Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ich verstehe Elkos einfach nicht :(


von Antoli B. (allister)


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Hallo,

ich habe mir schon etliche male was über Elkos und deren Berechnungen 
durchgelesen, auch setze ich diese ständig durch Schaltpläne in 
Datenblättern ein, jedoch verstehe ich diese Elkos einfach nicht.

Ich habe mal 3 Schaltungen gezeichnet. Die erste und zweite habe ich auf 
einem Steckbrett getestet.

Bei der ersten Schaltung leuchtet die LED, nach abschalten der 
Versorgungsspannung, länger nach als bei der zweiten. Warum verstehe ich 
nicht da die Elkos ja gleich groß sind. Ich könnte mir höchsten denken 
das da noch ein Spannungsabfall am Spannungsregler ist?

Ebenfalls habe ich festgestellt das wenn ich einen 1000uF 35V Elko 
nehme, es ihm völlig egal ist ob der auf der 5V oder 12V Seite sitzt. 
Was hat es mit den Angaben auf sich?

Was passiert bei der dritten Schaltung? Leuchtet dann jede LED genau 
solange wie in Schaltung eins? Wenn ich dann 3LEDs aber nur einen Elko 
einsetze sodann nur noch 1/3tel ?

Könnte man Elkos theoretisch an jeden Kondensator zusätzlich setzen, 
oder einfach wirrkürlich in die Schaltung das überall ein "Buffer" 
existiert? Z.b. einen ATMega, der kriegt ja an die Versorgungspins immer 
einen 100nF Abblockkondensator, könnte man hier zusätzlich noch einen 
Elko setzen um diesen damit zu "Versorgen"?

Dann die Berechnungen? Wofür sind die alle? Lade/Entladezeit? Wenn man 
die Elkos so in die Versorgung einsetzt, wofür die Lade/Entladezeit?

Ich lese immer wieder ein Elko läd sich "auf" also man läd ihn z.b. mit 
5V auf 25V auf. Was ist damit gemeint? Dann könnte man doch mit den Leds 
und einem Vorwiderstand für 5V wie auch in der Schaltung keine LED mehr 
betreiben da dieser sodann zu klein wäre.

Das verstehe ich alles nicht.

Ich habe eine Spannung von 5V, diese liegt solange an bis ich diese 
abschalte, wielange leuchtet die LED noch nach? Also 5V => Elko => 
100Ohm => LED. Bzw. andersrum. Ich will das die LED noch 10sek. 
leuchtet. Wie errechne ich die "größe" des Elkos?

Ich danke euch und würde mich für eine idiotensichere Erklärung sehr 
freuen damit ich diese auch mal verstehe und selber einsetzen kann.

: Verschoben durch User
von Jacko (Gast)


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Ein Elko speichert Ladung.
Und entlädt sich dahin, wohin der Strom fließen kann.
Und wenn er nicht fließen kann, bleibt die Ladung im Elko,
abgesehen von der Selbstentladung...

Dein Unverständnis heißt nicht ELKO,
sondern die Anwendung des Ohmschen Gesetzes in der
Schaltungspraxis.

von Sebastian S. (amateur)


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Kein Wunder, dass Du die Elkos nicht verstehst.

Die kommen alle aus dem asiatischen Raum und sprechen weder englisch 
noch deutsch.
Ich habe auch Gerüchte vernommen, nach denen deren Französischkenntnisse 
auch mangelhaft sind:)

von c. m. (Gast)


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bei schaltung 2 sitzt der große elko vor dem spannungsregler, und die 
led geht früher aus weil dessen ladung nicht direkt in die led geht, 
sondern hauptsächlich im spannungsregler verheizt wird.

1000uF 35V bedeutet das die ladungskapazität 1000µF sind, und die 
spannungsfestigkeit maximal 35V. wenn du 40V drauf gibst, hält das 
dielektrikum das nicht aus, und der elko platzt (geht kaputt).

> Was passiert bei der dritten Schaltung? Leuchtet dann jede LED genau
> solange wie in Schaltung eins? Wenn ich dann 3LEDs aber nur einen Elko
> einsetze sodann nur noch 1/3tel ?

grob ja. korrekt.


