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Türglocke mit NE555
(und Dekadenzähler CD4017BE)

Mit „Türglocke“ konstruieren wir eine Schaltung, die das Aufschlagen eines Glockenklöppels auf eine Glocke steuern soll. Die Schaltung soll uns die Möglichkeit geben, die Anzahl der Aufschläge des Glockenklöppels zu bestimmen. Auch der zeitliche Abstand zwischen den einzelnen Schlägen soll einstellbar sein.
Die Hauptrolle in der Schaltung übernimmt der Timer NE555, der hier als astabiler Multivibrator auftritt. Sein Ausgang steuert einen Leistungstransistor, mit dem ein Elektromagnet geschaltet wird. Der Magnet bewegt anschließend eine mechanische Vorrichtung, die für das Aufschlagen des Glockenklöppels auf die Glocke und damit Erzeugung der Klingeltöne zuständig ist.
Mit zwei Widerständen können die Auflade- und Entladezeiten des mitwirkenden Kondensators C1 bestimmt werden, wodurch die Abstände zwischen den einzelnen Aufschlägen des Glockenklöppels eingestellt werden können. Um die Anzahl der einzelnen Aufschläge zu bestimmen, wird die Schaltung mit einem Zähler ergänzt. Er registriert und zählt jeden Aufschlag des Glockenklöppels, und sobald der vordefinierte Zählerstand erreicht ist, unterbricht er weitere Aktivitäten der Schaltung.

Relais HF46F

Das Relais dient in der Schaltung als Selbsthalteglied und sorgt während der Zählung für Stromversorgung der gesamten Schaltung. Sobald der Zähler den voreingestellten Wert erreicht hat, wird die Selbsthaltung aufgelöst. Das Relais verfügt über einen Schließer.

Zähler CD4017BE

Mit dem Zähler wird die Anzahl der Schläge des Klöppels, der in dem Beispiel von außen auf die Glocke einschlägt, eingestellt. Mit dem Zähler können zehn Schläge eingestellt werden.

NE555

Der Timer NE555 bedient in der Schaltung mit seinem Ausgang zwei weitere Komponenten. Mithilfe des Transistors T2 wird der Elektromagnet ein- und ausgeschaltet. Des Weiteren werden seine Ausgangsimpulse von dem Zähler aufgenommen und ausgewertet.

Transistor BC172

Der BC172C nimmt in der Schaltung an der Selbsthaltungssequenz teil. Der Transistor verträgt Ströme bis zu 100 mA und versorgt direkt das Relais K1 mit Spannung.

Transistor BD437

Mit dem Transistor wird der Endabnehmer der Schaltung, der Elektromagnet, ein- und ausgeschaltet. Je nach Leistung des Magnets muss der Leistungstransistor entsprechend angepasst werden.

Elektromagnet

Der Elektromagnet von Heschen HS-P25x20 arbeitet mit einer Spannung von 5 bis 6 VDC. Der Widerstand der Spule beträgt 8,6 Ohm. Die Stromaufnahme im eingeschalteten Zustand liegt bei 530 mA. Die Anziehungskraft des Magneten wird mit 5kg angegeben.

Die Abmessungen des Magneten:

Spannungsregler Lm317

Die Schaltung arbeitet mit zwei Spannungen. Die Versorgungsspannung beträgt 12 VDC. Der Elektromagnet arbeitet allerdings mit nur 5 VDC. Der Spannungsregler regelt die Eingangsspannung auf 5 VDC runter und stellt damit die Versorgungsspannung des Magnetes bereit. Bei konkreten Projekten ist es empfehlenswert, nur Komponenten mit gleicher Arbeitsspannung einzusetzen. So kann die Anzahl der Komponenten und damit möglichen Störquellen gering gehalten werden.
In der Testschaltung wird auf Glättungskondensatoren verzichtet.

Schaltplan

Die Schaltung wird mit dem Taster S1 aktiviert. Der Taster verfügt über zwei Schließer-Kontakte. Beim Betätigen des Tasters werden gleichzeitig zwei Aufgaben erfüllt. Der erste Schließer-Kontakt versorgt für kurze Zeit die Schaltung mit Spannung. Sobald das Relais K1 anzieht, übernimmt diese Aufgabe sein Schließer-Kontakt. Das Relais geht in Selbsthaltung und verharrt in dem Zustand, solange der Transistor T1 Strom liefert. Mit dem zweiten Kontakt des Tasters S1 wird der Zähler CD4017BE gelöscht (Reset).
Auch nach dem Loslassen des Tasters S1 bleibt die Schaltung zunächst aktiv. Der Timer NE555 schaltet seinen Ausgang (OUT) abwechselnd Ein und Aus. Die Zeiten für den Ein- und Auszustand werden mit den Widerständen R1 und R2 sowie dem Kondensator C1 bestimmt. Der Widerstand R1 ist für die Ladezeit des Kondensators zuständig. In der Zeit geht der Ausgang des Timers auf HIGH und aktiviert über den Widerstand R5 den Transistor T2 und damit den Magnet. Der Magnet zieht an und der Glockenklöppel schlägt auf die Glocke auf. Der Widerstand R2 ist wiederum für die Entladezeit des Kondensators zuständig. In der Zeit geht der Ausgang des Timers auf LOW und der Magnet bleibt ausgeschaltet.
Die positive Flanke des Signals am Ausgang des Timers wird währenddessen von dem Zähler registriert und der Zählerstand stets um 1 erhöht. So werden nacheinander die Ausgänge des Zählers Q0 bis Q4 auf HIGH geschaltet. Dank dessen bleibt der Transistor T1 aktiv und Spannungsversorgung der Schaltung gesichert.
Beim Zählerstand = 6 wird der Ausgang Q5 des Zählers auf HIGH geschaltet. Die Ausgänge Q0 bis Q4 werden inzwischen abgeschaltet. Damit wird auch der Transistor T1 abgeschaltet. Folglich fällt das Relais K1 ab und seine Selbsthaltung wird aufgelöst. Die Schaltung, da die Spannungsversorgung nicht mehr vorhanden ist, wird stillgelegt. Das Aufschlagen des Klöppels auf die Glocke hört auf. Bis zum nächsten Betätigen des Tasters S1.

Testschaltung

Testschaltung

Kurzvideo

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