Blinkende Leuchtdioden in einer LED-Blinker-Schaltung begegnen uns im Alltag an vielen Stellen:
Ob als Signalleuchte auf dem Armaturenbrett, als Statusanzeige auf Ihrem Computer und Laptop (zum Beispiel während des Stand-by-Betriebs) oder als dekoratives Element in Lichterketten oder Spielzeugen.
Die kleinen LEDs, die rhythmisch aufleuchten und erlöschen, haben eine nahezu magische Anziehungskraft. Und das nicht nur für Kinder.
Diese Leuchtdioden zeigen uns an, dass etwas passiert, dass ein Gerät aktiv ist, fungieren als Warnanzeigen. Oder sie schaffen einfach nur eine besondere Atmosphäre. Vielleicht haben Sie sich schon einmal gefragt, wie so eine simple, aber faszinierende Funktion in einer LED-Blinker-Schaltung eigentlich realisiert wird?
Wie schafft man es, dass eine LED regelmäßig blinkt, ohne dass man sie ständig an- und ausschalten muss?
Ist dazu eine komplizierte Schaltung notwendig oder reichen schon wenige Bauteile aus, um eine solche Blinkerschaltung zu bauen?
Der Wunsch, eine solche Schaltung selbst aufzubauen, entsteht oft genau in diesen Momenten. Und die gute Nachricht ist: Es ist viel einfacher, als Sie denken! Alles, was Sie brauchen, sind einige wenige Bauteile (mehr dazu weiter unten) und die Bereitschaft, eine kleine, aber interessante Schaltung mit nur wenigen Bauteilen aufzubauen.
Eine LED-Blinker-Schaltung, basierend auf einer astabilen Kippstufe, ist eines der grundlegendsten und spannendsten Projekte für Hobby-Elektroniker. Sie ermöglicht es Ihnen, mit minimalem Aufwand Ihre eigene Schaltung zu realisieren, die von allein arbeitet und gerade Elektronik-Einsteiger immer wieder aufs Neue begeistert.
In diesem Beitrag erfahren Sie, was Sie für diese Schaltung benötigen, wie Sie sie aufbauen und individuell an Ihren Einsatz anpassen können.
Mit ein wenig Geduld und etwas Freude am Basteln schaffen Sie eine funktionierende LED-Blinker-Schaltung. Das ist nicht nur ein Lernprojekt, sondern der Beginn, in die Welt der Elektronik einzusteigen und eigene kreative Ideen zu verwirklichen.
LED-Blinker-Schaltung mit astabiler Kippstufe
Die weiter unten folgende LED-Blinker-Schaltung zeigt eine sogenannte astabile Kippstufe mit Transistoren. Sie bildet die Grundlage für den hier gezeigten LED-Wechselblinker.
Die genaue Funktion dieser Schaltung wurde bereits auf dieser Seite zur astabilen Kippstufe näher beschrieben. Es handelt sich um eine sehr einfach aufzubauende Schaltung mit leicht erhältlichen (und sehr preisgünstigen) Bauteilen, die jeder Hobbyelektroniker einmal aufbauen sollte. Auch zum Experimentieren lädt diese Schaltung ein. Der LED-Wechselblinker ist ein klassisches Anwendungsbeispiel für die astabile Kippstufe.
Was Sie für den LED-Blinker brauchen:
Hier ist die Bauteileliste für die LED-Blinker-Schaltung, basierend auf der astabilen Kippstufe mit Transistoren:
- Transistoren (2 Stück) Typ: NPN (z. B. BC547 oder ähnlich)
- Leuchtdioden (LEDs) (2 Stück) Standard-LEDs (z. B. 5 mm Durchmesser)
- Widerstände (4 Stück) R1 und R3: 1 kΩ (1.000 Ohm) R2 und R4: 10 kΩ (10.000 Ohm)
- Elektrolytkondensatoren (2 Stück) C1 und C2: 100 µF (Mikrofarad)
- Betriebsspannung Spannungsquelle: 9 Volt-Blockbatterie mit Anschlussclip (Die Betriebsspannung kann auch zwischen etwa 2,4 Volt und 12 Volt variieren, je nach verwendeten LEDs und den Widerstandswerten. Mehr dazu im Text.)
- Steckboard mit Kabelbrücken oder Lötmaterial zum Aufbau der Schaltung
Optional:
Ein Potentiometer zur Einstellung der Blinkfrequenz (z. B. 10 kΩ), wenn eine einstellbare Blinkfrequenz gewünscht wird.
Mit diesen Bauteilen können Sie die Schaltung nach dem beschriebenen Schaltplan aufbauen und die Blinkfrequenz der LEDs für Ihr Einsatzgebiet anpassen.
LED-Blinker Schaltung selber bauen
Hier kommt nun das Schaltbild des Wechselblinkers, der im Beispiel an einer Spannung von 9 Volt betrieben wird. Tatsächlich arbeitet die Schaltung aber in einem sehr großen Spannungsbereich.
Während eines Probeaufbaus habe ich die Schaltung an einem regelbaren Netzteil angeschlossen. Sie fing bei einem Testaufbau schon ab einer Spannung von ca. 2,4 Volt an zu arbeiten.
Die LED-Blinker konnte im Probeaufbau problemlos an einer Spannung von bis zu etwa 12 Volt betrieben werden. Bei einer Eingangsspannung von mehr als 12 Volt sollten Sie die Widerstandswerte von R2 und R4, die hier als Strombegrenzung für die LEDs fungieren, erhöhen.
Da die Widerstände als Vorwiderstände für die LEDs eingesetzt werden, müssen Sie gegebenenfalls an Leuchtdioden mit anderen Anschlusswerten angepasst werden. Das kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn Sie superhelle weiße Leuchtdioden einsetzen wollen.
Hier kurz zur Funktionsweise dieser Blinkerschaltung:
Gehen wir davon aus, dass der Transistor T1 als erstes nach dem Einschalten der Betriebsspannung durchschaltet. Jetzt kann sich der Elektrolytkondensator C1 über den Widerstand R1 aufladen. Das dauert einen Augenblick. Der Transistor T2 ist zu diesen Zeitpunkt noch gesperrt, schaltet also noch nicht durch. Da T1 durchgeschaltet ist, leuchtet die LED1 auf.
Nach einer gewissen Zeit ist C1 auf eine ausreichende Spannung aufgeladen, sodass der Transistor T2 durchschaltet. Die Schaltung wechselt jetzt in den zweiten Betriebszustand. LED2 leuchtet auf, da der Transistor T2 den Stromfluss über die Kollektor-Emitter-Strecke durchschaltet.
Gleichzeitig wird nun der Kondensator C1 über die Basis-Emitter-Strecke von T2 entladen. Der zu diesem Zeitpunkt entladene Kondensator C2 bewirkt durch seinen geringen Innenwiderstand, dass die Basis von T1 quasi an Masse gelegt wird. Dadurch sperrt dieser seine Kollektor-Emitter-Strecke sperrt. Die LED1 erlischt nun.
Jetzt wird C2 über R2 aufgeladen. Dies erfolgt wieder solange, bis der Transistor T1 genügend Basisspannung erhält, um durchzuschalten.
Nach wenigen Augenblicken ist dies der Fall. Jetzt hat die Schaltung den gleichen Zustand wie ganz am Anfang erreicht. Das Ganze beginnt wieder von vorn.
Machen Sie sich keine Sorgen, falls die genaue Funktionsweise nicht auf Anhieb verständlich ist. Dieses Beispiel dient in erster Linie dazu, den Aufbau der Schaltung zu veranschaulichen und zum Experimentieren einzuladen.
Eine solche Multivibratorschaltung ist äußerst vielseitig einsetzbar, und das nicht nur für Blinker oder Wechselblinker, sondern auch zur einfachen Realisierung von Tongeneratoren.
LED-Blinker Schaltung: Widerstandswerte für die astabile Kippstufe
Die Werte der Widerstände R1 und R3 können in weiten Grenzen verändert werden, um die Blinkfrequenz zu variieren, ebenso die Kapazitätswerte der Elektrolytkondensatoren C1 und C2.
Die Widerstandswerte sollten aber nicht wesentlich geringer sein als etwa 1000 Ohm bzw. 1 Kiloohm, damit der Basisstrom nicht zu sehr ansteigt.
Außerdem können die Kapazitätswerte von C1 und C2 unterschiedlich hoch sein. Die LEDs leuchten dann je nach den verwendeten Kapazitätswerten unterschiedlich lange auf. Gleiches ist auch der Fall, wenn die Widerstandswerte von R1 und R3 unterschiedliche Werte haben. Die Blinkfrequenz kann übrigens auch durch ein zusätzlich eingebautes Potentiometer einstellbar gemacht werden, wie das folgende Schaltbild zeigt.
