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Elektrolytkondensator
Elektrolytkondensatoren gehören zu den gepolten Kondensatoren. Die Anodenelektrode besteht dabei aus einem Metall, auf der durch anodische Oxydation eine Oxidschicht erzeugt wird. Diese Oxidschicht bildet das Dielektrikum. Die Kathode wird durch ein Elektrolyt gebildet, welches die Anodenstruktur umspült.
Durch den inneren Aufbau haben Elektrolytkondensatoren eine relativ hohe Kapazität bezogen auf ihr Bauvolumen. Daher eigenen sie sich besonders als große Energiespeicher. Im Schaltplan wird die Anoden eines Elektrolytkondensators mit eine ‚+‘ gekennzeichnet. Auf dem Kondensator wird zumeist die Kathode markiert.
Elektrolytkondensatoren dürfen nur mit Gleichspannung betrieben werden. Eine überlagerung durch eine Wechselspannung ist zwar möglich, darf aber nicht zur Umpolung des Kondensators führen, da andernfalls das Dielektrikum beschädigt oder zerstört werden kann. Hierbei ist die Gefahr eines Brandes bzw. einer Explosion gegeben.
Spule
Spulen sind ebenfalls Vertreter der passiven Bauelemente. Neben den Kondensatoren bilden sie die zweite große Gruppe der Energie-Speicher. Eine Spule besteht in der einfachsten Form aus einem aufgewickelten Draht. Fließt nun ein Strom durch den Draht, wird in der Spule ein Magnetfeld erzeugt. Die wichtigste Eigenschaft der Spule wird Induktivität genannt und in der Einheit Henry angegeben. Die Induktivität einer Spule hängt im Wesentlichen von der Anzahl der Wicklungen und dem Material des Körpers ab, auf den der Draht gewickelt wird.
Auch für Spulen gibt es vielfältige Anwendungsbereiche. In der Signalverarbeitung werden sie als Filterelemente oder in Schwingkreisen verwendet. In Relais werden sie als Elektromagneten benutz, um einen Schaltvorgang auszuführen. In Motoren lassen sich mit Spulen das rotierende Magnetfeld erzeugen, welches dem Motor die Drehbewegung einprägt.
In dieser Anwendung wird eine Spule als Energie-Speicher in einem Schaltregler verwendet, der eine konstante Versorgungsspannung aus der Batterie-Spannung erzeugt.
Widerstand
Ein Widerstand ist eines der einfachsten passiven elektrische Bauelement. In elektronische Schaltungen wird der Widerstand beispielsweise dafür verwendet, den Strom zu begrenzen, die Spannung zu teilen, Arbeitspunkte einzustellen oder auch definierte Impedanzen zu erzeugen.
Widerstände gibt es in vielen unterschiedlichen Bauformen und Materialien. In dieser Schaltung kommen zumeist Widerstände in der SMD-Bauform 0603 zum Einsatz. Es handelt sich um Metallschicht-Widerstände. Diese Widerstände zeichnen sich durch eine hohe Belastbarkeit bei kleiner Bauform aus. Sie besitzen eine geringe Temperaturabhängigkeit und lassen sich mit großer Präzision fertigen.
Metallschicht-Widerstände sind aufgrund ihrer guten Eigenschaften der am häufigsten verwendete Widerstandstyp in der Industrie. Es ergeben sich hohe Produktionsmengen, die sich positiv auf den Preis auswirken.
Diode
Dioden gehören zu den Halbleiterbauelementen. Sie bestehen aus einem pn-übergang, also einem übergang zwischen einer p-dotierten und einer n-dotierte Halbleiterschicht, oder einem Metall-n-übergang. Dioden lassen sich in 3 Bereichen betreiben: Durchlass-, Sperr- und Durchbruchbereich.
Eine Funktion von Dioden ist die Gleichrichtung von Wechselspannungen. Hierbei werden die Dioden abwechselnd im Durchlass- und Sperrbereich betrieben. Der Stromfluss durch die Diode ist dabei nur in eine Richtung möglich. Diese Dioden werden auch als Gleichrichterdioden bezeichnet.
