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Operationsverstärker
und
Instrumentationsverstärker

Operationsverstärker und Instrumentationsverstärker

Käufer Elektronik-Workshop Kundenmeinung:
Mein Lob gilt der übersichtlichen und schönen Darstellung und der guten didaktischen Aufbereitung. Selten werden Schaltungen so gut erklärt, dass es auch noch Spaß macht sich damit zu beschäftigen.

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Timer 555

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TV Standby Off
Mit dem Fernseher Strom sparen!

 


Strom sparen und Defekt verhindern

Viele elektronische Geräte konsumieren im Standby-Betrieb unnötig viel Strom, wie z.B. TV- oder Kopiergeräte. Einige zehn Milliampere sind dabei keine Seltenheit! Mit der Fernbedienung wird mittels Knopfdruck das TV-Gerät in den Standby-Zustand geschaltet und erst mit einem zweiten Druck, meist auf die selbe Taste, schaltet das TV-Gerät vollständig aus. Die Standby-Dauer kann oft programmiert werden, z.B. zwischen Ausgeschaltet und 1 Stunde bis 4 Stunden. Alles in fünf Stufen. Grundig nennt diese Funktion den Ökoschalter. Die minimale Standbydauer beträgt bei diesem Beispiel nach jedem Ausschalten des TV-Gerätes eine Stunde. Da stellt sich natürlich die Frage, ob es denn nicht ökologischer mit wesentlich weniger oder gar keinem Strom geht.

Das geht und der Hauptschalter des TV-Gerätes bleibt dabei stets eingeschaltet. Man drückt bei einem zusätzlichen kleinen Gerät, dem TV-Standby-Off, das zwischen 230-VAC-Netzanschluss und dem Netzstecker des TV-Gerätes eingeschlauft wird, auf eine Drucktaste. Dies schaltet das TV-Gerät in den Standby-Modus. Danach hat man eine Minute, oder auch länger, Zeit, um das TV-Gerät per Fernbedienung einzuschalten. Mit dem Einschalten erkennt TV-Standby-Off, dass das TV-Gerät seinen Betriebsstrom konsumiert und so bleibt die Abschaltverzögerung bis zu dem Augenblick inaktiv, bei dem das TV-Gerät per Fernbedienung in den Standby-Zustand abgeschaltet wird. Von diesem Augenblick an, wirkt die Verzögerung, die nach der abgelaufenen Zeit, wie bereits angedeutet, das TV-Gerät vollständig abschaltet. Der Hauptschalter des TV-Gerätes bleibt stets eingeschaltet. TV-Standby-Off lässt sich klein realisieren. Oft lässt sich dieses Gerät auf der Rückseite des TV-Gerätes mittels doppelseitigem starken Klebeband so fixieren, so dass man leichten Zugang zur Drucktaste für das Einschalten hat.

Der Titel lautet Strom sparen und Defekt verhindern. Welchen Defekt kann man denn mit TV-Standby-Off verhindern? In der Regel benutzt man ständig die Fernbedienung und so wäre der Netzschalter des TV-Gerätes die einzige mechanische Schwachstelle und es wäre äusserst ärgerlich, wenn das TV-Gerät nur gerade wegen einem doofen Netzschalter, im Falle eines Defektes, auseinandergenommen werden müsste. Diesem Defekt vorzubeugen, war meine zweite Motivation TV-Standby-Off zu realisieren, denn der Netzschalter des TV-Gerätes bleibt immer eingeschaltet.

Der vorliegenden Elektronik-Minikurs zeigt wie man eine solche Schaltung realisiert. Ursprünglich baute ich für mich eine rein transistorisierte Schaltung ohne IC. Dies war etwa Ende der 1970er-Jahre. Für diesen Elektronik-Minikurs habe ich die Schaltung ein wenig modernisiert. Sie enthält einen LinCMOS-Opamp des Typs TLC271 von Texas-Instruments und als Relaistreiberstufe den Klein-Power-MOSFET BSS125 der SIPMOS-Serie von Infineon. Dieser MOSFET ist im TO92-Gehäuse allerdings kaum noch erhältlich. Infineon bietet mit BSP125 eine SMD-Alternative im SOT223-Gehäuse, die leicht erhältlich ist. Die elektrischen Daten sind identisch oder besser. Man vergleiche selbst die Datenbätter. Anstelle eines MOSFET kann man eben so gut eine Kaskade aus zwei kleinen Hochspannungs-NPN-Transistoren (MPSA42) realisieren. Mehr dazu liest man in Relaisbetrieb an 230 VAC.

