Hallo Leute, Ich muss in diesem Schuljahr eine Prüfung im Schulfach Technik (Realschule) ablegen, und da ich mich zumindest etwas in der Elektronik auskenne, habe ich mir auch schon ein Thema überlegt, Schaltplan als grober Entwurf steht auch schon, ich wollte nachfragen, ob das totaler Murks ist, was man verbessern sollte und ob das überhaupt machbar ist. Es geht um einen Frequenzumrichter für Wechselspannungen (Rechteckspannungen) mit einem NE555. Schaut euch bitte den Schaltplan an und sagt mir, was ihr davon haltet. Habe bereits eine optionale ergänzung für eine Phasenverschiebung für einen Alten Waschmaschinenmotor, den ich noch bei mir rumliegen habe eingebaut. gruß Thyranistor
Nun, die Optokoppler sind nicht zwingend erforderlich, man könnte auch mit einfachen Transistoren arbeiten, habe mir halt eine H-Brücke abgeschaut, und da war das schon so ;) Eigentlich sollen die eine Galvanische Trennung zwischen Treiber und der Endstufe darstellen. Zu den Rechtschreibfehlern: Ich bin auch nur ein Mensch, habe Fehler, und bitte es zu entschuldigen, wenn ich Rechtschreibfehler mache, gewollt sind diese jedenfalls nicht. Bitte nur zum Thema passende Beiträge ;) gruß
Macht dein "X" bei der Brücke nicht 'n kurzen? Oder bin ich gerade verwirrt?
Nein, die Leitenden Verbindungen sind durch diese grünen Punkte dargestellt.
Du kannst mit EINER Phase keinen Drehstrom erzeugen. Dazu braucht es 3 Phasen, die jeweils um 120° verschoben sind. Ich habe nur den Titel deines Schlatplanes gesehen.
Hotzenplotz, Räuber a.D. schrieb: > Du kannst mit EINER Phase keinen Drehstrom erzeugen. Dazu braucht es 3 > Phasen, die jeweils um 120° verschoben sind. Ich habe nur den Titel > deines Schlatplanes gesehen. Wieso kann er mit 1 Phase keinen Drehstrom erzeugen? Er kann vielleicht mit seiner Schaltung keinen Drehstrom erzeugen. Mit einer Phase geht das aber sehr wohl.
Wie wäre es, wenn du neben deinem etwas kuriosem Schaltplan einen zeitlichen Verlauf des Timings deines NE555, der Phasen etc. zeichnest? Ganz abgesehen von Sicherheitsgedanken etc.PP PS: Drehstrom geht mit ner Vollbrücke aus nem DC kreis!
Richtig, es muss nicht unbedingt mit meiner Schaltung gehen, aber mit einer Phase geht es sehrwohl, das macht man doch bei Waschmaschinen (Stichwort Steinmetzschaltung)
Wie schaltest du bitte die Mosfets? Das tut so nicht, die Originalschaltung hatte mit Sicherheit Bipolartransistoren. Wie hoch ist übrigends Vdd und wieviel Leistung soll das Ding können? Außerdem, du sagst "alter" Waschmaschinenmotor. Normalerweise waren da Universalmaschinen verbaut, die kümmert die Frequenzänderung deines Wechselrichters garnicht. :-)
Floh schrieb: > Wie hoch ist übrigends Vdd und wieviel Leistung soll das Ding können? Da der NE555 direkt an Vdd liegt sollte es zwischen 5 und 15V liegen, oder etwa nicht? ;)
Ja, ich habe mir auch überlegt (wahrscheinlich werde ich das auch so machen), den Trafo Wegzulassen und einfach zwei LEDs zu schalten, die Antiparalell angeordnet sind. http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25 Aus diesem FAQ habe ich mir die H-Brücke abgeschaut, dort sind Bipolartransistoren verbaut, wenn ich das richtig verstehe, ist das auch mit Mosfets möglich. Die komplette Schaltung soll mit 12V betrieben werden. Leistung: Die IRF9540 können 1045W, also das sollte als maximum reichen. Beim LED-Betrieb ist ja sowieso nicht so viel erforderlich ;) gruß
Ich bin auch dafür du zeichnest dir mal auf wann welches Signal an welchem Bauteil anliegt. ;) Ich seh da schon Unterschiede von deiner Vorlage zu deiner Schaltung.
