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Philips EE 2016 Anleitungsbuch
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Grundlagen
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Elektronik-Experte
EE
2016
moderner
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Inhaltszusammenfassung für Philips EE 2016

  • Seite 1 PHILIPS PHILIPS Grundlagen moderner Bauelemente Anleitungsbuch für Elektronik-Experte 2016 Ultrascha11-Technik...
  • Seite 2 2005 2004 2052 2001 2010 2051 2003 9041 2003 2050 2040 @ Philips GmbH,Bereich Technische Spielwaren, Hamburg—1977/2 Wir übernehmen keine Gewähr, daß die in Alle Rechte vorbehalten. Nachdruck und foto- diesem Buch enthaltenen Angaben frei von mechanische Wiedergabe —auch auszugswei- Schutzrechten Sind.

  • Seite 3: Anleitungsbuch Für Elektronik-Experte

    Grundlagen moderner Bauelemente Anleitungsbuch für Elektronik-Experte EE 2016 UltraschaII-Technik Herausgeber Philips GmbH Bereich Technische Spielwaren, Mönckebergstraße 7, 2000 Hamburg 1...

  • Seite 4: Inhaltsverzeichnis

    Inhaltsverzeichnis Seite Vorwort Abbildung der Einzelteile und Inhaltsverzeichnis des Experimentierkastens Allgemeine Bauanleitung Grundlagen zur Ultraschall-Technik 2.2. Halbleiterbauelemente Verschiedene Bauelemente 2.4. Elektronische Grundschaltungen Flip-Flop 3.8. Elektronische Geräte UltraschaIl-Technik 4.7. Ultraschall-Sender 47.1. Ultraschall-Morseempfänger 47.2. Ultraschall-Tastschalter 47.3. Ultraschall-Zeitschalter 47.4. Ultraschall-Alarmanlage 47.5. Ultraschallgesteuerter Fernschalter 47.6.

  • Seite 5: Vorwort

    Beispiel dafür sei nur die Produktion modemer elektronischer Taschenrechner genannt, die ohne den Einsatz integrierter Schaltkreise und zuverlässiger Anzeigenelemente nicht möglich gewesen wäre. In diesem Philips Elektronik-Experimentierkasten werden modernste Bauelemen- te vorgestellt. Durch verschiedene Anwendungsbeispiele sollen ihre Bedeutung und ihre Funktion Erklärung finden. Dabei können die einfachsten Grundlagen der Elektronik nur in sehr geraffter Form dargestellt werden.

  • Seite 6: Abbildung Der Einzelteile Und Inhaltsverzeichnis Des Experimentierkastens

    Inhalt Teil Bestell-Nr. Bezeichnung Ultraschallwandler 349. 1307 1212 Transistor BC 238* Kennfarbe: weiß Integrierter Schaltkreis (IC) LM 3900* 1305 Kennfarbe: gelb 1125 Diode BA 318* Widerstand* 10 Ohm 1004 1/4 Watt 47 Ohm 100 Ohm 10 OOO Ohm 15 OOO Ohm 22 OOO Ohm 47 OOO Ohm 220 OOO Ohm...

  • Seite 7: Allgemeine Bauanleitung

    Allgemeine Bauanleitung Befestigen der Bauelemente auf der Grundplatte Ultraschall-Sensor (1307) Der Sensor ist auf einer kleinen gedruckten Schaltung festgelötet, die mit Klemm- und Haarnadelfedern auf der Grundplatte befestigt wird. Die Anschlüsse werden über die Kontakte 4 und 5 hergestellt. Der Sensor sollte sowohl in Sender- als auch in Empfängerschaltungen stets am Rand der Grundplatte befestigt werden, damit die Ausbreitung bzw.

