Projekt: Beachbox - dEIn Labor
Werbung
Projekt: Beachbox Mini-Audioverstärker das Elektrotechnik- und Informatik-Labor der Fakultät IV http://www.dein-labor.tu-berlin.de Projekt: Beachbox Handout zum Projekt: Beachbox Mini-Audioverstärker Inhaltsverzeichnis 1 2 Einleitung und Grundlagen 1.1 Was ist ein Audioverstärker? 1.2 Unsere Aufgabe . . . . . . . 1.3 Elektrotechnik . . . . . . . . 1.4 Strom . . . . . . . . . . . . 1.5 Spannung . . . . . . . . . . 1.6 Der Widerstand . . . . . . . 1.7 Kondensator . . . . . . . . . 1.8 Transistor . . . . . . . . . . 1.8.1 NPN . . . . . . . . 1.8.2 PNP . . . . . . . . . 1.8.3 Zusammenhang . . . 1.9 Operationsverstärker . . . . 1.9.1 Spannungsfolger . . 1.9.2 Stromquelle . . . . . Unser Projekt 2.1 Unsere Audioquelle 2.2 Eingang . . . . . . 2.3 Stromquelle . . . . 2.4 Endstufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 2 . 2 . 3 . 3 . 3 . 4 . 5 . 6 . 8 . 8 . 8 . 9 . 10 . 11 . . . . 12 12 13 13 14 . . . . 3 Bestückungsplan 15 4 Kompletter Schaltplan 20 Vorwort Warum haben wir einen Audioverstärker für euch entwickelt? Wir saßen eines schönen Tages beim Grillen in unserer Arbeitsgruppe beisammen. So lustig wie es auch war, es fehlte eindeutig Musik. Da wir aber keine Lust hatten, die große Anlage in den Hof zu schleppen, sind wir auf die Idee gekommen einen handlichen Audioverstärker für die nächste Feier zu entwickeln. Wenn man schon dabei ist, warum nicht gleich noch ein Schülerprojekt daraus machen? Und nun habt ihr ihn vor euch! 1 Fakultät IV, Technische Universität Berlin Projekt: Beachbox 1 1.1 Einleitung und Grundlagen Was ist ein Audioverstärker? Man hört häufig das Wort Audioverstärker, aber was genau dahinter steckt, sagt uns keiner. Er scheint etwas zu verstärken. In unserem Fall ein Audiosignal! Aber was ist ein Audiosignal und was ein Verstärker? Audio ist alles das, was wir mit unseren Ohren wahrnehmen, also Geräusch, Klänge und Musik. Z USATZINFO Audio kommt vom Lateinischen und heißt: „Ich höre” Aber was ist ein Verstärker? Jeder von uns hat einen Verstärker schon einmal gesehen. Im Fernsehen, im Kino und bei Filmen, wenn die Polizei ihr Megafon aus dem Auto holt. Man spricht auf der einen Seite hinein und auf der anderen Seite kommt die Stimme um ein Vielfaches lauter heraus. W ICHTIG Ein Verstärker macht aus einer schwachen Quelle eine wesentlich stärkere Quelle. Na, ist es jemanden aufgefallen? Wir haben doch in das Megafon gesprochen und oben haben wir Audio erklärt! Die Stimme ist ein Klang, also Audio. Daher ist unser Megafon ein Audioverstärker! W ICHTIG Ein Audioverstärkermacht aus einem leisen Geräusch ein lautes Geräusch. 1.2 Unsere Aufgabe Unsere Aufgabe ist es, das Geräusch unseres MP3players so laut zu bekommen, dass wir damit einen Raum mit unserer Lieblingsmusik beschallen können. Des Weiteren soll unser Audioverstärkernoch so klein sein, dass wir ihn ohne Problem in unsere Tasche bekommen. Da wir nicht so viele Batterien mitnehmen möchten, soll er sechs Stunden halten. Fakultät IV, Technische Universität Berlin 2 Projekt: Beachbox Das sind schon einige Punkte, die wir abarbeiten müssen. Dazu später mehr. Wie in jeder Wissenschaft geht hier nichts ohne etwas Vorwissen, daher werden wir uns etwas in das Fach Elektrotechnik hineindenken. 