf, der Toner bleibt als Schutzlack. Misslungene Platinen kann man mit Aceton wieder reinigen.

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. 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. Gute Vorlagen kann man per Photoplot auch bei einer örtlichen Druckerei erstellen lassen (DIN A4 ca. 10 EUR), die sind dann wirklich lichtdicht und erlauben einen grösseren Belichtungsspielraum als die halbtransparenten selbstgedruckten. Etwas schwärzer wird's mit Tonerverdichter http://www.huber-troisdorf.com/sites/produkte/repro/09.html

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 (FR1, FR2, http://www.db-electronic.com/tips/02_basismaterialtypen.html) nehmen, (dunkelbraunes hat oft schlechte Qualität), denn das kann man mit normalen HSS-Bohrern und Säge bearbeiten. Epoxy (FR4) wird in der Industrie nur verwendet, wenn chemisch durchkontaktiert werden muss, und das kann man als Hobbyist sowieso nicht (Anlage bei http://www.proma-technologie.com/ 750 EUR). Man braucht es höchstens wegen der Festigkeit (Einsteckkarten). Dafür muss man Epoxy mit Hartmetallbohrern (Stück 2.42 EUR bei http://www.elpro.org/), 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 vor allem die BL350 Insektenkiller- Leuchtstoffröhren sind geeignet, wenn man sie in einem Kasten mit dünner Glasscheibe reinbaut (leerer Flachbettscanner :-) und an Drossel und Starter für 8W Leuchtstofflampen oder der Elektronik aus zerbrochener Energiesparlampe passender Wattzahl betreibt

 8W Stabform Ø16mm: 150mA 56V Länge 294mm
 7W Doppelrohr Ø13mm: 175mA 47V Länge 112mm

               +-4u7/250V-150R/1W-+
  -+-220nF/X2--+-------|>|--------+--|>|--+
   |         +-(-------|>|--------+       |
 0.1uF/X2    | |     5*1N4007             8W
   |         | +-------|<|------+         |
  -+---------+---------|<|------+--22R/2W-+
             +-4u7/250V-150R/1W-+

Ein Gesichtsbräuner mit 4 UV-Röhren für 10 EUR vom Flohmarkt oder 30 EUR neu ist eine gute Wahl. Nitraphot/Vitalux (brennt schnell durch) und Quartzbrenner (hartes UV Licht, augenschädigend) sollte man meiden, eine 1000W Fotoleuchte (ohne UV-Stop !) oder ein 500W Halogenstrahler aus dem Baumarkt (UV-stoppende Glasscheibe rausnehmen !) aus 30-40cm Entfernung geht notfalls besser, dauert aber länger (bis zu 30 Minuten). Die Sonne scheint in Deutschland bekanntlich kaum und vor allem nicht zuverlässig, und normale Glühlampen gehen nicht.

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, bei Bungard-Platinen 20g NaOH/Liter, 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.

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 für eine 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 Schaum nicht so gut für Blubberätzmaschine. Natriumpersulfat (270g/l dest Wasser, kritisch) bei 40-50 Grad Ätztemperatur (kritisch), eignet sich gut für's Einmachglas oder eine Blubberätzmaschine mit 200W Heizstab (75 EUR bei http://www.saemann-aetztechnik.de/aetzanlagen/index.html, 120 EUR bei http://www.reichelt.de/, 200 EUR bei http://www.conrad.de/ und http://www.proma-technologie.com/ Gummis lösen sich auf wenn das Ding monatelang mit Ätzmittel rumsteht), aber nicht besonders für die Fotoschale (zu wenig Bewegung).

Salzsäure/Wasserstoffperoxid (770ml Wasser, 220ml HCl 35%ig dazutun, 30ml H2O2 30%ig dazutun, etwas verbrauchtes Ätzmittel dazutun, sehr kritisch) 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. 80ml pro Eurokarte. Schon 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, aber Ammoniumpersulfat zerfällt auch von alleine (Umkristallisation, daher APS nicht kaufen). 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.

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 www.RS-Components.de sein (suche nach "HSS Platine") mit einem Schaftdurchmesser von 2.4mm, sind aber mit 10,32 EUR sauteuer.

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

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. Zoll wird bei der Einfuhr erst ab 22 EUR (Sendungen mit geringen Wert) oder ab 50 EUR (Muster und Warenprobe) fällig.

> 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 mit Lötpaste einstreichen 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.

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.

Bei http://www.octamex.de/ , Bungard und http://www.walterlemmen.de/ gibt es UV lichtempfindliche Lötstopplackfolie (grün) als Trockenresist zum Laminieren, die recht einfach zu verarbeiten ist.

> Und wie bekomme ich Lötstopplack auf meine Platinen ?

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.

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.

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 Siehe auch Layouttipps im Kapitel F.24. Schaltregler

Leitfähigkeit von

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

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

> 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 4.8mm erforderlich.

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. Es ist auch kosteneffektiv, weil der Trafo des Verstärkers dann nicht Schutzklasse 2 sondern nur Schutzklasse 1 erfüllen muss, und daher keine 2 getrennten Wickelkammern braucht, sondern primär und sekundär einfach übereinander gewickelt werden darf, was wegen der besseren Kopplung einen bei gleicher Leistung etwas kleineren und billigeren Trafo erlaubt, und der Trafo des Verstärkers ist der grösste und damit teuerste der ganzen Anlage. 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/shopping/ersatzteile/ und http://www.ersatzteile-online.biz/ unter STECKER/KABEL/ADAPTER AUDIO/VIDEO-VERBINDUNGEN FOLIENLEITERBAHN) aber es gibt natürlich viel mehr.

