[FAQ] Elektronik

Black Nova

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/!\ TO BE UPDATED SOON /!\​

- Vorwiderstände
- Schalter



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Nach etlichen Threads mit Fragen wie man LED' verlötet oder irgendetwas anschließt, was selbst gelötet ist, kommt hier ein FAQ.

Grundinformationen:
Sobald Spannung anliegt, fließt Strom. Strom (I in Ampére) kann also wie ein Fluss oder Bach betrachtet werden.
Die Spannung (U in Volt) existiert einfach.
Durch Bauteile fließt der Strom und an Abzweigungen teilt er sich auf. Simple Logik.

Eine Weitere komponente ist hierbei der Widerstand, welcher in Ohm (Omega) angegeben wird.

Die Ohm'sche Gleichung besagt:
U=R*I
oder
I=U/R
oder
R=U/I


Nun kann der Widerstand einfach berechnet werden, sofern Informationen zum Verbraucher (z.b. einer LED) vorliegen.
Wichtig sind Folgende Angaben:
Spannung und Strom.
Z.b. für eine Superhelle blaue LED sind dies 3,5V Spannung und 20mA Strom.

Wird diese LED einzeln angeschlossen, so wählt man den kleinstmöglichen Stromfluss. In diesem Falle 5Volt.
Die Differenz der Spannung zwischen Quelle und LED muss dabei errechnet werden.

Rechnung:
5V - 3,5V = 1,5V

1,5V müssen am Widerstand verloren gehen um die LED nicht zu beschädigen.

Nun kommt die Ohm'sche Gleichung zum Einsatz:
Vorhandene Werte: 1,5V Spannung, 20mA Strom ( = 0,02A)

R = U/I
R = 1,5V / 0,02A
R = 75Ohm

Wir benötigen in dieser Rechnung also einen 75 Ohm widerstand.
Besitzt man keine 75 Ohm, müssen mehrere kleine aneinandergereiht werden um die Summe zu ergeben oder der nächst höhere Widerstand.
Die Wahl eines höheren Widerstandes verringert dementsprechend natürlich auch die Leuchtkraft.

Die gleichen Rechnungen können für 7V oder 12V angewandt werden.


Nun zu der ewigen Frage ob Reihenschaltung oder Parallelschaltung.

Theoretisch genommen sind LED's in einer Reihenschaltung effizienter im Verbrauch.
Die Energie, die im Widerstand verpuffen muss, ist geringer, da die Spannungsquelle effizienter genutzt werden kann.
So können kleinere Vorwiderstände verbaut werden und es schont diese sozusagen.

Informationen zur Reihenschaltung:
2 LED's werden in Reihe geschaltet und die benötigte Spannung steigt.
Z.b. werden aus 3,3V pro LED 2x 3,3V (=6,6).
Dementsprechend muss die Summe der benötigten Spannung errechnet und dieses Ergebnis in die Gleichung zur Berechnung des Widerstandes eingesetzt werden.
reihe.jpg



Informationen zur Parallelschaltung:
Bei gleichem Aufbau wie eben erwähnt (2 LED's) teilt sich der Strom auf.
Hierbei wird jede LED einzeln mit 3,3V betrieben, allerdings erhöht sich hierbei der erhöhte Strom.
Aus 20mA werden 40mA (da 2x20mA).
Hierbei muss dann in der Berechnung zum Widerstand das Ergebnis der Errechnung des Stroms eingesetzt werden.
parallelx.jpg




Bei mehr als 2 LED's wird fast genauso gehandelt.
Ist nicht genug Spannung verfügbar (z.b. LED Anzahl >= 4) so muss eventuell Parallel geschaltet werden.
Es empfiehlt sich, zuerst mehrere Reihenschaltungen aufzubauen und diese dann parallel zu verbinden.
So kann man bequem 15LED's anschließen, indem jeweils 3 LED's in Reihe sind und diese 5 Stränge parallel an 12V angeschlossen werden.
Diese Schaltungen sind gemischte Schaltungen.
Entsprechende Vorwiderstände nicht vergessen!
reiheparallel.jpg







ledqjc.png



LED's sind Dioden und können dementsprechend nur in eine Richtung angeschlossen werden.
Wird sie falsch herum angeschlossen, kann sie unter Umständen kaputtgehen.
Wie herum eine LED angeschlossen wird, ist an mehreren Merkmalen deutlich erkennbar.
diodensymbol.jpg



1. Die Form
Die LED ist an einer Seite des Gehäuses leicht abgeflacht. Der Pol an der abgeflachten Seite ist die Kathode (Minuspol). Merksatz: Kathode = Kante
ledtop.jpg




