Wie kann man ein Stromkreis machen mit 6 Volt lampe und 12 Volt Spannungsquelle?

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Es gibt eine Menge möglichkeiten mit Vor und Nachteilen.

die erste und einfachste Möglichkeit ist es einen Vorwiderstand zu verwenden. In einer Reihenschaltung teilen sich die Spannung auf. Der Vorwiderstand muss also so groß sein, dass 6Volt an der Lampe abfallen und 6Volt der Widerstand übernimmt.Das währe der Fall wenn der Widerstand genauso groß ist wie der Widerstand der Lampe.

Vorteil hier ist es, dass die Methode einfach umzusetzen ist. Nachteil ist die erhöhte Verlustleistung und damit die Verringerung des Wirkungsgrades. Wir wollen ja, dass die elektrische Energie in Licht umgewandelt wird nur leider wird der Widerstand auch Warm. Ein Teil der Energie wird also stattdessen in Wärme umgewandelt obwohl wir keine Wärme haben wollen. Das wird in der Elektrotechnik Verlustleistung genannt. Darüberhinaus ist diese Schaltung weit aus anfälliger auf Spannungsschwankungen.

Eine Elegante kleine Lösung ist hier der Spannungsstabilisator. Die billigste Form des Spannungsstabilisators ist die sogenannte Z-Diode. Die Z Diode ist ein elektronisches Bauteil aus der Familie der Dioden und Dioden kommen wiederum aus der Familie der Halbleiterbauelemente. Die Diode ist Chemisch so zusammengesetzt, dass dieses Bauteil ein paar besondere elektrische Eigenschaften erhält die sich in der Elektrotechnik als sehr nützlich erweisen.

Grob gesagt hat man hier einen Halbleiter genommen z.b. Silizium oder Germanium und damit ein wenig herumexperimentiert. Man hat geschaut was passiert wenn man diese Stoffe mit anderen Stoffen verunreinigt, man nennt das dotieren. Dann hatte man 2 Hälften von Silizium die man z.b. mit Bohr Atomen verunreinigt hat und die andere Hälfte mit Phosphor Atomen. Diese hat man dann zusammengeklatscht und man hat festgestellt, dass ein paar coole Eigenschaften dabei raus gekommen sind. Plötzlich ist eine Sperrschicht entstanden und man hatte eine Möglichkeit die Diode in Sperrrichtung zu schalten und einmal in Durchlassrichtung zu schalten. Die Diode wirkt auf einmal im elektrischen Stromkreis wie eine Art Ventil, der den Strom nur in eine Richtung durchlässt. Das war die Geburt der Halbleiterbauelemente. Aber damit nicht genug. Man hat weiter damit herum experimentiert und sich überlegt was passiert wenn man noch eine Schicht hinzufügt oder was passiert wenn man eine Schicht dünner macht usw usw usw. So entstanden dann die ganzen Halbleiterbauelemente Dioden, Z-Dioden, Thyristoren, Transistoren, Diac, Triac usw usw.

Die Z-Diode kann wie die normale Diode auch in eine Richtung den Strom fließen lassen und in der anderen Richtung sperrt sie ABER. Wenn man diese Diode in Sperrrichtung betreibt lässt er den Strom trotzdem fließen aber eben erst ab einer ganz bestimmten Spannung und das ist es was die Z-Diode im Prinzip so besonders und beliebt macht. Diese Sperrspannung kann je nach Z-Diode Varrieren. Man nimmt sich dann eine Z-Diode 6V und schaltet diese in Sperrichtung. sobald die Spannung 6V überschreitet, wird die Z-Diode schlagartig leitend aber eben erst ab 6 V und dann schlagartig. Man kann also sagen, dass die Z Diode seinen Widerstandswert immer so verändert, sodass immer diese 6V an ihr abfallen. Völlig egal ob 12V anliegen oder doch 12,5 usw. Die Spannung bleibt nahezu konstant und deshalb Spannungsstabilisator. Das ist die billigste Form der Spannungsstabilisierung.

Nachteil hier ist allerdings die geringe Leistung. Die Z-Diode kann nicht viel ab weshalb sich die Lösung nicht besonders eignet diese in Reihe zu betreiben. Für sehr kleine Verbraucher geht das aber mit einer Lampe wird es schwierig.

Eine Lösung währe es hier Die Z-Diode als Spannungsquelle zu nehmen und dem ganzen System eine Stromquelle hinzuzufügen also als Verstärker, sodass die Spannung konstant bleibt und dennoch ein hoher Strom fließen kann.

Hierzu kann man zusätzlich einen Transistor verwenden. der Transistor Ist dabei in der Lage den Strom um den Verstärkungsfaktor zu verstärken.