> Könnte man Elkos theoretisch an jeden Kondensator zusätzlich setzen,
> oder einfach wirrkürlich in die Schaltung das überall ein "Buffer"
> existiert? Z.b. einen ATMega, der kriegt ja an die Versorgungspins immer
> einen 100nF Abblockkondensator, könnte man hier zusätzlich noch einen
> Elko setzen um diesen damit zu "Versorgen"?

grob ja. manchmal nein. elkos sind eher fürs grobe, nicht schnelle 
stromschwankungen. dafür gibts z.b. keramikkondensatoren.
es schadet aber nicht alle 100n µC kerkos nochmal über einen elko zu 
puffern (oder einen fetten smd kerko im 10µF bereich, z.b. von murata).
vor allem wenn du vor hast "viel" strom von den µC pins zu sourcen.

> Ich lese immer wieder ein Elko läd sich "auf" also man läd ihn z.b. mit
> 5V auf 25V auf.

das ist falsch. ein kondensator wird bis auf die versorgungsspannung 
aufgeladen, nicht bis auf den aufgedruckten wert.
dieser wert ist die schon oben genannte maximale spannungsfestigkeit des 
kondensators.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Antoli B. schrieb:
> Ich lese immer wieder ein Elko läd sich "auf" also man läd ihn z.b. mit
> 5V auf 25V auf.

das wird nicht klappen. Wenn Du an einen Elko 5V anlegst wird er sich 
auf eben diese 5V aufladen. Woher sollten die zusätzlichen 20V auch 
kommen?

Ansonsten ist auch Deine Fragestellung falsch. Ein Elko ist ein 
Kondensator.
Du verstehst also Kondensatoren nicht.
Elko bezeichnet einen Elektrolytkondensator, das ist nir eine spezielle 
Bauform eines Kondensators. Zweck isr es, möglichst viel Kapazität bei 
möglichst kleinem Volumen zu erreichen. Dafür nimmt man einige 
Eigenschaften des Elkos wie den höheren Reststrom und die Notwendigkeit 
der richtigen Polung in Kauf.

Gruß aus Berlin
Michael

von Jacko (Gast)


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Die LED leuchtet, solange 2 V anliegen.
Also solange der Elko noch nicht auf 2 V entladen ist.

Idiotensicher gibt es da nichts, denn es muss (GRUSEL!!!)
gerechnet werden.

Die simpelste Faustformel ist: 1 µF x 1 MOhm = 1 s

Du hast 1 mF = 1000 µF  und 100 Ohm = 0,0001 MOhm
Das ergibt 1000 µF x 0,0001 MOhm = 0,1 s

Also Elko x 300 = 300 mF = 0,3 F

Da brauchst du einen SuperCap.

Und mit allen Toleranzen und Faustformelungenauigkeiten
bekommst du hoffentlich irgendwas zwischen 10 bis 100 Sekunden.

Achtung! SuperCaps dürfen nicht zu schnell aufgeladen werden!

von Frank S. (schroederde)


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hmm,
noch niemand vor mir? Leds falsch gepolt. Reversespannung überschritten? 
Verhalten nicht vorhersehbar?

von Jacko (Gast)


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Mit 5 V auf 25 V laden?

Äh - ja:
Warum LED? Mit Ikebana, oder Wasserfarben (Plaka, Öl, etc.)
kann man auch optisch was Schönes machen. Blinken und
Nachleuchten langweilt sowieso nach ein paar Tagen....

von Karl M. (Gast)


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Wie sollen denn all die LED leuchten, wenn sie in Sperrichtgung 
betrieben werden ?

von Cyborg (Gast)


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Zunächst mal sind die LEDs alle falsch herum gezeichnet.
So wird keine einzige leuchten.
Schaltung 2 ist zwar im Prinzip okay, aber 1mF soll wohl
ein Witz sein? 1000µF tuns auch. Die anderen Schaltungen
sind Murks. Da reicht schon ein Blick ins Datenblatt vom
Regler. 1µF Kondensator am Reglerausgang ist üblich, ansonsten
wird der Regler träge und erhöht die Verlustleistung, wird also
wärmer als er sollte. Ob der TO das rafft?

von Joe F. (easylife)


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Frank S. schrieb:
> Leds falsch gepolt.

