Dauerkalender

Dämmerungsschalter mit NE555

Mit einer einfachen Schaltung soll die Aufgabe eines Dämmerungsschalters realisiert werden. Bei anbrechender Dunkelheit soll eine Lampe automatisch eingeschaltet werden. Im Tagesverlauf bei einer ausreichenden Helligkeit soll die Lampe wiederum ausgeschaltet bleiben.
Die entscheidende Rolle bei der Aufgabe spielt ein Helligkeitssensor. Er muss zwischen den beiden Zuständen hell und dunkel unterscheiden können und dementsprechend passende Informationen liefern. Diese Aufgabe lässt sich leicht mit einem Fotowiderstand lösen. Ein Fotowiderstand (LDR) ist ein lichtempfindlicher elektrischer Widerstand, dessen Widerstand bei steigender Helligkeit fällt. Verschaltet in Reihe mit einem weiteren Widerstand bildet ein Fotowiderstand einen Spannungsteiler, dessen Spannung abhängig von Helligkeit variiert und ausgewertet werden kann. Zur Auswertung eines so gebildeten elektrischen Signals kann der Timer NE555 eingesetzt werden.

Fotowiderstand

Ein Fotowiderstand verändert seinen Widerstand abhängig von den einfallenden Lichtstrahlen. Je mehr Licht auf den Sensor fällt, umso geringer wird sein Widerstand. Der hier eingesetzte Fotowiderstand hat bei voller Dunkelheit einen Widerstand von ca. 1 MOhm. Beleuchtet mit einer starken Lichtquelle fällt sein Widerstand auf ca. 500 Ohm. Fotowiderstände sind weitverbreitet und können problemlos günstig eingekauft werden.

NE555

Der universelle Baustein NE555 fungiert in der Schaltung als ein Schalter, der ein Relais schaltet. Der Schaltpunkt wird von dem Spannungsteiler, den der Fotowiderstand in der Schaltung mit einem weiteren Widerstand und Potentiometer bildet, bestimmt. NE55 kann im Spannungsbereich von 5 V bis 16 V betrieben werden. Da er mit relativ hohem Strom belastet werden kann, kann er bedenk los als Schalter für kleine Relais verwendet werden. Der Ausgangsstrom soll vorzugsweise die Grenze von 100 mA nicht überschreiten.

Relais RT424012

Die Spule des Relais RT424012 von Schrack ist für 12 VDC ausgelegt. Es werden aus der RT2-Reihe auch Relais für andere Spulenspannungen wie 5 VDC, 9VDC, 24VDC etc. angeboten. Das Relais verfügt über zwei Wechsler-Kontakte, die mit 8 A belastet werden können. Die Schaltkontakte vertragen Spannungen bis zu 250 VAC.

Bei Verwendung vor Relais soll man stets daran denken, die Spulen mit einem Entstörungsglied zu versehen. Dazu kann z.B. eine einfache Gleichrichterdiode verwendet werden. Die Spulen erzeugen bei Abschaltung sehr hohe Induktionsspannungen, die benachbarte Teile beschädigen können. In der Schaltung übernimmt die Aufgabe die Diode D1. Durch sie werden die unerwünschten Induktionsspannungen kurzgeschlossen.

Das Relais kann auf einer Platine montiert oder mithilfe eines Sockels in eine Schaltung integriert werden. In unserem Fall kommt der Sockel LZS:RT78725 von Siemens zum Einsatz. Der Sockel stellt uns Schraubklemmen für Anschlüsse und ein integriertes Entstörungsglied zur Verfügung. Mit dem Sockel kann das Relais in einem Schaltschrank auf einer Hutschiene montiert werden.
Pinbelegung:

Schaltplan

Unser Dämmerungsschalter wird mit dem Schalter S1 aktiviert. Sobald der Schalter eingeschaltet wird, leuchtet die Leuchtdiode D3 auf und signalisiert uns, dass der Dämmerungsschalter im Betrieb ist. Bei dem Widerstand R2 handelt es sich um den Fotowiderstand, der auf Helligkeit reagiert. Er ist in Reihe mit dem Poti P1 und dem Widerstand R1 verschaltet und bildet so einen Spannungsteiler. Je nachdem, welche Helligkeit gerade herrscht, verändert der Fotowiderstand seinen Widerstand, wodurch sich auch die Spannung im Punkt A verändert. Diese Änderungen werden von dem Baustein NE555 registriert. Intern unterteilt NE555 die Versorgungsspannung auf drei identische Spannungsintervalle. Bei 12 V Versorgungsspannung hat jedes Intervall eine Größe von 4 V. So werden zwei Schaltschwellen gebildet, die passiert werden müssen, damit der NE555 umschaltet. Wenn die Spannung am Punkt A einen Wert unterhalb der Schaltschwelle von 4V (1/3) erreicht (dunkel), wird das Relais eingeschaltet. Lampe L1 geht an. Sobald die Spannung im Punkt A die Schwelle von 8 V (2/3) überschreitet (hell), ändert der NE555 den Zustand an seinem Ausgang (Pin 3) und schaltet das Relais aus. Lampe L1 geht dann ebenfalls aus.
Bei welcher Helligkeit die jeweiligen Schwellen gebildet werden, kann mit dem Poti P1 eingestellt werden.

Testschaltung

Weitere Themen: