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1.2.11 Spannungsregler 78xx

Erstellt: Frühjahr 2005



Wenn wir mit den Logik-ICs der 74-er Reihe experimentieren wollen, so benötigen wir möglichst genau 5 Volt Gleichspannung. Diese Spannung darf auch bei wechselnden Belastungen nicht schwanken und muss auch dann ihre 5 Volt einhalten.

Diese Anforderungen werden am einfachsten mit einem sehr gebräuchlichen IC eingehalten, dem Spannungsregler 7805. Wir verwenden aber die Version des Festspannungsreglers 78S05, weil dieser Typ eine interne Sicherung gegen Übertemperatur besitzt und somit in gewissem Maße kurzschlussfest ist.

Ab etwa 1 Ampere Stromfluss muss ein Kühlkörper angebaut werden, um die entstehende Wärme abzuleiten.

Bei den meisten Bastel-Anwendungen ist aber kein Kühlkörper nötig.
Im Zweifelsfall einfach mal die Schaltung über längere Zeit betreiben und den Spannungsregler vorsichtig mit den Fingern berühren. Wenn er noch gut zu berühren ist, so ist kein Kühlkörper erforderlich.

Die Schaltung bauen wir am einfachsten auf einem Stückchen Lochrasterplatine auf. Am besten, Du kaufst Dir eine Europa-Karte (100 x 160 mm) und schneidest diese mit einer Laubsäge auf unser Format zurecht. Dazu zählst du auf dem Plan unten die Löcher und machst einen Bleistift-Strich auf die Platine, an dem Du dann später entlangsägst.

Nachdem Du Deine Platine ausgesägt hast, bohrst Du an den dafür vorgesehen Stellen 3,5 mm Löcher in die Platine, durch die später die Abstandsbolzen hindurchgesteckt werden. Mir diesen Abstandsbolzen kannst Du entweder die Platine irgendwo festschrauben oder Du kannst sie auch als Füße benutzen und die Platine damit auf den Tisch stellen. Der Abstand zum Tisch ist wichtig, damit etwa herumliegende Drahtstückchen keinen Kurzschluss auf der Unterseite der Platine erzeugen.

TIPP:

Alternativ zu den Abstandsbolzen kannst Du auch Lötnägel von hinten in die Platine stecken und dann verlöten. Dann hast Du auch „Füßchen” an der Platine.


Bei den Digital-Versuchen wenden wir diese Methode an und „piken” dann die benötigten Experimentierplatinen in eine Unterlage aus Styropor. Das ergibt dann eine prima „Versuchsanordnung”, die nicht verrutschen kann. Außerdem kannst Du dann die komplette Anordnung zur Seite stellen und später wieder hervorholen, ohne dass sich die Platinen und Kabel verheddern.

Material:

  • 1x Widerstand 0207, 150 Ohm
  • 1x Elko 5,5mm, 220µF, 35V
  • 1x Elko 6,5mm, 1000µF, 16 V
  • 1x LED 5mm, rot
  • 1x Si-Uni-Diode 1A, 1N4001-7
  • 1x Regler, positiv, 78S05
  • 4x Lötnagel, 1 mm
  • 4x Abstandsbolzen M3, 3mm
  • 1x Lochrasterplatine, ca. 50x30 mm
  • 1x Steckernetzteil 9-15 Volt Gleichspannung




Links siehst Du den Anschluss der Steckernetzteiles. Ich habe den Anschluss der Leitungen mit Lötnägeln realisiert, für die es passende Stecker gibt, die Du an die Drahtenden löten kannst. Diese Methode hat sich sehr bewährt, weil man immer flexibel bleibt und das Netzteil auch für andere Platinen einsetzen kann.

An der rechten Seite stehen dann die 5 Volt zur Verfügung. Du kannst ohne Weiteres 1 Ampere entnehmen, ohne dass Du einen Kühlkörper auf den Spannungsregeler aufschrauben musst.

Die Diode D1 stellt einen Verpolungs-Schutz dar, damit Du nichts falsch machen kannst, wenn Du das Netzteil anschließt. Die Kondensatoren dienen der weiteren Glättung der Spannung.

Im rechten Bereich befindet sich auch noch eine LED, die den korrekten Betrieb anzeigt.
Sollte sich einmal ein Kurzschluss am Ausgang „einschleichen”, so erkennst Du diesen dadurch, dass die LED erlischt.





Dies ist nun die Bestückungsseite der Lochrasterplatine. Am einfachsten ist es, die Platine zurechtzusägen, indem Du die Löcher zählst. Die Bauteile werden dann auch genau so eingesetzt. Du zählst jeweils die Löcher ab und steckst dann dort das Bauteil hinein.




So sieht der Spannungsregler von vorne aus.














Nun zur Rückseite der Platine:



Dies ist die Rückseite der Platine. Hier siehst Du als graue Kreise die Lötpunkte. An diesen Stellen gucken also die Drähte der Bauteile durch die Platine. Die dunkel-orangenen Streifen sind die Leiterbahnen aus Kupfer. Die hellen Rechtecke sind die Stellen, an denen die Leiterbahn entfernt werden muss.

