Da ist er, quasi der Endgegner unter den Bauteilen: Der CMOS-IC
Legendenumwoben, das „wichtigste Bauteil des Kalenders“ und auch hier in den Kommentaren wurde schon zuhauf gewarnt vor Statik und platzenden CMOS.
Alles ganz easy sagt Conrad, Schutzschaltungen so weit das Auge reicht, nur die Beinchen müssen in Form gedrückt werden.
Ich hab auch dieses Jahr ganz unwissend und entspannt alles einfach angetatscht und gerade gebogen, mein Chip hat es wohl überstanden. Manchmal ist ignorance eben doch bliss.
Das Ergebnis ist auch heute eine leuchtende LED, wenig überraschend. Am Ende der Versuchsbeschreibung werden wir mit einem Zusatzexperiment geködert. Einen Draht abziehen und schon wird das Ergebnis (also LED an / aus) per Zufall generiert. Durch Finger in die Nähe halten soll sich der Zustand ändern.
Vielleicht bin ich ja per se anti-statisch, aber bei mir funktioniert es nicht. Hat aber auch schon im letzten Jahr nicht geklappt.
Lassen wir uns überraschen was der Heilsbringer uns in den nächsten Tagen bescheren wird. Die Schaltplanzeichnung des CMOS ist auf jeden Fall schon mal großes Tennis.
Also wenn ich den Draht da am Minuspol in Position 10 abziehe und dann mit dem Finger auf die kleine Drahtbrücke zwischen Pin 1 und 2 drücke, geht die LED an. Manchmal geht sie dann auch von alleine nach dem Loslassen wieder aus. Mit b´Bewegen der Platine passiert aber auch was. Man kann sie sogar auspusten. 🙂
Die Erklärungen zum NAND-Gatter sind für Laien wie mich leider sehr dürftig. Ich wollte, nachdem die LED erfolgreich leuchtete, gerne mal an dem IC das irgendwie so schalten, dass sie aus bleibt. Dann würde ich vielleicht auch verstehen, wie das Ding funktioniert. Irgendwie dachte ich ja, NAND heißt NOT AND und damit bei zwei angeschlossenen Eingängen 0, also aus ( 1 & 1 = 1 und das umgedreht, wegen NOT macht 0). Aber beide Eingangs-Pins sind ja über die kleine Drahtbrücke miteinander verbunden und damit, so wie ich das verstehe, mit dem Minuspol verbunden und damit angeschaltet kombiniert mit dem NOT kommt auf ausgeschaltet und die LED sollte dunkel bleiben. Aber das tut sie ja nicht und die Schaltung ist in der Anleitung ja genauso beschrieben. Sie leuchtet und sie sollte ja auch leuchten, aber mir erschließt nicht nicht warum bzw. wie genau dieser CMOS-IC da mitspielt.
Kann man mit den zur Verfügung stehenden Teilen irgendwie noch andere Schaltzustände erzeugen? Vielleicht kapiere ich’s ja dann irgendwann.
Vielleicht wird das hier ja noch so eine Art Adventskalender-Selbsthilfegruppe. 🙂
Für alle, die mit NAND nichts anfangen können:
NAND steht für ein negiertes AND, also eine negierte UND-Schaltung.
Betrachtet man die Wahrheitstabelle von UND:
a b –> z
0 0 –> 0
0 1 –> 0
1 0 –> 0
1 1 –> 1
und negiert diese, erhält man die Logik des NAND-Bausteins:
a b –> z
0 0 –> 1
0 1 –> 1
1 0 –> 1
1 1 –> 0
Durch die Kopplung beider Eingänge erfüllt der NAND-Baustein allerdings nur eine Negierungsfunktion.
Eine Anmerkung am Rande: Auch ich möchte noch nicht in die nächsten Tage schauen, vermute aber einfach mal, dass wir noch auf weitere logische Funktionen (AND, OR, NOR) stoßen werden. Die kann man nämlich alle auf NAND reduzieren.
Hallo Diege,
du hast Recht. NAND heist „NOT AND“. Nur entspricht Minus nicht 1, sondern 0.
AND wäre so:
Eingang A, Eingang B => Ausgang
1,1 => 1
1,0 => 0
0,1 => 0
0,0 => 0
Bei NAND dreht sich alles um:
1,1 => 0
1,0 => 1
0,1 => 1
0,0 => 1
In der Schaltung von Tag 4 sind die beiden Eingänge gemeinsam an Minus angeschlossen (also 0). Dadurch wird der Ausgang 1 und die LED leuchtet.
Um die LED sicher aus zu bekommen musst du die beiden Eingänge auf 1 schalten. AND ergibt dann 1 und NAND damit 0. Die LED ist aus.
Um damit zu spielen, entferne einfach die Drahtbrücke von IN1A zu IN2A und baue lange Drahtbrücken ein. Die kannst Du jetzt abwechselnd auf + und – klemmen und so alle Schaltzustände durchspielen.
