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Technikfrage Schalten ohne Spannung

Andre1980

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Dresden
Ist es möglich ohne Relais folgendes zu ermöglichen?

Ich habe am Eingang eine Spannung von z.b. 12V, möchte am Ausgang 0V haben.
Und ich habe am Eingang eine Spannung von 0V, möchte am Ausgang z.B. 5V haben.

Ich weis auch nicht so richtig wonach ich googeln soll ^^.

Im groben Gedanken, ohne zu wissen ob es möglich ist, stelle ich mir folgendes vor. Vom Plus kommt über einen Widerstand Strom zu einem ersten Transistor. Wenn Spannung an der Basis, sozusagen mein Eingang, anliegt, fließt Strom vom Kollektor zum Emitter. Vor dem ersten Transistor vor dem Kollektor zweige ich über einen weiteren Widerstand ab zu einem weiteren Transistor. Dieser schaltet auch sobald Spannung an der Basis anliegt. Jetzt habe ich am Emitter des zweiten Transistors sozusagen den Ausgang.

Mein Gedanken geht dahin, solange am Eingang (Basis des ersten Transistors) Spannung anliegt, ist die Kollektor-Emitter Strecke niederohmiger als die Strecke über den zweiten Widerstand zum zweiten Transistor. Das hätte zu Folge das der zweite Transistor die Kollektor-Emitter Strecke nicht durchschaltet. Und somit am Ausgang keine Spannung anliegt. Also Eingang Spannung, Ausgang keine Spannung.
Andersherum liegt keine Spannung an der Basis des ersten Transistors an. Somit geht der ganze Strom über den zweiten Transistor. Die Kollektor-Emitter Strecke schaltet und ich habe Spannung am Ausgang.

Soviel zu meinen Hirngespinsten. Jetzt zur Realität. Gibt es solche Schaltungen? Gibt es einen bestimmten Namen für diese Schaltung? Kann man sich diese Schaltung an bestehenden, nicht zu komplexen Schaltplänen anschauen? Gibt es vieleicht einen Transistor oder anderes Halbleiterbauteil das diese oder ähnlich Funktion übernimmt?
 
Kannst Du zum Beispiel mit Schwellwertschalter lösen - ein guter Vertreter ist der NE555, auch lösbar mit Operationsverstärkern. Wenn die beiden Ausgänge die gleichen, also ein Ausgang ist, dann müssten die eventuell über Dioden dann wieder zusammengeschalten werden, also zu einem Ausgang zusammengekoppelt werden.
Du musst natürlich dann mindestens 2 Schwellwertschalter aufbauen (vorraussichtlich sogar 3).
Theoretisch könnte Deine Grundidee auch mit 3 Transistoren hergestellt werden, den ersten und den letzten hast Du richtig gedacht, aber dazwischen muss ein Schalter, der den 3. Transistor auch ausschaltet.
T-Schaltung.GIF
An E keine Spannung => A2 Spannung
An E Spannung => A1 Spannung
In diesem Beispiel haben die Ausgänge bei Spannung etwa 12V
 
Zuletzt bearbeitet:
Danke.

Und warum kann man mit dem dritten Transistor nicht an den ersten Transistor gehen vor dem Kollektor?

Edit:
...
Theoretisch könnte Deine Grundidee auch mit 3 Transistoren hergestellt werden, den ersten und den letzten hast Du richtig gedacht, aber dazwischen muss ein Schalter, der den 3. Transistor auch ausschaltet.
...
Ich dachte mir, das der Widerstand, vor dem zweiten Transistor so hoch ist, das er nicht mehr schaltet. Sobald an der Basis des ersten Transistors keine Spannung mehr anliegt, geht aber ausreichend Strom zu dem zweiten Transistor das diese wieder Schaltet. Oder geht das nun wieder nicht?
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo André,
das klingt nach Deiner Beschreibung wie Signalnegation mit Pegelwandlung 12V auf 5V.
Du nimmst einen Transistor, beschaltest die Basis mit einen Vorwiderstand von
10kOhm, das ist der Signaleingang. Den Emitter legst Du auf 0V = Masse. Den Kollektor
schaltest Du über 1kOhm auf die Versorgungsspannung 12V. Der Kollektor ist der
Signalausgang. Legst Du nun an den Signaleingang 12V, steuert die C-E- Strecke
durch und Du hast am Ausgang 0V. Legst Du den Eingang auf 0V, sperrt der
Transistor und Du hast am Ausgang 12V. Du schaltest vom Kollektor nach Masse
einen Spannungsteiler von 12V auf 5V, und Du hast auch den Pegel gewandelt.
Oder Du nutzt als Versorgungsspannung eine bereits vorhandene Spannung von
5V, dann hast Du schon so den Pegel gewandelt und Du brauchst natürlich
keinen Spannungsteiler.
Was möchtest Du mit der Schaltung realisieren? Warum möchtest Du einen
Emitter als Signalausgang nutzen?
Viele Grüße Wolfgang
 
