Transistor-Anwendungen
von B. Kainka
Umgekehrt
Hier wird der Transistor wie ein gesteuerter Schalter verwendet. Das Einschalten des Basisstroms bewirkt auch ein Einschalten des Laststroms. Mit einem Tastschalter wurde eine LED also nur dann eingeschaltet, wenn man gerade auf die Taste drückte. Mit einem Transistor kann eine Schaltfunktion jedoch auch umgekehrt (invertiert) werden. Die Schaltung zeigt einen einfachen elektronischen Umschalter. Bei geschlossenem Schalter leuchtet die grüne LED, bei geöffnetem Schalter die rote.
Ein Transistor als Invertierer
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Bei geschlossenem Schalter wird zugleich der Stromkreis durch die grüne LED geschlossen und der Basisstrom eingeschaltet. Der Transistor leitet und schaltet die Spannung an der roten LED ab. Tatsächlich findet man eine Restspannung von ca. 80 mV zwischen Emitter und Kollektor. Bei dieser kleinen Spannung fließt praktisch kein Strom durch die LED, sie ist also abgeschaltet. Die Schaltung bildet mit einem einfachen Einschaltkontakt die Funktion eines Umschalters nach.
Der LED-Umschalter
Licht für eine Minute
Die Stromverstärkung eines Transistors kann verwendet werden, um die Entladezeit eines Kondensators zu verlängern. Die Schaltung nach Abb. 4.13 verwendet einen Elko mit 100 µF als Ladekondensator. Nach einem kurzen Druck auf den Tastschalter ist er geladen und liefert nun für längere Zeit den Basisstrom der Emitterschaltung.
Verzögerte Ausschaltung
Die Entladezeit wird durch den großen Basiswiderstand erheblich verlängert. Die Zeitkonstante beträgt hier etwa 10 Sekunden. Nach dieser Zeit reicht der Basisstrom aber immer noch für eine Vollaussteuerung des Transistors.
Das Minutenlicht
In der praktischen Ausführung der Schaltung genügt ein kurzer Tastendruck zum Einschalten der LED. Danach bleibt sie etwa 10 Sekunden lang voll eingeschaltet und leuchtet dann immer schwächer. Nach etwa einer Minute ist immer noch ein schwaches Leuchten zu erkennen. Tatsächlich geht die LED auch nach langer Zeit nicht ganz aus. Der Strom sinkt aber auf so kleine Werte, dass er keine sichtbare Wirkung mehr hat.
Wenn es dämmert
Hier wird der Fotowiderstand (Light Dependent Resistor, LDR) als Lichtsensor verwendet. Das Bauteil besitzt eine lichtempfindliche Widerstandsschicht aus Cadmium-Sulfid (CdS). Der Widerstand ändert sich je nach Lichteinfall von ca. 100 Ohm bei vollem Sonnenlicht bis über 1 MOhm bei Dunkelheit. Die volle Arbeitsbeleuchtung von ca. 1000 lux entspricht einem Widerstand von ca. 1 kOhm.
Der Dämmerungsschalter
Der veränderliche Widerstand des LDR bildet zusammen mit dem Festwiderstand von 100 kOhm einen Spannungsteiler. Wenn die Teilspannung zu klein wird, sperrt der Transistor. Vereinfachend kann man von einer „Schaltschwelle" bei ca. 0,6 V sprechen. Dieser Wert gilt für alle Siliziumtransistoren. Hier findet man wieder die bekannte Diodenkennlinie (vgl. Kap. 2.5), wobei allerdings die Schwelle für LEDs entsprechend höher liegt. Eine Siliziumdiode wie die 1N4148 im Lernpaket dagegen leitet ebenfalls erst merklich ab einer Durchlassspannung von 0,6 V.
Der lichtgesteuerte Stromkreis
Testen Sie das Verhalten der Schaltung bei unterschiedlicher Beleuchtung. Bei großer Helligkeit ist die LED ausgeschaltet, bei abgedunkeltem Lichtsensor leuchtet sie. Man findet ein relativ abruptes Umschalten bei einer gewissen Helligkeitsschwelle. Nur ein kleiner Helligkeitsbereich liefert eine Teilaussteuerung des Transistors.
Literatur: Schnellstart LEDs
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