Einfacher Dämmerungsschalter

Dieser Dämmerungsschalter schaltet einen elektrischen Verbraucher ein, sobald eine bestimmte Helligkeit unterschritten wird. Mit dieser Schaltung kann beispielsweise eine Beleuchtung eingeschaltet werden, wenn es dunkel wird. Als Helligkeitssensor dient ein LDR, also ein lichtempfindlicher Widerstand. Die beiden Transistoren T1 und T2 bilden in dieser Schaltung einen sogenannten Schmitt-Trigger. Dies ist eine Schaltung, die beim Über- oder Unterschreiten eines bestimmten Wertes (in diesem Falle eines Helligkeitswertes und damit eines Widerstandswertes des LDR1) seinen Schaltzustand abrupt ändert. Schmitt-Trigger werden in der Elektronik sehr häufig eingesetzt.

Der LDR bzw. Fotowiderstand ändert seinen Widerstandswert abhängig von der Beleuchtung. Je schwächer der Lichteinfall ist, desto mehr steigt sein Widerstandswert. Bei schwacher Beleuchtung beträgt der Widerstand bereits deutlich mehr als 1000 Kiloohm. In diesem Falle steuert der Schmitt-Trigger, bestehend aus T1 und T2, den dritten Transistor T3 an, die wiederum das Relais schaltet und damit einen elektrischen Verbraucher aktiviert. Die Basis von T1 wird über den Widerstand R1 angesteuert und schaltet den Transistor durch. Über die sogenannte Mitkopplung wird auch T2 geschaltet. Die Mitkopplung wird durch den gemeinsamen Emitterwiderstand R5 erreicht. Durch diesen Widerstand unterscheidet sich die Schaltung auch von einem herkömmlichen Analogverstärker.

Zusätzlich zum Widerstand R1 kann ein Potentiometer (z. B. 47 Kiloohm) eingesetzt werden, mit dessen Hilfe sich die Helligkeitsschwelle einstellen lässt, bei der die Schaltung den angeschlossenen Verbraucher aktiviert. Das Poti wird in Reihe mit R1 geschaltet. Der Schleifkontakt des Potis wird dazu mit der Betriebsspannung verbunden, während die Widerstandsbahn in Reihe mit R1 geschaltet wird. Dadurch kann niemals die volle Betriebsspannung an den LDR gelangen. Der Widerstandswert von R1 kann dann verringert werden (z. B. 47 Kiloohm).

Der Aufbau der Schaltung auf einem Steckboard ist schnell erledigt und lädt zum Experimentieren ein. Durch das Ändern des Widerstandswertes von R1 lässt sich die Empfindlichkeit der Schaltung einstellen. Außerdem ist es möglich, statt des LDRs einen temperaturempfindlichen Widerstand zu verwenden. In diesem Falle ließe sich die Schaltung sehr gut als Temperaturschalter einsetzen, mit dem sich beispielsweise ein Lüfter steuern lässt. Der Eingang des Relais lässt sich natürlich auch mit einer externen Spannung verbinden. Soll beispielsweise eine Wechselspannung geschaltet werden, so ist dies mit einem entsprechenden Relais problemlos möglich. Es muss natürlich darauf geachtet werden, dass die Wechselspannung nicht mit dem restlichen Teil der Schaltung in Verbindung kommt. Außerdem sind die gängigen Sicherheitshinweise zu beachten, soll mit dem Relais eine höhere Wechselspannung geschaltet werden.

Nachtrag: Betrieb der Schaltung an 6V und Einstellung der Empfindlichkeit

Die Schaltung kann bei Veränderung einiger Bauteilewerte auch an 6 Volt betrieben werden. Natürlich müssen Sie dann auch ein Relais mit einer Spule für 6 Volt Betriebsspannung verwenden. Mit dem zusätzlichen Poti kann zudem die Empfindlichkeit der Schaltung eingestellt werden. Je geringer der Widerstand der Reihenschaltung, bestehend aus dem Widerstand R1 und P1, desto eher erhält die Basis von T1 die zum Durchschalten notwendige Spannung, sodass ein Basisstrom fließen kann. Die Schaltung würde also dementsprechend schon bei einem relativ geringen Licheinfall den Verbraucher am Ausgang einschalten. Soll die Schaltung erst  den Verbraucher einschalten, wenn es schon fast dunkel ist, muss der Gesamtwiderstand höher gewählt werden, zum Beispiel durch einen höheren Widerstandswert von R1. Wie die Bauteilewerte dimensioniert werden müssen, hängt aber immer von den genauen Spezifikationen der verwendeten Bauteile (besonders LDR1) ab sowie von den Lichtverhältnissen am Einsatzort der Schaltung. Auch hier gilt wieder: Probieren geht über Studieren. Nachfolgend sehen Sie das Schaltbild der modifizierten Schaltung für den Dämmerungsschalter.

2. Nachtrag: Relais und alternative Schaltung für den Dämmerungsschalter

Ich wurde nach näheren Angaben zum verwendeten Relais für die Schaltung zum Betrieb an einer Spannung von 12 Volt gefragt. Ich habe für die Schaltung ein Relais des Herstellers OMRON verwendet, der Typ ist G2K (Wechsler mit einer Spulenspannung von 12 Volt und einem Spulenwiderstand von etwa 400 Ohm. Die Stromstärke durch das Relais betrug etwa 30 Milliampere (gemessen). Es kann natürlich auch ein anderes Relais mit vergleichbaren Werten verwendet werden. Die folgende Abbildung zeigt eine alternative Schaltung für den Dämmerungsschalter, die mit zwei Transistoren auskommt und sehr einfach aufgebaut werden kann. Das Potentiometer dient zum Einstellen der Lichtempfindlichkeit.

Die LED mit Vorwiderstand wurde als Indikator verwendet um zu sehen, ob das Relais schaltet. Natürlich kann am Schaltausgang des Relais auch ein anderer Verbraucher angeschlossen werden. Die folgende Abbildung zeigt einen Testaufbau der Schaltung auf einem Steckboard.

Ein einfacher Testaufbau des Dämmerungsschalters mit Relais auf einem kleinen Steckboard.