Fernseher: Geräte und Signale I Fernseher – Teil 2 Anregungen für einen Projektkurs Bausteine für einen kontextorientierten Physikunterricht V 1.2 Copyright 2010/12 by G. Heinrichs und U. Ihlefeldt G. Heinrichs u. U. Ihlefeldt 2012

Fortbildungsreihe Fernseher mit Nipkowscheibe und Timer555 Workshop zu Timer555 und Oszilloskop (Schülerpraktikum) Grundschaltung aufbauen, testen, variieren, analysieren Tongenerator aufbauen, verstehen, variieren Signale am Fernseher (Einsatz von μCs) BAS-Signale Fernbedienungssignale (RC5)

Nipkowscheibe

Richtlinienbezug Objekt Richtlinien SII Kondensator Lernbereich: Elektrische Kapazität, Kondensator, El.magn. Schwingkreis ZAbi NRW: Auf- und Entladevorgang schon häufig aufgetaucht Timer-Baustein Funktionsweise phys.-techn. Anwendungen (ggf. stellvertretend für alle Halbleiterbausteine) Oszilloskop Lernbereich: Bewegung el. Ladung... Lernziel: Mit physikalisch-technischen Geräten sachgerecht umgehen

Ein Superlativ

Hand-Timer Timer-Grundschaltung mit Handsteuerung Quelle anschließen und S1 schließen UC kontrollieren und warten bis z. B. 4 V erreicht S1 öffnen C mit S2 für den nächsten Durchgang entladen

Timer555 Timer-Grundschaltung mit elektronischer Steuerung Schaltermodell WENN DANN wird Set betätigt wird S1 geschlossen S2 offen Reset betätigt wird S1 offen S2 geschlossen UK > 2/3 UBat

Experimente Gruppen mit max. 4 Personen Grundplatte mit Bausteinen und Kabeln Kopfhörer Oszilloskop Anleitung (auch für die Schülerhand!) Hilfe durch Moderatoren Hilfe durch Lösungstipps (am Pult)

Ergebnisse

Anwendungen MMV bei der Ausschaltverzögerung Was der Timer555 noch so kann... MMV bei der Ausschaltverzögerung AMV als Gleichspannungsverdoppler AMV im Step-Up-Wandler

Ausschaltverzögerung Auto-Innenbeleuchtung – Bad-Entlüftung Beginn: Einschalten der Beleuchtung und der Spannung Vcc mit Taster S1 Zeitverzögerung Ende: Ausschalten der Lampe und der Vcc durch Rel1 Verzögerte Auto-Innenbeleuchtung   Der Türkontakt schaltet die Innenbeleuchtung La1 ein und auch die Elektronik um den 555. Der Ausgang (Pin 3) ist jetzt high und das Relais zieht an. Dadurch erhalten auch nach Öffnen des Tasters S1 die Lampe und die Elektronik ihre Betriebsspannung. Der Kondensator lädt sich über R1 und P1 auf, bis an Pin 6 die obere Schaltschwelle erreicht ist. Dann kippt der MMV zurück und das Relais fällt ab, die Lampe erlischt und die ganze Schaltung wird stromlos. D2 ist die Freilaufdiode für das Relais (Induktionsspannung beim Abschalten) und D1 schützt den 555 vor zu hohen Spannungsspitzen.

Gleichspannungsverdoppler AMV R1, R2, C2 bekannt, C3: Entstörung Ladung von C4 über D1 bei (3)=low; Ladung von C5 über D2 bei (3)=high. Uaus ≈ 2 · Uein

Symmetrisches Rechteck mit AMV Step – Up – Wandler Symmetrisches Rechteck mit AMV L1 speichert die Energie. Sperrt T1, dann wird die Energie über D3 an C4 übertragen. Step-up-Wandler  Der Wandler erhöht die vorhandene Gleichspannung von 3 Volt auf die für den Piezo-Signalgeber notwendige Betriebsspannung von 15 Volt. Die Frequenz wird wieder berechnet: f = 1 / C1 · (R1 + 2 · R2) · ln2 = 48,09 kHz , sie steuert T1. Während der Impulsdauer des Signals wird in der Spule L1 Energie gespeichert. R4 begrenzt den Ladestrom und C3 gleicht die Stromspitzen etwas aus. Während der Transistor leitet, speichert L1 Energie. Nach dem Sperren des Transistors versucht die Induktivität den Strom so lange aufrecht zu erhalten, bis die gesamte gespeicherte Energie verbraucht ist. Die damit verbundene Spannung überlagert sich der Betriebsspannung und lädt über D3 den Kondensator C4. R5 und die Kondensatoren C5 und C6 bilden einen Tiefpass, der die Betriebsspannung für den nachfolgenden Schaltungsteil filtert. Die Zener-Diode D4 begrenzt die Ausgangsspannung auf maximal 15 Volt.

Ausblick Wie geht es weiter?