Es gibt zwei Schaltungsvarianten. Die eine die sich selbst ebenfalls vollständig ausschaltet und die andere, bei der die Schaltung mit 0.5 mA nur einen sehr geringen eigenen Standby-Strom verbraucht. Diese Schaltung kommt mit einer einpoligen Drucktaste zum Einschalten des TV-Gerätes in den Standby-Zustand aus. Die ursprüngliche rein transistorisierte Schaltung verbrauchte mit 1.5 mA drei mal soviel Standby-Strom wie die Schaltung hier in Bild 1 und benötigte mehr Bauteile. Die Variante in Bild 1 bietet zusätzlich die Möglichkeit das TV-Gerät mit einem Logiksignal einzuschalten. Der Hinweis wozu das gut sein kann, folgt später.


ACHTUNG: Netzspannung!!!   Lebensgefahr!!!   Nichts für Anfänger!!!

Die Schaltungen in diesem Elektronik-Minikurs arbeiten mit 230-VAC-Netzspannung. Es ist höchste Vorsicht geboten! Alle Manipulationen in diesen Schaltungen müssen stets mit einem TRENNTRANSFORMATOR durchgeführt werden! Die Schaltung muss berührungssicher nach SEV-, bzw. VDE-Norm, realisiert und in ein Gehäuse eingebaut werden! Kommt eine metallene Druck- oder Kipptaste zum Einsatz, muss an der Befestigungsschraube, mittels Lötöse, dieses Tastergehäuse geerdet sein! Dies ist in den Schemata in den Bildern 1 und 2 nicht illustriert.

Der Nachbau dieser Schaltungen ist für Anfänger oder Bastler ohne notwendiges Wissen im Umgang mit der 230-VAC-Netzspannung ungeeignet!!! Nachbau, Tests, Manipulationen und Einsatz erfolgen stets auf eigenes Risiko!!!



Die Schaltung mit geringem eigenem Standby-Strom

Wir betrachten zuerst den Haupt-Wechselstromkreis. Dieser beginnt bei dem einen Anschluss des 230-VAC-Einganges und führt über den Relais-Arbeitskontakt rel zu dem einen Anschluss des Ausganges wo das TV-Gerät angeschlossen wird. Der andere Anschluss dieses Ausganges führt über das Dioden/Widerstands-Netzwerk D1 bis D6 und R1 zurück zum andern Anschluss des 230-VAC-Einganges. Ich unterlasse es, diese Anschlüsse mit Phase und Null zu kennzeichnen, weil sie funktionell vertauschbar sind und dies auch erlaubt ist, weil es schliesslich auch keine Rolle spielt, wie der Stecker des TV-Gerätes in die Steckdose eingesteckt wird, da dieser Stecker in der Regel keinen Erdstift aufweist.

Widerstand R1 misst den AC-Strom des TV-Gerätes. Im Falle des niedrigen Standby-Stromes muss die Spannung über R1 so gering sein, dass zum Transistor T1 noch sicher kein Basisstrom fliesst. Da jedoch der Betriebsstrom des TV-Gerätes viel grösser ist als dessen Standby-Strom, muss mittels Dioden der Spannungsabfall begrenzt werden. Ohne diese Massnahme, mit einer starken nichtlinearen Strom/Spannungs-Kennlinie, müsste R1 dem TV-Betriebsstrom und der Basis-Emitter-Schwellenspannung von T1 recht genau angepasst sein, um nicht unnötig Energie zu verheizen. Dies wäre keine besonders elegante Lösung, weil sich die TV-Geräte im Stromverbrauch stark unterscheiden. Gehen wir einmal davon aus, dass man die Schaltung für kleine und grosse TV-Geräte, auch ältere Bauart, einsetzen möchte, dann kann man mit einem maximalen Standy-Strom von etwa 50 mA und einem minimalen Betriebsstrom von etwa 300 mA rechnen, wobei ein solches TV-Gerät (hoffentlich) einen sehr geringen Standby-Strom weit unter 50 mA, hat. Unter dieser Betrachtung macht es Sinn R1 so klein zu wählen, dass bei einem Standby-Strom von 50 mA noch sicher kein T1-Basisstrom fliessen kann. R1 kann man aber jederzeit für ein bestimmtest TV-Gerät anpassen, falls dies einmal nötig sein sollte.