Die Ansteuerung funktioniert hier zwar, ist aber extrem schlecht. 2 Mosfetgates parallel über 10kOhm auf und entladen (maximal Vdd/2) ergibt eine Menge Verlustleistung. :-)
@fly: Also, solange am Ausgangspin (3) des NE555 keine Spannung anliegt, schaltet die rechte Mosfetreihe (Q2 und Q4) durch. Der Strom fließt über den Trafo von "Links nach Rechts" (Anschlüsse 6+8 nach 7+9). Der Transistor T1 negiert das Ausgangsignal des NE555. Sobald am NE555 kein Ausgangsignal liegt, fließt der Strom über die linke Mosfetreihe (Q1 und Q3) durch den Trafo (Anschlüsse 7+9 nach 6+8). Die Optokoppler werden direkt vom NE555 angesteuert und man kann sie bei bedarf durch einfache Transistoren (z.B. BC547) ersetzen, da in diesem Fall eine galvanische Trennung nicht gegeben ist. Wenn man Zwei verschiedene Spannungsquellen verwenden würde, sollte man diese jedoch verwenden! @Floh: Danke Für den Hinweis. Werde wohl die Widerstände anders dimensionieren müssen.
> als grober Entwurf Tja, so was nennt man Prinzipschaltplan. 1. Der NE555 erzeugt keine saubere 50% an / 50% aus Rechteckspannung, aber ein Trafo will keinen Gleichspannungsanteil. Es gibt bessere ICs dafür, z.B. SG3525. 2. Der NE555 will maximal 15V, aber einer der verbauten MOSFETs braucht 10V am Gate um durchzuschalten. D.h. 20V zusammen. Passt nicht. Daher ist die Vollbrücke, so wie sie ist, bei dieser Spannung nicht verwendbar. Man könnte bei deinen vorgesehenen 12V MOSFETs suchen, die mit 6V UGS (4.5V steht dann meist im Datenblatt) auskommen, oder eben eine andere Schaltung verwenden. 3. Wenn man aus Wechselspannung Drehstrom machen will und dazu einen Kondensstor nutzen (Steinmetz-Schaltung), um eine Phasenverschiebung hinzubekommen, dann hängt die nötige Kapazität des Kondensators vom Verbraucher ab. Also hat so ein Kondenstaor im Netzteil nichts zu suchen. Wenn man aber sowieso aus Gleichspannung Wechselspannung macht, dann hätte man gleich Drehstrom erzeugen können. > Außerdem, du sagst "alter" Waschmaschinenmotor. Normalerweise waren > da Universalmaschinen verbaut, die kümmert die Frequenzänderung deines > Wechselrichters garnicht. Jungspund. ALTE Waschmaschinen hatten selbstverständlich Drehstrommotore, ohne Kohlebürsten, daran zu erkennen daß sie meist noch heute laufen (wenn man das Programmschaltwerk repariert hat, das war nämlich damals der Ausfallgrund). > Trafo Wegzulassen und einfach zwei LEDs zu schalten Das bringt wenig, die leuchten dann beide und das könnte man statt der ganzen Schaltung auch mit 1 einzigen Widerstand erledigen. ABER: Verfolge den Ansatz, aus 12V Gleichspannung einen Drehstrommotor zu versorgen, ruhig weiter. Das ist schaffbar, allerdings solltest du es erst mal mit einem kleineren Motor probieren. 1.5kW aus 12V macht um die 150 Ampere, da platzen Bauteile dann gerne mal. Damit du dir den Trafo sparst, baust du den Motor aus einer alten defekten festplatte aus. Das ist ein Drehstrommotor für 12V, und der eignet sich recht gut als Experimentierobjekt. Man kann ihn auf 3 Arten steuern: - analog mit echtem Sinus - digital schnelle PWM mit nachgebildetem Sinus - digital durch 3 Rechteckphasen. Bei Analog nimmst du 3 12V Audioverstärker wie TDA2030 und erzeugst ein analoges Sinussignal, am besten digital. Also ein Zähler und dann 3 D/A-Wandler für die unterschiedlichen Phasen. 256 Stufen reichen locker. Da kommt als Geamtaufwand 1 NE555, 1 CD4520 als 8 bit Zähler, 1 Haufen Widerstände, 3 TDA2030 (achte auf die Dioden im Datenblatt http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/stmicroelectronics/1458.pdf), bei raus. Digital durch 3 Recheckphasen ist natürlich noch einfacher, 1 NE555, 1 decodierter Zähler bis 6 mit CD4017, 3 NMOSFETs und 3 PMOSFETs, aber der Motor läuft deutlich schlechter, er verliert oft den Anschluss und läuft nur bei gleichmässiger Belastung. Digital mit schneller PWM verwenden die Profis, vor allem wenn die Spannung hochtransformiert werden muß, weil der Trafo klein bleibt, aber das wäre dan wohl die nächste Lerneinheit...
