LED-Blinkerschaltung

Aufbau

Stückliste

Widerstände: R1: R-EU_0204/2V 0204V 100k, R2: R-EU_0204/2V 0204V 1k, R3: R-EU_0204/2V 0204V 22, R4: R-EU_0204/2V 0204V 1k

Kondensatoren: C1: C-EU025-024X044 C025-025X044 33µ, C2: C-EU025-024X044 C025-025X044 100µ

LED: LED1: LED5MM LED5MM

Transistoren: T1: BC547 NPN Transistor, T2: BC557 PNP Transistor

Funktionsweise

Interessant an dieser Blinkervariante ist, dass die LED mit der Spannung einer einfachen 1,5 V Batterie betrieben werden kann.

Bei Einschalten der Schaltung sind die Kondensatoren noch ungeladen. Die LED leuchtet nicht, die Transistoren haben nicht durchgeschaltet. Nun laden sich beide Kondensatoren, wobei C1 aufgrund einer hohen Zeitkonstante wesentlich langsamer lädt als C2. Sobald an C2 die erforderliche Basis-Emitterspannung von ca. 0,7V überschritten wird, schaltet T1 und in der Folge T2 durch. Am Kollektor von T2 liegt augenblicklich ein Potenzial von knapp 1,5V an. Das durch den Kondensator C2 aufgebaute Potenzial an der LED erhöht sich durch diesen Potenzialsprung ebenfalls plötzlich. Die LED leuchtet kurz auf und entlädt den Kondensator C2.  Laut der Webseite „Basteln mit Elektronik“ wiederholt sich der Vorgang nun immer wieder.

Nach der Theorie würde sich jedoch ein fester Zustand einstellen, da C1 nicht vollständig entladen wird und die Transistoren auf Dauer leitend wären.

Vorgehensweise zur Schaltplaneingabe

Man öffnet das Programm EAGLE. Unter dem Menüpunkt Datei erstellt man nun ein neues Projekt, Neu  Projekt.

Es erscheint das neu angelegte Projekt links im Menü. Mit einem Rechtsklick auf das Projekt erhält man weitere Auswahloptionen, wie z. B. die Umbenennung des Projekts. Um einen Schaltplan dem Projekt hinzuzufügen öffnet man unter Neu  Schaltplan ein neues Fenster.

Jetzt kann man in der Auswahlleiste links im neu geöffneten Fenster unter dem Symbol auf die Bibliothek zugreifen in der sämtliche Bauteile zu finden sind. In der Eingabeleiste

kann man zudem mit dem Befehl add die Bibliothek und mit dem Befehl use den Library Manager öffnen.

Hat man ein Bauteil ausgewählt, kann man dies mit der rechten Maustaste rotieren und im Schaltplan platzieren. Sollte man die Platzierung ändern wollen, kann man die Menüpunkte der unten abgebildeten Leiste verwenden oder die Befehle direkt in die die Eingabeleiste eingeben.

Mit Group kann man Bauteile auswählen, mit Move kann man sie verschieben, mit Rotate dreht man sie und mit Mirror kann man sie spiegeln.   

Zwei weitere Funktionen sind Info und Show.

Mit der Funktion Show können Objekte und Netze hervorgehoben werden. So lassen sich zueinander gehörige Objekte erkennen.

Mit Info kann man zu dem ausgewählten Bauteil alle Informationen beziehen, es werden die Eigenschaften des Bauteils gezeigt. Außerdem können hier Name und Wert des Bauteils, sowie die Position, der Winkel und die Spiegelung geändert werden.

Der Name und Wert des Bauteils kann auch anders geändert werden. Zum einen gibt es in der Menüleiste jeweils einen Button für Name und Wert, zum anderen können diese Befehle direkt in der Eingabeleiste eingegeben werden.

 

Um eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu erstellen, gibt es zwei Möglichkeiten. Zum einen Net und zum anderen Wire. Mit Wire zieht man allerdings nur Linien und man sollte deshalb nur mit Net ein Netzwerk zwischen den einzelnen Bauteilen erstellen.

