7.6 Verzögerter Berührungsschalter
Beschreibung der Schaltung
Burkhard Kainka:
Alte Truhen hatten oft kunstvoll ausgeführte Geheimschlösser, die man kaum entdecken konnte. Aber so etwas geht auch elektronisch. Ein Berührungsschalter soll eine Aktion ausführen, die aber nur der Eingeweihte kennt, und die möglichst nicht zufällig entdeckt werden kann. Eine Möglichkeit dazu ist eine Zeitverzögerung. Wer die Funktion nicht kennt, probiert in schneller Folge alles aus und kommt zu keinem Ergebnis. Nur der Besitzer weiß genau, wo er wie lange anfassen muss, damit etwas passiert.
Die meisten der bisherigen Verzögerungsschalter konnten bei einer Berührung mit dem Finger eingeschaltet werden und gingen dann von alleine wieder aus. Aber es geht auch anders herum. Die folgende LED-Schaltung ist im Ruhezustand an und geht bei Berührung aus. Sie entspricht damit dem Berührungsschalter in Kap. 5.4. Aber diesmal wurde noch ein Kondensator eingefügt, der zu einer starken Verlangsamung führt. Erst wenn man einige Sekunden lang den Kontakt berührt, geht die LED aus. Die Verzögerungszeit hängt stark von der Hautfeuchtigkeit ab. Man könnte die Aufgabe daher für andere erschweren, indem man fordert, dass die Platine nur mit frisch gewaschenen und sorgfältig getrockneten Händen berührt werden darf.
Die
Verzögerung funktioniert auch anders herum. Man steckt zunächst den Jumper und
schaltet damit die rote LED aus. Wenn man ihn dann abzieht, geht die LED erst
nach etwa fünf Sekunden an.
Schaltungssimulation mit EveryCircuit
Spannungsverlauf am gemeinsamen Potential von
Kollektor T1, Kondensator C1, Basis T2 und Ausgang R3
Die gemeinsame Spannung von Kollektor T1, Kondensator C1, Basis T2 und
Ausgang R3 gegen Masse wird mit dem virtuellen Voltmeter beobachtet.
1. S1 und S2 sind offen: Es fließt kein Strom durch die Schaltung, das Potential gegen Masse beträgt 0 Volt.
2.
S1 ist geschlossen, S2 ist offen: Die
LED wird über T2 eingeschaltet, der Basisstrom dafür geht über R2 und R3. Am
Ausgang von R3 besteht ein Stromteiler mit (links) Anschluss an C1 und den
Kollektor von T1 sowie (rechts) der Basis von T2. Der Kondensator lädt, das
Potential steigt mit steil und dann leicht ansteigender Flanke (Ladekurve des
Kondensators) auf 756 mV.
3.
S1 und S2 sind geschlossen: Die Basis
von T1 erhält über R1 Strom, T1 schaltet durch, C1 entlädt sich über die nun
offene Kollektor-/Emitterstrecke von T1 nach Masse. Der Stromteiler leitet
ebenfalls über die Kollektor-/Emitterstrecke von T1 nach Masse ab, T2 wird
dadurch der Basisstrom entzogen und sperrt, die LED verlischt mit Verzögerung.
Die Verzögerung entsteht durch das Entladen von C1, damit sinkt die Spannung am
Kollektor von T1 und es fließt zunehmend mehr Strom über R2 und R3 ab. Der
Basis von T2 wird so „sanft“ auf ein niedrigeres Potential gesetzt, die LED
verlöscht dadurch nicht schlagartig.