Tobias M. schrieb: > Richtig, es muss nicht unbedingt mit meiner Schaltung gehen, aber mit > einer Phase geht es sehrwohl, das macht man doch bei Waschmaschinen > (Stichwort Steinmetzschaltung) Nein. Auch die Steinmetzschaltung macht aus Wechselstrom keinen Drehstrom. Sie erzeugt lediglich eine Phasenverschiebung von ca. 90°, mit der man einen Drehstrommotor am Wechselstrom zum Anlaufen bewegen kann. Drehstrom = 3 um 120° verschobene Phasen. Und die erzeugt man nicht so einfach mit ein paar passiven Bauelementen.
MaWin schrieb: > Jungspund. ALTE Waschmaschinen hatten selbstverständlich > Drehstrommotore, ohne Kohlebürsten, daran zu erkennen daß sie meist noch > heute laufen (wenn man das Programmschaltwerk repariert hat, das war > nämlich damals der Ausfallgrund). Ist ja doof. Hab inzwischen schon 5 kaputte Waschmaschinen zerlegt in der Hoffnung auf Drehstrommotoren, aber immer kam so ein bescheuerter Universalmotor raus. :-(
Hallo, @MaWin: Danke für die Verbesserungsvorschläge, ich denke ich werde mit der Analogtechnik arbeiten, habe auch schon eine grobe idee für die Zähler: NE555 als Taktgeber, und wenn Zähler 1 fertig ist, setzt Zähler 2 ein, und so weiter. Nach jedem Zähler kommt ein D-A Wandler und der Zähler zählt jeweils hoch und runter. Liege ich da richtig? Muss mich halt nocheinmal genauer damit beschäftigen. Danke trotzdem für deinen Rat! Einen Festplattenmotor habe ich hier auch noch rumliegen, jedoch sind 4 Kontakte vorhanden, wie finde ich denn bitte die jeweilige Kontaktbelegung heraus? @Floh: Es ist tatsächlich ein Drehstrommotor, er war auch schon in diesem Forum, siehe hier: Beitrag "Kontaktbelegung bei einem Stecker" gruß
Der vierte wird der Mittenanschluss sein. Ohmmeter.
> und wenn Zähler 1 fertig ist, setzt Zähler 2 ein
Nein, die Phasen überlappen sich, schau dir mal
Drehstrom an. Ausserdem reicht 1 Zähler.