1.3 Elektrotechnik Die Elektrotechnik findet man an jeder Straßenecke. Überall blinkt es, große Leuchttafeln erzählen uns, was wir als nächstes kaufen sollen, und zu Hause flimmern im Fernseher die neuesten Nachrichten vor sich hin. Aber auch in der Natur finden wir die Elektrotechnik: wenn die grauen, dunklen Wolken am Himmel ihre Blitze zucken lassen. Richtig, ein Blitz ist reine Elektrizität. Die Elektrotechnik hat sich zur Aufgabe gemacht, die Elektrizität näher zu erforschen und dessen Auswirkungen zum Wohle der Menschheit einzusetzen. Wir lassen damit Lampen leuchten, Motoren drehen oder Musik erklingen. W ICHTIG Die Elektrotechnik beschäftigt sich mit der Änderung von Strom und Spannung. Aber was ist Strom und was ist Spannung? 1.4 Strom Wenn man von einer „Strömung im Fluss” spricht, weiß jeder, was damit gemeint ist. Wenn ein Fluss schnell fließt, dann hat er eine hohe Strömung. Das gleiche gibt es in der Elektrotechnik. Statt Wasser haben wir ganz kleine Teilchen, die sich in einem Draht bewegen. Wir nennen diese Teilchen Ladungsträger. W ICHTIG Wenn sich in der Elektrotechnik Ladungsträger bewegen, spricht man von einem Strom. Formelzeichen: I für die Stromstärke Einheit: A zum Andenken an den Physiker André Marie Ampère, gesprochen „Amper” 1.5 Spannung Wie fließt ein Fluss? Natürlich nur bergab, denn an dem Wasser zieht eine Kraft. Die Kraft ist die Anziehungskraft der Erde. Alles will nach unten, ein Apfel, den ich fallen lasse oder das Wasser, welches bergab fließt. In der Elektrotechnik gibt es ebenfalls so eine Kraft, diese nennen wir Spannung. Und wenn wir eine Spannung anlegen, dann bewegen sich Ladungsträger, also fließt ein Strom. 3 Fakultät IV, Technische Universität Berlin Projekt: Beachbox W ICHTIG Eine Spannung ist eine Kraft, die Ladungsträger in Bewegung setzt. Formelzeichen: U Einheit: V zum Andenken an den Physiker Alessandro Volta, gesprochen „Volt”. In der Elektrotechnik gibt es Schaltungssymbole, damit jeder elektrotechnisch Begeisterte auf der Welt weiß, was man in einer Schaltung meint. Hier das Symbol für eine Spannungsquelle: Uq Abbildung 1.1 Schaltungssymbol für Spannungsquelle Wir haben Spannung und Strom kennengelernt. Jetzt brauchen wir noch die Werkzeuge, die es uns ermöglichen Strom und Spannung zu ändern. 1.6 Der Widerstand Widerstand ist, wenn man sich gegen etwas wehrt! Das Bauelement Widerstand macht dies auch, es "wehrt sich"gegen den Stromfluss. Um es sich bildlich vorzustellen, nehmen wir einen Wasserschlauch. Das Wasser ist wieder unsere Wolke aus Ladungsträgern, und die Pumpe erzeugt eine Kraft, wie die Anziehungskraft, welche an dem Fluss zieht, also eine Spannung. Das Wasser sprudelt ungehindert aus dem Schlauch. Jetzt stellen wir uns vor, wir stellen uns auf den Schlauch! Das Wasser hört sofort auf zu fließen. Nehmen wir den Fuß langsam runter, läuft das Wasser erst langsam und dann immer schneller! Der Fuß stellt ein Widerstand für das Wasser dar. W ICHTIG Je höher der Widerstand ist, desto mehr Spannung brauchen wir, um einen bestimmten Strom hindurch fließen zu lassen. Formelzeichen: R Einheit: Ω, gesprochen „Ohm"(zum Andenken an den Physiker Georg Simon Ohm) Zwischen Strom, Spannung und Widerstand gibt es einen Zusammenhang: das Ohm’sche Gesetz, das besagt, dass sich Strom und Spannung immer in einem Verhältnis ändern. Dieses Verhältnis ist der Widerstand R. R = UI Schaltungssymbol: Fakultät IV, Technische Universität Berlin 4 Projekt: Beachbox R1 100Ω