Elektronik

Diode

Dioden lassen Strom nur in einer Richtung passieren. Bei der LED handelt es sich um eine Diode, welche Licht emitiert, wenn Strom durch sie hindurchfliesst. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist auch die Gleichrichtung von Wechselstrom (meist im Zusammenhang mit glättenden Kondensatoren) oder der Schutz einer Schaltung vor Spannungspitzen beim Einsatz von Relais. Beim Einsatz muss die max. Leistung berücksichtigt werden.

Gleichrichter-Diode 1N400x

Diese Gleichrichter-Dioden-Reihe ist für einen konstanten Strom von 1A ausgelegt. Die letzte Ziffer zeigt die max. Sperrspannung an. Bei der Angabe erfolgt zuerst die Gleichspannung und nachher die effektive Spannung einer Wechselspannung. 1 = 50V/35V, 2 = 100V/70V, 3 = 200V/140V, 4 = 400V/280V, 5 = 600V/420V, 6 = 800V/560V, 7 = 1000V/700V.

Sanyo DS-18

Doppeldiode (Gleichrichter) im gleichen Gehäuse. Auf der Beschriftung ist erkennbar, dass sie als K-A-K (Kathode, gemeinsame Anode, Kathode) ausgeführt ist. Sie ist bis 0.5A bei max. 100V belastbar.

Operationsverstärker (OP)

Operationsverstärker haben ein breites Anwendungsgebiet. Je nach Art der Ausführung und der Ansteuerung kann man folgende Anwendungen durchführen:

• Komperator (Vergleicher) -> "Kennt" nur 2 Ausgangszustände. Wenn der Eingang höher als die Referenzspannung ist, schaltet er durch (ähnlich Schmitt-Trigger, doch hat er im Gegensatz zu diesem in einem schmalen Bereich noch ein Gefälle mit Zwischenspannungen.
• Beim Schmitt-Trigger wird die Ausgangsspannung rückgekoppelt. Dadurch ergibt sich kein Band mit Zwischenzuständen. Er schaltet daher "digital" mit steiler Flanke, was ihn entsprechend für die Digitalisierung von analogen Sinalen prädestiniert. In der "Mitte" existiert ein Hysteresebereich, so dass die Umschaltung erst nach über- oder unterschreiten der Schwellspannung erfolgt, welche beim In- und Ausschalten nicht glecih ist. Aus diesem Grund sind Spannungen in einem gewissen Bereich bei digitalen Sgnalen nicht eindeutig, da sie je nachdem ob der Eingang vorher Ein oder Aus war, den Eingang aktiviert oder inaktiviert lassen.
• Invertierender Verstärker -> Die Eingangsspannung wird um die Differenz der eingesetzten Widerstände negativ verstärkt.
• Nicht-Invertierender Verstärker -> Die Eingangsspannung wird um die Differenz der eingesetzten Widerstände verstärkt.
• Addierer -> Anhand der Eingangsspannungen wird die negative Summe der Spannungen ausgegeben. Die Gwichtung dieser kann entsprechend eingestellt werden.
• Subtrahierer (Differenzverstärker) -> Die resultierende Spannung ist die Differenz der Eingangsspannungen gekoppelt an die eingesetzten Widerstände.
• Integrator -> Ergibt bei Gleichspannung eine Dreieckschwingung und bei einer Sinus-Spannung eine bestimmte frequenzabhängige Verstärkung, wobei niedrige Frequenzen mehr verstärkt werden.
• Differenzierer -> Hier werden im Gegensatz zum Integrator die hohen Frequenzen mehr verstärkt.
• Tiefpass (Verzögerungsglied 1.Ordnung) -> Lässt nur tiefe Frequenzen passieren, wobei es einen Übergangsbereich gibt, der abhängig der verwendeten Komponenten ist.
• Hochpass -> Lässt entsprechend nur hohe Frequenzen passieren, wobei es auch hier einen Grenzbereich gibt.
• Bandpass -> Entsprechend der Schaltung lässt er nur bestimmte Frequenzen passieren, dies in Abhängigkeit der verwendeten RC-GLieder.
• Proportional-Integral-Regler -> Wenn der Eingang aktiviert wird, wird der Ausgang aktiviert und nachher integriert.

