In der Tabelle 2 ist zum besseren Verständnis der nachfolgenden Schaltungsbeschreibung die Wahrheitstabelle der verwendeten NOR-Gatter dargestellt:

Tabelle 2: Wahrheitstabelle NOR-Gatter

Wir beschränken uns auf die obere Bildhälfte des Stromlaufplanes, da der Baustein, bis auf eine Kleinigkeit für beide Kanäle symmetrisch aufgebaut ist.

Die Schaltkreisgatter IC1C und IC1D bilden zusammen mit dem Einstellregler R1 und dem Kondensator C1 ein sogenanntes Mono-Flop. Im Ruhezustand "sieht" das Gatter IC1D über den Einstellregler R1 logisch 1 (+5V). An seinem Ausgang steht damit logisch 0 (0V) an. Diesen Pegel gibt das Gatter IC1D weiter an den Rückkoppeleingang des Gatters IC1C, Pin 8. Im Ruhezustand ist auch der zweite Eingang von IC1C, Pin 9, auf logisch 0. Der Ausgang von IC1C ist damit logisch 1, vergleiche Tabelle 1.

Zwischen den beiden logischen Einsen von Ausgang IC1C und Eingang IC1D liegt der Kondensator C1. Er ist in diesem Zustand nicht geladen, da an seinen beiden Anschlüssen der gleiche Spannungspegel, eben +5V (logisch 1), anliegt.

Trifft nun ein positiver Kanalimpuls (logisch 1) vom Empfänger der Fernsteueranlage ein, kippt der Ausgang von IC1C von logisch 1 auf logisch 0. Dieser Kippvorgang wird wegen des leeren Kondensators C1 auf den Eingang von IC1D weitergegeben, denn wenn ein "Kondensatorfuß" eines ungeladenen Kondensators auf 0V gezogen wird, hat auch der zweite "Kondensatorfuß" diesen Spannungspegel, eben 0V. Als Folge kippt auch der Ausgang von IC1D von logisch 0 auf logisch 1. Durch die Rückkopplung vom Ausgang IC1D auf Pin 8 von IC1C wird der Ausgang von IC1C auf logisch 0 gehalten. Der Kondensator C1 kann sich nun über den Einstellregler R1 aufladen, da er mit seinen "Füßen" an unterschiedlichen Potentialen liegt, eben zwischen 0,0V am Ausgang von IC1C und +5,0V über R1. Wie schnell sich der Kondensator C1 auflädt, bestimmt der Widerstandswert des Einstellreglers R1. Die Zeitspanne für die Aufladung auf eine Ladespannung, bei der das Gatter IC1D wieder logisch 1 an seinen Eingängen "sieht", errechnet sich aus

T_H = R1*C1*ln2 [R in Ohm, C in Farad, T_H in Sekunden]

Mit den hier verwendeten Werten ergibt sich eine maximale Monoflop-Kippzeit von

T_max = 50*10³ * 100*10^-9 * 0,693 [V/A * As/V]

= 3,466 * 10^-3 s

= 3,466 ms

Diese Zeitspanne ist eigentlich etwas zu groß für unsere Zwecke. Vorteilhaft ist aber, daß sie sich mit nur 1 Einstellregler bewerkstelligen läßt. Wer eine feinfühligere Einstellung der Schaltpunkte bevorzugt, sollte eine Reihenschaltung aus einem Widerstand von 12kOhm und einem Einstellregler von 22kOhm verwenden. Das Leiterplattenlayout muß dann natürlich angepaßt werden.

Nach der mit R1 eingestellten Zeitspanne schaltet der Ausgang von IC1D von logisch 1 nach logisch 0 zurück. Der stabile Grundzustand am Ausgang des Mono-Flop ist damit wieder erreicht.

Ist zwischenzeitlich auch der Kanalimpuls unserer Fernsteueranlage beendet (logisch 0), schaltet auch das Gatter IC1C seinen Ausgang auf logisch 1 und der Kondensator C1 entlädt sich, um für den nächsten Impuls gerüstet zu sein.

Die Gatter IC1A und IC1B bilden mit ihrer "Über-Kreuz-Schaltung" ein bistabiles Flip-Flop. Aus dem Wort bistabil geht hervor, daß dieses Flip-Flop zwei stabile Ausgangszustände hat.

