Ein- und Ausschaltverzögerung mit Komparator und Relais
In der Runde widmen wir uns einer Schaltung, die es ermöglichen soll, einen Verbraucher verzögert ein- und auszuschalten. Eine ähnliche
Schaltung haben wir bereits konstruiert. Man findet sie unter folgendem Link:
In der alten Schaltung war eine separate Einstellung der Einschalt- und Ausschaltverzögerung nicht möglich. In unserer neuen Konstruktion soll diese Alternative
gegeben sein. Die Schaltung wird zu diesem Zweck mit zwei Potentiometer ausgestattet, die es ermöglichen, die Zeiten getrennt einzustellen. Die Ablaufzeiten werden mit
einem Schalter aktiviert. Beim Schließen des Schalters wird die Einschaltverzögerung aktiviert, beim Öffnen startet dann die Ausschaltverzögerung. Das Prinzip der
Schaltvorgänge illustriert das unten abgebildete Schema:
Der Schalter S1 verfügt über einen Wechsler-Kontakt. Das Relais stellt mindestens zwei Wechsler-Kontakte zur Verfügung. Ein der beiden Wechsler wird in der
Schaltung verwendet. Mit dem zweiten kann dann ein externer Verbraucher geschaltet werden.
Nach Anlegen der Spannung passiert zunächst nichts. An dem nicht invertierenden Eingang (+) des Komparators herrscht eine Spannung, die von den Widerständen R1 und
R2 bestimmt wird. Hier handelt es sich um einen einfachen Spannungsteiler, der in der Schaltung für eine Referenzspannung sorgt. Der invertierende Eingang (-) ist in der
Ruhestellung über den Öffner des Schalters S1 und den Öffner des Relais mit Masse verbunden. Am Ausgang Out des Komparators herrscht jetzt ein HIGH-Potenzial, weswegen das
Relais nicht eingeschaltet wird.
Wechselt der Schalter seinen Zustand von AUS auf EIN, wird sein Schließer-Kontakt geschlossen. So wird die Einschaltverzögerung aktiviert. Der Kondensator C1 beginnt
sich über den Potentiometer P1 aufzuladen. Das Potenzial am invertierenden Eingang des Komparators steigt an. Nach einer gewissen Zeit übersteigt das Potenzial am
invertierenden Eingang das Potenzial am nicht invertierenden Eingang des Komparators und er schaltet um. Der Ausgang wird intern mit Masse verbunden und das Relais zieht
an. Als Folge wird sein Schließer-Kontakt ebenfalls geschlossen. Sofern der Schalter S1 nicht erneut betätigt wird, verharrt die Schaltung in dem Zustand.
Die Situation ändert sich, wenn der Schalter S1 jetzt ausgemacht wird. Jetzt beginnt der Kondensator sich zu entladen. Die Entladung geht über den Öffner von
S1, den Schließer-Kontakt vom Relais K1, das immer noch eingeschaltet ist, und den Potentiometer P2. Die Spannung am invertierenden Eingang des Komparators (-) fällt und
unterschreitet schließlich die Referenzspannung. Der Komparator schaltet um und das Relais fällt ab. Es wird somit der Ausgangszustand der
Schaltung erreicht.
Schaltplan
Testschaltung
Komparator
Eine andere Bezeichnung für ein Komparator könnte Vergleicher lauten. Diese integrierte Schaltung vergleich nämlich zwei Spannungen. Als Ergebnis des
Vergleiches liefert der Baustein an seinem Ausgang eine „0“ oder „1“, wodurch er als eine Schnittstelle zwischen der analogen und digitalen Welt angesehen
werden kann.
In unserer Schaltung vergleich der LM311P eine Referenzspannung mit dem Potenzial am Kondensator, der entweder aufgeladen oder entladen wird. Je nachdem wie die
Spannungen zueinanderstehen, steht am Ausgang ein LOW oder HIGH Signal zur Verfügung.
Das Relais RT424012 ist für 12VDC ausgelegt und verfügt über zwei Wechsler-Kontakte. Ein Wechsler wird in der Schaltung verwendet, mit dem anderen kann
ein externer Verbraucher mit Strom versorgt werden.
Die Diode D1 ist eine Freilaufdiode. Sie schützt die Schaltung vor induktiven Spannungen, die an der Spule des Relais entstehen.
Mit dem Komparator LM311P lässt sich direkt das Relais RT424012 schalten, da der Ausgang mit 50 mA belastet werden kann. Das ist nicht bei allen
Komparatoren der Fall. Das Relais darf den Ausgang nicht zu stark belasten. In diesem Fall benötigt die Spule ca. 35 mA.
Die Zeiten werden mit Potentiometern P1 (Einschaltverzögerung) und P2 (Ausschaltverzögerung) eingestellt. Die Zeit kann auch durch Einsetzung eines
anderen Kondensators beeinflusst werden. In der Konstellation beträgt die maximale Einschalt- und Ausschaltverzögerung ca. 25 Sek.
Der Nachteil der Schaltung ist, dass man, nachdem das Relais eingeschaltet wurde, möglichst die ganze Zeit bis Kondensator vollgeladen ist, abwarten soll.
Wenn man den Schalter S1 früher abschaltet, wird die Ausschaltverzögerung möglicherweise kürzer ausfallen.
Der Komparator LM311P arbeitet mit einer Hysterese, weswegen ein Rückkopplungswiderstand nicht notwendig ist. Bei Versorgungsspannung von 12 V betragen
Schaltschwellen ca. 6,0 V und 6,5 V.
Die Widerstände R3, R4 und R5 verhindern (z.B. Poti Einstellung 0 Ohm) schlagartiges Auf- bzw. Entladen des Kondensators C1. Sie können bei Bedarf auch
kleiner gewählt werden.