Abbildung 1.2 Schaltungssymbol Widerstand Nun können wir mehr oder weniger Ladungsträger durch einen Widerstand fließen lassen, also mehr oder weniger Strom. Schauen wir uns dazu das folgende Beispiel an: R1 Uq 9V 9Ω Iq UR1 Abbildung 1.3 Strom durch R1 Wir suchen den Strom Iq in unserer Schaltung. Dazu brauchen wir die Spannung an dem Widerstand R1! Dazu muss man wissen, dass alle Spannungen in einer Schaltung zusammengerechnet Null ergeben müssen. Mit dieser Bedingung kommen wir auf die Spannung UR1 . Wir rechnen 0 = Uq −UR1 . Warum −UR1 ? Wir starten in Richtung des Pfeiles Uq . Alle Pfeile, die in die gleiche Richtung laufen, werden addiert, und alle, die entgegen laufen, werden subtrahiert. UR1 läuft entgegen und wird daher subtrahiert. Stellen wir die Gleichung um, so werden wir sehen, dass UR1 = Uq ist. Unter Uq steht 9V , und da die Spannung über R1 die gleiche ist, liegt an dem Widerstand die Spannung von 9V an. Jetzt können wir die Stromstärke ausrechnen. Uq R1 9V = 9Ω = 1A Iq = 1.7 Kondensator Wir werden in unsere Platine später zwei Kondensatoren einlöten. Diese haben die Aufgabe, Ladungsträger zwischenzuspeichern. Vorstellen kann man sich die Kondensatoren als Großes Wasserbecken. Auf der einen Seite fließt Wasser hinein und auf der anderen Seite fließt das Wasser heraus, beispielsweise in das städtische Wassernetz. Wenn jetzt das Wassernetz mehr Wasser benötigt als die Wasserwerke liefern können, gibt das Wasserbecken für kurze Zeit das restliche Wasser dazu. 5 Fakultät IV, Technische Universität Berlin Projekt: Beachbox Abbildung 1.4 Kondensator: Wassermodel Das gleiche ist in unserer Schaltung der Fall. Wenn die Batterien nicht genügend Ladungsträger liefern können, geben die Kondensatoren ihre gespeicherte Ladung ab. W ICHTIG Ein Kondensator speichert Ladungsträger. Formelzeichen: C Einheit: F zum Andenken an den Physiker Michael Faraday, gesprochen „Farad" Schaltungssymbol: Abbildung 1.5 Kondensator Schaltungssymbol 1.8 Transistor Unseren Widerstand kann man nicht steuern. Wenn wir einen Widerstand fest einbauen, fließt ein bestimmter Strom. Es gibt aber in der Elektrotechnik auch aktive Bauelemente wie den Transistor. Aktiv deshalb, weil wir die Änderung von Strom und Spannung bei solchen Bauelementen selber steuern können. Dies können wir bei einem Widerstand nicht, daher ist er passiv. Ein Transistor ist kein großes Geheimnis. Wenn wir uns wieder das Wassermodell zu Hilfe nehmen, ist die Wirkungsweise recht einfach! Dazu schauen wir uns das folgende Bild an: Fakultät IV, Technische Universität Berlin 6 Projekt: Beachbox C B E Abbildung 1.6 Transistor: Wassermodell, Schleusen geschlossen In diesem Bild sind zwei Schleusen zu sehen: eine kleine Schleuse, die mit einer großen Schleuse verbunden ist. Die Enden der Rohre haben die Bezeichnung B für Basis, C für Kollektor und E für Emitter. Die Schleusen haben zwei Besonderheiten. Die kleine öffnet erst, wenn eine gewisse Kraft (Spannung) an ihr drückt und erst dann kann dort Wasser (Strom) durch die Schleuse fließen. Die große Schleuse öffnet nie selber, sondern kann nur durch die kleine geöffnet werden. Jetzt werden wir Spannung an die kleine Schleuse legen und ein wenig Strom fließen lassen. C B E Abbildung 1.7 Transistor: Wassermodell, Schleusen offen Da unsere kleine Schleuse mit der großen verbunden ist, sehen wir, dass sich die große Schleuse auch öffnet. Aber ihr Spalt ist viel größer und daher kann mehr Wasser durch diese Schleuse fließen. Was haben wir hier gemacht? Wir haben einen kleinen Strom in einen großen Strom „verwandelt". Wir haben den Strom verstärkt! Jetzt werden wir uns die beiden Arten von Transistoren anschauen, die wir in unser späteren Schaltung benötigen. 