Zuletzt bearbeitet:
Also sogar nur mit einem Transistor möglich?

Ich mache mir Gedanken über eine Anfahrts- und Bremsautomatik. Habe am Ende etwas gefunden was ich sogar verstanden habe.

Sobald die Anfahrts- und Bremsautomatik Spannungslos wird, wird der Bremsvorgang eingeleitet. Wenn Spannung wieder anliegt, beschleunigt der Zug wieder.

Zum Schalten wollte ich das Signal und eine Gleisbesetzmeldung nutzen. Das Signal und die GBM geben aber am Ausgang Spannung.

Da ich jetzt sozusagen mit Spannung die ABC Spannunglos schalten will, habe ich etwas gesucht um das zu ermöglichen.
 
Hallo André,
ich kann Dir für Dein spezielles Problem nicht weiterhelfen, habe mich mit dieser Digitaltechnik noch nicht
beschäftigt, ich steuere meine Analoganlage herkömmlich.
Viele Grüße Wolfgang
 
Das ganze geht ganz simpel mit einem Transistor und einer Zenerdiode 5,1 oder 4,7V + 2 Widerstände. Vermutlich willst du an 5v TTL anpassen. Haste leider nicht genau definiert, was du machen willst. Die 12V am Eingang schalten über einen Basisvorwiderstand einen NPN- Transistor, dessen Emitter an Masse liegt, der Kollektor wird dadurch annähernd 0V, Am Kollektor hast du einen Widerstand nach Plus (deine Versorgungsspannung). Parallel zur Kollektor- Emitterstrecke schaltest du die Zenerdiode mit Kathode am Kollektor. Diese sorgt dafür, dass bei gesperrtem Transistor (also wenn 0V am Eingang anliegt) die Spannung am Ausgang (Kolleltor ist auch der Ausgang), welche über den Kollektorwiderstand kommt, nicht über die Zenerspannung hinaus ansteigt, also 4,7 bzw. 5,1V. Ist aber nur für geringe Ströme! TTL-IC oder andere Transistoreingänge gehen damit allemal!
Nix viel kompliziert-----------------
 
Zuletzt bearbeitet:
Als Anfahrts und Bremsautomatik möchte ich diese Schaltung verwenden, aber ohne Fahrregler. Also nur bis zum FET (T4).

