Der Komfort eines Experimentiergerätes hängt nicht zuletzt von der Stromversorgung ab. Batterien, die immer wieder von der Grundplatte rutschen oder Netzgeräte, die über Adapterstrippen mit der Schaltung verbunden werden müssen, können einem den Spaß am Experimentieren ein wenig verleiden. Hinzu kommt, dass im Experimentierbetrieb häufig mehrere Spannungsquellen benötigt werden.

1. Welche Spannungen werden benötigt?

Diese Frage sollte immer als erste geklärt werden. Bei einem Gerät mit einer fest stehenden Schaltung ist die Sache relativ eindeutig. Anders bei einem Experimentiergerät, das, wie schon gesagt, verschiedene Schaltungen zulässt oder erfordert. Dabei spielt eine wesentliche Rolle, welcher Art die aufzubauenden Schaltungen sind.

Wenn es um einfache Transistorschaltungen geht, komm man in der Regel mit einer einzigen Spannung (z.B. 9 V) aus. Wenn aber außerdem Operationsverstärker eingesetzt werden sollen, ist eine zusätzliche, symmetrische Spannung (z.B. +/- 12 V) überaus sinnvoll. Der Betrieb mit einer Einzelspannung würde den Schaltungsspielraum doch erheblich einschränken.

Wenn Digitalschaltungen aufgebaut werden sollen, muss man überlegen, welche ICs dabei zum Einsatz kommen. Einige IC-Familien verlangen eine bestimmte Festspannung, z.B. 5 V, andere wiederum sind da flexibler und können auch mit höheren Spannungen betrieben werden. Jedenfalls macht man keinen Fehler, wenn man für Digitalversuche eine Festspannung von 5 V bereit stellt.

Besondere Überlegungen erfordert der Einsatz von Röhren, wobei ich solche Röhren meine, die für Niederspannungen geeignet sind (EF95, EF98, ECC82 u.a.). Dabei sollte in Betracht gezogen werden, dass niedrige (= ungefährliche) Anodenspannungen zwar möglich sind, letzten Endes aber doch die Leistung der Röhre mehr oder weniger stark reduzieren. Demnach sollte man nicht zu sparsam sein und nach Möglichkeit eine Spannung von 24 oder 30 V bereitstellen (vielleicht sogar 60 V).

Hinzu kommt bei Röhren das Problem der Heizung, wozu eine eigene Stromversorgung erforderlich ist. Die 6,3 oder 12,6 V müssen nicht genau eingehalten werden, hier kann man sich mit 6 oder 12 V gut behelfen. Allerdings ist der Heizstrom nicht gerade gering, und 2 Röhren, die mit 6,3 V zu beheizen sind, erfordern meistens schon 600 mA. Einige Röhren verlangen einen konstanten Heizstrom. Deren Heizwicklungen werden infolgedessen in Reihe geschaltet. Hier muss die Heizspannung in Abhängigkeit von der Anzahl der Röhren und dem Widerstand der Heizwicklungen eingestellt werden. Für den Experimentierbetrieb dürften solche Röhren deshalb kaum in Frage kommen.

Grundsätzlich ist auch die Frage zu stellen, ob eine variable Spannungsquelle zur Verfügung stehen soll. Auf den ersten Blick scheint das eine vielversprechende Möglichkeit zu sein, doch in der Praxis wird kaum davon Gebrauch gemacht. Es kommt zwar häufig vor, dass Schaltungsteile mit einer variablen Spannung angesteuert werden, aber dazu muss keine variable Betriebsspannung vorhanden sein; es reicht ein Potentiometer.

2. Woher soll die Betriebsspannung bezogen werden?

Batteriebetrieb

Batterien bieten den Vorteil, dass die Stromversorgung ohne großen Aufwand hergestellt werden kann und dass das Gerät unababhängig vom Netz ist. Nachteilig sind die hohen Betriebskosten. Andererseits lassen sich bei Verwendung von 1,5-V-Zellen praktisch alle benötigten Spannungen zusammenstellen. Ja, man sogar zwischen den Zellen Abgriffe vorsehen und hat dann so etwas wie eine in Stufen einstellbare, variable Spannung. Das Kosmos Elektronik-Labor X macht von dieser Möglichkeit regen Gebrauch, aber das nur am Rande.

Noch eines sollte man beim Einsatz von Batterien bedenen: Sie müssen gelegentlich ausgetauscht werden, das heißt zugänglich sein, und zwar so, dass man nicht erst 8 oder 12 Schrauben lösen muss. Mitunter kann sich das als echtes Problem herausstellen.

Welche Batterietypen kommen in Frage? Wie oben erwähnt, ist die Spannung von 9 V gut geeignet für die meisten Transistorversuche. Für diesen Zweck könnte man auf die 9-V-Kompaktbattere zurückgreifen, die sich einfach mit einem Clip anschließen lässt. Doch diese Batterien sind schnell leer und deshalb nur für Versuche geeignet, die einen geringen Strombedarf haben. Schon der Betrieb eines Glühlämpchens erscheint damit nicht sinnvoll. Nun ja, man kann auf Leuchtdioden ausweichen, aber manchmal möchte man es doch richtig glühen sehen.

