Wie baue ich eine Touch-Sensor-Lampe

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Durch berühren der Touch-Lampe kann man sie ganz einfach ein und ausschalten. Wie wäre es, wenn du dir aus deiner eigenen normalen Lampe eine Touch-Sensor-Lampe umbauen könntest? Wir zeigen dir, welche Bauteile du dafür brauchst:

Wie funktionieren Touch-Sensor-Lampen?
Egal ob gekauft oder selber gebaut, Touchsensoren reagieren auf die elektrostatische Aufladung des Menschen und setzen diese in ein Schaltsignal um. Du fragst dich jetzt wahrscheinlich, warum du dann nicht auch gewöhnliche Transistoren oder Mikrocontroller mittels Berührung schalten kannst – wäre doch eine tolle Sache, oder?
Nun, ganz so einfach ist es auch nicht. Im „normalen“ Zustand sind alle elektrischen Potenziale ausgeglichen, und unsere Schaltung würde nicht funktionieren. Jetzt kommt die Reibung ins Spiel: Zwischen deinem T-Shirt und der Jeans, dem Pullover oder dem Fußboden und deinen Schuhen. Manchmal, wenn man besonders stark elektrostatisch aufgeladen ist, bekommt man beim Berühren von metallischen Gegenständen (Türklinke, Auto, Heizung) eine „gewischt“ – das Potenzial wird in einem Funkenschlag abgebaut beziehungsweise ausgeglichen.
Eine so hohe Aufladung braucht unsere kleine Schaltung jedoch nicht, da sie mit Transistoren zur Signalverstärkung arbeitet.

Die Schaltung:

Der metallische Körper der Lampe dient dabei als Antenne – je größer die Oberfläche, desto mehr Potenzial wird aufgefangen und desto geringer muss die Verstärkung ausfallen. Diese besteht aus bis zu zwei BC547 NPN Transistoren, die die Spannung am Eingang, als dem Lampenkörper, den du berührst, um den Faktor 10.000 verstärken. Damit reicht auch eine sehr geringe, nicht spürbare Aufladung aus, um die Lampe sicher ein und ausschalten zu können.
So erreichen wir trotz des minimalen Potenzials des Körpers zuverlässig die Schaltspannung von etwa 0,7V am Eingang des Flipflops, das darauf hin das Relais schaltet und somit die Lampe zum Leuchten bringt.

Damit wäre das Geheimnis der magischen Schaltvorgänge unserer Schaltung geklärt, aber wozu dient der Timer NE555?
Nun, das Flipflop samt der Verstärkerschaltung würde bei jeder Berührung unsere Lampe derart schnell an und ausschalten, das es Zufall wäre, wenn die Lampe im gewünschten Zustand verbliebe – mit dem NE555 und einem einfach Schwingkreis können wir so mittels eines Kondensators und eines Widerstandes die Mindestlaufzeit definieren, die zwischen zwei Schaltzyklen liegt. Erst wenn der Kondensator wieder vollständig geladen ist, kann ein neuer Zyklus beginnen und das Flipflop die Lampe erneut schalten.

Die Schaltung ist daher auf die notwendigsten Bauteile reduziert, komplett analog aufgebaut und einfach nachzubauen. Bei einer so kleinen LED mit 1,7 Watt wie wir sie im Video verwendet haben, könnte man gegebenenfalls das Relais auch noch durch einen stärkeren Leistungstransistor ersetzen, mit dem Printrelais ist man aber in jedem Fall auf der sicheren Seite. Die Schaltung arbeitet mit einer Betriebsspannung von 5 bis 12 Volt, wobei bei unserem Layout die Eingangsspannung auch gleichzeitig die Versorgungsspannung der LED hinter dem Relais ist. Daher fiel die Wahl auf eine 12 Volt LED sowie ein kleines Schaltnetzteil, das gleichzeitig die Schaltung als auch die Lampe mit Spannung versorgt. Je nach Verbraucher ist auch ein Betrieb mittels 9V Block oder einer anderen Batteriebauform (Knopfzellen, Bleiakku) möglich.

Für den Nachbau benötigst du kein tieferes Verständnis für die Schaltung. Eine Lochrasterplatine ein Lötkolben und ein wenig Litzenkabel sind die einzigen Zutaten, die du neben den Bauteilen für die Schaltung benötigst.

Bauteilliste:

Die benötigten Teile der Platine (Touch Schaltung):

  • Timer NE555
  • Logik IC – Flip-Flop 4027N
  • Printrelais, Serie 36
  • 3 x NPN Transistor BC 547
  • Kondensator: 4,7µF
  • Kondensator 100nF
  • 0,25 Watt Metallschicht-Widerstand  1k Ohm
  • 0,25 Watt Metallschicht-Widerstand 100k Ohm
  • 0,25 W Kohleschicht-Widerstand 1 M Ohm

Optional für die Lampenumrüstung:

  • Lampenfassung GU5.3 12 V
  • LED (einfarbig) 12 V
  • 12 Volt Netzteil nach belieben, z. B. Energiesparendes Bastler-Netzteil, Schaltnetzteil
Das Layout für die Platine.

Das Layout für die Platine.

Das Layout der Platine zum Ausdrucken & selber Ätzen findest du hier als PDF.

Hier siehst du den Schaltplan für die Platine.

Hier siehst du den Schaltplan für die Platine.

Sollte die Schaltung nach dem Zusammenbau dauerhaft An & Ausschalten, ist die Verstärkung für deine Lampe zu hoch gewählt. Die Verstärkung hängt, wie schon erwähnt, von der metallischen Oberfläche deiner Lampe ab. Bei einer Lampe die Komplett aus Metall ist, ist dies höher als bei einer Lampe die nur einen Blechschirm besitzt. Als Abhilfe gegen dauerhaftes Schalten kannst du die Schaltung stückweise um die beiden Transistoren der Vorverstärkung reduzieren, und das Signal nur über einen Transistor verstärken, oder direkt an den 555 anlegen.

Du hast Fragen oder Anregungen zu der Touch-Sensor-Lampe? Schreib uns einen Kommentar!


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