Würde mir jemand grob beschreiben, wie ein vereinfachtes Ersatzschaltbild eines Desktop-Computers aussieht? Ist das mit einer Parallelschaltung aus einem Lehrbuch vergleichbar?
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Maja schrieb: > wie ein vereinfachtes > Ersatzschaltbild eines Desktop-Computers aussieht? meinst du so etwas? https://www.alamy.de/desktop-pc-symbol-line-style-icon-design-ui-abbildung-der-desktop-pc-symbol-piktogramm-isoliert-auf-weiss-fertig-in-web-design-anwendungen-software-druck-verwenden-image209179740.html
Ich möchte die Leistungsaufnahme eines Desktop-PCs handschriftlich berechnen und das Ersatzschaltbild aufzeichnen. Die einzelnen Hardwarekomponenten, die über das Netzteil mit Strom versorgt werden, sollen darin als Ohmsche Widerstande vorkommen.
Maja schrieb: > Ich möchte die Leistungsaufnahme eines Desktop-PCs handschriftlich > berechnen und das Ersatzschaltbild aufzeichnen. Die einzelnen > Hardwarekomponenten, die über das Netzteil mit Strom versorgt werden, > sollen darin als Ohmsche Widerstande vorkommen. Das wird so einfach nicht funktionieren. Die Stromaufnahme einer CPU hängt vom Umschalten der Transistoren und damit von der aktuellen Rechenlast und Taktfrequenz ab. Die übrigen Komponenten eines PCs hängen zwar parallel am Netzteil aber sind auch nur bedingt durch ohmsche Widerstände zu modellieren. Du kannst z.B. den Verbrauch der einzelnen Komponenten aus dem Datenblatt nehmen und addieren. Was ist denn das Ziel der Aktion? Netzteil auslegen? Energie sparen?
Baendiger schrieb: > Du kannst z.B. den Verbrauch der einzelnen Komponenten aus dem > Datenblatt nehmen und addieren. Was ist denn das Ziel der Aktion? Ja genau. Das ist Ziel meiner Aktion, nur wollte ich gern ein Erstzschaltbild dazuzeichnen. Man muss später die Sache nicht 1:1 auf die Realität übertragen können.
Maja schrieb: > Ich möchte die Leistungsaufnahme eines Desktop-PCs handschriftlich > berechnen und das Ersatzschaltbild aufzeichnen. Zu welchem Zeitpunkt, mit welchen Programmen die seit wann wie lange laufen und auf wie vielen Kernen mit welcher Grafikkarte in welcher Auflösung und welchem Modus als Video oder nicht und wenn ja in welcher Framerate? Welche Thermal Design Power hat der Prozessors, welchen Wirku ngsgrad das Netzteil usw. Dann kommt noch hinzu das ein "PC" eine Spezifikation ist und kein Produkt. Somit gibt es keinen "PC" und auch kein Ersatzschaltbild.
@Tobi ich kann auch einem Viertklässler den Wasserkreislauf erklären, ohne dabei die Fallgeschwindigkeit eines Regentropfens zu berücksichtigen. Wie schon erwähnt, müssen die Werte nicht der Realität entsprechen. Es geht um das Ersatzschaltbild; das grundlegende Schema, das zeigt, wie die einzelnen Hardwarekomponenten elektronisch miteiander verbunden sind.
Maja schrieb: > Wie schon erwähnt, müssen die Werte nicht der Realität entsprechen. Es > geht um das Ersatzschaltbild; das grundlegende Schema, das zeigt, wie > die einzelnen Hardwarekomponenten elektronisch miteiander verbunden > sind. Dann sind eigentlich nur die einzelnen Spannungsebenen des Netzteils relevant und welche Komponenten mit welcher Leistung wo dranhängen. Gliederung der Komponenten: - Mainboard + CPU (das auseinanderzunehmen wird sehr aufwendig) - Grafikkarte - weitere PCI-Karten - Festplatten / SSDs - Lüfter - Peripheriegeräte auch? Hast du dir das so vorgestellt? Du solltest nochmal ein Paar Hintergründe erklären, wenn du sinnvolle Hilfe bekommen willst...