Der T1-Basisstrom beginnt zu fliessen, wenn die Spannung über R4 die Basis-Emitter-Schwellenspannung von typisch 0.65 V bis 0.7 V erreicht. Diese Spannung wird dann erreicht, wenn die Summe der Teilspannungen über R4, R3 und R2 einen Wert von etwa 0.9 V beträgt. Dies ist die Spannung U2. U1, U2 und die meisten andern Spannungsangaben beziehen sich auf das Referenz-Potential, das mit REF bezeichnet ist. Ist das TV-Gerät aktiv, ist der Strom so gross, dass das Diodennetzwerk aus D1 bis D6 die Spannung über R1 begrenzt. Diese AC-Spannung ist beinahe rechteckförmig mit einem Wert von mindestens 4.8 Vpp (U1) (pp = peak-to-peak). Beinahe rechteckförmig ist diese Spannung, weil die Sinusspannung, ohne Begrenzung (Clamping) durch die Dioden D1 bis D6, eine sehr viel höhere Amplitude hätte und darum ist der Amplitudennulldurchgang auch mit diesen Dioden im Einsatz sehr steil. Mehr zu diesem Thema liest man im Elektronik-Minikurs Der Master-Slave-Netzschalter im Unterkapitel "Der Stromsensor". D7 wirkt als Einweg-Gleichrichter. Die negativen Spannungen werden weggeschnitten. Dies halbiert die AC-Spannung auf eine DC-Spannung von mindestens 2.4 Vp (p = peak-to-REF) (dreifache Diodenflussspannung: D1, D2, D3). Tatsächlich beträgt die Spannung, wegen der D7-Diodenflussspannung, minimal nur etwa 1.7 Vp, falls C1 mit seiner glättenden Wirkung nicht angeschlossen wäre. Die Diodenflussspannung von D7 ist etwas geringer als die einer der Dioden von D1 bis D6, weil der Strom durch D7 nur sehr gering ist. Der Widerstand R1 und dessen Verlustleistung PR1 berechnen sich folgendermassen:

   R1 = (0.2V + UD7) / IStandby    (R3 hier unberücksichtigt!)
   PR1 = 2.4V2 / R1


Da über D7 nur ein sehr kleiner Strom fliesst, setzt man für UD7 maximal 0.7 V ein. 0.2 V ist die festgelegte Spannung zwischen Basis und Emitter von T1, die etwa 3.5 mal niedriger ist als die Basis-Emitter-Schwellenspannung. Damit ist gewährleistet, dass T1 sicher offen ist. R3 bleibt unberücksichtigt, weil UR3 mit etwa 50 mV nur etwa 1/4 von UR3 (jetzt 0.2 V) ausmacht. Zu R2 liest man weiter unten etwas.

Die erste Formel ergibt bei einem maximalen TV-Standby-Strom von 50 mA einen Widerstand R1 von 18 Ohm. Mit der zweiten Formel berechnet sich die Verlustleistung von R1 auf einen Wert von PR1 = 0.32 W. Man verwende einen 1/2-Watt-Widerstand.

