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Elektor

7-8/2000

Spannung nur noch invertiert zu werden. Dazu dient ein
getakteter Power-MOS-Schalter, der den Kondensator C2 (Pins
8 und 9) zunächst auflädt und anschließend umpolt. Diese zer-
hackte Spannung muss nun noch am Ausgang mit C5 gesiebt
werden. Die ungeregelte -5V-Spannung ist mit immerhin noch
15 mA belastbar.
Der Spannungswandler LM 2685 verfügt noch über einen
Chip-Enable-Eingang (CE) und zwei Steuereingänge: SDP (=
Shut Down Positive) und SDN (= Shut Down Negative). Wird CE
auf Low gesetzt, so schaltet der ganze Baustein ab (= Shut-
down) und der Stromverbrauch geht auf typisch 6

µA zurück.

Damit kann man über CE die angeschlossene Schaltung ein-
und ausschalten, ohne die Batterie abklemmen zu müssen.
Mit SDP und SDN kann man die Ausgänge V

PSW

beziehungs-

weise V

NSW

schalten. Über zwei niederohmige CMOS-Schal-

ter sind diese beiden Pins mit den Spannungsausgängen ver-
bunden. Damit hat man auf der negativen Seite einen einzeln
schaltbaren Ausgang zur Verfügung, wobei auch der Span-

nungsinverter abgeschaltet wird. Das Abschalten mittels SDP
führt neben dem Öffnen des Schalters auch noch zum Stillle-
gen des internen Oszillators. Damit ist aber für den -5-V-Span-
nungsinverter keine Eingangsspannung mehr vorhanden, so
dass diese auch wegfällt. Die Steuereingänge SDP und SDN
sind Low (entspricht < 0,8 V) bei Normalbetrieb und High (>
2,4 V) zum Abschalten der zugehörigen Spannung.
Der LM 2685 ist auf der positiven Ausgangsspannung kurz-
schlussfest. Vermieden werden muss aber auf jeden Fall ein
Kurzschluss zwischen positiver und negativer Ausgangs-
spannung. Gegen thermische Zerstörung ist das IC durch eine
Übertemperatursicherung geschützt: Bei etwa 150

o

C Chip-

temperatur schaltet sich der Baustein selbstätig ab.
Die genaue Typenbezeichnung des ICs lautet LM 2685MTC.
Der Spannungswandler steckt in einem TSSOP14-SMD-
Gehäuse. Der Hersteller National Semiconductor ist im Internet
erreichbar unter:

www.national.com

(004045)rg

Von Hans Bonekamp

Wie viele Zählerstufen (= Bits) benötigt man, um mit einem
Zähler von Null bis zu einer bestimmten Dezimalzahl M zählen
zu können?
Das lässt sich wie folgt auf jedem Taschenrechner mit einer
logarithmischen Funktion wie folgt berechnen:

Dabei kann anstelle der Funktion “log (x)” auch die Funktion “ln
(x)” verwendet werden. Wichtig ist aber, dass das Ergebnis
der Berechnung immer nach oben und nicht nach unten abge-
rundet wird!

004080e

N

M

=

lg

lg 2

Berechnung eines binären Zählers

019

Bei schaltenden Netzteilen hängt die Qualität der Ausgangs-
spannung stark von der Qualität der eingesetzten Elkos ab.
Dabei ist der Innenwiderstand (auch äquivalenter Serien-
widerstand (ESR) genannt) der Elkos einer der wesentlichen
Faktoren, da in der Regel mit hohen Strömen gearbeitet wird.
Es ist zwar sehr schwierig, den ESR präzise zu ermitteln, wer
den Innenwiderstand aber nur grob abschätzen oder Elko-
Familien vergleichen möchte, kommt mit der im Folgenden
beschriebenen Messaufstellung gut zurecht.
Der fragliche Kondensator wird über einen 1-k

Ω-Widerstand

bis zur angelegten Versorgungsspannung geladen. Den ESR
berechnet man überschlägig mit der Formel (U1/U2)-1 (siehe
obere Kurve im Oszillogramm). Die Formel ist ganz einfach, da