Eine andere Klasse bilden die Zener-Dioden. Diese Dioden werden im Sperr- bzw. im Durchbruchbereich betrieben und werden für die Spannungsstabilisierung oder als Referenz-Spannungsquelle verwendet.
Weiterhin gibt es eine Vielzahl jeweils spezialisierte Dioden-Typen wie Suppressor-, TVS- , Shottkey- oder Kapazitäts-Dioden. Diese kommen in Anwendungen für Schaltregler, überspannungsschutz oder Hochfrequenz-Schwingkreisen zum Einsatz.
In dieser Anwendung werden Dioden bspw. für Dioden-Logik verwendet. Mit der gleichrichtenden Charakteristik der Dioden, lassen sich logische UND- bzw. ODER-Verknüpfungen erzeugen.
LED
LED sind eine besondere Form von Dioden. LED steht für „light emitting diode“. Wird eine LED in Durchlassrichtung betrieben, so werden an der Sperrschicht Photonen emittiert. Je nach Dotierung der Halbleitermaterialien wird also Licht in bestimmten Wellenlänge abgestrahlt. Es lasse sich LED erzeugen, die im infraroten-, im sichtbaren oder im ultravioletten Wellenlängenbereich leuchten.
LEDs haben vielfältige Anwendungsbereiche. In vielen Fällen werden LEDs als optische Signalgeber verwendet. Dies reicht von einfachen Status-Anzeigen an Geräten bis hin zu LED-Leinwänden, die als Bildschirme verwendet werden. Fast in allen Flachbildschirmen werden LED-Matrizen als Display-Panels verwendet.
LEDs finden aber auch in der Beleuchtungstechnik Anwendung. Auch hier gibt es ein großes Feld von der Schreibtisch-Lampe über den Auto-Scheinwerfer bis hin zur großflächigen Straßen- oder Fabrik-Beleuchtung.
In der optischen Nachrichtenübertragung werden LEDs aber auch als Optokoppler oder Sendedioden verwendet. Hierbei soll eine Informationsübertragung zwischen zwei Systemen stattfinden, obwohl diese keine elektrische Verbindung haben.
In dieser Anwendung werden die LEDs als optische Anzeigen in einem Lauflicht und in einem Bar-Graph verwendet.
LED Treiber
LED Treiber gehören zu der Klasse der integrierten Schaltungen (engl. Integrated circuit - IC). Als LED Treiber lassen sich alle Bauelemente bezeichnen, die genügend Strom zur Verfügung stellen können, um eine oder mehrere LEDs zum Leuchten zu bringen.
In dieser Anwendung werden zwei unterschiedliche ICs als LED Treiber verwendet. Zum einen LM3914. Dieser Baustein ist ein sogenannter DOT- bzw. Bar-Graph Display Treiber. An ihm lassen sich bis zu 10 LEDs betreiben. Es können aber auch mehrere Bausteine kaskadiert werden. Der LM3914 wird verwendet, um einen analogen Spannungswert optisch anzeige zu können. Je nach Spannung werden mehr oder weniger LEDs eingeschaltet. Mit diesem Baustein lassen sich beispielsweise Lautstärke-Anzeigen an einer Stereo-Anlage bauen.
Der zweite verwendete LED Treiber ist der 74HC4017. Hierbei handelt es sich um einen Zähler-Baustein mit 10 Ausgängen. An den 10 Ausgängen sind LEDs angeschlossen. über einen Clock-Eingang wird die innere Zähler-Logik angetrieben. Bei jedem Clock-Impuls wird der nächste Ausgang eingeschaltet. Mit diesem Baustein lässt sich also ein Lauflicht erzeugen. Auch hier sind zwei Bausteine kaskadiert. Die Ausgänge sind so verschaltet, dass des Licht nicht nur in eine Richtung läuft, sondern hin und her.
Potentiometer
Potentiometer sind variable Widerstände. Ihr innerer Aufbau ist relativ simpel. Zwischen den beiden äußeren Kontakten befindet sich eine leitende Widerstandsbahn. Diese besteht meistens aus einer Kohleschicht oder einem leitenden Kunststoff. Der mittlere Kontakt ist mit einem Schleifer verbunden, der über die Drehachse über die leitende Bahn geführt wird und so die Spannung abgreifen kann. Der Widerstandsverlauf über die Bahn kann dabei linear oder auch logarithmisch sein.