Wahl der Dioden: Für D7 genügt eine Kleinsignaldiode 1N914 oder 1N4148. Man benötigt nur für D8 und D9, wegen ihrer hohen Sperrspannung von 1000 V, die 1N4007-Diode. Diese sind der 230-VAC-Netzspannung ausgesetzt. Mit dieser hohen Sperrspannung werden auch Überspannungsspitzen, die drei mal so hoch sind wie die Spitzenspannung von 230 VAC von 325Vp, verarbeitet. Für D1 bis D6 genügen 1N4001 mit einer Sperrspannung von 50 V, weil die Teil-Diodennetzwerke D1 bis D3 und D4 bis D6 sich gegenseitig die Spannung auf maximal 3 Vp begrenzen. Alle 1N400x-Dioden etragen einen Maximalstrom von 1 A. Es ist bei der Materialbestellung einfacher, wenn man nur einen Typ bestellen muss und bei grossen Mengen gibt es meist Rabatte. Der Preisunterschied zwischen 1N4001 und 1N4007 ist nicht nennenswert. Daher empfiehlt es sich für D1 bis D6, D8 und D9 den Typ 1N4007 einzusetzen. Falls jemand auf die Idee kommt auf D9 zu verzichten und die Netzteilschaltung und die Relaisschaltung nur mit D8 gleichzurichten, dem sei davon abgeraten, weil mit dieser Vereinfachung die Glättungswirkung von C4 durch die Netzteilschaltung beeinflusst würde.

Der maximal zulässige Strom: Dieser ergibt sich durch die Wahl der Dioden D1 bis D6. Mit 1N4001...1N4007 sind in jedem Diodenpfad dauerhaft 1 A zulässig. Da in jedem Diodenpfad jedoch nur in der einen Sinushalbwelle Strom fliesst, ist maximal der doppelte AC-Strom von 2A zulässig. Bei 230 VAC ist das eine Leistung 460 W, was auch für ein älteres TV-Gerät ausreichen dürfte. Wenn nicht, muss man für D1 bis D6 z.B. auf den 3-Ampere-Diodentyp 1N5401 ausweichen. Es sind dann maximal 6 A möglich. Zwecks Kühlung sollte man die Dioden nicht in zu kleine Lötaugen löten, die Leiterbahn nicht zu schmal auslegen und die Anschlussdrähte der Dioden sollten nicht zu sehr gekürzt werden. Auch diese tragen zur Kühlung etwas bei.

C1 siebt die Halbwellengleichrichterspannung zu einer vernachlässigbar niedrigen Rippelspannung, weil die minimale Entladungszeitkonstante, gegeben durch R3 und C1, etwa 150 ms beträgt. Die halbe Periode der 50-Hz-Netzfrequenz (in der D7 leitet) beträgt jedoch nur 10 ms. Die mittels C1 geglättete DC-Spannung U2 addiert sich aus der T1-Basis-Emitter-Schwellenspannung plus der Spannung über R3 und diese beträgt:

   UR3 = U1 - UD7 - UBE(T1)    (R2 ist vernachlässigbar!)
   ~1V = 2.4V - 0.7V - 0.7V


Wenn das TV-Gerät in den Standby-Zustand geschaltet wird, entladet sich C1 zunächst über R3 und über die Basis-Emitter-Strecke von T1. Fällt die Spannung zwischen Basis und Emitter unter die Basis-Emitter-Schwellenspannung, entladet sich C1 über R3 und R4 langsamer, aber vollständig. R2 wird gar nicht erwähnt. Wozu auch, denn mit bloss 1 k-Ohm ist R2 bedeutungslos, weil die Spannung über R2 viel zu gering ist. Wenn D7 eine Kleinsignaldiode (1N914, 1N4148) ist, muss der Aufadestrom von C1 leicht begrenzt werden, damit ein zu hoher Wert D7 nicht beschädigen könnte. Verwendet man für D7 ebenfalls eine 1N4007-Diode (es reicht auch 1N4001), kann auf R2 verzichtet werden.

Wenn das TV-Gerät aktiv ist, leitet T1 und dies verhindert, dass C2 über R7 aufgeladen wird. T1 schliesst im aktiven Zustand des TV-Gerätes C2 über R6 mit REF kurz. Ebenso geschieht dies wenn die Taste EIN gedrückt wird, oder der Steuereingang Uc einen logischen HIGH-Pegel während z.B. einigen 100 ms erhält. R6 dient der Begrenzung des Entladespitzenstromes von C2. Ohne R6 könnte T1 oder T2 zerstört werden. Da R6 im Verhältnis zu R7 extrem niederohmig ist, beträgt im leitenden Zustand von T1 die Spannung über C2 praktisch 0 V, bzw. der invertierende Eingang am IC:A hat REF-Potenzial. An der selben Bezugsspannung wird IC:A gespiesen (Pin 4) und dies bedeutet, dass dieser Opamp single-supply-fähig sein muss. Beim Einsatz eines LinCMOS-Opamp (hier TLC271) von Texas-Instruments ist dies auch tatsächlich der Fall. D10 verhindert, dass am invertierenden Eingang von IC:A die Spannung jemals signifikant grösser sein kann als die momentane Betriebsspannung an Pin 7. Dies wäre ohne D10 möglich, wenn nach kurzem Betriebsunterbruch die Schaltung wieder aktiviert wird. Dann kann beim Anlauf der Netzteilschaltung aus D8, R13, R14, C3, R15 und ZD, die Betriebsspannung kurzzeitig zu niedrig sein und eventuell einen Latchup auslösen. Mehr zum Thema Latchup liest man in Der analoge Schalter II.

