Bilaterale Schalter - Digital steuert Analog
Materialbedarf
| Anz. | Bezeichnung | Datenblatt |
| 1 | Batterie/Spannungsquelle 9V | |
| 1 | CMOS-IC 4016 |
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| 1 | Transistor BC548C (BC546C-BC550C) |
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| 1 | Widerstand 470 Ohm | |
| 1 | Widerstand 47 kOhm | |
| 1 | Widerstand 100 kOhm | |
| 1 | Widerstand 1,0 MOhm | |
| 1 | Trimmpotentiometer 50 kOhm |
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| 1 | Mikrotaster |
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| 1 | Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm |
3mm,
5mm |
Grundlagen
Mit Hilfe der digitalen Elektronik sind schon sehr interessante Schaltungen möglich. Irgendwann bekommt man aber das Problem, dass man analoge Signale verarbeiten muss. Ein Problem könnte dabei z.B. sein, dass man analoge Signale umschalten bzw. durchschalten muss. Hierzu bietet die Industrie so genannte bilaterale Schalter oder auch Analogschalter an.
Solche Schalter besitzen einen Steuereingang oder eine Adressauswahl und eine Analogstrecke mit einen oder mehrere Analogeingängen welche dann mit dem Steuersignal freigegeben oder umgeschaltet werden.
Die Funktion des Analogschalters
 So
ein bilateraler Schalter stellt der 4016 (oder auch der 4066) dar. In
seinem 14-poligen Gehäuse befinden sich insgesamt 4 Analogschalter die
komplett voneinander unabhängig arbeiten.Die Steuereingänge sind in der nebenstehenden Abbildung durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die Analogstrecke ist durch ein Schalterkontakt erkennbar. Legt man an den Steuereingang nun ein '1'-Signal an, wird die entsprechende Strecke freigegeben. Bei einer '0' wird die Strecke gesperrt. |
 Will
man die Analogstrecke des bilateralen Schalters freigeben, so muss an
den entsprechenden Steuereingang ein '1'-Signal angelegt werden.Dies wurde hier durch eine Drahtbrücke gemacht. Durch das '1'-Signal an Pin 5 wird die Analogstrecke zwischen Pin 3 und Pin 4 freigegeben. Mit Hilfe eines Widerstandsmessgerätes können wir nun den Zustand der Analogstrecke überprüfen. Es kann dort ein Wert von einigen 100 Ohm gemessen werden. Wird die Drahtbrücke am Steuereingang auf 0V gelegt, zeigt das Messgerät einen unendlichen Widerstand an. Der bilaterale Schalter sperrt. Wer beim durch gesteuerten Schalter einen Widerstandswert von ein paar Ohm erwartet hat, der wird wohl ein wenig enttäuscht sein. In der Tat ist es so, dass solche Schalter weniger dafür geeignet sind größere Ströme durchzuschalten. Sie sind eher dafür ausgelegt Spannungen entsprechend zu steuern. Eine Spannung die an einem Pol der Schalters gelegt wird, liegt auch am anderen Pol an. Solche Schalter können nur sehr wenige mA schalten. Beim 4016 sind es max. 10 mA. Wer größere Ströme benötigt sollte auf einen diskreten Aufbau ausweichen. Z.B. durch den Einsatz von MOSFETs. |
Ein gesteuerter Dimmer
 Die
Dimmerschaltung mit Potentiometer, Transistor und Leuchtdiode dürfte
wohl bekannt sein. Wir möchten aber nun, dass der Transistor den
gewünschten Dimmerwert nur an die LED weiter gibt, wenn dies gewünscht
wird.Dies erreichen wir nun durch den Einsatz des Analogschalters, wie in dieser Schaltung zu sehen. Mit S1 wird der Schalter freigegeben und der aktuelle Spannungswert von P1 wird an den Transistor weiter gegeben welcher dann entsprechend die LED ansteuert. Wird S1 nicht betätigt sorgt R3 dafür, dass T1 auch wirklich sperrt. Die Basis des Transistors würde ohne R3 'in der Luft hängen', da der Analogschalter im Grunde bei gesperrten Zustand als nicht vorhanden angesehen werden muss. |
 Dem
bilateralen Schalter ist es egal in welcher Richtung er die zu steuernde
Spannung schalten soll. Dies kann man leicht überprüfen indem wir das
Eingangssignal mit dem Ausgang vertauschen, wie in dieser Schaltung
geschehen.Nach der Inbetriebnahme wird man kein Unterschied zur vorherigen Version feststellen. |