Sequentielles Lauflicht

Bei einem sequentiellen Lauflicht sollen mehrere LEDs oder Lampen nacheinander aufleuchten, bis alle an sind, um anschließend wieder abzuschalten, und zwar alle gleichzeitig. Diesen Zweck sollen die auf dieser Seite vorgestellten Schaltungen erfüllen. Nach etwas Herumprobiererei und einiger Zeit der Suche im Internet kam als Ergebnis die Schaltung im ersten Bild heraus. Ich entschloss mich, einen NE555 sowie den Baustein HEF4017 einzusetzen und die sonst übliche Beschaltung des Bausteins zu ändern, wie im Schaltbild zu sehen. Wie Sie vielleicht aus anderen Lauflichtschaltungen mit diesem IC wissen, handelt es sich um eine integrierte Schaltung mit zehn Ausgängen, die nacheinander angesteuert werden, und zwar jeder einzeln. Dies klingt erst einmal nicht nach dem Zweck dieser Schaltung, da hier ja alle LEDs nacheinander aufleuchten sollen, bis sie alle leuchten. Mit ein paar zusätzlichen Dioden lässt sich aber auch dieses Ziel erreichen. Es wurden übrigens nur drei Ausgänge des Zählerbausteins 4017 benötigt. Den vierten Ausgang habe ich mit dem Reset-Eingang der integrierten Schaltung verbunden, so dass beim Aktivieren des vierten Ausgangs die Schaltung wieder zurückgesetzt wird und der Zählvorgang von vorne beginnt.

Doch nun zum Schalten der einzelnen Leuchtdioden. Der Pin 3 des 4017 ist normalerweise der erste Ausgang der Zählerschaltung. Hier wurde er allerdings nur benötigt, um während des zweiten Zählschrittes die Masse für die LED1 bereitzustellen. Ist er aktiviert, leuchtet zunächst keine der LEDs.

  1. Beim nächsten Zählerschritt wird der Ausgang an Pin 2 aktiviert, während Pin 3 auf Masse liegt. Die Folge: Der Strom fließt von Pin 2 über die Diode D2 und LED1 wieder an Pin 3 zurück, woraufhin LED1 aufleuchtet.
  2. Wiederum beim nächsten Schritt wird der Ausgang an Pin 4 aktiviert. Der Strom fließt nun über die Diode D3, über LED2 und LED1 (die Diode D2 sperrt ja).
  3. In Schritt 4 wird der Ausgang an Pin 7 aktiviert. Jetzt fließt der Strom über die Diode D4 sowie über alle drei LEDs und Pin3 der integrierten Schaltung an Masse. Nun leuchten alle drei Leuchtdioden auf.
  4. Beim nächsten Schritt wird der Ausgang an Pin 10 auf den Reset-Eingang geschaltet. Daraufhin fängt der Zählvorgang von vorne.
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Sollen statt Leuchtdioden Glühlampen eingesetzt werden, kann eine Schaltung wie die oben im Bild eingesetzt werden. Auch hier dient ein Diodennetzwerk als Steuerungshilfe für den gewünschten Effekt. Bei dieser Schaltung werden nur drei Ausgänge des Zählerbausteins zum Ansteuern der Transistoren und somit der Glühlampen benötigt. Der vierte Ausgang der Schaltung dient wieder zum Ansteuern des Reset-Eingangs und zum Neustarten des Zählerbausteins. Die Funktionsweise ist ähnlich der Schaltung mit den Leuchtdioden. Hier sind die einzelnen Schaltschritte:

 

  1. Der Ausgang an Pin 3 ist nicht geschaltet. Ist der Ausgang aktiv, leuchtet keine der Glühlampen auf.
  2. Beim nächsten Schaltschritt ist der Ausgang an Pin 2 aktiv. Der Strom fließt über die Diode D2 und über den Widerstand R3 zur Basis des ersten Transistors. Der Transistor schaltet durch, worauf hin der erste Lampe aufleuchtet.
  3. Im nächsten Schritt ist Ausgang Pin 4 aktiv. Der Strom fließt nun über die Diode D3 und den Widerstand R4 zur Basis des zweiten Transistors, der durchschaltet und die Lampe aktiviert. Außerdem fließt ein Strom über die Diode D5 und den Widerstand R3 zur Basis des ersten Transistors, der daraufhin ebenfalls weiterhin durchschaltet. Nun leuchten also zwei Glühlampen auf.
  4. Es folgt der vierte Schritt, bei dem der Strom vom Ausgang an Pin 7 der integrierten Schaltung über die Diode D4 und R5 zur Basis des dritten Transistors fließt, diesen durchschaltet, wodurch die dritte Glühlampe aufleuchtet. Außerdem fließt der Strom über die Diode D6 und über R4 an die Basis des zweiten Transistors und über die Diode D5 sowie über den Widerstand R3 an die Basis des ersten Transistors. Nun schalten alle drei Transistoren durch, woraufhin alle drei Glühlampen aufleuchten.
  5. Jetzt folgt wieder ein Reset, da der Ausgang an Pin 10 den Reset-Eingang der integrierten Schaltung aktiviert und diese zurückgesetzt. Der Zählervorgang beginnt nun wieder von vorne.

Diese Abbildung zeigt einen Probeaufbau der Schaltung auf einem Steckboard. Außerdem finden Sie weiter unten noch ein Video der Schaltung bei YouTube.

Die Schaltung lässt sich auch auf mehr als drei Ausgänge erweitern. Das nachfolgende Schaltbild zeigt die veränderte Schaltung mit fünf Glühlampen. Die Betriebsspannung musste allerdings erhöht werden. Bei einer Spannung von 6 Volt käme am ersten Transistor keine ausreichend hohe Basisspannung mehr an, um diesen durchzuschalten. Ein Versuchsaufbau zeigte, dass bei einer Betriebsspannung von 6 Volt die erste Glühlampe nicht mehr aufleuchtete, wenn alle fünf Glühlampen aktiv sein sollten. Mit einer Erhöhung der Betriebsspannung konnte dieses Problem aber behoben werden. Bei der Verwendung passender Glühlampen kann die Schaltung auch an einer Spannung von 9 oder 12 Volt betrieben werden.

Dieses Bild zeigt den Versuchsaufbau der Schaltung mit fünf Glühlampen statt drei wie im ersten Versuch. Für den Versuch habe ich die fünf Glühlampen über entsprechende Vorwiderstände an 12 Volt angeschlossen.

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