HowTo: Evolution - von der Blinkschaltung zum Strobo-Blitzer

Anleitungen für "hausgemachte" LED Projekte

Moderator: T.Hoffmann

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Sev
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Registriert: Mi, 04.01.12, 14:38

Mi, 04.01.12, 20:13

Liebe LED-Freunde:

Als meinen ersten Post möchte ich euch gerne eine nicht allzu komplizierte Schaltung zur Verfügung stellen, die ich "zwischen den Jahren" für ein Modellauto aufgebaut habe: Eine Stroboblitzerschaltung.

Um den Nachbau zu erleichtern habe ich die Schaltung in mehrere Einzelschritte geteilt, um auch einen Schaltungstechnik-Neuling nicht zu entmutigen.

Die Evolution beginnt ... :

Als Basisschaltung habe ich eine einfache Blinkschaltung verwendet, die ich aus dem Timerbaustein NE555, zwei Widerständen, einem Potentiometer, einem Kondensator und einem Elektrolytkondensator (sprich: ELKO) aufgebaut habe. Die einzelnen Bauteile habe ich zuerst auf einem "Laborsteckbrett" miteinander verbunden, siehe hierzu folgende Abbildung:
Blinker.png
Einfache Blinklichtschaltung für eine oder mehrere LEDs (max. Ausgangsstrom: 200mA, siehe Datenblatt!)
Die Widerstände sind hierbei so gewählt, dass eine Blinkfrequenz von etwa 2 Hertz erreicht wird (siehe Diagramm in obiger Abbildung). Das Verhältnis von An/Aus kann durch das Potentiometer noch nachjustiert werden, so dass ungefähr 50% (An) zu 50% (Aus) erreicht werden kann. Durch Variation der Widerstände und des ELKO's können andere Frequenzen realisiert werden. (Weiterführende Schaltungen, Berechnungen, etc. hier: http://www.kpsec.freeuk.com/555timer.htm, allerdings in englischer Sprache).
Mit dieser Grundschaltung kann eine oder mehrere LEDs, bis max 200mA betrieben werden.

Und weiter gehts ... :
Durch eine Inverterschaltung wird nun das Ausgangssignal umgekehrt (sprich: An = Aus; Aus = An), um ein sich abwechselndes Blaulicht für 2 LED's zu erhalten. Als Inverterbaustein habe ich einen alten 7400'er (4-fach NAND-Gatter) Baustein in meiner Grabbelkiste gefunden (Baujahr späte 70er). Das IC ist relativ groß (DIL-14-Gehäuse). Ob es einzelne Inverter, bzw. einzelne Gatter in einem IC-Gehäuse gibt, habe ich auf die schnelle nicht erfahren können, würde aber auch gehen. 7400er-Schaltung:
Blaulicht.png
Inverterschaltung, zusammen mit dem Blinklicht lässt sich ein Blaulicht realisieren.
Teil drei ... :
Durch hinzufügen zweier weiterer NE555-Schaltungen kann jetzt zusammen mit der Blinlichtschaltung und der Blaulichtschaltung der Stroboblitzer erstellt werden. die Schaltungen sind je aus einem Widerstand und zwei Kondensatoren, und natürlich einem Timerbaustein aufgebaut. Die Blinkfrequenz beträgt in etwa 8 Hertz, kann aber durch Variation des Widerstands und des Kondensators (C3) den eigenen Wünschen angepasst werden. Eine Schaltung wird an der Blinklichtschaltung angeschlossen, die zweite an den Ausgang der Inverterschaltung. (siehe folgende Grafiken).
Strobo.png
Stroboblitzerschaltung für eine oder mehrere LEDs (max. Ausgangsstrom: 200mA, siehe Datenblatt!)
Uebersicht.png
Übersichtskizze der verschiedenen Schaltungen.
Falls mehr LED's (oder was auch immer) betrieben werden sollen, kann an den jeweiligen Ausgängen der einzelnen Schaltungsteile eine "Endstufe" angeschlossen werden, die könnte z.B. wie folgt aussehen:
Endstufe.png
Endstufe/Treiberstufe für viele LED's.
In allen Skizzen habe ich die Versorgunggsspannung mit (Vcc=5V) angegeben. Wenn höhere Eingangsspannungen verwendet werden sollen, empfiehlt sich ein Blick ins Datenblatt ;) Alternativ lässt sich eine höhere Eingagsspannung durch Fertige IC's (z.B. LM317, LM350 für niedrige Ströme bis 1,5A und LT1083 für Strme bis zu 7,5A) regeln. Schaltungen hierzu kann ich gerne nachliefern, meistens genügt ein Blick ins Datenblatt bei den Beispielschaltungen des jeweiligen Bausteins)

Aufgrund von etwaigen Fehlern meinerseits bei der Erstellung der Schalungsskizzen empfehle ich vor dem Nachbau eine Schaltungssimulation mit z.B. PSpice von OrCAD (gibts hier: http://www.electronics-lab.com/downloads/schematic/013/)

Desweiteren nüzliche Datenblätter zum nachschlagen:
NE555: http://www.datasheetcatalog.org/datashe ... 55_C_2.pdf
7400: http://www.datasheetcatalog.org/datashe ... 130_DS.pdf

Kritiken, Wünsche, Fehlermeldungen und Dergleichen (z.B. Schelte ;) ) sind herzlichst erwünscht.
Viel Spaß beim Nachbau!


PS: Mit einer Digitalschaltung wäre manches hiervon sicher leichter gewesen, ich habe davon leider zu wenig Ahnung, deshalb auf althergebrachte Art und Weise ;)
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Sailor
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Do, 05.01.12, 04:45

Ein sehr schöner Einstieg hier im Forum - herzlich Willkommen.

