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Ding:Elektronische Grundlagenschaltung 0002: H-Brücke mit Leuchtdioden und mechanischen Schaltern

2023-01-01T21:34:27Z

Christoph:

[[Elektronische Grundlagenschaltungen|Zurück zur Übersicht]]
 
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0001:_Treiber_für_Leuchtdioden|Treiber für Leuchtdioden]]
|
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0002:_H-Brücke_mit_Leuchtdioden_und_mechanischen_Schaltern|H-Brücke mit Leuchtdioden und mechanischen Schaltern]]
|
[[Ding:Elektronische Grundlagenschaltung_0003:_Logische_Oder-Schaltung_mit_drei_Eingängen|Logische Oder-Schaltung mit drei Eingängen]]
|
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0004:_Logische_Und-Schaltung_mit_drei_Eingängen|Logische Und-Schaltung mit drei Eingängen]]
|
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0005:_Astabile-Kippstufe_mit_blinkenden_LEDs|Astabile-Kibstufe mit blinkenden LEDs]]
|
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0006:_Schiebe-Oszillator_mit_3_LED-Paaren|Schiebe-Oszillator mit 3 LED-Paaren]]

== H-Brücke mit Leuchtdioden und mechanischen Schaltern ==
Die Schaltung besteht aus zwei Reihen von Leuchtdioden. Die erste Reihe besteht aus den Dioden D1, D2, D3, D4 und D5; die zweite Reihe von Leuchtdioden besteht aus den Dioden D6, D7, D8, D9 und D10. Beide Reihen sind unter Verwendung von mechanischen Schaltern X1 und X2 miteinander verschaltet. Abhängig von den Zuständen Schalter fließen in den Reihen ein Strom, wodurch die Leuchtdioden der jeweils bestromten Reihe leuchten. In jeder Reihe wird der Strom durch eine Reihenwiderstand R1 bzw. R2 begrenzt.

Die Schalter X1 und X2 sind bistabile mechanische Schalter. Dadurch ergeben sich vier Schaltungs-Zustände:

{| class="wikitable"
|+ Schaltungs-Zustände
|-
! Zustand !! Zustand des Schalters X1 !! Zustand des Schalters X2 !! Beschreibung
|-

| 1 || S1 kontaktiert S11 || S2 kontaktiert S21 || Es fließt kein Strom.
|-

| 2 || S1 kontaktiert S11 || S2 kontaktiert S22 || Reihe 1 ist zwischen U0 und GND verschaltet. 
Es fließt ein Strom durch die Dioden D1, D2, D3, D4 und D5, wodurch diese leuchten.
|-

| 3 || S1 kontaktiert S12 || S2 kontaktiert S21 || Reihe 2 ist zwischen U0 und GND verschaltet. 
Es fließt ein Strom durch die Dioden D6, D7, D8, D9 und D10, wodurch diese leuchten.
|-

| 4 || S1 kontaktiert S12 || S2 kontaktiert S22 || Es fließt kein Strom.
|}

=== Schaltplan ===
[[Datei:Schaltung H-Brücke 0000.png|800px|rahmenlos|zentriert]]

=== Stückliste ===
{| class="wikitable"
|+ Stückliste

|-
! Designator !! Bauteil

|-
| D1, D2, D3, D4, D5 || LED rot

|-
| D6, D7, D8, D9, D10 || LED grün

|-
| R1, R2 || Widerstand: 220 Ω
|-

| X1, X2 || Mechanischer Schalter mit zwei stabilen Schaltpositionen
|}

== Links und Quellen ==

Ding:Elektronische Grundlagenschaltung 0002: H-Brücke mit Leuchtdioden und mechanischen Schaltern

2023-01-01T21:14:09Z

Christoph: /* H-Brücke mit Leuchtdioden und mechanischen Schaltern */

Ding:Elektronische Grundlagenschaltung 0002: H-Brücke mit Leuchtdioden und mechanischen Schaltern

2023-01-01T21:08:14Z

Christoph: /* Schaltplan */

Datei:Schaltung H-Brücke 0000.png

2023-01-01T21:07:04Z

Christoph:

