Bei Zusammenstellung einer Schaltung eines Dämmerungsschalters, obwohl die Aufgabe auf den ersten Blick sehr einfach erscheint, kann es
durchaus zu unerwarteten Problemen kommen. Es ist grundsätzlich einfach, mit einem Helligkeitssensor die aktuellen Lichtverhältnisse zu überwachen. Wird es zu dunkel,
schaltet man z.B. das Licht ein. Bei Hellwerden schaltet man es wieder aus. Wenn die Lichtverhältnisse stabil bleiben und sich ohne Schwankungen gleichmäßig verändern,
ist die Aufgabe schnell erledigt.
Wenn jedoch die Natur nicht so mitspielt wie erwünscht, für kurze Zeit schwarze Wolken die Sonne verdecken und in bestimmten Zeitspannen für Dunkelheit sorgen,
kann die Konstruktion eines stabil funktionierenden Dämmerungsschalters durchaus zu einer Herausforderung werden. Schließlich soll abends die Beleuchtung nicht
mehrmals ein- und ausgehen bevor sie sich dafür entscheidet, dauerhaft an zu bleiben. Was ist das wohl für ein Sonnenschutz, wenn die Jalousien bei jeder vorbeiziehenden Wolke
mal rauf- und mal runterfahren?
Eine kleine Abhilfe ist Nutzung der sogenannten Hysterese. Man gestaltet die Steuerung so, dass zwei Schaltschwellen vorhanden sind, die einen gewissen Abstand
voneinander haben. Dann wird z.B. das Licht bei einer Schwelle eingeschaltet, bei der anderer wieder ausgeschaltet. Doch bei der Lösung hat man eine unerwünschte Tot
Zone. Eine exakt eindeutige Schaltschwelle ist bei dieser Lösung nicht möglich.
In der folgenden Schaltung wird, um das Problem zu lösen, eine zeitliche Verzögerung eingebaut. Damit hat unserer Dämmerungsschalter praktisch eine Schaltschwelle,
schaltet aber nicht sofort, wenn diese passiert wird. Es wird zunächst eine bestimmte Zeit gewartet, um zu prüfen, ob die Lichtverhältnisse stabil sind und es sich
nicht um kurzfristige Natur Spielereien handelt. Erst nach Ablauf der eingestellten „Wartezeit“ erfolgt dann die
Umschaltung.
KA319 ist ein 2-kanaliger Hochgeschwindigkeit-Spannungskomparator. Seine Spannungsversorgung reicht bis 36 VDC. Beide Kanäle haben unabhängige
Masse-Anschlüsse. Die Open-Collector Ausgänge können mit einem Strom bis zu 25 mA belastet
werden.
KA319 Pinbelegung
Technische Daten
- Anzahl der Kanäle: 2
- Versorgungsspannung: 36 V
- Eingangsspannung: +/- 15 V
- Ausgangstyp: Open-Collector
- Strom Ausgang: 25 mA
- Ruhestrom: max. 3,6 mA
- Verlustleistung: 500 mW
- Betriebstemperatur: 0 - 70 °C
- Gehäuse: 14 DIP
Fotowiderstand
Die aktuelle Lichteinstrahlung wird mit einem Fotowiderstand überwacht. In Abhängigkeit von anfallendem Licht ändert ein Fotowiderstand seinen Widerstand.
Beim Dunkelwerden steigt sein Widerstand, bei Helligkeit verringert er sich. Verschaltet in Reihe mit einem anderen Widerstand bildet er einem Spannungsteiler,
dessen Teilspannung Auskunft über die aktuelle Helligkeit liefert.
Schalt-Schema
Der Komparator KA319 vergleicht zwei Spannungen. Auf seinem (+) Eingang liegt die Referenzspannung, die von dem Spannungsteiler R1 - R2 stammt. Bei
Spannungsversorgung von 9 V beträgt diese Spannung 4,5 V. Auf dem (-) Eingang herrscht die Spannung, die von dem Spannungsteiler mit dem Helligkeitssensor LDR1
geliefert wird. Der Fotowiderstand verändert in Abhängigkeit der Lichteinstrahlung seinen Widerstandswert. Sein Widerstand steigt bei Dunkelheit und verringert sich,
wenn es heller wird. Liegt die Spannung am (-) Eingang höher als an dem (+) Eingang wird der Ausgang des Komparators eingeschaltet und die LED 1 geht an (Es ist dunkel).
Andernfalls geht die Leuchtdiode aus.
Um den EIN- bzw. AUS-Vorgang zu verzögern, wird an dem (-) Eingang ein Kondensator mit einem Vorwiderstand angeschlossen. Der Kondensator ist sozusagen das
Geheimnis der Schaltung. Er verursacht, dass beim Erreichen bestimmten Helligkeit (Schwellenwert) nicht sofort geschaltet wird. Zunächst muss der Kondensator über den
Vorwiderstand R3 aufgeladen (es wird dunkler) oder entladen (es wird heller) werden. Die Verzögerungszeit kann somit mit dem Kondensator C1 und seinem Vorwiderstand R3
reguliert werden.
Mit dem Potentiometer P1 wird der gewünschte Schwellenwert eingestellt.
Mit dem Rückkopplungswiderstand R4 wird eine kleine Hysterese eingeführt, wodurch der Ausgang des Komparators sicher umschaltet.
Zu beachten: Der Ausgang des Komparators kann maximal mit 25 mA belastet werden. Wenn größere Relais oder Schütze mit der Schaltung angesteuert werden sollen,
muss am Ausgang vor dem Endverbraucher z.B. ein Transistor vorgeschaltet werden.
