1.7.14: Ein Schaltungsrätsel
Im Juli bleibt das Elektronik-Labor geschlossen. Aber für diese Zeit möchte ich Ihnen ein kleines elektronisches Rätsel geben:
Gerade habe ich das Lernpaket Elektronik überarbeitet. Der LDR musste durch einen Fototransistor ersetzt werden. Bei solchen Franzis-Projekten mache ich immer einen Referenzaufbau für die grafische Gestaltung des Umschlags. Dabei geht es nicht um eine möglichst sinnvolle Schaltung, sondern es soll irgendwie gut aussehen und viele der Bauteile zeigen. Also bastle ich so vor mich hin, und dass da auch was funktioniert, ist mein persönlicher Ehrgeiz. Diese Schaltung funktioniert wirklich, sie ist aber nicht besonders einfach zu erklären. Die ICs sind ein Timer 555 und ein Doppel-OPV LM358. Der Fototransistor ist das Bauteil im klaren LED-Gehäuse, der Kollektor liegt rechts. Und jetzt die Frage: Können Sie die Schaltung nachvollziehen und die Funktion beschreiben?
Wenn ich Sie bei der Ehre gepackt habe, schreiben Sie mir (kainka@elektronik-labor.de). Deadline ist Ende Juli. Nehmen Sie sich Zeit und bauen Sie es am besten einmal nach. Bitte schreiben Sie nach Möglichkeit erst gegen Ende Juli. Die besten Antworten werde ich dann hier anfügen.
28.7.14: Lösung des Hardware-Rätsels, von Heinz D. und Lukas
Schaltungsbeschreibung, ohne Taste und ohne Phototransistor arbeitet der 555 als symmetrischer AMV:
555-3 wird 1:1 verstärkt und gelangt über 358-1/2 an Ledrt und über 10k an 555-2/6 (C1/100uF).
Ledrt zeigt den Zustand des 555-3 an. (Ledrt+10k könnten auch direkt mit 555-3 verbunden werden.)
(Trise=Tfall= 100uF*10k*ln(2)= ~0,7s)
555-2/6 (C1) wird mit dem 2.OP 1:1 verstärkt und über 358-6/7 zur Ledgn geleitet.
Die Helligkeit der Ledgn zeigt die Spannung an C1 (~3V-6V) durch die Schaltung nach +9V invertiert an.
(C1=3V -> Ledgn=6V=hell, C1=6V -> Ledgn=3V=dunkel)
Schaltungsbeschreibung, mit Taste:
An 555-5 liegt intern mit ~6V die Thresholdschwelle und halbiert ~3V die Triggerschwelle an.
Mit der Taste und C2=100nF werden die beiden Schwellen für ~1ms (=10k*100nF) abgesenkt.
Für die Triggerschwelle hat das kaum/keine Auswirkung (Tfall= ~700ms+1ms).
Während Trise wird die Aufladung von C1 (Thresholdschwelle abgesenkt) abgebrochen und die Entladung eingeleitet.
Trise=Tfall werden für einen Zyklus kürzer.
Schaltungsbeschreibung, mit Phototransistor:
Der Phototransistor ist über 555-7 (interner Transistor nach Gnd) nur während Tfall parallel zu C1 geschaltet.
Mit Beleuchtung wird Tfall verkürzt, Trise bleibt gleich. (Ein LDR würde genauso funktionieren.)
Und das Beweisfoto:
Im Juli bleibt das Elektronik-Labor geschlossen. Aber für diese Zeit möchte ich Ihnen ein kleines elektronisches Rätsel geben:
Gerade habe ich das Lernpaket Elektronik überarbeitet. Der LDR musste durch einen Fototransistor ersetzt werden. Bei solchen Franzis-Projekten mache ich immer einen Referenzaufbau für die grafische Gestaltung des Umschlags. Dabei geht es nicht um eine möglichst sinnvolle Schaltung, sondern es soll irgendwie gut aussehen und viele der Bauteile zeigen. Also bastle ich so vor mich hin, und dass da auch was funktioniert, ist mein persönlicher Ehrgeiz. Diese Schaltung funktioniert wirklich, sie ist aber nicht besonders einfach zu erklären. Die ICs sind ein Timer 555 und ein Doppel-OPV LM358. Der Fototransistor ist das Bauteil im klaren LED-Gehäuse, der Kollektor liegt rechts. Und jetzt die Frage: Können Sie die Schaltung nachvollziehen und die Funktion beschreiben?
Wenn ich Sie bei der Ehre gepackt habe, schreiben Sie mir (kainka@elektronik-labor.de). Deadline ist Ende Juli. Nehmen Sie sich Zeit und bauen Sie es am besten einmal nach. Bitte schreiben Sie nach Möglichkeit erst gegen Ende Juli. Die besten Antworten werde ich dann hier anfügen.