  • Seite 8: Grundlagen Zur Ultraschall-Technik

    Piezoelektrizität. Die Abmessungen des Kristalls bestimmen die Frequenz, die sehr konstant ist. In den Schaltungen und Geräten des EE 2016 Wirdfür Sender und Empfänger der gleiche Sensor eingesetzt. Es ist ein Kristall mit ausgeprägter Resonanz, dessen Frequenz bei ca. 36 000 Hz liegt.
  • Seite 9 IJm ein Experiment im Ultraschall-Bereich durchführen zu können, Wird eine zuverlässige Ultraschall-Quelle benötigt. Die folgende Schaltung (Abb. 2.35.) stellt einen Generator dar, der im Ultraschall- Bereich schwingt. Alle Sender müssen auf einer separaten Grundplatte aufgebaut werden. 2.35. 1.70 n LEDI LEO 1 Sc 238 '0kn...
  • Seite 10 Bei allen Einrichtungen Oder Geräten, die mit Frequenzen im Ultraschallbereich arbeiten, ist auch für den Empfang der Ultraschallwellen ein speziell für diese Frequenzen ausgelegter Empfänger erforderlich. Die aufgenommenen Signale des Ultraschall-Wandlers können dann verstärkt und optisch bzw. akustisch angezeigt werden. Es ist zu beachten, daß...
  • Seite 11 Beim Einschalten des Senders muB die LED des Empfängers leuchten. Der Empfänger besteht zur Hauptsache aus einem rückgekoppelten Operationsver- stärker. Das Potentiometer Rastellt man so ein, daß die LED gerade nicht leuchtet und somit am Ausgang des Operationsverstärkers nur eine geringe Spannung steht.
  • Seite 12 Ebenso müssen Sender und Empfänger stets auf eine Frequenz ausgelegt werden, damit optimale Betriebsbedingungen erzielt werden. Am Sender (Abb.2.38.) kann in Verbindung mit dem Empfänger (Abb. 2.39.) dargestellt werden, wie wichtig es ist, daß Sender und Empfänger auf eine Frequenz eingestellt Sind.
  • Seite 13 2.39. -238 weiß BA 318 E3.O E3.O (DEI- E3-O LM 3900 22kn IC gel b 1 Mil 1.1. 10000 pF 22 kn BA318 47kf2 3C 238 o, 22 EA 318 0.22 LF LED 1 Abb. 2.39. Der Empfänger besteht aus dem Eingangsverstärker mit OP 1.1, der Verstärker- stufe für den Lautsprecher mit Tl sowie dem Schaltverstärker OP 2.2.
  • Seite 14 Der Arbeitspunkt Wird mit R3 = 1 MQ eingestellt. Über R6 Wird das Signal Tl zugeführt und erneut verstärkt, so daß es vom Lautsprecher abgestrahlt werden kann. Gleichzeitig gelangt das Signal von OPI .1 über die Spannungsverdoppler- schaltung zum Eingang E+ von OP2.2. Sie besteht aus den Dioden Dl und D2und den Kondensatoren C4 und C5.