Die laufen rückwärts = LAD (light absorbing device) ;-)

von Frank S. (schroederde)


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Cyborg schrieb:
> aber 1mF soll wohl
> ein Witz sein? 1000µF tuns auch.

Red ihm da nicht rein. Wenn Du für 1mF zu schwach bist, nehme halt 
1000uF...

von Cyborg (Gast)


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Frank S. schrieb:
> Red ihm da nicht rein. Wenn Du für 1mF zu schwach bist, nehme halt
> 1000uF...

Hab ich auch schon gemerkt, das ich mich da beim Umrechnen vertan hab.
Achse auf mein Haupt.

von Cyborg (Gast)


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Cyborg schrieb:
> Achse

Was ist bloß heute mit mir los? Asche natürlich.

von Huh (Gast)


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Cyborg schrieb:
> Cyborg schrieb:
>> Achse
>
> Was ist bloß heute mit mir los? Asche natürlich.

Wollte schon grade fragen: Vorder- oder Hinterachse? :-)))

von Joe F. (easylife)


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Das Rind ist bereits in den Brunnen gefallen, da reisst die Maus nun mal 
keinen Faden mehr ab. Aber wie sagt man so schön: keine Hose ohne 
Dornen.

von HildeK (Gast)


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Ein Elko ist auch nur ein Kondensator.

Antoli B. schrieb:
> Könnte man Elkos theoretisch an jeden Kondensator zusätzlich setzen,
> oder einfach wirrkürlich in die Schaltung das überall ein "Buffer"
> existiert? Z.b. einen ATMega, der kriegt ja an die Versorgungspins immer
> einen 100nF Abblockkondensator, könnte man hier zusätzlich noch einen
> Elko setzen um diesen damit zu "Versorgen"?
Willkürlich setzt man kein Bauelement ein. Nur wenn es sinnvoll ist.
Ein Abblockkondensator hat eine andere Funktion, ein Elko kann diese in 
den seltensten Fällen erfüllen. Die 100nF dienen dazu, die sehr 
schnellen Spitzenströme beim Umschalten von CMOS-Stufen zu puffern. Der 
Elko ist dafür zu langsam.

> Dann die Berechnungen? Wofür sind die alle? Lade/Entladezeit? Wenn man
> die Elkos so in die Versorgung einsetzt, wofür die Lade/Entladezeit?
Wie bei jedem anderen Kondensator auch. tau = R*C. In der Zeit tau ist 
ein Kondensator von vorher 'leer' auf etwa 36% der angelegten Spannung 
aufgeladen.
Es wird in Serie zu dem Kondensator immer einen Widerstand R geben und 
sei es nur der Widerstand der Zuleitung.
In der Versorgung sind Lade/Entladezeiten nicht im Vordergrund, 
wenngleich ein Kondensator nach einem Gleichrichter eben immer wieder 
etwas geladen (Zeitkonstante bestimmt durch Innenwiderstand der 
Quelle/Leitungen/Gleichrichter) und entladen wird (Zeitkonstante 
bestimmt durch den Lastwiderstand / Stromverbrauch der nachfolgenden 
Schaltung).


> Ich lese immer wieder ein Elko läd sich "auf" also man läd ihn z.b. mit
> 5V auf 25V auf. Was ist damit gemeint?
Wo liest du das? Link? Mit 5V kannst du nicht ohne weiteres einen 
Kondensator auf 25V aufladen. Dazu ist ein Step-Up oder eine 
Ladungspumpe notwendig.
Ein Kondensator (jeder!) verhält sich ganz grob gesagt ähnlich wie ein 
Akku. Legst du eine Spannung an, so fließt Strom in den Elko bis der 
Ausgleich erfolgt ist. Entnimmt man Strom, so leert sich der Elko (auch 
wie beim Akku). Daher das Nachleuchten der LEDs in der Schaltung oben, 
falls sie nur verkehrt herum gezeichnet wurden.

> Dann könnte man doch mit den Leds
> und einem Vorwiderstand für 5V wie auch in der Schaltung keine LED mehr
> betreiben da dieser sodann zu klein wäre.
Das ist richtig. Die Frage bleibt: wie kommst du jetzt auf die 25V?

von Cyborg (Gast)


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HildeK schrieb:
> Wie bei jedem anderen Kondensator auch. tau = R*C. In der Zeit tau ist
> ein Kondensator von vorher 'leer' auf etwa 36% der angelegten Spannung
> aufgeladen.

