fischertechnik und Elektronik

Keine Angst vor Elektronik! Die hier präsentierten Tipps sind wirklich ganz einfach!

Ich habe versucht, die Seite logisch aufzubauen, indem ich den Schwierigkeitsgrad der Schaltungen von oben nach unten gesteigert habe. Zum besseren Wiederfinden einzelner Aspekte habe ich interne Links eingebaut. Also quasi ein fortlaufender Text mit Quereinstiegen. Ihr müsst daher bei Unklarheiten auch mal weiter oben zu lesen beginnen.

10.01.2003

Funktion der Diode

Die Diode ist ein Ventil, das Strom nur in eine Richtung durchläßt. Als Vergleich bietet sich eine Pendeltüre an, die nur in eine Richtung aufgeht. Wenn die Elektronen aus der einen Richtung kommen, öffnet sie sich und die Elektronen gehen gut durch, in der Gegenrichtung werden die vorderen gegen die Türe gepresst und drücken sie rappeldicht zu.

Diese Ventilwirkung ist im Schaltzeichen (oben) gut durch das Dreieck symbolisiert. Wenn Du Dir den Strom als Fluss positiver Teilchen vorstellst (Technische Stromrichtung) gehen sie gut durch den Trichter. In Gegenrichtung knallen sie vor die "Wand", kommen also nicht durch. Bei Anlegen einer Spannung wie im Schaltbild - plus links, Minus rechts kann somit Strom fließen = Durchlassrichtung. Den Strich aus dem Schaltbild findest Du auch auf dem Bauteil selber als Ring wieder (unten).

Umgang mit Dioden

Mit Dioden kann man recht gefahrlos herumexperimentieren da sie kaum kaputt gehen. Im Gegensatz zu den meisten anderen Halbleiterbauteilen kann man sie ja auch gar nicht verpolen denn in der einen Richtung sperren sie und in der anderen lassen sie den Strom durch.

Allerdings vertragen sie zu hohe Spannungen in Sperrrichtung nicht, dann kann es auch richtig knallen. Dioden müssen bei Betrieb an Wechselspannung mindestens die 1,5-fache Nennspannung sperren können. (Dieser Wert gilt für die "normale" Wechselspannung. Wegen des sinusförmigen Verlaufs liegt der Spitzenwert der Spannung um den Faktor "Wurzel 2" höher als die Nennspannung, aber mit 1,414... läßt sich so schlecht rechnen!) Die minimale Sperrspannung für den Einsatz bei fischertechnik beträgt also 15V und bei LGB 36V. Wenn es den errechneten Wert nicht gibt, nimmt einfach einen größeren. Höhere Sperrspannungen schaden nicht. Die entsprechenden Dioden sind oft nicht mal teurer.

Manchmal muss man berücksichtigen, dass Dioden in Durchlassrichtung einen Spannungsabfall von ca. 0,6 verursachen. So richtig gut gehen die Elektronen wohl doch nicht durch.

Die einfachste Schaltung mit einer Diode ist die, wo die Diode einfach zusätzlich vor den Verbraucher geschaltet wird.

Wenn Du diese Schaltung an den "normalen Motorausgang" Deines Trafos anschließt, wirst Du feststellen, dass der Motor sich dreht wenn Du den Knopf nach der einen Seite drehst. Drehst Du ihn nach der andere bleibt der Motor stehen. (Die Elektronen kommen halt nicht durch die Türe.)

Ohne die Diode darfst Du Motore nicht am Wechselspannungsausgang des Trafo betreiben. Sie brummen nur ohne sich zu drehen und gehen bald kaputt! Mit dieser Schaltung kannst Du das aber doch tun. Die Drehzahl läßt sich natürlich nicht regeln, aber manchmal braucht man ja auch Motore, die mit gleichbleibender Drehzahl laufen.

Ein Nachteil der Schaltung ist allerdings, dass die Diode immer im Stromkreis des Motors geschaltet ist (0,6V Spannungsabfall). Zweiter Nachteil: Im Gegensatz zum "normalen" Gleichspannungsausgang Deines Netzteils wird bei dieser Schaltung die negative Halbwelle "abgeschnitten", also die Hälfte der Spannung. Dadurch dreht der Motor nur etwa halb so schnell wie normal.

Mit einer zweiten Diode und zwei Tastern kann man bereits die Drehrichtung eines Motors ändern. Die Anordnung der Dioden in dieser Schaltung nennt man übrigens "Antiparallel".

Auch diese Schaltung funktioniert mit dem Wechselspannungsausgang Deines Trafos. So kannst Du nun an einem Trafo zwei Motore betreiben: mit variabler Drehzahl (am Gleichspannungsausgang) und einen zweiten Motor mit konstanter Drehzahl am Wechselspannungsausgang (bei Bedarf mit umschaltbarer Drehrichtung)!

Interessant ist auch, dass beide Schalter in der oberen Leitung sitzen. Da in der unteren kein Schalter eingebaut ist, kann man mehrere solcher Schaltungen mit einer gemeinsamen Rückleitung betreiben. Das ist für Fernsteuerungen von Modellen mit mehreren Motoren interessant.

Hilfe, hat mal jemand die Schaltung für mich? (Habe kein wirklich geeignetes Zeichentool)

T1 und T2 entsprechen den beiden Tastern, wie sie in Dioden und Taster zur Polumkehr beschrieben sind. Sie dienen zusammen mit den beiden zugeordneten Dioden der Richtungsumkehr des Motors. Betätigt man T1 bewegt sich der Motor entlang der punktierten Linie nach links und betätigt am Ende seines Weges den Taster T3. Dieser schaltet eine Diode in den Strompfad, die nur auf den ersten Blick die gleiche Richtung hat wie die Diode bei T1. Ich hab mal Strompfeile dran gezeichnet, damit klarer wird, dass die Dioden in Wirklichkeit entgegengesetzt geschaltet sind. Die Diode bei T3 sperrt also bei Betätigen des Tasters den Stromfluß und damit die Bewegung des Motors nach links.

Sie hat aber den gleichen Richtungssinn, wie die Diode bei T2 und läßt deswegen den Strom für die Motorbewegung nach rechts durch. Dieser wird aber bei Betätigung des Tasters T4 am rechten "Anschlag" wieder unterbrochen.

Es gibt natürlich Varianten dieser Schaltung mit etwas anderer Anordnung der Bauteile. Elegant ist bei dieser Form aber, dass die Dioden der Endtaster nur bei deren Betätigung in den Stromkreis eingeschaltet werden, also im normalen Betrieb keinen Spannungsabfall verursachen. Richtig nützlich ist die Möglichkeit die Dioden mit beiden Anschlüssen in die Buchsen der Taster einstecken zu können, so können keine Kurzschlüsse entstehen.

Foto: Endabschaltung der Katze des Portalkrans.
grüner Stecker: die Zuleitung von der Fernsteuerung
roter Stecker:   die Leitung zum Motor