[Anfänger] Abschlussarbeit für die Realschule

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  1. Katsu

    Katsu

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    Hey Leute,
    Ich bin jetzt in der 10. Klasse einer Realschule und muss dieses Jahr ein Werkstück im Fach Technik als Abschlussarbeit machen. Hab mich dabei für 'ne Brücke mit einer "Dunkelschaltung",sprich sobald kein Licht fällt sollen Lämpchen angehen, entschieden. Nur leider hab ich absolut kein Plan davon. Die Bauteile musste ich mir selber besorgen usw. Soweit so gut, Zu meiner Frage: Müssen vor die leuchtdioden jedes mal ein Vorwiderstand? Benutze eine 9V Batterie & hatte vor ca. 12 LEDs zu verwenden. Ich hoff, ihr versteht was mein Problem ist :roll: bin gerade wirklich am verzweifeln..
    P.S: Lösungsansätze hab ich leider keine :oops:
    Gruß
    Dennis :oops:
     
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  3. patois

    patois

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    LEDs

    :eek:

    Du wirst zwar etwas überrascht sein, wenn ich jetzt als erstes die Frage stelle, welche Farbe du bei den LEDs einsetzen möchtest.

    Der Grund dafür ist, dass die in unterschiedlichen Farben leuchtenden LEDs unterschiedliche Vorwärtsspannungen aufweisen.

    Diese Vorwärtsspannungen sind relevant für die Berechnung, wieviel LEDs man in Reihe (also in einem Zweig) an eine Spannungsquelle, im vorliegenden Fall die 9-V-Blockbatterie, hängen kann.

    Sobald du hier bekannt gibst, welche Farbe du willst, geht es mit der angedeuteten Berechnung weiter.

    Greetz
    Patois

    Eine gute Seite im Internet über den Einsatz von LEDs:

    http://forum.electronicwerkstatt.de/phpBB/faq/led/#_3.2
     
  4. Katsu

    Katsu

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    Hab 2 Farben hier, rot & gelb, aber nachdem was ich gelesen hab werd ich doch wohl nur eine Farbe nehmen :? Gelb soll's dann sein :p
     
  5. patois

    patois

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    :?:

    Gelb oder Weiß ?
     
  6. Katsu

    Katsu

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  7. patois

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    Batterie oder Steckernetzgerät

    .
    Jetzt muss ich ein anderes Thema ansprechen: die 9-V-Blockbatterie

    Es ist zu befürchten, dass diese immer gerade dann "leer" sein wird, wenn du die Beleuchtung vorführen willst.

    Du solltest dir überlegen, ob du nicht ein Steckernetzgerät einsetzen willst. Vielleicht kannst du dir bei Vater oder Opa oder Onkel oder Bruder eines leihen. 12Volt Gleichspannung wäre nahezu ideal!

    Man denkt immer, dass Batterien die kleinen Ströme über einen längeren Zeitraum liefern können, aber das ist schon insofern ein Irrtum, als man für 9Volt 4 Zweige zu je 3 LEDs in Reihe aufbauen müsste, was an Strom 4 * 0,02 Amp = 80 mA aus der Batterie "saugen" würde.
     
  8. Katsu

    Katsu

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    Ich bezweifel, dass einer in meiner Familie sowas hat :? , sind die Dinger teuer? Oh man ich weiß nicht weiter, hab absolut 0 Ahnung wie ich die Schaltung hinkriegen soll >_<, nunja zurück zur LED, vor jede muss also ein Vorwiderstand mit 340 Ohm (9V-2,2V)/0,02A?

    Edit. Oh man, jetzt steh ich am Rand. http://www.elektronik-kompendium.de/for ... 215714.jpg das ist ja die Dunkelschaltung, hab aber absolut keine Ahnung wie groß die Widerstände R1 & R2 sein müssen. Ist es egal welchen Transistor & LDR verwende? Oder muss ich da etwas spezielles beachten?
     
  9. patois

    patois

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    Keine Panik . . .

    :lol:

    Keine Panik, ich zeichne dir die Schaltung auf!

    Ist vielleicht erst morgen früh fertig ... :(

    Willst du die Schaltung auf einer Leiterplatte (Platine) aufbauen und einlöten?

    Hast du schon Elektronik gebastelt oder ist dies dein erstes Werk?
     
  10. volume

    volume

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    Hey! Finde ich wirklich eine sehr coole Idee für deine Abschlussarbeit und auch sehr gut überlegt. Wünsch dir auf jeden Fall schon mal ganz viel Erfolg bei der Umsetzung :)
     
  11. Katsu

    Katsu

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    An patois:
    Verdammt! Jetzt weiß ich was ich vergessen hab!Hatte es vor ja, aber ich weiß nicht wie ich das umsetzen soll. Würde die Schaltung gerne "unter" die Brücke machen und die LED's Oberhalb beim "Fußweg", hoffe das ist vorstellbar, wenn nicht kann ich gerne ein Bild meiner Zeichnung hineinstellen. Aber langsam bezweifel ich, dass die Idee nicht möglich(für mich zumindest) ist
    :cry: Nochmal vielen Dank an patois.
    €: Jain, wir haben in der Schule schon etwas gemacht, aber unser Lehrer haut halt alles runter,sodass man kaum etwas versteht.. Wir haben bis jetzt ein Schaltbrett gemacht(Transistorgrundschaltung, Darlingtonschaltung & Später kam noch der Kondensator dazu) Aber sonst ist mein Wissen=0 :(
    An volume:
    Danke, werd ich auf jeden Fall brauchen :roll:
     
  12. #11 werner_1, 21.04.2014
    werner_1

    werner_1 Moderator

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    Hallo Katsu, es ist für alle immer hilfreich, wenn eine vorhandene Zeichnung mit eingestellt wird.

