Elektronische Systeme, Signale, Bauteile und Sensoren

**Elektronische Systeme und ihre Funktion**

Ein elektronisches System ist ein Gerät, das Informationen aus der Außenwelt (Ton, Licht usw.) erfasst. Diese Informationen werden in elektrische Signale umgewandelt, verarbeitet und schließlich in eine andere Energieform umgewandelt, um eine bestimmte Wirkung zu erzielen.

**Arten von Signalen**

**A) Analoges Signal**

Ein analoges Signal ist ein kontinuierliches Signal, das unendlich viele verschiedene Werte annehmen kann.

**B) Digitales Signal**

Ein digitales Signal ist ein diskretes Signal, das nur zu bestimmten Zeitpunkten existiert. Es kann nur bestimmte Werte annehmen und wird in der Regel binär übertragen.

**Elektrische Bauteile**

**Kondensatoren**

Ein Kondensator besteht aus zwei parallelen Metallplatten, zwischen denen sich Luft oder ein anderes Material als Dielektrikum befindet. Seine Funktion ist es, Elektronen zu speichern und bei Bedarf abzugeben. Die Energiemenge, die ein Kondensator speichern kann, wird als Kapazität bezeichnet und in Farad gemessen. Das Verhalten eines Kondensators hängt von der Art der Energie ab, die er erhält:

• Gleichstrom (DC): Der Strom fließt, während der Kondensator geladen wird, aber der Stromfluss wird blockiert, wenn der Kondensator vollständig geladen ist.
• Wechselstrom (AC): Der Kondensator ermöglicht den Fluss von Wechselstrom.

**Spulen**

Eine Spule ist ein elektrisches Bauteil, das ein Magnetfeld erzeugt, wenn Strom durch sie fließt. Umgekehrt kann eine Spule auch elektrischen Strom erzeugen, wenn sie einem sich ändernden Magnetfeld ausgesetzt wird. Dieses Phänomen wird als magnetische Induktion bezeichnet. Induktivität tritt auf, wenn eine Spule durch ihren eigenen Stromfluss ein Magnetfeld in sich selbst erzeugt.

**Transistoren**

Ein Transistor ist ein Halbleiterbauelement, das als Verstärker oder Schalter für elektrische Signale verwendet wird. Bipolare Transistoren bestehen aus drei Schichten:

• Basis: Die mittlere Schicht.
• Emitter und Kollektor: Die beiden äußeren Schichten, die durch eine Elektrode mit der Basis verbunden sind.

Es gibt zwei Arten von Bipolartransistoren:

• NPN-Transistoren: Bestehen aus einer P-Halbleiterschicht zwischen zwei N-Halbleiterschichten.
• PNP-Transistoren: Bestehen aus einer N-Halbleiterschicht zwischen zwei P-Halbleiterschichten.

Die Funktionsweise eines Transistors basiert darauf, dass ein kleiner Strom an der Basis einen viel größeren Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor ermöglicht. Kleine Schwankungen des Basisstroms führen zu großen Schwankungen des Kollektorstroms.

**Betriebsarten von Transistoren**

• Sperrbetrieb (Cut-off): Wenn kein Strom an die Basis angelegt wird, fließt kein Strom zwischen Kollektor und Emitter.
• Sättigungsbetrieb: Wenn die Basis genügend Strom erhält, fließt der maximale Strom zwischen Kollektor und Emitter.
• Aktiver Betrieb: Wenn die Basis weniger als den Sättigungsstrom erhält, arbeitet der Transistor als Verstärker.

**Sensoren**

Ein Sensor ist ein Gerät, das Ereignisse in der Umgebung erkennt und bei Eintreten eines bestimmten Ereignisses ein Signal auslöst. Sensoren wandeln physikalische Signale in elektrische Signale um.

**LEDs (Leuchtdioden)**

LEDs wandeln den durch sie fließenden elektrischen Strom in Licht um. Im Gegensatz zu Glühbirnen, die einen Teil der Energie in Form von Wärme abgeben, wandeln LEDs den größten Teil der Energie in Licht um. Sie werden häufig als Signallampen verwendet.