DAS EXPERIMENTIERKASTEN-BOARD

Hallo Elektrofreunde,
hier möchte ich euch den Kosmos-Kasten electro E2000 oder Elektromaster vorstellen, den es zwischen 1988 und 1994 (??) in zwei "Aufmachungen" gab. Die unveränderten Handbücher von Ulrich Hoppe gab es zumindest in 12 Auflagen.
Grüße,
Thomas

Im Unterschied zu früheren Elektro-Kästen, auch von anderen Herstellern, wird hier sehr viel Wert auf Wechselstromexperimente gelegt. Mittels eines speziellen Elektronik-Moduls können Wechselspannungen zwischen 70 und 700 Hz erzeugt werden. (Näheres siehe weiter unten.)
Hier der Kasteninhalt, das Experimentierboard ist schon zusammengebaut. Oben sind die beiden Spulen, die Transformatorbleche und der Kurzschlussläufer zu sehen, rechts das eingebaute Elektronikmodul. Im zweiten Bild erkennt man Kompass, Kabel, Spulenkerne, Kondensatoren, Dioden und weitere Kleinteile.

Und hier noch die Auflistung der Teile und das Inhaltsverzeichnis.

Höhepunkt dieses Kastens ist der Bau eines Spaltpolmotors. (Das "pol" hatte ich zuerst nicht geschrieben, Georg sei Dank, siehe unten.) Unter https://www.experimentierkasten-board.de/viewtopic.php?f=83&t=1913 habe ich eine Optimierung dieses Motors beschrieben. Viel Spaß beim Nachbau.

Höhepunkt dieses Kastens ist der Bau eines Spaltmotors.

Auf die Gefahr hin,
als Kümmelspalter zu gelten:
Das Ding heißt :

Spaltpolmotor

Georg

Hallo Georg,

ich dachte immer, in der Kürze liegt die Würze . Aber hier hast du total recht, es heißt Spaltpolmotor. Und so steht es auch in der Anleitung.

Vielen Dank für die Richtigstellung.

Grüße,

Thomas

Hier noch das Schaltbild des Elektronik-Moduls, das zur Erzeugung von nicht-sinusförmigem Wechselstrom von 70 bis 700 Hz dient. Der NE555 erzeugt die Schwingungen und die beiden TDA2003, die als Minus- bzw. Plus-Stromtreiber dienen, stellen die benötigten Stromstärken für die Experimente zur Verfügung. Interessant ist der "Brückengleichrichter" auf der rechten Seite, der nur dazu dient, im Falle einer Falschpolung der Eingangsspannung die Elektronik zu schützen, indem einfach die Eingangsspannung in diesem Fall kurzgeschlossen wird. Die Batterien werden es dann nicht danken .

Hi

Der Gräetzgleichrichter schließt nicht die Eingangsspannung kurz, sondern die in der Spule auftretenden Induktionsspannungen, die den 2003ern schaden würden
Auch das Schaltbild zeugt das, indem die diode Richtung + pol zeigt und somit Ströme nur in diese Richtung fließen können. Die Spannungen an den Ausgängen des 2003er können maximal 0,7Volt niedriger / höher als die Betriebsspannung sein je nachdem in welche Richtung die Spannungen Fließen.

LG Andy

Hallo Andy,
was passiert denn, wenn die Versorgungsspannung links mit + und - vertauscht wird, d.h. die Versorgungsspannung falsch angeschlossen wird? Dann ist der Brückengleichrichter auf Durchgang geschaltet, d.h. die Batterie ist kurzgeschlossen, so dass an der Elektronik keine Spannung anliegt und nicht zerstört werden kann. Dafür ist der Gleichrichter da. Ob er auch noch andere Funktionen erfüllt, kann ich (noch) nicht sagen.
Grüße,
Thomas

PS: Auf Seite 49 des Anleitungsbuches steht Folgendes: "Was passiert übrigens, wenn Du beim Anschluss des Moduls die Batteriepole verwechselst? Keine Angst, das Modul arbeitet dann zwar nicht, aber es geht auch nichts kaputt! Kaputt gehen allerdings in diesem Fall die Batterien: Sie werden kurzschlussartig entladen!"
Ich muss zugeben, dass ich dies schon gelesen hatte, bevor ich das oben geschrieben hatte.

