"Quarantäne-Zeit zum LERNEN nutzen"

Vorwort:

der Appell richtet sich in erster Linie an Auszubildende, Schüler und Studenten.

Als Projekt wird das Thema "4 schalter in serie mit kontrolllampe" zugrunde gelegt.

Es wird absichtlich eine unorthodoxe Lösung ausgearbeitet.

Als Vorarbeit werden Methoden und Schaltungen vorgestellt, die zumeist nur abseits der Routinearbeit anzutreffen sind.

Ein Ziel dabei ist, dass kein Materialaufwand entstehen soll.

Demzufolge soll das Hilfsmittel "Programme zur Schaltungssimulation" eingesetzt werden.

Um dem Vorwurf "Spam" oder "Werbung" vorzubeugen, werden die verwendeten Programme
nur auf Anfrage unter der Rubrik "UNTERHALTUNGEN" den interessierten Personen bekannt gegeben.

Weiter in Beitrag #2
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Ideensammlung


Weiter in Beitrag #3
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Während die Schaltung in der "Ideensammlung" von einem Potenziometer angesteuert wird,
verlangt die ursprüngliche Spiele-Idee nach einer digitalen Ansteuerung über 4 Schalter
(siehe Thema "4 schalter in serie mit kontrolllampe").
Es bietet sich nun an die digitale Ansteuerung mittels Konstantstromquellen zu verwirklichen.
In den folgenden Beiträgen sollen daher einige, auch unorthodoxe Konstantstrom-Schaltungen
vorgestellt und auf ihre Verwendbarkeit für das vorliegene Projekt untersucht werden.

Weiter in Beitrag #4
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Current Source I

Zu Beginn soll hier eine der "einfachsten" Konstantstromquellen gezeigt werden, die eventuell nicht von jedermann als solche erkannt wird.
Es wird der Einwand vorgebracht werden, dass die Größe des Stroms teilweise von Schwankungen in der Betriebsspannung abhängig sein könnte
Dieser Einwand ist nicht von der Hand zu weisen, weshalb dann auch aufwendigere Konstantstromquellen zum Einsatz kommen werden.

Es gibt zu dieser Schaltung auch eine Variante, die einen PNP-Transistor benützt.

Weiter in Beitrag #8
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In der Grundschaltung, die in Beitrag #4 vorgestellt wurde, erzeugt R2 die für die Funktion der Schaltung benötigte "Referenzspannung".
Eine der bekanntesten Konstantstromquellen erzeugt die Referenzspannung mittels einer ZENER - Diode anstelle des R2.
Im Laufe der Zeit hat man die unterschiedlichsten Bauteile eingesetzt, um die Referenzspannung zu erzeugen.
Um die Temperaturabhängigkeit zu minimieren, hat man auch von Bauteil-Kombinationen Gebrauch gemacht, wie z.B. Si-Diode in Reihe mit Zenerdiode.

Einige aus der großen Anzahl der bekannten Konstantstromquellen sollen hier als Schaltbild abgebildet werden:



Weiter in Beitrag #9
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Der Vollständigkeit halber werden hier noch einige der mit Hilfe einer Silizium-Diode temperaturkompensierten Schaltungen gezeigt:



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Current Source II

Die am häufigsten eingesetzte Stromquellenschaltung baut direkt auf der Grundschaltung " Current Source I " :auf. (siehe Beitrag #4 )
Man setzt statt des R2 einen zweiten Transistor ein, der über seine Basis-Emitter-Strecke die benötigte Referenzspannung erzeugt.



Weiter in Beitrag #10
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Da unter den bisher vorgestellten Schaltungen keine zu finden war, die für das angedachte Projekt geeignet wäre,
sollte man sich eventuell den Stromspiegel-Schaltungen zu wenden.
Wie man aus einer Stromquellenschaltung zu einer Stromspiegel-Schaltung übergeht, zeigt folgendes Schaltbild:

Weiter in Beitrag #11
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Stromspiegel
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In Beitrag #10 wurde die Stromspiegel-Schaltung entwickelt.
Die zufällig zustande gekommene Darstellung wird aber unter Umständen zu Missverständnissen Anlass geben,
da in der Elektronik-Literatur zumeist eine andere Darstellung gezeigt wird, wobei die Funktionsweise dieselbe ist.

Ist vielleicht ein wenig übers Ziel hinausgeschossen, aber in der Abbildung ist die "Gleichheit" beider Schaltungen zu erkennen:

Weiter in Beitrag #12
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Statt nur Stromspiegel müsste man etwas präziser sagen "Stromspiegel-Schaltung mit 2 NPN-Transistoren".

Die folgende Abbildung zeigt einen Screenshot aus einem Schaltungs-Simulations-Programm.
Eine Besonderheit dabei ist die gemischte Last, die aus einer Reihenschaltung einer LED mit einer "Glühbirne" besteht.



Viel Spaß beim Nachbauen und Experimentieren.

Weiter in Beitrag #13
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Nachdem in Beitrag #12 die Bezeichnung für den Stromspiegel präzisiert wurde,
wird es auch erforderlich sein in diesem Beitrag eine treffende Bezeichnung zu verwenden.
"Stromspiegel-Schaltung mit 2 PNP-Transistoren"



Diese Schaltung scheint geeignet das störende Potenziometer im Projekt durch diesen Stromspiegel zu ersetzen.

Weiter in Beitrag #14

 

Nachdem einige Schaltungen vorgestellt wurden, soll jetzt die für geeignet befundene Schaltung
gemeinsam mit der Comparator-Schaltung abgebildet werden.


Als nächster Schritt soll diese "Potenziometer Ersetzung" auch in der Simulation getestet werden.

Weiter in Beitrag #16
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Test der als Vorbild dienenden Comparator-Schaltung

Aus der "Ideensammlung" in Beitrag #2 ist zu ersehen, dass es einen IC gibt, der 4 Comparatoren enthält.
Leider wird dieser Baustein vom Simulationsprogramm nur als inaktives Symbol bereitgestellt.
Da die vom Potenziometer gesteuerte Comparator-Schaltung jedoch aktiv simuliert werden sollte,
um ihre Tauglichkeit für weitere Projekte zu untersuchen, wird im folgenden Steckbrett-Beispiel
auf den Baustein LM393 zurückgegriffen. Die erforderlichen 4 Comparatoren werden also mittels
zweier Bausteine vom Typ LM393 verwirklicht.

Vorab hier die PIN CONNECTIONS für den LM393


Weiter in Beitrag #17
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Steckbrett-Aufbau der Potenziometer gesteuerten Comparator-Schaltung



Aus gegebenem Anlass soll hier nochmals darauf hingewiesen werden,
dass - wie im Vorwort erwähnt - dem Projekt das aus einem anderen Thread
stammende Thema "4 schalter in serie mit kontrolllampe" zugrunde gelegt ist.

Um diese "Vorgabe" gebührend zu berücksichtigen wird in obigem Aufbau
als Spannungsquelle ein Paket aus Batterien eingesetzt, welches die vom TE
gewünschte Spannung zweier in Reihe geschalteter Lithium-Akkus simulieren soll.

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