Wer genug Geld hat, kann sich die selber ätzen:

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. 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.

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.

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

> 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. 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 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.

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. Seit dem Artikel in der Elektor Nov. 2005 hat der kleine Bruder des M16C, der R8C, weitere Verbreitung unter Hobbybastelern gefunden, gab es doch den Controller mit C-Compiler umsonst. Nur die Programmierschaltung musste man selber bauen. Der R8 ist AUCH ein 16 bit Prozessor, aber mit 8 bit Datenbus, also so was wie der 8088 im Vergleich zum 8086. Daher ist er bequem in C zu programmieren, vergleichbar mit dem MSP430. Leider gibt es noch nicht viele Applikationsbeispiele für den Chip und noch nicht so viele Foren und Benutzergemeinschaften, so das das Zusammensammeln von Vorgefertigtem nicht so leicht ist wie bei AVR.

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.

Carlos Duerschmidt sagt dazu:

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

Von: Alexander Weiss 20.11.2000

> MSP430

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.

> 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 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. 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.

> 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. 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.

> Wo gibt's den C-Compiler für Hitachis SH uC ?

> 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 Sienens 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 54MHz per FPGA realisiertem uC mit fast 1MB Flash/RAM, viel Peripherie und C-Compiler):

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. Hier hast du ein bischen was zum AVR:

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.

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 ?

ATtiny12V, ATtiny28V: ab 1,8V, die L-Typen laufen ab 2.7V.

> 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

> 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. Von http://www.scenix.com/ http://www.ubicom.com/ gibt es PIC16C5x-Nachbauten mit bis zu 75MHz.

> 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.

http://www.cygnal.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/ den 33MHz schnellen DS87C550 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.

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. 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. http://www.cygnal.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 !

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

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.

> 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, 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.

Gute Erklärungen vieler Interfaces und Beschaffungsquellen für Stecker

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:

> 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.

 --+          hier 0-5V, mit 5k Belastungswiderstand an Masse kommen 0-2.5V,
 Q0|--10k--+-----|+\      oder TLC271 oder so an 12V oder mehr ergibt
   |      5k     |  >-+-- 0-10V Ausgang
 Q1|--10k--+   +-|-/  |
   |      5k   +--10k-+
 Q2|--10k--+   |
   |      5k  10k
 Q3|--10k--+   |
   |      5k Masse
 Q4|--10k--+
   |      5k (bitte exakt 5k, nicht 4k7, lieber 2*10k parallel)
 Q5|--10k--+--10k-- Masse
 --+

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

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.

  +------+----:------- +5V
  |     47R   :
 510R  +-+-+  :
  |  330R 180R:
 E|    |   |E : PC Gameport
  >|-+-(--|<  :
  +--+ |   |  :
 Poti  |2* +--:-2k2-+- NE555
  |    |BC557 :    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--+
 0-4V  +--------+  +5V +-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-+     | |
    |  +--------+            | |
    +------------------+-|>|-+ |
                   -5V +-ZD5V1-+
                       +-100u--+
 http://www.franksteinberg.de/SOURCE/MAX192.BAS

http://www.circuitcellar.com/library/designforum/features/KL-9503012/index.asp

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.

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. Dadurch wird ein richtig universelles Teil daraus, je nach Anwendungsgebiet (Messtechnik, Roboter). Hier zur ratiometrischen Temperaturmessung mit Platinwiderstandssensoren:

  +-----+---+------- Vref+
 R1    R2   |               Beispielwerte (hängen ja vom gewünschten Temperaturbereich ab)
  +-----)---)-R3-+          R1 = 3k9
  +-----)--|+\   |          R2 = 39k
  |     |  |  >--+-- A/D    R3 = 107k
  |     +--|-/   |          R4 = 1k
 Pt1000 +---)-R5-+          R5 = 27k
  |    R4   |
  +-----+---+------- Vref-

Verwendet man zur Temperaturmessung den LM75 (3.3V oder 5V) oder LM76, so sollte man einen Entkoppelkondensator (z.B. die üblichen 100nF) über die Versorgungsspannungsanschlüsse löten und einen 1k Widerstand in Reihe vor den SCL Eingang löten, sonst zeigt das Teil eventuell falsche Temperaturen an (ggf. 120GradC statt 40GradC weil Strom über die Eingangsschutzdiode fliesst).

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

          +-|>|----+--+--+-- +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.