Opamp IC:A arbeitet als Komparator mit einer schwach wirksamen Hystere, gegeben durch die mitwirkende Rückkopplung von R10 zum Parallelwiderstandswert von R8 und R9. Die Hysterese ist deshalb nur schwach, weil R10 im Verhältnis zum Parallelwiderstandswert von R8 und R9 sehr hochohmig ist. Diese schwache Hystere reicht aus, dass der Ausgang der Komparatorschaltung (Pin 6), beim sehr langsamen Ansteigen der Spannung an C2 und der Überschreitung der konstanten Spannung des nichtinvertierenden Einganges, schnell umschaltet und keine Schwingungen auftreten können. Wegen der sehr hohen Verstärkung und der möglichen parasitären Rückkopplungskapazitäten kann dies leicht passieren. Der TLC271 bietet zusätzlich die Möglichkeit, den Stromverbrauch und damit die Geschwindigkeit in drei Stufen zu wählen. Da an die Schaltung keine Geschwindigkeitsanforderung gestellt ist, ist der minimalste Betriebsstrom eingestellt, in dem Pin 8 an die positive Betriebsspannung Pin 7 angeschlossen ist.

Wenn das TV-Gerät mit der Fernbedienung in den Standby-Zustand ausgeschaltet wird, öffnet T1, weil der Basisstrom ausfällt. C2 wird über R7 langsam geladen. Mit dem R8/R9-Spannungsteiler ist die Spannung am nichtinvertierenden Eingang etwa auf die 0.65-fache Betriebsspannung festgelegt. Dies entspricht ziemlich genau dem Zeitkonstantenwert und d.h., dass alleine R*C die Verzögerungszeit definiert und deshalb auch leicht berechenbar ist. Bei vorliegender Dimensionierung von R7 und C2 beträgt die Verzögerungszeit bis zum Abschalten des TV-Gerätes etwa 1.7 Minuten. Liegt die Ladespannung an C2, bzw. am invertierenden Eingang des IC:A unterhalb der Spannung beim nichtinvertierenden Eingang, liegt der Ausgang von IC:A mit einer Spannung von etwas mehr als 10 VDC auf dem HIGH-Pegel. Dies bei der Betriebsspannung von 12 VDC, die durch die Zenerdiode ZD definiert ist. Dieser HIGH-Pegel steuert über R11 das Gate des MOSFET T3, dessen Drain-Source-Kanal in den niederohmigen Zustand. R11 hat keine funktionelle Bedeutung. R11 dämpft aber die Schwingneigung des MOSFET im Augenblick der Umschaltung. R11 darf im Prinzip wesentlich niederohmiger sein, ist hier aber nicht nötig. Das Relais REL ist angezogen und das TV-Gerät ist in den Standby-Zustand geschaltet. Dieser Zustand dauert so lange an bis die Spannung an C2 die Spannung des nichtinvertierenden Einganges von IC:A übersteigt. In diesem Moment fällt der Ausgang an Pin 6 von HIGH auf LOW (LOW = REF-Potenzial). Der Rückkopplungswiderstand R10 überträgt den Spannungssprung stark gedämpft auf den nichtinvertierenden Eingang, was die Differenzspannung der beiden Opamp-Eingänge beschleunigend vergrössert (Mitkopplung) und so der stabile logische Zustand am Opamp-Ausgang sehr schnell erreicht wird. Das ist die eigentliche Schmitt-Trigger-Funktion. Die Hysterespannung dUe am invertierenden Eingang berechnet sich folgendermassen:

   Rx = (R8*R9)/(R8+R9)     (Rx = Parallelwiderstandswert von R8 und R9)
   dUe = Rx / (Rx + R10) * (UaHIGH - UaLOW)    (Ua = Opamp-Ausgang)


Bei vorliegender Dimensionierung von R8, R9 und R10 und einer Schaltspannung Ua von 10 V, beträgt dUe, die Hysteresespannung, 0.26 V. Will man dUe erhöhen, muss R10 reduziert werden. Bei dUe = 0.5 V beträgt R10 etwa 1 M-Ohm.

Beim Umschalten von Ua von HIGH auf LOW, öffnen T3 und REL. Das TV-Gerät schaltet aus. Eine erneute Einschaltung in den Standby-Zustand des TV-Gerätes erfolgt durch das Drücken der Taste EIN, wodurch C2 über R6 und Tasterkontakt schnell entladen, T3 und REL erneut eingeschaltet werden. C2 ladet sich, nach Loslassen der Taste EIN, über R7 langsam auf und bevor die Spannung an C2 die Spannung des nichtinvertierenden Eiganges des IC:A überschreitet, muss mit der TV-Fernbedienung das TV-Gerät aktiviert werden. Der nun höhere Strom erzeugt einen T1-Basisstrom und T1 schliesst, bis zum Ausschalten des TV-Gerätes in den Standby-Zustand, C2 kurz, wodurch REL und TV-Gerät eingeschalten bleiben.

Der Betriebsstrom der Elektronik ohne eingeschaltetes Relais REL, der Standby-Strom dieser Schaltung, fällt mit nur 0.5 mA deshalb so gering aus, weil IC:A im Lowbias-Mode arbeitet und selbst weniger als 30 µA benötigt. Im Prinzip könnte man den Strom niedriger als 0.5 mA ansetzen. Untertreibt man jedoch allzusehr, d.h. es fliesst ein zu geringer Strom durch ZD, verschlechtert sich ihre Eigenschaft der Spannungsstabilisierung, weil der differentielle Innenwiderstand zu hoch würde. Je nach Typ von Kleinstleistungs-Zenerdioden muss man es selbst testen, ob ein geringerer Strom zulässig ist. Es ist dann nicht zulässig, wenn die Zenerspannung bei Stromreduktion zu sehr unter den Nennwert abfällt. Der Strom wird reduziert, in dem die Werte der drei Widerstände R13, R14 und R15 erhöht werden. Grund, dass man für R13 und R14 nicht ein einziger Widerstand nimmt, ist die hohe Spannung. Will man kleine 1/4-Watt-Widerstände einsetzen, muss die hohe Spannung auf zwei etwa gleichwertige Widerstände verteilt werden. 1/4-Watt-Widerstände haben eine zulässige Nennspannung von typisch 250 V.

Diode D8 arbeitet als Halbwellengleichrichter. R13, R14 und C3 bilden die Siebung. Wäre ZD parallel zu C3 geschaltet, wäre die Unterdrückung der Rippelspannung schlecht, weil ZD im leitenden Zustand niederohmig ist. R15 wirkt da wie eine "Abfederung". R15 sorgt mit seinem Wert, der wesentlich niedriger ist als der Wert von R13+R14, mit C3 für eine niedrige Rippelspannung von etwa 0.3 Vpp an C3. Der Strom von 0.5 mA erzeugt über R15 eine Spannung von 13.5 VDC. Dieser addiert sich zur Zenerspannung von 12 VDC zu 25.5 VDC. Für C3 ist ein kleiner Elko mit einer Nennspannung von 35 VDC empfehlenswert.

