17. Dezember: Lichtschranke

Achtung, wenn Du Probleme mit flackernden Lichtern hast: Sei heute vorsichtig!

Heute werden beide bislang verwendeten Teile des 4046 zusammen gebracht: Den VCO und das Vergleichs-Gatter. Die wichtige Verbindung der beiden ist die unscheinbare kleine Drahtbrücke zwischen PIN 3 und PIN 4 vom IC. Der Ausgang des VCO wird hiermit an den "COMPARATOR_IN"-Eingang geschaltet.

Der VCO ist auf eine feste Frequenz gestellt, PIN 9 liegt an (+) und ändert sich nicht. Am Ausgang vom VCO ist eine weiße, sehr helle LED gebaut, welche munter vor sich hin blinkt. Bitte nicht mit den Augen dort direkt hinein sehen, die LED ist wirklich hell! Sie wird auch "nur" von einem 1 kOhm Widerstand (braun-schwarz-rot) begleitet.

Am PIN 14 "SIGNAL_IN" sitzt wieder die gelbe LED verkehrtherum eingebaut, allerdings wird der Photostrom durch den Transistor verstärkt, und zwar etwa um einen Faktor 500. Das sollte wirklich sicher und ohne Supertricks vom Eingang des IC erkennbar sein. Das kürzere Bein der LED steckt fast an (+), nur abgesichert durch einen Sicherheits-Widerstand. Falls die gelbe LED beim Einschalten leuchtet, dann drehe sie doch bitte um.

Als kleine Besonderheit ist die weisse LED heute gegen (+) geschaltet. Grund dafür ist, dass der Transistor das Signal der gelben LED invertiert.

Am Ausgang vom Vergleichs-Gatter an PIN 2 sitzt die grüne LED. Wenn sie leuchtet heißt das, dass die beiden Eingänge SIGNAL_IN und COMPARATOR_IN im selben Zustand sind. Ist sie aus, dann sind die zwei Eingänge unterschiedlich. Das Vergleichs-Gatter hat übrigens den Namen PC1 für "phase-comparator 1".

Nun biege vorsichtig die weiße und die gelbe LED so aufeinander zu, dass die weiße direkt in die gelbe LED hinein leuchtet. Wenn Du das geschafft hast, dann geht die grüne LED aus. Jedenfalls fast, ein kleines Rest-Flackern wird bleiben.

Da der Ausgang vom VCO, also auch die weiße LED, direkt mit COMPARATOR_IN verbunden ist - und die gelbe LED an SIGNAL_IN das Signal der weißen empfängt, sind beide Eingänge stets gleich. Damit geht die grüne LED aus.

Halte nun einen Finger zwischen die weiße und gelbe LED. Die grüne LED wird deutlich heller. Tausche mal den 1 MOhm Widerstand gegen einen 100 kOhm aus. Du siehst das Flackern nicht mehr mit Deinen Augen, aber die Lichtschranke funktioniert noch immer. Oder tausche ihn gegen den 10 M Ohm, dann ist durch das langsame Blinken gut sichtbar, wie die LEDs umschalten.

Solche "gepulsten" Lichtschranken werden gerne verwendet, da sie sehr unabhängig vom Umgebungslicht arbeiten können.