Schaltung_H-Brücke_0000.png

Ding:Elektronische Grundlagenschaltungen: Treiber für Leuchtdioden

2023-01-01T11:29:14Z

Christoph: Weiterleitungsziel von EG 01: Treiber für Leuchtdioden nach Ding:Elektronische Grundlagenschaltung 0001: Treiber für Leuchtdioden geändert

#WEITERLEITUNG [[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0001:_Treiber_für_Leuchtdioden]]

Elektronische Grundlagenschaltungen

2023-01-01T11:27:30Z

Christoph: /* Liste der Schaltungen */

[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0001:_Treiber_für_Leuchtdioden|Treiber für Leuchtdioden]]
|
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0002:_H-Brücke_mit_Leuchtdioden_und_mechanischen_Schaltern|H-Brücke mit Leuchtdioden und mechanischen Schaltern]]
|
[[Ding:Elektronische Grundlagenschaltung_0003:_Logische_Oder-Schaltung_mit_drei_Eingängen|Logische Oder-Schaltung mit drei Eingängen]]
|
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0004:_Logische_Und-Schaltung_mit_drei_Eingängen|Logische Und-Schaltung mit drei Eingängen]]
|
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0005:_Astabile-Kippstufe_mit_blinkenden_LEDs|Astabile-Kibstufe mit blinkenden LEDs]]
|
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0006:_Schiebe-Oszillator_mit_3_LED-Paaren|Schiebe-Oszillator mit 3 LED-Paaren]]

== Struktur von elektronischen Schaltungen ==

Jede elektrische Schaltung lässt sich in einem Bilanzraum modellieren. D.h. dass Bauteile in Baugruppen verschaltet werden, wodurch sich die Funktion der Baugruppe durch die Wechselwirkung zwischen den Bauteilen im Bilanzraum ergibt. Die Grenze des Bilanzraumes wird Systemgrenze genannt, auf welcher elektrische Terminals modelliert werden können. Bei Terminals handelt es sich um elektrische Kontakte oder elektrische Leitungen, mit welchen die Baugruppe mit anderen Schaltungen verschaltet werden können.

[[Datei:2022 1231 2022 System.png|800px|rahmenlos|zentriert]]

In den Grundlagenschaltungen werden die Terminals in Typen charakterisiert. Dadurch wird gewährleistet, dass die Schaltungen mit geringem Aufwand erweitert und miteinander verschaltet werden können. Es gibt folgende Typen von Terminals:
* Bezugspotenzial (GND)
* Versorgungsspannung (Wenn nicht anders gekennzeichnet +9V)
* logischer Eingang (Setzt sich selber auf '0', wenn er unverschaltet bleibt.)
* logischer Ausgang

== Elektronische Bauteile ==

Folgende elektronische Bauteil-Typen werden in den Grundlagenschaltungen verschaltet.

=== passive elektronische Bauteile ===

{| class="wikitable"
|+ passive elektronische Bauteile
|-
! Designator !! Schaltungssymbol !! Bezeichnung
|-
| R || [[Datei:2022 1231 1648 R.png|rahmenlos|zentriert]] || Widerstand
|-
| C || [[Datei:2022 1231 1648 C.png|rahmenlos|zentriert]] || Kapazität (engl.: '''C'''apacity)
|-
| X || [[Datei:2022 1231 1648 X.png|rahmenlos|zentriert]] || Mechanischer Schalter (allg. mechanisches Bauelement)
|-
| D || [[Datei:2022 1231 1939 D.png|rahmenlos|zentriert]] || Diode
[[Datei:2022_1231_2252__space.png|700px|rahmenlos|zentriert]]
Terminals: 
'''A''': Anode 
'''K''': Kathode
|}

=== aktive elektronische Bauteile ===

{| class="wikitable"
|+ aktive elektronische Bauteile
|-
! Designator !! Schaltungssymbol !! Bezeichnung
|-
| T || [[Datei:2022 1231 1648 NPN.png|rahmenlos|zentriert]] || NPN-Bipolar-Transistor
[[Datei:2022_1231_2252__space.png|700px|rahmenlos|zentriert]]
Terminals: 
'''B''': Basis 
'''C''': Kollektor (engl.: '''C'''ollector) 
'''E''': Emitter
|-
| T || [[Datei:2022 1231 1648 PNP.png|rahmenlos|zentriert]] || PNP-Bipolar-Transistor
[[Datei:2022_1231_2252__space.png|700px|rahmenlos|zentriert]]
Terminals: 
'''B''': Basis 
'''C''': Kollektor (engl.: '''C'''ollector) 
'''E''': Emitter
|}