TIPP:
Zum Entfernen der Leiterbahnen nimmst Du am besten einen noch scharfen Stahlbohrer von 4 mm Durchmesser. Diesen Bohrer setzt Du in dem entsprechenden Loch an und drehst ihn dann rechts herum, bis die Leiterbahn sauber entfernt ist.
Es geht aber auch mit etwas Fingerspitzengefühl mit einem Cutter-Messer.

Nach Abschluss aller Lötarbeiten musst Du die Lötseite unbedingt noch einmal ganz genau auf Kurzschlüsse zwischen den Leiterbahnen untersuchen. Es kann auch passieren, dass sich feine Kupferspäne zwischen die einzelnen Leiterbahnen setzen. Diese Kurzschlüsse entfernst Du am besten mit einem kleinen Schraubenzieher, indem Du in den Zwischenräumen der Leiterbahnen entlangfährst.

Diese Schaltung benötigst Du unbedingt, wenn Du die Experimente in der 74xx-er Digitaltechnik hier auf dem Strippenstrolch mitmachen möchtest.

Wenn Du kein Steckernetzteil hast:

Wenn Du kein Steckernetzteil hast und trotzdem die Digital-Basteleien mitmachen möchtest, so kannst Du auch zwei Bastelbatterien (4,5 Volt Flachbatterien) in Reihe schalten (das ergibt 9 Volt) und diese dann anstatt des Netzteiles anschließen. Ebenso würde sich eine 9 Volt Blockbatterie eignen. Die Schaltung wird auch aus dieser Batteriespannung genau 5 Volt machen. Allerdings musst Du die Batterien abklemmen, wenn Du nicht bastelst, denn sonst sind sie bald leer (der Spannungsregler und die LED benötigen ständig ein wenig Strom).

Soweit der Text aus dem Jahre 2003, inzwischen haben mich einige E-Mails erreicht, in denen darauf hingewiesen wurde, dass das IC 7805 nicht richtig angeschlossen sei. Das ist soweit auch richtig, aber die oben genannte Schaltung funktioniert sehr gut für Experimentierzwecke. Wenn man eine etwas spannungstechnisch gestörte Umgebung hat, so empfiehlt es sich allerdings doch, noch einige Verbesserungen mit einzubauen, so wie es im folgenden Schaltbild zu sehen ist:



Im grünen Feld siehst Du einen Trafo. Als Beispiel ist hier ein Klingeltrafo für 8 Volt angegeben, wie er auch in Sicherungskästen für die Haustürklingel eingebaut wird. Darauf folgt ein Brückengleichrichter, dann ein Kondensator mit 1000µF. Die so entstandene Spannung von etwa 11 Volt wird dann in die verbesserte Stabilisierungsschaltung eingespeist.




Es ist folgendes hinzugekommen:


  • Diode D2:

Sie leitet einen eventuellen Rückstrom um den Regler herum und schützt ihn somit.

  • Kondensator C2 und C3:

Sie sollen laut Datenblatt 100nF (Nanofarad) haben und sorgen dafür, dass höherfrequente Störungen ausgefiltert werden. Diese Kondensatoren sollten möglichst dicht am Masseanschluss des 7805 angesiedelt werden.

  • Die Kondensatoren C1 und C4 genügen nun mit 100µF, der Kondensator C4 kann größer gewählt werden, wenn große Strom-Entnahme-Stöße zu erwarten sind.

Tipp:

Der grüne Bereich kann auch gegen eine 9-Volt-Blockbatterie ersetzt werden oder gegen zwei Bastel-Flachbatterien in Reihe oder aber auch gegen ein Steckernetzteil mit mindestens 8 Volt Gleichspannung unter Last. Der rote "Kasten" kann aber auch genauso gut an einer 12-Volt-KFZ-Batterie betrieben werden. Ebenso geht es natürlich mit einem 12-Volt-Blei-Gel-Akku.

Obwohl ich persönlich ein Labornetzgerät habe, benutze ich sehr gern meinen 12-Volt-Blei-Gel-Akku und eine Schaltung wie im roten Kasten, denn dann kann ich mich auch mal an den Wohnzimmertisch setzen oder sonstwie leicht "umherwandern". Den Blei-Gel-Akku lade ich dann wieder mit meinem Labornetzgerät auf. Dazu stelle ich 13,5 Volt ein und stelle die Strombegrenzung bei Kurzschluss auf etwa 800 mA ein. Dann brauche ich nur noch abzuwarten, bis die 13,5 Volt am Labornetzgerät erreicht sind, der Stromfluss "Null" angezeigt wird, und der Akku ist wieder voll.

Oktober 2012 ==>

Inzwischen hat mein Blei-Gel-Akku den Geist aufgegeben und ich habe eine kleine Bastelaplatine ersonnen. Zunächst hier einmal der Schaltplan dazu:



Daraus ließ ich diese Platine entwickeln:



Wie man aus dem Schaltplan  sher gut ersehen kann,  ist es auch möglich, eine externe Spannungsquelle an die Platine anzuschließen: 

An der 9-Volt-Klemme  liegt bei eingelegter und eingeschalteter Batterie 9 Volt an.  Wenn man die Batterie entfernt, so kann man eine Spannung von außen anlegen und die Platine  wird daraus dann die stabilisierten 5 Volt bereitstellen.

Aus dieser Platine kann man dann bis zu 500 mA Strom ziehen.

Diese Platine kann hier gekauft werden.

(Link folgt)




Viel Erfolg mit geregelter Spannung,





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