Die Helligkeit von 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 (20mA) derselbe ist. Der Wirkungsgrad der hellsten LEDs (mit Ausnahme selektierter nagelneuer 3 Watt Luxeon Star LXHL-LW3C) liegt in demselben Bereich, wie der Wirkungsgrad von Halogenlampen, nämlich noch unter 10%. Damit produziert eine blaue oder weisse LED aus 3.6V@20mA=72mW nur 6mW optische Leistung (http://www.nichia.co.jp/). LEDs sind also nur deswegen kalt, weil so wenig elektrische Leistung hineingeht. Dadurch kann eine LED nicht spürbar warm werden. 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... Bei extremer Abkühlung steigt bei gleichem Strom die Flussspannung der LEDs stark an, die Farbe wird bläulicher, die Helligkeit bleibt jedoch vergleichbar. Bei aktuellen BremsLEDLichtern oder AmpelLEDLampen werden die LEDs dermassen gestresst, das ihre Lebensdauer nicht grösser ist, als die einer (professionell langlebigen, also nicht der als Haushaltsramsch verkauften) Glühbirne. Also vergesst besser die 'LED-Taschenlampen' oder gar LEDs als Zimmerbeleuchtung, Halogen ist billiger und einfacher zu verwenden, denn richtig helle LEDs von http://www.luxeon.com/ (LumiLEDsLighting) oder http://www.nichia.com/ (NCCW002E) oder http://www.osram-os.com/ (LA W57B, LY W57B) mit 1 Watt Aufnahmeleistung sind leider sauteuer, ebenso wie die Linienlampen http://www.advancedillumination.com/ . Lediglich wenn man farbenreines Licht haben will, das man aus einer weissen Lichtquelle erst mühsam per Farbfilter erzeugen müsste, steht eine LED besser da, 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). Beim http://www.mood-light.com/ strahlen je 7 superhelle rote/grüne/blaue 5mm LEDs seitlich in ein Kachelviertel, macht 5 Watt LED-Input, Rest versackt in der uC-gesteuerten PWM-Elektronik. Die LEDs kosten bei Reichelt 184 EUR. 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, weil 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.

> Wie rechnet man Candela in Lux um ?

Von: Rof 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. Ein LEDs von 1,7cd 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 :-))

Zum Vergleich ein paar Taschenlampenbirnen von Farnell:

 Halogen 2.8V/0.85A: 35 Lumen 14.7 lm/W
 Xenon 2.4V/0.85A: 12 Lumen 5.9 lm/W (merkwürdig schlecht, aber
   das hängt auch stark von der geplanten Lebensdauer ab, über die
   leider nichts im Katalog steht, die aber hier gut zu sehen ist:
   http://www.mgg-lamps.de/d/produkte.htm)
 Krypton 2.4V/0.50A: 10 Lumen 8.3 lm/W
 Normal 2.5V/0.30A: 6 Lumen 8 lm/W
 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 OStar LE W E3B: 21V/0.35A typ 280 Lumen 38 lm/W

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) Beleuchtung von 4m2 erforderlich, oder 120 LuxeonStar-LEDs oder 8000 5mm LEDs oder 1500-4500 Watt LED Licht. LEDs sind also völlig ungeeignet.

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. 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. Zwischen LED und Spannungsquelle kommt dann ein Widerstand, der den Strom auf die benötigten 20mA begrenzt.

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, das 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.

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. 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
   |  R1  |2   |3    |A  |  -|>|- = SB120 oder 1N5817, notfalls 1N4148
  +|  | +--------+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
   |  R1 2| 3| |5    | LED |
  +|  | +--------+8  |  |  |+
  9V  +-| LT1073 |---)--+ 47uF
   |   1+--------+   |  R2 |
   |         |4      |  |  |
   +---------+-------+--+--+

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 L6920 von http://www.st.com/ reicht wohl nicht ganz. Bleibt nur der LT1305. Der TPS61030 schafft 5W Stars. Ebenso Linear's LT1618 mit bloss 50mV Feedback, zu dem verhindert er gleichzeitig Überspannung. 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.

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

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  R      |
   1N4148|   +--(-----|I NMOSFET (bei weniger als 9V Betriebsspannung nimm LogicLevel)
   +-|<|-+   |  +--+   |S
   |     |   >|-+-|<   | 2 gleiche NPN (BC847BS, LM394N, CA3046)
   |   Poti--+  E  +---+
   |     |           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   |
   |  |    2|-+-R-+
 Poti-|3 4  |     |
   |  +-----+   Shunt für 0.2V Spannungsabfall bei Nennstrom
   |     |        |
   +-----+--------+--  Masse

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 nehmen können). Brauchen die LEDs mehr Spannung (5W Luxeon Star oder mehrere pro Strang in Reihe) kann der LM10 bis 40V (statt 7V beim LM10C) 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

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

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

Also nutzt man besser den Blindwiderstand eines Kondensators an Wechselstrom und nimmt einen 270nF X2 Kondensator (120nF für 10mA LED, 27nF für 2mA LED, 470nF wenn eine 20mA LED antiparallel mit einer einzelnen Diode anstelle des Brückengleichrichters verwendet wird) parallel zu 1M5/0.25W und in Reihe mit 1k/0.6W Sicherungswiderstand an einen B250C800 Brückengleichrichter an dem die 20mA LED hängt. Das ergibt geringere Verluste.

 ~ o--1k/0.6W--+------270nF/X2------+--|>|--+--|<|--+--o ~
               |                    |       |A      |
               |                    |      LED      |
               |                    |       |K      |
               +--470k--470k--470k--+--|<|--+--|>|--+    4 x 1N4148

Zudem fordert VDE eine zusätzliche Plastikabdeckung, da die LED keine ausreichende Isolierwirkung hat. Nimm also gleich eine Glimmlampe :-) die braucht nicht mal 1mA

> Wie schliesst man Optokoppler und Lichtschranken an ?