Das Potentiometer P1 wird dazu einfach in Reihe zu den beiden Basiswiderständen R1 und R3 in die Wechselblinker-Schaltung mit den Leuchtdioden eingesetzt. Somit lassen sich die jeweiligen Werte der Basiswiderstände variieren. Und damit ändert sich auch die Blinkfrequenz der Schaltung. Sie können einen Einstellregler verwenden wie in der Abbildung unten oder ein Trimmpotentiometer, um die Blinkfrequenz der Schaltung einmalig an den jeweiligen Einsatzzweck der Blinkerschaltung anzupassen beziehungsweise wunschgemäß einzustellen.
Die Kapazitätswerte der LED-Blinker-Schaltung
Die Kapazitätswerte von C1 und C2 wurden in dieser Schaltung verringert (hier auf 47 Mikrofarad), da durch das Poti die Blinkfrequenz ebenfalls verringert worden ist und diese in einem etwas höheren Frequenzbereich einstellbar sein sollte. Die Schaltung funktioniert aber auch mit Kapazitätswerten von 100 Mikrofarad wie in der vorigen Schaltung.
Das Bild zeigt den Aufbau der Schaltung mit einstellbarer Blinkfrequenz auf einem Steckboard. So kann auch sehr gut mit der Schaltung experimentiert werden.
Hier ist ein Video der aufgebauten LED-Blinker-Schaltung auf YouTube zu sehen:
Statt der Leuchtdioden können auch kleine Glühlämpchen in die Schaltung einsetzt werden, so wie es in der Schaltung zur astabilen Kippstufe zu sehen ist. Allerdings ist hierbei zu beachten, dass die maximale Leistung der Transistoren nicht überschritten werden darf, sonst würden diese überlastet und beschädigt.
Statt LED-Blinker-Schaltung: Anwendung als Tonsignalgeber
Die Frequenz der astabilen Kippstufe mit Transistoren lässt sich durch eine Veränderung der genannten Bauteilewerte in sehr weiten Grenzen verändern, und zwar soweit, dass sich auch Töne erzeugen lassen. Das folgende Schaltbild zeigt eine modifizierte Schaltung der astabilen Kippstufe als Tonsignalgeber. Statt der LEDs wurde einfach ein kleiner Schallwandler an die Schaltung angeschlossen.
Diese LED-Blinker-Schaltung gibt zwar keinen allzu lauten Ton ab, für die Veranschaulichung der Funktionsweise ist sie aber dennoch geeignet. Sie können im Schaltbild sehen, dass die Kapazitätswerte von C1 und C2 deutlich verringert wurden, es wurden hier keine Elektrolytkondensatoren mehr eingesetzt.
Wenn Sie gerne mit der Schaltung experimentieren wollen, können Sie natürlich auch probeweise einmal die Kondensatorwerte des Wechselblinkers der vorangegangenen Schaltungen einsetzen. Sie werden dann statt eines Signaltons ein regelmäßiges Knacken (ähnlich wie bei einem Metronom) im kleinen Lautsprecher hören können.
Die astabile Kippstufe lässt sich also auf einfache Weise auch zur Erzeugung von Tönen einsetzen, ähnlich wie dies auch beim Universal-Timer-IC NE555 der Fall ist, das ebenfalls in einem sehr weiten Frequenzbereich nutzbar ist.
Wollen Sie sich den Aufbau einer Transistorschaltung für eine Blinkerschaltung mit astabiler Kippstufe sparen? Dann sehen Sie sich doch einmal die Blinkerschaltung für eine Glühlampe an, die mithilfe einer Blink-LED realisiert wurde.
Oder möchten Sie statt der Blinkerschaltung einen LED-Blitz aufbauen? Auch dazu finden Sie hier die passende Schaltung. Auch diese Blitzschaltung kommt mit wenigen zusätzlichen Bauteilen aus und lässt sich schnell aufbauen. Sie ist besonders gut geeignet für superhelle rote oder weiße Leuchtdioden.
Eine Schaltung für drei Leuchtdioden als Lauflicht geschaltet finden Sie hier ebenfalls. Das 3-fach LED-Lauflicht mit Transistoren ist eine Erweiterung für die hier gezeigte astabile Kippstufe. Sie benötigt einen weiteren Transistor, eine weitere LED sowie zwei zusätzliche Widerstände und den dritten Elektrolytkondensator.
