Automatischer Badezimmer-Lichtschalter: Schaltung, Diagramm & Funktionsweise

Automatischer Waschraum-Lichtschalter selbst bauen

Jeder kennt das Problem: Man betritt das Badezimmer, schaltet das Licht ein, und beim Verlassen vergisst man, es wieder auszuschalten. Diese kleinen Unachtsamkeiten verschwenden täglich Strom und verkürzen die Lebensdauer der Leuchtmittel. Die Lösung ist eine Schaltung, die das Licht automatisch einschaltet, wenn jemand den Raum betritt, und wieder ausschaltet, wenn er ihn verlässt. Der Vorteil: Man muss sich keine Sorgen mehr um Stromverschwendung oder hohe Stromrechnungen machen, da der Stromverbrauch deutlich sinkt. Im Folgenden zeigen wir, wie man einen solchen automatischen Lichtschalter für das Badezimmer (oder ähnliche Räume) einfach selbst konstruiert.

Benötigte Bauteile

• LM741 Operationsverstärker-IC
• CD4017 Dekaden-Zähler-IC
• BC558 PNP-Transistor
• Reed-Kontakt mit Magnet
• Glühlampe / LED-Leuchte
• 5V Relais-Modul
• Zwei 10 kΩ Widerstände
• 100 Ω Widerstand
• 820 Ω Widerstand
• Verbindungsdrähte

Schaltplan des automatischen Badezimmer-Lichtschalters

Der Schaltplan basiert auf zwei Hauptkomponenten: dem Operationsverstärker LM741 und dem Dekaden-Zähler CD4017. Ein Ende des Reed-Kontakts wird an +5 V gelegt, das andere an die Basis des BC558 PNP-Transistors. Der Kollektor liegt an +5 V, der Emitter geht auf den nicht-invertierenden Eingang des Op-Amps. Der Ausgang des LM741 treibt den Clock-Eingang des CD4017 an. Pin 2 (Q1) des CD4017 steuert das Relais. Pin 4 (Q3) ist mit dem Reset-Eingang des CD4017 verbunden.

Bauteile im Detail

Reed-Kontakt mit Magnet

Ein Reed-Kontakt ist ein magnetisch betätigter Schalter, der den Stromfluss in einem Kreis steuert. Hier erkennt er das Öffnen und Schließen der Tür. Er besteht aus zwei oder mehr ferromagnetischen Zungen in einem Glaskolben. Nähert sich ein Magnet, werden die Zungen magnetisiert und berühren sich (bei Normally-Open) oder trennen sich (bei Normally-Closed). Für dieses Projekt wird ein Normally-Open-Kontakt an der Tür montiert: Tür zu = Kontakt geschlossen, Tür auf = Kontakt offen.

LM741 Operationsverstärker

Der LM741 ist ein klassischer Operationsverstärker mit hoher DC-Verstärkung. Er vergleicht die Spannungen an seinen zwei Eingängen (invertierend und nicht-invertierend). Liegt am nicht-invertierenden Eingang (+) eine höhere Spannung als am invertierenden (-), schaltet der Ausgang auf HIGH; andernfalls auf LOW. In dieser Schaltung arbeitet er als Komparator.

Pinbelegung LM741

CD4017 Dekaden-Zähler

Der CD4017 ist ein CMOS-Dekadenzähler (0 bis 9). Er arbeitet mit 3–15 V (typisch 5 V) und taktet bei steigender Flanke am Clock-Eingang (Pin 14) weiter. Ein HIGH am Reset-Pin (15) setzt den Zähler auf 0 zurück; ein HIGH am Clock-Enable-Pin (13) hält den Zähler an. Die Ausgänge Q0–Q9 werden nacheinander aktiv.

Pinbelegung CD4017

BC558 PNP-Transistor

Der BC558 ist ein PNP-Transistor für Schalt- und Verstärkeranwendungen. Bei LOW an der Basis sperrt er (Sperrzone), bei HIGH leitet er (Durchlasszone). Kollektorstrom max. 200 mA, Stromverstärkung 110–800. Er dient hier als Schnittstelle zwischen Reed-Kontakt und Op-Amp.

Funktionsweise der Schaltung

Der Reed-Kontakt wird am Türrahmen montiert, der Magnet an der Tür. Bei geschlossener Tür ist der Kontakt geschlossen, bei geöffneter Tür offen. Betritt man den Raum, öffnet man die Tür (Kontakt öffnet → Op-Amp Ausgang HIGH), dann schließt man sie wieder (Kontakt schließt → Op-Amp Ausgang LOW). Dieser HIGH-LOW-Wechsel erzeugt einen Taktimpuls für den CD4017, der von Q0 auf Q1 (Pin 2) schaltet. Q1 treibt das Relais an → Licht AN.

Verlässt man den Raum, wiederholt sich der Vorgang: Tür auf → HIGH, Tür zu → LOW. Der CD4017 taktet weiter von Q1 auf Q2, dann Q3 (Pin 4). Da Pin 4 mit Reset verbunden ist, springt der Zähler sofort zurück auf Q0. Das Relais fällt ab → Licht AUS.

So wird das Badezimmerlicht vollautomatisch beim Betreten eingeschaltet und beim Verlassen wieder ausgeschaltet – ganz ohne menschliches Eingreifen.