Bausatz: Verzögerungsschaltung

Dieser Bausatz ist eine Verzögerungsschaltung, die ein Teil eines Monoflops oder einer monostabilen Kippstufe sein kann. Die Idee davon ist, dass man nach einem Eingangsimpuls ein Ausgangssignal verlängert bzw. verzögert.

Beispielsweise soll ein Sensor ein Gerät schalten. In der Praxis löst der Sensor aber nur kurz aus. Das Gerät soll aber nicht gleich wieder ausgehen, sondern noch für ein paar Sekunden weiterlaufen. Dafür braucht man eine Zeitsteuerung oder eine Verzögerungsschaltung.

Diese Schaltung verlängert die Dauer eines Ausgangssignal durch das Entladen des Kondensators C1.

Wenn das Gate von MOSFET1 mit +VCC beschaltet wird, dann schaltet er durch und der Kondensator C1 lädt sich auf. Wenn das Signal am Gate nach GND wechselt, dann entlädt sich der Kondensator C1 über den Widerstand R2. Über eine Ausgangsstufe kann man das Ausgangssignal nutzen, um ein Gerät einzuschalten und nach der Entladezeit von C1 abzuschalten.

Wichtig

Dieser Bausatz funktioniert nicht für sich alleine. Er ist nur sinnvoll einsetzbar, wenn der Bausatz mit der Selbsthalteschaltung nachgeschaltet wird.

Bauteile

• 2 x 2er Klemmleiste KF301, blau

• MOSFET1: N-Kanal-MOSFET, BS170
• R1: Metallfilm-Widerstand, 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange-Braun)
• R2: Metallfilm-Widerstand, 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange-Braun)
• C1: Elektrolyt-Kondensator, 100 µF

Alternativen:

• R1: Widerstand zwischen 10 und 100 kOhm
• R2: Widerstand zwischen 10 und 100 kOhm
• C1: Elektrolyt-Kondensator zwischen 10 und 100 µF

Varianten:

• C1: 100µF, R2: 100k / C1: 10µF, R2: 1M
• C1: 10µF, R2: 100k / C1: 100µF, R2: 1M

Kennzeichnung und Anschlussbelegung

• Widerstand
• MOSFET
• Elektrolyt-Kondensator (Elko)
• Steckbrett und Zubehör zum Experimentieren

Die Verzögerungsschaltung funktioniert nicht für sich alleine. Sie ist nur sinnvoll einsetzbar, wenn sie am Eingang einen Taster oder einen Sensor geschaltet hat. Und am Ausgang ein schaltbares oder signalgebendes Bauteil.

Für die folgenden Experimente werden zusätzlich folgende Bausätze benötigt:

• Taster mit Widerstand
• LED mit Widerstand
• LED mit Steuereingang
• Selbsthalteschaltung

Die Verzögerungsschaltung hat einen Eingang und einen Ausgang. Am Eingang schalten wir einen Taster gegen +VCC. Und am Ausgang eine LED mit Vorwiderstand gegen GND.

Beim Betätigen des Tasters wird die LED angehen und beim Loslassen langsam ausgehen. Das ist natürlich nicht optimal, weil dabei überhaupt keine Verzögerung feststellbar ist.

Wichtig bei diesem Experiment ist, dass man versteht, dass diese Verzögerungsschaltung für sich alleine praktisch nicht funktioniert. Es braucht eine zusätzliche Beschaltung bzw. einen weiteren Bausatz, damit eine signifikante Verzögerung feststellbar und auch nutzbar ist.

Bei diesem Experiment wird nicht einfach eine LED mit Vorwiderstand an den Ausgang geschaltet, sondern eine LED mit Steuereingang. Welchen Vorteil das hat, sieht man, wenn man den Taster drückt und loslässt.

Auch hier geht die LED nach dem Loslassen des Tasters aus. Aber erst nach einer zeitlichen Verzögerung. Das kommt daher, weil die LED mit Steuereingang die Verzögerungsschaltung weniger stark belastet und der Kondensator langsamer entladen wird.

Auch dieser Aufbau funktioniert noch nicht optimal. Damit die zeitliche Verzögerung zu verlängern und möglichst hart abschaltet, brauchen wir noch eine zusätzliche Beschaltung der Verzögerungsschaltung. Zum Beispiel die Selbsthalteschaltung.

Wenn man den Ausgang der Verzögerungsschaltung mit dem RESET-Eingang (IN) der Selbsthalteschaltung verbindet und eine LED mit Vorwiderstand an den Ausgang (OUT) der Selbsthalteschaltung gegen GND schaltet, dann verlängert man das Signal am Ausgang noch ein Stück mehr und schaltet das Gerät am Ausgang hart ab.

Manche LEDs glimmen noch etwas nach, was dem Umstand folgt, dass LEDs auch bei ganz kleinen Strömen noch relativ hell leuchten können und sehr träge sind.

Statt einem Taster kann man auch einen Sensor verwenden. Auch beim signalgebenden Bauteil ist man relativ frei. Das kann eine LED, ein Summer, ein Vibrationsmotor oder etwas anderes sein. Denkbar wäre auch ein Motor, der für eine bestimmet Zeit laufen soll.