Wenn wir an unseren 2-Kanal-Schalter die Betriebsspannung anlegen, sorgt der ungeladene Kondensator C4 dafür, daß das Gatter IC1B an Pin 5 logisch 0 "sieht". Auch das Mono-Flop liefert logisch 0 an Pin 6 des IC1B. Damit ist der Ausgang von IC1B auf logisch 1. Die logische 1 liegt am Pin 2 des IC1A an und hält damit den Ausgang des Gatters auf logisch 0. Der an diesem Ausgang angeschlossene Darlington-Transistor T1 bekommt auf diese Weise keinen Basisstrom und ist demzufolge nicht durchgesteuert. Die am Kollektor von T1, Anschluß 6 und 7, angeschlossene Last ist stromlos. An Anschluß 8 liegt der Pluspol der Lastversorgung.

Die Last wird erst dann mit T1 an seine Betriebsspannung geschaltet, wenn an beiden Eingängen des Gatters IC1A logisch 0 anliegt. In diesem Fall ist der Ausgang von IC1A auf logisch 1 gesetzt und der Transistor T1 bekommt über die Widerstände R2 und R3 Basisstrom. Der Basisstrom hat dabei eine Größe von:

I_B = (5V – 2 * U_BE) : (R1+R2) [U_BE = 0,7V, R in Ohm, I in Ampere]

Mit den hier verwendeten Werten für R1 und R2 fließt ein Basisstrom von ca. 1,44mA. Um damit einen Kollektorstrom von 1,5A schalten zu können, muß der Transistor T1 eine Stromverstärkung >1000 aufweisen; darum muß es ein Darlington-Transistor sein.

Das Flip-Flop aus IC1A und IC1B schaltet nur dann seinen Ausgangspin 3 nach logisch 1, wenn der Kanalimpuls innerhalb der Mono-Flop-Zeit auf logisch 0 zurückgeht. Der Transistor T1 wird also dann angesteuert, wenn der Kanalimpuls kürzer war als der Mono-Flop-Impuls. Erst wenn die Kanalimpulse wieder länger werden als die Mono-Flop-Zeit, wird der Transistor T1 gesperrt und seine Last würde stromlos geschaltet. Auf unsere Fernsteueranlage bezogen muß demnach an Transistor T1 ein Verbraucher angeschlossen werden, der "im Rückwärtsgang eingeschaltet werden soll", zum Beispiel die Rückfahrscheinwerfer eines Autos.

Im symmetrisch aufgebauten Schaltungsteil des Kanals 2 ist lediglich eine Änderung gegenüber dem hier beschriebenen Ablauf vorgenommen worden. Der Transistor T2 ist nicht an Pin 3 des zweiten Flip-Flop angeschlossen, sondern an Pin 4. Die Wirkung ist die, daß der Transistor T2 dann angesteuert wird, wenn beide Eingänge des Gatters IC2B logisch 0 "sehen". Das ist genau dann der Fall, wenn der Kanalimpuls länger ist als die Mono-Flop-Zeit. Nur dann kann die logische 1 des Kanalimpulses eine logische 0 am Ausgangspin 3 von IC2A erzeugen, die zusammen mit der logischen 0 des in seine Ruhelage zurückgefallenen Mono-Flop an Pin 6 des IC2B, eine logische 1 am Ausgang von IC2B bewirkt. Am Transistor T2 ist demnach eine Last anzuschließen, die "im Vorwärtsgang eingeschaltet werden soll", zum Beispiel das Blaulicht eines mit voller Geschwindigkeit fahrenden Einsatzfahrzeuges.

Bei Einsatz dieses Bausteines in einer 2-Kanal-Anlage könnte man die oben beschriebenen Zusatzfunktionen "Rückfahrscheinwerfer" und "Blaulicht/Martinshorn" durch paralleles Anschalten an den Kanal für die Fahrgeschwindigkeit in das Modell integrieren. Auch ein Einsatz für "Blinker links", "Blinker rechts" für die parallele Anschaltung am Fahrtrichtungsservo wäre möglich. Der Transistor T1 schaltet dabei Verbraucher beim Linksdrehen des Servos und T2 schaltet Verbraucher beim Rechtsdrehen des Servos. Somit ist auch eine Einsteiger 2-Kanal-Anlage mit sinnvollen Funktionen nachrüstbar