              +---+
+5V ----------|A C|--+--2k2-- +5V
out --220Ohm--|K B|  +------- in    (oft auch 470R und 4k7, wird aber langsamer)
              |  E|---------- Masse
          LED +---+ Phototransistor

Lichtschranken lassen sich durch Umgebungslicht stören, wenn man das Licht nicht moduliert. Dafür eignet sich z.B. ein NE/LM567C oder der neuere LMC567 (Bauteilewertanpassung nach Datenblatt) als kombinierter Sender/Empfänger (aus Elektor 7/8 98), der Empfänger reagiert dann nur auf Licht passender Frequenz:

  +---+--+----------------+------+--+-- +5V
 E|  4k7 |           +----+---+ 1M 220R
  >|--+--(--4k7---+--|5   4  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

Das steuernde IC (meist ein Microcontroller) muss also ausreichend Strom liefern können. Teste mal (mit einem 1k Poti), bei welchem Strom (bei Display mit gemeinsamer Anode von +5V in einen auf LO geschalteten Ausgang und bei Displays mit gemeinsamer Kathode von einem HI Ausgang nach GND) der Ausgang auf 1V von seiner Versorgungsspannung weggezogen wird. Bei M Segmenten und N Digits entsteht dabei schon alleine für die Segmente eine Verlustleistung von M*N*10 [mW], also bei einer 4-stelligen 7-Segment Anzeige mit Dezimalpunkten 0.32W. Mehr Strom sollte man also nicht entnehmen, die IC-Hersteller werden gar nur den Maximalstrom für 0.8V angeben.

Bei den Digitleitungen werden daher i.A. externe Verstärker benötigt. Displays mit gemeinsamer Kathode schaltet man nach Masse mit NPN Einzeltransistoren wie BC368/BC338 oder NMOSFETs wie IRF7401. Darlingtons wie BC517 und Darlington Treiber-ICs wie ULN2003 haben einen zu hohen Spannungsverlust von bis zu 1.6V. Man nimmt besser saturated driver wie TPIC2701 (TI) und TD62381/2 (Toshiba).

Displays mit gemeinsamer Anode brauchen eine Verbindung nach Plus entweder mit PNP Einzeltransistoren wie BC369/BC328 oder PMOSFETs wie BS250. Source Treiber wie der UDN2981 oder TD62783/4/6 sind nicht so der Hit weil deren Darlington NPN Emitterfolger zu 2V Spannungsverlust führt. Sie sind eher vorgesehen, wenn man das Display sowieso mit höherer Spannung betreiben muss z.B. wegen mehreren LEDs in Reihe.

Bei einer 4-stelligen 7-Segment Anzeige mit 10mA/Segment für Normalhelligkeit fliessen also 40mA pro Segment, und 320mA pro Digit (wenn alle Segmente der Stelle AN sind). Bei 120 Ohm Basisvorwiderstand fliessen 32mA Basisstrom. Also noch mal zur Erinnerung: Bei untenstehender Schaltung werden ca. 40mA an den Anschlüssen benötigt. Das ist mehr als die Datenblattangabe der meisten uC erlaubt.

        +---------------+
 --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.

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 Delon Schaltung erlaubt:

         +--|>|-- Zeile1 -----------------|>|--R--+
         +---R--------- Multiplexsignal   LED     |
 o--+ +--+--|>|--+--+-- Betriebsspannung          |
    S|S          |  C            Segmentausgang --+
    S|+----------)--+-- Masse (20mA bei 10mA LED) |
    S|S          |                                |
 o--+ +--+--|>|--+                                |
         |4*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). 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. Oder den billigeren und leichter beschaffbaren ICM7218A, der bringt aber nur 3.8mA/LED und ist nicht wirklich seriell anschliessbar.SAA1064 geht notfalls auch. Wie man 64 LEDs an 9 Leitungen hängt oder 56 an 8 zeigt

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 TPIC6B595 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) 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 -+---+   +------------270R-+
  |   |   |   | +-------+  A K  |
 R1 +-------+ | |     Q0|--LED--+
  +-|DIS    | | |     Q1|--LED--+
 R2 |       | | |     Q2|--LED--+
  +-|TRG OUT|-+-|CLK  Q3|--LED--+
  +-|THR    |   |     Q4|--LED--+
  C +-------+   |     Q5|--LED--+
  |     |       |     Q6|--LED--+
  +-----+-------|/EN  Q7|--LED--+
  |             |     Q8|----+
 GND         +--|RST  Q9|--  |
             |  +-------+    |
             +---------------+

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

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 in Reihe
  |||||||   |||||||A
  RRRRRRR   RRRRRRR  <- passender Vorwiderstand
  |||||||   |||||||
 +-------+ +-------+ 40106
 | 40110 |-| 40110 |-o<|--+--47k--+--10k-- VCC
 +-------+ +-------+      47n  Taster +1
   |    |    |    |      GND     GND
   |    |    |    +--o<|-- ... Taster setzen 1
   |    +----)-------o<|-- ... Taster setzen 10
   +---------+-------o<|-- ... Reset

Und elektronische Würfel:

Empfänger:

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 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.

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).