Steuerung mit TV-Ferbedienung: Am Eingang Uc von REMOTE (Transistor T2) ist es möglich mit einer zusätzlichen Schaltung das TV-Gerät in den Standby-Zustand zu schalten. Dies kann z.B. eine spezielle Empfängerschaltung für die TV-Fernbedienung sein, die auf einen Kode abgestimmt ist, der für keinen andern Zeck gebraucht wird. Wenn für den Betrieb einer solchen zusätzlichen Schaltung der Standby-Strom von 0.5 mA nicht ausreicht, muss dieser durch die Reduktion der Werte von R13, R14 und R15 erhöht werden. Um die Rippelspannung an C3 in Grenzen zu halten, muss C3 vielleicht erhöht werden. Um die Verlustleistung in Grenzen zu halten, kann man anstelle von R13 und R14 vor der Gleichrichtung, einen kapazitiven Spannunsteiler realisieren. Mehr zu diesem Thema liest man in Kondensator statt Trafo. Ich werde eine Erweiterung mittels TV-Fernbedienung nicht vorsehen, wäre aber daran interessiert, wenn ein ELKO-Leser ein solches Projekt in Angriff nehmen würde. Ich würde die erprobte Schaltung dann gerne unter dem Namen des Autors als Ergänzung zu diesem Elektronik-Minikurs in einer speziellen HTM-Datei befügen. Vorherige Kontaktaufnahme per E-Mail wäre unbedingt erforderlich. E-Mailadresse, siehe Unterstützung via E-Mail ganz unten.



Die Schaltung ohne eigenen Standby-Strom

Wenn diese Schaltung zum Einsatz kommt, benötigt auch diese keinen Standbystrom. Dafür ist eine elektronische Einschaltung in den Standbyzustand des TV-Gerätes, z.B. mittels TV-Fernbedienung, nicht möglich. Nach Ablauf der Verzögerungszeit schaltet sich auch diese Schaltung vollständig aus. Dazu benötigt man allerdings eine zweipolige Drucktaste. Diese sind relativ leicht erhältlich als Miniatur-Kipptaster und Miniatur-Drucktaster (siehe Distrelec und Farnell). Bild 2 illustriert wie es funktioniert:

Das TV-Gerät befindet sich im ausgeschalteten Zustand, der Relaiskontakt rel ist offen und weil die gesamte Elektronik am Ausgang dieses Kontaktes angeschlossen ist, ist die gesamte Elektronik stromlos. Durch Druck auf die Taste EIN wird mit dem Tastenkontakt 1 der Relaiskontakt rel überbrückt und damit wird das TV-Gerät in den Standby-Zustand geschaltet. Der Tastenkontakt 2 sorgt gleichzeitig für die vollständige Entladung von C2, falls seit dem letzten eingeschalteten Zustand noch eine Restspannung vorhanden ist. Ohne diese Entladung wäre die Verzögerungszeit schlecht reproduzierbar. Beim Loslassen der Taste EIN, öffnen sich ihre Kontakte, das TV-Gerät und die Elektronik bleiben über rel eingeschaltet. Weil jedoch noch im Standby-Zustand des TV-Gerätes, ladet sich C2 über R7 langsam auf. Das TV-Gerät muss vor Ablauf der C2-Ladezeit bis zum Kippen der Ausgangsspannung von IC:A Ua von HIGH auf LOW, aktiviert werden. Dadurch fliesst genügend Strom durch Dioden D1 bis D6, T1 schaltet ein und das Weitere läuft gleich ab wie in der Schaltung von Bild 1. Der einzige Unterschied ist der, dass nach Abschalten des TV-Gerätes in den Standby-Zustand, mit dem verzögerten Öffnen des Relais REL, die gesamte Elektronik ebenfalls ausgeschaltet wird. Mit der Schaltung in Bild 2 hat man die ökologischste Betriebsform!



Die Relaisschaltung im Visier

Aussergewöhnlich, dass ein Relais mit einer Spulenspannung von 48 VDC an einer halbwellengleichgerichteten 230-VAC-Netzspannung betrieben wird. Das ist vertretbar, wenn das Relais selbst sehr wenig Leistung verbraucht. Der BSS125 und der BSP125 sind Kleinleistungs-MOSFETs. Beide haben elektrisch identische Daten, jedoch der BSP125 gibt es im SMD-Gehäuse und ist deshalb wesentlich leichter erhältlich. Mehr zu dieser Schaltung liest man im Elektronik-Minikurs Relaisbetrieb an 230 VAC.



Thomas Schaerer, 11.03.2004 ; 29.12.2006 ; 05.01.2007 ; 14.01.2007 ; 23.08.2009 ; 26.06.2014