Bausatz: LED-Wechselblinker
Beschreibung
Der LED-Wechselblinker ist eine einfache Schaltung mit wenigen Bauteilen, wobei allerdings viel passiert und zum ausprobieren und experimentieren einlädt. Diese Schaltung verdeutlicht das Verhalten von Transistoren und Kondensatoren. Mit einem Oszilloskop lässt sich sehr leicht feststellen, was in dieser Schaltung passiert.
Funktionsbeschreibung
Diese Schaltung ist ein astabiler Multivibrator, also eine Schaltung deren Zustand sich ständig ändert. Diese Änderung betrifft den Stromfluss und die Spannung, deren Auswirkungen durch die Leuchtdioden sichtbar werden.
Abhängig von der Einstellung des Potentiometers P1 wechseln sich die beiden Leuchtdioden mit blinken ab. Je nach Einstellung des Potentiometers schneller oder langsamer.
Als Betriebsspannung kommt ein Wert zwischen 3 und 9 V in Frage. Die Schaltung ist für 9V ausgelegt, funktioniert aber schon mit weniger. Als Basis werden rote Leuchtdioden verwendet. Durch die Veränderung der Vorwiderständen R1 und R2 können auch andersfarbige Leuchtdioden verwendet werden.
Die Transistoren müssen nicht zwingend BC 547 B sein, sondern es eignen sich auch BC 238 oder vergleichbare Kleinsignal-Transistoren. Es empfiehlt sich immer gleichwertige Transistoren zu verwenden.
Sollte einer der Transistoren defekt, falsch oder eine Fehlfunktion haben, so wirkt sich das auf die komplette Funktionalität dieser Schaltung aus. Ein Leuchtdiode leuchtet dauernd und die andere nur ganz schwach.
Schaltung
Bauteilliste
| Zeichen | Bauteil | Wert / Typ |
|---|---|---|
| R1 | Widerstand | 470 Ohm |
| R2 | Widerstand | 470 Ohm |
| R3 | Widerstand | 3,9 kOhm |
| R4 | Widerstand | 3,9 kOhm |
| P1 | Potentiometer | 50 kOhm |
| C1 | Elektrolytkondensator | 47 µF / 16V |
| C2 | Elektrolytkondensator | 47 µF / 16V |
| T1 | Transistor | BC 547 B |
| T2 | Transistor | BC 547 B |
| D1 | Leuchtdiode | Standard, 5 mm, rot |
| D2 | Leuchtdiode | Standard, 5 mm, rot |
Dimensionierung
Der hier beschriebene Wechselblinker ist ein simpler astabiler Multivibrator. Das heißt, die Schaltung kennt keinen stabilen Zustand, sondern schwingt ständig zwischen zwei Zuständen hin und her. Die beiden Transistoren T1 und T2 schalten und sperren sich abwechselnd gegenseitig
Je kleiner der Kondensator bzw. je kleiner der Widerstand, desto schneller verlischt die entsprechende Diode, zugunsten der anderen, die dann sofort aufleuchtet.
- Die Einschaltzeit von T2 beträgt t,ein = 0,7 x R3 x C1, die Ausschaltzeit t,aus = 0,7 x R4 x C2.
- Die Einschaltzeit von T1 beträgt t,ein = 0,7 x R4 x C2, die Ausschaltzeit t,aus = 0,7 x R3 x C1.
Bei der Dimensionierung mit anderen Bauteilwerten sollte man noch folgendes beachten: Die BE-Sperrschicht von Silizium-Transistoren hat eine maximale Sperrspannung um die 7 Volt. Darum kann der Betriebsspannungsbereich bis 9 Volt schon außerhalb der zulässigen Grenzwerte der Transistoren sein.
Sicherheitshinweise
Bitte bauen Sie die Schaltung mit viel Sorgfalt auf. Unsachgemäße Behandlung der Bauteile kann zur Zerstörung führen. Berücksichtigen Sie auch, dass die Bauteile für diese Schaltung ausgewählt wurden und eventuell für eine andere Anwendung nicht geeignet sind.
Der Nachbau und Betrieb geschieht auf eigene Gefahr! Jegliche Haftung für Schäden wird ausgeschlossen!
Schwierigkeitsgrad
Die Schaltung lässt sich relativ schnell aufbauen. Sofern kein Verschaltungsfehler gemacht wurde, ist auch ein schneller Erfolg möglich. Heikel ist in der Regel die Verschaltung des Potentiometers und der Transistoren.
Hinweis für die Simulation
Wenn die Schaltung im Simulator (Multisim, Target, etc.) exakt symmetrisch aufgebaut wird, dann berechnet der Simulator Lade- und Entladezeiten der Kondensatoren genau gleich. Das bedeutet, die Schaltung funktioniert im Simulator nicht. Die aufgebaute Schaltung lebt aber davon, dass die Bauteile Toleranzen haben, die die Schaltung geringfügig asymetrisch machen. Beim Simulieren muss darauf geachtet werden, einen der Kondensatoren einen etwas anderen Wert zu geben.
Simulatoren sind zwar ganz nett, aber ersetzen nicht den Lötkolben!