=== optoelektronische Bauteile ===

{| class="wikitable"
|+ optoelektronische Bauteile
|-
! Designator !! Schaltungssymbol !! Bezeichnung
|-
| D ||
[[Datei:2022 1231 2007 LED.png|rahmenlos|zentriert]]
|| engl.: light-emitting diode
[[Datei:2022_1231_2252__space.png|700px|rahmenlos|zentriert]]
Terminals: 
'''A''': Anode 
'''K''': Kathode
|-
| R ||
[[Datei:2022_1231_1948__R_opt.png|rahmenlos|zentriert]]
|| Licht-empfindlicher Widerstand
|}

=== thermoelektronische Bauteile ===

{| class="wikitable"
|+ thermoelektronische Bauteile
|-
! Designator !! Schaltungssymbol !! Bezeichnung
|-
| R || [[Datei:2022 1231 1948 R thermo.png|rahmenlos|zentriert]] ||
[[Datei:2022_1231_2252__space.png|700px|rahmenlos|zentriert]]
Temperatur-empfindlicher Widerstand
[[Datei:2022_1231_2252__space.png|700px|rahmenlos|zentriert]]
|}

== Liste der Schaltungen ==

Die in der folgenden Tabelle aufgeführten Schaltungen sind im FabLab auf Holzbrettern aufgebaut und können mit einer zur Fügung stehenden +9V-Spannungsquelle in Betrieb genommen werden.

{| class="wikitable"
|+ Liste der Schaltungen
|-
! Schaltungs-Nummer !! Beschreibung
|-
| 1 || [[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0001:_Treiber_für_Leuchtdioden|Treiber für Leuchtdioden]].
|-
| 2 || [[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0002:_H-Brücke_mit_Leuchtdioden_und_mechanischen_Schaltern|H-Brücke mit Leuchtdioden und mechanischen Schaltern]].
|-
| 3 || [[Ding:Elektronische Grundlagenschaltung_0003:_Logische_Oder-Schaltung_mit_drei_Eingängen|Logische Oder-Schaltung mit drei Eingängen]].
|-
| 4 || [[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0004:_Logische_Und-Schaltung_mit_drei_Eingängen|Logische Und-Schaltung mit drei Eingängen]].
|-
| 5 || [[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0005:_Astabile-Kippstufe_mit_blinkenden_LEDs|Astabile-Kippstufe mit blinkenden LEDs]].
|-
| 6 || [[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0006:_Schiebe-Oszillator_mit_3_LED-Paaren|Schiebe-Oszillator mit 3 LED-Paaren]].
|}

Im Fablab stehen Signalgeneratoren und Oszilloskope zur Verfügung, mit denen Betriebszustände und Schaltvorgänge beobachtet werden können. Die Schaltungen sind mit diskreten Bauelementen aufgebaut und dienen als Lehrbeispiele zur Illustration der Funktionsweise von Bauteilen und Baugruppen.

== Entwickle Deinen Ideen ==

Alle Schaltungen sind im FabLab auf Holzbrettern in möglichst genauer Nachbildung des jeweiligen Schaltplans aufgebaut und können mit einer zur Fügung stehenden +9V-Spannungsquelle in Betrieb genommen werden. Da alle Schaltungen unter Verwendung von diskreten Transistoren aufgebaut sind, können die Schaltungen derart angepasst werden, sodass diese mit anderen Versorgungsspannungen, wie etwa +3.3V, +5V oder +12V betrieben werden können. Durch eine Anpassung der Schaltung an andere Versorgungsspannungen lassen sich diese in Systeme integrieren, welche beispielsweise einen Arduino beinhalten.

Wie obig besprochen, verfügen die meisten Schaltungen über logische Ein- und Ausgänge. Da alle logischen Ein- und Ausgänge aus Transistorstufen bestehen, können alle Schaltungen direkt mit einem Mikrocontroller verschaltet werden.

