Bausatz: Spannungswächter mit LM324
Beschreibung
Schaltungen, die über eine Batterie oder einem Akku mit Strom versorgt werden, haben immer den Nachteil, dass sobald die Spannungsversorgung nachlässt, die Schaltung ausfällt. Da wäre es gut, wenn der vorzeitige Ausfall angezeigt wird.
Dieser Bausatz ist ein sehr simpler Spannungswächter für den Spannungsbereich 3 bis 12 V. Mit einem Potentiometer wird der Schwellwert eingestellt, bei dem die Leuchtdiode leuchtet bzw. nicht leuchtet. Bei einer zu niedrigen Spannung leuchtet sie. Liegt die Spannung über dem Schwellwert leuchtet sie nicht.
Wird der Vorwiderstand der Leuchtdiode vergrößert, sind auch Gleichspannungen bis 30V überwachbar. Dafür ist der Operationsverstärker LM324 ausgelegt. Der LM324 ist ein vierfach Operationsverstärker. Gebraucht wird aber nur einer davon.
Funktionsbeschreibung
- Stellen Sie die Betriebsspannung so ein, wie sie mindestens betragen muss.
- Drehen Sie am Potentiometer P1 so lange, bis die LED von leuchtend auf nicht leuchtend umspringt (grobe Einstellung).
- Bringen Sie das Potentiometer P1 so in Position, dass die Leuchtdiode gerade aus geht (feine Einstellung).
- Regeln Sie die Betriebsspannung herunter. Im Optimalfall leuchtet die Leuchtdiode beim Unterschreiten ihrer gewünschten Spannung. Wenn nicht, stellen Sie die Spannung etwas höher ein und gehen zu Punkt 2 zurück.
Für das Potentiometer P1 empfiehlt sich ein feines präzises Potentiometer, da der Punkt, wo die Spannung am Ausgang umspringt sehr genau eingestellt werden muss. Einfache Potentiometer können aber auch verwendet werden. Die Einstellung muss dann aber mehrmals nachgeregelt werden, bis die Schaltung wie gewünscht funktioniert.
Zur Erzeugung der Referenzspannung kommt eine Siliziumdiode zum Einsatz. Diese hat eine einigermassen stabile Spannung von etwa 0,6V. Eingermaßen deshalb, weil der Strom durch sie stark von der Betriebsspannung abhängt, die zwischen 3 V und 30 V betragen darf. Das spielt bei dieser Anwendung jedoch keine große Rolle, weil mit P1 die Spannung eingestellt wird, bei der der Komparator kippt und da gilt dann einfach die Spannung über D1, welche dann vorhanden ist. Diese einfache Referenzschaltung eignet sich vielleicht nicht, wenn die Schaltung hohen Temperaturen ausgesetzt ist, weil man bedenken muss, dass die Si-Diode einen Temperatur-koeffizienten von etwa -2 mV pro Grad Celsius hat. Bei einem Temperaturunterschied von 20 Grad Celsius sind dies dann 40 mV und das ist doch eine Abweichung der eingestellten Kippspannung von etwa 6,6 Prozent. Ob dies tolerabel ist, kommt ganz auf die Anwendung an.
Schaltung
| Zeichen | Bauteil | Wert / Typ |
|---|---|---|
| IC1 | Operationsverstärker | LM324 |
| P1 | Potentiometer | 10 kOhm |
| R1 | Widerstand | 10 kOhm |
| R2 | Widerstand | 560 Ohm |
| D1 | Diode | 1N4148 |
| D2 | Leuchtdiode | Standard, 5 mm, rot |
| IC-Fassung | DIP14 |
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
Einfache, kleine und praktische Anwendung eines Operationsverstärkers. Es empfiehlt sich einen Blick ins Datenblatt des LM324 zu werfen, um die Pinbelegung eines der insgesamt 4 Operationsverstärker zu erfahren.