 

Nach der Fertigstellung der Schaltung führt man einen so genannten ERC, Electrical Rule Check, durch. Dieser Test wird durchgeführt um drei Sachen zu prüfen:

1. Sind alle Ihre Netze richtig angeschlossen und auf Ihrem Schaltplan beschriftet?
2. Haben Sie widersprüchliche Ausgaben/Eingaben auf Ihrem Schaltplan?
3. Gibt es offene oder überlappende Pins und Anschlüsse auf Ihrem Schaltplan?

Es gibt verschiedene Arten von Fehlern:

Konsistenzfehler: Dieser Fehler bedeutet, dass etwas zwischen dem Schaltplan und dem PCB-Layout nicht stimmt und die Änderungen wahrscheinlich zwischen beiden Dateien nicht zeitgleich durchgeführt worden sind. Wenn dieser Fehler erscheint, müssen beide Versionen des Designs verglichen werden und Übereinstimmung herbei geführt werden, bevor weiter gearbeitet werden kann.

Fehler: Bei Fehlern muss die Entwicklung unterbrochen werden und die Ursachen beseitigt werden, bevor das Design fortgesetzt wird. Fehler können ziemlich schwerwiegend sein, wie z.B. ein unverbundener Pin, der die Funktion der gesamten Schaltung verhindert.

Warnungen: Warnungen bringen das Design möglicherweise nicht durcheinander, und die Entwicklung kann häufig fortgesetzt werden. So wird beispielsweise bei fehlenden Bauteilwerten eine Warnung ausgegeben. Dennoch ist es eine gute Praxis, die Warnungen zu überprüfen und ggfs. zu beheben bzw. zu billigen. 

Quelle: https://www.autodesk.com/products/eagle/blog/schematic-basics-part-3-erc/

Vorgehensweise der Boarderstellung

Wenn man nun seine Schaltplan fertigt hat, kann man sich zum Erstellen der Platinen begeben.

Dazu drückt man auf den Befehl ,, Board erstellen/zum Board wechseln„. Diesen findet man unter dem Menü ,,Zeichnen„.

Nun öffnet sich ein neues Fenster. Der Schaltplan wird nun in einer etwas anderen Darstellung angezeigt. Die Verbindungen sind aber weiterhin sichtbar.

Die einzelnen Bauteile kann man nun auf die Platine ziehen, indem man zuerst den Befehl ,“Move“ auswählt und dann auf das Bauteil klickt und die linke Maustaste gedrückt hält. Move ist das Kreuz mit den Pfeilen. Zudem kann man mit diesem Befehl auch die Größe der Platine verändern. Sind nun alle Bauteile nach angeordnet, müssen sie die Leitungen noch verlegt werden.

Die gelben Linien zeigen, wie die Bauteile mit einander verbunden sind. Aber wir wollen wissen wie die Platine verlötet werden muss. Eine Platine hat einen Boden und eine Oberfläche. Im Layer kann an auswählen wo die Leiterbahnen verlaufen sollen. Entweder am Boden oder auf der Oberfläche.

Wählt man Top aus verlaufen die Leiterbahnen auf der Oberfläche, bei Bottom am Boden. Die Verbindungen werden in unterschiedliche Farben angezeigt. Bei Top in rot und bei Bottom in blau.

Um nun die Verbindungen festzulegen, wählt man den Befehl „Route“ aus. Diesen findet man ebenfalls bei den Befehlen an der linken Displayseite.

Nun zieht man die gelben Linien nach mit der rechten Maustaste kann man den Verlauf von den Verbindungen verändern. Wenn Kreuzungen sich nicht vermeiden lassen, muss man eine der Routen auf der Unterseite oder auf der Oberfläche verlöten. So könnte eine Platine aussehen.

Noch eine kleine Randinformation. Mit dem Befehl Hole kann man festlegen an welchen Stellen auf der Platine gebohrt werden muss.