PKW-Innenbeleuchtung

Steuerung für die Innenbeleuchtung

Ein Leser meiner Seiten schrieb mich über das Kontaktformular an. Er schrieb mir, er wolle eine Steuerung für die Innenbeleuchtung seines Autos bauen, welche folgende Funktionen haben soll:

• Beim Öffnen einer Tür schaltet das Licht ein
• Nach dem Schließen aller Türen schaltet das Licht verzögert aus (einstellbar)
• Dauerlicht
• Es soll der vorhandene Lichtschalter weiterverwendet werden

Er sendete mir anschließend einen Schaltplan zu, den er im Internet gefunden hat, und den er bereits selbst etwas erweitert hat. Nachdem wir den Schaltplan vervollständigt und korrigiert hatten, hat er die Schaltung aufgebaut. Alle Tests der Schaltunng verliefen wie gewünscht.

Soweit wäre dies nun noch nicht unbedingt einen Eintrag auf meiner Homepage wert. Da der Leser jedoch technisch sehr interessiert ist, und auch weitere Projekte umsetzen möchte, fragte er mich nach einer genauen Erklärung der Schaltung. Dabei ging es Ihm besonders um die Funktionsweise der verbauten Transistoren. Hierauf möchte ich im Folgenden näher eingehen.

Die Schaltung

Letztendlich entstand folgende Schaltung:

größeres Schaltbild

Hier folgt nun die Schaltungsbeschreibung, welche ich dazu verfasst habe. Ich hoffe, dass ich alles verständlich erklären kann .

Zunächst solltest du dir die Grundlagen zu Widerständen, Transistoren, dem Unterschied zwischen NPN und PNP-Transistoren, sowie zu FETs ansehen und möglichst verstehen.

Wenn das geschafft ist, kann es weitergehen.

Vorweg nochmal ein paar Stichpunkte:

• Die Transistortypen unterscheiden sich bereits im Schaltbild. Bei NPN-Transistoren zeigt der kleine Pfeil am Emitter nach Außen (von der Basis weg). Bei PNP-Transistoren zeigt der Emitter-Pfeil zur Basis hin.
• Die Spannungen und Ströme beziehen sich immer auf den Emitter eines Transistors.
• NPN und PNP-Transistoren sind im Prinzip das Gegenteil voneinander.
• Prinzipiell schaltet man mit NPN-Transistoren Massebezogene Spannungen, mit PNP-Transistoren positive Spannungen.
• Bei NPN-Transistoren muss die Spannung an der Basis höher sein, als am Emitter, damit der Transistor leitend wird.
• Bei PNP-Transistoren muss die Spannung an der Basis niedriger sein, als am Emitter, damit der Transistor leitet.
• Bipolare Transistoren benötigen immer einen Basisstrom, damit der Transistor leitend wird.
• FETs benötigen eine Gatespannung, damit sie leitend werden. Dabei fließt quasi kein Strom ins Gate.

Der Schalter in der Schaltung Schaltet die Batteriespannung auf den Schalterausgang "Tür", wenn er in der Schaltstellung "Tür" ist. In der Schaltstellung "Licht" schaltet er die Batteriespannung auf die beiden Ausgänge "Tür" und "Licht". In der Schalterstellung "aus" ist alles abgeschaltet.

T4 ist ein NPN-Transistor. Er schaltet Dauer-Masse, sobald in seine Basis Strom vom Schalter fließt. Es muss ein positiver Strom sein. (Ich möchte etwas ungern Spannung schreiben, weil ein Strom fließen muss, damit der Transistor leitend wird. FETs schalten mit Spannung.) Er simuliert damit eine offene Tür.
Damit der Transistor nicht zerstört wird, wird der Basisstrom von R1 begrenzt. R5 sorgt dafür, dass der Transistor auf jeden Fall sperrt, sobald der Schalter ausgeschaltet wird. Dieser Widerstand nennt sich Pull-Down-Widerstand, und zieht die Basis auf Masse, wenn der Schalter offen ist. Dadurch sperrt der Transistor auf jeden Fall.

T1 ist ein PNP-Transistor (Pfeil am Emitter zeigt zur Basis). T1 bekommt über den Türkontakt oder T4 Masse. Dies ist im Verhältnis zu +12V eine negative Spannung. PNP-Transistoren werden leitend, wenn ein Strom aus der Basis heraus fließt. Es kann dann ein großer Strom aus dem Kollektor fließen. R3 ist hier der Basisvorwiderstand, der den Basistrom begrenzt. R2 ein Pull-Up-Widerstand. Der macht im Prinzip das gleiche wie der Pull-Down-Widerstand, nur dass er nach Plus zieht, statt nach Masse.

Q1 ist ein N-Kanal-FET. Dieser schaltet Masse, wenn am Gate (entspricht der Basis vom Transistor) eine höhere Spannung anliegt, als an Source (entspricht dem Emitter vom Transistor). An Drain (entspricht Kollektor) sind deine LEDs angeschlossen.
Da in das Gate vom FET quasi kein Strom fließen muss, damit dieser leitet, reicht ein kleiner Kondensator C1 für das Nachleuchten. Dieser wird langsam über R7 entladen, danach geht das Licht aus. Je kleiner man den Widerstand von R7 einstellt, umso schneller geht das Licht aus, da der Kondensator schneller entladen wird. Bei einem größeren Widerstand bleibt das Licht länger an, da es länger dauert, bis der Kondensator entladen ist.
Geladen wird der Kondensator C1 über T1, wenn dieser Plus schaltet (also wenn das Licht an sein soll). R4 begrenzt dann den Ladestrom, damit der Transistor T1 nicht zerstört wird.

T2 ist ein NPN-Transistor, wie T4. Er schaltet Masse, wenn du die Zündung einschaltest. Dadurch wird der Kondensator C1 schnell über R6 entladen, und das Licht geht schnell aus.
Mit R6 kann eingestellt werden, wie schnell das Licht aus geht, wenn man die Zündung einschaltet. Evtl. sollte man in Reihe zu R6 noch einen Schutzwiderstand von z.B. 100R schalten, damit der Transistor T2 nicht zerstört wird, falls man R6 versehentlich auf null Ohm einstellt.