Um die Gliederung nicht zu kompliziert zu gestalten, werden
Heizungen (Ohm'sche Lasten allgemein) im Abschnitt "Lampen"
und Hubmagnete im Abschnitt "Relais" behandelt.
Unter "Programmierung" werden auf den folgenden Webseiten
lediglich die an die Sensorbox zu schickende MIDI-Befehle im
Hexadezimal- und im Dezimal -Format angegeben.
Anschluss von Aktuatoren:
Der Anschluss von Aktuatoren an die Sensorbox erfolgt
ebenso wie der Anschluss von Sensoren, abgeschirmte Leitungen
sind in diesem Fall nicht notwendig.
Anders als Sensoren brauchen Aktuatoren
meistens eine kräftigere Stromversorgung. An der Sensorbox
bzw. Patchbay kann von der 5 Volt Spannung ein Strom von
insgesamt maximal 400 mA entnommen werden. Speziell zum
Betrieb von Elektromotoren und von 12-Volt Lampen (Halogenlampen
oder Kfz-Birnen), aber auch von kräftigeren Relais braucht
man eine zusätzliche Spannungsquelle. Motoren sollte man
nicht aus der durchgeschleiften "Power" Leitung am "Application
I/O" der Sensorbox speisen, stattdessen die unten beschriebene
Schaltung verwenden.
In den hier vorgestellten Beispielen wird von einer stabilisierten
Spannungsquelle 12Volt, mindestens 1Ampere Belastbarkeit
ausgegangen, z.B. Steckernetzgerät SNG1000 von Fa. Conrad
Elektronik, Best.Nr. 51 13 15 - 11. Speziell für Schaltnetzteile
gilt: erst alles aufbauen und anschliessen, erst dann
das Netzteil in die Steckdose. Nicht angeschlossene Netzteile
können sich gegenüber der Umgebung auf hohe Spannungen
aufladen, die normalerweise für den Menschen ungefährlich
sind (Bitzeln beim Anfassen des Steckers), aber leicht integrierte
Schaltungen zerstören.
In vielen Fällen ist es möglich, auch die Sensorbox
aus der Spannungsquelle für die Aktuatoren zu versorgen.
Dies ist möglich über die Buchse "Application I/O"
oder über die Power-Buchse. Achtung: bei Speisung
der Sensorbox durch die Buchse "Application I/O" ist kein
Verpolungsschutz wirksam.
Bei gemeinsamer Stromversorgung sind folgende Faustregeln zu
beachten: externe Betriebsspannung mindestens 8 Volt, maximal
20 Volt. Den Minuspol der Versorgungsspannung für die Sensorbox
nicht am Netzteil abgreifen, sondern direkt am Anschluss
des Aktuators mit dem grössten Störpotential.
Den Pluspol für die Versorgungsspannung der Sensorbox möglichst
direkt am Netzteil abgreifen. Wenn verkabelungstechnisch möglich,
trotzdem die in der Grundschaltung eingezeichnete Entkopplung
mit Diode und Elko einfügen.
Bei Abzweigung der Box-Versorgung von der Aktuator-Versorgung
muss beachtet werden, dass viele Aktuator-Typen – vor allem
Elektromotoren und Verbraucher mit hohem Einschaltstromstoss
– dazu neigen, Störimpulse auf ihre Versorgungs-Leitungen
zu übertragen. Diese Störimpulse müssen unbedingt
von der Sensorbox ferngehalten werden.
In diesem Zusammenhang ist es auch wichtig, die Masseleitung
des Steuersignals von der Sensorbox und die Masseleitung des
zu schaltenden Stroms getrennt zum Schalttransistor zu
führen und nur dort zu verbinden.
In Extremfällen kann es notwendig sein, Sensorbox und
Aktuatoren aus völlig getrennten Spannungsquellen zu speisen
und das Steuersignal für den Aktuator mit einem Optokoppler
zu isolieren. Es ist jedoch sinnvoll, mit einfachen Schaltungstechniken
zu beginnen und bei Problemen zusätzliche Entkopplungsmassnahmen
zu ergreifen. Im gleichen Sinne kann der Aufbau zuerst mit einer
vereinfachten Version der Grundschaltung erfolgen, Feinheit
erst bei Störungen nachzurüsten.
Folgende zwei Schaltungen (gleiche Funktion mit unterschiedlichen
Transistortypen) liefern das Grundmuster für die meisten
vorgestellten Aktuatoren mit externer Versorgungsspannung und
Stromverbrauch über 50 mA. Für
normale Relais reicht eine einfachere Schaltung. Komponenten
mit * werden für Motore und Relais benötigt, sie können
für Lampen und andere Ohm'sche Lasten weggelassen werden.
Die Stromauskopplung zur Speisung der Sensorbox ist natürlich
nur aufzubauen, wenn diese Art der Speisung angewandt wird.
Als Kühlkörper wird ein U-förmig gebogenes
Alublech -Gesamtfläche ca. 4 mal 4 cm - empfohlen (Conrad
Elektronik, Best.Nr. ). Die Blechfahne des Schalttransistors
ist leitend verbunden mit dem Kollektor. Daher muss entweder
der Transistor isolierend am Kühlkörper angeschraubt
werden, oder der ganze Kühlkörper muss isoliert montiert
werden, was auf Platinen oder Lochrasterplatten leichter realisierbar
ist.
Die Variante mit "smart" Transistor ist ausgangsseitig robuster,
neigt jedoch zur Zerstörung der Eingangsschaltung. Zwar
ist sie mit einer Zenerdiode gegen kurze Überspannungsimpulse
(maximal Millisekunden) abgesichert, verträgt aber keine
statisch anliegende Überspannung. Der Transistor ist daher
sofort defekt, wenn versehentlich die Anschlüsse
"G" und "D" vertauscht werden oder beide Anschlüsse sich
berühren. Die Variante mit dem einfacheren Darlington-
Transistor ist eingangsseitig etwas robuster, kann jedoch bei
Ausgangs- Kurzschluss zerstört werden. Allerdings werden
nicht alle Netzteile genügend Strom liefern, um den Transistor
zu killen. Der "smart" Transistor hat einen wesentlichen Vorteil
gegenüber dem Darlington: im durchgeschalteten Zustand
fällt an ihm eine geringere Sättigunggspannung ab,
d.h. er wird weniger heiss. Die Dimensionierung ist ausreichend
für zu schaltende Ströme bis 2 Ampere, bei höheren
Lasten müssen Bauteile neu berechnet werden.
Schaltung mit Darlington-Transistor BD645 (tauschbar
gegen BD647, BD649)