7 Fakultät IV, Technische Universität Berlin Projekt: Beachbox 1.8.1 NPN Im Folgenden sehen wir das Symbol eines NPN - Transistors. C Ib T1 Ie B E (a) NPN Symbol (b) NPN Wassermodell offen Abbildung 8: NPN-Transitor Wenn wir uns die Strompfeile anschauen, zeigen sie uns die Stromrichtung an. Der Strom Ie steht für den Emitterstrom und Ib für den Basisstrom. Zum besseren Verständnis ist das Wassermodell daneben dargestellt. In diesen Typ Transistor lassen wir Strom in die Basis hinein fließen und es fließt ein verstärkter Strom über den Emitter herraus. 1.8.2 PNP Beim PNP Transistor sehen die Bilder etwas anders aus. Bei ihm kommt der Strom vom Emitter. C Ib B C B T2 Ie (a) PNP Symbol E (b) PNP Wassermodell, geschlossen E (c) PNP Wassermodell, offen Abbildung 9: PNP-Transitor Die große Schleuse am Kollektor öffnet hier erst, wenn wir an der Basis-Schleuse mit einer Kraft ziehen und Ladungsträger aus dem Becken holen. 1.8.3 Zusammenhang Es fließt wenig Strom im Basis-Kanal aber ein großer Strom im Kanal Kollektor - Emitter. Dies nennen wir in der Elektrotechnik Gleichstromverstärkung. Mit welchem Faktor wir den Basisstrom verstärken, hängt von dem jeweiligen Transistor ab. Der Hersteller gibt uns den Wert Fakultät IV, Technische Universität Berlin 8 Projekt: Beachbox namens β jedoch vor. W ICHTIG Ie = Emitterstrom Ib = Basisstrom Die Gleichstromverstärkung eines Transistors berechnet sich so: Ie = β · Ib Z USATZINFO Um die beiden Arten von Transistoren auseinander zu halten, gibt es einen Merksatz: Bei PNP tut der Pfeil der Basis weh! 1.9 Operationsverstärker Wir haben bereits den Transistor als aktives Bauelement kennen gelernt. Neben den Transistor gibt es eine Reihe weiterer aktiver Bauelemente. Eins davon ist der Operationsverstärker, den wir im Folgenden kennen lernen. Mit ihm kann man auf ganz einfachen Weg viele Anwendungen abdecken. Wir brauchen eine Anwendung davon! Aber bevor wir diese kennen lernen, werden wir erst einmal schauen, wie der Operationsverstärker funktioniert. Abbildung 1.10 Schaltungssymbol Operationsverstärker W ICHTIG Der Operationsverstärker hat zwei Eingänge: • einen positiven mit einem + gekennzeichnet • einen negativen mit einem − gekennzeichnet. und einen Ausgang. Des Weiteren benötigt der Operationsverstärker eine Versorgungsspannung U+ und U− . 9 Fakultät IV, Technische Universität Berlin Projekt: Beachbox Die Besonderheit an dem Operationsverstärker ist, dass er versucht, die Spannung zwischen dem positiven und dem negativen Eingang immer auf Null zu halten. Ist die Spannung zwischen den beiden Eingängen nicht Null, legt der Operationsverstärker am Ausgang eine Spannung an. Diese Spannung verändert er so lange, bis die Differenz an den Eingängen Null ist oder er seine maximale Spannung erreicht hat. Die maximale Spannung ist U+ und U− . Das hört sich komplizierter an als es ist! Schauen wir uns ein Beispiel an. Beispiel 1 2.5V 2V 2.5V 1V −2.5V Abbildung 1.11 OPV Beispiel 1 In diesem Beispiel haben wir 2V am positiven und 1V am negativen Eingang gelegt. Die Versorgungsspannung ist U+ = 2.5V und U− = −2.5V . Warum kommt am Ausgang 2.5V heraus? Schauen wir uns die Differenz der beiden Eingänge an. Dazu rechnen wir die Spannung am positiven Eingang minus der Spannung am negativen Eingang: 2V − 1V = 1V . Dieser Wert ist größer als null und der Ausgang erhöht seine Spannung. Da sich die Differenz der beiden Eingänge nicht ändert, steigt die Spannung am Ausgang so lange, bis er U+ erreicht hat, und das ist der Wert von 2.5V . 