Erik Bartmann - Mit Arduino die elektronische Welt entdecken

Nun fehlt uns noch der Strom, der durch den Widerstand fließt. Wenn wir Bauteile hintereinander in einem einzigen Strompfad schalten, sprechen wir von einer Reihenschaltung, was hier offensichtlich der Fall ist. In einer Reihenschaltung‌ ist der Strom durch alle Bauteile gleich. Ein Blick in das Datenblatt des Arduino teilt uns mit, dass der maximale Strom, den ein digitaler Pin liefern kann und darf, 40mA beträgt. Dieser Wert darf nicht überschritten werden, weil der Mikrocontroller ansonsten Schaden nimmt. Aus diesem Grund begrenzen wir den Strom mit dem eingezeichneten Widerstand Rv. Nun sollte man in der Elektronik nicht unbedingt am Limit arbeiten, sondern immer etwas unterhalb des angegebenen Grenzwertes. Zur Berechnung des Widerstandes werde ich deswegen zwei unterschiedliche Stromwerte von 5mA und 10mA zur Verdeutlichung verwenden, wobei Werte zwischen 5mA und 30mA für eine LED ausreichend sind. Sehen wir uns die entsprechenden Berechnungen und die daraus resultierenden Ergebnisse einmal an:

und

Für einen passenden Widerstandswert können wir uns also Werte im Bereich zwischen 300Ω und 600Ω aussuchen. Der Ausgang des jeweiligen Arduino-Pins wird nur moderat belastet. Ein Wert von 330Ω ist für unsere Belange vollkommen ausreichend. Widerstände werden übrigens nicht in allen nur erdenklichen Größen hergestellt, sondern in unterschiedlichen E-Reihen mit bestimmten Abstufungen angeboten. Zudem sollte auf die maximale Verlustleistung‌ geachtet werden, wobei ein Wert von ¼ Watt ok ist. Passende Sortimente sind im Handel erhältlich.

Auf der folgenden Abbildung sehen wir einen Widerstand und erkennen die unterschiedlichen Farbringe. Diese Farbringe stellen eine Farbcodierung dar.

Was haben sie zu bedeuten und wie ist der Code zu entziffern? Sehen wir uns das anhand der folgenden Grafik genauer an:

Ein Widerstand besitzt in der Regel vier Farbringe. Man hat sich für diese Form der Beschriftung entschieden, da für den Aufdruck von Zahlenwerten einfach zu wenig Platz vorhanden ist. Um die Farbringe zu dekodieren, muss der Widerstand so positioniert werden, dass die drei Ringe, die am dichtesten beieinander liegen, sich auf der linken Seite befinden. Mit welchem Widerstandswert haben wir es denn hier zu tun?

Wenn wir uns die ermittelten Werte hintereinander aufschreiben, ist das Ergebnis leicht abzulesen: 4700 entsprechen 4,7KΩ. Der Toleranzwert gibt Aufschluss über die Güte: Je kleiner er ist, desto genauer hält sich der Widerstandswert an seine Vorgaben. Wie bin ich aber zu diesen Werten gekommen? Ganz einfach! In der folgenden Tabelle finden wir die unterschiedlichen Farben mit den entsprechenden Werten zur Berechnung eines Widerstandswertes:

Tabelle 3: Farbcodierung der Widerstände
Farbe	1. Ring	2. Ring	3. Ring	4. Ring
Schwarz	x	0	10 0= 1
Braun	1	1	10 1= 10	+/- 1%
Rot	2	2	10 2= 100	+/- 2%
Orange	3	3	10 3= 1.000
Gelb	4	4	10 4= 10.000
Grün	5	5	10 5= 100.000	+/- 5%
Blau	6	6	10 6= 1.000.000	+/- 0,25%
Violett	7	7	10 7= 10.000.000	+/- 0,1%
Grau	8	8	10 8= 100.000.000	+/- 0,05%
Weiß	9	9	10 9= 1.000.000.000
Gold	-	-	10 -1= 0,1	+/- 5%
Silber	-	-	10 -2= 0,01	+/- 10%

Die Schaltzeichen, also die Symbole, die in den Schaltplänen verwendet werden, sehen wie folgt aus, wobei sich Unterschiede zwischen der deutschen DIN- und der amerikanischen ANSI-Norm ergeben:

Abb. 7:Die Schaltzeichen eines Widerstandes

Auf das Ohm-Zeichen (Ω) wird bei der Darstellung in der Regel verzichtet, wobei bei Werten, die kleiner als 1Kilo-Ohm (1000Ohm) sind, lediglich die nackte Zahl genannt wird und bei Werten ab 1KΩ ein K für Kilo bzw. ab 1MΩ ein M für Mega angehängt wird. Hier ein paar Beispiele:

Die maximale Verlustleistung der Widerstände, die wir für unsere Arduino-Projekte benötigen, beträgt 1/4-Watt. Es handelt sich in allen Fällen um Kohleschichtwiderstände. Sie sind auch billiger als die Kollegen aus der Metallfilmabteilung. Widerstände gibt es in allen möglichen Größen und Farben und je größer beziehungsweise dicker sie sind, desto größer ist auch die Verlustleistung.

So, das war dein erstes Projekt, das du mit dem Arduino gemacht hast! Du hast eine LED und einen passenden Widerstand an das Arduino-Board angeschlossen und hast über den Sketch die LED in einem von dir bestimmten Rhythmus blinken lassen. Wenn du die LED erfolgreich zum Blinken gebracht hast, kannst du bereits stolz auf dich sein! Wenn du es dir zutraust, dann wage dich auch noch an folgendes Thema heran. Das Thema PWM wird dir immer wieder in deiner Bastlerkarriere begegnen. Wenn du es jetzt nicht auf Anhieb verstehst, beschäftige dich später erneut mit diesem Thema.