Anzeige für eingeschaltetes Licht im Raum

Grundlegende Anforderungen und Voraussetzungen des Projekts

Vor der geschlossenen Tür eines Raums soll eine Anzeige (LED) angebracht werden, die anzeigt, dass im Raum das Licht eingeschaltet ist. Das kann bedeuten, dass sich Personen im Raum befinden oder dass vergessen wurde, das Licht auszuschalten.
Die Schaltung soll mit zwei AA-Zellen betrieben werden und möglichst wenig Energie verbrauchen.
Die Schaltung soll mit entladenen AA-Zellen (1.2-1.3V im Ruhezustand) funktionieren, die wegen ihrer niedrigen Spannung für andere Geräte bereits ungeeignet sind.

Schaltplan des Geräts

Funktionsweise und im Projekt verwendete Komponenten

Im Raum wird ein Fotowiderstand als Lichtdetektor angebracht. Er sollte möglichst nahe an der Lichtquelle platziert werden, damit andere Gegenstände den Lichteinfall auf den Fotowiderstand nicht behindern.
Die rote Anzeige-LED befindet sich außerhalb des Raums.
Die übrigen Bauteile sollten dort angeordnet werden, wo die Verbindungsleitungen am wenigsten stören.
Der Fotowiderstand und der Widerstand R1 = 6k8 bilden einen Spannungsteiler. Durch Ändern des Widerstandswerts von R1 lässt sich die Helligkeitsschwelle einstellen, bei der der LM393 eine ausreichende Versorgungsspannung erhält und dadurch die LED-Anzeige einschaltet.
Der LM393 wird in dieser Schaltung auf ungewöhnliche Weise eingesetzt: Sein Open-Collector-Ausgang arbeitet als Low-Side-Schalter für die LED, und der IC selbst hat eine geringe Stromaufnahme.
Bei unzureichender Beleuchtung hat der Fotowiderstand einen hohen Widerstand, und es fließt nur wenig Strom durch ihn. Die Versorgungsspannung des LM393 reicht für den Betrieb nicht aus, sodass die LED-Anzeige nicht leuchtet.
Bei ausreichender Beleuchtung sinkt der Widerstand des Fotowiderstands, die Versorgungsspannung des LM393 reicht für den Betrieb aus, und der Open-Collector-Ausgang an Pin 1 schließt den LED-Stromkreis zum Minuspol der Versorgung. Die LED leuchtet auf.
In den Stromkreis der Anzeige-LED sollte ein Strombegrenzungswiderstand eingesetzt werden. Sein Wert wird anhand der Versorgungsspannung, der Durchlassspannung der LED und des gewünschten Stroms gewählt. Bei meinem Exemplar funktioniert die Schaltung mit zwei entladenen AA-Zellen ohne separaten Widerstand, und die LED wird nicht beschädigt. Diese Betriebsweise kann jedoch nicht als allgemein sicher gelten. Bei Verwendung frischer AA-Zellen mit jeweils 1.5V wird ein Strombegrenzungswiderstand von 50Ω empfohlen; der genaue Wert sollte anhand der Kenndaten der verwendeten LED überprüft werden.
Selbst mit solchen entladenen Zellen funktioniert das Gerät mehrere Monate lang, wenn es täglich mehrmals eingeschaltet wird.

Die Liste der in diesem Projekt verwendeten Komponenten mit Links ist zu finden im Google-Dokument (Tabellenblatt Light on indicator).