Erdbeben-Sensor
von Andreas Biernath
An dieser Stelle ein großes Dankeschön für den interessanten Elektronik-Adventskalender 2015. Aufgrund Zeitmangel konnte ich mich nicht mit dem IoT-Kalender beschäftigen. Daher ist die nachfolgende Schaltung alleine mit den Bauteilen des Elektronik-Kalenders 2015 aufbaubar. Für die Glücklichen, die beide Kalender haben, gebe ich am Ende noch ein paar Ideen, wie man beide kombinieren kann.
Aufgabe:
Die Aufgabe der Schaltung liegt in der Warnung des Benutzers, sobald sich ein Erdbeben ankündigt und es schon kleinste Erschütterungen gibt. Dazu wird der Neigungssensor verwendet. Die drei Leuchtdioden (LED) zeigen zu jeder Zeit den Status der Schaltung an:
-gelb = Spannungsversorgung angeschlossen
-rot = Erschütterungen registriert
-grün = keine Gefahr
Es kann sein, dass beim Anlegen der Versorgungsspannung (Anschluss der Batterie) die rote LED aufleuchtet. Ist dieses der Fall, muss der Schalter S1 kurz betätigt werden, damit springt die Schaltung in den Überwachungsmodus zurück. Ebenso muss S1 betätigt werden, wenn die Schaltung aufgrund einer Erschütterung ausgelöst hat. Probieren Sie es aus, ab welcher Erschütterungsstärke der Sensor anspricht.
Funktionalität:
Die gelbe LED wird in Reihe mit dem 10k-Widerstand direkt an die Batterie geschaltet und leuchtet somit auf, sobald die Versorgungsspannung korrekt und nicht verpolt anliegt. Normalerweise kann man auch einen 1k-Widerstand nehmen, nur war kein zweiter im Kalender verfügbar
Für die folgende Beschreibung wird angenommen, dass kein Alarm ausgelöst wurde, also die grüne LED leuchtet.In diesem Fall wird die Basis von den Transistoren T2 und T3 über einen Stromfluss durch die rote Leuchtdiode, R2 und S2 versorgt. Da schon wenige Milliampere ausreichen, bleibt die rote LED dunkel. Damit schalten beide Transistoren nun den Collektor-Emitter-Weg frei. Die grüne LED beginnt über T3 zu leuchten. Ebenso wird über R3 und T2 der Transistor T1 daran gehindert, durchzuschalten.
Passiert nun ein Erdbeben und S2 öffnet kurz den Strompfad, sperren T2 und T3 sofort. Die grüne LED geht aus und T1 wird nicht mehr daran gehindert, den Collektor-Emitter-Weg über R3 einzuschalten. Damit leuchtet die rote LED. Falls das Erdbeben wieder aufhört und S2 schließt, bleibt T1 durchgesteuert, da T1 die Basis von T2 auf Nullpotential hält. Soll nun die Schaltung wieder zurückgesetzt werden, muss S1 gedrückt werden. Damit wird die Basis von T1 auf Null gezogen und T1 hört auf zu leiten. Zeitgleich erlischt die rote LED und der Ausgangszustand ist wieder erreicht. Damit entspricht die Schaltung einer Flip-Flop-Funktionalität, wobei ein Eingang negiert ist.
Erweiterungen:
Wem wie mir "nur" der Conrad-Adventskalender zur Verfügung steht, kann dennoch ein paar interessante Erweiterungen an der Schaltung vornehmen. So kann man den Erschütterungssensor durch einen Alustreifen ersetzen, diesen zwischen Tür und Rahmen befestigen und somit erkennen, sobald jemand die Tür geöffnet hat. Oder man benutzt einen Fotowiderstand und hat mit passender Gegenlichtquelle eine Lichtschranke realisiert.
Wer jetzt IoT-Kalender-Eigentümer ist und bis hierhin sich durchgehalten hat, dem möchte ich auch eine kurze Anregung hier geben:
In Verbindung mit dem digitalen Sensoreingang von Tag6 kann man eine ortsunabhängige Detektion des Bebens vornehmen. Dabei wird die rote LED durch einen Optokoppler ersetzt, dessen Ausgang anstelle des Tasters verwendet wird. Per W-Lan wird dann bspw. aus dem Keller an den Heim-PC ein Alarm übertragen, wenn sich ein Einbrecher nähert oder die Tür geöffnet wird. Oder man kann, bei ausreichenden Datenübertragungsmöglichkeiten, den Erdbebensensor weit weg installieren, um so noch früher auf die Gefahren eines Bebens hingewiesen zu werden.