Hallöchen, Den Trick mit dem Ohmmeter kannte ich bereits, trotzdem Vielen Dank, bei meinem Waschmaschinenmotor hat er funktioniert, beim Festplattenmotor aufgrund des zu geringen Widerstandes nicht. Auf Kleinster Stufe des Multimeters (bis 200 Ohm) werden leider keine werte angezeigt, der Widerstand ist zu gering. Ich kann mal ein Foto vom Motor machen, wenn das hilft. Also, zum Drehstrom: Wenn 1/4 des Endwertes Erreicht ist, muss doch Phase 1 ihren Höchstwert haben, bei 1/3 muss doch Phase 2 genau "anfangen" (0 Potential vor der positiven Halbwelle), bei 2/3 fängt Phase 3 an. Richtig? Ich denke, ich werde in den Nächsten Tage ein Blockschaltbild entwerfen. gruß
Hallöchen, Ich habe jetzt einen Schaltplan entworfen, der meines Erachtens besser als der erste, wenn auch nicht fertig ist. Bitte schaut ihn euch an. Wie kann ich denn bei den DACs (AD7524) die Phasenverschiebung erreichen? Fällt euch sonst noch etwas ein, was ich verändern sollte? Der Taktgeber wurde wieder mit einem NE555 realisiert, weil bei mir im Eagle der SG2525A nicht existiert. Kann ich den irgendwie in die Bibliothek aufnehmen? gruß
> Ich kann mal ein Foto vom Motor machen, wenn das hilft. Nein. Dreh den Motor mit konstantem Tempo und miss die erzeugten Wechselspannugen > Richtig? Ja. > DACs (AD7524) Ui, ich dachte an einfache R2R Widerstandsketten. > die Phasenverschiebung erreichen? Falls die letzten drei bits des Hauptzählers nur bis 5 laufen statt 7, dann reichen die 6 Sektoren aus, um durch bitinvertierung die 3 DACs anzusteuern. Man kann Drehstrom auch aus 2 sinus/cosinus phasenverschobenen Signalen erzeugen und U=sin V=(sin+2*cos)/3 W=(2*sin+cos)/3, das spart zudem den dritten DAC. Ansonsten ginge noch ein Volladdierer nachschalten und 85 draufaddieren/abzuziehen. Es gibt also immer viele Möglichkeiten. > Taktgeber wurde wieder mit einem NE555 realisiert Das ist dabei kein Problem, weil der Takt ja sowieso runtergeteilt wird, es ist also kein exaktes 50% Tastverhältnis nötig.
> Ui, ich dachte an einfache R2R Widerstandsketten.
Schlisslich muß ja auch halbwegs ein Sinus rauskommen,
wie machst du das mit den DACs ? Vorgeschaltetes EPROM ?
Hallöchen, Was haltet ihr davon, den Sinus durch einen Oszillator zu erzeugen und über einen ADC zu digitalisieren, dann für Phase 2 85 und für Phase 3 170 hinzuzuzählen und anschließend diese Werte über drei DACs wieder zu analogen Sinuskurven zu konvertieren? Sicherlich nicht die schönste Variante, aber immerhin eine Möglichkeit. Des Weiteren habe ich noch einen anderen Festplattenmotor aus einer älteren Festplatten ausgebaut, dieser hat nur drei Anschlüsse und deshalb gibt es bei mir keine Unklarheiten bezüglich der Kontaktbelegung. Gruß
MaWin schrieb: > Verfolge den Ansatz, aus 12V Gleichspannung einen Drehstrommotor zu > versorgen, ruhig weiter. Das ist schaffbar, allerdings solltest du es > erst mal mit einem kleineren Motor probieren. 1.5kW aus 12V macht um die > 150 Ampere, da platzen Bauteile dann gerne mal. Die Art von Motor braucht nur den richtigen Fluss! Wenn man die Frequenz also um den gleiche Faktor wie die Spanung reduziert, kann man auch mit 12V und Nennstrom einen Drehstrommotor zum Drehen bringen. Aus meiner Sicht für Schulprojekte optimal. Hier geht es darum zu verstehen was passiert. Da braucht man weder hohe Ströme noch ein fettes Drehmoment. MaWin schrieb: > und erzeugst ein > analoges Sinussignal, am besten digital Mein Lieblinssatz!!! Ich weiß schon was gemeint ist, aber dennoch ein schöner Satz! :-) MaWin schrieb: > Jungspund. ALTE Waschmaschinen hatten selbstverständlich > Drehstrommotore, ohne Kohlebürsten, daran zu erkennen daß sie meist noch > heute laufen (wenn man das Programmschaltwerk repariert hat, das war > nämlich damals der Ausfallgrund). Jung bin ich leider nciht mehr so richtig, habe aber ausschließlich bei neueren Waschmaschinen Drehstrommotoren gesehen. In den "alten" (nicht ganz so alt wie ich) sind in der Tat Universaltmotoren drin. Als nicht mit Drehstrom! MaWin schrieb: > Nein. > Dreh den Motor mit konstantem Tempo > und miss die erzeugten Wechselspannugen Super Idee! Was soll dabei rauskommen? Drehstrommotor -> Nischt! Universalmotor -> Wahrscheinlich auch nischt. Schlechte Magnetische Kopplung. Gruß
Hallöchen, @Icke: Guck doch mal bitte in diesem Beitrag. Beitrag "Kontaktbelegung bei einem Stecker" Dort ist mein großer Drehstrommotor bereits erwähnt. Wie man dem Typenschild entnehmen kann, wurde dieser Motor in Steinmetzschaltung betrieben, was darauf schließen lässt, dass es sich um einen Drehstrommotor handelt. Ausreden möchte ich jetzt erstmal einen Festplattenmotor zum laufen bringen, und bei diesen Motoren wird schon seit langem auf Drehstrom gesetzt. Gruß
Festplattenmotoren werden aber nicht mit Sinussignalen gefahren. Vielleicht guugelst du mal nach BLDC.
