User manual

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5.4 RGB LED
5.5 RGB LED mit p-MOS
Die RGB LED ist eine besondere LED, bei der man die Farbe auf der Rückseite mittels 3 Potentiometern ändern kann. Dafür kann man
einen kleinen Schraubenzieher nutzen.
In dieser Schaltung verwenden wir zum ersten Mal ein Potentiometer, dieses ist ein manuell veränderbarer Widerstand. Der elektrische
Widerstand verringert den elektrischen Stromuss. Diese Eigenschaft ist für elektronische Schaltungen unerlässlich. Durch ihn kann der
Stromuss manipuliert oder eine gewünschte Spannung eingestellt werden. Sie ist also eine gewünschte und benötigte Eigenschaft eines
elektronischen Bauteils, anders als der Name es vermuten lässt. Isolator und Supraleiter sind die Extrembeispiele für einen elektrischen
Widerstand. Der Isolator hat idealerweise einen unendlich hohen, der Supraleiter keinen Widerstand. Der elektrische Widerstandswert
wird in Ohm (Ω) angegeben. Hat ein Stromkreis keinen Widerstand, wäre der in ihm ießende Strom unendlich hoch, was nicht möglich
ist. Jeder Stromkreis hat, auch bei Kurzschluss (also dem direkten Ladungsaustausch zwischen Kathode und Anode der Spannungsquelle)
mindestens noch deren Innenwiderstand zu überwinden. Der elektrische Strom lässt sich gut mit einem Wasserstrom durch einen
Leitungsengpass darstellen. Proportional zum Durchmesser des Rohres nimmt auch die Wassermenge ab, die während eines denierten
Zeitfensters hindurchschießen kann. Soll trotzdem die gleiche Menge an Wasser (im denierten Zeitfenster) den Engpass im Rohr passie-
ren, so ist der Druck an der Eingangsseite zu erhöhen. Der Druck ist das Äquivalent zur elektrischen Spannung, der Wasserstromuss zum
elektrischen Strom und der Reibungswiderstand des Wasserrohres zum elektrischen Widerstand. Erhöht sich der Wasserdruck, ießt mehr
Wasser in der gleicher Zeit durch das Rohr. Der Wasserdruckunterschied zwischen Eingang und Ausgang des Rohres ist analog zu dem
Spannungsabfall über einen elektrischen Widerstand. Die Eigenschaften Spannung (U), Strom (I) und Widerstand (R) stehen in einem
strengen Zusammenhang. Es gilt die Beziehung: Spannung (U) ist gleich dem Produkt aus Strom (I) und Widerstand (R): U=R * I.
Ein Stromuss von 0,9A wird beispielsweise erreicht, wenn bei einem Widerstand von 10Ω eine Spannung von 9V anliegt. In unserer
Schaltung ist der Widerstand wesentlich größer, was bei gleicher Spannung einen um das Vielfache kleineren Stromuss zur Folge hat.
In dem folgenden Versuchsaufbau verwenden wir allerdings keinen normalen Widerstand, sondern den Potentiometer Brick.
Er fungiert hier als Spannungsteiler, daher werden alle drei Kontakte wie in untenstehender Abbildung angeschlossen. Hierbei ist
unbedingt zu beachten, dass der Schleifer-Kontakt (das ist die Seite mit dem Pfeil auf dem Brick) nicht an die Kathode (Minus) der
Spannungsquelle und auch nicht an den Masse-Brick angeschlossen ist. In diesen Fällen besteht Kurzschlussgefahr, was zu einer
Zerstörung des Potentiometer-Bricks führt. Er darf nur so verbunden werden, dass sich die Versorgungsspannung von 9 Volt in Abhängig-
keit der Position des Schleifer-Kontaktes, proportional von 0 Volt bis auf 12 Volt aufteilt. Einzig der LED Brick darf mit dem Schleifer-
Kontakt verbunden sein. Das heißt: Ist der Drehknopf ganz nach links gestellt, werden an der Anode des LED-Bricks 12 Volt anliegen und
die LED leuchtet mit höchster Intensität. Ist der Drehknopf jedoch ganz nach rechts, zum Masse-Brick hin verstellt, erlischt die LED, 0 Volt
liegen jetzt an. Bei exakter Mittelstellung des Drehknopfes ist die halbe Versorgungsspannung von 6 Volt eingestellt. Die Intensität
unserer LED ist stufenlos regelbar. Interessant ist, dass eine Parallelschaltung von Potentiometer-Brick und LED-Brick vorliegt. Der
Stromuss hat zwei Alternativen, um vom Plus-Pol der Spannungsquelle kommend, deren Minus-Pol zu erreichen. Wir haben durch unsere
Masse Bricks einen geschlossenen Stromkreis realisiert. Es ießt permanent Strom durch das Potentiometer und zeitgleich parallel dazu,
durch die LED.
Der Stromuss durch den Potentiometer-Brick ist nicht zu unterbrechen.
Solar IN
12V 1,3A
5.6 Flexible LED Lampe
5.7 Der Umschalter
Wenn man einen Gegenstand, zum Beispiel ein Schmuckstück oder eine kleine Statue, von oben beleuchten möchte, ist die Highpower
LED natürlich nicht sehr praktisch. Dafür können wir aber die exible LED Lampe nutzen! Jetzt kommen wir aber noch zu einem besonders
spannenden Brick: Dem USB Ladebrick. Er hat eine Eingangsspannung von 9-24 Volt und gibt konstant 5 Volt am USB Port aus. Dies ist
möglich durch einen in dem Brick verbauten Spannungsregler. Somit kann man die LED Lampe einfach in den Port stecken und so
hinbiegen, wie man möchte.
Eine weitere Möglichkeit einen Stromkreis zu schalten, ist ein Umschalter. Hier wird der Stromuss, wie bei einer Weiche
im Zugverkehr, entweder auf einen Stromzweig oder auf einen anderen gebracht, aber nie auf beide gleichzeitig. Unser
Umschalter hat zusätzlich eine Mittelstellung, bei der an keinem Stromzweig eine Spannung anliegt. Ist der Umschalter
nach oben gestellt, leuchtet die Highpower LED, zeigt er nach unten, leuchtet die RGB LED.
10kΩ
OUT 2A max
9-24V
USB Charger
Solar IN
12V 1,3A
Solar IN
12V 1,3A
Solar IN
12V 1,3A