LDR, NTC & Co - Sinne der Elektronik

 

Materialbedarf

 

Anz. Bezeichnung Datenblatt
1 Batterie/Spannungsquelle 9V  
2 Transistor BC548C (BC546C-BC550C)
1 Widerstand 470 Ohm  
1 Widerstand 1,0 kOhm  
2 Widerstand 10 kOhm  
2 Widerstand 47 kOhm  
1 Lichtabhängiger Widerstand (LDR)  
1 Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm 3mm, 5mm
1 Multimeter  

 

 

Grundlagen

 

Sie wollen am frühen Morgen das Tagesgeschäft antreten. Es ist noch dunkel und sie verlassen das Haus. In diesem Moment leuchtet Ihnen die Hofbeleuchtung den Weg aus. Sie steigen ins Auto und der Eiswarner teilt Ihnen mit, das die Strasse vereist ist. Es wird langsam heller und plötzlich geht die Straßenbeleuchtung aus. So geht es nun den ganzen Tag weiter. Ständig reagieren technische Einrichtungen wie von Zauberhand. Um so etwas zu ermöglichen, muss die Elektronik lernen, ihre Umwelt wahr zu nehmen. Dafür dienen spezielle Bauelemente, die auf bestimmte Umwelteinflüsse reagieren. Es gibt welche für Licht, Wärme, Kälte, Feuchtigkeit, Magnetfeldern, Infrarot usw. usw. Nahezu alles, was man irgendwie messen kann, kann mit solchen Sensoren erfasst werden.

 

LDR und NTC

 

Die wichtigsten sollen hier einmal aufgeführt werden. Es ist aber nur eine kleine Auswahl. Die Möglichkeiten ist so immens, das es den Rahmen hier sprengen würde. Für die meisten Anwenden reichen aber diese paar Sensoren hier aus.

 

LDR (Light Dependent Resistor)

Der lichtabhängige Widerstand, ist die einfachste Form eines Sensors. Die einfachsten Typen gibt es schon für einige Cent. Er stellt im Grundprinzip ein Widerstand dar, dessen Wert vom einfallenden Licht abhängig ist. Je heller es ist, desto kleiner ist der Wert des Widerstandes.

LDRs sind aber nicht gerade sehr schnell, womit sie nur für die reine Lichtmessung geeignet sind. Sollen schnelle Lichtveränderungen vermittelt werden, nimmt man andere Elemente wie die Fotodiode oder den Fototransistor.

 

NTC (Negative Temperature Coefficient)

Der NTC oder auch Heißleiter genannt, ist ein Temperatursensor. Bei diesem Widerstand wird der Wert immer kleiner je größer die Temperatur ist. Die verfügbaren Typen sind äußerst vielfältig. Es gibt Typen, die nur 'ungefähr' die Temperatur anzeigen. Diese werden z.B. als Sicherung in Kaffeemaschinen eingesetzt um eine Überhitzung des Heizrohres zu vermeiden. Es gibt ebenso Typen, die auf 1/100° genau messen können, welche natürlich hauptsächlich in der Messtechnik verwendet werden. Auch in Heizungssteuerungen und Klimaanlagen arbeiten meist NTCs.

Bei den Heißleitern muss man nur auf den Temperaturbereich achten. Einige können es problemlos ab, in einer Flamme gehalten zu werden, während andere sich in Einzelteile auflösen, wenn sie länger praller Hochsommer-Sonne ausgesetzt sind. Welche Typen nun genau eingesetzt werden hängt fast immer davon ab, welchen Zweck die entsprechende Schaltung erfüllen soll.

 

PTC (Positive Temperature Coefficient)

Im Gegenzug zu den NTCs wird der Widerstandswert bei PTCs größer wenn die Temperatur steigt. Ansonsten ist das Einsatzgebiet ähnlich wie der NTC.

Ob nun ein NTC oder PTC eingesetzt wird, hängt meist mit der Schaltungsart zusammen. NTCs haben sich aber weiter verbreitet.

 

VDR (Voltage Dependent Resistor)

Die VDR, oder auch Varistor, sind ein ganz besonderer Schlag von Widerständen. Diese haben im Ruhezustand ein ziemlich hohen Widerstand bis ein bestimmter Spannungswert überschritten wird. In diesem Moment sinkt der Wert rapide.

Diesen Effekt kann man gut für den Überspannungsschutz (Blitzschutz) verwenden, wie sie in einigen modernen Steckdosenleisten zu finden sind. Man nutzt diesen Effekt auch bei Halbleitersicherungen aus. Dort ist der Widerstandswert sehr gering. Steigt der Strom an, wird auch die Spannung an diesem Widerstand größer, bis ein bestimmter Wert überschritten ist. Dann schnellt der Wert schlagartig nach oben oder die Sicherung 'brennt durch'. Wird die Spannung entfernt, ist alles wieder beim Alten.

 

 

Die Elektronik lernt sehen

 

Da die hier vorgestellten Sensoren Widerstände sind, kann man diese auch einfach mit dem Multimeter überprüfen. Das Multimeter muss nur auf den Widerstandsmessbereich eingestellt werden und schon kann man die Reaktionen der Bauelemente auf bestimmte Einflüsse überprüfen.

 

Um die Funktion eines entsprechenden Widerstandes zu testen, braucht nur diesen Widerstand mit den Ohmmessbereich des Multimeters zu testen. Wird, wie hier, ein LDR eingesetzt, ändert sich der Wert je nach Helligkeit.

Auf ähnliche Weise lassen sich ebenso NTC oder PTC überprüfen. Man kann z.B. diese Widerstände bei Raumtemperatur messen und dann in ein Glas heißes oder eiskaltes Wasser tauchen. Dabei sollte man nur beachten, dass die Anschlußdrähte nicht in Kontakt mit dem Wasser kommen.

Nur bei VDR ist diese Messmethode nicht möglich, da diese Widerstände ja nur auf Spannung reagieren.

 

 

Nebenstehend sieht man eine Schaltung, die einen einfachen Einsatz eines lichtabhängigen Widerstandes aufzeigt.

Die Leuchtdiode D1 leuchtet auf, sobald der Lichteinfall zu gering wird. Hiermit lässt sich z.B. ein kleines Nachtlicht aufbauen, welches bei Dunkelheit selbsttätig anspringt. In diesem Fall kann man die Leuchtdiode und den Widerstand R5 auch durch eine kleine Glühlampe ersetzen. Man sollte dann aber beachten, dass diese den Maximalstrom des Transistors T2 nicht übersteigt.

Will man die Empfindlichkeit der Schaltung ändern, braucht nur der Widerstand R1 ausgetauscht oder durch ein Potentiometer ergänzt werden.

 

 

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