Sa

16

Feb

2013

Ein-/Ausschalten mit Taster (Selbsthaltung ohne Relais)

Hier wird eine Selbsthaltung vorgestellt, die ohne Relais funktioniert

Beschreibung
Natürlich könnte man eine Selbsthaltung auch mit einem Relais bauen, aber es geht auch mit Transistoren!
Diese Schaltung eignet sich auch gut, um eine andere Schaltung mittels zwei Taster ein bzw. auszuschalten.

Funktionsbeschreibung
Was wir im obenstehenden Schaltplan sehen, wird bistabile Kippstufe genannt. Dies deshalb, weil die Schaltung zwei Zustände annehmen kann, wie wir gleich nachvollziehen werden. Um die Schaltung zu verstehen, nehmen wir zunächst an, wir seien im Zustand, in dem die LED1 brennt, das heisst Q1 durchschaltet: An der Basis von Q1 liegt über R1 eine positive Spannung an, die dazu führt, dass Q1 durchschaltet. Dadurch wird die Basis von Q2 über R3 auf ein tiefes Potential gebracht. Q2 sperrt also. Dieser Zustand ist einer der beiden stabilen Zustände, denn der Zustand bleibt erhalten, wenn wir die Schaltung nicht verändern.
Wird nun aber der Schalter S2 gedrückt, wird die Basis von Q1 auf Null Volt gelegt, so dass Q1 sperrt. Die Basis von Q2 liegt nun über R3, LED1 und R2 auf einer positiven Spannung. Q2 schaltet also durch. Die Basis von Q1 bleibt nun auch auf 0 Volt, wenn wir den Schalter loslassen. Die LED erlischt also. Dieser Zustand bleibt wiederum so lange erhalten, bis S1 gedrückt wird. Dadurch wird die Basis von Q2 wieder auf Null Volt gebracht und Q2 sperrt. Der erste Zustand wird so wiederhergestellt.

Diese Schaltung spielt übrigens eine wesentliche Rolle in der Digitaltechnik. Was wir hier gebaut haben ist nämlich ein 1-Bit-Speicher! Wenn wir nämlich die Schaltung entsprechend ansteuern, bleibt der letzte Zustand erhalten, sprich gespeichert. In der Digitaltechnik werden solche Schaltungen, die als 1-Bit-Speicher dienen, auch als Latch bzw. Flip-Flop bezeichnet.

Bemerkungen zur Komponentenwahl

Der Schaltplan ist nicht sehr gut gezeichnet, aber sie soll auch nur das Prinzip illustrieren. Eigentlich sollte die Schaltung für ein einwandfreies Funktionieren möglichst "symmetrisch" aufgebaut sein. Das heisst R3 kann man weglassen, oder man kann auch bei der Basis von Q1 noch einen gleichen Vorwiderstand hinzufügen. Auch R2 sollte den gleichen Wert haben wie R1, für das Betreiben der LED wurde aber ein etwas kleinerer Widerstand verwendet. Wenn man genaue Werte der Widerstände ermitteln möchte, müsste man berücksichtigen, welche Transistoren man verwendet. Für das Funktionieren der Schaltung spielt es aber gar nicht eine so grosse Rolle.

Die Schaltung ist gerade ideal, um eine LED zu betreiben. Wenn man eine grössere Last schalten möchte, müsste man einen zusätzlichen Transistor einbauen, um die Last zu schalten. Denn wenn die Widerstände R1 und R2 zu stark voneinander abweichen, kann es sein, dass die Scahltung nicht mehr funktioniert.

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