Stand: 2023_0101

= Links und Quellen =

Elektronische Grundlagenschaltungen

2023-01-01T11:25:05Z

Christoph:

[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0001:_Treiber_für_Leuchtdioden|Treiber für Leuchtdioden]]
|
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0002:_H-Brücke_mit_Leuchtdioden_und_mechanischen_Schaltern|H-Brücke mit Leuchtdioden und mechanischen Schaltern]]
|
[[Ding:Elektronische Grundlagenschaltung_0003:_Logische_Oder-Schaltung_mit_drei_Eingängen|Logische Oder-Schaltung mit drei Eingängen]]
|
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0004:_Logische_Und-Schaltung_mit_drei_Eingängen|Logische Und-Schaltung mit drei Eingängen]]
|
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0005:_Astabile-Kippstufe_mit_blinkenden_LEDs|Astabile-Kibstufe mit blinkenden LEDs]]
|
[[Ding:Elektronische_Grundlagenschaltung_0006:_Schiebe-Oszillator_mit_3_LED-Paaren|Schiebe-Oszillator mit 3 LED-Paaren]]

== Struktur von elektronischen Schaltungen ==

Jede elektrische Schaltung lässt sich in einem Bilanzraum modellieren. D.h. dass Bauteile in Baugruppen verschaltet werden, wodurch sich die Funktion der Baugruppe durch die Wechselwirkung zwischen den Bauteilen im Bilanzraum ergibt. Die Grenze des Bilanzraumes wird Systemgrenze genannt, auf welcher elektrische Terminals modelliert werden können. Bei Terminals handelt es sich um elektrische Kontakte oder elektrische Leitungen, mit welchen die Baugruppe mit anderen Schaltungen verschaltet werden können.

[[Datei:2022 1231 2022 System.png|800px|rahmenlos|zentriert]]

In den Grundlagenschaltungen werden die Terminals in Typen charakterisiert. Dadurch wird gewährleistet, dass die Schaltungen mit geringem Aufwand erweitert und miteinander verschaltet werden können. Es gibt folgende Typen von Terminals:
* Bezugspotenzial (GND)
* Versorgungsspannung (Wenn nicht anders gekennzeichnet +9V)
* logischer Eingang (Setzt sich selber auf '0', wenn er unverschaltet bleibt.)
* logischer Ausgang

== Elektronische Bauteile ==

Folgende elektronische Bauteil-Typen werden in den Grundlagenschaltungen verschaltet.

=== passive elektronische Bauteile ===

{| class="wikitable"
|+ passive elektronische Bauteile
|-
! Designator !! Schaltungssymbol !! Bezeichnung
|-
| R || [[Datei:2022 1231 1648 R.png|rahmenlos|zentriert]] || Widerstand
|-
| C || [[Datei:2022 1231 1648 C.png|rahmenlos|zentriert]] || Kapazität (engl.: '''C'''apacity)
|-
| X || [[Datei:2022 1231 1648 X.png|rahmenlos|zentriert]] || Mechanischer Schalter (allg. mechanisches Bauelement)
|-
| D || [[Datei:2022 1231 1939 D.png|rahmenlos|zentriert]] || Diode
[[Datei:2022_1231_2252__space.png|700px|rahmenlos|zentriert]]
Terminals: 
'''A''': Anode 
'''K''': Kathode
|}

=== aktive elektronische Bauteile ===

{| class="wikitable"
|+ aktive elektronische Bauteile
|-
! Designator !! Schaltungssymbol !! Bezeichnung
|-
| T || [[Datei:2022 1231 1648 NPN.png|rahmenlos|zentriert]] || NPN-Bipolar-Transistor
[[Datei:2022_1231_2252__space.png|700px|rahmenlos|zentriert]]
Terminals: 
'''B''': Basis 
'''C''': Kollektor (engl.: '''C'''ollector) 
'''E''': Emitter
|-
| T || [[Datei:2022 1231 1648 PNP.png|rahmenlos|zentriert]] || PNP-Bipolar-Transistor
[[Datei:2022_1231_2252__space.png|700px|rahmenlos|zentriert]]
Terminals: 
'''B''': Basis 
'''C''': Kollektor (engl.: '''C'''ollector) 
'''E''': Emitter
|}