Hallo

Das die Dioden im Gleichrichter Kurzschließen ist ein Nebeneffekt der Schaltung aber mit Sicherheit nicht beabsichtigt auch wenn es noch schön im Buche steht. Es fallen bei einem Kurzschluss ( beim Verpolen ) pro Diode ca. 0,7 Volt ab also 1,4 Volt zwischen + und - bei einem Strom von 1 Ampere würden die Dioden eine Leistung von 1,4 Watt abgeben was sie sehr schnell heiß werden lassen würde.

Ja ich gebe zu das ein Verpolungsschutz gegeben ist, was aber mit einem Gleichrichter ( wenn´s denn einer sein muss) am Versorgungseingang besser wäre, dann würde die Schaltung zwar 1,4 Volt weniger bekommen aber sie würde egal bei welcher Beschaltung funktionieren sogar bei Wechselstrom.
Für einen Verpolungsschutz wir in der Regel eine Diode in Serie mit der Schaltung genommen. Bei manchen Schaltungen ( meist in billigen Geräten aus CN ) findet man auch die Lösung, dass am Eingang eine Diode in Sperrrichtung zwischen den Polen verschalten wird, manchmal sogar mit Sicherung, die fliegt wenn Verpolt wird, um wiederum die Diode zu schützen.


LG ANDY

Hallo

Das die Dioden im Gleichrichter Kurzschließen ist ein Nebeneffekt der Schaltung aber mit Sicherheit nicht beabsichtigt auch wenn es noch schön im Buche steht. Es fallen bei einem Kurzschluss ( beim Verpolen ) pro Diode ca. 0,7 Volt ab also 1,4 Volt zwischen + und - bei einem Strom von 1 Ampere würden die Dioden eine Leistung von 1,4 Watt abgeben was sie sehr schnell heiß werden lassen würde.

Ja ich gebe zu das ein Verpolungsschutz gegeben ist, was aber mit einem Gleichrichter ( wenn´s denn einer sein muss ) am Versorgungseingang besser wäre, dann würde die Schaltung zwar 1,4 Volt weniger bekommen, aber sie würde egal bei welcher Beschaltung funktionieren, sogar bei Wechselstrom.
Für einen Verpolungsschutz wir in der Regel eine Diode in Serie mit der Schaltung genommen. Bei manchen Schaltungen ( meist in billigen Geräten aus CN ) findet man auch die Lösung, dass am Eingang eine Diode in Sperrrichtung zwischen den Polen verschalten wird, manchmal sogar mit Sicherung, die fliegt wenn Verpolt wird, um wiederum die Diode zu schützen.


LG ANDY

Hallo Andy,
wenn man vorn einen Verpolungsschutz mittels Brückengleichrichter machen würde, würden diese Dioden die ganze Zeit den Strom vertragen müssen (bei manchen Versuchen 0,7 A) und, wie du schon sagtest, 1,4 V weniger hinten ankommen. Dann würden die 6V Glühlämpchen aber nicht mehr so hell leuchten . Vielleicht hat der Verfasser es deswegen nach hinten verlegt, und damit zwei Fliegen mit einer Klappe erschlagen: Neben dem Verpolungsschutz auch noch gegebenenfalls den von dir angeführten Überspannungsschutz (Stichwort Freilaufdiode) beim Anschluss der Spulen. Damit wären wir dann beide zufrieden, oder?
Viele Grüße,
Thomas

PS: Bei nicht angeschlossenem Eingang c wird eine rechteckförmige Wechselspannung zwischen u und v erzeugt, regelbar zwischen etwa 70 und 700 Hz. Wird Eingang c direkt mit Minus verbunden, liegt der Frequenzbereich etwa zwischen 0,5 und 10 Hz (für Blinkschaltungen). Die Regelung ist über das Poti möglich, wenn o und p verbunden sind, was bei den meisten Versuchen der Fall ist. Mittels Kondensator zwischen c und Minus lassen sich andere Frequenzen einstellen.

