LED + Widerstand

Bauen und kaputt machen

1. 1BauenAls Nächstes

   Den Strom abziehen

   Der Trainer kommt eingesteckt, seine LED leuchtet mit 220 Ω. Zieh das USB-C-Kabel ab, bevor du ein Bauteil anfasst: Arbeite nie an einer Platine unter Spannung.

   Ausführen
2. 2

   Bis auf die nackte Platine zerlegen

3. 3

   Die niedrigen Bauteile bestücken

4. 4

   Die hohen Bauteile bestücken

5. 5

   Jede Lötstelle löten

6. 6

   Jumper-Kappe und Messgerät

7. 7

   Vorhersagen, dann einstecken

8. 8

   Den Jumper auf 1 kΩ stecken

9. 9

   Auf 10 kΩ stecken

10. 10

    Zurück auf 220 Ω

11. 11

    Kaputt machen: kein WiderstandKaputt machen

12. 12

    Kaputt machen: die LED verkehrt herumKaputt machen

13. 13

    Kaputt machen: C1 verkehrt herumKaputt machen

14. 14

    Kaputt machen: R4 weglassenKaputt machen

15. 15

    Kaputt machen: eine kalte Lötstelle an der LEDKaputt machen

16. 16

    Kaputt machen: die Kabel des Labornetzteils vertauschenKaputt machen

17. 17

    Kaputt machen: 12 V am 5-V-EingangKaputt machen

18. 18

    Kaputt machen: eine Strombegrenzung von 10 mAKaputt machen

19. 19

    Zurück an USB

Jeder Fehler ist einer, über den echte Bastler stolpern. Lös ihn aus, lies das Symptom an der Werkbank ab und beheb ihn dann.

• Kein Widerstand (Jumper auf NONE)

  Überstrom

  Auslösen
  Warum es passiert

  Symptom: Ein heller Blitz und OL auf dem Messgerät, dann bleibt die LED für immer dunkel, und das Messgerät zeigt 0.

  Mit 0 Ω in der Reihe begrenzt nichts in I = (V − V_F) / R den Strom. Nur die paar Ohm der LED selbst und die Grenze des Ladegeräts halten ihn zurück: Hunderte Milliampere gegen die maximalen 30 mA der LED. Der Chip und sein Bonddraht überhitzen im Nu, und die LED ist offen.

  Lösung: Strom abziehen, den Jumper zurück auf 220 Ω stecken und eine neue LED einsetzen: Eine durchgebrannte LED kommt nie zurück.

• LED verkehrt herum

  Bauteil verkehrt herum

  Auslösen
  Warum es passiert

  Symptom: Die LED bleibt dunkel, und das Messgerät zeigt 0.00.

  Eine LED leitet nur von der Anode zur Kathode. Umgedreht ist sie in Sperrrichtung gepolt, und bei 5 V (ihrer Sperrspannung) fließen nur ein paar Mikroampere Leckstrom. Sie überlebt; sie bleibt nur dunkel.

  Lösung: Strom abziehen und D1 umdrehen: das lange Bein (Anode) ins +-Loch, die abgeflachte Seite Richtung −.

• C1 verkehrt herum

  Bauteil verkehrt herum

  Auslösen
  Warum es passiert

  Symptom: C1 zischt, und sein Sicherheitsventil öffnet sich. Die LED funktioniert weiter.

  Ein Aluminium-Elko sperrt Strom nur in einer Richtung. Verkehrt herum gepolt leckt er immer mehr, wird heiß, bildet Gas, und die eingeritzte Sollbruchstelle oben öffnet sich. Die LED braucht C1 nicht, also leuchtet sie weiter, aber der Kondensator ist hinüber.

  Lösung: Strom abziehen und einen neuen C1 mit dem Streifen (−) Richtung GND einsetzen.

• R4 weggelassen (ein USB-C-Pull-down)

  fehlendes Bauteil

  Auslösen
  Warum es passiert

  Symptom: Gar nichts: Die LED ist dunkel, und das Messgerät zeigt 0, als wäre das Ladegerät tot.

