Hier rechnest du nach, ob die Netzteilplatine -A2 genug Reserve hat. Leg den Stromlaufplan aus dem Auftrag daneben.
Schritt 2 von 5. Du liest den Stromlaufplan, berechnest Scheitelwert und Brummspannung, wertest die Messreihe aus, begründest die Kapazität und simulierst.
Danach: Lernangebot 4 · Spannung stabilisieren und wandeln
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Der Ladekondensator muss die Last allein tragen, bis die nächste Halbwelle kommt. Je größer der Strom, desto mehr Kapazität.
Am Ende hast du: eine Netzteilanalyse -A2 mit Rechnung, Messwert, Kennlinie und Urteil, ob -A2 die Neustarts erklären kann.
Karte „Vom Netzstecker bis zum Bild“: Die ganze Gate-Technik auf einer Seite: vom Netzstecker über die Netzteile bis zu Bild, Leseeinheit und Lichtschranke, mit Kennzeichen und Messpunkten. Die Karte steht im Wissensspeicher, Lektion „Wissensspeicher und Expertenrunde“. Leg sie neben jede Aufgabe.
Probier es aus: Wie groß muss -C1 sein?
Schieb die Kapazität nach unten und beobachte, wann die Spannung unter die 7-V-Linie des Reglers fällt. Ändere auch den Laststrom.
Erst du, dann die anderen
Die Meisterin fragt: „Kann das Netzteil der Leseeinheit die Neustarts erklären? Ja oder nein, und woran siehst du das?“ Den Grenzwert gibt dir keiner vor. Wie würdest du vorgehen?
So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
- Rechnen. Brummspannung und kleinste Eingangsspannung mit der Formel. Schnell, aber eine Näherung.
- Messen. Oszilloskop an MP B unter Last. Zeigt die Wirklichkeit dieses Geräts, braucht Zeit am Gerät.
- Simulieren. Kapazität und Last im Simulator verändern. Zeigt, wo die Grenze liegt, ohne etwas zu riskieren.
Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.
Gegebene Werte: Netzteilplatine -A2 · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Werte: Netzteilplatine -A2
- Transformator -T1
- 230 V/12 V, 16 VA, 50 Hz
- Dioden -R11 bis -R14
- Silizium, Durchlassspannung je 0,7 V
- Ladekondensator -C1
- 1.000 µF/25 V, Toleranz −20 %/+20 %
- Regler -T2
- 7805, 5 V, Eingangsspannung mindestens 7 V
- Last
- 0,35 A an 5 V
- Messung an MP B
- 2,8 V Spitze-Spitze, 100 Hz, kleinste Spannung 12,8 V
- Netzspannung
- 230 V, Toleranz ±10 %
Alle Werte sind Unterrichtswerte. Die Messreihe steht bei Aufgabe 3.4.
Dein Lernprodukt im Einzelnen
Dein Lernprodukt
Netzteilanalyse -A2
Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.
Es besteht aus
- dem Stromlaufplan mit Strompfaden
- den Rechnungen zu Scheitelwert, Brummspannung und kleinster Eingangsspannung
- der Kennlinie aus der Messreihe mit abgelesenem Grenzwert
- der Begründung der Kapazität mit Toleranz und Netzunterspannung
- dem Vergleich von Formel, Simulation und Messung
- dem Urteil: Kann -A2 die Neustarts erklären?
Zur Dokumentation
Jede Rechnung mit Formel, eingesetzten Werten und Einheit. Die Kennlinie als glatte Kurve durch die Messpunkte, Achsen beschriftet. Gespeichert am Werkstattrechner.
Mit der Analyse von -A10 aus Lernangebot 4 ist das die Netzteilanalyse für Meilenstein M1.
Aufgabe 3.1
Lies den Stromlaufplan der Netzteilplatine -A2:
- Benenne jedes Bauteil mit Kennzeichen.
- Beschreibe die Aufgabe jedes Bauteils in einem Satz.
- Zeichne den Strompfad für die Halbwelle, in der der obere Anschluss der Sekundärwicklung positiv ist.