2. Die Pole
Die beiden Pole (Kathode und Anode) sind leicht zu unterscheiden.
Wenn frontal in das Gehäuse der LED geschaut wird, erkennt man zwei Plättchen.
Ein schmales und ein breiteres, auf dem eine Wanne sitzt.
Die schmale Platte, die Anode, bildet den Pluspol für den Stromfluss.
Die breite Platte, die Kathode, ist der Minuspol für den Stromfluss.
ledseite.jpg




3. Die Beinchen
Bei Fabrikneuen LED's und in seltenen Fällen bei bereits verbauten LED's erkennt man die Polung der LED an ihren Beinchen.
Das lange Beinchen bildet den Anodenanschluss, das kurze den Kathodenanschluss.
Hier gilt der Merksatz: Kathode = kurzes Beinchen.


Eine LED ist hochempfindlich auf Wärme und darf nicht zu lange erhitzt werden, wenn gelötet wird.
Beim löten ist darauf zu achten, dass die LED niemals länger als 3Sekunden erwärmt wird. Ebenfalls ist bei Elektronik ein schwacher Kolben zu wählen. Optimal sind 20 bis maximal 25Watt.
Ist eine LED beschädigt und leuchtet nicht mehr, so liegt dies oft an einem kaputtem bonddraht, also dem Draht zwischen Kathode und Anode.
Leicht zu erkennen ist dies an einem Blick von oben in das Gehäuse der LED.
Schimmert die LED orange / Bernsteinfarben oder Braun, so ist der Kristall bzw. der Bonddraht im inneren zerstört und die LED ist nicht mehr funktionsfähig.


Verbrauchstabelle
Hier findet ihr eine Liste mit durchschnittswerten!
Diese sind nur als Anhaltspunkt gedacht, falls kein exaktes Datenblatt über eine LED vorliegt. Sofern Informationen zu LED's vorliegen, ist mit diesen Werten zu rechnen, anstatt mit diesen aus der unten aufgeführten Liste!

Code:
Rot      Spannung:  1,85 V    Strom: 30 mA 
Grün     Spannung:  3,3 V     Strom: 20 mA 
Blau     Spannung:  3,5 V     Strom: 20 mA 
Violett  Spannung:  3,6 V     Strom: 20 mA 
Türkis   Spannung:  3,8 V     Strom: 20 mA
Weiß     Spannung:  3,5 V     Strom: 20 mA 
Pink     Spannung:  3,6 V     Strom: 20 mA 
Gelb     Spannung:  2,0 V     Strom: 30 mA

Diese Werte sind durchschnittswerte von Superhellen LED's (ca 5.000mcd)






psuy.png

Stromquellen im Computer:

Wer seine eigenen Modifikationen mit Strom versorgen will, muss diese auch entsprechend anschließen.
Es gibt im Grunde 4 feste Spannungen im Computer.
Diese sind farblich gekennzeichnet.

3,3Volt (Orange)
5Volt (Rot)
7Volt (nur durch Zusammenschluss erhältlich. Hierzu später mehr)
12Volt (Gelb)

Schwarz ist grundsätzlich Masse (GND)

Diese Spannungen reichen für sämtliche Bedürfnisse aus.
Es gibt elektrische Schaltungen, die die Spannungen verändern können. Entweder können diese dann hoch- oder heruntergeschaltet werden.
So benötigen Hintergrundbeleuchtungen von LCD-Panels eine negative (invertierte) Betriebsspannung von -12Volt. Diese sind aber auch an diversen anderen Stellen im PC abgreifbar.

Hier bekommt ihr eine Übersicht über alle an einem Netzteil üblichen Stecker:


Molex-Stecker:

molex.jpg



Der "Molex-Stecker" ist der standard-stecker zum anschließen von 5,1/4" Laufwerken, älteren (AGP-)Grafikkarten, Festplatten und manchmal wird er noch für die interne Stromversorgung des Mainboards benötigt.
Er besitzt 4 Adern, wovon zwei in der Mitte die Masse (GND) bilden und drumherum einmal +5V und einmal +12V angeordnet sind.



Floppy-Stecker:

floppy.jpg


Der "Floppy-Stecker" ist die kleinausführung des "Molex-Steckers". Er hat seinen Namen durch den einzigen Verwendungszweck. Nämlich ein Floppy-Laufwerk (Diskettenlaufwerk) anzuschließen. Dieser Stecker ist meistens an einem Molexstrang angesiedelt und bildet das "Ende" des Steckers.
Er besitzt die gleichen Spannungsschienen wie der Molexstecker.