Maja schrieb: > wie die einzelnen Hardwarekomponenten > elektronisch miteiander verbunden sind. Bis zu welchem "Level" willst du das denn runter brechen? ein "typischer" Rechner besteht aus Grundgehäuse, Monitor, Tastatur und Maus. Ja, als Ersatzschaltbild kann man das irgendwie als "parallel" angeschlossen gelten lassen. Wobei Maus, Tastatur und Rechner eine Einheit bildet, und der Monitor parallel zum Rechner angeschlossen ist. Besorg dir also ein Piktogramm, auf dem diese 4 Komponenten dargestellt sind, und schreib dran: Maus 50 Milli-Watt (5 Volt Gleichspannung, 10 Milli-Ampere) Tastatur 100 Milli-Watt (5 Volt Gleichspannung, 20 Milli-Ampere) Rechner 115 Watt (230 Volt Wechselspannung, 500 Milli-Ampere) Monitor 11.5 Watt (230 Volt Wechselspannung, 50 Milli-Ampere) Falls deine Schüler durch Spannung und Strom-Angaben verwirrt sein sollten, dann belasse es bei den Watt-Angaben
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Es ist manchmal echt frustrierend. Bildungspolitisch wird immer wieder gefordert, dass die Unterrichtsinhalte die Lebenswelt der Schüler aufgreifen müssen. Meine Kids interessieren sich überwiegend fürs Zocken. Wenn wir nun ihr eingeführtes Lehrbuch aufschlagen, sehen wir als Erstes eine Schaltung mit Widerständen und Verbrauchern. Weil die Klasse ein zusammengewürfelter Haufen ist mit unterschiedlicher Vorbildung, weiß nicht jeder, was man damit anfangen kann. Bringt man jetzt aber die Lebenswelt - damit meine ich das Zocken am PC und damit verbunden die Rechner-Hardware und ihre elektronischen Eigenschaften - mit ins Spiel, dann ist wiederum alls so komplex, dass es sich für den Unterricht nicht eignet.
Dann nimm doch (Glüh)-lampen, ggf. unter Berücksichtigung dass verschiedene Räume eine unterschiedliche Anzahl an Lampen haben: * Das Klo hat nur eine * der lange Flur braucht mind. zwei * im Wohnzimmer gibts ein paar Deckenspots * das Esszimmer hat Deckenspots und eine separate für den Esstisch * in der Küche kommt noch die Beleuchtung der Arbeitsfläche dazu * usw, usf....
Maja schrieb: > grob beschreiben mehrere Kästchen. unter anderem jeweils beschriftet mit CPU, RAM, Massenspeicher, Stromversorgung. Und diese Kästchen sind mit Linien miteinander verbunden. die einzige Parallelschaltung die mir dabei grad einfällt: alle diese Kästchen sind parallel an 5V und oder 12V angeschlossen. :-]
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Vielleicht ist das ein Anfang als Übersicht: https://www.pcgameshardware.de/Mainboard-Hardware-154107/Specials/LGA1200-CML-PCHs-1348993/galerie/3389644/
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Maja schrieb: > Es ist manchmal echt frustrierend... Bringt man > jetzt aber die Lebenswelt - damit meine ich das Zocken am PC und damit > verbunden die Rechner-Hardware und ihre elektronischen Eigenschaften - > mit ins Spiel, dann ist wiederum alls so komplex, dass es sich für den > Unterricht nicht eignet. Das ist das Problem, wenn Kinder mit komplexen Technologien aufwachsen, die sie unmöglich verstehen können. Rein Pädagogisch gesehen wäre es sinnvoller, wenn man sich Schrittweise hinein steigert: Bauklötze -> Lego -> Glühlampen -> Leuchtdioden -> Relais -> Transistoren -> Logik-IC's -> Arduino Module -> auf Lochraster Löten -> eigene Platinen entwerfen -> PC benutzen -> PC programmieren sinnvoller. Doch die Kids wollen gleich ganz oben Anfangen. Dass Babies im Kinderwagen