- Zeichne den Strompfad für die andere Halbwelle in einer zweiten Farbe.
- Begründe, weshalb in jeder Halbwelle zwei Dioden leiten.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Brückengleichrichter · Brückenschaltung B2U · Diode · Festspannungsregler
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 3.2
Berechne die Spannungen hinter dem Transformator und am Ladekondensator:
- Berechne den Scheitelwert der Sekundärspannung.
- Berechne die Spannung am Ladekondensator ohne Last.
- Begründe, weshalb du zwei Durchlassspannungen abziehst.
- Prüfe, ob -C1 mit 25 V auch bei 10 % Netzüberspannung reicht.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Scheitelwert · Effektivwert · Durchlassspannung · Netzspannung, Toleranz
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 3.3
Ubr ≈ Ifbr · C
Schätze die Brummspannung ab und vergleiche mit der Messung:
- Begründe, weshalb die Brummspannung hier 100 Hz hat.
- Berechne die Brummspannung mit der Näherungsformel bei 0,35 A.
- Berechne damit die kleinste Spannung am Eingang des Reglers.
- Vergleiche mit der Messung an MP B: 2,8 V Spitze-Spitze.
- Erkläre, weshalb die Formel mehr ergibt als die Messung.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Brummspannung · Ladekondensator · Glättung
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 3.4
Messreihe an einem Laboraufbau wie -A2, 0,35 A Last, der Ladekondensator wurde getauscht (Unterrichtswerte):
| -C1 in µF | 1.000 | 680 | 470 | 330 | 220 |
|---|---|---|---|---|---|
| Brummspannung Ubr in V (Spitze-Spitze) | 2,8 | 3,9 | 5,4 | 7,2 | 9,9 |
| kleinste Spannung UC1,min in V | 12,8 | 11,7 | 10,2 | 8,4 | 5,7 |
| Ausgang 5 V | stabil | stabil | stabil | stabil | bricht ein, Neustart |
Werte die Messreihe aus dem Labor aus:
- Zeichne die kleinste Spannung UC1,min über der Kapazität als glatte Kurve durch die Messpunkte.
- Trage die Mindesteingangsspannung des Reglers von 7 V als Linie ein.
- Lies ab, unterhalb welcher Kapazität der Regler ausfällt.
- Bestimme, wie viel Prozent seiner Kapazität -C1 verlieren darf.
- Vergleiche mit deiner Schätzung aus dem Auftrag.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Kennlinie · Messreihe · Festspannungsregler
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 3.5
Cmin ≈ Ifbr · (UC1 − UE,min)
Begründe die Kapazität von -C1 durch Rechnung:
- Stelle die Näherungsformel nach C um.
- Berechne die kleinste Kapazität bei 230 V Netzspannung.
- Berechne sie bei 10 % Netzunterspannung.
- Berücksichtige eine Toleranz des Elkos von −20 %.
- Begründe, weshalb der Hersteller 1.000 µF eingebaut hat.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Kondensator · Toleranz · Netzspannung
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 3.6
Den Simulator findest du im Auftrag von Teil 2.
Untersuche das Netzteil mit dem Simulator aus dem Auftrag:
- Stelle 0,35 A ein und suche die Kapazität, bei der der Regler gerade noch hält.
- Vergleiche mit deiner Kennlinie aus Aufgabe 3.4.
- Stelle 0,50 A ein und suche die Grenze erneut.
- Berechne die Grenze für 0,50 A mit der Formel und vergleiche.
- Beurteile, was ein Simulator kann und was nicht.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Simulation · Glättung
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Die Lage ändert sich
Der Hersteller der Leseeinheit kündigt eine neue Steuerplatine an, die 0,48 A statt 0,35 A braucht. Die Netzteilplatine -A2 soll bleiben.
Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:
- Prüfe mit Formel und Simulator, ob -C1 noch reicht.
- Beurteile, was mit der Verlustleistung von -T2 geschieht.
- Entscheide, was du der Meisterin vorschlägst.
Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.