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08.09.2017

Hell- und Dunkelsteuerung

Dieses kleine Experiment lässt eine LED aufleuchten bzw. erlöschen, je nachdem wie die Lichtverhältnisse sind. Dies wird mit einer einfachen Schaltung und mit Hilfe eines Fotowiderstandes (auch: LDR von "light dependent resistor") gelöst.

Funktionsweise der Hellsteuerung

Verwendete Bauteile

Schaltplan der Hellsteuerung
Abb.: Schaltplan der Hellsteuerung
Aufbau der Hellsteuerung
Abb.: Aufbau der Hellsteuerung
Video: Live-Demonstration der Hellsteuerung

Bei Dunkelheit ist der Fotowiderstand sehr hochohmig. Trifft auf ihn nun Licht wird er entsprechend niederohmig, und steuert den Transistor durch. Damit fängt die LED an zu leuchten.

Funktionsweise der Dunkelsteuerung

Schaltplan der Dunkelsteuerung
Abb.: Schaltplan der Dunkelsteuerung
Aufbau der Dunkelsteuerung
Abb.: Aufbau der Dunkelsteuerung
Video: Live-Demonstration der Dunkelsteuerung

Die Dunkelsteuerung funktioniert genauso wie die Hellsteuerung, nur dass der Spannungsteiler zwischen R1 und dem Fotowiderstand vertauscht werden. Damit invertiert sich die Logik der Steuerung und die LED leuchtet, solange Licht auf den Fotowiderstand fällt und erlischt bzw. wird dunkler wenn kein oder weniger Licht darauf fällt.

Hinweis: In beiden Fällen sollte darauf geachtet werden, dass die LED nicht direkt den Fotowiderstand anstrahlt, sonst bleibt die LED entweder dunkel oder hell oder fängt an zu oszillieren.

Tageslicht-Sensor

Mit der folgenden Schaltung wird je nach Helligkeit zwischen zwei LEDs (rot bzw. grün) hin- und hergeschaltet. Lichtsensor ist wiederum ein LDR, der zusammen mit einem 10kΩ Potentiometer die relative Helligkeit misst und dann eine der beiden LEDs schaltet.

Verwendete Bauteile

Schaltplan des Tageslichtsensors
Abb.: Schaltplan des Tageslichtsensors
Aufbau des Tageslichtsensors
Abb.: Aufbau des Tageslichtsensors

Funktionsweise

Der LDR bildet mit dem Potentiometer einen Spannungsteiler, der an der Basis des NPN-Transistors Q1 angeschlossen ist und dessen Verhalten direkt steuert. Das Verhalten des Spannungsteilers kann über das Potentiometer R6 eingestellt werden, um die gewünschte Helligkeit für das Umschalten von rot auf grün anzupassen.
Je nach Ausgangsspannung des Spannungsteilers ist Q1 leitend oder sperrend geschaltet. Für den Fall das er leitet, fliesst genügend Strom durch die rote LED, sodass sie leuchtet. Gleichzeitig fließt durch den Widerstand R5 ein recht geringer Strom, der die Basis des Transistors Q2 über Q1 mit der Masse verbindet und den Q2 sperrt, die grüne LED leuchtet also nicht.
Im umgekehrten Fall, also in dem Fall in dem der Transistor Q1 nicht leitend ist, ist die Basis des rechten Transistors Q2 (über die Widerstände) mit der Vcc verbunden. Daher leitet er und die grüne LED leuchtet. Der Strom der durch die rote LED fließt ist dabei zu gering um sie sichtbar zum Leuchten zu bringen.

Video: Live-Demonstration des Tageslicht-Sensors