1.9.1 Spannungsfolger Jetzt werden wir unseren Operationsverstärker beschalten. 2.5V UAusgang = 0.5V UEingangp = 0.5V −2.5V Abbildung 1.12 OPV Spannungsfolger Was haben wir gemacht? Wir haben den Ausgang des Operationsverstärker an den negativen Eingang angeschlossen. So eine Kopplung nennt man auch Gegenkopplung. Wie wir gelernt haben, versucht der Operationsverstärker die Differenz seiner beiden Eingänge auf null zu halten, Fakultät IV, Technische Universität Berlin 10 Projekt: Beachbox indem er eine Spannung an dem Ausgang anlegt. Im Bild haben wir an dem positiven Eingang eine Spannung von 0.5V angelegt. Die Frage ist, wieviel Spannung braucht der Ausgang, um seine Bedingung zu erfüllen? Da die Spannung an unserem Ausgang die gleiche ist wie die unseres negativen Eingangs, können wir die Gleichung aufstellen. UEingang p −UAusgang = 0 UAusgang = UEingang p Das heißt, der Ausgang hat die gleiche Spannung wie der positive Eingang und daher nennt man diese Verschaltung des Operationsverstärkers auch Spannungsfolger. 1.9.2 Stromquelle Erweitern wir unseren Spannungsfolger folgendermaßen: 2.5V UAusgang = 0.5V UEingangp = 0.5V Is 100Ω Is R1 UAusgang = 0.5V −2.5V Abbildung 1.13 OPV Stromquelle An der Ausgangsspannung des Operationsverstärker hat sich nichts geändert, denn die Gegenkopplung ist immer noch erhalten, aber die Spannung UAusgang liegt nun nicht nur am negativen Eingang des Operationsverstärker an, sondern auch an dem Widerstand R1. Und eine Spannung an einem Widerstand erzwingt einen Strom. Der Strom in dieser Schaltung bei R1 = 100Ω liegt bei Is = 0.005A = 5mA. Was genau dies uns bringt, werden wir in unserem Projekt näher beleuchten. 11 Fakultät IV, Technische Universität Berlin Projekt: Beachbox 2 Unser Projekt Jetzt haben wir genug Theorie und können uns an das eigentliche Projekt wagen. Was haben wir zur Verfügung? • 4 Batterien (von zu Hause) • 2 Lautsprecher mit einem Widerstand R = 8Ω • Einen MP3player, CD- Spieler oder Handy (von zu Hause) • Viele Transistoren, Operationsverstärker und Widerstände • eine Chips-Box als Gehäuse. 2.1 Unsere Audioquelle Unser MP3player oder CD- Spieler verhält sich wie eine Spannungsquelle. Wie sieht eigentlich so eine Spannung aus, die unseren Kopfhörer erreicht? 67mV 0V −67mV Abbildung 2.14 MP3- Player Ausgang Man sieht, dass die Spannung um 0V verläuft! Das heißt, in unserem Wassermodell drückt erst jemand und dann zieht jemand an dem Wasser. Da wir diese Spannung verstärken möchten, benötigen wir eine Spannungsquelle (Kraftquelle), die erst drücken und dann ziehen kann. Solche Spannungsquellen sind unsere Batterien. Wenn man zwei Batterien in Reihe schaltet, dann addieren sich ihre Spannungen. Eine unserer Batterien hat 1.5V . Schalten wir zwei davon in Reihe, so haben wir eine Spannung von 3V . Da wir 4 Batterien haben, können wir die andern beiden als Spannungsquelle für −3V benutzen. W