Hell blinkende LED – archaisch analog!

16. Mai 2019, 16:35 Uhr

In seinem Berufsleben war der Autor an der Entwicklung überwiegend analoger integrierter Schaltkreise beteiligt.   Um zu zeigen, dass es nicht immer ein komplexer Chip sein muss, und natürlich auch, weil analoge Schaltungstechnik Spaß macht, lässt er hier eine LED blinken. Mit nur zwei profanen Transistoren und wenigen passiven Bauelementen. Bild 1 zeigt, worum es geht.

 
Bild 1. Die Schaltung ist schnell aufgebaut. Als Transistoren sind fast alle bipolaren Kleinsignaltypen geeignet.
Die Arbeitsweise der Schaltung lässt sich am besten so erklären: Nehmen wir an, dass die Spannung am Schaltungspunkt 1 niedrig ist. Über R3 und R4 fließt ein Strom zum Punkt 3 der Schaltung (und damit zu R2), der jedoch zu gering ist, um für rund 0,6 V an Punkt 3 zu sorgen, so dass der Transistor T1 leitet.

Elko C1 lädt sich über Widerstand R1 langsam auf. Sobald auch über Transistor T2 Strom zum Schaltungspunkt 3 fließt, erreicht die Summe der Ströme einen Wert, der ausreicht, um T1 durchzusteuern. Die Spannung an Punkt 2 wird jetzt nach Masse gezogen, worauf T2 Ladung aus C1 zum Knotenpunkt 3 durchlässt; die Schaltung bleibt nun in diesem Zustand (sie wirkt als Latch).

Über Widerstand R3 und Schaltungspunkt 3 fließt kein Strom mehr, stattdessen entlädt sich der Kondensator C1 über T2. Der Transistor T1 wird durchgesteuert und die LED leuchtet auf. Solange sich C1 entlädt, sinkt der Strom durch T2 und Schaltungspunkt 3, bis nur noch Strom über R1 fließt. Dieser Strom ist zu niedrig, um T1 durchzusteuern. Schaltungspunkt 2 wird dann über Widerstand R4 auf hohe Spannung gezogen, so dass T2 sperrt. Jetzt beginnt der Zyklus von vorn.

Der Widerstand R5 hat eine wichtige Funktion als Bypass: Ohne diesen Widerstand würde die LED eine (zu) hohe Schwellenspannung für das Durchsteuern von Transistor T1 verursachen. Die Funktion als Latch wäre nicht möglich. Der Bypass-Strom beträgt ungefähr 10 % des LED-Stroms.

Beachten Sie, dass die LED sehr hell blinkt, die Frequenz beträgt bei der angegebenen Dimensionierung ungefähr 0,8 Hz. Eine Simulation in LTspice XVII ergab einen LED-Strom nahe 600 mA. Natürlich ist es nicht ideal, dass sich der Kondensator ausschließlich über die Transistoren und die LED entlädt; hier kann versuchsweise ein Strombegrenzungswiderstand eingefügt werden, die Leuchtphase dauert dann etwas länger.

Audio-Variante

Wenn Sie Spaß daran haben, können Sie auch eine Audio-Version dieser Schaltung bauen. Die Schaltung bleibt im Prinzip gleich, nur die Dimensionierung der Bauelemente ändert sich: 

Widerstände: R1 = 3k9, R2 = 180 Ω; R3 = 2k7, R4 = 1k8, R5 = 15 Ω.

Kondensator: C1 = 0,22 µF.

Transistoren: T1 = BC109C, T2 = BC240B (nicht kritisch, jeder „TUP‟ und „TUN‟ ist brauchbar).
Der Lautsprecher (8 Ω) wird zwischen C1 und Masse angeschlossen, die LED entfällt.

Die Audio-Variante produziert einen (ziemlich unangenehmen) intermittierten Ton mit einer Frequenz von ungefähr 1 kHz. Sie ist beispielsweise als akustischer Alarmgeber einsetzbar

Der Schaltungsaufbau ist nicht kritisch, ein Stück Lötpunktrasterplatine genügt völlig.
(180542​)
 
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