Bild 6 zeigt eine vielfach bewährte Anfahr- und Bremsautomatik mit einem als variablen Widerstand wirkenden Feldeffekt-Transistor (FET). Der FET (T4) hat die Eigenschaft, daß dessen Widerstand zwischen Source (S) und Drain (D) von der am Gate (G, Eingangs-Pin des FET) liegenden Spannung abhängt. T4 in Reihe geschaltet mit P1 bildet so einen Spannungsteiler, so daß die an P1 anliegende Spannung vom Widerstand der Drain-Source-Strecke von T4 abhängt. Wird R1 über den vom Signal betätigten Schalter S1 an + Ub gelegt (Blockstellen-Signal geht auf Grün für Weiterfahrt), so steigt die Gatespannung mit der durch R3, C2 vorgegebenen Zeitkonstanten, der Widerstand der Drain-Source-Strecke des FET sinkt, die Spannung an P1 steigt und der Zug fährt langsam an und fährt mit der durch die Schleiferstellung von P1 vorgegebenen Fahrspannung weiter. Wird S1 geöffnet (Signal geht auf Rot für Halt), so entlädt sich C2 über R4, die Spannung am Gate von T1 sinkt usw. und der Zug kommt mit der durch C2, R4 vorgegebenen Zeitkonstante langsam zum Stehen. Die Anfahr- und Bremszeiten lassen sich hier separat mit den Trimmern R3, R4 einstellen
Der FET kann selbstverständlich auch bei anderen Fahrregler-Schaltung in Reihenschaltung mit dem Fahrpotentiometer eingesetzt werden.
[U schrieb:
Bauteilliste]R1=2,2k, R2=10k, R3,R4=100k Trimmer, R5=47k, R6=180Ohm, R7=0,47Ohm, R8=4,7k, P1=10k Potentiometer,
C1=2200u, C2=100u,
D1,D2=1N4148, D3=1N4002,
T1=BC548C, T2=BD375, T3=BC548B,
T4=2N3819 (N-Kanal-FET),
S1=1 x EIN, PW=2 x UM,
+ Ub ca. 10 V für Z-Loks
[/U]
Ich möchte aber das die Bremsautomatik sich erst aktiviert, sobald auch ein Zug auf den Entsprechenden Gleisabschnitt fährt. Ich dachte dabei an eine Gleisbesetzmeldung. Das ganze noch kombiniert mit dem Signal davor. Wenn dieses Grün zeigt, soll der Zug nicht bremsen.
Also Gleisbesetztmeldung wollte ich folgende nutzen.


Die Gleisbesetzmeldung soll nun die Bremmsautomatik aktivieren, muss sozusagen den oberen Schaltplan, von der Spannung trennen.
Von der Gleisbesetzmeldung bekomme ich ein Signal mit Spannung. Und da wusste ich nicht nicht weiter.

Aber wenn ich euch richtig verstanden haben, gehe ich mit dem Signal an einen Transistor und dessen Basis, mit dem Emitter dann auf Masse. Der Kollektor geht zur Stromversorgung (Müsste ja auch die von der Anfahrts- Bremmsautomatik gehen). Vor dem Kollektor geht man dann zum Schalter der Anfahrts und Bremmsautomatik. Und ein Widerstand noch davor.

Richtig verstanden?


Bei der Gleisbesetzmeldung verstehe ich noch ein paar Dinge nicht. Ich hatte den Entwickler angesprochen, doch der hat mich nur pampig abgewimmelt.
Guten Morgen.

Ich habe ein paar Fragen zur deiner Gleisbesetztmeldung Schaltung:

http://www.modellbahn-online.de/index.php?id=gleisbelegtmeldung

Zuerst einmal Danke dafür das du dir die Mühe gemacht hast, es zu erklären. Dein Artikel hat mir sehr geholfen überhaupt zu verstehen, was dort passiert. Es gibt aber ein paar Dinge die ich nicht verstehe.

Im Ersten Bild gehst du auf die Differenz zwischen A und B ein.

Im zweiten Bild nimmst du aber nicht mehr den Spannungsunterschied zwischen A und B für den Operationsverstärker her. Du nutz die Differenz zwischen der Fahrspannung bzw. Überwachungsspannung zur Masse. Erkenne ich das richtig?

Im zweiten Bild ist bei den 4 Dioden ein Anschluss TP1. Was wird dort angeschlossen?

Auf Leiterplatte ist für mich nicht erkennbar, wo die 5V angeschlossen werden. Ich vermute die oberen zwei Kupferbahnen.

Um einen Spannungsunterschied im Bild Eins zwischen A und B festzustellen reicht doch eine Überwachungsspannung von größer gleich 0,7V. Warum nimmst du dafür 12V? Könnte man nicht auch 5V bzw. 1V dafür hernehmen?

lg


Links:
http://modellbahn-online.de/index.php?id=gleisbelegtmeldungundimpulsgeb
http://www.ferromel.de/tronic_7.htm


Wenn es andere, vor allem auch für mich verständlichere Wege zum realisieren gibt, nehme ich sie gern entgegen. Das Problem ist aber auch, das ich verstehen will was in den Schaltungen überhaupt passiert. Es gibt Schaltpläne da schau ich wie eine Kuh wenn es Blitz und vertehe null. Einfach nur irgendwas kaufen oder blind nachbauen ist nicht mein Ziel.