Die 1,5-V-Mignonzellen sind ein guter Kompromiss zwischen Größe und Kapazität. Es gibt geignete Batteriehalter, die sich leicht montieren lassen. Außerdem ist dieser Batterietyp relativ preisgünstig und praktisch überall zu bekommen.

Wenn es um "stromfressende" Schaltungen geht, sollte man größere Zellen (Babyzellen oder gar Monozellen) in Betracht ziehen. Sie brauchen zwar sehr viel Platz, aber auf Dauer kann sich ihr Einsatz lohnen.

Interessant sind auch die 4,5-V-Flachbatterien. Mit zwei der Batterien erreicht man die Standardspannung von 9 V, mit vier davon gewinnt man schon die beachtliche Anodenspannung von 18 V. Die Batterien haben nur einen Nachteil: Sie sind inzwischen unverhältnismäßig teuer.

Akkubetrieb

Wiederaufladbare Akkus sind die nächstliegende Alternative zu Batterien. In der Anschaffung sind sie wesentlich teurer, doch bei langen Betriebszeiten machen sie sich bezahlt. Außerdem haben sie den Vorteil des geringeren Innenwiderstandes, was sich durch konstantere Spannung bemerkbar macht. Bei fast leeren Akkus fällt die Spannung jedoch schneller ab als bei Batterien.

Da Akkuzellen nur eine Spannung von 1,2 V haben, müssen u.U. mehr Zellen vorgesehen werden als beim Batteriebetrieb. Für die 9-V-Universalspannung sollten schon 8 Zellen eingesetzt werden, und bei 12 V sind es 10 Zellen.

Das Wiederaufladen kann auf zweierlei Weise erfolgen. Man kann dazu eine normale Ladestation verwenden, muss dann aber die Akkus dem Gerät entnehmen können. Wenn man das vermeiden will, sollte man einen Ladeanschluss nach außen führen.

Netzteile

Dank der Festspannungsregler, die es für alle gängigen Spannungen gibt, und dank der bequem zu montierenen Trafos (für Printmontage) lassen sich Netzteile schnell und kostengünstig aufbauen. So ein Netzteil kostet nicht mehr als ein Satz entsprechender Akkus. Insofern stellt sich Frage, warum man nicht grundsätzlich auf Netzteile zurückgreifen sollte. Doch es gibt zwei Dinge, die zu beachten sind.

a) Die Netzabhängigkeit. Sicher, wenn man das Experimentiergerät ausschließlich stationär im Bastelkeller betrieben will, spielt dieser Aspekt keine Rolle. Doch oft möchte man eine Radioschaltung im Freien ausprobieren oder die Polizeisirene den lieben Angehörigen im Wohnzimmer präsentieren. Kurz: Die Netzabhängigkeit kann mitunter ganz schön lästig sein.

b) Die Sicherheitsanforderungen. Netzteile müssen gut isoliert und mechanisch stabil im Gehäuse untergebracht werden. Das Netzkabel muss zugentlastet herausgeführt werden. Besser ist natürlich die Verwendung von Kaltgerätesteckern, die wahrscheinlich zuhauf in der Bastelkiste liegen, wenn man seine ausgemusterten Computer vor der Entsorgung etwas ausgeschlachtet hat.

Externe Stromversorgung

Hierbei wird das Gerät über ein externes Netzteil, einen externen Batterieblock oder ein universelles Netzgerät versorgt. Der Anschluss kann verpolungssicher über eine Klinkenbuchse erfolgen.

Die externe Stromversorgung ist eine gute Lösung, wenn man die vorhandenen Geräte möglichst effektiv nutzen möchte. Außerdem legt man sich nicht von vornherein fest: Man kann zunächst externe Batterien anschließen, später dann ein Netzgerät. Nachteilig ist allerdings, dass immer ein Zusatzgerät erforderlich ist.

Brauchbar sind u.U. die äußerst preisgünstigen Steckernetzteile. Gelegentlich bleiben solche Netzteile zurück, wenn man ein Gerät (etwa einen Drucker oder Scanner) ausmustert. Dabei ist allerdings zu prüfen, ob sie eine hinreichend geglättete bzw. stabilisierte Spannung liefern.

Besonders vorteilhaft ist die externe Stromversorgung, wenn sie zusätzlich zur internen Stomversorgung angeschlossen werden kann. So kann ein Gerät z.B. für Batteriebetrieb vorgesehen sein, mit allen Vorteilen, die Batterien bieten. Wenn aber eine Steckdose in greifbarer Nähe ist, wird ein externes Netzteil über einen Klinkenstecker angeschlossen, wobei die Batterien automatisch abgeklemmt werden.

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