Z-Dioden-Tester mit dem NE555

Zenerdioden bzw. Z-Dioden sind eine sehr praktische Sache, wenn es darum geht, eine elektrische Spannung mit einfachen Mitteln zu stabilisieren. Es gibt diese Dioden mit sehr vielen verschiedenen Spannungswerten. Leider sind sie oft so klein, dass man die aufgedruckten Spannungswerte fast gar nicht erkennen kann. Außerdem möchte man ja vor deren Einsatz wissen, ob die Zenerdiode überhaupt noch funktioniert. Besonders gilt dies dann, wenn man das Bauteil aus einer alten Platine ausgelötet hat.

Einfache Schaltung zur Spannungsstabilisierung mithilfe einer Z-Diode. Mit einer solchen Schaltung lassen sich nur Spannungen mit geringen Ausgangsströmen stabilisieren. Der Widerstand ist erforderlich, um die Z-Diode nicht zu überlasten, indem die entsprechende Stromstärke durch das Bauteil begrenzt wird. Diese hängt unter anderem von der Höhe der Eingansspannung und dem Spannungswert der Z-Diode ab.

Schaltbild des Z-Dioden-Testers mit dem NE555. Bild zum Vergrößern bitte anklicken.
Schaltbild des Z-Dioden-Testers mit dem NE555. Bild zum Vergrößern bitte anklicken.

Hier ist eine einfach aufzubauende Schaltung zu sehen, mit deren Hilfe sich Z-Dioden recht einfach überprüfen lassen. Dabei kann man quasi zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: Die Z-Diode kann auf ihre Funktion getestet werden. Außerdem ist deren Spannungswert mithilfe eines einfachen Spannungsmessers feststellbar. Dieser wird einfach am Ausgang der Schaltung zusammen mit dem Bauteil angeschlossen, wie es auch im Schaltbild zu sehen ist.

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Zur Funktion dieser Schaltung


Diese Schaltung arbeitet mit einer Spule, die hier als eine Art magnetischer Energiespeicher dient. Sie wird in schneller Folge mit einer Spannung "aufgeladen". Beim Wegnehmen der Betriebsspannung wird eine sogenannte Selbstinduktionsspannung erzeugt, die viel höher ist als die ursprüngliche Ladespannung, die durch den Transistor geschaltet wird. Diese Induktionsspannung fließt durch die Diode D1 und lädt den Elektrolytkondensator C2 nach und nach bis zu einer relativ hohen Spannung von mehr als 50 Volt auf. Dieser sollte natürlich solche hohen Spannungen auch vertragen. Wegen der Diode D1 kann der Strom nicht mehr zurückfließen. Der Transistor wird angesteuert durch das Timer-IC NE555, dass mit einer geringen Außenbeschaltung als astabiler Multivibrator arbeitet.

Wird nun eine Z-Diode mit dem Ausgang dieses einfachen Spannungswandlers verbunden, regelt diese die Spannung auf den eigenen Spannungswert herunter. Überlastet werden kann die Z-Diode nicht, da die Stromstärke am Ausgang der Schaltung außerst niedrig ist.

Wichtig: Die Z-Diode muss vor dem Einschalten der Betriebsspannung angeschlossen werden, da der bis über 50 Volt aufgeladene Elektrolytkondensator sonst die Diode beschädigen kann. Außerdem sind Spannungen in dieser Höhe nicht ungefährlich. Der zum Kondensator parallelgeschaltete Widerstand R3 dient übrigens dazu, den Kondensator nach dem Ausschalten der Eingangsspannung wieder langsam zu entladen, sollte die Schaltung doch einmal ohne Z-Diode betrieben werden. Die maximale Höhe der Ausgangsspannung hängt im Wesentlichen von der verwendeten Spule ab. Ich habe eine selbstgewickelte Spule mit etwa 100 Windungen auf einem Ferritkern verwendet. Es können auch andere NPN-Leistungstransistoren eingesetzt werden.

Aufbau der Schaltung auf einem Breadboard. Das Messgerät zeigt die Ausgangsspannung ohne Diode.
Aufbau der Schaltung auf einem Breadboard. Das Messgerät zeigt die Ausgangsspannung ohne Diode.

Die maximale Ausgangsspannung der Schaltung ohne angeschlossene Z-Diode liegt weit über 50 Volt. Die Ausgänge sollten besser nicht berührt werden.

Die Ausgangsspannung der Schaltung mit angeschlossener 5,6-Volt-Z-Diode.
Die Ausgangsspannung der Schaltung mit angeschlossener 5,6-Volt-Z-Diode.

Die mit der Schaltung verbundene Z-Diode regelt die Ausgangsspannung auf den Spannungswert des Bauteils herunter. Sie muss übrigens in Sperrichtung betrieben werden, wie dies bei Z-Dioden üblich ist. Es können Z-Dioden bis zu einem Spannungswert von etwa 50 Volt getestet werden.

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