Der elektronische Zeitschalter, Teil 3

Man möchte zwar nicht mit Kanonen auf Spatzen schießen, aber ein Zeitschalter lässt sich auch sehr einfach mit einem Computer aufbauen. Ein Vorteil ist dabei, dass die Zeit besonders genau eingestellt werden kann. Das spielt z.B. bei der Anwendung in einer Dunkelkammer eine Rolle.

Die ersten Versuche kann man z.B. mit der ELEXS-Platine durchführen. Die mitgelieferten Versuchsanleitungen auf der CD enthalten bereits einen Zeitschalter. Hier wird einfach nur eine Ausgangsleitung der seriellen Schnittstelle per Programm geschaltet. Für den ersten Test genügt eine LED zwischen dem Ausgang DTR und Masse (GND).

Der PC-Zeitschalter kann Sekunden-genau im Bereich 0 bis 300 s eingestellt werden. Mit dem Start-Button schaltet man den Ausgang ein. Nun läuft die eingestellte Zeit. In der Anzeige sieht man die bis auf Null zurücklaufende Restzeit. Die Ausgang wird bei der Zeit Null automatisch abgeschaltet.

Das Programm kann hier geladen werden: Timer.exe (timer.zip, 3 k). Zusätzlich erforderlich sind die RSLINE.DLL und das Runtime-Modul VBRUN300.DLL. Beides ist enthalten im Programmbeispiel Blink.zip auf dieser Seite. Wer nicht beide Programme ohnehin schon auf der ELEXS-CD hat, sollte sich ein gemeinsames Verzeichnis auf der Festplatte anlegen, in das alle erforderlichen Programme entpackt werden.

Der Programm-Quelltext

Das Timer-Programm wurde in Visual Basic 3.0 erstellt und läuft damit auch noch unter Windows 3.1. Für eigene Programmierversuche wird jedoch empfohlen, eine neuere Version einzusetzen. Die Umsetzung in VB5 wird an anderer Stelle erklärt. Hier soll mehr die elektronische Seite des Zeitschalters im Mittelpunkt stehen. Deshalb hier nur die wichtigsten Prozeduren des Programms:

Dim Zeit
Dim Startzeit

Sub Command1_Click ()
  DTR 1
  RTS 1
  TimeInit
  Timer1.Enabled = True
End Sub

Sub Command2_Click ()
  Timer1.Enabled = False
  DTR 0
  RTS 0
  Startzeit = Zeit
End Sub

Sub Command3_Click ()
   Timer1.Enabled = False
   Startzeit = Hscroll1.Value / 100
   Label1.Caption = Str$(Startzeit) + " s"
  TimeInit
End Sub

Sub HScroll1_Change ()
   Timer1.Enabled = False
   Startzeit = Hscroll1.Value / 100
   Label1.Caption = Str$(Startzeit) + " s"
End Sub

Sub Timer1_Timer ()
  Zeit = Startzeit - TIMEREAD() / 1000
  If Zeit <= 0 Then Zeit = 0: Timer1.Enabled = False: DTR 0: RTS 0
  Ausgabe = Int(Zeit * 100) / 100
  Label1.Caption = Str$(Ausgabe) + " s"
End Sub

Die wichtigsten Prozeduren des Programms Timer

Der Quelltext enthüllt, dass hier nicht nur die Leitung DTR sondern auch RTS geschaltet wird. Man hat also die Wahl zwischen zwei Ausgängen, oder man kann beide Leitungen parallel schalten, um mehr Ausgangsstrom zu bekommen.

Transistor-Schaltstufe

Die Ausgänge der seriellen Schnittstelle liefern bis zu 20 mA. Das reicht zwar für eine LED, nicht aber z.B. für eine Glühlampe. Man kann eine Transistor-Schaltstufe verwenden, um auch größere Verbraucher zu schalten. Hier wird ein NPN-Transistor eingesetzt. Der auf der ELEXS-CD vorgeschlagene BC548 kann eine Lampe mit 0,1A schalten. Je nach Typ lassen sich auch größere Lampen verwenden.

Die Ausgangsspannung an DTR beträgt ca. +10V (Ein) und -10V (Aus). Der Transistor erhält einen Basisstrom von rund 10 mA. Das ist mehr als genug, denn es würde ein Stromverstärkungsfaktor von 10 ausreichen, um den Kollektorstrom von 100 mA zu erzielen. Hier lohnen sich eigene Experimente mit unterschiedlichen Transistoren und Basiswiderständen.

Relais-Schaltstufe

Ein Relais ist ein elektromagnetischer Schalter. Eine Magnetspule betätigt einen Anker, der einen mechanischen Schalter betätigt. Das Relais hat den Vorteil, dass auch Wechselstromverbraucher geschaltet werden können. Für besondere Anwendungen kann man auch mit extrem kleinen Signalspannungen arbeiten, z.B. bei der Umschaltung von Messstellen. Steuer- und Laststromkreis sind völlig voneinander isoliert.

Relais unterscheiden sich u.a. in ihrer Steuerspannung. Ein 12-V-Relais benötigt meist mehr als 20 mA, so dass eine Transistor-Schaltstufe eingesetzt werden muss. Die Relais-Spule nimmt hier die Funktion des Verbrauchers ein. Wichtig ist eine zusätzliche Diode, weil beim Abschaltung des Spulenstroms eine hohe Induktionsspannung entstehen kann, die ohne die Schutzdiode zur Zerstörung des Transistors führen könnte.

Je nach Belastbarkeit der Relais-Kontakte können nun auch größere Lampen oder andere Verbraucher geschaltet werden. Vorsicht ist aber geboten, wenn Netzverbraucher mit 230 V geschaltet werden sollen. Der gesamte Aufbau muss dann mit größter Sorgfalt gegen versehentliches Berühren gesichert werden.