Bei allen rückgekoppelten Anwendungen kann es dazu führen, dass je nach Frequenz (je höher je schlimmer), eine Eigenschwingung auftritt. Dies bewirkt dann entsprechend das Pfeifen in den Lautsprechern.

Operationsverstärker UA741CN

Arbeitet bei 5-40V mit einer Verlustleistung von max. 0.5W.

Pin-Belegung Operationsverstärker UA741CN

Komperator LM339N

Der LM339N arbeitet bis 36V und enthält 4 Komperatoren.

Pinbelegung Komperator LM339N

(Hex) Schmitt Trigger MC14584B

Der MC14584B kann mit 5, 10 oder 15V betrieben werden. Die Hysterese ist bauartbedingt bei 25°C folgendermassen:

• 5V: Ein bei min. 1.8V typ. 2.7V max. 3.4V und Aus bei 1.6V/2.1V/3.2V
• 10V: Ein bei 3.3/5.3/6.9V und Aus bei 3.0/4.6/6.7V
• 15V: Ein bei 5.2/8.0/10.5V und aus bei 4.6/6.9/9.8V

Die Schaltgeschwindigkeit liegt bei 20ns.

Pin-Belegung Schmitt-Trigger MC14584B

Transistor

Transistoren werden meist als Schalter oder Verstärker eingesetzt und haben drei Anschlüsse. Je nach Bauform sieht man direkt, welche Anschlüsse wo sind. Sonst muss man diese im Datenblatt nachschlagen. Der Kollector (+) empfängt den zu schaltenden Strom und wenn die Basis die Leitung freigibt, dann wird der Strom zum Emitter (-) durchgeschaltet. Dadurch ist es wie bei einem Relais möglich, mit einem kleinen Steuerstrom, einen hohen Laststrom zu schalten. Da jeder Transistortyp bestimmte Kenngrössen aufweist, muss man die gewünschten Eigenschaften kennen. In den meisten Fällen genügen aber Standard-Transistoren.

2N3055 oder BD130 Y(europäische Bezeichnung)

Der 2N3055 ist ein Leistungstransistor. Siehe das Datenblatt. Er sperrt bis 60V, schaltet bis 15A und hat eine max. Schaltleistung von 115W. Das Gehäuse ist der Kollektor. Wenn man ihn von unten betrachtet sieht man, dass die Beinchen leicht von der Mitte versetzt sind. Wenn man ihn so hält, dass diese links von der Mitte sind, dann ist oben der Emitter und unten die Basis.

2N3904

Der 2N3904 ist für Spannungen bis 40V ausgelegt, verträgt bis 200mA bei bis 0.6W. Von vorne gesehen (abgeflachte Seite), ist der Emitter links, die Basis in der Mitte und der Kollektor rechts.

A562

Dieser PNP-Transistor verträgt max. 0.5W und eine CE-Spannung von 30V mit 0.5A.

B175

Dieser Germanium-Transistor erlaubt bis -30V zwischen Kollektor und Basis, bei -0.1A und max. 125mW.

BC-Serie (237, 408, 414, 546-550, 556-560)

• BC237B: Dieser NPN-Transistor verträgt 45V bei 0.1A und 0.5W bei max. 100MHz. Belegung wie beim BC5xx.
• Der BC408 verträgt nur 20V bei 0.1A und 0.25W und arbeitet bis 150MHz.
• Der BC414C verträgt 30V bei 0.1A und 0.35W.
• Der BC5xx (546-550) BC5xx ist ein bipolarar NPN-Transistor. Wenn man ihn von vorne (abgeflachte Seite) betrachtet, so ist der Kollektor links, die Basis in der Mitte und der Emitter rechts. die hinteren Stellen geben die maximale Spannung (Kollektor-Emitter) an. 46 = 65V, 47 = 45V, 48+9 = 30V, 550 = 50V. Im Dauerbetrieb sind 0.1A bei 0.5W zugelassen, wobei Peaks bis 0.2A möglich sind.
• Die BC55x (556-560) Serie ist vor allem für hohe Frequenzen ausgelegt 150MHz(556-558)-300MHz(560). Sonst unterscheiden sie sich noch in den Spannungen (556 = 80V, 557,560 = 50V und 558,559 = 30V). Sonst sind sie für 0.1A ausgelegt bis max. 0.5W.

