Nahezu jede elektronische Schaltung verfügt über einen Ein- und Ausschalter. Mit den Bauteilen des Adventskalenders lässt sich eine Schaltung realisieren die statt eines mechanischen Schalters zwei Sensoren aufweist, über die ein Verbraucher ein und ausgeschaltet werden kann. Durch Berühren der Sensorfläche ON wird die Batteriespannung an den Verbraucher geschaltet. Durch berühren der Sensorfläche OFF wird der Verbraucher wieder von der Batteriespannung getrennt.
Funktion der Schaltung:
Auf
der rechten Seite ist als R Last ein Widerstand eingezeichnet, welcher
den Verbraucher symbolisiert, der über die Sensorschaltung geschaltet
wird. Ob der Verbraucher an Betriebsspannung liegt wird durch die
Leuchtdiode LED2 angezeigt.
Der eigentliche elektronische Schalter
bildet der PNP Transistor T1, der leitend sein muss, wenn die Last
eingeschaltet ist und sperren muss, wenn die Last ausgeschaltet ist.
Wenn die Last abgeschaltet ist, sperrt T1 und wir wollen uns nun den
Ein- und Ausschaltvorgang Schritt für Schritt betrachten.
Zum
Einschalten wird die Sensorfläche ON berührt, so dass ein kleiner Strom
über die Fingerkuppe und den Widerstand R5 als Basisstrom in den
Transistor T2 fließt. Dadurch wird T2 geringfügig leitend und liefert
dem Transistor T1 Basisstrom. Dadurch wird T1 leitend und am Ausgang
wird zunächst eine kleine Spannung bereitgestellt. Nun kann aber
zusätzlich über R3 ein größerer Basisstrom in den Transistor T2 fließen,
wodurch dieser weiter aufgesteuert wird und T1 einen größeren Basistrom
bereitstellt. T2 und T1 werden in kürzester Zeit voll aufgesteuert sein
und auch dann noch leiten, wenn die Sensorfläche ON nicht mehr berührt
wird. Über den Widerstand R3 ist eine sogenannte Mitkopplung realisiert,
welche die beiden Transistoren T1 und T2 leitend hält. In der
Elektrotechnik bezeichnet man solch eine Schaltung auch als
Selbsthaltung. Die Spannung am Lastwiderstand ist nun nahezu so groß wie
die Batteriespannung und die Leuchtdiode LED2 zeigt an, dass der
Verbraucher eingeschaltet ist. Die Leuchtdiode LED1 ist übrigens nur
dazu da, um beim Einschalten den Strom, der über die Fingerkuppe fließt
nicht über R3 zum Verbraucher abfließen zu lassen. Ohne die LED1 würde
der Strom nämlich über R3 und den Lastwiderstand fließen und stünde
nicht als Basisstrom für T2 zur Verfügung. (Natürlich kann statt LED 1
auch eine ganz normale Diode verwendet werden, aber im Adventskalender
war solch eine nicht enthalten, so dass wir uns mit einer LED helfen)
Um
den Verbraucher auszuschalten wird die OFF Sensorfläche berührt,
wodurch der Transitor T4 einen kleinen Basisstrom erhält, diesen
verstärkt und dem Transistor T3 einen großen Basisstrom bereitstellt. T3
wird deshalb leitend und leitet den Strom der über R3 als Basisstrom in
den Transistor T2 floß direkt zum Minuspol der Batterie ab. Wenn nun
aber T2 keinen Basisstrom mehr bekommt, wird T2 sperren und damit auch
den Basisstrom für T1 abschalten. Dadurch sperrt T1 und die
Ausgangsspannung geht auf 0V, so dass die Mitkopplung (Selbsthaltung)
über R3 unterbrochen ist. Durch Betätigen des ON Sensors kann der
Verbraucher nun erneut eingeschaltet werden.
Interessant ist noch zu erwähnen, dass die Schaltung im ausgeschalteten Zustand so gut wie keinen Strom aufnimmt, so dass tatsächlich ein mechanischer Schalter durch zwei pfiffige Sensorflächen ersetzt werden kann.