G

D

S

D

R1

1k

R2

1

Ω

5W

T1

S

D

G

C

Under Test

T1 = BUZ10,

BUZ100,
BUK455

004069 - 11

1...2V

Kondensator

ESR-Messung

020

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Elektor

für R2 ein Wert von 1

Ω gewählt wurde. Die Höhe der Versor-

gungsspannung und der Wert von R1 sind unkritisch, da wir
es mit einer relativen Messung zu tun haben. Der Elko wird
über den 1-

Ω-Widerstand und den Leistungs-FET entladen.

Man sollte eigentlich eine klassische Exponential-Funktion

erwarten (U2 = U1

⋅e

[-1/

τ]

), der Abfall der Kurve ist aber deut-

lich steiler. Grund dafür ist besagter ohmscher Innenwider-
stand des Kondensators, der direkt nach Wegfall der Versor-
gungsspannung einen Spannungsabfall nach dem ohmschen
Gesetz verursacht. Je höher der direkte Spannungsabfall
(U1–U2), desto schlechter ist der Kondensator.
Wenn die Spannung wie im hier gezeigten Fall direkt auf etwa
die Hälfte sackt, bedeutet dies ein ESR in der Größenordnung
des Entladewiderstands von 1

Ω. Dies ist ein guter Wert für

einen kleinen, preisgünstigen 10-

µF-Elko. Eine Faustregel: Der

ESR nimmt mit steigender Kapazität und auch leicht mit
wachsender Spannung ab.
Der FET kann direkt mit einem Rechteckgenerator angesteuert
werden, der einen kurzen positiven Impuls mit einer Ampli-
tude von mindestens 6 V am Gate liefert (siehe Kurve 2). Die
Wiederholfrequenz sollte 100...1000-mal so lang sein wie der
Impuls, damit dem Kondensator für seinen Ladevorgang aus-
reichend Zeit zur Verfügung steht. In der Regel ist mit einem
stillstehenden Oszillogramm nur zu rechnen, wenn der Oskar
über eine Speicherfunktion verfügt. Als Schalttransistor eig-
net sich nahezu jeder Leistungs-FET, dessen On-Widerstand
zusammen mit R2 möglichst genau 1

Ω ergibt.

(004069)rg

Da nun auch weiße LEDs zu
erträglichen Preisen erhältlich
sind, bietet sich die Konstruk-
tion eines künstlichen Ster-
nenhimmels an. Die LEDs
emittieren nämlich ein kaltes
blaues Licht von 6500...8000
Kelvin, das ”Sternenlicht” sehr
ähnlich ist. Durch verschie-
dene Vorschaltwiderstände
lassen sich Sterne mit unter-
schiedlichen Helligkeiten rea-
lisieren. Die praktische Aus-
führung bleibt ganz Ihrer
Phantasie überlassen. Am ein-
fachsten ist es, wenn man in
ein Stück schwarzen Karton
Löcher für die Anschluss-
drähte der LEDs sticht, diese
dann am Karton festklebt und
auf der Rückseite wie im Bild
verdrahtet.
Die LEDs werden durch ein
gewöhnliches Steckernetzteil
zum Erstrahlen gebracht. Ein
Standard-Netzteil liefert etwa
300 mA, ausreichend für 15
LEDs (á 20 mA). Für größere
Sternbilder ist ein schwereres
Steckernetzteil von 500 mA
oder 1000 mA erforderlich, will man das Sternbild nicht unter-
teilt versorgen. Als Betriebsspannung ist 6 V geeignet. Die
Vorwiderstände müssen größer sein als etwa
R = (6 V - 3,5 V) / 20 mA = 125

Ω

Für maximale Helligkeit ist also der Standardwert von 120

Ω

oder 150

Ω zu wählen, bei größeren Widerständen leuchten

die LEDs dunkler.

(004028)rg

004028-11

Sternenhimmel

021