Für bestimmte Ausgangsspannungen tun es Festspannungsregler-ICs sehr gut. 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, 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 100nF   |   100nF
    S:S | +-|<|-+   |    |     |     |
 o--+ +-+---|<|-+---+----+-----+-----+-- GND
(Trafo, Gleichr. und Elko = Steckernetzteil)

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

Wenn man eine positive und eine negative Versorgungsspannung braucht, reicht ein Trafo. Wenn er 2 Wicklungen oder eine Wicklung mit Mittenanzapfung hat, geht

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

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

 +--+-------|>|-+-+- + (7805)
 |  |           | |
 |  |     +-|>|-+ C1
 |  |     |       |
 S  +-----)-|<|---+
 |  |     |       |
 +--(-----+-|<|---+- M
    |     |       |
    |     C2      C3
    |     |       |
    +-|<|-+-|<|---+- - (79L05)

48V Phantomspeisung aus 2 * 18V Trafo
 +-|>|-+--|>|--------+-- + (LM317 für 48V, 20mA)
 |     |             |
 |     C4            C3
 |     |             |
 +--+--(--|>|--+--+--)-- + (7815)
 |  |  |       |  |  |
 S  |  +--|>|--+  C1 |
 |  |  |          |  |
 +--)--)----------+--+-- Masse
 |  |  |          |
 S  +--)--|<|--+  C2
 |     |       |  |
 +-----+--|<|--+--+----- - (7915)

48V Phantomspeisung aus 2 * 24V Trafo
    +-|>|-+--|>|--------+-- + (LM317 für 48V, 20mA)
    |     |             |
    |     C4            C3
    |     |             |
 +--(--+--(--|>|--+--+--)-- + (7815)
 |  |  |  |       |  |  |
 S  |  |  +--|>|--+  C1 |
 |  |  |  |          |  |
 +--+--)--)----------+--+-- Masse
 |     |  |          |
 S     +--)--|<|--+  C2
 |        |       |  |
 +--------+--|<|--+--+----- - (7915)

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

   Trafo  4*1N4001      +-----+
 o--+ +---+-|>|-+----+--|LM317|--+---+-- OUT
    | |   |     |    |  +--+--+  |   |
    S:S +-(-|>|-+ +  |     |    240R |
    S:S | |    Elko 100nF  +-----+  4u7
    S:S | +-|<|-+    |   Poti5k      |
    | | |       |    |     |         |
 o--+ +-+---|<|-+----+-----+---------+-- GND

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.

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, ist die Formel ganz einfach:

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.

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 Trafos mit niedrigem Innenwiderstand.

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.

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 Delon-Schaltung: Faktor 1.2
 1 Wicklung 4 Dioden Graetz Brückengleichrichter: Faktor 1.8
 1 Wicklung 2 Dioden Villard Spannungsverdoppler: Faktor 4

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

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 Sicherungen sekundär angezeigt.

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.

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.wird NICHT heiss, weil er 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

> 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 !

Elektor Juni 2005 zeigt auch eine Lösung, Spannungen um den Nullpunkt messen zu können ohne eine galvanisch getrennte Versorgungsspannung zu benötigen:

      +5V
        |
 GND --|+\
       |  >---+
     +-|-/    | B+
     |  |  +-----+
     +--(--|InLo | Panel
 In ----(--|InHi | Meter
        |  +-----+
        |     | B-
 -5V ---+-----+

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 von Infineon, Datenblatt des LM675 von http://www.national.com/ ). 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:

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

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. 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).

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 notwendigen X2 Kondensatoren sind teuer und gross, die ICs noch teurer und nicht ausreichend robust gegen die Widrigkeiten eines realen Stromnetzes und alle Varianten reagieren sauer auf hochfrequente Signale im Netz (Rundsteuersignale, Powerlinemodems) und sollten daher eigentlich eine Drossel vorgeschaltet bekommen, die ab 60Hz zu dämpfen anfängt und leider ebenso gross wie ein Trafo wäre. Nimm also doch besser einen kleinen Trafo, der ist nicht nur wesentlich billiger, sondern auch sicherer und unterdrückt noch kostenlos Netzstörungen.

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"

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. Da 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, bei der Klixon heizt der Vorwiderstand einen Bimetall. 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.

Das Solarmodul ist über eine Diode, welche u.A. verhindern soll, dass sich Nachts die Batterie in das Modul entlädt, an den Akku angeschlossen. Über dem Modul ist ein LeistungsMOSFET angeordnet, der bei Erreichen der Ladeschlussspannung des Akkus das Modul kurzschliesst. Da bei Spannung=0 der Strom fast egal ist, entsteht dadurch keine nennenswerte Verlustleistung, weder im Solarmodul noch im MOSFET.

      +--------+--|>|---+------+
      |        |    +---+---+  |
 Solarmodul MOSFET--|ICL7665| Akku
      |        |    +---+---+  |
      +--------+--------+------+

Der ICL7665 enthält einen zweiten Komparator und kann damit gleichzeitig einen Tiefentladeschutz für den Akku durch Lastabwurf mit einem NMOSFET in der Masseleitung zum Verbraucher machen. Siehe Datenblatt.

Die besseren Solarladeregler verwenden einen Schaltregler und arbeiten im maximum power point (MPP tracking, entnimmt also der Solarzelle so viel Strom, das ihre Spannung nur so weit zusammenbricht, das die entnommene Leistung gerade maximal ist) so lange der Akku noch nicht seine Ladeschlusspannung erreicht hat, und wandelt die Spannung (meist per StepUp) in die gerade aktuelle Akkuspannung um. Hat der Akku seine Ladeschlusspannung erreicht, wird aus der Solarzelle dramatisch mehr oder drastisch weniger Strom entnommen, so das sich ihr Arbeitspunkt so verschiebt, das sie nur noch die benötigte Leistung liefert, bei randvollem Akku bis hin zum Kurzschluss- (oder Leerlauf)betrieb in dem die Solarzelle keine Leistung mehr liefert.