  • Seite 15: Verschiedene Bauelemente

    Bewegung der Kontakte elektrische Leistung und Zeit. Bei sehr schnellen Schaltvorgängen ist das Relais zu träge und damit unbrauchbar. Trotz der vielen Nachteile kann man in einigen Schaltungen nicht auf Relais verzichten. Das verwendete Relais des EE 2016 ist ein besonderes Relais und besitzt viele dieser Nachteile nicht.
  • Seite 16 Nach dem Einschalten spricht beim Niederdrücken des Tastschalters das Relais an und die rote LED leuchtet. Die Schaltung weist zwei Stromkreise auf: Der Steuerstromkreis verläuft vom Minuspol der Batterie durch die Relaisspule, weiter über den Tastschalter und den Ein-Aus-Schalter zum Pluspol der Batterie. Der Laststromkreis führt dann von Minus über den Relaiskontakt und RI durch die LED zum Pluspol der Batterie.
  • Seite 17 Relaisspule ist die rote LED mit einem strombegrenzenden Vorwiderstand geschaltet. Liegt an der Spule die Betriebsspannung,leuchtet die LED. Dl verhindert, daß eine hohe Induktionsspannungsspitze entsteht. Der Laststrom- kreis schließt sich von der Batterie über den Relaiskontakt zur Spule und wieder zur Batterie.
  • Seite 18 2.45. BA318 10 kn weiß 470 n BC 238 weiß 'LEDI 100 kn frot Abb. 2.45. Die Schaltung (Abb. 2.45.) Wird benutzt, wenn sehr schwache Steuerströme über ein Relais elektrische Geräte mit hohem Strombedarf schalten sollen. Es genügt dabei ein Impuls, um auf Dauer den eingeschalteten Zustand herzustellen. Nach dem Einschalten kurz den Tastschalter betätigen.
  • Seite 19 2.46. LED2 q run BC 238 wei,3 470 n "LED2 BA 318 10 kn grün BC 238 weiß LEDI LED' BA318 Abb. 2.46. In einem Relais werden mechanische Kontakte betätigt. Um deren Trägheit zu überwinden, benötigt man eine Anzugsspannung, die über der Haltespannung liegt.
  • Seite 20 4,7kn LEDI BC 238 weiß BC 238 42kn we.ß A 31 Abb. 2.47. Manchmal ist es erwünscht, daß ein Relais erst mit Verzögerung schaltet, wenn der Steuerstromkreis geschlossen worden ist. Auch das Umgekehrte Wirdgebraucht: Ein Relais soll noch einige Sekunden nach dem Abschalten des Steuerstromkrei- ses angezogen bleiben.
  • Seite 21 1.70n LED 1 LEO' BC 238 weiß BC238 weiß 10kQ 100uF BA318 Abb. 2.48. ElektronischeBlinkschaltungen benötigenimmermindestenszweiaktiveBauele- mente(Transistoren), m anchmal s ogarnocheinendrittenTransistorzumSchalten großerStröme.Ein Relaismit einemTransistorerfüllt dieselbeFunktion. Die Relaisblinkschaltung (Abb. 2.48.) nutzt den Unterschiedzwischen Anzugs- und Haltespannung eines Relais aus. Nach dem Einschaltenlädtsich Cl überRI die roteLEDund R2auf.
  • Seite 22 2.49. OE2. EL.O BA318 OE2- BC 238 weiß OEI- LED' grun gelb - LM3900 IC gel 5 BC238 weiß LEDI 10pF grun Abb. 2.50. Abb. 2.49. Das in den vorstehenden Schaltungen und einigen nachfolgenden Geräten beschriebene Relais betätigt jeweils nur eine Leuchtdiode als Funktionsanzeige. Zum Betreiben externer Geräte müssen die Kontakte des Laststromkreises gelöst und mit dem zu schaltenden...

  • Seite 23: Elektronische Grundschaltungen Flip-Flop

    Elektronische Grundschaltungen 3.8. Flip-Flop Zum Verständnis einiger Ultraschall-Geräte Wird eine neue Grundschaltung vorgestellt, das Flip-Flop. Ein Flip-Flop Oderbistabiler Multivibrator hat eine ganz bestimmte Eigenschaft: Sein Ausgang kippt mitjedem Schaltimpuls am Eingang in den jeweils anderen Zustand. Befindet sich z. B. am Ausgangein O-Signal, so bewirkt ein Impuls am Eingang ein 1-Signal am Ausgang.

  • Seite 24: Elektronische Geräte

    Elektronische Geräte 4.7. UltraschaII-Technik Alle Geräte zur Ultraschall-Technik können nur betrieben werden, wenn Sender und Empfänger zueinander passen. Die Reihenfolge der Geräte dieses Kapitels ist dadurch vorgegeben. 4.7.1. UltraschalI-Sender Dieser Ultraschall-Sender strahlt Signale aus, die bei den folgenden Empfängern den beabsichtigten Effekt erzielen.
  • Seite 25 Andernfalls sofort ausschalten und den Fehler in der Verdrahtung suchen. Liegt hier der Fehler nicht, verfährt man zur Fehlersuche bei eingeschaltetem Empfängerwie folgt: Einen I-kOhm Widerstandvom Pluspolder Batterie zum Verbindungspunkt C5, D2, R9legen. Der Tongenerator muß schwingen, sein Ton im Lautsprecher hörbar sein. Geschieht das nicht, liegt der Fehler im OP 3, OP 4 Oderin der Transistorverstär- kerstufe.

