User manual

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Die Handhabbarkeit einer elektronischen Schaltung ist ein wichtiges Kriterium bei deren Entwurf. Es ist anschaulich besser z.B. nur einen
Schalter bedienen zu müssen um eine Funktion zu steuern, als zwei oder mehrere. In unserer folgenden Schaltung ist der Kondensator
dauerhaft in eine Schaltung eingebracht und wird nur bei geschlossenem Taster entladen. Dazu werden die antiparallel geschalteten
LED-Bricks, wie in der Abbildung verdeutlicht, so in den Stromkreis eingebracht, dass sie mit dem 10µF-Kondensator und 1kΩ-Widerstand
in Serie liegen. Daher kann der Lade- bzw. Entladevorgang durch ein kurzes Aueuchten der gelben bzw. roten LED veranschaulicht
werden. Wird jetzt eine Spannung über die Spannungsquelle angelegt, leuchtet die gelbe LED solange kurz auf, bis der Kondensator
geladen ist und sein Widerstand im Gleichstromkreis unendlich hoch wird. Schließe ich jetzt die Verbindung gegen Masse durch das
Betätigen des Tasters, wird der Kondensator augenblicklich entladen und die rote LED leuchtet kurz auf. Wird der Taster in kurzer Folge
gedrückt und wieder losgelassen, blinken die LEDs abwechselnd auf. Der 1kΩ-Widerstand ist hier sehr wichtig, da er einen Kurzschluss
der Batterie verhindert.
Die Stromrichtung kehrt sich, in Bezug zum Auaden, beim Entladen um.
7.3 Kondensator umladen
+
-
9V
0,5A polyfuse
1kΩ
LED
red
1kΩ
LED
yellow
10µF 25V
1kΩ
8. Induktivität
8.1 Laden und Entladen einer Spule
Eine Spule besitzt ähnliche Eigenschaften wie ein Kondensator. Auch sie kann Energie speichern, aber nicht, wie der Kondensator, mit
Hilfe eines elektrischen Feldes, sondern eines Magnetfeldes. Daher kann der Lade- und Entladevorgang so ähnlich wie beim Kondensator
beschrieben werden. Es zeigt sich, dass im Gegensatz zum Kondensator, wo die Spannung das entscheidende Kriterium ist, diesmal der
Stromuss ausschlaggebend ist. Beide Bauelemente verhalten sich sozusagen komplementär zueinander.
In der folgenden Schaltung wird eine Spule mit der Induktivität 10mH geladen und wieder entladen. Der Ladevorgang ist bei betätigtem
Schalter realisiert und der Entladevorgang nach seinem Öffnen. Die Energie, die dabei auf die Spule gebracht wird, ist mit
Die Entladezeit wird durch eine Exponentialfunktion beschrieben, kann aber auch näherungsweise durch
Beim Schließen des Tasters bleibt die LED dunkel, da sie in Sperrrichtung gepolt ist. Öffnet der Taster den Stromkreis wieder, versucht die
Spule den Stromuss aufrecht zu erhalten. Somit kommt ein Stromuss in Gegenrichtung zustande und die LED leuchtet kurz auf.
Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden.
+
-
9V
0,5A
polyfuse
1kΩ
LED
red
100Ω
10,125µJoule sehr gering.
10mH
1
2
2
2
1
2
9V
200Ω
* *
*
* E = L I = = ( )
45,5µs
bestimmt werden.
10mH
1100Ω
* * t = 5 5
L
R
= =
10mH
50mA
100Ω 0.5MHz