Es gibt zahlreiche Bezeichnungen für einen Stromstoßschalter. Als Begriffe werden Bezeichnungen wie Impulsschalter, Fernschalter, Eltako oder
Schrittschalter verwendet. Bei allen handelt es sich stets um Schaltvorrichtungen mit der gleichen Funktion. Bei Betätigen des Steuertasters verändert der
Stromstoßschalter seinen Schaltzustand von AUS nach EIN oder umgekehrt und behält ihn. Erst mit erneutem Betätigen des Tasters wird der aktuelle Schaltzustand
wieder verändert.
Es gibt zahlreiche Methoden, wie man einen solchen Stromstoßschalter aufbauen kann. In dem folgenden Beispiel konstruieren wir eine Schaltung in der eine Reihe
von NAND-Gattern die Umschaltaufgabe übernimmt.
Zum Einsatz kommen drei integrierte Schaltungen CD4093BE. Jede beinhaltet vier NAND-Gatter. Um den Schaltzustand zu ändern, werden insgesamt neun NAND-Gatter benötigt.
Zwei weitere NAND-Gatter werden für die Entprellung des Tasters eingesetzt. Zum Schluss wird mithilfe eines Transistors ein Relais angesteuert. Über die Kontakte des
Relais kann dann ein beliebiger Endabnehmer wie z.B. ein Lichtkreis geschaltet werden.
Die Schaltung besteht grundsätzlich aus zwei taktzustandsgesteuerten RS-Flipflops, die miteinander kombiniert werden.
Die Verschaltung den Gattern in einem taktzustandsgesteuerten RS-Flipflop sieht wie
folgt aus:
Die komplette Schaltung, bestehend aus neun Gattern sieht wie folgt aus:
Zwei weitere NAND-Gatter sind wie oben erwähnt für die Entprellung des Tasters verantwortlich. Ohne Entprellung würden die Gatter jeden Tasterdruck als eine Impulsfolge
interpretieren und mehrere Schaltvorgänge auslösen. Den Zustand des Ausganges wäre so nicht abschätzbar. Die beiden NAND-Gatter werden zusammen zu einem RS-Flipflop
verschaltet. Um die Schaltung richtig zu bedienen, muss der Taster über einen Wechsler-Kontakt verfügen. Beim Betätigen wird der Öffner geöffnet, der Schließer
geschlossen. Die Entprellung des Tasters sieht dann wie folgt aus:
Die integrierte Schaltung CD4093BE ist ein CMOS-IC, der vier NAND-Gatter zur Verfügung stellt. Jedes Gatter hat zwei Eingänge und einen Ausgang. Das
Interessante an dem Baustein ist, dass in dem IC vier fertig aufgebaute Schmitt-Trigger integriert sind. Diese können verwendet werden, um z.B. auch bei langsam
ansteigender Spannung ein Relais schlagartig zu schalten.
Pinbelegung
CD4093BE arbeitet im breiten Spannungsbereich. Die Betriebsspannung beträgt 3 V bis 18 V. Der Baustein ist in einem DIP-14 Gehäuse
untergebracht.
Transistor
Am Ausgang des Systems wird ein Transistor angeschlossen. Er dient hier lediglich als ein Verstärker, mit dem ein Relais ein- und ausgeschaltet wird.
Der Transistor kann Ströme bis zu 3,1A schalten. Damit könnte er auch große Leistungsschütze
schalten.
Als Beispiel steuert die Schaltung ein kleines 5V-Relais SRD-05VDC-SL-C. In dem Versuch schaltet das Relais lediglich eine Leuchtdiode, kann jedoch bei
Bedarf Abnehmer bis zu 10A mit Strom versorgen. Das Relais verfügt über einen Wechslerkontakt, von dem nur Schließer verwendet wird. Um Störungen vorzubeugen,
wird an die Spule des Relais eine Freilaufdiode (1N4007) angeschlossen.
Nach Anlegen der Spannung passiert zunächst gar nichts. Erst wenn der Taster S1 betätigt wird der Zustand der Schaltung verändert, das Relais K1 zieht an,
die Leuchtdiode LED1 geht an. Bei erneutem Betätigen des Tasters gehen das Relais und damit auch die Leuchtdiode wieder aus. So wird bei jedem neuen Tastendruck der
Schaltzustand der Schaltung von EIN nach AUS oder umgekehrt verändert.
Die Widerstände R1 und R2 sind PullUp-Widerstände, die dafür sorgen, dass die Tasteranschlüsse, wenn sie gerade von Masse getrennt sind, ein positives Potenzial
aufweisen. Mit dem Widerstand R4 wird der Strom der Leuchtdiode LED1 begrenzt. Mit der Gleichrichterdiode D1 werden Induktionsspannungen
abgefangen.