Hallo, ob die bloße Angabe einer Kapazität gleich auf eine Steinmetzschaltung deuten muss … da wäre ich wenigsten vorsichtig. Allerdings passt die Drehzahl zu einer Drehstrommaschine. Wie die Beschaltung aussehen soll, kann ich Dir aber nicht sagen. Schließlich scheint es ja auch noch eine Umschaltung der Polpaarzahlen zu geben, welche ja auch über den Stecker geht. Hierbei kann ich Dir also keine sachdienlichen Hinweise geben. Gruß
Hallöchen, Zunächst: Einen kleinen Motor, wie z.B. den aus einer Festplatte, kriege ich auch direkt mit den OPVs zum Laufen, ohne große Anpassungen. Der Festplattenmotor, den ich Verwenden möchte, läuft auch mit 5V, ich habe ihn an einen Modellbahntrafo (0-16V 50Hz AC) angeschlossen, nach dem Anwerfen lief er problemlos. Außerdem kann ich mir die Trafos zur Hochtransformierung auf 230V sparen, denn der große Motor ist bei dieser Spannung zu betreiben. Was haltet ihr eigentlich von der Idee, erst einen Sinus via Oszillator zu erzeugen, dann über einen ADC in 8 Bit Signale umzuwandeln, bei Phase 2 85 und bei Phase 3 170 zu addieren, diese Signale über 3 DACs zu jeweils 3 um 120° verschobenen Sinuskurven umzuwandeln und diese dann über jeweils einen OPV (TDA2030) mit entsprechend Leistung zu versehen? gruß
> Was haltet ihr eigentlich von der Idee, Nichts. Sinusgeneratoren neigen insbesondere bei Anfängern dazu, nicht zu funktionierten, schon gar nicht wenn sie in der Frequenz geändert werden sollen, denn damit sie anschwingen müssen sie eine Verstärkung rösser 1 haben, und damit es ein Sinus bleibt darf die Verstärkung nicht grösser 1 sein, ein problem welches nur mit einer Amplitudenreelung lösbar ist, die wiederum aus dem Sinus eher weniger Sinus macht. Glücklicherweise kommt es bei dem Motor nicht so genau draf an, er würde auch mit Rechteck laufen, zwar holprig und auf manchen Drehzahlen stehenbleibend, aber im Prinzip schon. Auch an einen Modellbahntrafo nun per Kondensator und Steinmetzschaltung direkt Drehstrom für den Motor zu erzeugen ist theoretisch denkbar, ergibt aber keine veränderbare Drehzahl. Daher schlug ich digitale Erzeugung vor. http://electroschematics.com/2957/digital-sinewave-oscillator/ Da reicht auch für 3 Phasen nur 1 NE555 und 1 CD4015 (und der blöde CD4001, ich dachte an eine leicht andere Schaltung ohne den, find die aber nicht fertig im Web). Man muß bloß noch 2 solcher Widerstandsketten anschliessen.
Ben _ schrieb: > Festplattenmotoren werden aber nicht mit Sinussignalen gefahren. > Vielleicht guugelst du mal nach BLDC. BLDC lassen sich als simple Synchronmaschine auch problemlos Sinuskommutieren statt der oft verwendeten einfacheren Blockkomutierung, was sogar die bessere Variante wäre.