BD243x

Dieser Power-Transistor für 45V(-), 60V(A), 80V(B), 100V(C) schaltet bis 6A (Peak 10A) und verträgt bis 65W mit entsprechendem Kühlkörper.

BS170

Der N-Feldeffekt-Transistor von Motorola verträgt bis 60V. Von vorne gesehen (flache Seite) ist links der Drain (Senke), in der Mitte das Gate und rechts die Source (Quelle). Im Gegensatz zu bipolaren Transistoren kann der Strom (max. 0.5A bis 0.35W) in beide Richtungen fliesen.

C-Serie von Toshiba (C380, C73x, C945, C1000)

• Der C380 bietet eine höhere Frequenz (250MHz), doch dafür tiefere Leistung (30mA, 0.2W)
• Die C732,C733 vertragen eine max. Spannung von 30V, bei 0.3W und 0.1A. Der 733 erlaubt Frequenzen über 80MHz im Gegensatz zum C732.
• Der C945 verträgt 60V bei 0.15A und max. 0.4W bei bis max. 30MHz.
• Der C1000 hingegen erlaubt bis 50V mit 0.1A bis 0.2W bei 80MHz.

Bei allen ist bei Belegung von unten gesehen (flache Seite vorne) die Basis links, der Kollektor in der Mitte und der Emitter rechts.

C1384 von Panasonic

Der C1384 schaltet bis 50V bei bis zu 1A und 1W Leistung. Hier ist (von unten gesehen mit der flachen Seite vorne), der Emitter links, dann kommt der Kollektor und rechts die Basis.

D468

Der D468 ist für niedrige Frequenzen ausgelegt, auch wenn die C-Variante 120MHz-240MHz zulässt. Er verträgt max. 20V bei 1A (Peak 1.5A) mit max. 0.9W.

Spannungsregler 78xx (7805)

Diese Transistoren ermöglichen eine geregelte Ausgangsspannung bei ungeregeltem Eingang. Je nach Verlustleistung kann damit auch ein einfacher Spannungswandler implementiert werden. Die hinteren zwei Zifferen geben dabei die abgegebene Spannung an 05 = 5V, 12 = 12V. Je nach Bezeichnung kann man auch ablesen, wie hoch der maximale Strom sein darf 78L = 0.1A, 78M = 0.5A, 78S = 2A, 78T = 3A, 78H = 5A. Zusätzlich kann hinter der Bezeichnung noch ein Buchstabe für die Toleranz stehen: 78T05A für 2% Diese Daten muss man aber dem Datenblatt entnehmen.
Wenn man den Transistor von vorne anschaut, so ist links die Eingangsspannung, in der Mitte GND und rechts die Ausgangsspannung.

TIP3xx

Dieser Power-Transistor ist ähnlich dem BD243x. TIP31x steht für NPN und TIP32x für PNP. Die Bezeichnung steht für 40V(-), 60V(A), 80V(B), 100V(C). Er schaltet bis 3A (Peak 5A) und verträgt bis 40W mit entsprechendem Kühlkörper.

MOSFET VQ1000J

Schaltet bis 60V mit 0.225A dauerhaft und gepulst bis 1A(abhängig von der Kühlung des Gain). Wie man aus dem Schema sieht, sind 4 unabhängige MOSFET verbaut. G = Gain, S = Source und D = Drain.

Pin-Belegung MOSFET VQ1000J

IC

Die integrierten Schaltkreise enthalten diverse Elemente, welche in dieser kompakten Bauweise weniger Platz auf einer Schaltung beanspruchen. Welcher Art die verwendeten Bauteile in einem IC sind, hängt von seinem Typ ab.

