Einschaltverzögerung mit IC CD4093 (NAND)

Diese Schaltung ist eine Einschaltverzögerung mit dem CMOS-IC CD4093. Das IC CD4093 enthält vier NAND-Gatter mit je zwei Schmitt-Trigger-Eingängen. Eine Einschaltverzögerung kann für Verzögerungsschaltungen, Zeitsteuerungen und kontrolliertes Einschalten von Geräten verwendet werden.
In dieser Schaltung wird nur ein NAND-Gatter des ICs CD4093 als Verzögerungselement verwendet. Es schaltet seinen Ausgang mit einer zeitlichen Verzögerung vom Zustand LOW auf HIGH.

Beim Einschalten der Stromversorgung (Verbindung mit Batterie an +VCC) beginnt der Kondensator (C1) sich durch den Widerstand (R1) aufzuladen. Solange die Spannung am Kondensator unter der Schwellenspannung des Schmitt-Trigger-Eingangs liegt, bleibt der Ausgang des NAND-Gatters auf LOW. Wenn die Spannung am Kondensator die Schwellenspannung überschreitet, schaltet der Ausgang des NAND-Gatters auf HIGH und die Leuchtdiode leuchtet.
Bei einem größeren Kondensator C1 dauert die Verzögerung länger und die Leuchtdiode leuchtet später.

Wenn man nach der Verzögerung kein HIGH, sondern ein LOW am Ausgang möchte, dann kann man ein zusätzlichen NAND als NICHT (NOT) dahinter schalten.

Liste

• IC1: CMOS-IC 4093 (z. B. CD4093)
• D1...8: LED-Leiste (oder LED mit Vorwiderstand)
• R1: Widerstand, 100 kOhm (4 Ringe: Braun-Schwarz-Gelb-Gold)
• C1: Elektrolyt-Kondensator, 10 µF

Zum Experimentieren:

• R1: Widerstand, 10 kOhm (4 Ringe: Braun-Schwarz-Orange-Gold)
• C1: Elektrolyt-Kondensator, 100 µF

Kennzeichnung und Anschlussbelegung

• CD4093
• LED-Leiste
• Widerstand
• Elektrolyt-Kondensator (Elko)
• Steckbrett und Zubehör zum Experimentieren

Wer diese Schaltung mit unterschiedlichen Werten für R1 und C1 ausprobiert, der wird dabei unter Umständen feststellen, dass die Schaltung irgendwann nicht mehr richtig funktioniert. Gemeint ist, dass die Verzögerung der Einschaltung zu kurz ist oder gar nicht vorhanden zu sein scheint.

Hierzu folgende Erklärung: Die zeitliche Verzögerung wird durch die Ladedauer des Kondensators C1 und den Widerstand R1 bestimmt. Je größer beide Werte, desto länger dauert es. Die dadurch definierte oder bestimmte Zeit gilt aber nur für einen entladenen Kondensator. Ist der Kondensator geladen oder noch teilgeladen, dann wird der Kondensator bis zur Schaltschwelle in einer viel kürzeren Zeit geladen. Demnach ist die Einschaltverzögerung auch kürzer als angenommen.

Wenn man also die Schaltung ausprobiert und durch mehrmaliges Ein- und Ausschalten keinen oder nur einen kurzen Einschaltverzögerungseffekt erkennt, dann liegt das daran, dass der Kondensator noch zum Teil geladen war. Man muss dem Kondensator in solchen Fällen eine längere Zeit zum Entladen geben.

Hat dich diese Schaltung nicht ganz überzeugt? Tatsächlich missbraucht man den 4093er für etwas für das er nicht gemacht ist. Der 4093er als Einschaltverzögerung ist jetzt nicht der typische Anwendungsfall. Es gibt Alternativen, die vielleicht besser funktionieren.

• Einschaltverzögerung mit Transistor