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

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

 +----+
 |    |--Phase1--+
 |    |          |
 | ULN|--Phase2--+--+
 |2003|             |
 |o.ä.|--Phase3--+--+-- +5V
 |    |          |
 |    |--Phase4--+
 +----+

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

 Vollschritt

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

 Halbschritt

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

 Mikroschritt

  Phase 1 sinus
  Phase 2 cosinus

Schrittmotoransteuerung

 A2919S A3957S A3962S A3964S A3966S A3972SB A3955 Allegro Microsystems Inc
 AN6664S AN6668NS AN8208S Matsushita, Panasonic
 BA6343 BA6845FS BA6846FS BA6846FV Rohm Co Ltd
 CS279 CS293DN16BW CS3710M15 CS3717 CS3770 CS4161 CS8441N8 CS8442N8 Cherry Semiconductor Corp
 HA13421A HA13475P Hitachi America
 IP293 Semelab PLC
 KA2820 KA3100D Fairchild Semiconductor Corp Samsung Electronics Inc
 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 Electronics America Inc
 MC33192DW Motorola Semiconductor Products Inc
 MC3479 ST Microelectronics Motorola Semiconductor Products Inc ON Semiconductor
 MTD1110 MTD1120 MTD2001 MTD2003 MTD2005 MTD2007F MTD2009J Shindengen Electric Mfg
 PBL3717A ST Microelectronics
 SAA1027, SAA1042 Philips
 SDK03M SI7230M SI7500A SLA7020M SLA7021M SLA7022MU SLA7024M SLA7026M SLA7027MU SLA7029M
 SLA7042M SLA7044M SMA7022MU SMA7029M Allegro Microsystems Inc
 http://www.allegromicro.com/ic/motor.asp
 SN754410NE Texas Instruments Inc
 STK6713 STK672 Sanyo Semiconductor Corp
 TA7289 TA7774 TA8068L TA8415P TA8430AF TA8435H TA8529F TB62200 TB6504F
 TB6512AF TB6528P Toshiba Electronic Components Inc
 http://www.semicon.toshiba.co.jp/eng/solution/mtele/moter/steping.html
 TCA3727 Infineon Technologies AG
 TD6330BP Toshiba Electronic Components Inc
 TEA3717DP TEF3718 ST Microelectronics
 TLE4726G TLE4727 TLE4728G TLE4729G TLE5250 Infineon Technologies AG
 UC1517 UC1717J UC3517 UC3717 UC3770 Unitrode Corp
 UCN5804B UCN5804LB UDN2916 UDN2917EB UDQ2916 Allegro Microsystems Inc
 UPD16803GS UPD16808GS UPD16813GS UPD16814GS UPD16818 UPD16833 UPD16835 NEC Electronics Inc

a) einfache Gläser aus Uhren und Taschenrechnern 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 AN587 von http://www.microchip.com/), geht noch bei 2-fach gemultiplexten (http://www.zilog.com/docs/z8/appnotes/lcd_apnt.pdf und auch AN587) und sollte bei mehrfach gemultiplexten mit speziellen LCD-Treiberchips wie PCF211x/8566/8577 von http://www.semiconductors.philips.com/ 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, aber fast alle Leute haben Probleme damit, weil sie das Timing bei der Initialisierung nicht einhalten oder keine negative Kontrastspannung bei Typen mit erweitertem Temperaturbereich anlegen. 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 0x30. Das geht auch, wenn das Display schon im 4-bit Modus war. Dann kommt ein 0x01 (in 2 Nibbles). 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. Der Controller http://www.semiconductors.philips.com/acrobat/datasheets/pcd8544_1.pdf ist per SPI ansteuerbar:

c) Bei Grafikdisplays aus Laptops ist jedes Display anders. 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--+--|-/-Poti-+       |
   10k  |    |          |
    +---+----+----------+

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.

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        pos pos  I+
 II       pos neg  I-
 III      neg neg  III-
 IV       neg pos  III+

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 fünfte die 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 sechte die Betriebsspannung

 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

 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%

 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%

 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

 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

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

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.

Dioden

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

> 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 dann 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

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 Megaohmwiderstand an Nennspannung legen, bis sie sich aufgeladen haben, 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.

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. Mehr Strom können die Ultracaps von http://www.maxwell.com/ultracapacitors/ und http://www.epcos.com/ mit 2700F/2.3V oder 470F/13.8V, erhältlich bei http://www.rs-components.com/. Bei Panasonic SD zeigt die Spitze der Dreiecke auf den Minuspol.

4. Folienkondensatoren

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

Y1: Verwendung zwischen Phase und nicht geerdeten Geräteteilen (Kurzschluss wäre tödlich) Y2: Zwischen Phase und Erde (Kurzschluss tödlich wenn Erdung defekt) X1: Zwischen Phase und Null bis 4kV (Kurzschluss löst Sicherung aus) X2: Verwendung zwischen Phase und Null bis 2.5kV (Kurzschluss löst Sicherung aus)

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:

> Ich suche engtolerierte und temperaturstabile Kondensatoren

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

HF-Kondensatoren geringer Toleranz und hoher Güte

Tantalperlen:

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:

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.

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, 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/, 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

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. http://www.vega.com/frame_d.htm http://home.t-online.de/home/jens.dietrich/seite16.htm

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

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).

Für in KFZ eingebaute Geräte gilt das e-Zeichen mit zusätzlichen Anforderungen.

