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 Kippstufe 1



Irgendwann muss sich aus einer Pflanze ein Lebewesen entwickelt haben. Wiederum muss es einen Zeitpunkt gegeben haben, wann dieses ein Bewusstsein von sich selbst erreicht hat. So etwas könnte man auf die Elektronik übertragen, in diesem Fall auf die Digitalelektronik. Wird das schon durch ein simples Arbeitsstromrelais erreicht? Doch wohl eher nicht, weil es eine einfache Schalterfunktion im Prinzip einfach weitergibt.

Aber wann fängt denn eine Schaltung an zu 'leben'? Kann sie überhaupt jemals ein Bewusstsein von sich selbst entwickeln? Bedeutet es schon selbstständiges Handeln, wenn ein Relais eine Schaltfunktion schlicht umkehrt, also 'aus' statt 'an' und umgekehrt? Nein, da muss schon mehr hinter sein. Es ist immer noch ein bloßes Übernehmen.

Wir haben so eine Schaltung schon im Kapitel 'Transformator' gestreift und behaupten jetzt ganz frech, dass in der Ansteuerung von klassischen Blinkern die verlangte Selbstständigkeit realisiert wird, bei früher Hitzdrahttechnik ganz klassisch analog. Warum? Weil niemand dem Befehl zum Blinken mitgibt, wie oft pro Minute und wie lange die Glühlampen zum Leuchten gebracht werden sollen.

Wie kommen wir nun zu der im Zusammenhang mit dem Transformator gezeigten Schaltung? Grundlage dazu ist ein sogenanntes RC-Glied, eine Hintereinanderschaltung von Kondensator und Widerstand. Während sonst meist alles in der Elektronik sehr schnell geht, tritt hier eine Verzögerung durch das Laden des Kondensators auf. Diese ist einstellbar durch die Dimensionierung des Widerstands, der die Aufladung begrenzt.

Achten Sie auf die Symmetrie der Schaltung ganz oben, nur leicht gestört durch das Arbeitsstromrelais links oben, das aber nötig ist, weil der Transistor allein die enormen Ströme für mehrere Blinkleuchten nicht schalten kann. Ersetzen Sie es durch die Lampe und lassen Sie den linken senkrechten Strang weg. Jetzt stört nur noch der Schalter, aber irgendwer muss das Ganze in Gang setzen bzw. beenden.

Eigentlich bestimmend sind hier auch nicht die beiden Transistoren, sondern es ist die jeweilige Kombination eines Widerstandes mit einem zugehörigen Kondensator. Am besten, wir schauen uns das einmal konkret an dem Beispiel unten an. Dazu wurde die obige Schaltung so vereinfacht, dass die linke und rechte Seite absolut gleich ist.


Stellen Sie sich vor, es wird an Plus und Minus eine Spannung von 12V angelegt, dann sind die Direktverbindungen über R1 zur Basis von T1 und die über R2 zur Basis von T2 entscheidend. Beides sind npn-Transistoren, werdend also leitend, wenn an der Basis mind. 0,7V Plus anliegen. Ob dieser Wert nun genau erreicht werden muss oder leicht unterschritten, und ob die beiden Widerstände exakt gleich sind, davon hängt ab, welcher Transistor zuerst schaltet.


In unserem Beispiel soll das T1 sein. Wenn der durchschaltet, ist also kaum noch ein Spannungsunterschied zwischen dessen Kollektor oben und Emitter unten vorhanden. Die Lampe L1 leuchtet auf. Am Kondensator C2 liegt nun links Minus und rechts Plus an. Dessen Aufladung wird allerdings verzögert durch den Widerstand R2. Solange die Plusseite von C2 nicht 0,7V erreicht, bleibt der Transistor T2 gesperrt.


Bei 0,7V schaltet T2 durch. An der Lampe L2 liegt nun unten Minus und oben Plus an, sie leuchtet auf. Jetzt hat auch der Kondensator C1 rechts Minus und links Plus. Erreicht dieses einen Wert von 0,7V, dann kippt die Schaltung wieder. Danach beschränkt sich aber der Ladevorgang nicht nur von 0 auf 0,7V, sondern, wenn z.B. T2 durchschaltet, wird C1 negativ bis zu knapp 12V geladen. Diese Ladung muss dann erst abgebaut werden, bis wieder +0,7V erreicht werden.


Was hier beschrieben ist, geht weit über die bloße Anwendung als elektronischer Blinkgeber hinaus. Es ist eine astabile Kippstufe, eben nicht stabil, weil sie den jeweiligen Zustand nicht beibehält. Gestaltet man allerdings die Kondensatoren und vor allem die Widerstände variabel, dann entsteht eine Puls-Weiten-Modulation, bei der ein sauberes Rechtecksignal entsteht. Will man z.B. den Elektromotor eines Lüfters stufenweise verlangsamen, so schaltet man heutzutage keine stromfressenden Widerstände dazwischen, sondern löst das Problem durch Unterbrechung des zugeführten Stroms mit PWM.


kfz-tech.de/YEl18







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