schon mit Mamas Smartphone spielen bewirkt, dass viele Kids sich nicht mehr für eine blinkende LED oder ein klapperndes Relais begeistern können. Sie wollen direkt 3D Action Shooter programmieren oder eigene Smartphones bauen, merken aber schnell, dass es bis dahin noch ein sehr langer Weg ist. So mancher scheitert bereits daran, den Dateimanager zu benutzen weil er Konzept des Dateisystem nicht schnell genug begreift (ist eine Frage der Aufmerksamkeitsspanne). Nur wenige Kinder akzeptieren den langen Weg als Notwendigkeit und machen trotzdem weiter. Die meisten hören schon nach dem ersten Scratch Projekt auf, obwohl sie das Konzept dahinter durchaus verstanden haben. Mit Scratch und Arduino findet man aber ruck-zuck heraus, bei wem sich eine Förderung in Richtung IT lohnt, und wo es Zeitverschwendung wäre. Unter 20 Kindern ist meist eine oder einer, der auffällig konzentriert arbeitet und kluge Fragen stellt
Wobei es Netzteilkalkulatoren gibt: https://www.bequiet.com/de/psucalculator. Denen muss ja auch irgendein primitiver Algorithmus zugrunde liegen, aus dem man dann eine einfache Sachaltung ableiten kann. Das ist doch schon nahe dran am Thema Zocken.
Maja schrieb: > Es ist manchmal echt frustrierend. Bildungspolitisch wird immer wieder > gefordert, dass die Unterrichtsinhalte die Lebenswelt der Schüler > aufgreifen müssen. Meine Kids interessieren sich überwiegend fürs > Zocken. Wenn wir nun ihr eingeführtes Lehrbuch aufschlagen, sehen wir > als Erstes eine Schaltung mit Widerständen und Verbrauchern. Weil die > Klasse ein zusammengewürfelter Haufen ist mit unterschiedlicher > Vorbildung, weiß nicht jeder, was man damit anfangen kann. Bringt man > jetzt aber die Lebenswelt - damit meine ich das Zocken am PC und damit > verbunden die Rechner-Hardware und ihre elektronischen Eigenschaften - > mit ins Spiel, dann ist wiederum alls so komplex, dass es sich für den > Unterricht nicht eignet. Wie alt sind die Kids? ...Aber das hört sich doch alles ganz verdächtig nach
an. Also war deine Idee, dass du "Alltagsdinge" wie PC-Komponenten verwendest um den Bezug herzustellen? ... Da eine reine Widerstandsschaltung zu "uninteressant" auf die Schüler wirkt?
Maja schrieb: > Parallelschaltung aus einem Lehrbuch vergleichbar 1. Maindmap der PC-Einzelteile 2. Dann male eine großen Kasten und schalte darin alle PC-Stromverbraucher parallel:CPU, RAM, Maus Tastatur, HDD , LED... 3.Ordne sie der richtigen Spannung zu! 4. Das Netzteil https://de.wikipedia.org/wiki/PC-Netzteil
Maja schrieb: > Würde mir jemand grob beschreiben, wie ein vereinfachtes > Ersatzschaltbild eines Desktop-Computers aussieht? ---===L===----[ R ]-----
Stefan ⛄ F. schrieb: > Bauklötze -> Lego -> Glühlampen -> Leuchtdioden -> Relais -> > Transistoren -> Logik-IC's -> Arduino Module -> auf Lochraster Löten -> > eigene Platinen entwerfen -> PC benutzen -> PC programmieren > > sinnvoller. Doch die Kids wollen gleich ganz oben Anfangen. Dass Babies > im Kinderwagen schon mit Mamas Smartphone spielen bewirkt, dass viele > Kids sich nicht mehr für eine blinkende LED oder ein klapperndes Relais > begeistern können. Das sehe ich nicht so, denn: Minecraft -> Logikschaltungen -> in Minecraft simulierte Prozessoren > Sie wollen direkt 3D Action Shooter programmieren > oder eigene Smartphones bauen, merken aber schnell, dass es bis dahin > noch ein sehr langer Weg ist. Dieser Wunsch war doch nie anders.