Bezeichnung	Einsatz	Infos	Inventar
MC14017BCP, FFET92 37	Decade Counter	16 Pins 3-18V Input	1
MC14081BCP, FFNB932 2	Quad 2-Input AND Gate	14 Pins 3-18V Input	4
MC14584B, CP 9743	Hex Schmitt Trigger	14 Pins 3-18V Input	1
LM339N, RXAY92 24	Quad Single Supply Comparators (Spannungsvergleicher)	14 Pins +36 oder +-18V Input	1
MC14093BCP, FFKP9031	Quad 2-Input "NAND" Schmitt Trigger	14 Pins +36 oder +-18V Input Can be Used to Replace MC14011B	1
MC74HC193N, MM74HC193N, P9318	Binary Counter (Zähler)	16 Pins	1
VQ1000J, T9242AH	N-Channel 60-V (D-S) MOSFET	14 Pins	4
UA741CN, 0111K08, 9109YM	Operationsverstärker	8 Pins	4
MCP3008	Analog-Digital-Konverter	16 Pins Gehört zu einer Serie von AD-Konvertern MCP300x, welche entsprechend der Nummer am Ende entsprechend viele analoge Eingänge einlesen können. 2.7V bis 5.5V Speisespannung Anschluss über den SPI-Bus. Auflösung von 10 Bit im Gegensatz zu MC320x, welche 12-Bit Auflösung zur Verfügung stellen. Hat eine Abtastrate von 200 ks/s (Kilosamples pro Sekunde)	0

Widerstand

Widerstände gibt es in verschiedenen Bauformen. Da sich diese auch je nach Umgebung verändern können, kann man diese auch als Sensor verwenden.

Fardcodierung

Widerstands-Farbtabelle aus dem Arduino Einsteigerset

1. schwarz
2. braun
3. rot
4. orange
5. gelb
6. grün
7. blau
8. violett
9. grau
10. weiss

Bei 4 Ringen sind die Werte folgendermassen: [1 2] * 10^[3] ([4] = Toleranz) -> braun/schwarz/rot/gold = 10 * 10^2 = 1k$\Omega$±5%
Bei 5 Ringen gilt: [1 2 3] * 10^[4] ([5] = Toleranz) -> rot/rot/schwarz/schwarz/braun = 220 * 10^0 = 220$\Omega$±1%

Pull-Up und Pull-Down Widerstände

Um definierte Zustände bei Eingängen zu haben, auch wenn die Leitung "offen" ist, wird entweder zwischen Spannung oder Ground und offenem Schalter ein Widerstand gesetzt, so dass dort die Spannung definiert auf U+ oder GND gezogen wird. Entsprechend ist ein Pull-Up Widerstand einer, welche den Eingang in offenem Zustand auf HIGH zieht. Im Gegensatz bewirkt ein Pull-Down Widerstand, dass der Eingang im offenen Zustand auf LOW gezogen wird.
Je nach Schaltung gibt es interne Widerstände, welche man dazuschalten lassen kann, so dass keine externen Widerstände notwendig sind. Ein ausführliche Anleitung bietet die Webseite Elektronik-Kompendium.

Die Dimensionierung der Widerstände sollte so gewählt werden, dass möglichst tiefe Verlustströme auftreten, doch gleichzeitig keine Störanfälligkeiten durch parasitäre Leitungskapazitäten generiert werden. Aus diesem Grund werden für Pull-Up meist 5k bis 10k Widerstände verwendet. Bei Pull-Down mit stromdurchflossenen Transistoren muss die Spannung berücksichtigt werden, was bedeutet, dass diese nicht zu gross werden darf, was den Widerstandswert verkleinert, so dass dieser meist im Bereich von 390 Ohm gewählt werden sollte, was einen entsprechend hohen Verluststrom bewirkt. In diesem Fall wird besser mit einem Pull-Up gearbeitet, um die Verlustleistung zu minimieren (vor allem, wenn viele solche auftreten).

Sensor

Siehe Raspi Sensoren oder Arduino Sensoren.

Aktor

Siehe Aktoren