    Ich denke, wenn du die Vorwiderstände mit Drähte verlötest und einen Schrumpfschlauch rüber ziehst, sollte eine "Montage" unter der Brücke möglich sein.
     
  13. patois

    patois

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    Ein erster Schritt ist getan . . .

    .
    Da man damit rechnen muss, dass die Batteriespannung mit der Zeit etwas absinkt,
    kann man für eine stabile Schaltung nur 3 LEDs in jeden Zweig installieren.

    Dieser Schaltplan ist nun die elektrische Darstellung, also ein reiner Stromlaufplan:

    [​IMG]

    Wenn deine Brücke leichte Seitenverkleidungen hat, könntest du auf der Unterseite der Fahrbahn eine "Freiluft-Verdrahtung" mit Drähten von Diode zu Diode anbringen, wobei der Transistor in der Mitte der Brücke angebracht wäre, so dass man wunderbar die vier Zweige nach rechts und links verlegen könnte.

    Naja, da musst du noch ein wenig "hirnen" :wink:
     
  14. Katsu

    Katsu

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  15. patois

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    Der Wert 135 OHM ist der errechnete Widerstand, der bei der vorliegenden Konstellation erforderlich wäre,
    um den LED-Strom auf 20 mA zu begrenzen.

    Da Widerstände in Internationalen Standard-Größen gefertigt werden, sucht man sich den nächstliegenden Standardwert aus, was nach der mir vorliegenden Tabelle 130 OHM wäre. Um Strom zu sparen (also die Batterie zu schonen) wird man aber eher den nächsthöheren Standardwert, nämlich 150 OHM, einsetzen.

    [​IMG]

    Um sichtbar zu machen wie die Schaltung auf die erhöhten Widerstandswerte reagiert, wurde ein Screenshot von der Simulation gemacht, in welchem man die Größe der LED-Ströme ablesen kann.

    Damit die Brücke nicht abbrennt, weil eventuell die Widerstände zu heiß werden, sollte man die Verlustleistung berechnen, die in den Widerständen durch den Stromfluß erzeugt wird.

    Man liest aus dem Screenshot den dort angezeigten Strom ab, und da man den Widerstandswert des Vorwiderstandes kennt, hat man somit die zwei Größen, die man benötigt, um die gesuchte Verlustleistung zu berechnen:

    Verlustleistung P = I² * R = 0,0189² * 150 = 0,0535815 Watt

    Das Ergebnis zeigt, dass keine Gefahr für die Holzbrücke besteht.

    Das Thema Fotowiderstand muss ich leider auf später verschieben,
    da ich jetzt einen Termin außer Haus wahrnehmen muss.
     
  16. Katsu

    Katsu

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    Also erstmal Danke für die ausführliche Hilfe. Zu den Widerständen: Habe 140 OHM Widerstände nachbestellt, da ich am Anfang irgendwelche bestellt hab (340 OHM :p )

    Zum Fotowiderstand: Alles klar, ich hab Zeit. Viel Erfolg :)
     
  17. patois

    patois

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    Fotowiderstand

    .
    Leider ist das Datenblatt, das "C" für den Fotowiderstand bereitstellt, nicht sehr aussagekräftig.

    Ferner ist mir nicht klar, wie du Tag und Nacht für deine Brücke simulieren möchtest.

    Die Beleuchtungsstärke ist aber ausschlaggebend dafür, dass der LDR (Fotowiderstand) für die vorliegende Schaltung niederohmig genug wird, sonst geht bei "Tag" die LED-Beleuchtung nicht aus, weil der Transistor nicht sperrt.

    Es wird also nichts anderes übrig bleiben, als sofort nach dem Eintreffen der bestellten Bauteile die Schaltung aufzubauen, um zu sehen, ob das Schalten des Transistors klappt.

    Eine Alternative wäre der Einsatz eines MOSFET, der den Spannungsteiler nicht mit Basis-Strom belasten würde, wodurch die Justierung eines Schaltpunktes einfacher werden dürfte. Ich kann vorab schon einmal die Simulation mit einem MOSFET vorbereiten.

    Leider klafft zwischen Theorie und Praxis oftmals eine Lücke ...

    Greetz
    Patois
     
  18. patois

    patois

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    Alternative: MOSFET

    .
    [​IMG]
     
  19. bigdie

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    Man setzt immer den nächst höheren Wert ein, sonst wird der LED Strom zu hoch. Außerdem muss man immer mit der höchsten Spannung messen. Ein voller 9V Block kann durchaus 9,7V haben.


    In diesem Fall ist eher der Transistor als die Widerstände das Problem. Da diese Schaltung kein Schlagartiges schalten ermöglicht, wird der Transistor bei "Dämmerung" teilweise durchgesteuert, was eine Große Verlustleistung bedeutet. Besser wäre an dieser Stelle eine Schmidt Trigger Schaltung
     
  20. bigdie

    bigdie

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    PS
    Mosfets brauchen zum vollen durchsteuern oft 10V. Wenn sie nur teilweise durchgesteuert werden steigt der D-S Widerstand und damit wiederum die Verlustleistung.

    Wie gesagt Schmitt Trigger oder zumindest eine Darlington Schaltung mit bipolaren Transistoren. und da für den, der den Strom bringt nicht unbedingt einen mit kleiner Leistung wählen.
     
  21. patois

    patois

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    :lol:

    Hallo bigdie,

    du kannst sicher sein, dass ich mich mit MOSFETs auskenne, und die Simulation wurde entsprechend durchgeführt, so dass deine Bedenken hier nicht zutreffen.

    Die Schaltung soll so einfach wie möglich sein, also keine Schmitttrigger oder gar Darlingtons!

    P.
     
Thema:

[Anfänger] Abschlussarbeit für die Realschule

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