=== optoelektronische Bauteile ===

{| class="wikitable"
|+ optoelektronische Bauteile
|-
! Designator !! Schaltungssymbol !! Bezeichnung
|-
| D ||
[[Datei:2022 1231 2007 LED.png|rahmenlos|zentriert]]
|| engl.: light-emitting diode
[[Datei:2022_1231_2252__space.png|700px|rahmenlos|zentriert]]
Terminals: 
'''A''': Anode 
'''K''': Kathode
|-
| R ||
[[Datei:2022_1231_1948__R_opt.png|rahmenlos|zentriert]]
|| Licht-empfindlicher Widerstand
|}

=== thermoelektronische Bauteile ===

{| class="wikitable"
|+ thermoelektronische Bauteile
|-
! Designator !! Schaltungssymbol !! Bezeichnung
|-
| R || [[Datei:2022 1231 1948 R thermo.png|rahmenlos|zentriert]] ||
[[Datei:2022_1231_2252__space.png|700px|rahmenlos|zentriert]]
Temperatur-empfindlicher Widerstand
[[Datei:2022_1231_2252__space.png|700px|rahmenlos|zentriert]]
|}

== Liste der Schaltungen ==

Die in der folgenden Tabelle aufgeführten Schaltungen sind im FabLab auf Holzbrettern aufgebaut und können mit einer zur Fügung stehenden +9V-Spannungsquelle in Betrieb genommen werden.

{| class="wikitable"
|+ Liste der Schaltungen
|-
! Schaltungs-Nummer !! Beschreibung
|-
| 1 || [[Elektronische_Grundlagenschaltung:_Treiber_für_Leuchtdioden|Treiber für Leuchtdioden]].
|-
| 2 || [[Elektronische_Grundlagenschaltung:_H-Brücke_mit_Leuchtdioden_und_mechanischen_Schaltern|H-Brücke mit Leuchtdioden und mechanischen Schaltern]].
|-
| 3 || [[Elektronische Grundlagenschaltung: Logische Oder-Schaltung mit drei Eingängen|Logische Oder-Schaltung mit drei Eingängen]].
|-
| 4 || [[Elektronische_Grundlagenschaltung:_Logische_Und-Schaltung_mit_drei_Eingängen|Logische Und-Schaltung mit drei Eingängen]].
|-
| 5 || [[Elektronische_Grundlagenschaltung:_Astabile-Kippstufe_mit_blinkenden_LEDs|Astabile-Kippstufe mit blinkenden LEDs]].
|-
| 6 || [[Elektronische_Grundlagenschaltung:_Schiebe-Oszillator_mit_3_LED-Paaren|Schiebe-Oszillator mit 3 LED-Paaren]].
|}

Im Fablab stehen Signalgeneratoren und Oszilloskope zur Verfügung, mit denen Betriebszustände und Schaltvorgänge beobachtet werden können. Die Schaltungen sind mit diskreten Bauelementen aufgebaut und dienen als Lehrbeispiele zur Illustration der Funktionsweise von Bauteilen und Baugruppen.

== Entwickle Deinen Ideen ==

Alle Schaltungen sind im FabLab auf Holzbrettern in möglichst genauer Nachbildung des jeweiligen Schaltplans aufgebaut und können mit einer zur Fügung stehenden +9V-Spannungsquelle in Betrieb genommen werden. Da alle Schaltungen unter Verwendung von diskreten Transistoren aufgebaut sind, können die Schaltungen derart angepasst werden, sodass diese mit anderen Versorgungsspannungen, wie etwa +3.3V, +5V oder +12V betrieben werden können. Durch eine Anpassung der Schaltung an andere Versorgungsspannungen lassen sich diese in Systeme integrieren, welche beispielsweise einen Arduino beinhalten.

Wie obig besprochen, verfügen die meisten Schaltungen über logische Ein- und Ausgänge. Da alle logischen Ein- und Ausgänge aus Transistorstufen bestehen, können alle Schaltungen direkt mit einem Mikrocontroller verschaltet werden.

Stand: 2023_0101

= Links und Quellen =

Ding:Elektronische Grundlagenschaltung 0006: Schiebe-Oszillator mit 3 LED-Paaren

2023-01-01T11:24:03Z