Stimmt nicht ganz. Tau ist eine Zeitkonstante, die aber keine Aussage
darüber tifft, ob ein Kondensator voll geladen oder ungeladen ist.
In der Natur gibts nämlich den mathematisch perfekten Kondensator nicht.
Daher wird einfach näherungsweise angenommen, dass nach 5x Tau der 
Kondensator geladen oder ungeladen ist.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0205301.htm

von HildeK (Gast)


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Cyborg schrieb:
> Tau ist eine Zeitkonstante, die aber keine Aussage
> darüber tifft, ob ein Kondensator voll geladen oder ungeladen ist.

Hatte ich auch nicht behauptet. Ich schrieb: "von 'leer' auf 36%" - das 
ist insofern falsch, dass es tatsächlich 63.2% sind bzw. beim Entladen 
dann von 'voll' auf 36.8%. Ich werde alt :-).

Richtig ist:
beim Laden   beim Entladen
1 · τ ≈ 63,2 %   1 · τ ≈ 36,8 %
2 · τ ≈ 86,5 %   2 · τ ≈ 13,5 %
3 · τ ≈ 95,0 %   3 · τ ≈ 5,0 %
4 · τ ≈ 98,2 %   4 · τ ≈ 1,8 %
5 · τ ≈ 99,3 %   5 · τ ≈ 0,7 %

von Jobst M. (jobstens-de)


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Und immer wieder dient das Wassermodell als Beispiel.

Ein Kondensator ist wie ein Eimer. Wasserdruck/-höhe ist Spannung.
Einen Eimer, der 30cm hoch ist, kannst Du nur bis 30cm befüllen.
Ein Elko platzt, wenn er über seine Nennspannung kommt.

Die Kapazität ist der Durchmesser.
Je größer der Durchmesser, desto langsamer steigt das Wasser bei selbem 
Wasserfluss.
Je größer die Kapazität, desto langsamer steigt die Spannung bei selbem 
Strom.

Bei konstantem Wasserzufluss steigt die Wasserhöhe stetig mit konstanter 
Geschwindigkeit.
Bei konstantem Strom steigt die Spannung stetig mit konstanter 
Geschwindigkeit.

Fließt das Wasser über ein Rohr aus dem Eimer heraus, sinkt der 
Wasserstand zunächst schnell und dann immer langsamer. Durch den 
abnehmenden Wasserdruck wird der Wasserfluss immer kleiner.
Fließt Strom über einen Widerstand aus dem Kondensator heraus, sinkt die 
Spannung zunächst schnell und dann immer langsamer. Durch die abnehmende 
Spannung wird der Strom immer kleiner.


Und jetzt könnte Dir auch klar werden, warum ein Elko hinter einem 
Spannungsregler nur wenig Sinn ergibt: Die Spannung ist (weitestgehend) 
konstant. Es fließt kein Strom aus oder in den Kondensator. Außer beim 
ein- und ausschalten.


Gruß

Jobst

von Thomas E. (picalic)


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Jobst M. schrieb:
> Ein Kondensator ist wie ein Eimer.

Ein anschauliches und adequateres Wasser-Kondensatormodell ist ein Gefäß 
aus zwei Halbkugeln, die durch eine Gummi-Membran in der Mitte 
abgetrennt sind.
Die Anschlüsse sind jeweils ein Rohr an jeder Halbkugel. Alles ist ganz 
mit Wasser gefüllt. Setzt man z.B. am linken Rohr den Wasserdruck höher, 
als am rechten, fließt solange Wasser in die linke Halbkugel 'rein und 
die gleiche Menge aus der rechten 'raus, bis sich die Gummi-Membran 
durch ihre Spannung der Druckdifferenz entgegenwirkt. Lässt der 
Druckunterschied außen nach, drückt die gespannte Gummi-Membran das 
Wasser wieder aus der linken Halbkugel 'raus und saugt es in die rechte 
Habkugel ein, bis (bei Druckdifferenz=0) die Membran wieder gerade in 
der Mitte ist.

: Bearbeitet durch User
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