Bitte keine heisse Asche einwerfen

Adventskalender 13/24

December 15th, 2013

Tür 13:

Eine grüne LED. Das ist die zweite grüne.

Die Schaltung verwendet die LEDs als Lichtsensoren.

So siehts aus:

Erklärung: Noch in Arbeit.

Adventskalender 12/24

December 15th, 2013

Tür 12: Noch ein Kondensator:

Die Schaltung ist fast die gleiche wie gestern:

Der Unterschied ist: Der neue Kondensator sitzt parallel zum alten, die Kapazität ist also doppelt so gross, Laden und Entladen dauert länger. Ich schlussfolgere mal, dass dabei mehr Strom in die Kondensatoren passt, aber die Spannung gleich bleibt.
Und der Widerstand wird verdoppelt. Und an den Ausgang kommt noch mal ein NOT und eine LED, damit das ganze wechselblinkt.

Im Beweisvideo, habe ich den Kondensator mal im laufenden Betrieb rausgefummelt und wieder reingesteckt damit man sieht, dass die Blinkfrequenz sich dabei ändert.

Viele Interessanter: Dabei habe ich die Widerstände kurzgeschlossen. Man sieht, dass es nicht blinkt, und die rote LED leuchtet. Das NOT sieht also eine Null. Aber warum werden die Kondensatoren jetzt nicht mehr geladen? Eigentlich müsste doch ohne Widerstand ein grösserer Strom reinfliessen?

Kaputtgegangen ist offenbar nichts.

Gelernt: Mit Hilfe eine Pinzette kann man Elektronik ganz einfach zerstören. Es sei denn man hat mehr Glück als Verstand.

Adventskalender 11/24

December 13th, 2013

Tür 11:

Leer! Verdammte Axt, das Fach ist leer!!!

Entwarnung. Das Biest hatte sich nur versteckt:

Es ist ein Kondensator, Kapazität 100nF. Daraus soll ein Blinklicht werden. Die Schaltung ist etwas einfacher als die gestrige:

Das Ergebnis ist ein romantisches Geblinke:

Versuch einer Erklärung:

  • Grüne Pfeile: Das NAND ist zu einem NOT geschaltet.
  • Rote Pfeile: Am Ausgang des NOT hängt die LED. Nach dem Einschalten hat das NOT am Eingang eine Null. Daher leuchtet die LED sofort auf.
  • Blaue Pfeile: Gleichzeitig erreicht Spannung vom Ausgang den Kondensator, der langsam aufgeladen wird. Dadurch steigt langsamdie Spannung am Eingang des NOTs. Wird die obere Schwelle des Schmitt-Triggers erreicht, sieht der NOT eine 1 am Eingang, die LED geht aus, der Kondensator kriegt keine Strom mehr, er entläd. Wird die untere Schwelle erreicht, schaltet er zurück und es geht von vorne los.
  • Interessant finde ich, dass man sehen kann, dass es vom Einschalten bis zum Start des Blinkens spürbar länger dauert als die darauf folgenden Blinkintervalle. Das liegt vermutlich daran, dass beim ersten Aufladen des Kondensators, von Null bis zur oberen Schwelle geladen wird. Danach nur von von der unteren Schwelle zur Oberen.

    Gelernt: Dass ich noch nicht vollständig verstanden habe, wie Kondensatoren funktionieren.

    Adventskalender 10/24

    December 12th, 2013

    Tür 10: Ein 3,8k Ohm Widerstand.

    Dieser Widerstand ist kleiner, als die 6,8kOhm Widerstände, die bisher immer als Schutz vor den LEDs hingen, und soll dazu dienen, die grüne LED heller leuchten zu lassen. Was mir nicht einleuchtet, die kam mir nämlich auch so schon heller vor als die anderen Widerstände.

    Die heutige Schaltung ist eine ziemliche ganz erhebliche Denksportaufgabe. Am Ende kommt ein Exklusives Oder raus, kurz XOR, und das bedeutet, die LED geht nur an, wenn die beiden Eingangschalter verschieden sind. Nach diesem Schema:

    0+0 -> 0
    1+0 -> 1
    0+1 -> 1
    1+1 -> 0

    Die Schaltung sieht so aus:

    Ich habe sie gestern Abend beim Weihnachts-OpenChaos im Noklab zusammengesetzt, mit Georgs leckerer Feuerzangenbowle im Kopf und anderen Gegenständen am Kopf und nicht wirklich verstanden, wie die funktioniert. Immerhin hat sie funktioniert:

    Wichtig ist die grüne LED. Sie hängt am letzten Ausgang und zeigt das Ergebnis der Exklusiv-Oder Verknüpfung der beiden Eingänge an. Sie leuchtet immer, wenn die Eingänge verschieden sind.