Hier mal ein Foto vom „Umbau“:
Jetzt hast Du eine Drahtbrücke für jeden der beiden Anschlüsse und kannst sie nun in allen Kombinationen auf + oder – packen:
Links auf Minus, Rechts auf Minus => Lampe an (original-Aufbau)
Links auf Plus, Rechts auf Minus => Lampe an
Links auf Minus, Rechts auf Plus => Lampe an
Links auf Plus, Rechts auf Minus => Lampe aus (mein Foto)
Cool! Danke. So macht macht das gleich viel mehr Spaß, wenn man das ein bisschen verstanden hat. Das mit dem Pluspol und dem Minuspol war mir also noch nicht klar.
Minus zählt also als 0 und Plus als 1. Das heißt, es gibt nur eine Möglichkeit, die Lampe mit dieser Schaltung auszumachen: 2 Mal den Pluspol an die Eingänge, das macht 1 AND 1 = 1 und das durch das NOT umgedreht macht 0, also Lampe aus. Du hast dich nämlich oben vertippt, nur falls hier jemand verwirrt ist, nochmal die Berichtigung 😉
Ich hätte dann noch eine Frage: Woher bezieht die LED eigentlich ihren Strom? Ich verstehe die Eingänge IN1A und IN2A nur als Signalgeber, aber die LED leuchtet eigentlich durch den Strom aus VDD oder VSS, oder?
Beispiel:
a) Mit IN1A minus und IN2A minus leuchtet die LED. Die LED ist mit dem Minuspol direkt verbunden, der Pluspol wird dann am Ausgang OUTA quasi aus VDD angeschaltet? Mache ich nur die Stromversorgung am Minuspol an Position 15 für VSS ab, bleibt die LED an. Ziehe ich aber die Stromversorgung am Pluspol an Position 10 für VDD ab, geht sie aus.
c) Mit IN1A plus und IN2A minus leuchtet die LED. Ziehe ich eine der beiden Pole an VDD oder VSS ab, leuchtet die LED weiter, ziehe ich auch den zweiten Draht ab, sodass weder VDD noch VSS angeschlossen sind, leuchtet die LED dunkler und der IC wird schnell heiß (habe ich nicht lange gemacht, bestimmt kann ich mir das Ding dadurch kaputt machen). Eigentlich dachte ich ja, dass VSS abziehen bei dieser Schaltung ja generell nichts bewirkt, da die LED ja direkt mit dem Minuspol verbunden ist.
Also fehlt der Strom an einem der beiden Anschlüsse VDD oder VSS der „Stromversorgung“ am IC, wird aber über einen Eingang der fehlende Pol angeschlossen (und die NAND-Verknüpfung ergibt natürlich 1) leuchtet die LED mit selber Helligkeit trotzdem. Der IC wird nicht heiß.
Habe ich sowohl Plus als auch Minus jeweils an den Eingängen und ziehe einen Pol von VDD oder VSS ab, leuchtet die LED genauso hell, ohne dass der IC heißt wird. Ziehe ich sowohl VDD als auch VSS ab, geht anscheinend der Strom irgendwie komplett über die Eingänge und der IC wird heiß.
Viele Fragen, ich hoffe, das ist nicht zu viel verlangt. Naja, die Fälle mit der unsachgemäßen Benutzung des ICs muss man vielleicht nicht verstehen, vielleicht sollte ich einfach VSS und VDD immer dran lassen. 😀
Ich habe noch ein bisschen mehr rumgespielt und vermute meinen „Experimenten” nach zu Urteilen, dass die zwei NAND-Schaltungen unten sich leicht von den zwei NAND-Schaltungen oben unterscheiden. Unten kann aus den Ausgängen OUTA und OUTB nur der Pluspol aus VDD rauskommen und oben aus OUTC und OUTD nur der Minuspol, der an VSS angeschlossen ist. Stimmt das?
Wo genau hab ich micht vertippt? Kann den Fehler irgendwie nicht finden (außer bei Deinem Namen, sorry)
Zur Frage der Versorgung der LED (bin mir auch nicht 100%ig sicher. Wenn ich also Quatsch erzähle, möge man mich korrigieren)
Die Eingänge dienen nur als Schalteingänge. Die Versorgungsspannung kommt über VDD. Wenn die Eingänge also beide 0 sind, schaltet der IC den Ausgang und dort liegt dann VDD an und darüber wird dann die LED versorgt. Warum Du aus Deinem IC eine Heizung machst, wenn Du VSS und VDD abziehst, weiß ich nicht. Hört sich aber nach einem Weg an, den Chip in den Siliziumhimmel zu schicken 😉
Deine letzte Schlussfolgerung kann ich nicht nachvollziehen. Das müsste alles gleich funktionieren. Nur sind die Anschlussbeinchen alle für jeden Eingang etwas anders. Das Schaltbild auf Seite 5 in der Anleitung zeigt das eigentlich ganz gut.
Ah, da hast du Recht. An den Ausgängen kommt stets VDD raus, d. h. wenn ich oben die LED irgendwo reinstecke, muss ich entsprechend längere Drahtbrücken vom Minuspol unten zur Kathode der LED bauen.
Zu deinem Fehler, du hast geschrieben:
„Links auf Plus, Rechts auf Minus => Lampe aus (mein Foto)”
Muss heißen: Links auf Plus, Rechts auf Plus. Ist ja auch auf dem Foto zu sehen.
Danke, durch eure Erklärung habe ich es kappiert.