Zwischen u und Minus lassen sich positive Rechteckimpulse (zerhackte Gleichspannung) erzeugen, zwischen u und Plus entsprechend negative. Dasselbe gilt zwischen v und Minus bzw. Plus, nur gegenüber u um eine halbe Periode versetzt. (Das ergibt dann die Wechselspannung zwischen u und v.)

Hi

Ich will ja auch Niemanden sein Wissen oder können abreden, ich will nur auf die weitern Schaltungsdetails aufmerksam machen .
Es ist doch Interessant was man alles in eine Schaltung hinein interpretieren kann oder?
Wie Du siehst haben wir uns ja Gegenseitig ergänzt , so wie es sein soll in einem Forum. Leider waren im Schaltplan die Spannungen und Stromstärken nicht angegeben.
Also bitte meine Hinweise nicht falsch verstehen, was ich aber ausschließen kann hier im Forum

LG ANDY

Hi Andy,

alles gut, ich sehe, wir verstehen uns. Es freut mich doch sehr, dass es in unserem Forum immer noch Reaktionen auf Beiträge gibt, von denen dann alle etwas haben, auch wenn es manchmal Widersprüche gibt, die sich dann aber auch wieder auflösen

Viele Grüße,
Thomas

Hallo,
ein kleiner Hinweis zu diesem Schaltungsdetail:
Eine Freilaufdiode schließt den Abschaltimpuls
einer Induktivität kurz.
In der obigen Schaltung bewirkt die Graetzbrücke
etwas anders:
Übersteigt die Spannung an den Wicklungen die
Speisespannung, wird zurück in die Batterie
gespeist.
Den Verpolungssschutz gibt es "radasch".
Gruß
Georg

Hallo Georg, hallo Andy,

schöne Diskussion, hätte nicht gedacht, dass da soviel drin steckt. Bei den ganzen Überlegungen muss man Folgendes beachten: In dem Anleitungsbuch gibt es Experimente (z.B. Transformator), bei denen die Spule an u und v, also an rechteckförmige Wechselspannung, angeschlossen ist. Da käme dann wohl Georg' s Effekt zum Tragen, allerdings müsste die Spannung an der Spule die Batteriespannung um ca. 1,4 V (2 mal Diodendurchlassspannung) übersteigen. Bei anderen Experimenten (z.B. Hammerwerk) ist die Spule an u und - (bzw. u und +) angeschlossen, also an zerhacktem Gleichstrom. Da käme dann Andy's Effekt (Freilaufdiode) zum Zuge. Liege ich da richtig?

Nebenbei: Der Brückergleichrichter ist ein AM154, 1,5 A, 400 V

Grüße,
Thomas

PS: Georg, was bedeutet "radasch"? Hab ich noch nie gehört. Kostenlos? Umsonst?

Hallo Thomas,
nein, Freilaufdiode und diese Schaltung sind nicht dasselbe, egal ob
Wechselspannung oder zerhackte Gleichspannung anliegt.
Bei der Freilaufdiode wird die in der Induktivität gespeicherte
Energie teils der Spule bzw in der Diode verkocht.
(Je nach Innenwiderstand der Bauteile)
Bei größeren Leistungen kann das nicht mehr verkraftet werden.
Ein klassisches Beispiel ist der Druckkopf von Nadeldruckern,
da wird die Rückspeisung gerne angewendet. So ein Druckkopf würde
schnell überhitzen.
Gruß
Georg
PS radasch ist balkanesisch (Batschka, evtl auch weiterer Umbreis)
und heißt gratis :=)
Woher das Wort kommt, weiß ich nicht, ungarisch, türkisch, serbisch
auch italienisch kommt in Frage.

Ich weiß auch nicht, ob das so richtig geschrieben ist, ich hätte
meine Eltern fragen sollen, aber wie an so vieles denkt man an
so was nicht beizeiten.