So sieht dann der ganze Spaß aus:

Rv dient dann als Spannungsteiler für die Z-Diode sodass genau die 6V an der Zdiode anliegen deine Last RL (Deine Lampe) liegt parallel zur Zenerdiode an, sodass hier ebenfalls die Spannung von 6V abfällt. Somit beginnt ein Strom damit von der Basis des Transistors zum Emitter und über deine Lampe zu fließen wodurch der Transistor durchgeschaltet wird und den Strom zusätzlich um den Verstärkungsfaktor B des Transistors verstärkt. Dabei hängt der Strom selbstverständlich auch vom Widerstand der Lampe ab.

Das ist sozusagen die nächst billige Variante zur Spannungsstabilisierung. Für diese Funktionen gibt es allerdings auch fertige Bauteile sogenannte Integrierte Schaltkreise ICs in denen Schaltungen wie diese Integriert sind und der Raum ist dabei wesentlich kleiner weshalb der ganze Spaß hier wesentlich kompakter wird. Darüber hinaus arbeiten diese auch wesentlich effizienter.

 - (Technik, Technologie, Physik)

Neben den bisher genannten Methoden mit Vorwiderstand gäbe es noch die Variante mit Spannungsbegrenzer, Spannungsstabilisator oder Spannungswandler. Spannungsstabilisator und noch mehr Spannungsbegrenzer sind prinzipbedingt verlustbehaftet, Spannungswandler sind aufwendig.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Studium, Hobby, gebe Nachhilfe

3 Möglichkeiten:

- einen Spannungswandler vorschalten

- gleiches Leuchtmittel in Reihe schalten und z.B. mit Tauchlack oder Alufolie
abdunkeln

- einen Vorwiderstand in Reihe schalten. Dieser muss aber anhand der Kenndaten des
Leuchtmittels berechnet werden. 12V/6W z.B. bedeutet einen Strom von
I = 6 W : 12 V = 0,5 A. Daraus ergibt sich ein Widerstand von R = 12 V : 0,5 A = 24 Ω.
Aber Vorsicht: Dieser Widerstand muss mindestens 6 W aushalten, sonst brennt er
durch. Und hat das Leuchtmittel eine andere Leistung, dann hat auch der Widerstand
einen anderen Wert.

Sehr richtig, das mit dem Vorwiderstand könnte bei Leuchtmitteln fummelig beim raussuchen der Daten werden.

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Das kommt darauf an. Wie stabil ist die "6 Volt Lampe"? Die für Fahrräder halten auch mehr aus, weil der Dynamo ja auch unterschiedlich schnell dreht. Wenn sie stabil ist, einfach an die 12 Volt-Versorgung anschließen.

Wenn sie nicht stabil ist und es sich um eine Hausaufgabe handelt, auch einfach anschließen. Es wurde nicht erwähnt, wie lange das funktionieren soll.

Wenn du einen realen Anschluss vorhast, wären weitere Details sinnvoll: Welche Art Lampe? Welche Energieversorgung? Möchtest du einen Trafo verwenden oder die Spannung an einem Widerstand verbraten?

Die Spannung des Fahrraddynamos steigt nicht über ungefähr 8,5 V, egal, wie schnell man fährt.

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@PWolff

Manche Dynamos sind geregelt, andere aber nicht. Ein SON oder Shimano-Nabendynamo reagiert anders als ein alter Seitenläufer. Einen Seitenläufer würde ich wiederum nicht einschalten, während ich mit 80 km/h den Berg runter brettere.

Die Birnchen halten auf jeden Fall mehr als 6V aus. Aber ob 12 V drin sind, hängt von der genauen Bauart und Kühlung ab.

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@mjutu

Ich habs mit einem billigen Seitendynamo ausprobiert. Da ist keine Regelung drin - die hätte ich gesehen (hatte das Ding zerlegt), Kühlung erst recht nicht. Fahrrad auf Lenker und Sattel gestellt, Dynamo ans Hinterrad geschraubt, und im höchsten Gang gekurbelt, bis die Speichenreflektoren abgeflogen sind. Dabei Billig-Multimeter dran - die Signalform und damit der Crest-Faktor ändert sich ja nicht mit der Frequenz. Lämpchen wurden auch nicht mehr heller. Spannung von 8 V schon bei ca. 30 km/h.

Im (elektrischen) Leerlauf habe ich über 40 V erreicht.

Stimmt auch mit der Theorie überein - die Induktionsspule des Dynamos ist auch eine Selbstinduktion, deren Impedanz proportional zur Frequenz ist.

Hab es allerdings unterlassen auszuprobieren, bei welcher Wechselspannung die Birnchen durchbrennen. (Hätte ich mit einem 16-V-Märklin-Modelleisenbahntrafo ausprobieren können.)

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Sofern die Lampe keine 12 Volt verkraftet (die Leistung wäre verdoppelt) brauchst du einen elektrischen Widerstand, der in Reihe mit der Lampe geschaltet wird. Eine zweite Lampe wäre möglich, genauso wie ein ohmscher Widerstand.

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