Ferienprogramm 2010

    Termin: Samstag, 11.09.2010, 14:00 bis 17:00
    Ort: Clubheim Modelleisenbahnfreunde Mühldorf e.V.
    Ecksberg 4, bei Kronwidlkapelle
    Anmeldung unbedingt erforderlich, beschränkte Teilnehmerzahl; ab 10J.
    Keine Teilnehmergebühr, aber Spende als Unkostenbeitrag erbeten

Aufbau einer Blinkschaltung z.B. für Bahnübergang

    Bahnübergang, Andreaskreuz Überall findet man blinkende oder blitzende Lichter. Diese signalisieren in der Regel irgendeine Warnung oder einen Hinweis. Das beginnt beim Auto (Blinker), und ist auch bei Straßen (Fußgängerüberweg, Baustellenabsicherung) sowie Schienenwegen (Bahnübergang) zu finden.

    Es gibt viele verschiedene Techniken, Lichter zum Blinken zu bringen. Die nachfolgend vorgestellte Methode ist eine einfache, leicht verständliche Schaltung (der astabile Multivibrator), mit der man LEDs blinken lassen kann.


    Im Ferienprogramm bauen wir eine solche Schaltung zusammen mit Euch auf. Keine Angst, das ist nicht so kompliziert, wie es auf den ersten Blick aussieht. Neben der eigentlichen Schaltung machen wir auch die Beschilderung und das Andreaskreuz selbst. Selbstverständlich erklären wir Euch auch genau, wie das alles funktioniert. Wer es schon mal nachlesen will, hier kommt die Beschreibung!

Elektronische Bauteile

    Die Blinkschaltung ist aus elektronischen Bauteilen aufgebaut - in diesem Abschitt wird kurz erklärt, welche Eigenschaften diese Bauteile haben:
  • LED:
    LED heißt Licht-Emittierende-Diode oder kurz Leuchtdiode: wenn da Strom durchfließt (in der richtigen Richtung), dann leuchtet sie. Vorsicht, nicht zu viel Strom durchschicken: sonst leuchtet sie nur einmal und das ganz kurz und hell.
  • Widerstand:
    Ein Widerstand bremst den Stromfluß - je größer der Wert, umso mehr bremst er.
  • Kondensator:
    Der Kondensator kann eine bestimmte Menge Strom speichern - also laden und dann später wieder entladen.
  • Transistor:
    Das ist eine Art steuerbarer Schalter bzw. Verstärker. Man kann sich das am besten so vorstellen: Wenn ein kleiner Strom durch den Basisanschluß zum Emitter läuft, dann macht dieser im Transistor eine Art Schranke auf. Die Schranke steht im Weg von Collector zum Emitter und wenn die offen ist, dann kann da viel Strom durchfließen.

Schaltung

    Blinkschaltung, astabiler Multivibrator
  • Funktion:
    Wie in dem Schaltplan zu sehen ist, besteht der astabile Multivibrator im Prinzip aus 2 symmetrischen Schaltungen (Kippstufen), die über Kreuz verdrahtet sind.

    Um die Funktion zu verstehen, nehmen wir mal an, dass Transistor T1 leitend sei (also die 'Schranke' geöffnet hat). Dadurch ist dessen Kollektor fast auf Masse und der Kondensator C1 kann sich dann über R2 aufladen.
    Die Spannung an C1 ist auch mit der Basis von T2 verbunden. Wenn die Ladespannung am Kondensator einen Pegel von etwas 0,7V erreicht, so schaltet T2 durch und der Kondensator C1 wird über die Basis-Emitter-Strecke von T2 entladen. Da C2 schon entladen ist, stellt der Kondensator C2 im ersten Moment einen Kurzschluss dar. Somit wird die Basis von T1 kurzzeitig auf negatives Potential gezogen und T1 sperrt sofort. (Hinweis: diese negative Spannung muß der Transistor auch aushalten können, wenn nicht, braucht man an dieser Stelle eine weitere Schutzdiode).

