OpenUp Rasierer zerlegen und analysieren

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OpenUp: Rasierer zerlegen

OpenUp Rasierer zerlegen und analysieren

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Elektronik

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OpenUp: Rasierer zerlegen

Unter dem Label „OpenUp“ wollen wir künftig elektronische Geräte zerlegen und analysieren.
Dies soll helfen, Geräte besser verstehen zu lernen und auf den ersten Blick zu sehen, welche Bauteile(-Gruppen) auf der Platine welche Aufgaben übernehmen.

Beginnen wollen wir mit einem elektrischen Akku-Rasierer, der mit Nickel-Cadmium-Zellen (Ni-Cd) läuft.

Nebenbei: Wenn Ihr so einen Rasierer reparieren wollt, weil die Akkus im Laufe ihres Lebens nicht mehr richtig funktionieren, könnt Ihr problemlos die heutzutage verwendeten Nickel-Metallhydrid-Zellen (Ni-Mh) verwenden.

Es ist nur darauf zu achten, dass die mA-Leistung der Akkus nicht zu weit weg von den Originalen ist, denn sonst dauert das vollständige Aufladen natürlich sehr viel länger. Andererseits hat man natürlich auch eine längere Laufzeit. 🙂

 

Aufbau des Rasierers

Der Aufbau dieser Rasierer ist immer gleich. Ein Motor, ein Schalter, ggf. Diode, Lastwiderstand, ggf. Leuchtdiode und Vorwiderstand und natürlich die Akkuzellen.

Auf dem folgenden Bild seht Ihr den Aufbau:

OpenUp: Rasierer zerlegen

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Links unten ist der Einschalter zu sehen, dann folgt die Diode, die als Verpolungsschutz dient, und ein Lastwiderstand, auf den wir später nochmal zu sprechen kommen.

Zwischen den beiden gelben Akkus (1.2 V 600 mAh) seht Ihr unter dem roten Kabel noch einen Vorwiderstand und die dazu passende rote LED.

Dann noch links den Motor und rechts die Kontakte zum Aufladen.

Der schwarze darunter liegende Block – ein Printtrafo – dient als Netzteil. Primärseitig anschließbar an 220-240 V Wechselspannung und Sekundärseitig, also am Endverbraucher 2,1 V Gleichstrom mit einer maximalen Belastbarkeit von 0,1 Ampere.

Moment, wenn wir jetzt aber mal rechnen: zwei Akkus á 1.2 V ergeben doch 2.4 V? Unser Netzteil liefert doch aber laut Aufdruck nur 2.1 V? Da fehlen ja 0.3 V?

Messen wir mal das „Netzteil“ mit einem Multimeter aus:

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Wir sehen, dass es unbelastet 2,9 V – 3,0 V Ausgangsspannung liefert. Knapp kalkuliert vom Hersteller, aber es reicht.

 

Dimensionierung des Lastwiderstands

Wollen wir mal sehen, ob der Lastwiderstand auch korrekt berechnet wurde.
Hierfür gibt es eine Formel:

RLast = (VStromquelle – VVerbraucher/Akku) / AVerbraucher

Der Strom des Verbrauchers ist bekannt durch das Netzteil, welches 0,1 A liefert.
Rechnen wir:

RLast = (2,9V – 2,4V) / 0,1 A = 5 Ohm

Der Widerstand ist – hoffentlich kann man das auf dem Foto erkennen – etwas größer als die regulären 1/4 W (250 mW)-Kohleschichtwiderstände.

Da der Lastwiderstand beim Laden die überschüssige Energie in Wärme umsetzt, wird er natürlich warm, bzw. heiß.

Um im Vorfeld zu berechnen wie viel Watt der Lastwiderstand verbraten muss, gibt es auch eine Formel:

U * I = Watt

Damit hätten wir:

2,9 V x 0,1 A = 0,29 W

Wir würden also den Maximalwert eines 0,25 W-Widerstandes um 0,09 W zusätzlich erhitzen. Das würde nicht lange gutgehen, bis er kaputtgeht.
Also brauchen wir mindestens einen 0,5 W-Widerstand. Mit 0,29 W belasten wir ihn mit etwas mehr als 50% und somit bleibt er temperaturtechnisch im Normalbereich.

Kleiner Nachtrag:
Normalerweise beträgt die Ladespannung eines Ni-Cd-Akkus 1,45 V (2 Zellen = 2,9 V und nicht nur 2,4 V). Hier beträgt die Spannung beim Laden nach dem 5 Ohm Widerstand genau 2,4 V.

Dimensionierung des Vorwiderstands der LED

Der Vorwiderstand für die Leuchtdiode hat den Wert von 220 Ohm.
Wie berechnen wir das?
Auch hier wieder das ohmsche Gesetz:

R = U / I

Die Leuchtdiode ist mit dem Pluspol des Ladestifts verbunden und leuchtet, wenn der Schalter auf AUS steht und eine Spannungsquelle an den Ladestiften anliegt.
Mit dem Multimeter können wir testen, ob auf der Plusstrecke der LED bis zum Pluspol-Ladestift ein Strom fließt (rechtes Bild). Wenn er das tut, zeigt das Multimeter „0“ an, andernfalls läuft die Anzeige gegen Unendlich (linkes Bild).

OpenUp: Rasierer zerlegen

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Also ist unsere Spannung U = 2,9 V.
Die LED dürfte standardmäßig 20 mA verbrauchen, also wäre I = 0,020 A.

R = 2,9 V / 0,02 A = 145 Ohm

Verbaut ist ein 220 Ohm-Widerstand.
Damit lässt der Hersteller die LED nicht am Limit leuchten. Pi mal Daumen müssten das 13, 14 mA sein, mit der die LED betrieben wird.

Der verwendete Motor dürfte mit einer Spannung im Bereich von 2 V – 6 V betrieben werden können.

Und das ist das Ganze Geheimnis des Innenlebens eines Rasierers.

Moderne Geräte die mit Lithium-Ionen-Akkus laufen, funktionieren ganz genau so. Einziger Unterschied: Es gibt zusätzlich eine extra Li-Ion-Ladeschaltung, damit die Zellen nicht weiter aufgeladen werden, wenn sie vollständig geladen sind, damit sie nicht explodieren.

 


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