Auch Ewigkeit ist relativ. Eine Schaltung, die mit einer einzelnen Batterie viele Monate lang funktioniert, arbeitet praktisch ewig. In Geschäften sieht man manchmal Werbeschilder mit eine blinkenden LED, die anscheinend ewig arbeiten, und das auch noch mit einer einzelnen Batteriezelle. So etwas müsste man auch mal selbst bauen ...

Hier ist die Schaltung. Sie besteht aus einem astabilen Multivibrator mit besonderen Eigenschaften. Ein Elko von 100 µF lädt sich relativ langsam und mit kleinem Strom auf und wird in einem kurzen Impuls über die LED entladen. Dabei kommt es auch zur nötigen Spannungsüberhöhung, denn 1,5 V ist ja für eine LED zu wenig.

Dreimal scharf nachgedacht
hat oft den Erfolg gebracht.

(Dietrich Drahtlos)

Die beiden Oszillogramme verdeutlichen wie es funktioniert. Sie wurden mit dem SIOS-Interface und dem Programm MikroScope von H.-J. Berndt aufgenommen und zeigen vertikal 1V/Skt und horizontal 1s/Skt. Die Spannung am Kollektor des PNP-Transistors schaltet bis auf ca. 1,5 V hoch, nachdem der Elko an dieser Stelle über einen Widerstand von 10 k bis nahe 0,3 V entladen wurde. Auf der anderen Seite wurde er bis ca. 1,2 V geladen. Die Differenz von 0,9 V liegt also am Elko, wenn der Blinkimpuls erscheint. Sie addiert sich in diesem Moment zur Batteriespannung von 1,5 V, so dass die Impulshöhe an der LED bis 2,4 V betragen könnte. Tatsächlich aber zeigt Oszillogramm 2, dass die Spannung durch die LED auf ca. 1,8 V begrenzt wird. Die LED-Spannung passt sich selbst der verwendeten LED an und kann theoretisch bis fast 3 V betragen.

Die Schaltung wurde für den Lowpower-Betrieb optimiert. Deshalb hat der eigentliche Flip-Flop einen NPN- und einen PNP-Transistor bekommen. Man kann auf diese Weise die Verschwendung von Steuerstrom vermeiden. Beide Transistoren leiten nur für den kurzen Moment des LED-Blinkens. Damit stabile Bedingungen herrschen und die Schaltung sicher schwingt, gibt es eine zusätzliche Stufe mit einer Gleichspannungs-Gegenkopplung. Auch hier wurde durch besonders hochohmige Widerstände auf geringsten Verbrauch geachtet.

Für die Abschätzung des Verbrauchs kann man vom Ladestrom des Elkos ausgehen. An beiden Ladewiderständen mit je 10 k liegt im Schnitt eine Spannung von insgesamt 1 V. Damit beträgt der durchschnittliche Ladestrom 50 µA. Für die Dauer des LED-Impulses wird noch einmal genau die gleiche Ladung aus der Batterie entnommen. Der mittlere Strom beträgt also rund 100 µA. Geht man von einer Batteriekapazität von 2000 mAh aus, sollte die Batterie etwa 20.000 Stunden halten, das sind über zwei Jahre, also praktisch ewig. Da der Strom gegen Ende etwas abnimmt und die LED nicht mehr so hell leuchtet, dürfte die tatsächliche Betriebsdauer noch höher liegen. Also mehr als ewig.


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