Einfache Relais- und Transistor-schaltungen
Am Zweipunktregler haben wir gesehen, dass es in der Regel genügt, im richtigen Moment ein- und ausschalten zu können. Wir benötigen für so ein System folglich einen automatischen Schal-ter, der nach einer einzustellenden Grösse, bei unserem Beispiel mit dem Raclette-Ofen also die Temperatur, ein- und ausschaltet. Es gibt dafür in der Technik grundsätzlich zwei Realisierungen: das Relais und den Transistor.
Das Relais – ein elektrischer Schalter
Das Relais ist ein elektromagnetischer Schalter. Es besteht aus einem Steuerkreis und einem Arbeitskreis. Der Steuerkreis schaltet einen Elektromagneten ein und aus. Der Elektromagnet wiederum ist mit einem Schalter für die Steuergrösse verbunden. So würde beim Raclette-Ofen der Steuerkreis gemäss der Temperatur mehr oder weniger Strom führen und bei hoher Tempera-tur einen Strom führen, der den Schalter für die Heizung dann ausschaltet. Ist die Temperatur zu klein, so schaltet der Steuerstrom die Heizung wieder ein.
Bild Relais
Schema Relais
Der Transistor: Grundstein der digitalen Revolution
Der Transistor ist ein deutlich kleineres und eleganteres Bauteil, weil es ohne bewegliche Teile auskommt. Es funktioniert grundsätzlich wie ein Stromverstärker mit drei Anschlüssen, die als Basis, Emitter und Kollektor bezeichnet werden. Fliesst ein kleiner Strom von der Basis in den Emitter, so wird ein ca. 1'000 mal grösserer Strom vom Kollektor zum Emitter ermöglicht. Ein sol-cher fliesst aber natürlich nur, wenn im Kollektor-Kreis eine entsprechende Spannung anliegt, die einen so hohen Strom überhaupt verursachen könnte.
Bild Transistor
Schema Transistor
In Anlehnung an die beiden Lehrmittel NaTech und PRISMA bauen wir in der Folge zwei einfache Transistorschaltungen. In der ersten Schaltung geht es nur darum, die Arbeitsweise des Transis-tors zu verstehen und einen Schalter zu bauen. In der zweiten Schaltung regeln wir die Beleuch-tung in einem Puppenhaus. Sobald es dunkel wird, geht das Licht an.
In Anlehnung an die beiden Lehrmittel NaTech und PRISMA bauen wir in der Folge zwei einfache Transistorschaltungen. In der ersten Schaltung geht es nur darum, die Arbeitsweise des Transis-tors zu verstehen und einen Schalter zu bauen. In der zweiten Schaltung regeln wir die Beleuch-tung in einem Puppenhaus. Sobald es dunkel wird, geht das Licht an.
Regelkreis bauen: Puppen lesen Zeitung
Wir stellen uns vor, wir haben ein Puppenhaus, in welchem ein paar Puppen gerade am Zei-tunglesen sind. Sie sitzen nahe dem Fenster und haben genug Licht von der strahlenden Sonne. Wenn es nun draussen dunkel wird, dann sollte im Puppenhaus das Licht angehen und zwar der-art, dass die Lampe immer heller wird, je dunkler es draussen ist.
Streng genommen handelt es sich hier eigentlich nicht um einen Regler, sondern vielmehr um eine Steuerung, weil das Licht von der geschalteten Lampe nur wenig Einfluss auf das detektieret Licht hat.