Der elektronische Zeitschalter, Teil 1

Der NPN-Transistor schaltet die Lampe ein, sobald ein ausreichend großer Basisstrom fließt. Bei einer Betätigung des Tastschalters wird der Kondensator aufgeladen. Über den Basiswiderstand von 4,7 k fließt ein Basisstrom von ca.1 mA. Dieser wird vom Transistor ausreichend verstärkt, so dass ein großer Kollektorstrom durch die Lampe fließt. Lässt man den Taster los, dann beginnt die allmähliche Entladung des Kondensators. Nach kurzer Zeit reicht der Basistrom nicht mehr aus, um die Lampe ganz einzuschaltetn. Sie leuchtet dann allmählich schwächer, bis sie ganz aus ist. Die in der Schaltung angegebenen Bauteilewerte sind grobe Richtwerte und können experimentell verändert werden. 

Es gibt sehr viele Möglichkeiten, eine solche Schaltung aufzubauen. Der "ordentliche" Weg führt über eine eigene Platine. Das ist jedoch mit Kosten und Aufwand verbunden und erschwert spätere Änderungen und Verbesserungen an der Schaltung. Eine so einfache Schaltung kann auch noch im "fliegenden Aufbau" realisiert werden. Das geht preiswert und schnell, erfordert aber etwas Geschick beim Löten. 

Für den ersten Versuch wurde eine Flachbatterie eingesetzt. Die Betriebsspannung war 4,5 V. Das Ergebnis: Wenn man auf den Schaltkontakt drückt, geht die Lampe sofort an. Nach dem Loslassen leuchtet sie noch etwas länger. Die Nachleuchtzeit beträgt etwa zwei Sekunden. Die Lampe verlischt dann nicht abrupt, sondern ganz allmählich. Da eine Zeit von zwei Sekunden für die meisten Anwendungen nicht ausreicht, wird natürlich im Folgenden nach Verbesserungen gesucht. 

Auf manchen Elektroniker wirkt der fliegende Aufbau eher abschreckend. Lochstreifenplatinen garantieren einen sehr einfachen und ordentlichen Aufbau. Die aufgebaute Schaltung geht nicht so leicht wieder kaputt, so dass man auch an einen dauerhaften Einsatz denken kann. Die folgenden Bilder zeigen die selbe Schaltung als ein kleines Modul, das sich über Steckkontakte in eine bestehende Beleuchtung einfügen lässt.

Hätte man nicht auch andere Bauteile nehmen können? Aber sicher! Es gibt weit mehr als 100 verschiedene Transistoren, die die Aufgabe genauso gut erfüllen. Warum also gerade der 2N1613? Es muss ein Transistor sein, der einen ausreichend großen Kollektorstom und eine ausreichende Verlustleistung zulässt und zugleich eine hohe Stromverstärkung hat. In der Schaltung wird eine Lampe mit den Kenndaten 6V/100mA eingesetzt, die man vom Fahrrad-Rücklicht kennt. Die Flachbatterie hat nur 4,5 V, so dass die Lampe nicht bei voller Helligkeit brennt. Der Strom liegt etwas unter 100 mA. Daher könnte man auch einen kleineren Transistor wie den Standard-Universaltyp BC548 nehmen. Allerdings ist der Einschaltstrom einer Glühlampe höher und kann hier bis zu etwa 500 mA betragen. Beim langsamen Verlöschen der Lampe tritt zeitweise eine höhere Verlustleistung auf, die zu einer deutlichen Erwärmung des Transistors führt. Das größere TO-39-Metallgehäuse des 2N1613 führt die Wärme mühelos ab. Der Transisitor arbeitet also nicht an der Grenze seiner Belastbarkeit. Eine andere wichtige Eigenschaft eines Transistors ist der Stromverstärkungsfaktor. Er beträgt beim 2N1613 nur etwa 100. Der BC548C ist hier mit etwa 500-facher Verstärkung wesentlich besser. Man kann sich einen größeren Widerstand leisten und erhält eine längere Nachleuchtdauer. 

Man kann die Arbeitsweise eines Kondensators auch mit einem ganz einfachen Versuch ohne Transistor zeigen: Ein Elko 1000µF/16V wird kurz mit einem Netzgerät mit 12 V verbunden. Dann hält man die Anschlüsse direkt an die beiden Pole einer Glühlampe 6V/100mA. Es entsteht ein kurzer Lichtblitz. Der Elko entlädt sich dabei. Die Spannung ist zwar im ersten Moment zu hoch, die Energie reicht jedoch nicht aus, um die Lampe zu schädigen. Mit einer Ladespannung von 6 V klappt es übrigens nicht. Die Energie ist zu gering, um den Glühfaden ausreichend zu erwärmen. Anders ist es natürlich, wenn man einen sehr großen Elko mit 4700 µF oder sogar 10000 µF hat.