  Ein USB-C-Ladegerät hält seine 5 V zurück, bis es einen 5,1-kΩ-Pull-down am CC-Pin sieht, damit ein loses Kabelende nie unter Spannung steht. R4 und R5 sind diese Pull-downs, einer für jede Steckrichtung, und ohne R4 bekommt diese Richtung keinen Strom. Ein Kabel von USB-A auf C liefert immer 5 V, und das verbirgt den Fehler, bis jemand ein Kabel von C auf C benutzt.

  Lösung: Strom abziehen, R4 (5,1 kΩ) einsetzen und anlöten.

• Kalte Lötstelle an D1

  kalte Lötstelle

  Auslösen
  Warum es passiert

  Symptom: Die LED flackert, und das Messgerät springt zwischen 13.6 und 0.

  Eine kalte Lötstelle ist Lötzinn, das das Pad nie richtig benetzt hat: matt, körnig, manchmal gerissen. Sie berührt, dann wieder nicht, also öffnet und schließt sich der Kreis. An einem Roboter ist das der Fehler, der kommt und geht, wenn er sich bewegt.

  Lösung: Strom abziehen und die Lötstelle mit etwas frischem Lötzinn neu erhitzen, bis es zu einem glänzenden Kegel verläuft.

• Kabel des Labornetzteils vertauscht

  Verpolung

  Auslösen
  Warum es passiert

  Symptom: Die LED bleibt dunkel, dann bläst C1 ab.

  J2 hat mit Absicht keine Verpolungsschutzdiode: Eine würde 0,7 V von den 3 V schlucken, um die es in dieser Lektion geht. Mit vertauschten Kabeln liegt die 5-V-Leitung auf −5 V. Die LED ist in Sperrrichtung gepolt und sperrt einfach, aber C1, direkt über der Versorgung, ist ebenfalls verkehrt gepolt und bläst ab.

  Lösung: Strom abziehen, die Kabel tauschen (Rot an +) und dann einen neuen C1 einsetzen.

• 12 V am 5-V-Eingang

  falsche Spannung

  Auslösen
  Warum es passiert

  Symptom: Die LED strahlt grell, und das Messgerät zeigt 45,5 mA. Ein paar Sekunden später blitzt sie auf und wird dunkel.

  (12 V − 2 V) / 220 Ω = 45 mA, anderthalbmal so viel wie die maximalen 30 mA der LED, und 0,45 W in einem 1/4-W-Widerstand. Der Simulator lässt die LED nach etwa 3 s durchbrennen; eine echte hält vielleicht länger und wird beim Sterben dunkler. So oder so war der Widerstand für 5 V bemessen, nicht für 12.

  Lösung: Strom abziehen, die Versorgung zurück auf 5 V stellen (oder einen größeren Widerstand für 12 V ausrechnen) und eine neue LED einsetzen.

• Strombegrenzung des Netzteils auf 10 mA

  Brown-out

  Auslösen
  Warum es passiert

  Symptom: Die LED ist etwas dunkler, das Messgerät zeigt 10.0, und die Versorgung bricht auf 4,2 V ein.

  Ein Labornetzteil hält seine Spannung nur, bis die Last mehr will als seine Strombegrenzung. Dann senkt es die Spannung, um den Strom auf der Grenze zu halten: hier 10 mA, was 2 V + 10 mA × 220 Ω = 4,2 V übrig lässt. Das ist ein Brown-out: Nichts geht kaputt, aber die Schaltung bekommt nicht mehr, was du eingestellt hast.

  Lösung: Heb die Strombegrenzung über das, was die Schaltung braucht (20 mA sind hier reichlich), oder nimm einen größeren Widerstand.

Live-Status

Teste dich selbst

• Nach: Jede Lötstelle löten

  Wird freigeschaltet nach: Jede Lötstelle löten

• Nach: Vorhersagen, dann einstecken

  Wird freigeschaltet nach: Vorhersagen, dann einstecken

• Nach: Auf 10 kΩ stecken

  Wird freigeschaltet nach: Auf 10 kΩ stecken

• Nach: Kaputt machen: kein Widerstand

  Wird freigeschaltet nach: Kaputt machen: kein Widerstand

• Abschlussquiz der Werkbank

  Wird freigeschaltet, wenn alle Schritte erledigt sind