Nano schrieb: > Stefan ⛄ F. schrieb: >> Bauklötze -> Lego -> Glühlampen -> Leuchtdioden -> Relais -> >> Transistoren -> Logik-IC's -> Arduino Module -> auf Lochraster Löten -> >> eigene Platinen entwerfen -> PC benutzen -> PC programmieren >> >> sinnvoller. Doch die Kids wollen gleich ganz oben Anfangen. Dass Babies >> im Kinderwagen schon mit Mamas Smartphone spielen bewirkt, dass viele >> Kids sich nicht mehr für eine blinkende LED oder ein klapperndes Relais >> begeistern können. > > Das sehe ich nicht so, denn: > > Minecraft -> Logikschaltungen -> in Minecraft simulierte Prozessoren Ergänzung: Hier könnte man anfangen: https://technik-de.gamepedia.com/Logikgatter_(Redstone) Man muss halt mit dem richtigen Spiel anfangen. Wer bei den Kids das Interesse für Maschinenbau oder Physik, anstatt Elektrotechnik, wecken möchte, der nimmt als Spiel anstatt Minecraft besser Kerbal Space Program. Noch besser ist natürlich die Kombination aus beidem.
Was soll man von den Schülern erwarten, wenn bereits die Lehrer solche Fragen stellen ... :-( .oO(Idiocracy war viel zu optimistisch was den Zeitrahmen angeht)
Eine Frage zu diesem Rechner auf bequiet (https://www.bequiet.com/de/psucalculator) Ich gehe davon aus, dass sich dort die Gesamtleistung als Summe der Teilleistungen eines jeden Verbrauchers errechnet, so wie es in einer Parallelschaltung üblich ist. Bin ich da auf dem richtigen Weg? Wenn ja, könnte man doch ein Ersatzschaltbild bestehend aus Netzteil als Spannungsquelle sowie Mainboard, SSD, Grafikkarte und Prozessor als Verbraucher daraus ableiten. Die Spannung oder Leistung der einzelnen Verbraucher könnte man ja aus den Datenblättern der einzelnen Komponenten ermitteln. So könnten die Schüler errechnen, wie groß ihr nächstes Netzteil sein müsste.
Maja schrieb: > Wenn ja, könnte man doch ein Ersatzschaltbild bestehend aus Netzteil als > Spannungsquelle sowie Mainboard, SSD, Grafikkarte und Prozessor als > Verbraucher daraus ableiten. Kann man nicht, weil all diese Komponenten keine konstante Stromaufnahme haben. Die Stromaufnahme von meinem Laptop schwankt z.B. zwischen 10 und 90 Watt.
Mehr Bild als Ersatz: https://computermakerjust4u.files.wordpress.com/2015/05/common-computer-components-infographic.png
Eigentich kannst du dir ein Ersatzschaltbild weitgehend beliebig aus den Fingern saugen. Wenn es nur um die Leistungsaufnahme geht, dann stell das einfach über ein paar Widerstände dar und gut ist. Wenn du einfach nur den Rechner am Netz simulieren willst, dann tut es auch ein einzelner Widerstand. Du willst ja keine Transienten simulieren, du willst nicht den Leistungsfaktor und auch nicht die Oberwellenbelastung auf der Netzspannungsseite darstellen, du willst auch keine Lastverläufe über die Zeit, sondern den Kindern einfach ein paar der einfachsten Grundlagen beibringen, von daher: mach es einfach einfach. Grobe Richtwerte: Grafikkarte 12V/200 Watt CPU: 90W RAM: 20W Mainboard: 30W Wenn du ein paar Daten genauer wissen willst, dann schau mal bei Händlern wie alternate.de. Und ja, Lasten werden hier parallel angeschlossen.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Kann man nicht, weil all diese Komponenten keine konstante Stromaufnahme > haben. Die Stromaufnahme von meinem Laptop schwankt z.B. zwischen 10 und > 90 Watt. Das ist ja genau der Punkt den ich didaktisch reduzieren möchte. Ich gehe der Einfachheit halber davon aus, dass alle Komponenten unter max. Last laufen. Ähnlich muss ja auch der Netzteilkalkulator von bequiet funktionieren. Wühlhase schrieb: > Wenn es nur um die Leistungsaufnahme geht, dann stell das einfach über > ein paar Widerstände dar und gut ist. Ja das meine ich. Ich wollte mich nur absichern und fragen, ob das einer Parallelschaltung entspricht.
