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Schaltungsbeschreibung
Wie heißt es doch im Volksmund so treffend: "Fünf Minuten vor
der Zeit ist braver Leute Pünktlichkeit!" Und dennoch kommt es
gelegentlich vor, daß man unter bestimmten Umständen ganz
bewußt auf eine gewisse Unpünktlichkeit Wert legt, beispiels-
weise, wenn es um gewollte Verzögerungen geht.
Zwei Beispiele aus dem täglichen Leben illustrieren dies: Bei der
Selbstherstellung von Platinen ist beim Belichten eine ganz be-
stimmte Einschaltdauer der UV-Beleuchtung vorgeschrieben; in
diesem Fall soll das Relais im Lampenkreis nach dem Anlegen der
Versorgungsspannung nur kurzzeitig eingeschaltet bleiben und
dann automatisch wieder abfallen (Abfallverzögerung).
Bei Stereoanlagen dagegen (und nicht nur bei solchen mit über-
dimensionierter Ausgangsleistung) kommt es nach dem Einschal-
ten häufig zu einem ohrenbetäubenden Knacken, das von
Aufladevorgängen in den Verstärkerstufen herrührt. Das läßt
sich relativ problemlos vermeiden, indem man die Lautsprecher
erst kurze Zeit später einschaltet als die Geräte-Stromversor-
gung; in diesem Fall geht es um das zeitversetzte Einschalten
eines Relais, das anschließend dauernd angezogen bleibt
(Einschaltverzögerung).
Die passende Verzögerungsschaltung soll möglichst beide Fälle
abdecken, also wahlweise kurzzeitig eingeschaltet bleiben oder
nach kurzer Zeit selbsttätig wieder abschalten.
Um das elektronisch zu realisieren, bedarf es dazu zweier Dinge:
Das ist erstens ein zeitbestimmendes Element, das uns die ge-
wünschte Verzögerungszeit erzeugt. Und zweitens benötigen
wir eine geeignete Schaltstufe, was normalerweise ein Relais mit
potentialfreiem (Umschalt-) Kontakt sein wird.
Solange es nicht auf die Einhaltung hochpräziser Zeiten an-
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kommt, kann man auf einen Quarzoszillator mit nachfolgenden
Teilerstufen verzichten. Ersatzweise eignet sich dazu auch ein
RC-Glied, dessen Lade- bzw. Entladekurve ein ganz definiertes
Spannungs/Zeit-Verhalten besitzt.
Schließt man einen (anfangs entladenen) Kondensator C über
einen Widerstand R an eine konstante Spannung U an, dann
fließt Strom in den Kondensator und seine Ladespannung U L
steigt mit einem exponentiellen Verlauf an. Darunter ist zu ver-
stehen, daß der Spannungsanstieg zunächst sehr rasch erfolgt
(große Steilheit der Ladekurve) und sich dann immer mehr ver-
langsamt (ständig abnehmende Steilheit).
Die Ladespannung U
nähert sich dabei immer mehr der spei-
L
senden Spannung U an, wobei die Ladekurve der sogenannten e-
Funktion entspricht (die Zahl e = 2,71828... ist die Basis der natür-
lichen Logarithmen).
Auch im umgekehrten Fall, bei der Entladung eines (anfangs auf-
geladenen) Kondensators, ist der charakteristische Exponentiol-
verlauf zu beobachten. Diesmal spielt sich alles nur spiegelbild-
lich ab, d. h. der Spannungsabfall ist zu Beginn sehr groß, und
die Steilheit der Entladespannung nimmt dann ständig ab, bis
der Kondensator über den Widerstand vollständig entladen ist.
Der als Schaltstufe eingesetzte Operationsverstärker LM 311
arbeitet hier als Komparator. Er vergleicht die Ladespannung an
einem Kondensator mit einer fest eingestellten Schwelle.
Das zeitbestimmende RC-Glied wird in unserem Fall aus der
Reihenschaltung von P1 plus R3 und dem Elko C2 gebildet. Der
Spannungsteiler R1/R2 gibt die Schaltwelle für den Komparator
vor, die bei 12 V Versorgungsspannung gerade 6,9 V beträgt
(Teilung der 11,5 V an C1 im Verhältnis R2 zu ( R1 + R2 ) = 0,6).
Die Kenngröße für jedes RC-Glied ist die Zeitkonstante τ (grie-
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