ICHTIG U+ = 3V U− = −3V Fakultät IV, Technische Universität Berlin 12 Projekt: Beachbox 2.2 Eingang Bis jetzt haben wir gesehen, wie die Spannung aussieht, die aus unserer Audioquelle kommt. Wenn wir die Audioquelle direkt an unsere Lautsprecher anschließen würden, hören wir Musik, aber nur sehr leise. Außerdem würde unsere Audioquelle sehr schnell schlapp machen. Wir werden erst einmal die Audioquelle ersetzen. Da wir gesehen haben, dass eine Spannung aus der Audioquelle kommt, werden wir sie in Zukunft auch als Spannungsquelle darstellen. Ump3 Abbildung 2.15 Audioquelle Ersatz 100Ω Ump3 R1 Um diese Spannungsquelle werden wir unseren Verstärker Stück für Stück aufbauen. Als erstes werden wir unsere Audioquelle etwas belasten, denn es gibt Handys, die sonst keinen Ton ausgeben. Da normale Kopfhörer um die 100Ω haben, werden wir auch einen solchen Widerstand einbauen. Abbildung 2.16 Audioquelle mit 100Ω Last 2.3 Stromquelle Diese Art von Operationsverstärker-Schaltung haben wir bereits im Kapitel „Stromquelle” kennen gelernt. Die beiden Eingänge des Operationsverstärker haben beide das gleiche Signal, da der Operationsverstärker immer versucht die Differenz seiner beiden Eingänge auf Null zu halten. Dadurch haben wir die gleiche Spannung auch am Widerstand RStrom . Daher fließt durch RStrom der Strom IStrom . Dieser teilt sich durch die beiden Transistoren T1 zu I+b und T2 zu I−b auf. Da der Strom in einem Transistor nur in die Richtung fließen kann, in die der Pfeil zeigt, wird klar, dass oben nur die positive Halbwelle und unten nur die negative Halbwelle fließen kann. Was haben wir durch diese Schaltung gewonnen? Wir haben unsere Eingangsspannung vom MP3player in einen Strom umgewandelt, der die gleiche Kurvenform wie unsere Eingangsspannung hat. Wozu wir dies brauchen, werden wir jetzt sehen. 13 Fakultät IV, Technische Universität Berlin Projekt: Beachbox I+b 100mV T1 100Ω Istrom T2 100Ω RStrom Istrom R2 RLast Ump3 Imp3 −100mV 1mA I−b −1mA Abbildung 2.17 Stromquelle Audioverstärker Endstufe U+ I−b I+b T3 I−b T4 R = 8Ω I+b 1mA ULautsprecher 2.4 −1mA U− Abbildung 2.18 Die Entstufe Oben links kommt unser I+b an und unten links I−b an. Jetzt sieht man auch, dass der positive Teil des Stromes oben und der negative Teil unten lang fließen. Im Kapitel Transistor haben wir uns mit der Gleichstromverstärkung β beschäftigt. Wenn wir die Basisschleuse ein kleinen Spalt öffnen, öffnet sich die Kollektorschleuse um ein Vielfaches β mehr. Genau diese Phänomen nutzen wir hier einfach aus. Unsere Transistoren, die wir benutzen, haben eine Verstärkung von β = 360. Da unser I±b = ±1mA ist, bekommen wir auf der andern Seite der Transistoren ein Fakultät IV, Technische Universität Berlin 14 Projekt: Beachbox Strom von ILautsprecher = ±360mA heraus. Und wieder benutzen wir das Ohm’sche Gesetz: ULautsprecher = ILautsprecher · RLautsprecher ULautsprecher = 360mA · 8Ω ULautsprecher = 2.88V Jetzt haben wir es geschafft. Wir haben nicht ganz 3V erreicht, aber wir sind mit 2.88V schon beträchtlich nah dran. So, das reicht an Theorie ;). Bauen wir die Beachbox jetzt lieber auf und testen die Schaltung mit richtiger Musik. 