Lösungen zum Schmitt

Elektronik
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Lösungen zu Aufgaben zur Schmitt-Trigger-Schaltung
1. Welche besondere Eigenschaft hat die Schmitt-Trigger-Schaltung ? Sie schaltet schnell von
einem Zustand in den anderen, wenn die Eingangsspannung einen bestimmten Wert überschreitet..
2. Was nennt man Hysterese bzw. Hysteresespannung ? Die Eingangs-Spannung Beim Einschalten der LED1 ist höher als beim Einschalten der LED 2. Die Differenz der beiden Spannungen nennt man Hysteresespannung.
3. Wozu braucht man die Hysterese in einer Schaltung, die zwei Zustände hat (zum Beispiel die
Zustände : Relais ein , Relais aus) Damit ein angeschlossenes Gerät nicht andauernd an und
wieder abschaltet. Wenn wir mit dem ST eine Heizung steuern, soll z.Bsp. die Heizung bei
20° einschalten und bei 20,5° wider ausschalten.
4. Welche Leuchtdiode leuchtet, wenn die Eingangsspannung (siehe Messgerät) ganz klein ist ? Dann
sperrt T1 und T2 schaltet durch. Es leuchtet also
LED2.
5. Was geschieht, wenn am Poti gedreht wird und
somit die Spannung am Eingang des SchmittTriggers größer wird? Wird die Eingangsspannung
(von ca 3V) überschritten, so schaltet T1 durch und
T2 sperrt, da die Basis von T2 über R3 an eine
niedrige Spannung angeschlossen ist, wenn T1
durchschaltet. Es leuchtet also LED1 und LED2 ist
aus
6. Wie kann man eine Schmitt-Trigger-Schaltung zu einer Schaltung machen, die auf Licht
reagiert? Ergänze das Schaltbild unten links. Mit dem Poti kann man die Empfindlichkeit der
Schaltung einstellen. R1 ist ein Schutzwiderstand, damit der Strom über die Basis von T1
nicht zu groß wird, wenn das Poti ganz auf Anschlag gedreht wird. (auch der gemeinsame
Emitterwiderstand R6 begrenzt die Stromstärke)
Wird der LDR beleuchtet, so ist sein Widerstand klein. Dann ist auch die Spannung zwischen
Minus und Basis (Eingangsspannung) klein. Wenn sie unterhalb der Schaltschwelle ist, so
sperrt T1 und T2 schaltet durch. Es leuchtet also LED2. Wird der LDR verdunkelt, so steigt
sein Widerstand und damit auch die Eingangsspannung. Steigt sie über die Schaltschwelle, so
schaltet T1 schnell durch und T2 sperrt. Damit leuchtet also LED 1
7. Wie kann man mit Temperaturunterschieden schalten? Ergänze das Schaltbild unten rechts
Erklärung wie bei Aufgabe 6. Der NTC hat bei höherer Temperatur einen kleineren Widerstand.
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Lösungen zu Aufgaben zur Schmitt-Trigger-Schaltung
8. Wenn man mit dem Schmitt-Trigger etwas schalten möchte (z.Bsp. eine 12V Halogenlampe,
die mit Wechselspannung betrieben wird), so kann man ein Relais oft nicht direkt statt einer
LED benutzen. Wie schaltet man eine weitere Schaltstufe nach dem Schmitt-Trigger, der ein
Relais ansteuern kann?
Wenn der LDR verdunkelt wird, schaltet der Schmitt-Trigger in den Zustand T1 schaltet
durch und T2 sperrt. Dann ist am Kollektor von T2 eine hohe Spannung zu messen. Diese
schaltet den Transistor T3 durch und damit fließt Strom durch die Relaisspule, das Relais
zieht an und schließt den 12 V Stromkreis (grün). Die Lampe leuchtet. Wenn der LDR wieder
beleuchtet wird, sperrt T1 und T2 schaltet durch. Dadurch sperrt wieder T3, das Relais fällt ab
und der 12V Stromkreis wird unterbrochen. Die Lampe geht aus.
Die Diode D1 ist eine Freilaufdiode. Wenn der Strom in einer Spule schnell abgeschaltet
wird, so entsteht in ihr eine hohe Spannung. (Auf diese Weise wird am Weidezaun die hohe
Spannung erzeugt oder beim Auto wird auf diese Weise die Zündspannung erzeugt) Die hohe
Induktionsspannung kann den Transistoren schaden. Durch die Freilaufdiode wird die Spannung einfach kurzgeschlossen und ist damit für die Transistoren nicht mehr gefährlich.
Der Widerstand R8 ist ein sogenannter pull down – Widerstand. Ohne ihn würde T3 dauernd
durchschalten, da am gemeinsamen Emitterwiderstand R6 immer eine Spannung von etwa ein
bis zwei Volt zu messen ist. (Es fließt ja immer ein Strom durch R6) Die Schaltschwelle für
einen Transistor beträgt 0,7V zwischen Basis und Emitter. Ohne den pull-down Widerstand
wäre diese Schaltschwelle also immer überschritten.