Ich bevorzuge auch für viele Anwendungen den konventionellen Aufbau, für Schaltungserklärungen auch gerne ganz diskret, ohne IC´s.

Mehr als 5 Sterne als Belohnung geht leider nicht, aber die hast Du dir voll verdient!

Edit:

Ich habe einen Link im Grundlagenbeitrag auf dieses HowTo gesetzt.
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R.Kränzler
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Do, 05.01.12, 17:44

Dann pack ich noch 5 Sterne dazu, dann sind es schon 10.
Sev
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Mo, 09.01.12, 21:22

Vielen Dank für die Blumen (Sterne) :)

Eine kleine Erweiterung ist mir noch eingefallen, nachdem mir heute ein Einsatzfahrzeug begegnet ist. Mir ist aufgefallen, das die meisten "Blaulichter" oder die im Kühlergrill angebrachten "Räumer" scheinbar umgekehrt funktionieren (mit anderen Worten: bei der Pause sind die Signalleuchten nicht aus, sondern an)

Mit einer einfachen Erweiterung, lässt sich hieraus folgendes entwickeln (bei verwendetem 7400er Baustein, oder passendem Inverter):
inv_Strobo.png
Die vorhandene Schaltung wird so erweitert, dass die Signale der beiden Ausgänge #3 und #4 invertiert.
Die Ausgänge #5 und #6 können dann wieder auf eine "Endstufe" gegeben werden. Für eine LED könnte es auch so noch reichen.
Die Massen sind dann natürlich zu verbinden.

Viele Grüße!
rudy12
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Fr, 13.04.12, 01:24

Hallo, ich bin auch neu hier und bekam durch die Anleitung Lust ein Stroboskop fuer die naechste Party zu basteln.
Die Idee war dass ich einige "MR16 3W 210-240LM High Power White 3-LED Bulb (12V)" in nen Baustrahlergehaeuse packe und an Deine Stroboblitzer Schaltung mit dem IRF730 klemme.
Kann man Deine Schaltung auch so dimensionieren dass sie mit den 12V MR16 funktioniert ?
Als absoluter Laie bin fuer jede Hilfe super dankbar.
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Fr, 13.04.12, 11:42

Fertige Leuchtmittel (bis auf solche der billigst-Schrottklasse) haben alle einen sieb-Elko drin, für ein Stroboskop also ungeeignet. Nimm' lieber eine "nackte" LED.
Borax
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Fr, 13.04.12, 12:21

Genau. Und für ein Stroboskop dann am besten eine 'Blitz' Schaltung, keine Blink-Schaltung. Und die LED(s) dann über eine lineare KSQ mit passendem Strom versorgen. In diesem Thread ist das ausführlich besprochen:
viewtopic.php?f=34&t=4638
Umbauanleitungen für Baustrahlergehäuse gibt es hier: viewtopic.php?f=34&t=13075&p=148596. Ist nicht soo einfach, da eine vernünftige Kühlung hinzukriegen, aber bei einem Stroboskop wo die LED(s) immer nur sehr kurz an sind im Vergleich zur Pause ist das auch nicht so kritisch (im verlinkten Thread ist das Verhältnis 1:100).
Für 15V Betriebsspannung würde sich eine Bridgelux BXRA-C1202 anbieten http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Chip ... 320lm.html. Kostet nur 18€ und liefert bei 2A (kann man sich bei so einem kurzen duty durchaus erlauben) über 2000lm. Das ist fast 10 Mal so viel wie aus den 'MR16 3W 210-240LM High Power White 3-LED Bulbs' raus kommt.
rudy12
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Fr, 13.04.12, 18:07

Ich habe mir den verlinkten Thread durchgelesen. Leider verbleiben noch einige Fragen.
- 2A KSQ: Auf was muss ich da achten ? Ich habe auf die Schnelle nur welche mit 16-18V Ausgangsspannung in dem 2A Bereich gefunden. Da die C1202 ja nur ne max Forward Spannung von 13,8V vertraegt muss ich die Schaltung doch noch irgendwie anpassen ?
Vertraegt der Rest der Schaltung (Taktgeber) die 16-18V der KSQ ?
- Kühlung: Vermutlich muss ich den IRF1405 mit nem Kühlkörper versehen oder ? Wie kühle ich die C1202 am effektivsten? Mit Kühlpaste auf nen Alublock ?

Ich war am Überlegen nen komplett neuen Thread aufzumachen, wusste aber nicht wie ich eure Kommentare mit umziehen kann.
Borax
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Sa, 14.04.12, 12:49

Die KSQ ist schon in der Schaltung integriert. Da brauchst Du keine zusätzliche. Wenn die Betriebsspannung passt (15V), dann braucht der Mosfet nicht mal Kühlung (es muss auch nicht genau der IRF1405 sein - ein billigerer tut es auch).
Ich stell Dir mal einen Schaltplan zusammen. Wichtig sind halt die Rahmenbedingungen: 15V (oder auch 16V) Betriebsspannung, LED = C1202 und duty etwa 1:20 (oder 1:10 aber nicht mehr).
[EDIT]
Hier ist die Pulszeit etwa 17mS und die Anzahl Pulse pro Sekunde zwischen 1 und 6 regelbar, Strom=2A:
NE555_Blitzer15.png
NE555_Blitzer15.png (4.87 KiB) 5991 mal betrachtet
Dürfte für ein Party-Stroboskop ganz gut passen.
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