Durch einige Videos und Anleitungen im Internet, u.a. auch von
B. Kainka´s analoges Lauflicht wollte
ich so eine Lauflicht-Schaltung selbst nachbauen.
Das zugrundeliegende Grundprinzip ist ein sogenannter
Ringoszillator, d.h. eine
selbstständig schwingende elektronische Oszillatorschaltung, die auf der Laufzeit von zu einem Ring
zusammengeschalteter Verstärker-Bauelemente beruht. (Wichtig ist hierbei vor allem, dass die Anzahl der Stufen
im Ring ungerade ist, d.h. mindestens 3 Stufen besitzen muss).
In diesem Aufbau eines Ringoszillators werden zusätzlich noch Elektrolytkondensatoren als Verzögerungsglieder
verwendet.
Abb.: Einfache Ringoszillator-Schaltung aus drei Bipolartransistoren (Quelle: Wikipedia)
Der erste Aufbau mit Bipolartransistoren (hier: BC548C) hatte nur einen geringen Lauflicht-Effekt, trotzdem ich
etliche Widerstands-/Kondensator-Kombinationen durchprobiert hatte:
Video: Lauflicht mit 5 LEDs und Bipolartransistoren (BC548C)
Der Effekt ist allerdings bei MOSFETs wesentlich deutlicher zu sehen. In einem alternativen Aufbau habe ich die
BC458C durch 2N7000 ersetzt. Verzögerungswiderstände zwischen den Stufen sind hier 220kΩ und die Elkos auf 1µF:
Video: Lauflicht mit 5 LEDs und MOSFETs (2N7000)
Freeform-Aufbau
Da das Lauflicht erst seinen Charme bekommt, wenn es in einem Ring aufgebaut wird, habe ich eine Freeform-Variante
des obigen Lauflichts mit 15 Stufen gebaut.
Um Leuchtkraft der LEDs und Geschwindigkeit des Ringoszillators zu ermitteln, habe ich zunächst einen kleinen
Prototypen auf einem Breadboard aufgebaut:
Prototyp des LED-Lauflichts mit 5 Stufen auf dem Breadboard (2,7MB).
Planung und Bau
Abb.: Skizze zur Ermittlung des Durchmessers für den Freeform-Aufbau.Abb.: Ein Modul (=1 Stufe) für das Freeform-Lauflicht.Abb.: Ein Modul (=1 Stufe) für das Freeform-Lauflicht.
Abb.: Zwei Stufen für das Freeform-Lauflicht werden zurechtgelegt, um die Platzverhältnisse zu ermitteln.
Abb.: Aus Messingdraht wird ein Ring geformt und zusammengelötet der die 15 Stufen des Lauflichts befestigen soll.
Abb.: Eine Spanschachtel wird lasiert und soll später die Basis des Lauflichts bilden.Abb.: Ein 9V-Batterieclip und Kippschalter werden in der Basis ihren Platz finden.Abb.: Die restlichen Stufen des Lauflichts sind fertig gelötet.Abb.: Alle 15 Stufen des Lauflichts sind auf den Ring gelötet und werden getestet.
Abb.: Fertiges Lauflicht in Freeform-Aufbau; Leider scheint irgendetwas mit einem der Stufen
nicht richtig zu stimmen, denn das Lauflicht bleibt dort immer wieder hängen und kann nur durch
manuelle Überbrückung (leeren eines Kondensators) zum Weiterlaufen bewegt werden.
Video: Fertiges 15-stufiges Lauflicht im Freeform-Aufbau
LED-Lauflicht als Platinen-Modul
Design und Layout
Wenn man längere Lauflichter zusammenstellen möchte, bietet sich eine gefertigte Platine an, jedoch ist
evtl. noch nicht von Anfang an klar, wie lang das Lauflicht letztendlich sein soll. Daher habe ich ein
kleines Platinen-Modul mit EasyEDA erstellt, welches
immer 5 LEDs als Ringoszillator-Lauflicht miteinander verschaltet. Dies ist also die kleinste Größe. Jedoch
kann man beliebig viele solche Modul hintereinander schalten (wobei der letzte OUT mit dem
ersten OUT verdrahtet werden müssen, um die benötigte Rückkopplung des Ringoszillators zu bekommen.
Abb.: Schaltplan des Ringoszillator-ModulsAbb.: Platinen-Layout des Ringoszillator-Moduls
Als die fertigen Platinen von JLCPCB eintrafen, einem in
China ansässigen Platinenhersteller, habe ich diese sofort mit den oben genannten Bauteilen bestückt:
Abb.: Gefertigte Ringoszillator-Modul-Platinen von JLCPCBAbb.: Widerstände werden zuerst eingelötet (1kΩ und 100kΩ)
Abb.: NPN-Transistoren (2N3904) werden verlötet. Auf richtige Ausgänge achten, da bei anderen Transistoren
Basis, Kollektor und Emitter u.U. anders sind.
Abb.: LEDs werden eingelötet (hier: 5mm weiß)
Abb.: Elektrolytkondensatoren werden eingelötet (10µF).
Zunächst hat das Lauflicht nicht richtig funktioniert und es stellte sich heraus, dass einer der Elkos
entweder nicht richtig in die Platine gelötet worden war oder dieser defekt war. Nach dessen Austausch
ist der Test erfolgreich gewesen.
Video: Fertig bestücktes Ringoszillator-Modul im Test (Verbrauch: ~5mA)
Nun können weitere Module bestückt werden und dann ein langes Lauflicht aufgebaut werden.
Abb.: 3 Module mit 15 LEDs hängen aneinanderAbb.: 3 Module mit 15 LEDs hängen aneinanderVideo: Ringoszillator-Modul mit 15 LEDszurück