12V Power:

69923164.jpg


Der 12V Powerstecker ist heutzutage an jedem ATX-Netzteil befindlich. Dieser Stecker sorgt für eine zusätzliche Stromversorgung der CPU.
Er besitzt vier Anschlüsse. Je zwei mal +12V und zwei mal Masse (GND).

Eine Weiterführung des 12V Powersteckers ist der PCI-Express Stecker, der um eine zusätzliche 12V Leitung und eine dementsprechende Masseleitung erweitert wurde.



ATX-Stecker (20Pin):

atx20.jpg


Der ATX-Stecker ist 20polig und wird zur gesamten Stromversorgung des Mainboards und der dazugehörigen Teile benötigt. Die interessanteste und wichtigste Funktion des ATX-Steckers liegt an dem grünem "PS_ON" Kabel.
Dieser Anschluss liefert 5V und wird benötigt um den PC zu starten.

Wie starte ich mein Netzteil ohne PC / Mainboard?
Verbindet man den PS_ON und einen danebenliegenden Masseanschluss miteinander, wird der Stromkreislauf geschlossen und das Netzteil startet. IdR. übernimmt das Mainboard mit dem Powerschalter diese Funktion. Eine Büroklammer oder ein Stück Draht können das Netzteil aber auch ohne Mainboard zum Start veranlassen.
!!! Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass das Netzteil mindestens einen verbraucher angeschlossen hat. Hier empfiehlt es sich, ein oder zwei Lüfter anzuschließen, damit es nicht leer läuft, da sonst im Dauerbetrieb Beschädigungen auftreten können, die durch die nicht benötigte Spannung auftreten !!!



ATX-Stecker (24Pin):

atx24.jpg


Der 24pin ATX-Stecker ist eine Weiterführung des alten ATX-Steckers.
Dieser wurde um 4 weitere Stromschienen erweitert und entlastet somit die 3,3V, 5V und die 12V Anschlüsse.
Er kann auf die gleiche Weise wie der 20Pin Stecker gestartet werden.


S-ATA:

satau.jpg


Der S-ATA Stecker wurde entwickelt um der neuen S-ATA Schnittstelle genügend Leistung zur Verfügung zu Stellen. Diese beinhaltet insgesamt 3x +3,3V, 3x +5V und 3x +12V. Das soll garantieren, dass auch zukünftige Geräte über genügend Spannung verfügen.


AUX:

auxstecker.jpg


Zu guter Letzt hätten wir da noch den AUX-Stecker, der auf heutigen Netzteilen nicht mehr vorhanden ist und früher lediglich seinen Einsatzzweck auf Server-Mainboards besaß.



Wie deutlich sichtbar wird, sind sämtliche Stecker vertauschungssicher und Farbcodiert. Jede Farbe entspricht seiner tatsächlichen Spannung. Wie oben bereits aufgeführt, gibt es allerdings noch die 7V im PC.
Diese sind durch einen kleinen Umweg zu erreichen.
Verbindet man eine 12V Ader mit einer 5V Ader, so subtrahieren sich die Ströme und es liegen 7V an. Dies sollte jedoch nur bei einer Schaltung oder beim Anschluss von LED's / Lüftern geschehen, da hier sonst ein Kurzschluss zustandekommt und euer Netzteil und die Computerhardware ernsthaften Schaden nehmen kann!

Black Nova
 
Zuletzt bearbeitet:

korni

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Sieht ganz nett aus. ;)

2 kleine Punkte würde ich aber noch ändern, wenn man keinen passenden Vorwiderstand hat kann man auch den nächst kleineren nehmen, da LEDs meist auf 20-35mA ausgelegt sind und wenn man mit 20mA rechnet kann man auch einen kleineren nehmen und wird dabei die 35mA nicht überschreiten. ;)
Weiteres beim löten kann man durchaus länger auf der LED bleiben, es gibt weitaus empfindlichere Bauteile die man länger erwärmen kann. Man sollte eher darauf achten das man keine kalte Lötstelle bekommt.
 

Black Nova

New member
Ich sagte doch bereits ... Es ist mit den Werten zu rechnen, die das Datenblatt der LED beinhaltet. Denn jede andere Farbe einer LED benötigt unterschiedliche Werte je nach Helligkeit usw.

Das sind ja nur Beispielrechnungen. Man sollte sich auch nicht auf 3,5 oder 3,3V verlassen. Es gibt auch LED's die nur 3,1V oder 2,9V vertragen. Und dann sieht es eben ein wenig zappe aus wenn man mit 3,5V rechnet.
Dass man auch länger dran löten kann ist klar, nur sollten es nicht mehr als 3 Sekunden mit dem direkten Lötkolben pro Beinchen sein, da die LED sonst wirklich schaden nehmen kann bzw. die Lebensdauer der LED um 30 - 70% verkürzt werden kann.