    NAND1
    Der erste NAND ist mit dem blauen Kasten markiert. Gelb und Blau sind die Eingänge, Lila ist der Ausgang, der durch die gelbe LED geht. Die gelbe LED zeigt also einfach die Nicht-Und Verknüpfung der beiden Eingänge an. Sie leuchtet immer, ausser im letzten Fall: 1+1.

    NAND2a und NAND2b
    Der Ausgang von NAND1 (Orange) verzweigt in BEIDE nachfolgende NANDs: Orangener Pfad.
    Die jeweils anderen Eingang der NAND2a und b bekommen noch mal das Signal von dem ersten Eingang: grüne Linien.

    NAND3

    Die Ausgänge von NAND2a und NAND2b gehen in die Eingänge von NAND3.
    NAND2a schickt ausserdem eine Leitung zur roten LED.
    Der Ausgang von NAND3 geht zur grünen LED.

    Schaltplan

    Der Versuch ist zu unübersichtlich, um ihn auf dem Foto nachvollziehen zu können. Daher male ich jetzt einen Plan. Und stelle zu meiner Überraschung fest, dass ich kein “Light Emitting Diode” Symbol im Unicodezeichensatz finde. Wenn man nach “Light” sucht,
    findet man aber jede Menge “Zahnmedizinische Symbole”. Zum Beispiel, das “DENTISTRY SYMBOL LIGHT DOWN AND HORIZONTAL WITH TRIANGLE”. Es sieht fast aus wie eine Diode: ⏄

    Aber von einer LED ist weit und breit nichts zu sehen. Erstaunlich. Dann nehme ich eben ein CIRCLED Times, das mich an das Symbol für eine Glühbirne erinnert, um die LEDs darzustellen:

    ⊗ CIRCLED TIMES
    Unicode: U+2297, UTF-8: E2 8A 97

    So sieht der Schaltplan aus:

    Aufmerksamen Lesern fallt sofort auf, dass ich eine blaue LED in den Plan gemogelt habe. Die brauche ich gleich für die Tabelle:

    Der Vergleich der Tabelle mit dem Video zeigt, dass das scheinbar erratische Verhalten der LEDs in Wahrheit erwartungsgemäss ist.

    Die Anleitung sagte: “Mit etwas Mühe kann man die Funktion der Schaltung nachvollziehen.” Da hat sie recht. Ich hinke jetzt aber zwei Tage hinterher.

    Gelernt:
    XOR.

    Adventskalender 9/24

    December 9th, 2013

    Tür 9:
    Ich bin grün!

    Und ich bin heute eigentlich überflüssig, weil den Job auch die gelbe Kollegin hätte machen können: Wir bauen uns ein ODER.

  • Diesmal nutze ich alle 4 NANDs des IC 4093. Ich habe sie blau markiert und mit 1a, 1b, 2 und 3 bezeichnet.
  • Drei von Ihnen habe ich mit den orange markierten Drahtbrücken zu NOTs umgebaut.
  • Im rechten Bereich sind zwei “Schalter”, die die Eingänge 1a und 1b von 0 auf 1 umschalten.
  • Die Ausgange der NOTs 1a und 1b gehen in den Eingang von NAND2. Der Ausgang von NAND2 wird von der grünen LED angezeigt. Und er geht weiter in den Eingang von NOT3, wo noch mal die rote LED am Ausgang hängt.

    Interessant an der Schaltung ist die Verknüpfung von zwei Mal NOT mit einem NAND. Dabei kommt nämlich was neues raus: Ein Oder. Wenn Eingang 1a ODER Eingang 1b auf 1 ist, leuchtet die grüne LED:

    Eingang NOT (1a/1b) AND (2) NOT (2) Grün
    0+0 -> 1+1 -> 1 -> 0
    0+1 -> 1+0 -> 0 -> 1
    1+0 -> 0+1 -> 0 -> 1
    1+1 -> 0+0 -> 0 -> 1

    Dass Conrad dahinter noch ein NOT gehängt hat finde ich pädagogisch nicht so wertvoll. Das lenkt vom eigentlichen Gag ab. Aber es ist natürlich bunter.

    Dem Realitätscheck widersteht die Schaltung:

    Gelernt: 2x NOT + NAND = OR