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. 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-Entwicklungsboards. 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). Die angekündigten Kosten sind immens und übersteigen den mit dem Verkauf zu erzielenden Gewinn bei Weitem. Auch wer wenig produziert, bekommt eventuell grosse Mengen an Elektronikschrott zur Entsorgung vorbeigebracht. Zur Entsorgung können sich viele Kleinanbieter zusammenschliessen, die Anmeldung muss jedoch jeder selbst durchführen und bezahlen. Ob er das in jedem EU-Land tun muss, in das er verschicken möchte, ist noch ungeklärt. Wenn man bedenkt, das in das System auch die Millionen Tonnen von Altgeräten einfliessen, sollten kleine Hersteller gar keine Rolle spielen und ausgenommen werden. Mal sehen, was kommt, denn die Mitarbeiter vom EAR sind auch absolut ahnungslos. Bisher hat sich nur die Hälfte der Hersteller angemeldet, eine ganze Reihe haben ihre Produktion eingestellt.

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 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.

         Gleichrichter  Schalter
 Dynamo --+---|>|-+--+--o/o--+-------+
          | +-|>|-+  | +     |       |
          | |       Akku   Lampe Rücklicht (6V)
          +-(-|<|-+  | -     |       |
 Masse -----+-|<|-+--+-------+-------+ (NICHT Rahmenmasse)
           5*1N4001

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.

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. 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 ist hier beschrieben http://www.funkschau.de/heftarchiv/pdf/1998/fs01+02/fs9801081.pdf 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 Weiteres: http://oedv.at/news/1997/0197a.htm http://www.kriechhammer.at/ecs/

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|------------------+ VCC
    |         +--+--+                  |       on/off
    +-10k-+------(---------------------(----------+
    | +---+--+   |   1N5404    VIN +---+---+ CHG  |
 o--+-|LM2576|-+-(-L-+-|>|-+-R1-+--|ICS1700|-4k7-|< BC547
30V | +-+--+-+ | |  Elko  Akku  R2 +---+---+      |E
  Elko  |  +---(-+---(-----+----+------+----------+
    |   |  FB  +-|<|-+   Shunt (0R4 = 3A Ladestrom)
 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/ .

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.

> LiIon

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), was nicht so einfach ist. Nimm einen fertigen LiIon Ladechip, falls er nicht schon im Akkupack eh enthalten ist. Der kümmert sich auch um den Rest wie den Tiefentladeschutz. Ein LiIon-Akku geht sofort kaputt, weil sich Lithiumionen in die Metalloxidelektrode einlagern die dabei an Volumen zunimmt und zerbröselt, wenn er unter eine bestimmte Spannung entladen wird, auch durch Selbstentladung, also rechtzeitig bei meist 3.0V abschalten und gleich wieder aufladen. LiPolymer sind letztlich LiIon Akkus ohne Hülle, also nichts prinzipiell anderes, und werden genau so behandelt. Ob 3.6V oder 3.7V als Nennspannung angegeben wird, ist letztlich egal, nur die Ladeschlussspannung von 4.1, 4.2 oder 4.3V darf nie überschritten werden. Eine niedrigere Ladeschlussspannung verlängert angeblich die Akkulebensdauer signifikant.

> 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 und c't 23/2002 S. 193. Rayovac verwendet Chips von Benchmarq http://www.ti.com/ BQ2902/2903, auch AppNotes, nach Alkali suchen.

> 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. Hat das Netzteil 3 Leitungen (Masse, Versorgungsspannung, Ladespannung) ist meist die Ladespannung strombegrenzt, die Versorgungsspannung nur gegen Kurzschluss geschützt.

> Mein Batteriehalter schmilzt beim Laden weg

Verwende Batteriezellenhalter von Bulgin (bei Conrad, Farnell, RSOnline), die halten bei Lötfahnenanschluss bis 20A aus.

     Einschalttaster (Schliesser)
 +Akku --+--o/o--+--- +Ub
         |       |
         +--o/o--+ Relaiskontakt
             :   |
         +--Rel--+
         |       |
         +--|>|--+ Freilaufdiode
         |       |
         |    +-----+ Unter-
         +----|     | spannungs-
      Ausgang +-----+ sensor
                 |
 -Akku -----o-o--+--- GND
     Ausschalttaster (Oeffner, oder als Schliesser der den Ausgang des Unterspannungssensors mit GND verbindet)

  +---+---+---- 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--+-------+
   |      |   Schaltung
   |  +-------+   |
 Akku |ICL7665|--|I NMOSFET (ggf. LogicLevel)
   |  +-------+   |S
   |      |       |
   +------+-------+

Suche nach 'Fuel Gauge/Gas Gauge' von Benchmarq bei http://www.ti.com/ wie BQ2010 und SAA1501 bei Philips.

Einige Akkuladegeräte:

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, D998, F830, H945 oder K1117 die in keinem Katalog zu finden sind. Fügt dann ein 2S, IR, KT oder B vor die Typennummer und sucht im Katalog erneut, denn asiatische Hersteller lassen gerne das 2S weg, Koreaner das KT, Europäer manchmal das B und International Rectifier das IR. Aber glücklicherweise gibt es kaum Nummernüberschneidungen. Die obigen Typen sind also 2SA1015, BC557, 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, 350V.

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

Wenn die Stromverstärkung eines Transistors eher egal ist (5 reicht), aber man besonders niedrige Vcesat haben möchte, kann es sinnvoll sein, einen bipolaren Transistor mit vertauschen Emitter und Collector zu betreiben. Allerdings kann die BE-Diode meist nur 5V ab. Auch die Transitfrequenz ist in dieser Betriebsart wesentlich höher.