3 Bestückungsplan Wir werden jetzt unsere Beachbox (unseren Audioverstärker) aufbauen. Dazu haben wir einen Bestückungsplan entwickelt, damit der Aufbau so einfach wie möglich zu löten ist. Wenn du dir Bauelemente zum Einlöten aus der Bauelementekiste holst, achte bitte darauf, dass du nur Bauelemente gleichen Typs mitnimmst, da sonst die Verwechslungsgefahr sehr groß ist. Gerade bei den Widerständen kommt man schnell durcheinander, denn sie haben nur einen Farbstrichcode, um ihre Werte anzugeben. Spätestens, wenn man am Platz ist, weiß man nicht mehr welcher Farbstrichcode zu welchem Widerstandswert gehört. Bevor wir anfangen zu löten, werden wir uns erst einmal auf der Platine orientieren. Gelötet wird auf der Seite, auf der die Kupferbeschichtung gemacht wurde. Alles, was auf dem linken Bild grau ist, ist bei uns Kupfer. Wenn wir die Platine gegen das Licht halten und von der Seite gucken, wo kein Kupfer ist, werden wir das linke Bild wiedererkennen. Richte deine Platine so aus, dass du die rote Schrift auch auf deiner Platine in Spiegelschrift lesen kannst. 15 Fakultät IV, Technische Universität Berlin Projekt: Beachbox Name R1 R2 R3 R4 Bauelement Widerstand Widerstand Widerstand Widerstand Wert 120Ω 33Ω 120Ω 33Ω Besonderheiten keine keine keine keine Der nächste Schritt ist, eine Brücke einzulöten. Dabei nimmt man sich ein Beinchen von den Widerständen, die wir zuvor eingelötet und abgeschnitten haben. Dieses biegen wir in der Biegelehre und löten das Beinchen zum Schluss ein! Fakultät IV, Technische Universität Berlin 16 Projekt: Beachbox Als nächstes werden wir den Sockel einlöten. Wenn man sich den Sockel genauer anschaut, erkennt man, dass er auf einer Seite eine Einkerbung hat und auf unseren Bild erkennt man diese Einkerbung ebenfalls. Die Einkerbung ist wichtig, damit wir später wissen, wie wir den integrierter Schaltkreis aufstecken. Name IC1 Bauelement Sockel Wert 8 Pins Besonderheiten Einkerbung Die abgeflachte Seite der Transistoren findet ihr auch an dem Bauelement wieder. Name Q1 Q2 Q3 Q4 17 Bauelement PNP Transistor PNP Transistor PNP Transistor PNP Transistor Wert BC327-40 BC327-40 BC327-40 BC327-40 Besonderheiten abgefl. Seite abgefl. Seite abgefl. Seite abgefl. Seite Fakultät IV, Technische Universität Berlin Projekt: Beachbox Name T1 T2 T3 T4 Bauelement NPN Transistor NPN Transistor NPN Transistor NPN Transistor Wert BC337-40 BC337-40 BC337-40 BC337-40 Besonderheiten abgefl. Seite abgefl. Seite abgefl. Seite abgefl. Seite Wir müssen 3 Stecker einlöten und jeder davon hat einen Rücken. Wo dieser Rücken hinkommt, zeigen die Pfeile im Bild. Name SL1 SL3 SL4 Fakultät IV, Technische Universität Berlin Bauelement 3poliger Stecker 2poliger Stecker 2poliger Stecker Wert 3 Pins 2 Pins 2 Pins Besonderheiten Rücken beachten Rücken beachten Rücken beachten 18 Projekt: Beachbox Name BAT PACK 2AA Bauelement Batterie Pack Wert – Besonderheiten 2 Stück Unsere Kondensatoren müssen richtig gepolt eingebaut werden. Dazu gibt es eine Markierung an dem Bauelement in Form eines Minusstriches. Name C1 C2 19 Bauelement Kondensator Kondensator Wert 1000µF 1000µF Besonderheiten Polung beachten Polung beachten Fakultät IV, Technische Universität Berlin Fakultät IV, Technische Universität Berlin −3V +3V N E5532 −3V LautsprecherLinks BC327 − 40 BC337 − 40 BC327 − 40 BC337 − 40 LautsprecherLinks BC327 − 40 −3V BC337 − 40 N E5532 BC327 − 40 33Ω R1 +3V BC337 − 40 33Ω −3V R1 C2 100Ω R1 Uaudeol inks 4 100Ω R1 Uaudeol inks U = 3V C1 U = 3V Projekt: Beachbox Kompletter Schaltplan Schaltplan Audioverstärker +3V −3V +3V +3V +3V −3V 20