  • Seite 26: Ultraschall-Tastschalter

    4.7.3. UltraschaIl-Tastschalter Mit dem Gerät kann man in Verbindung mit dem Ultraschallsender 4.7.1. einen Schaltkontakt über eine Entfernung bis ca 4 m so lange halten, wie der Sender ein Signal abgibt. Aufbau des Gerätes nach dem Verdrahtungsplan 4.7.3. Sender und Empfänger nahe zusammenstellen, beide einschalten.

  • Seite 27: Ultraschall-Alarmanlage

    Schaltungsbeschreibung Das Gerät besteht aus den beiden Wechselspannungsverstärkern OP 1 und OP 3, dem Spannungsverdoppler Dl/D2 sowie dem Schaltverstärker OP 2. Tl stellt einen Impedanzwandler dar und OP 4 einen Schwellwertschalter. Das vom Sensor aufgenommene Ultraschall-Signal des Senders Wird in OP 1 und danach in OP 3 verstärkt und anschließend an Dl/D2 gleichgerichtet.

  • Seite 28: Ultraschallgesteuerter

    leuchtet.Diese Spannungsteuert auch über R17, d er zur Entkopplungdient, den Inverter OP 2.3. An dessen Ausgang stellt sich 0-Signal ein, so daß der nachgeschalteteTongeneratorOP 2.4 (vergl. 3.1 im EE 2013) schwingenkann. Am PotentiometerR22 greift man die Tonspannungab und führt sie über R23 als Vorwiderstand der Transistor-Endstufe zu.

  • Seite 29: Ultraschallbediente Baustellenampel

    Betätigt man nun die Taste des Senders, so tritt am Ausgang von OP 1.3 ein 1-Signal auf. 1mAugenblick des Einschaltens gelangt der positive Spannungsim- puls über Ce und C7 sowie R13und R14auf die beiden Eingänge E+ der OP 1.4 und OP 2.1 .

  • Seite 30: Ultraschallgesteuerter Dimmer

    4.7.8. Ultraschallgesteuerter Dimmer Fernbedienungen für Fernsehgeräteermöglichenu. a. eine stufenloseÄnderung der Helligkeit der Bildröhre. Dieser Vorgang Wird in den meisten Fällen mit Ultraschall-Geräten bewirkt. Mit dieser Schaltung läßtsich zwar kein Fernsehgerät fernbedienen, aber die Helligkeit einer LED kann mit Ultraschall geändert und damit das Prinzip einer Fernbedienung erkannt werden.

  • Seite 31: 4.7.10. Ultraschall-Tonübertrager

    Aufbau des Gerätes nach dem Verdrahtungsplan 4.7.9 (siehe aber auch 4.6.1 Aufbau des Gerätes aus EE 2013). Für erste Versuche Sender 4.7.1. und Empfänger eng zusammenrücken. Beide Geräte einschalten. Sollte die grüne LED nicht leuchten, den Ultraschall-Sender kurz ausschalten und wieder einschalten. Die grüne LED muß...

  • Seite 32: 4.7.11. Empfänger Für Modulierten Ultraschall

    Schaltungsbeschreibung Der astabile MulitvibratorTl/T2 und der Sensorbestimmendie Ultraschall-Fre- quenz.Der Kollekt0Miderstand v onT2ist mit demAusgangdesTongenerators OP4 verbunden, so daß die Ultraschallschwingung mit den Signalen des Operationsverstärker moduliert w ird.DieTaktfrequenz desGenerators ist durch den Widerstand R9und den Kondensator C3bestimmt. DadieAusgangszustände vonOP4 ständig zwischen 0und1wechseln, Wird auch der Sender durch das Tonfrequenzsignalständig ein- und ausgeschaltet.Das 36 kHz-Ultraschallsignal Wirdamplitudenmoduliert abgestrahlt.