> Kann man MOSFETs zur Leistungssteigerung parallelschalten ?

Von: Rolf Zimmermann

MOSFETs als Schalter betrieben kann man ohne Symetrier-R parallel schalten. Der 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...). 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
      +-|-/  C   | +-|-/  C   |
      +------+-R-+ +------+-R-+
                 R            R
                 |            |
                 +------------+-- SS

           +---+- +12V
          1k   |
           +--|<  BC337=2N4401
           |   |E
           |   +- MOSFET Gate
 BC547=    |   |E
 2N3904    +--|<  BC327=2N4403
 in --1k--|<   |
          E+---+- GND (Bezug MOSFET Source)

> 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.

Alle im Auto eingebauten Schaltungen brauchen eine E1 EMV Zulassung nach EU Richtlinie 95/54/EG http://www.jur-abc.de/de/31300101.htm .

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.

Immerhin ist im Auto an Klemme 30 (meist rot) Dauerplus und an Klemme 15 (meist schwarz) Plus über Zündung und Klemme 1 (meist braun) ist Masse.

Für einfache Anwendungen reicht es oft, nur die Stromzufuhr gegen zerstörerische Spannungsspitzen abzublocken. Vom Autoakku über eine Sicherung (die brennt zum Schutz der Transil durch, wenn die Spannung länger ausserhalb des zulässigen Bereichs liegt, und muss ansonsten den Kurzschlussstrom des Spannungsreglers aushalten) und eine Drossel (47uH, die hemmt Nadelimpulse die wegen dem ESL vom Elko nicht geglättet werden und die der Spannungsregler nicht mehr ausregeln kann sondern glatt durchlassen würde) an einen an Masse geschalteten 14V Varistor (der ab 20 bis 30V schützt, ggf. S10K20 für -.10 von Pollin), oder eine Transil (leistungsstarke Z-Diode, intern anders aufgebaut) die verhindern für den Elko und Spannungsregler zu hohe Spannung). Von dort über eine (Schottky-) Diode, die verhindert, das der Elko von vorne entladen oder gar umgepolt wird, und so eine Chance hat, kurze Spannungsausfälle zu überbrücken, an den Eingangselko, hinter dem dann ein Linearregler (L49xx von http://www.st.com/ , LM2931 von http://www.national.com/ , er muss halt bei einer Eingangsspannung von 7.3V immer noch seine Ausgangsspannung liefern können, wenn das angeschlossenen Gerät auch beim Anlassen nicht ausgehen soll, ansonsten kann man von 10.5V ausgehen) oder Schaltregler angebracht wird.

           2A              SB340      7805    +5V/1A
           1A    Drossel  1N4001     78M05    +5V/500mA
                                    +------+
 UBat --Sicherung--47uH--+--|>|--+--|Regler|--+--
                         |       |  +------+  |
             Transil P6KE22A 220uF/35V  |   100nF
                         |       |      |     |(siehe Spannungsregler-Datenblatt)
 Masse ------------------+-------+------+-----+--

                       +-|>|- +5V
                       |
Eingang --10k--+--10k--+--| 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 .

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: http://www.ntalk.de/Dokumente/Ftp/Bilder/Netzteil1.jpg http://www.ntalk.de/Dokumente/Ftp/Bilder/Netzteil2.jpg

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 von http://www.linear.com/, 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. 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 Coloumb x Frequenz = Strom, x Sperrspannung = Verlustleistung die wegen dieser Ladung irgendwo im Schaltregler verbraten wird. Eher HFA04TB60, 8ETH06, MUR1620). Siehe AN849 des MAX1856.

Spulenberechnung für alle SMPS Topologien:

Hobbytaugliche Grundlagen für DC/DC-Wandler um 100 Watt

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).

Oszillogramm am Ausgangskondensator hinter der Spule:

    |         |    hoher Peak-Strom = Schaltzeit der Diode
    |         |
   /|        /|   horizontaler Versatz = ESR (effektiv bei Schaltfrequenz)
  / |       / |
 /   \     /   \  Schräge = Ripple = effektive Kapazität (bei Schaltfrequenz)
/     \   /     \    etwas überlagert mit Spannungsabfall durch Strom am ESR
       \ |       \
        \|        \  abklingende Sinusschwingung = Klingeln auf Eigenresonanz
         |
         | überstehende Nadeln = Streuinduktivität

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. 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. 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 das 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.

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 (AIC1563), 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.

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, SG3525), und am Ausgang mit schnellen Dioden (UF4004) gleichrichtet (Delon oder Grätz Gleichrichter). 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. der Hälfte der 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 die 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: Uneffektive Abwandlung eines Buck-Reglers durch einen zusätzlichen Kondensator im Strompfad, damit er sowohl step-up als auch step-down wandeln kann. Nimm lieber Buck-Boost oder Trafo, die brauchen eh weniger Bauteile. SEPIC lohnt nur manchmal, wenn man durch iohn einfache fertige Spulen statt eines speziell gewickelten Trafos verwenden kann.

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 Kondensataor C. Die in C aufgefangene Energie wird dann in einem Widerstand R verheizt. Ein guter Teil (Impulsanfang, C wirkt niederohmig) geht aber auch über C zurück in den Eingang, wird also effektiv recykelt. Diese Schaltung aus Diode und RC-Glied heisst Snubber:

 U --+--+-----+
     |  |     |
     R  C     S
     |  |     |
     +--+-|<|-+
              |
            -|<
              |