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title: Datenblatt einer Ausschaltverzögerumg
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###### tags: `Deutschunterricht`

# Datenblatt einer Ausschaltverzögerumg

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## 1 Erklärung der einzelnen Komponenten

### 1.1 Der Widerstand
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Der Widerstand ist ein kleiner Zylinder mit Farbringen. In einem Beispiel kann man den Widerstand sehr einfach verstehen. Es geht in dem Beispiel um einen Mann der eine Last trägt. Die Last ist der Strom. Die Muskeln des Mannes sind die Spannung, die die Last (den Strom) vorranbringen. Wenn dieser Mann nun einen Berg hinauf geht, wird es für ihn schwieriger die Last zu tragen. Dieser Berg ist der Widerstand. Umso steiler der Berg (umso größer der Widerstand), desto kleiner die Last (der Strom), die der Mann tragen kann.

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### 1.2 Der Kondensator
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<img src="https://i.imgur.com/BglBzwF.jpg" height="200"/>

Ein Kondensator ist ein Zylinder, in dem Energie gespeichert werden kann. Die Kapazität eines Kondensators bestimmt wieviel Energie er speichern kann. Dabei gilt: Je größer die Kapazität, desto größer die maximal speicherbare Energie. Er braucht jedoch Zeit sich auf- und sich wieder zu entladen. Diese Zeit ist von der Kapazität und dem Strom, mit dem der Kondensator aufgeladen wird, abhängig.

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### 1.3 Die LED
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<img src="https://i.imgur.com/uGvylgJ.jpg" height="200"/>

Eine LED ist wie eine Lampe, die leuchtet, wenn Strom durch sie fließt.

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### 1.4 Der Mosfet
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<img src="https://i.imgur.com/yoKB1wD.jpg" height="200"/>

Der Mosfet ist ein Bauteil mit drei Kontakten: Gate, Drain und Source. Im Schaltzeichen (linkes Bild) ist der obere Kontakt das Drain, der unter Kontakt das Source und der linke Kontakt das Gate. Er funktioniert wie ein elektrischer Schalter. Wird eine Spannung an das Gate angelegt, kann ein Strom von Drain nach Source fließen.

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## 2 Funktionsbeschreibung

### 2.1 Beschreibung des Ablaufs

An die beiden Einganspins wird 9V angelegt. An den oberen Pin wird "+" angelegt und an den unteren "-".

Bei geöffnetem Schalter leuchtet keine der LEDs. Es liegt keine Spannung am Gate des Mosfets anliegt, weshalb auch kein Strom von Drain zu Source und dementsprechend auch kein Strom durch die LEDs fließen kann.

Wird der Schalter umgelegt, liegt eine Spannung am Gate-Kontakt des Mosfets an. Der Mosfet schaltet durch, weshalb die LEDs angehen. Außerdem wird der Kondensator mit dem Strom durch R1 aufgeladen.

Wird der Schalter geöffnet, entlädt sich der Kondensator über R2. Außerdem sorgt der Kondensator weiterhin dafür, dass an dem Gate-Kontakt des Mosfets weiterhin eine Spannung anliegt, weshalb dieser geöffnet bleibt. Fällt die Spannung des Kondensators jedoch unter 2 V, ist dies nicht mehr genug, um den Mosfet durchschalten zu lassen. Dies führt dazu, dass kein Strom mehr durch das Mosfet fließen kann, weshalb die LEDs nicht mehr leuchten.

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### 2.2 Nachleuchtzeit

Die Zeit, um die die LEDs nachleuchten, beträgt ungefähr 8,4 s. Die Rechnung dafür befindet sich <a href="https://hackmd.io/c4juTFaHQLqtKpxnLB5lgg?view#4.1-Berechnung-der-Nachleuchtzeit" target="_self">hier</a>. 
Wenn der Schalter geschlossen wird, muss der Kondensator zuerst aufgeladen werden, bevor die Ausschaltverzögerung die maximale Länge erreicht. Diese Zeit ist mit 0,028 Sekunden jedoch verschwindent gering. Die Rechnung dazu befindet sich <a href="https://hackmd.io/c4juTFaHQLqtKpxnLB5lgg?view#4.2-Berechnung-der-Ladedauer-des-Kondensators" target="_self">hier</a>.