28.7.14: Lösung des Hardware-Rätsels, von Heinz D. und Lukas
Schaltungsbeschreibung, ohne Taste und ohne Phototransistor arbeitet der 555 als symmetrischer AMV:
555-3 wird 1:1 verstärkt und gelangt über 358-1/2 an Ledrt und über 10k an 555-2/6 (C1/100uF).
Ledrt zeigt den Zustand des 555-3 an. (Ledrt+10k könnten auch direkt mit 555-3 verbunden werden.)
(Trise=Tfall= 100uF*10k*ln(2)= ~0,7s)
555-2/6 (C1) wird mit dem 2.OP 1:1 verstärkt und über 358-6/7 zur Ledgn geleitet.
Die Helligkeit der Ledgn zeigt die Spannung an C1 (~3V-6V) durch die Schaltung nach +9V invertiert an.
(C1=3V -> Ledgn=6V=hell, C1=6V -> Ledgn=3V=dunkel)
Schaltungsbeschreibung, mit Taste:
An 555-5 liegt intern mit ~6V die Thresholdschwelle und halbiert ~3V die Triggerschwelle an.
Mit der Taste und C2=100nF werden die beiden Schwellen für ~1ms (=10k*100nF) abgesenkt.
Für die Triggerschwelle hat das kaum/keine Auswirkung (Tfall= ~700ms+1ms).
Während Trise wird die Aufladung von C1 (Thresholdschwelle abgesenkt) abgebrochen und die Entladung eingeleitet.
Trise=Tfall werden für einen Zyklus kürzer.
Schaltungsbeschreibung, mit Phototransistor:
Der Phototransistor ist über 555-7 (interner Transistor nach Gnd) nur während Tfall parallel zu C1 geschaltet.
Mit Beleuchtung wird Tfall verkürzt, Trise bleibt gleich. (Ein LDR würde genauso funktionieren.)
Und das Beweisfoto:
28.7.14: Lösung 2, von Reinhard Ludwig
Die Schaltung oben ist eine Variante der einfachen Blinkschaltung unten.
Das Laden und Entladen des die Frequenz bestimmenden Kondensators geschieht aber nicht direkt aus dem Ausgang des 555 sondern aus Pin 1 des 358 (über den 10K-Widerstand).
Die rote LED wird direkt geschaltet während die Helligkeit der grünen der Spannung am Kondensator folgt. Der Fototransistor verkürzt bei Lichteinfall die Entladezeit wodurch die grüne LED schneller aber kürzer hell wird während sich die Leuchtdauer der roten LED nicht ändert.
Die Beschaltung an Pin 5 des 555 verstellt bei Druck auf den Taster kurzzeitig die interne Referenzspannung. Das dient möglicherweise dazu, die Schaltung zu starten falls sie das nicht selbst tut. Ich habe aber die Schaltung nicht nachgebaut.
Zur Rekonstruktion habe ich die Pinouts der beiden ICs unter das Bild kopiert und dann die Verbindungen verfolgt.
Die Schaltung oben ist eine Variante der einfachen Blinkschaltung unten.
Das Laden und Entladen des die Frequenz bestimmenden Kondensators geschieht aber nicht direkt aus dem Ausgang des 555 sondern aus Pin 1 des 358 (über den 10K-Widerstand).
Die rote LED wird direkt geschaltet während die Helligkeit der grünen der Spannung am Kondensator folgt. Der Fototransistor verkürzt bei Lichteinfall die Entladezeit wodurch die grüne LED schneller aber kürzer hell wird während sich die Leuchtdauer der roten LED nicht ändert.
Die Beschaltung an Pin 5 des 555 verstellt bei Druck auf den Taster kurzzeitig die interne Referenzspannung. Das dient möglicherweise dazu, die Schaltung zu starten falls sie das nicht selbst tut. Ich habe aber die Schaltung nicht nachgebaut.
Zur Rekonstruktion habe ich die Pinouts der beiden ICs unter das Bild kopiert und dann die Verbindungen verfolgt.
Kommentar
von B. Kainka:
Perfekt! Die Beschreibungen decken übrigens einen Irrtum auf, dem ich erlegen bin, weil ich alles freihändig aufgebaut habe. Ich dachte, ich hätte den Taster-Impuls an Reset gelegt, habe aber Pin 4 mit Pin 5 verwechselt. Das Ergebnis ist trotzdem praktisch gleich. Auch ein negativer Impuls an Ctrl startet den Zyklus neu.
Perfekt! Die Beschreibungen decken übrigens einen Irrtum auf, dem ich erlegen bin, weil ich alles freihändig aufgebaut habe. Ich dachte, ich hätte den Taster-Impuls an Reset gelegt, habe aber Pin 4 mit Pin 5 verwechselt. Das Ergebnis ist trotzdem praktisch gleich. Auch ein negativer Impuls an Ctrl startet den Zyklus neu.