Hallo Georg,

hier mal ein paar Bilder, wie ich mir den Stromfluss beim Direktanschluss der Spule an Minus vorstelle. Zuerst (a) läuft der Strom von Plus über den TD2003, dessen Funktion ich naiv als Wechselschalter annehme, über Anschluss u durch die Spule nach Minus. Nach einer Halbperiode schaltet der 2003 nach Minus. In der Zwischenstellung (b) kommt nun die Diode D2 ins Spiel, um dem (trägen ) Strom für den kurzen Umschaltmoment einen Pfad anzubieten. Das ist meiner Meinung nach die Funktion "Freilaufdiode". Danach (c) liegt der Wechselschalter direkt an Minus und kann "gegebenenfalls noch übriggebliebenen Strom" durchleiten. Nach einer Halbperiode schaltet der 2003 dann wieder nach Plus und das Spiel beginnt von vorn.

Die Diode D1 ist für den Fall, dass die Spule zwischen u und Plus geschaltet wird. Für den Anschluss der Spule an v und Minus bzw. Plus gilt analoges, wofür dann die zwei anderen Dioden des Brückengleichrichtes genutzt werden.

Bei Anschluss der Spule zwischen u und v liegen die Verhältnisse dann so, wie du es beschrieben hast: Beim kurzfristigen Umschaltvorgang wird die Batterie durch den (trägen) Spulenstrom aufgeladen.

Grüße,
Thomas

Hier noch die entsprechenden Bilder beim Anschluss der Spule an u und v. Hier sind beide TDA2003 im Einsatz, im Bild sind es die beiden gekoppelten "Wechselschalter". Im Bild links der Stromfluss, wenn die beiden Schalter links anliegen. Im rechten Bild der Stromfluss in der Umschaltphase, "die Batterie wird geladen". Liegen kurze Zeit später die beiden Schalter rechts an, drehen sich die Stromverhältnisse um und beim darauf folgenden Umschalten sind dann die beiden anderen Dioden "aktiv". Insgesamt wird hier also der komplette Brückengleichrichter genutzt.

Hallo Thomas,
ich hatte mich also für den Fall des Gleichstromimpulsbetriebs
geirrt.
Gruß
Georg

Hallo Georg,

100%ig sicher bin ich aber nicht, ich habe da nur meine Vorstellung aufgemalt . Wer die nötigen Messmittel und Lust dazu hat, könnte das verifizieren, oder auch nicht.

Viele Grüße,

Thomas

Hallo zusammen,

der Nachfolgekasten des E2000 war der "Elektro Profi". Im Wesentlichen gibt es dieselben Experimente wie im E2000, allerdings ist auch ein Messgerät dabei. Ein zusätzliches Experiment, in Physikbüchern oft erwähnt, ist der effektvolle, stark verlangsamte Fall eines Neodym-Magneten durch eine Aluminiumröhre. Auch können mit den vier enthaltenen Dioden ein Brückengleichrichter sowie eine Diodenkaskade zur Spannungsvervielfachung aufgebaut werden. Die eigentlichen elektronischen Bauteile sind unsichtbar und "steril" in Plastik eingepackt, so dass z.B. die Faszination einer gewickelten Spule, eines Transistors oder einer glühemden Radioröhre, die ich als Jugendlicher empfunden habe, vollständig verloren geht. Auch Widerstände und Kondensatoren sind auf dieselbe Art den Blicken entzogen. Die Verbindungen werden nicht durch Drähte, sondern ebenfalls durch Plastik-Kästchen hergestellt. Leider gibt es überhaupt keine Schaltbilder in der Anleitung, sondern nur die Aufbaubilder. Das Design und die Erklärungen sollen Kinder ab 10 Jahren ansprechen.

Die Anleitung ist in China gedruckt, die Teile stammen sicherlich auch aus Fernost. Der aktuelle Nachfolgekasten ist dann "Der große Elektro Workshop", der für 150 Euro zu haben ist.