Und wiedereinmal ein dickes Danke an alle die mir helfen :)
 
@Andre1980
Am besten machst Du Dich erst mal hier zu den Grundschaltungen und dem Verhalten der Bauelemente schlau : www.elektronik-kompendium.de
Hier ist immer noch ein Modellbahnforum und die besten Brötchen gibt's mal nun nicht beim Metzger. Das heißt, ohne das Grundlagenwissen sind dann die für Modellbahnbedürfnisse ausgelegten Schaltungen, die auch nur Varianten von Grundschaltungen sind, nicht zu verstehen.
 
@Andre1980
Am besten machst Du Dich erst mal hier zu den Grundschaltungen und dem Verhalten der Bauelemente schlau : www.elektronik-kompendium.de
Hier ist immer noch ein Modellbahnforum und die besten Brötchen gibt's mal nun nicht beim Metzger. Das heißt, ohne das Grundlagenwissen sind dann die für Modellbahnbedürfnisse ausgelegten Schaltungen, die auch nur Varianten von Grundschaltungen sind, nicht zu verstehen.
Ja, dort hab ich schon viel geschmöckert. Aber da wird auch schnell mit Begriffen um sich geworfen, die auch alle Fachlich richtig sein mögen, aber zum Verständniss eher Kontraproduktiv wirken. Auf Wiki ist das dann noch viel schlimmer. Vermutlich müsste ich eine Ausbildung zum Elektroniker starten, so dass mir alles Schritt für Schritt über Jahre beigebracht wird. Dies steht aber leider nicht zur Option.
 
@Andre1980
Kein Wunder, das der Entwickler der GBM-Schaltung pampig reagiert. Die ist uralt ( der 741 ist museumsreif ) und durch die Notwendigkeit zweier Spannungsversorgungen auch nicht besonders modellbahnfreundlich.
Hier siehst Du, wie man das heute macht und noch eine ( in der von Dir rausgesuchten Schaltung fehlende ) Ansprechschwelle zum Unterdrücken von Störungen durch z.B. Einschalten von Leuchtstoffröhren dabeihat:
GBMOPAMP.jpg
 
Es gibt auch noch den altmodischen weg, nennt sich Buch. Hier kann ich die Alba Bücher empfehlen, "Modellbahn- Elektronik" ist die Nummer 7 der Reihe. Es sind dort die Grundlagen erklärt, es gibt gute praxisbezogene Schaltungen die auch funtionieren. Bücher mit Schaltungen von Hagen Jakubasch sind zwar interessant, die Schaltungen haben bei mir selten funtioniert.

mfg Bahn120
 
Nun ja, Andre1980,
das ist ja schon eine komplexe Sache, die du dir da vorgenommen hast. Ich muss mich daher meinen Vorrednern anschließen. So etwas erfordert nunmal ein wenig Basiswissen Elektronik, wenn man das hinbekommen will. Und Heizer hat Recht, die von dir gewählte GBM- Schaltung ist alt und umständlich, die mit dem 339 oder wie im Bild mit dem 358 schon einfacher. Bau dir erst einmal ein bisschen Wissen auf, experimentiere dazu und lerne die Zusammenhänge. Dann wird dir auch dein Vorhaben gelingen, mit dem Wissen, dass du alles, was da vor sich geht, auch zu verstehen. Nur so sind Fehler, welche immer wieder auftreten, von dir auch zu finden. Alles braucht seine Zeit......
PS: Um Fachbegriffe wirst du allerdings nicht drum rum kommen. Wie will man denn sonst z.B. einen Kollektor nennen? "Einsammler" vielleicht:eek:
 
Dann lieber das Buch von W. Horn: 'Fahrregler und Fahrstraßen' ISBN 3-8289-5356-5 ( gebraucht bei z. B. Amazon z. zt. ab 0,49€ zu bekommen ) mit funktionierenden und nicht die Jakubaschk'schen Stern-Kreuz-Knüppelschaltungen nehmen.

