Klappschalter: Bauen Sie einen Schall-empfindlichen Schaltkreis mit und ohne 555 Timer

Klappschalter-Schaltung: Elektronisches Projekt mit 555 Timer & BC-547 Transistoren

Einführung in den Klappschalter

Der Klappschalter ist ein grundlegendes Elektronik-Mini-Projekt, das mit einfachen Bauteilen realisiert wird. Er kann jedes elektrische Bauteil oder jede Schaltung durch Klatschen ein- und ausschalten. Wir werden zwei grundlegende Klappschalter-Schaltpläne verwenden: mit IC 555 Timer und ohne 555 Timer.

Der Name Klappschalter leitet sich vom Kondensator-Mikrofon ab, das Schall mit der gleichen Tonhöhe wie ein Klatschen als Eingangssignal erkennt. Das bedeutet nicht, dass der Ton exakt ein Klatschen sein muss – jeder hochfrequente Ton ähnlicher Tonhöhe funktioniert. Man kann sagen, dass die Schaltung Schallenergie in elektrische Energie umwandelt: Als Eingang dient Schall, als Ausgabe leuchtet eine LED (elektrische Energie in Form von Licht und Wärme). Vereinfacht: Die Schaltung nutzt Schallenergie zur Aktivierung, die LED liefert elektrische Energie als Ausgabe.

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Benötigte Bauteile

Da es sich um ein grundlegendes Mini-Projekt handelt, werden nur Standardbauteile benötigt:

1. Widerstände: 1k, 4,7k, 47k, 330 und 470 Ohm
2. Kondensatoren: 10µF und 2× 100nF
3. Elektret-Kondensator-Mikrofon
4. Zwei BC547 Transistoren
5. LED
6. 555 Timer IC
7. 9V Batterie

Funktionsweise der Klappschalter-Schaltung

Die Schaltung (siehe unten) basiert auf einem schallaktivierten Sensor, der das Klatschen als Eingang erkennt und verarbeitet. Wenn Schall das Elektret-Mikrofon erreicht, wird er in elektrische Energie umgewandelt – die LED leuchtet auf. Die LED schaltet sich nach einigen Sekunden automatisch aus. Die Einschaltdauer lässt sich durch Ändern des 100µF-Kondensators variieren, der mit dem 555 Timer verbunden ist, dessen Hauptzweck die Pulsgenerierung ist.

Obwohl die Schaltung „Klappschalter“ heißt, ist der Eingang nicht auf Klatschen beschränkt. Jeder Ton mit ähnlicher Tonhöhe funktioniert – man könnte sie auch „schallgesteuerter Schalter“ nennen. Die Schaltung basiert hauptsächlich auf Transistoren, da der negative Pol des Mikrofons direkt mit dem Transistor verbunden ist. Es wird kein elektronischer Schalter zum Ein-/Ausschalten verwendet: Sobald die Batterie angeschlossen ist, ist die Schaltung aktiv und nimmt Schallsignale entgegen. Durch Einbau eines Relais als elektronischer Schalter lässt sich die Schaltung modifizieren.

Sobald ein Schallsignal eingegeben wird, verstärkt die Schaltung die Signale und leitet sie an den 555 Timer weiter, der einen Impuls zur LED generiert und diese einschaltet. Wichtig: Die negative Seite des Kondensatormikrofons muss mit dem Verstärker verbunden sein, sonst kann die Schaltung überhitzen oder mit verschiedenen Transistormodellen nicht funktionieren. Die Empfindlichkeit des Mikrofons lässt sich nicht für den Dauerbetrieb erhöhen – die Reichweite ist standardmäßig kurz. Die Schaltung eignet sich auch für Lampen, Ventilatoren und andere elektrische Geräte und bietet viele Modifikationsmöglichkeiten.

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Klappschalter-Schaltplan ohne 555 Timer

Für den Nachbau ohne IC 555 Timer werden folgende Bauteile benötigt:

Nr.	Bauteil	Code	Wert	Nr.	Bauteil	Code	Wert
1	Widerstand	R1, R9, R12	2,2 kΩ	10	Kondensator	C2	1µF / 50V
2	=	R2	470 kΩ	11	=	C4	47µF / 16V
3	=	R3	47 Ω	12	Diode	D1, D2	1N4148
4	=	R4, R6	4,7 kΩ	13	LED	D3	Rot
5	=	R5, R8, R10, R11, R13	10 kΩ	14	Transistoren	Q1, Q2, Q3, Q4	9013
6	=	R7	470 Ω	15	Mikrofon	MK1	9767
7	=	R14	1 kΩ	16	Kabelklemme	J1	2,45 2P (Horizontal)
8	Kondensator	C1, C5, C6 (Keramik)	104 (0,1µF)	17	Netzkabel	1	2,45 2P (Einzeln)
9	=	C3 (Keramik)	103 (0,01µF)	18	Platine	1	FR-4 28×49

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Funktionsweise des Klappschalters ohne 555 Timer

Diese Schaltung arbeitet auf Basis eines bistabilen Triggers und eines Audiosignals.

Das vom Mikrofon MK1 aufgenommene Audiosignal gelangt über Kondensator C1 an die Basis von Transistor Q1. Nach der Verstärkung geht es über den Kollektor von Q1 an die Basis von Q2. Der bistabile Schaltkreis wird durch eine negative Rechteckwelle vom Kollektor von Q2 getriggert.

Widerstand R1 und Kondensator C1 begrenzen den Frequenzbereich auf den hochsensitiven Bereich von 3 kHz. Bei eingeschalteter Versorgungsspannung ist Transistor Q3 gesättigt und Q4 gesperrt, sodass Diode D3 (LED) aus ist. Erhält MK1 ein Steuersignal (Klatschen oder ähnlicher Ton), gelangt die verstärkte negative Rechteckwelle und der negative Impuls nach Differenzierung über Diode D1 an die Basis von Q3 – die Spannung schaltet ein und die LED D3 leuchtet.

Ein weiteres Steuersignal an MK1 schaltet die LED D3 wieder aus. Für externe Steuergeräte kann die Kabelklemme J1 verwendet werden. J1 und ein Relais lassen sich anschließen, um andere Geräte per Klatschen oder Schall zu steuern. Beachten Sie: Am Relaisende muss eine Freilaufdiode angebracht werden.

Hinweis: Die Betriebsspannung für den Klappschalter ohne Timer beträgt 5V DC, während 6 mA Strom benötigt werden, damit die LED leuchtet (bei < 3 mA leuchtet die LED nicht).

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Klicken Sie auf den Schaltplan, um ihn zu vergrößern

Vor- & Nachteile des Klappschalters

1. Einfaches Ein- und Ausschalten von LED oder Lampe durch Klatschen.
2. LEDs lassen sich durch Lüfter oder andere elektrische Bauteile ersetzen.
3. Das verwendete Kondensatormikrofon hat standardmäßig eine kurze Reichweite, die nicht variiert werden kann.

Anwendungen des Klappschalters

Der Klappschalter ist nicht auf LEDs beschränkt – er eignet sich für beliebige elektrische Geräte wie Röhrenlampen, Ventilatoren, Radios oder andere Basis-Schaltungen, die per Schall aktiviert werden sollen.

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