Bilder vom Elektro Profi

PS: Georg, was bedeutet "radasch"?

Hallo Thomas,
inzwischen weiß ich woher das kommt.
In den meisten slawichen Sprachen heist "radost"
in etwa Freude oder Geschenk.
In der Woiwodina ist es also den Serben zu verdanken.
(bzw verdenken :=)
Gruß
Georg

Hi Georg,

vielen Dank für die Nachforschung. Das habe ich jetzt sozusagen "radasch" bekommen. Und jetzt weiß ich auch, was und wo die Woiwodina ist.

Grüße,
Thomas

Hallo Thomas,
kannst du erkennen, um welchen Grätz- Gleichrichter es sich bei dem Elektronik-Modul handelt? Ich möchte die Schaltung nachbauen.

Gruß, Horst

Hallo Horst,

schön von dir zu hören. Auf meinem Modul ist es ist ein MIC RB152. Viel Spaß beim Nachbau. Lass es uns wissen.

Viele Grüße,

Thomas

So weit alles klar! (noch ohne den Schutz-Gleichrichter)

Gruß, Horst

Hallo Horst,

klasse, und wie immer, superschnell . Noch ein Hinweis: In dem Plastik-Nachfolger "Elektro Profi" gibt es ein fast baugleiches Modul. Die beiden Kondensatoren an Pin 6 des 555 wurden ersetzt durch drei Kondensatoren, jeweils ein Pol an Masse, und der andere Pol über einen dreipoligen Umschalter an Pin 6.
C1: 150 nF für 180 - 7000 Hz
C2: 0,33 uF für 4 bis 200 Hz
C3: 10 uF für 0,3 bis 8 Hz

Der Gleichrichter ist ein anderer, siehe Bild, ist wohl nur mit 1 A belastbar (anstatt 1,5 A). Es gibt nur + und - als Eingang (6 V), Anschluss c ist nicht herausgeführt, ebensowenig o und p, die direkt miteinander verbunden sind. Und als Ausgang nur die beiden Klemmen U und V der Wechselspannung.

Viel Spaß weiterhin.

Grüße,

Thomas

Hallo Thomas,

ich habe deine "Forschungsergebnisse" gleich umgesetzt und meine Platine entsprechend geändert. Nur leider ist Murphys Gesetz eingetreten, und es funktioniert nichts mehr, wie es soll. Werde jetzt den Fehler suchen.

Gruß, Horst

Hallo Thomas,

die Fehler habe ich inzwischen gefunden: vagabundierende Lötzinn-Kügelchen und Kupferreste vom Bahnen- Trennen.


Als kleine Zugabe habe ich dem Modul am Ausgang noch eine optische und akustische Funktions-Kontrolle spendiert.
Meine Frequenzen liegen bei
1Hz - 6 Hz
17 Hz - 180 Hz
40 Hz - 418 Hz
und sind mit den eingebauten Werten leider nicht ganz fortlaufend

Gruß, Horst

Hallo Horst,

sehr schön, und ein Gleichrichter ist nun auch drin. Das Handbuch hast du ja, da kannst du jetzt auch ein paar Experimente machen. Viel Spaß.

Viele Grüße,

Thomas

PS: Falls du mal eine Diodenkaskade aufbauen und testen willst (siehe z.B. Elektro-Profi), brauchst du eine sehr hohe Frequenz (z.B. 5-7 kHz).

Hallo Thomas,

mein Ziel ist es eigentlich, das Modul auszutesten, ob es für einige meiner hier in Planung befindlichen Experimente hilfreich sein kann. Da ging es mir um Verlangsamung von elektrischen Vorgängen zur leichteren Erkenntnisgewinnung.

An den Frequenzbereichen muss ich noch einiges ändern. Aber im Moment ist Murphy wieder da!

Gruß, Horst

Hallo Horst.

ah, ich verstehe, dann sind natürlich die tiefen Frequenzen für dich interessanter. Halte uns auf dem Laufenden bei den anstehenden Experimenten.

Viele Grüße,

Thomas