  • Seite 33: Ultraschall-Tonsender

    4.7.12. UltraschalI-Tonsender Mit diesem Sender läßt sich ein Ultraschall-Trägersignal mit Sprache OderMusik modulieren und übertragen. Dem Vorteil, daß solche Sender nicht abgehört werden können, steht der Nachteil gegenüber, daß der Empfänger immer in unmittelbarer Nähe des Senders stehen muß. Das von diesem Sender abgestrahlte Signal kann nur mit dem Empfänger 4.7.13. empfangen werden.

  • Seite 34: Ultraschall-Konverter

    Schaltungsbeschreibung Das modulierteSendersignalgelangt über den Wandlerauf den EingangE- des OP 1,wo es verstärkt wird. Uberden Koppelkondensator C3und das Potentiometer daszurVerstärkungseinstellung dient,WirddasSignal d ernächsten StufeOP 3 zugeführt. C4trennt ebenfallsGleich- und Wechselspannungsanteile. Die Diode richtet das modulierteUltraschallsignal g leich, und C5trennt den Träger vom Ton. OP 4 verstärkt also nur noch das NF-Signal und leitet es dem Endverstärker mit dem TransistorTl zu, in dessen Kollektorstromkreis der Lautsprecherliegt.

  • Seite 35: Sachwortverzeichnis

    Sachwortverzeichnis Seite Anzugsspannung — Spannung,diebenötigtwird, umdieKontakteeinesRelaisanzuziehen Flip-Flop —auch bistabilerMultivibrator;digitale Schaltung,deren Ausgang durch einen Spannungsimpuls jeweils den anderenelektrischenZustandannimmt Haltespannung—Spannung zum Halteneines Relaiskontaktes; sie liegtniedriger a ls die Anzugsspannung Laststromkreis — Stromkreis beim Relais, der durch den Steuerstromkreis ein- bzw. ausgeschaltet werden kann Piezoelektrizität —elektrische Ladung,die durch Druck OderZug an den Grenzflächen einiger Kristalle auftritt Relais —...

  • Seite 36: Schaltsymbole

    Schaltsymbole Ultraschallwandler Reed-Relais Verdrahtungsplan-Symbole Ultraschallwandler Reed-Relais...

  • Seite 37: Technische

    Technische Daten UltraschalI-Sensor Resonanzfrequenz ca. 36 kHz (maximale Empfindlichkeit bei) Steuerkreis Schaltkreis Reed-Relais ca. 4,5 V Anzugsspannung Abfallspannung ca. 10 mA Stromaufnahme bei 4,5 V maximal 15 V Schaltspannung maximal Schaltstrom Codetabelle (Ergänzung zu EE 2013) Ersatzwert Ersatzwert Widerstände Farbringe braun, schwarz, schwarz 11 Ohm...
  • Seite 38 Weitere Elektronische Geräte EE 2014 Meßtechnik EE 2015 Digitaltechnik EE 2017 Optoelektronik Elektronische Geräte 4.8. Infrarot-Technik 4.8.1. Infrarot-Sender 4.8.2. Morse-Empfänger 4.8.3. Beleuchtungsstärken-MeBgerät Infrarot-Tastschalter 4.8.4. Automatischer Torschließer mit Fernbedienung 4.8.5. Infrarot-Alarmanlage 4.8.6. Infrarot-Fernbedienung 4.8.7. 4.8.8. Infrarotbediente Baustellenampel UKW-Radio mit Infrarot-Fernbedienung 4.8.9. 4.8.10.
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  • Seite 55 Unsere Anschrift lautet: in Deutschland PHILIPS GMBH Bereich Technische Spielwaren Postfach 1014 2000 Hamburg 1 in Österreich Spiel und Sport Hermann Stadlbauer 5027 Salzburg, Postfach 93 in der Schweiz Waldmeier Wolf 4052 Basel...

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