Eine Ewigkeit Traditional Cache

Eine Ewigkeit sind 25000 Stunden nicht, aber doch schon eine ganze Weile. So lange müsste dieser Cache, mit einer einzelnen AA (Mignon) Zelle blinken. Also fast 3 Jahre. Sollten Euch die technischen Details nicht interessieren, so braucht Ihr nicht weiterlesen. Bitte schreibt doch in den Logeintrag mit hinein, ob der Cache noch „blinkt“. Das Blinken könnt Ihr natürlich nur bei geöffneter Dose sehen. Bitte Stift mitbringen und wieder gut tarnen.

Einige werden sicher noch das Pink Floyd Album „Pulse“ von 1995 kennen. Dieses war mit einer LED ausgestattet, welche über 1 Jahr lang blinkte. Die hier verwendete Schaltung ist noch weitaus effektiver. Bemerkenswert an der hier verwendeten Schaltung ist außerdem, dass mit einer einzelnen 1,5 Volt Spannungsquelle eigentlich gar keine LED zum Leuchten gebracht werden kann. LEDs haben nämlich je nach Farbe eine Betriebsspannung zwischen 1,6 und 2,4 Volt. Die Schaltung des Pink Floyd Albums benötigte zwei 1,5 Volt Batterien in Reihe, also 3 Volt Betriebsspannung.

Und so funktioniert es:

Die Transistoren Q1 und Q2 sind beim Anlegen der Betriebsspannung gesperrt und der Kondensator C1  entladen. Der Spannungsteiler, bestehend aus R1 und R2, legt ein positives Potential an die Basis von Q1. Da Q1 ein PNP Transistor ist, bleibt dieser geschlossen. PNP Transistoren benötigen eine negative Basisspannung UBE um leitend zu werden. Also eine höhere Spannung am Emitter als an der Basis (~ 0,7 Volt höher). Nach Anlegen der Betriebsspannung beginnt sich C1 über R3 aufzuladen. Die Spannung am Emitter von Q1 steigt somit ebenfalls. Sobald diese Spannung am Emitter ungefähr 0,7 Volt höher ist als die Basisspannung, wird Q1 leitend und steuert Q2 an. Auch dieser Transistor (NPN) wird leitend, da eine positive Spannung an seine Basis gelegt wird. Nun passiert etwas Bemerkenswertes: Q2 schaltet den Kondensator C1 und die Batterie V1 in Reihe! Somit stehen für die LED ca. 2,8 Volt zur Verfügung. Der Kondensator C1 entlädt sich schlagartig über die nun leitend werdende Diode D1. Da die Diode ohne Vorwiderstand betrieben wird, kommt es zu einem kurzen kräftigen Blitz. Dies führt aber zu einem Spannungsabfall am Emitter von Q1. Die Transistoren sperren wieder und das Spiel beginnt erneut. Der Batterie wird für den kurzen Moment des Entladens von C1 die gleiche Ladungsmenge entzogen, die in C1 schon gespeichert war (Reihenschaltung). Die Zeitdauer des Blinkens berechnet sich nach T ~ R3 x C1 ~ 1 Sekunde. Prinzipell eignen sich alle TUN/TUP Transistoren. Für SMD zum Beispiel BC847C/857C.

Jetzt zur Berechnung der maximalen Betriebsdauer:

Die Schaltung benötigt einen Betriebsstrom von ungefähr 100uA (0,1mA). Eigentlich ist der Strom noch etwas geringer, aber mit 100uA lässt sich sehr einfach rechnen. Eine normale AA (Mignon) Batterie vom Discounter hat eine Kapazität von ungefähr 2500mAh. Die Betriebszeit T ist somit: T = 2500mAh/0,1mA = 25000h. Ein Jahr hat 24h/Tag x 365 Tag(e) = 8760h. Somit beträgt die Betriebsdauer  ~ 2,9 Jahre. Also fast eine Ewigkeit!