Durchgangsprüfer

Elektrisch relativ simpel aufgebaut, ist der Durchgangsprüfer ein verhältnismäßig schnell aufzuzubauendes Projekt, das dennoch verschiedene Fachbereiche des FabLabs mit einbezieht: Elektrotechnik und Maschinenbau.

Der Durchgangsprüfer besteht aus einem einfachen Schaltkreis, einem Gehäuse, ein paar Konnektoren und einem Paar Messfühler. Die Schüler können hierbei selbst den Schaltkreis zusammenlöten, das Gehäuse kann auf verschiedene Wege bis zu einem gewissen Grad vorgefertigt und dann fertiggestellt werden. Die Messleitungen sollten zugekauft werden (gibt es z.B. günstig für Multimeter).

Natürlich kann jedes noch so billige Multimeter den Durchgang von Schaltungen prüfen. Dennoch kann mit einem selbst gebauten Prüfer genauso gut gearbeitet werden. Der Erbauer erhält am Schluss ein funktionales Stück Technik, welches auch bei zukünftigen Elektronikarbeiten eingesetzt werden kann.

Ein wirklich einfach aufzubauender Schaltkreis findet sich beispielsweise bei theorycircuit.com. Benötigt werden ein paar Widerstände, ein Schalter, ein Buzzer, eine LED und ein NPN-Transistor. Also relativ einfach zu beschaffende Bauteile. Der Schaltkreis ist erfreulich klein und könnte z.B. auf einer Lochrasterplatine, genauso gut auch auf einer geätzten oder gefrästen Platine aufgebaut werden. Die Stromversorgung von +5 V ist problematisch, evtl. können hier 3 * 1,5 V-Batterien eingesetzt werden. Am Besten wäre es jedoch, den Schaltkreis umzurechnen auf 9V-Blockbatterien. Der Vorteil des Einsatzes eines Transistors (statt einfach die Messspitzen und den Summer in Reihe zu schalten) liegt an der erhöhten Empfindlichkeit des Durchgangsprüfers: Mit Transistor wird der Durchgang erst bei sehr hohen Widerständen nicht mehr angezeigt, außerdem reicht eine sehr kleine Spannung an den Messspitzen aus. Kann man als Vor- oder Nachteil auffassen.

Entweder werden fertige Kunststoffgehäuse benutzt (Bohrungen kann man selbst herstellen), oder alternativ selbst im Lab gebaut.

Als Gehäuse könnte z.B. eine mittels Lasercutter geschnittene MDF- / Spanplattenbox verwendet werden. Einige Platten mit Fingerzinken und Expressleim (z.B. Ponal Express oder Soudal Pro 20D) sind schnell hergestellt. Der Leim kann aushärten, während die Elektronik aufgebaut wird. Mittels Stemmeisen läßt sich überschüssiger Kleber nach dem Trocknen entfernen (das muss ggf. ein Betreuer machen, da hier Verletzungsgefahr besteht).

Die Aussparungen für Batteriehalter, LED und 4mm-Bananen-Buchsen können direkt mitgeschnitten werden.

Das Holz-Case sollte lackiert werden (mind. mit Klarlack), um die Haltbarkeit und Lebensdauer zu erhöhen.

Alternativ kann ein Case gedruckt werden. Das dauert aber entsprechend länger. Daher müssten die Cases ggf. vorab in der richtigen Anzahl gedruckt werden. Schritte wie das Lackieren entfallen. Allerdings müssen Bohrungen bzw. Kanten nachgearbeitet bzw. entgratet werden.

Holz und Leim gibt es im FabLab, Filament für die 3D-Drucker ebenfalls.

Buzzer für verschiedene Spannungen (alles zwischen 3 V und 12 V) gibt es z.B. bei Aliexpress, Banggood.com, eBay etc. In den Chinashops spart man ein paar Euro beim Einkauf. Das gleiche gilt für die Messleitungen und Batteriehalter. Letztere sind vmtl. die teuersten Bauteile. Transistoren kann man ebenfalls in China beziehen, hier ist die Qualität / Genauigkeit zweitrangig. LEDs und Widerstände sollte das Lab vorrätig haben.

Die Messleitungen kann man evtl. auch selbst herstellen (Kupferdraht mit 3D-gedruckten Griffen?).

Zu Testzwecken wurde ein Demonstrator zuerst auf einem Breadboard und später auf einer Lochrasterplatine aufgebaut. Da kein SL100-Transistor vorhanden war, wurde ein C1815, ein Transistor mit ähnlichen Daten, verwendet. Widerstandswerte etc. wurden beibehalten. Betrieben wird das Ganze durch 2 Mignon-Batterien in einem speziellen Halter. Als Summer wurde ein Chinabauteil (muss ein „aktiver“ Summer sein, der verwendete ist angegeben für 3-12 V) zusammen mit einer blauen Standard-5mm-LED eingesetzt.

Wie man den Bildern entnehmen kann, lässt sich die Schaltung sehr kompakt aufbauen. Tatsächlich wurde beim Demonstrator ohne wirkliches Konzept gelötet. Das geht sicher alles einfacher und auch noch kompakter. Als Messfühler kommen zwei Kroko-Klemmen-Kabel zum Einsatz, eines greift nach R1 ab, das andere geht zum Pluspol. Nicht wirklich schön, aber funktional. Der Schalter wurde der Einfachheit halber weggelassen.

Der Durchgangsprüfer ist derzeit noch viel zu empfindlich. Die LED leuchtet bereits, wenn beide Messleitungen Hautkontakt haben. Ein Test bestätigt, dass der Summer bis mind. 47 kOhm summt, die LED geht weit über 220kOhm.

Da „Durchgang“ einen Widerstand von weniger 10 Ohm bedeutet, muss hier noch nachgearbeitet werden. Dazu müsste R1 höher gewählt werden. Der Durchgangsprüfer funktioniert z.B. mit ~47 kOhm noch wunderbar (der signalisierte Durchgang wurde hierbei nicht gemessen). Ggf. kann R1 noch höher gewählt werden.

Leider bedingt die unterschiedliche Stromaufnahme von Buzzer und LED, dass die LED bei hohen Widerständen noch leuchten kann, der Summer jedoch „schweigt“. Ein zweiter Transistor, der den Summer schaltet, könnte hierbei Abhilfe schaffen. Das wurde jedoch noch nicht getestet.