Hallo, @MaWin: Das mit dem Modellbahntrafo habe ich nur gemacht, um den Festplattenmotor zu testen. Natürlich schmeiß' ich jetzt nicht alle Brocken hin, und mache das so. DANKE vielmals für die Beispielbeschaltung mit dem 4015, ich denke, das werde ich so machen. Werde gleich mal meinen Entwurf anpassen ;) Wäre es nicht möglich, anstelle von dem 4001 einen 4069 zu verwenden? Muss ich dann wieder jeweils pro Phase wieder 85 hinzuzählen? gruß
@gaast natürlich laufen die auch mit einem sinus, aber es ist den extrem hohen aufwand der sinus-drehstromerzeugung nicht wert wenn es diesen nicht wirklich braucht.
Hallöchen, ich habe nocheinmal drüber nachgedacht, und festgestellt, dass mein letzter Beitrag totaler Müll war. Muss ich nicht die Nullpunktsynchronisation bei den Phasen 2 und 3 weiter nach hinten verlegen? gruß
> Wäre es nicht möglich, anstelle von dem 4001 einen zu verwenden Ja, hauptsache Inverter, notfalls auch Transistir und 2 Widerstände. > Muss ich dann wieder jeweils pro Phase wieder 85 hinzuzählen? Nein, natürlich nicht, nur die anderen Phasen über eigene Widerstände bilden, die an denselben Ausgängen aber wertmässig verschoben montiert sind (und weil es nicht 9 Ausgänge sind, müsste man sie sogar neu berechnen wenn man möglichst optimalen Sinus haben will)
Hallöchen, zuerst einmal ein Dankeschön vor allem an MaWin, der mir doch recht gut weiter geholfen hat. Ich habe derweil einen komplett neuen Schaltplan entworfen. Es ist damit möglich, Frequenzen von 0,74Hz bis 60Hz zu generieren. Ich habe noch einen 100k Widerstand gegen die Masse geschaltet, damit der Strom auch irgendwo "abfließen" kann. Ich überlege auch noch, ob ich nicht einen Kondensator schalten soll, um die Sprünge etwas zu mildern. Bringt das etwas? Das ist der Schaltplan: http://i45.servimg.com/u/f45/14/45/42/85/drehst14.png gruß
Die 100k brauchst du nicht, der Strom fliesst über die anderen Widerstände ab, es sind ja einige mit +12V, die anderen mit GND verbunden, so daß sich immer ein Spannungsteiler bildet, niemals offen. Der Kondensator müsste frequenzabhängig sein, den spendiert man (als Tiefpass) nur bei fester Frequenz, hier lässt man ihn weg. Der Sinus ist schon viel besser als ein Rechtecksignal wie es manche vorschlagen. Es hätte sogar ein Sinus in 3 Stufen aus einem CD4017 getan um die Resonanzen des Motors zu umgehen. Eine 1N4148 als Freilaufdiode ist beim TDA2030 unterdimensioniert. Mindestens BA157, oder SB360. Sind im Datenblatt nicht 2 Dioden gezeichnet ? Ich habe die Widerstandswerte nicht nachgerechnet. Der NE555 braucht kein Tandempoti und keine Diode, er wird nicht mehr als PWM verwendet, nur noch als Taktgeber (einfacher Oszillator einstellbarer Frequenz). Ein TDA2030 kommt bei 0V/12V Versorgung mit dem Ausgang nicht ganz an 0V/12V, daher wird der Sinus an den Spitzen gekappt. Ich glaube ausserdem, daß der TDA2030 nicht unity gain stabil ist, also nicht als Spannungsfolger arbeiten darf, sondern verstärken muß um stabil zu blieben. Daher sollte man das Eingangssignal reduzieren und die Rückkopplung als Spannungsteiler aufbauen. +12V | | 510R 10k | | bisheriger Eingang --+---(--|+\ | | | >--+-- out | +--|-/ | :20 | | | | +--150k--+ | | 510R 10k *16 | | GND :20 * 16 sollte ausreichen damit der Sinus nicht gekappt wird, einen output voltage range hab ich im Datenblatt nicht gefunden.
Hallöchen, ja, du hast recht. Verbesserungen sofort berüchsigtigt. Die Beschaltung vom NE555 habe ich bewusst so gewählt, da das Tastverhältnis auf 1:1 bleibt (Duty Cycle 50%). Das ist die einzige mir bekannte Beschaltung, die dies kann. Geht das auch anders? gruß
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