Maja schrieb: > Eine Frage zu diesem Rechner auf bequiet > (https://www.bequiet.com/de/psucalculator) > > Ich gehe davon aus, dass sich dort die Gesamtleistung als Summe der > Teilleistungen eines jeden Verbrauchers errechnet, so wie es in einer > Parallelschaltung üblich ist. Bin ich da auf dem richtigen Weg? Ja. Solche Rechner von Netzteil-Herstellern (fast jeder hat so einen) sind ein guter Anhaltspunkt dafür, welche Komponenten es gibt, die signifikant Leistung brauchen und in welchem Bereich diese Leistung liegt. > Wenn ja, könnte man doch ein Ersatzschaltbild bestehend aus Netzteil als > Spannungsquelle sowie Mainboard, SSD, Grafikkarte und Prozessor als > Verbraucher daraus ableiten. Ja. > So könnten die Schüler errechnen, wie groß ihr nächstes Netzteil sein > müsste. Interessant wäre ja auch, wenn sie noch berechnen, wie viel Energie der Rechner in einem Jahr so braucht und wie viel die kostet. Dazu müsste man noch den Wirkungsgrad des Netzteils und die zusätzlichen Kompoenenten wie z.B. Monitor berücksichtigen - sofern es damit nicht zu komplizert wird. Gerade der Wirkungsgrad ist ja heute für energiesparende Elektronik essenziell, und so kann man eben sehen, dass z.B. bei einem Netzteil mit 80% Wirkungsgrad und einem Verbrauch der Komponenten von 240W das Netzteil selbst nochmal 60W nur für sich braucht, die einfach so verheizt werden, weil der Wirkungsgrad nicht höher ist. Das beleuchtet dann auch den Umwelt-Aspekt ein bisschen. Maja schrieb: > Das ist ja genau der Punkt den ich didaktisch reduzieren möchte. Ich > gehe der Einfachheit halber davon aus, dass alle Komponenten unter max. > Last laufen. Ähnlich muss ja auch der Netzteilkalkulator von bequiet > funktionieren. Ja. Er muss den worst-case abdecken, damit das Netzteil nicht überlastet wird, wenn tatsächlich mal alle Komponenten unter Volllast stehen. Und gerne wird noch eine Reserve drauf gerechnet, damit man dann nicht voll an diese Grenze kommt. Allerdings wird's auch schnell problematisch mit der Frage, was die maximale Leistungsaufnahme ist. Bei der CPU gibt's z.B. die Thermal Design Power, die aber nicht unbedingt das Maximum der Leistungaufnahme darstellt. Dazu berechnen die Prozessorhersteller ihre TDP nach unterschiedlichen Verfahren, sind also nicht direkt vergleichbar. Und wenn man sein System übertakten will, wird's nochmal komplizierter. Ob das relevant ist, kommt natürlich darauf an, ob sie nur das Prinzip an sich vermittelt bekommen sollen oder das nachher wirklich zur Auslegung des Netzteils ihres neuen Rechners verwenden können sollen. Natürlich kann man da auch vereinfachen, wie es die Netzteil-Hersteller mit ihren Rechnern auch tun. Gerade für sowas ist ja dann auch die Reserve da. > Wühlhase schrieb: >> Wenn es nur um die Leistungsaufnahme geht, dann stell das einfach über >> ein paar Widerstände dar und gut ist. > > Ja das meine ich. Ich wollte mich nur absichern und fragen, ob das einer > Parallelschaltung entspricht. Das Netzteil ist halt in Reihe mit dem Rest, ansonsten kann man es vereinfacht so betrachten.
