Archiv für Januar 2012

T5A (5): Opening the Black Box

Endlich der lang erwartete 5. Teil meiner kleinen Blogserie über den Timer NE555:

Das Geheimnis wird gelüftet… Öffnen wir die Black Box. Gut, nicht im wörtlichen Sinne, denn selbst wenn wir den schwarzen Kasten aufkriegen würden, wären die Innereien so klein, dass wir nicht erkennen könnten, was im NE555 so vor sich geht. Also behelfen wir uns mit einem Blockdiagramm:

723px-NE555 Bloc Diagram

Die einzelnen Funktionsbereiche im inneren des NE555 sind hier schematisch dargestellt. Der fortgeschrittene Elektroniker kann sich nun sicher bereits zusammenreimen, was im inneren so vor sich geht. Da sich diese Serie aber bewusst an Anfänger richtet, und ich es selbst kein fortgeschrittener Elektroniker bin, werde ich versuchen alles zu verstehen und so einfach wie möglich zu erklären.

Im Blockbild sehen wir (von rechts nach links):

  • einen Spannungsteiler
  • zwei Komparatoren
  • einen Flip Flop mit einem Inverter
  • einen Transistor
  • einen Verstärker mit einem Inverter

sowie die einzelnen Pins oder Aus- und Eingänge des NE555 entsprechend numeriert und beschriftet.

Elektroniker-Chinesisch? Durchaus! Aber lass dich davon nicht entmutigen. Es ist alles weniger kompliziert als es scheint. Am besten wir beginnen mit dem einfachsten: dem Spannungsteiler, und arbeiten uns Schritt für Schritt vor.

Der Spannungsteiler

555 block spannungsteiler
(im Bild blau unterlegt)

Ein Spannungsteiler macht was sein Name verspricht: er teilt die Spannung! In der Regel besteht er aus zwei oder mehr Widerständen, die in Reihe geschaltet sind. In unserem Fall sind es drei. Die Spannung wird also gedrittelt, und zwar immer dort, wo die Widerstände sind. Aber was rede ich viel, probieren wir es einfach aus.

Für das Experiment benötigst Du neben dem Steckbrett und drei Widerständen ein Multimeter. Ein solches Meßgerät gehört in jeden Elektroniker-Haushalt und solltest Du noch keins haben, ist jetzt der Moment gekommen, eins zu besorgen. Damit kannst Du Spannungen, Ströme und Widerstände messen und es ist sehr hilfreich bei der Fehlersuche in Schaltungen. Im Prinzip reicht ein billiges Gerät aus (ab 5 EUR im Baumarkt), aber vielleicht wirst du mit einem etwas professionellerem Multimeter glücklicher. Meins war nicht sehr teuer und tut seinen Job. Nicht mehr und nicht weniger.

Aber zurück zu unserem Spannungsteiler. Bauen wir ihn auf dem Steckbrett auf.

Zunächst messen wir die gesamte Spannung, also zwischen dem (+)-Pol (VCC) und dem (-)-Pol (Masse) in unserer Schaltung: Wenn die Batterie frisch ist, zeigt das Multimeter ca 9V an.

Nun messen wir zwischen VCC und hinter dem ersten Widerstand:

Das Multimeter zeigt ca 3V an.

Die dritte Messung machen wir zwischen VCC und hinter dem zweiten Widerstand. Nun zeigt das Multimeter ca. 6V an.

Wir können auch die Spannung zwischen dem zweiten Widerstand messen, da sollte eine drei auf dem Multimeter erscheinen. Die drei Widerstände dritteln also die Spannung. Hinter dem ersten Widerstand liegen dann 1/3 Gesamtspannung (Uges) an und hinter dem zweiten 2/3 Uges.

Dasselbe macht nun auch der Spannungsteiler im NE555. Spannungsteiler verstanden? Dann kann es ja weitergehen.

Franzis Transistorradio Bausatz

Trotz Interneradio und DAB fasziniert mich die „gute alte“ Radiotechnik immer wieder aufs Neue. In der Wohltathschen Buchhandlung bin ich dann auch über den Franzis Bausatz „Transistorradio selber bauen“ gestolpert. Da er deutlich runtergesetzt war, habe ich ihn mir gekauft und das Radio aufgebaut.

In der stabilen Pappschachtel befindet sich eine Steckplatine und alle nötigen elektronischen Bauteile (diverse Widerstände, ein Empfänger-IC, Kondensatoren, Transistor, Lautsprecher, Spulen, Draht, Batteriehalter und ein Dreh-Kondensator) sowie die Bedienungsanleitung. Lediglich eine 1,5-V AA-Batterie muss extra gekauft werden, oder sie ist sowieso im Haushalt vorhanden. Die Pappschachtel dient gleichzeitig als Gehäuse für das fertige Radio.

Schritt-für Schritt wird das MW-Radio auf der Steckplatine aufgebaut. Jeder Schritt ist dabei gleichzeitig ein kleines Experiment, mit dem die Funktion der einzelnen Bauteile erläutert wird. Bis der Empfänger-IC eingebaut wird, hört man allerdings nur unterschiedliche Versionen eines Knackens. Ab ca. der Hälfte wird der Schaltkreis dann ins Gehäuse eingebaut, welches gleichzeitig als Lautsprecherbox dient und den Klang mechanisch verstärkt.

Leider kommt die grundlegende Funktionsweise des Radios zu kurz. Trotz konzentrierten Lesens wird dem Anfänger nicht deutlich, wie nun aus den elektromagnetischen Wellen das Signal eines Radiosenders herausgefiltert wird. Wer die Grundlagen des Radioempfangs verstehen möchte, bekommt hier keine Antwort (diese liefert aber z.B. ein sehr gut und verständlich geschriebener Wikipedia-Artikel).

Am Ende hat man dafür ein selbstgestecktes Mittelwellenradio. In Berlin habe ich damit allerdings nur zwei Sender empfangen (Deutschlandradio Kultur sowie einen russischen(?) Sender). Der klare Vorteil dieses Bausatzes ist, dass die gesamte Schaltung auf einer Steckplatine aufgebaut wird. Wer sich mit Radiotechnik beschäftigt oder beschäftigen will, kann die Schaltung so einfach modifizieren und an seine Bedürfnisse anpassen. Mit einigen Tricks lässt sich sicherlich die Empfangsqualität verbessern oder an die jeweiligen Empfangsverhältnisse anpassen.

Insgesamt ein schöner Bausatz und eine unterhaltsame Bastelei. Leider war in meinem Bausatz der Lautsprecher defekt, dies ein Minuspunkt, da ich zunächst dachte, ich habe etwas falsch gemacht. Trotz Nachlöten der Lötstellen brachte es keine Verbesserung, so dass ich den Lautsprecher austauschen musste.

Wer sich die Weihnachtszeit mit dem Adventskalender Radiobausatz von Conrad-Elektronik vertrieben hat, kennt diesen Transistorradio-Bausatz übrigens bereits zum größten Teil. Im Adventskalender „fehlt“ lediglich der Drehkondensator, welcher dort durch feste Kondensatoren ersetzt wird.

Denselben Bausatz gibt es übrigens auch bei Conrad Elektronik unter dem Namen „Conrad Basic-Lerpaket Transistorradio“ – deutlich billiger als bei Franzis.