Eine Ausschaltverzögerung realisiert nur mit einem Kondensator hat unter anderem
den Nachteil, dass bei ihr nur relativ kleine zeitliche Verzögerungen zu erzielen sind. Werden
längere Ausschaltzeiten benötigt, muss man auf andere Methoden umsteigen. Eine Alternative hierzu
wäre die Verwendung eines Transistors.
Der Transistor wird in dem folgenden Beispiel der Last vorgeschaltet und fungiert wie ein
Schalter, der vom Kondensator gesteuert wird. Zwar ist der Ausschaltvorgang eines solchen Gespann
nicht für alle Anwendungen ohne weiteres geeignet, die Verzögerungen jedoch, die man mit der
Methode erreichen kann, sind enorm.
Ein einfaches Beispiel dafür liefert die nachfolgende Schaltung:
Beispielschaltung für eine Ausschaltverzögerung mit Transistor
Beim Betätigen des Tasters S1 wird der Kondensator C1 voll aufgeladen und gleichzeitig
fließt durch den Widerstand R1 ein Basisstrom [Ib], der, sofern er den ausreichenden Wert erreicht,
den Transistor aktiviert. Das ist bei betätigtem Taster S1 der Fall. Sobald der Transistor
durchgeschaltet hat, fließt durch die Leuchtdiode LD1 Strom [Ic] und die Diode leuchtet auf.
Der Zustand verharrt, solange wir den Schalter gedrückt halten.
Nach dem Loslassen des Tasters wird der Basisstrom des Transistors von dem Kondensator C1
geliefert, der hier die Aufgabe einer Ersatzspannungsquelle übernimmt. Der Kondensator entlädt sich
allmählich. Durch die Entladung des Kondensators wird der Basisstrom [Ib] folglich immer schwächer,
was wiederum dazu führt, dass auch der Kollektorstrom [Ic] immer schwächer ausfällt. Mit dem immer
weiter kleiner werdenden Kollektorstrom leuchtet die Leuchtdiode LD1 immer schwächer, bis sie
schließlich ganz ausgeht.
Die Stärke des Kollektorstroms, der durch den Transistor durchgelassen wird und schließlich
für die Leuchtkraft unserer Leuchtdiode zuständig ist, ist von dem Basisstrom abhängig. Die beiden
Ströme sind durch den Wert der Verstärkung des Transistors miteinander verbunden. Tendiert der
Basisstrom gegen Null, wird der Kollektorstrom dann auch entsprechend kleiner. Bei einem
bestimmten minimalen Wert des Basisstroms wird der Transistor gesperrt.
Testschaltung
Die zeitliche Verzögerung ist von der Kapazität des Kondensators C1 und des
Basiswiderstandes R1 abhängig. Vergrößert man einen von diesen Werten, steigt entsprechend die
zeitliche Ausschaltverzögerung an.
Die Zeit-Berechnungen beruhen auf der Formel t=R*C. Dabei ist t die Zeitkonstante des
Kondensators, die besagt, nach welcher Zeit sich ein Kondensator zu etwa 37 % entladen hat. Nach
einer Zeit, die etwa fünfmal so lang ist wie die Zeitkonstante, gilt ein Kondensator als
vollständig entladen.
Ein kurzes Video veranschaulicht die Funktionalität der Schaltung.
Ausschaltverzögerung mit Transistor und Kondensator
Ausschaltverzögerung mit Transistor und Relais
Um das Aus-Verhalten etwas schlagartiger zu gestalten, setzen wir jetzt ein Relais
ein. Der Transistor steuert jetzt das Relais an, das wiederum mit seinem Schließer-Kontakt unsere
Leuchtdiode ein- und ausschaltet.
Als Beispiel setzen wir folgende Schaltung ein:
Ausschaltverzoegerung mit Transistor und Relais - Schaltung
Das Ein- und Ausschalten des Transistors erfolgt unverändert, genauso wie in davor
gehender Schaltung. Mit dem Taster S1 aktivieren wir den Transistor T1, dessen Basisstrom, nachdem
Taster S1 losgelassen wird, von dem Kondensator C1 geliefert wird.
Der Transistor, nachdem er durchgeschaltet hat, schaltet jetzt das Relais K1 ein. Über den
Schließer-Kontakt wird dann folglich die Leuchtdiode LD1 eingeschaltet.
Nachdem der Taster S1 losgelassen wird, fängt der Kondensator sich über den Widerstand R1 zu
entladen an und liefert den Basisstrom. Da die Spule des Relais einen bestimmten Wert an Strom
braucht, um im eingeschalteten Zustand zu bleiben und Schaltkontakte geschlossen zu halten,
schaltet sie ab, noch bevor der Kondensator vollständig entladen ist. Damit wird die Leuchtdiode
sprunghaft abgeschaltet.
Da jedoch wegen langsamer Entladung des Kondensators auch der Kollektorstrom [Ic] nur langsam
fällt, verläuft der Abschaltvorgang des Relais ebenfalls langsam. Damit ist eine solche
Ansteuerung eines Relais , mit dem man große Lasten schalten will, nicht empfehlenswert. Das
langsame Öffnen der Kontakte würde bei großen Strömen zur Bildung von Lichtbögen und zur Zerstörung
der Kontakte führen. Auch hier kann man alternativ das Relais K1 als Koppelrelais einsetzen und
mit ihm das lastschaltende Relais (Schütz) ansteuern.
Testschaltung auf Steckbrett
Die Ausschaltverzögerungszeit ist hier ebenfalls von dem Kondensator C1 und dem
Basiswiderstand des Transistors R1 abhängig. Steigen diese Werte, verlängert sich auch die
Ausschaltzeit.
Zu beachten ist, dass die Spule eines Relais durch Selbstinduktion bei Abschalten eine hohe
entgegengesetzte Spannung erzeugt. Diese Spannung kann zur Zerstörung des Transistors führen.
Daher ist es notwendig, diese Spannung durch entsprechende Maßnahmen abzufangen. Diese Aufgabe
übernimmt in der Schaltung die Freilaufdiode D1 (in dem Beispiel 1N4148).
Veranschaulichung der Schaltung mit einem Video:
Ausschaltverzoegerung mit Transistor und Relais
Der hier eingesetzte Transistor ist ein NPN-Transistor BC337. Der Transistor ist
stromgesteuert, schaltet die Ströme bis zu 100mA und kann als Verstärker und Schalter eingesetzt
werden. Der BC337 hat eine Verstärkung zwischen 60 und 600.