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Rolf M. schrieb: > Interessant wäre ja auch, wenn sie noch berechnen, wie viel Energie der > Rechner in einem Jahr so braucht und wie viel die kostet. Der neue Gaming PC meines Sohns nimmt samt Bildschirm im Ruhezustand rund 120W auf. Mein Laptop braucht dabei nur 10W.
Maja, falls Du wirklich kein Troll bist, solltest Du Dir wirklich Gedanken machen, Dich zu fokussieren. Die ersten Beiträge waren völlig ohne Kontext, niemand wäre auch nur im Traum darauf gekommen, dass es Dir um die Leistung der Komponenten geht. Leistungen werden einfach nur addiert, so wie die Leistung von Kühlschrank, Fernseher und Lampe, die alle parallel am Hausnetz hängen. Ströme und Spannungen sind dabei egal, quasi Implementierungsdetail oder akzidenz. Es gibt daher auch kein ersatzschaltbild, sondern eher einen Rahmen, in dem n Komponenten mit jeweils x Watt gruppiert sind. Wirkungsgrad ist auch Quatsch dabei, nimm Lampen, Motoren oder Kühlschrank für sowas. Für den Jahresverbrauch bitte nur Kästchen mit Leistung und Nutzungsdauer. Keine Aufteilung in Strom oder n. Ein Kühlschrank als Beispiel ist auch da erste Wahl, da er sich selber ein- und abschaltet.
Will man die maximale Leistungsaufnahme eines PCs bestimmen, dann muss man sich Daten besorgen, die nicht ganz so offen rumliegen. Denn die beispielsweise 65W TDP eines Prozessor sind nicht die maximale Leistung. Im Sekundenbereich kann die weit darüber liegen.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Rolf M. schrieb: >> Interessant wäre ja auch, wenn sie noch berechnen, wie viel Energie der >> Rechner in einem Jahr so braucht und wie viel die kostet. > > Der neue Gaming PC meines Sohns nimmt samt Bildschirm im Ruhezustand > rund 120W auf. Das ist schon echt heftig. Man würde eigentlich erwarten, dass das heute besser geht. Aber wahrscheinlich wird bei einem Gaming-System der Idle-Verbrauch eher als untergeordnet betrachtet. > Mein Laptop braucht dabei nur 10W. A. S. schrieb: > Leistungen werden einfach nur addiert, so wie die Leistung von > Kühlschrank, Fernseher und Lampe, die alle parallel am Hausnetz hängen. > Ströme und Spannungen sind dabei egal, quasi Implementierungsdetail oder > akzidenz. Für die Berechnung der Leistung ist im übrigen auch egal, ob die Komponenten parallel oder in Reihe sind. Die Leistungen addieren sich in beiden Fällen. Als Bild würde eine Parallelschaltung aber eher passen, auch wenn die Komponenten im Rechner nicht unbedingt alle wirklich physisch parallel geschaltet sind. > Es gibt daher auch kein ersatzschaltbild, sondern eher einen Rahmen, in > dem n Komponenten mit jeweils x Watt gruppiert sind. Man könnte es als eine Art abstraktes Blockschaltbild bezeichnen. Für das Verständnis reicht das in diesem Fall aber völlig aus. Man braucht nicht gezwungenermaßen einen technisch korrekten Schaltplan. > Wirkungsgrad ist auch Quatsch dabei, nimm Lampen, Motoren oder > Kühlschrank für sowas. Beim Netzteil kann man die Wirkungsgrad-Betrachtung am Rechner schon machen. Für die restlichen Komponenten natürlich nicht. Die haben so oder so einen Wirkungsgrad, der praktisch bei 0 liegt.
Rolf M. schrieb: > wahrscheinlich wird bei einem Gaming-System der > Idle-Verbrauch eher als untergeordnet betrachtet. So ist es.
Rolf M. schrieb: > Beim Netzteil kann man die Wirkungsgrad-Betrachtung am Rechner schon > machen. Für die restlichen Komponenten natürlich nicht. Die haben so > oder so einen Wirkungsgrad, der praktisch bei 0 liegt. Naja, sag das nicht: https://de.wikipedia.org/wiki/Landauer-Prinzip :)
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