Haus und Wohnung: Kleinlüftersteuerung
Haus und Wohnung: Kleinlüftersteuerung
     


Aufgabe

Ein Kleinlüfter soll über eine Niederspannungsleitung eingeschaltet werden können. Dabei sollen zwei verschiedene Nachlaufzeiten (30 Minuten und 3 Stunden) auswählbar und der Lüfter sofort ausschaltbar sein. Eine Duo-Leuchtdiode zeigt die jeweilige Betriebsart an.


Funktionsweise

Ein externer Taster schaltet die LED des Optokopplers OK1 durch. Dieser gibt den Impuls weiter an das Monoflop zur Tastenentprellung, dessen Ausgangssignal an den Clock-Eingang des Zählers 4017 gelangt.

Im Ruhezustand ist der Ausgang 0 des 4017 aktiv, dadurch werden beide 4060 gesperrt (Dioden D3 und D4). In diesem Zustand ist der Ozillator des 4060 angehalten und alle Ausgänge sind 'low'.

Liegt ein Impuls am Takteingang (Pin 14) des 4017 an, so wird Ausgang 0 (Pin 3) inaktiv und gibt somit den Oszillator des erstens 4060 (Timer 1 - "kurz") frei. Ausgang 1 (Pin 2) des 4017 ist 'high' und schaltet den über Dioden angebundenen Transistor durch, der wiederum das Relais aktiviert. Der erste 4060 läuft nun los und nach einer bestimmten Zeit wird Pin 3 / Ausgang 14 (1/16384) aktiv. Da Ausgang 14 mit dem Reset-Eingang des 4017 verbunden ist, wird der Dekadenzähler zurückgesetzt, das Relais fällt wieder ab und der erste 4060 wird nun vom 4017 ebenfalls zurückgesetzt und der Oszillator angehalten.

Wird während dieser Timerphase von ca. 30 Minuten der Taster erneut betätigt, so wird Ausgang 1 des 4017 low, was den ersten 4060 wieder zurücksetzt und sperrt. Da Ausgang 2 nun high ist, wird der zweite 4060 (Timer 2 - "lang") nach dem selben Prinzip wie der erste 4060 aktiviert. Bei dem zweiten 4060 ist lediglich eine andere Oszillatorfrequenz eingestellt, so daß diesmal erst nach ca. 3 Stunden der Ausgang 14 (Pin 3) 'high' wird und damit den 4017 zurücksetzt. Dadurch wird auch der jetzt aktive 4060 wieder zurückgesetzt und gesperrt.

Betätigt man während der zweiten Nachlaufzeit erneut den Taster, so schaltet der 4017 einen Ausgang weiter. Da Ausgang 3 mit dem Reset-Eingang verbunden ist, setzt sich der 4017 selbst zurück und damit auch den zweiten 4060. Die Anlage ist wieder im Ruhezustand und das Relais fällt ab.

Zur Unterscheidung der beiden Nachlaufzeiten sind an den Ausgangen '1' und '2' des 4017 jeweils zwei LED-Treiber angeschlossen. Mit einer Duo-LED mit gemeinsamer Kathode kann so der Betriebszustand eindeutig angezeigt werden.


Betriebszustände

Folgende Betriebszustände werden über den Zähler 4017 geschaltet:

Ausg. Pin Auswirkung
0 3 Timer 1 ist über Diode D3 gesperrt
Timer 2 ist über Diode D4 gesperrt
1 2 Timer 2 ist über Diode D5 gesperrt
Relais-Treiber ist über Diode D9 eingeschaltet
Timer 1 ist nicht mehr gesperrt
2 4 Timer 1 ist über Diode D2 gesperrt
Relais-Treiber ist über Diode D8 eingeschaltet
Timer 2 ist nicht mehr gesperrt
3 7 Selbst-Reset des 4017

