Einleitung
Ein Freund hatte mich gefragt, wie eine Schaltung aussehen könnte, die folgende Funktionalitäten mit sich bringt:
- Ein- und Ausschalten mittels Tastendruck
- Automatisches Ausschalten nach einer (frei) definierbaren Zeit
Schaltungsbeschreibung
Die Schaltung besteht aus dem D-Flip-Flop SN74LS74 und dem monostabilen Multivibrator SN74LS123. Das D-Flip-Flop stellt das Gedächtnis in dieser Schaltung dar; solange das D-Flip-Flop mit Spannung versorgt wird, behält es seinen Zustand bei, bis ein Taster betätigt wird.
Der nachgeschaltete monostabile Multivibrator wird durch den Tastendruck entweder in den RESET (LED aus) oder in den Arbeitsmodus (LED bis zur automatischen Abschaltung) versetzt. Um ein Prellen des Tasters zu verhindern, wird er mit einem Filter aus R2 und C1 entprellt.
Zeiteinstellung der automatischen Abschaltung
Das Potentiometer R1 des monostabilen Multivibrators wird die Zeit bis zur automatischen Abschaltung definiert. Zusammen mit dem Kondensator C2 bildet dieser ein RC-Zeitglied, welches die Leuchtdauer der angeschlossenen LED bestimmt. Es ist zu erwähnen, dass die Leuchtdauer bei jedem Tastendruck in ihrer Länge variiert. Gerade bei häufiger Betätigung des Tasters nacheinander, verkürzt sich die Leuchtdauer. Dies ist mit dem Ladezustand des Kondensators C2 zu erklären. Bei häufiger Betätigung in kurzer Zeit, kann sich der Kondensator sich nicht wieder schnell genug aufladen. Dadurch verkürzt sich bei gleichbleibendem Widerstand des Potentiometers die Leuchtdauer.
Laut Datenblatt soll der Widerstand des RC-Glieds nicht größer als 230kΩ sein. Allerdings ist so rechnerisch kaum Zeiten im Stundenbereich erreichen, ohne das der Kondensator sehr groß wird. Durch den Einsatz eines Widerstand mit höherem Wert als 230kΩ, können längere Leuchtdauern erreicht werden.
Bei meinen Tests ist der Einsatz von einem Widerstand mit 1MΩ unproblematisch, die Schaltung hat reproduzierbar einwandfrei funktioniert.
Nachteile der Schaltung
Ein Nachteil des SN74LS123 ist, dass dieser kaum Strom treiben kann. -0.4mA bei einem High-Signal, und immerhin 8mA bei Low-Signal. Dies wird bei einer LED, die als Leselampe dienen soll, schon eng. Als Lösung dieses Problems hängt ein Transistor am Ausgang des ICs. Durch diesen ist es kein Problem, LEDs mit größeren Strömen zu betreiben, als im Datenblatt angegeben.
Problem der Schaltung
Die Schaltung hat ein Problem; durch die Nutzung des „Clear“ Eingangs würde sich das IC bei jedem Anlegen von Spannung zunächst starten. Zum Ausschalten muss dann einmal der Taster gedrückt werden, oder die eingestellte Zeitspanne abgelaufen sein.
Um dies zu umgehen, bietet es sich an, die Schaltung an den „Dauerplus“ des Fahrzeuges anzuschließen.