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Elektronik
| Inhaltsverzeichnis 1. Schaltungsbild 2. Was macht die Schaltung? 3. Baugruppen benennen/einteilen 4. Funktion/Aufgabe der Baugruppen erklären 5. Bauteile: Datenblätter erläutern 6. Zusammenspiel der Baugruppen 7. Mögliche Problemfälle der Schaltung und Dimensionierung |
1.Schaltungsbild
2.Was macht die Schaltung?
Die Temperaturveränderungen werden an den PTC's registriert und die Zustände werden mit Hilfe von 2 LED's angezeigt.
Warm => ROT
Kalt => GRÜN
3.Baugruppen benennen/einteilen
Brückenschaltung /Messbrücke
Konstantenstromquelle
Differenzverstärker
Ausgabeeinheit
4.Funktion/Aufgabe
der Baugruppen erklären
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In unserem Fall haben wir ½ Brückenschaltung vorliegen. Die besteht aus 2 Ptc’s und 2 Potis die zu einander diagonal ausgerichtet sind damit sich der Potential von positiven ins negative Spannung ändern kann. Oft werden Brückenschaltungen dazu benutzt um irgendwas zu steuern. |
Formel:
Rptc=0,01 1/k
Rw=Rk(1+α∆∂)
4.2 Konstantenstromquelle
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Um den konstanten Strom zu liefern für den Widerstand < R > (oder statt <R> kann eine beliebige Schaltung sein) braucht man eine Konstantstromquelle, die aus einer Brückenschaltung besteht, die einen Transistor ansteuert. Die Brückenschaltung R5 und R6 müssen so berechnet werden damit der Transistor T3 mit der 0,7V Spannung versorgt wird. (R5>R6) In unserem Fall wird ein Differenzverstärker mit dem konstanten Strom versorgt.4.3. |
4.3 Differenzverstärker
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Differenzverstärker besteht aus zwei Kollektor-Widerständen RC1 und RC2, zwei Transistoren T1 und T2. Es werden die Spannungspotentiale verglichen, die an Basis von T1 und an Basis von T2 anliegen. Die Differenzspannung, die sich daraus ergibt, dass ein Transistor mehr durchlässt als der andere, wird von den Kollektorpotentialen von T1 und T2 an die Ausgabeeinheit weiter geleitet.4.4 |
4.4 Ausgabeeinheit
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Die Ausgabeeinheit besteht aus zwei Vorwiderständen RVG und RVR und zwei LED’s, wobei die LED’s entgegengerichtet sind. Die LED’s sind in entgegengesetzte Richtungen eingestellt, damit immer nur ein Zustand angezeigt und der andere gesperrt wird, weil die LED’s in eine Richtung den Stromfluss sperren.
Die Ausgabeeinheit wird dazu verwendet um die Differenzen von V1 und V2 anzuzeigen. |
5.Bauteile: Datenblätter erläutern
Widerstände und POTIS
Die Widerstände werden meistens als Vorwiderstände eingesetzt, weil sie die Spannung verringern können, um die Bauelemente zu schützen.
Widerstände haben eine Eigenschaft, wenn sie in Reihe geschaltet werden, daß sie Spannungen teilen nach der Formel U=R*I.
PTC's
PTC's werden meist auch Kaltleiter genannt => kalt leiten sie besser => kleiner Widerstand
Die PTC's werden meistens nach Farben unterschieden in unserem fall liegen blaue PTC's vor, das Schaltzeichen sieht wie ein Poti mit 2Pfeilen nach oben ausgerichtet, ein Pfeil steht für die Temperatur, die ansteigt und der andere für die Widerstandessteigung .
Bei NTC's ist ein Pfeil nach oben und der andere nach unten ausgerichtet.
die wichtigsten Daten sind:
P310-.11
Umax = 30V
Min Themperatur 0ºC = 70O
BezugsThemperatur 25ºC = 80O
EndThemperatur 95ºC = 50kO
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Wenn ein Transistor als Schalter betrieben wird, arbeitet er nach Bild 1. Solange er 0,7V an Basis nicht hat, wird er nicht durchschalten. Die Abhängigkeit zwischen U Kollektor-Emitter und I Kollektor. Wenn der Transistor durchgeschaltet ist leitet er den konstanten stabilen Strom. |
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Das Bild 2 zeigt die Abhängigkeit zwischen UB und IB. Nach dem Entladen des Kondensators wird die Spannung an der Basis hoch getrieben bis 0,7V , nach diesem Wert kann man UCE konstant halten |
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Betrachten wir den Arbeitspunkt E an. Hier arbeitet der Transistor mit der kleinstmöglichen Spannung UCE sat und damit kleinstmögliche Verlustleistung. Hier werden mehrere Kennlinien aufgezeichnet. D.h. die Werte der Transistoren sind verschieden, das hängt mit dem Verstärkungsfaktor zusammen Wird die max. Leistung überstiegen, wird der Transistor überhitzt und außer Betrieb gebracht Der Arbeitspunkt soll unterhalb der zulässigen Leistung und unterhalb der des zulässigen Höchststromes Ic max liegen. |
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LED's
Die LED's sperren in eine Richtung, LED's arbeiten meistens mit 20-30mA und 0,7-2.0V
6. Zusammenspiel der Baugruppen.
Brückenschaltung /Messbrücke4.1 steuert mit der Differenzspannung den Differenzverstärker4.3, die Konstantenstromquelle4.2 sorgt dafür, dass bei den Stromswankungen der Differenzverstärker4.3 immer mit konstantem Strom versorgt wird.
Der Differenzverstärker4.3 verstärkt die Differenzspannung von der Brückenschaltung4.1 und gibt seine verstärkte Differenzspannung weiter an die Ausgabeeinheit4.4, die Differenzspannung wird in der Ausgabeeinheit4.4 verglichen und ausgegeben.
7 Mögliche Problemfälle der Schaltung und Dimensionierung
Brückenschaltung
Die Brückenschaltungssensibilität könnte man durch 2 PTC's und 2 NTC's, die jeweils diagonal zu einander ausgerichtet sind.
Urstromquelle
Bei der Urstromquelle müssten die Spannungsteilerwiderstände ca. zehn Mal so viel Strom abfallen als bei dem Transistor T3.
Differenzverstärker
Bei dem Differenzverstärker müssen die Kollektorvorwiderstände ca. 300 W sein.
Die Transistoren T1 und T2 müssen gleich groß sein.
Ausgabeeinheit
Die Widerstände in der Ausgabeeinheit müssten nur ca. 20-30mA Strom für die LED's durchlassen. Die Widerstände dienen als Vorwiderstände für die LED's.