Potentiometer finden überall dort Anwendung, wo die Funktionsweise einer elektrischen Schaltung manuell variiert bzw. parametriert werden soll. Mit Trim-Potentiometern lassen sich aber auch Filter oder Schwingkreise abstimmen oder die Arbeitspunkte von Schaltungen einstellen.
In dieser Anwendung werden Potentiometer verwendet, um den Wert des LED-Bar-Graphs einzustellen bzw. um die Geschwindigkeit des Lauflichtes zu variieren.
Timerbaustein NE555
Der NE555 ist ein „Klassiker“ in der Elektronik. Es handelt sich um einen sogenannten Timerbaustein, der bereits in den 1970er Jahren entwickelt wurde. Die drei Grundschaltungen mit den NE555 sind die Monostabile Kippstufe, die Bistabile Kippstufe und die Astabile Kippstufe.
Aus diesen Grundschaltungen ergeben sich eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten für den NE555. Hierzu gehören Timer, Frequenzteiler, Kapazitätsmessungen, Schalterentprellung, Oszillatoren, Impulsgeneratoren und viele mehr.
Viele dieser Schaltungen lassen sich mit einem minimalen Aufwand an externer Beschaltung erzeugen.
In dieser Anwendung wird der NE555 als Impulsgenerator verwendet, um einen Takt für die Lauflicht-Zähler zu generieren. Die Frequenz lässt sich dabei über ein Potentiometer einstellen.
Schaltregler
Als Schaltregler werden bestimmte elektronische Schaltungen bezeichnet, die für die Stromversorgung verwendet werden. Das wesentliche Arbeitsprinzip besteht darin, über einen periodisch betätigten elektronischen Schalter einen Energie-Speicher zu laden.
Die beiden wichtigsten Vertreter sind die Abwärts- und die Aufwärtsregler. Entsprechend der Namensgebung erzeugen Abwärtsregler eine niedrigere Spannung aus einer höheren. Beim Aufwärtswandler verhält es sich umgekehrt. Es gibt auch Mischformen, die beide Betriebsarten unterstützen.
Schaltregler haben gegenüber linearen Spannungsreglern den Vorteil, dass sie einen deutlich höheren Wirkungsgrad aufweisen und zumeist viel kompakter und günstiger gebaut werden können. Daher werden sie in fast allen elektrischen Geräten als Netzteile verwendet.
In dieser Anwendung wird ein Schaltregler verwendet, um aus der Spannung von zwei AA Batterien eine stabile 5V Spannung für die restliche Schaltung zu erzeugen.
Spielanleitung
Bestücken Sie diese Leiterplatte wie ein Profi mit den fehlenden Bauteilen und gewinnen Sie bei Ihrer nächsten Bestellung satte Rabatte!
Wir haben Ihnen dazu einige wissenswerte Infos über die einzelnen Bauteile einer Leiterplatte zusammengestellt.
Klicken Sie dazu auf ein Bauteil, um die entsprechende Info-Box aufzurufen.
Spielanleitung:
Mit Klick auf START erhalten Sie oben die noch zu bestückende Leiterplatte und im unteren Bereich die Fächer mit den fehlenden Bauteilen. Diese ziehen Sie per Drag'n'Drop auf die Leiterplatte an die richtige Position. Manche müssen Sie vielleicht erst drehen, damit sie passen. Wenn Sie alles richtig bestückt haben, können Sie den Schalter anstellen – und die Dioden zum Blinken bringen. Durch Drehen der Potentiometer können Sie die Geschwindigkeit der Lauflichter rechts variieren. Wenn alle Potentiometer voll aufgedreht sind, bekommen Sie eine Anweisung, wie Sie Ihren Rabatt generieren können.
Der Rabatt ist nur anwendbar für Unternehmenskunden auf die Initial- und Rüstkosten des Produkts "Express Leiterplattenbestückung" auf unserer Website.
Wie eine Leiterplatte bei uns in Halbautomatik bestückt wird, können Sie hier in diesem Video ansehen.
