Verwenden sie eine Glühlampe oder eine Leuchtstoffröhre, deren Licht etwas flackert. Im richtigen Abstand zur Lampe kommt es zu einer Brumm-Modulation des Tons. Andere Lampen dagegen erzeugen ein gleichförmiges Licht. Sie können daher das Licht verschiedener Lampen vergleichen. Einige flackern, andere nicht.

Der Dreiphasen-Generator

Haben Sie den Dreiphasen-LED-Blinker vom 24. Dezember erfolgreich aufgebaut? Dann fehlen nur noch ein paar Messungen um die Schaltung genauer zu verstehen. Und danach wird er natürlich in den Weihnachtsbaum gehängt!

Die Schaltung verwendet drei identische Verstärkerstufen, die über drei 27-kΩ-Widerstände gegengekoppelt sind. Jede Transistorstufe dreht ein Eingangssignal an ihrem Ausgang um 180 Grad. Wenn Sie die Gegenkopplung wie beim Versuch 19 an jeweils einem Transistor anwenden, stellt sich eine stabile Kollektorspannung ein. Eine Kopplung über zwei Transistoren führt zu einer Mitkopplung, d.h. die Schaltung kippt jeweils in einen stabilen Zustand (Versuch 18), weil beide Transistoren zusammen das Signal um 360 Grad drehen, was gleichwertig mit 0 Grad ist. Bei drei Transistoren kommt effektiv wieder eine Phasendrehung von 180 Grad (genauer: 540 Grad) heraus, d.h. Sie erhalten eine Gegenkopplung. Die drei Elkos bilden aber zusammen mit den 27-kΩ-Widerständen Verzögerungsglieder die die Phase bei der passenden Frequenz gerade um jeweils 60 Grad drehen. Die gesamt Phasendrehung beträgt dann 720 Grad, also effektiv 0 Grad, die Schwingungsbedingung ist erfüllt.

Nehmen sie einen der Elkos aus der Schaltung. Die Phasendrehung der beiden anderen reicht nicht mehr aus um Schwingungen zu erzeugen. Damit bleibt der Oszillator still, alle drei LEDs leuchten gleichförmig. So weit die Theorie. Aber die Praxis ist komplexer. Selbst wenn ich zwei Elkos aus der Schaltung nehme schwingt sie noch! Das könnte etwas mit dem Innenwiderstand der Batterie zu tun haben, genau weiß ich es nicht. Mit etwas Probieren habe ich jedoch eine Variante gefunden, die tatsächlich nicht mehr schwingt. Einer der Elkos wird zwischen Basis und Kollektor geschaltet. Das ergibt eine Wechselstrom-Gegenkopplung, die die Schaltung stabilisiert.

Sie können nun in aller Ruhe die Arbeitspunkte der drei Transistoren messen. Die LED-Spannung (2, 4) liegen je nach Farbe bei 1,8 V bis 2 V. Die Basisspannungen (1, 3, 5) liegen jeweils um ca. 0, 6 V höher. Die Kollektorspannungen (z.B. 6) liegen jeweils geringfügig über den Basisspannungen bei etwa 2,5 V. Bei voller Batterie und ohne Serienwiderstand beträgt der Spannungsabfall am Kollektorwiderstand jeweils ca. 6 V, der LED-Strom ist also 5 mA. Setzen Sie die Elkos wider ein. Nun beginnt die Schaltung zu schwingen.

Was wird wohl passieren, wenn Sie alle drei Elkos aus der Schaltung nehmen? Sind die Arbeitspunkte dann stabil, oder werden Schwingungen entstehen? Versuchen Sie einmal diese Frage durch Messungen nur mit dem Multimeter zu klären. Meine Vermutung ist: Die Gesamtverstärkung ist so groß, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit Hochfrequenz- Schwingungen entstehen werden. Und tatsächlich, mit dem Retro-Radio finde ich ein starkes Signal bei etwa 1 MHz.

So, der Messtechnik-Kurs ist pünktlich zum 24.12.2008 beendet. Wenn Sie alle Messungen erfolgreich durchgeführt haben erhalten Sie das große Hobbyelektronik-Diplom. Sie müssen es sich allerdings selbst ausstellen und unterschreiben. Vielleicht haben Sie bei den Experimenten neue Ideen und Schaltungsvarianten gefunden. Experimentieren Sie einfach weiter, mit den vorhandenen Bauteilen können noch sehr viele neue Schaltungen entwickelt werden. Und vergessen Sie nicht den Schaltungswettbewerb!

Ich freue mich auf Ihre Einsendungen!

Ihr Burkhard Kainka