Ach, lieber Andre1980:
Hier mal eine Schaltung, die ausprobiert alles das kann, was Du realisieren möchtest, einstellbare Bremsrampe und Mindestspannung zum 'Kriechen' bis zum Halt und natürlich wegen der bei Analogbetrieb-Langsamfahrt die dort unbedingt nötige PWM hat. Sie stellt sich automatisch auf die Fahrspannung der Restanlage ein -eine unbedingt nötige Eigenschaft, die alle diese Einfachschaltungen im Netz natürlich nicht aufweisen. Nur so ist ein vernünftiger Betrieb mit solchen Automatiken möglich. Ja, analoge Technik kann ganz schön aufwändig sein.....
ANFBREMS.jpg
 
Zuletzt bearbeitet:
Bahn120,
ja der alte Jakubaschk, viele seiner Veröffentlichungen auf den unterschiedlichsten Gebieten haben nicht
oder nicht richtig funktioniert.
André,
das Problem liegt wirklich darin, zusammengestoppelte unterschiedliche Schaltungsteile funtionssicher
zusammenzufügen.
Der GBM von athesci ist eine sehr gute Grundlage. Und den S1 in Deiner Anfahr- und Bremsautomatik ersetzt
Du durch ein 12V- Miniaturrelais. Da bekommst Du auch eine saubere Signal- und Potentialtrennung.
Und die Verknüpfung, daß der Fahrregler langsam abbremst, wenn das Signal auf rot steht UND der GBM
angesprochen hat, realisierst Du auf der Ansteuerseite für das Relais.
Viele Grüße Wolfgang

Oh, da war der Heizer wieder schneller wie ich.
 
OK, ich habe mir mal:
'Fahrregler und Fahrstraßen' ISBN 3-8289-5356-5
und 'Modellbahn - Elektronik' ISBN 3-8709-4246-0
bestellt.

Da dieses Projekt dann eh frühestens nächstes Jahr startet, kann ich bis dahin viel lesen.

TTbauer schrieb:
Wie will man denn sonst z.B. einen Kollektor nennen? "Einsammler" vielleicht
:D Nein. Es Ist aber schwierig etwas zu lernnen bzw. zu verstehen wenn 50% des Satzes aus Fremdwörtern bestehen. Aber es ist auch richtig so.

ateshci schrieb:
Ja, analoge Technik kann ganz schön aufwändig sein....
Dies macht das ganze doch aber auch interesannt. Danke für die beiden Schaltpläne. Das die gezeigte GBM auf Modellbahn-online sehr alt ist war mir nicht bewusst. Auf jeden Fall hat er es gut erklärt in seinem Artikel. Es fehlten nur noch paar bestimmte Informationen, die ich mir nun irgendwo anders besorgen muß. Wahrscheinlich muss ich erstmal verstehen was man mit Operationsverstärkern machen kann und vorallem wie er es macht. Auch gut erklärt fand ich die Anfahr.Brems.Autom. auf ferromel.de. Daher bin ich dort hängen geblieben.

Wenn es genau so eine Aufschlüßelung für die zwei von dir gezeigten Schaltpläne gäbe, wäre es Gold wert. Aber ich glaube gerade bei dem zweiten Schaltplan, würde es den Rahmen sprengen ^^. Das Problem ist, die Anfahr.Brems.Autom. wurde ja immer weiterentwickelt, weil es irgend wo Probleme gab. Diese Probleme kenn ich ich nicht. Auch nicht wie es dann gelöst wurde. Und dadurch denke ich, kann ich die Pläne nicht nachvollziehen.

Aber ich werde mich mal viel belesen.

Danke für die zwei Bücher Empfehlungen.[/quote]
 
Spätestens bei dieser Aufgabenstellung würde ich das Ganze nicht mehr mit der klassischen Analogelektronik ( eine schöne Verständnisübung, aber...), sondern mit einem Arduino angehen. Ein UNO als China-Klon kostet gerade mal 9,95, man braucht keinen GBM ( zwei Dioden und ein Schutzwiderstand für den Analogeingang reichen ), nur zwei Potis für Bremszeit und Kriechfahrt, einen Schaltkontakt und einen dicken MOSFET. Klar, drumrum noch so ein bißchen Elko und Diodenzeugs, aber die Programmfehler setzen einem dann nicht das Rauchbit. Fertige Programmbeispiele für die vorkommenden Teilaufgaben gibt's zuhauf und nur das erste Mal kostet es Zeit. Jede weitere Strecke ist ratzfatz zusammen gebaut.
 