    Nun kann sich C2 über R3 aufladen. Dies dauert wieder solange, bis wiederum der Pegel erreicht ist, bei dem T1 durchschaltet (Schwellenspannung). Die Folge: C2 wird entladen und C1 beginnt sich wieder aufzuladen. Wir sind also wieder dort, wo wir angefangen haben und der ganze Vorgang wiederholt sich unendlich. Die Schaltung kippt von selbst hin- und her, ist also astabil.
  • Blinkfrequenz:
    Wie wir gesehen haben, bestimmt C1, C2 und R2, R3 die Zeit der Ladevorgänge. Die jeweilige Zeit, bis eine Stufe kippt, kann man wie folgt berechnen:

      t1 = 0.7 * R2 * C1
      t2 = 0.7 * R3 * C2

    Mit unserem Bauelementewerten oben ergibt sich also:
      t1 = t2 = 0,7 * 47kOhm * 10µF = 350ms

    Ein kompletter Zyklus dauert also etwa 700ms, d.h. die Schaltung blinkt etwa 1,5 mal pro Sekunde.

    Wer möchte, kann gerne mit den Werten von R2, R3 und C1, C2 etwas experimentieren. Aber Vorsicht: Für die Widerstände R2, R3 keine zu kleinen Werte wählen - sonst werden die Ströme zu groß und die Transistoren werden zerstört. R2 und R3 sollte mind. 1kOhm sein.

Zusammenbau

  • Blinklichter
    Man kann fertige Andreaskreuz mit integrierten LEDs kaufen, wir bauen diese aber selber.

    Zuerst muß man aus dem Schnittbogen das Andreaskreuz und die Tafel für den Bahnübergang ausschneiden.
    Das Loch, wo unser LED später durchschauen soll, kann man am besten mit einer Revolverlochzange ausstanzen.

    Als nächstes werden die LEDs vorbereitet. Wir verwenden kleine 1,8mm LEDs (Superrot). Die Anschlußdrähte werden zuerst S-förmig abgeknickt, dann eng am Gehäuse abgebogen. Hier muß man aufpassen, dass man nicht das Gehäuse beschädigt, also eng, aber doch mit Gefühl umbiegen. Durch diese Biegung kann man die Anschlußdrähte als Mast verwenden.
    Alternativ kann man den Mast aus einem Stück Rohr herstellen, in diesem Rohr kommt ein isolierter Draht - auf diese Weise hat man die zwei Zuleitungen zur LED geschaffen.

    Nun werden die Schilder auf die LED geklebt. Nach dem Trocknen wird noch mit schwarzer Farbe auf der Rückseite das Durchscheinen der LED verhindert. Ebenso empfiehlt sich ein schwarzer Tupfer auf der LED oben.
  • Steuerplatine
    Nun wird die Ansteuerung vorbereitet. Hierzu verwenden wir eine vorbereitete Platine:

    Auf der Leiterplatte sind die Verbindungen der Bauelemente bereits in Kupfer vorhanden, es müssen nur noch die Bauelemente eingelötet werden.
    Man beginnt mit den Widerständen. Bei Transistoren, Gleichrichter und Kondensatoren unbedingt auf die Polarität achten. Dies ist auch bei den LEDs wichtig, sonst werden diese zerstört.

Inbetriebnahme

    Bei Inbetriebnahme fangen die beiden Leuchtdioden im Wechsel an zu blinken. Die Blinkfrequenz wird hauptsächlich von den beiden Widerständen R2 und R3 und von den beiden Kondensatoren C1 und C2 bestimmt.

Materialbedarf

    Anzahl Bezeichnung Verwendung
    2 Transistor BC548C T1, T2
    1 Gleichrichter B1
    2 Widerstand 1kOhm R1, R4
    2 Widerstand 47 kOhm R2, R3
    3 Elektrolytkondensator 10 µF/35V C1, C2, C3
    4 Leuchtdiode 2mm LED1, LED2, LED3, LED4
    1 Anschlußklemme X1
    1 Platine  
    1 Schnittbogen mit Verkehrszeichen  
    Die Werte der Widerstände R1 und R4 hängen von der Betriebsspannung und der gewünschten Leuchtstärke ab.

Unterlagen

Links