Bauteile
Bez.BauteilWertBeschreibung
OK1OptokopplerCNY17-2 / IL74galv. Trennung
IC1MonoflopC-MOS 4047Tasten-Entprellung
IC2DekadenzählerC-MOS 4017Betriebsmodus
IC314stufiger BinärzählerC-MOS 4060Timer-Betrieb 1
IC414stufiger BinärzählerC-MOS 4060Timer-Betrieb 2
R1Widerstand1 kOhm ¼ WattLED Optokoppler
R2Widerstand47 kOhm ¼ WattPull-Down Takteingang Monoflop
R3Widerstand100 kOhmZeit Monoflop
R4Widerstand100 kOhm ¼ WattPull-Down Reset 4017
R5Widerstand100 kOhm ¼ WattPull-Down Reset Timer 1
R6Widerstand4,7 MOhm ¼ WattOszillator IC3
R7Widerstand47 kOhm ¼ WattOszillator IC3
R8Trimmer2,5 MOhmOszillator IC3
R9Widerstand100 kOhm ¼ WattPull-Down Reset Timer 2
R10Widerstand4,7 MOhm ¼ WattOszillator IC4
R11Widerstand47 kOhm ¼ WattOszillator IC4
R12Trimmer2,5 MOhmOszillator IC4
R13Widerstand47 kOhm ¼ WattBasis Relaistreiber
R14Widerstand100 kOhm ¼ WattPull-Down Basis Relaistreiber
R15Widerstand47 kOhm ¼ WattBasis Treiber LED1
R16Widerstand1 kOhm ¼ WattLED 1
R17Widerstand47 kOhm ¼ WattBasis Treiber LED2
R18Widerstand1 kOhm ¼ WattLED 2
Q1npn-TransistorBC548BRelaistreiber
Q2npn-TransistorBC548BTreiber LED 1
Q3npn-TransistorBC548BTreiber LED 2
C1Folienkondensator10nF / 0,01µFReset/Entkopplung Monoflop
C2Folienkondensator10nF / 0,01µFReset/Entkopplung 4017
C3Folienkondensator10nF / 0,01µFReset/Entkopplung Timer 1
C4Folienkondensator10nF / 0,01µFReset/Entkopplung Timer 2
C5Folienkondensator220nF / 0,22µFZeit Monoflop
C6Elektrolytkondensator220µF 16 Voltallg. Stabilisierung
C7Folienkondensator220nF / 0,22µFOszillator IC3
C8Folienkondensator220nF / 0,22µFOszillator IC4
C9Folienkondensator220nF / 0,22µFOszillator IC4
D1Diode1N4148Selbstreset 4017
D2Diode1N4148Reset/Sperre IC3 bei Timerbetrieb 2
D3Diode1N4148Reset/Sperre IC3 bei Nullbetrieb
D4Diode1N4148Reset/Sperre IC4 bei Nullbetrieb
D5Diode1N4148Reset/Sperre IC4 bei Timerbetrieb 1
D6Diode1N4148Reset 4017 nach Timerende IC3
D7Diode1N4148Reset 4017 nach Timerende IC4
D8Diode1N4148Speisung Relaistreiber bei Timerbetrieb 2
D9Diode1N4148Speisung Relaistreiber bei Timerbetrieb 1
D10Diode1N4001Löschdiode Spuleninduktion
LED1/LED2Duo-Leuchtdiode m. gem. Kathode Anzeige Timerbetrieb 1 und 2

Schaltbild


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Prototyp
Prototyp

Timer-Abgleich

Einstellung der Timer-Zeiten:

Anzahl der gewünschten Zeit in Sekunden errechnen (z.B. 3 Stunden = 3*60*60 = 10800 Sekunden). Diesen Wert durch 1024 teilen (z.B. 10800:1024=10,5). Dies ist die Impulszeit in Sekunden, die für Ausgang 4 (Pin 7) mit dem Trimmer eingestellt werden muß.

Am Ausgang 14 (Pin 3) liegt nun ein Signal mit der Impulslänge von 3 Stunden an.


Stromversorgung

Zur Stromversorgung wird eine einfache Spannungsstabilisierung auf 12 Volt verwendet. Die Leistung des Transformators ist direkt abhängig vom verwendeten Relais.

Der 12-Volt-Festspannungsregler benötigt einen kleinen Kühlkörper.



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Bez.BauteilWertBeschreibung
 Transformatorprim.: 230V, sek.: 15V, 100mAPrintausführung, 1,5VA
VRU1Festspannungsregler781212 Volt 1A
C1Elko1000 µF 35 VoltGlättung der Restwelligkeit
C2Folienkondensator100 nFSchwingschutz 12V-Regler
C3Folienkondensator100 nFSchwingschutz 12V-Regler
C4Tantalkondensator10 µFFilter
D1Diode1N4001Brückenschaltung
D2Diode1N4001Brückenschaltung
D3Diode1N4001Brückenschaltung
D4Diode1N4001Brückenschaltung

Verzögerung

Um beim Wechseln des Betriebsmodus den Lüfter nicht kurzzeitig auszuschalten, kann in diese Schaltung die Signalverlängerung eingebaut werden.

Diese bewirkt, daß das Relais für den Kleinlüfter nicht sofort abfällt, wenn vom Timerbetrieb 2 in den Betriebsmodus "aus" gewechselt wird. Mit der Verzögerung bleibt noch einige Sekunden lang Zeit, den Timerbetrieb 1 anzuwählen, bevor der Lüfter ausgeschaltet wird.


Hinweis

Zum Aufbau von zwei unabhängigen Monoflops kann anstelle von zwei 4047-Schaltkreisen auch das CMOS-IC 4538 verwendet werden.



Letzte Aktualisierung dieser Seite: 29.09.2013, 17:15 Uhr