Black Nova
 

Black Nova

New member
Updated.
Bilder sowie durchschnittliche Verbrauchstabelle für LED's eingetragen.
Weitere Updates folgen.


PS: danke fürs Sticky setzen Comp.


Black Nova
 

korni

Active member
Sieht immer besser aus. ;)

Es war drauf bezogen das LEDs einen Strom von beispielsweiße 20mA haben mit dem sie optimal laufen und die angegebene Helligkeit erreichen, jedoch können sie auch problemlos mit mehr betrieben werderden beispielsweiße bis zu 30mA, aber was Standard ist und max findet man wie du bereits gesagt hast nur im Datenblatt.

5 Sekunden haben die Lebensdauer einer LED auch noch nie verkürzt, bie 3 Sekunden hat man oft eine Kalte Lötstelle und das ist auch schlecht. ;)

Ich hätte da noch was schönes: LED-Vorwiderstandsrechner
 
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bambusa

Moderator
Bin grade etwas verwirrt, deshalb frage ich sicherheitshalber nochmal.
Wie muss ich LEDs jetzt verkabeln?

led1h2la.jpg


led2r3ew.jpg



EDIT (autom. Beitragszusammenführung):


Eig müsste man doch ein LED (2V) an einer normelen AA oder AAA Batterie (1,5V) testen können ob die geht oder? Leuchtet halt etwas matter oder so , oder?
Bei mir passiert aber gar nichts, hilfe^^
 
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bambusa

Moderator
Ja, eine einzelne LED kann man ja eig nur schwierig falschrum anschließen, bzw. das müsste andersrum funktionieren, und das hat es nicht......

Nochmal wegen der Schaltung bitte, ich bin etwas insicher
 

SushY

Active member
mh... wie auch immer
an sich sind beide Schaltungen blödsinn.
bei der ersten schließt du die LED´s kurz und bei der zweiten verballerst du 10V, weil nur 2V an den LED`s abfallen. Daher bräuchtest du einen Widerstand, an dem dann 10V abfallen würden. Ziemlich blödsinnig^^
Wieviele willst du denn anschließen und werden die alle parallel oder in reihe geschaltet?

würdest du bei deiner ersten variante die verbindung zwischen den beiden polen(+ und -) weglassen wäre es eine Reihenschaltung. wenn du die mit 2 LED´s an 5V anschließt bräuchtest du noch einen kleinen widerstand
 
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bambusa

Moderator
Ging jetzt nur ums Prinzip, das mit der zusätzlich Verbindung zwischen den 2 Polen ist natürlich quatsch, sollte eig eine Reihenschaltung werden ;)
Das zweite ist dann eine Parallelschaltung oder?
 

SushY

Active member
ja, wobei du die stromleitung hinten nicht zu machen darfst, so wie du es gemacht hast.
 

Schmitti

New member
Also dein erstes Bild war gar nicht so falsch musst das nur so machen, sonst machts BATSCH. :D

2nrh7vs.jpg


Achtung: Zwischen den beiden Fänchen der Led´s darf keine Verbindung bestehen! Also kein Kabel dazwischen!

Ach ja und das Testen geht schon, brauchst aber eine 9 Volt Block Batterie^^ Da ja die Led selbst schon ein Widerstand von 1,8 Volt (je nach Farbe) hat und die AA Baterie nur 1,5Volt besitzt.
 
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bambusa

Moderator
Nun, danke, ist zwar schon nen guten Monat her jetzt und ich hab das logischerweise schon längste gebaut.......

kleiner Tipp:
mal aufs Datum schauen
 

Black Nova

New member
Updated.

Weiteren bereich zum Thema "Power Supply / Stromversorgung" hinzugefügt.
Dieser Abschnitt soll erklären, was es für Stecker an einem ATX-Netzteil gibt und wo man welche Spannung am einfachsten herbekommt.

PS: @Drake: Image gefixt. Sorry. War nen falsches Image druntergeraten, was ansich dort nicht hingehörte ...


BlackEternity aka Nova
 

Black Nova

New member
Klar.
Jedes Netzteil richtet von Wechselstrom (230V) auf Gleichstrom.
Zumindest im PC!

Es gibt im Computer keinen Wechselstrom.
Damit würdest du deine Hardware sofort grillen.


BlackEternity aka Nova
 
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