@Andre1980
den Gleisbesetztmelder aktueller Bauart werde ich trotz meiner 'schlechten Sprache' ( für mich wieder ein gutes Beispiel, wie hirnrissig diese ganze Bewertungsfunktion ist ) mal versuchen, zu erklären. Es gibt OpAmps, die sind so gebaut, dass man an den Eingängen eine geringe negative Spannung bis zu ~ -0,5V anlegen kann und die Schaltung funktioniert trotzdem noch. Auch mache ich mir die unterschliedlichen Flussspannungen von Silizium- und Schottkydioden zu Nutze, damit eine deutlich aus dem Rauschen sich hervorhebende Spannung an den Eingängen bei Belegung des Abschnitts entsteht. Es macht einen Unterschied, ob man ~10mV ( wie in der von Dir gefundenen Schaltung ) oder ~300mV zur Verfügung hat. Je nach Polarität der Spannung wird sie den entsprechenden Verstärkereingängen über die Schottkydioden zugeführt und dann 68/69 -(wegen der Besserwisser gibt's hier die zwei Werte) fach verstärkt. Damit nicht jeder kleine Spannungssprung auf den Schienen zur Anzeige kommt, geht das Signal auf ein RC-Glied, d. h. es muss eine Mindestzeit anliegen, damit es von der nachfolgenden Schaltung als relevant erkannt wird. Die nachfolgende Schaltung ( die zweite Hälfte des OpAmps ) macht aus dem langsam ansteigenden Signal einen scharfen Spannungssprung, wenn eine Schwellspannung erreicht ist. Sie nennt man einen Schmitt-Trigger. Damit hat man am Ausgang ein Signal, das z. B. von nachfolgender Logik ausgewertet werden kann. Kurzzeitige Einbrüche im Gleissignal werden von dem RC-Glied zum Entladen des Kondensators abgefangen, das Signal muss ebenso eine Mindestzeit weg sein, bevor die Anzeige auf 'Null' geht.
 
Operationsverstärker.
Grüße Bernd
 
RC -Glied = Widerstans-(engl. Resistor)-Condensator-Kombinationen
 
Nochmal zum Schaltplan:
Anhang anzeigen 276297
Den OpAmp LM324 gibt es in verschiedenen Ausführungen und zu unterschiedlichen Preisen. Oft sind 1-3 im Namen angehangen LM324xxx. Worauf muss man achten bei der Auswahl?

Die gleiche Frage zum OpAmp LM393xxx. Worauf muss man achten?

Schalter S2. Wozu ist dieser? Zum Umschalten zwischen Analog und Digital? Geschlossen Analog? Also könnte ich diesen weglassen?

Es gibt 3 Potis (2x220 1x100? Grafik ist etwas schlecht). Welcher Poti steuert was? Ich vermute Anfahrt und Bremse. Was macht der dritte? Die Kriechfahrt?

Die Zenerdiode direkt neben dem 3. Poti kann ich nicht richtig entziffern. 7V?

Die Diode? P2000G gibt es bei Conrad nur als P2000N. Ist diese dort auch nutzbar?

4 Widerstände sind mit 1% angegeben. Bei den anderen ist die Toleranz relativ egal? Wieviel Watt sollten die Widerstände vertragen?

Für was steht eigentlich die Abkürzung PVM?

Der Kondensator ganz rechts 1knF/40v pro 1A Fahrstrom. Ist dort ein ein höherer Elko nutzbar solang er die 40V verkraftet. (Hab noch einen 4800nF rumliegen)

Was für ein Bauteil ist Links etwas höher neben dem Kondensator? Man kann die Bezeichnung schlecht lesen. IRFx541? Ist das ein MOSFET?

Auch bei den Transistoren gibt es einen weiteren Buchstaben. BC547x bzw. BC557x Worauf muss man beim Kauf achten?

Diode 1N4146(8?) ist auch durch eine andere Diode ersetzbar? Oder muss es diese "schnelle" sein?

Gibt es den Schaltplan in besserer Auflösung?

Gibt es diesen als Bausatz?

Hat diese Schaltung schonmal jemand gebaut/nachgebaut?

Worauf sollte man noch achten? Kühlkörper?

Ich vermut man braucht für jede Brems Anfahrtstrecke eine Schaltung, richtig?

Danke für Antworten

Das ist mal ein gutes Video zur Erklärung eines Operationsverstärker.
 
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