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## 3 Fehleranalyse

Bei sämtlichen Problemen sollte immer zuerst überprüft werden, ob die richtige Versorgungsspannung verwendet wird und auf die richtige Polung geachtet wurde.

### 3.1 Flussdiagramm zur Fehleranalyse

<img src="https://i.imgur.com/3rlUfy1.png"/>

Sollte der Fehler nicht mithilfe des Flussdiagramms behebar sein, muss die Platine zur Analyse eingeschickt werden. Sollten sie einen Fehler, der nicht im Flussdiagramm vorkommt, ohne Einschicken beheben, bitten wir sie uns über den Fehler in Kenntnis zu setzen.

### 3.2 Leitfaden zum Tauschen eines Kondensators

Beim Tausch eines Kondensators gibt es 3 Faktoren, die berücksichtigt werden müssen:

- Der Typ des Kondensators
- Die Kapazität
- Die Spannungsfestigkeit

In diesem Fall handelt es sich um einen Elektrolytkondensator mit 56 μF. Der Kondensator muss eine Spannungsfestigkeit von mindestents 9 V aufweisen. Zusätzlich zu den bereits genannten Faktoren muss auch auf die Polarität geachtet werden (Er darf nich falsch herum eingebaut werden). 
Beim Wechseln des Kondensators kommt es zwangsweise zu einer Änderung der Nachleuchtzeit, da Elektrolytkondensatoren eine relativ hohe Toleranz von bis 20 % auf ihrer Kapazität haben. Die Änderung der Nachleuchtzeit kann durch eine Änderung des Widerstands R2 kompensiert werden.

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### 3.3 Berechnung des Widerstands R2

Da der verwendete Elektrolytkondensator eine hohe Toleranz bei seiner Kapazität aufweist, ist es einfacher den Widerstand R2 anzupassen, wenn die Nachleuchtzeit verändert werden soll. Der Standardwert des Widerstands, bei einer Nachleuchtzeit von 8,4 Sekunden, beträgt 100 kΩ. Wird eine andere Zeit benötigt, so kann der Wert mithilfe der folgenden Formel ermittelt werden.

$C=56\;μF$
$U_{stop}=2\;V$
$U_B=9\;V$

$$ R = -\frac{1}{t \cdot C \cdot ln(\frac{U_{stop}}{U_B})}$$

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## 4 Anhang

### 4.1 Berechnung der Nachleuchtzeit

#### Gegeben:
$U_B = 9\;V$
$U_{stop} = 2\;V$
$R = 100\;kΩ$
$C = 56\;μF$

#### Rechnung:

$$ U_{stop} = U \cdot e^{-t/R \cdot C}$$

$$ t = - R \cdot C \cdot ln(U_{stop}/U_B)$$

$$ t = - 100\;kΩ \cdot 56\;μF \cdot ln(2\;V/9\;V) $$

$$ t ≈ 8,4\;s $$

Die LED geht nach ca. 8,4 Sekunden aus.

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### 4.2 Berechnung der Ladedauer des Kondensators

#### Gegeben:
$R_1 = 100\;Ω$
$C = 56\;μF$

#### Rechnung:

$$ t = 5 \cdot R_1 \cdot C$$
$$ t = 5 \cdot 100\;Ω \cdot 56\;μF$$
$$ t = 0,028\;s$$

Die Zeit, die der Kondensator benötigt, um sich komplett aufzuladen, beträgt 0,028 Sekunden.

### 4.3 Flussdiagramm

Das Flussdiagramm wurde in einem <a href="https://hackmd.io/GwDtt8DFS3ucetDDIv_Xyw?view">HackMD-Post</a> erstellt.