Bausatz: DIY Gyro Kit

Bei einer Bestellung kam neulich dieses LED Gyro-Kit an. Der wirklich günstige Preis beim Chinamann ließ mich zunächst zweifeln, ob überhaupt eine halbwegs interessante Schaltung als Resultat zu erwarten sei. Doch nach Lesen des Schaltplans und dem Betrieb des fertigen Produktes ist es ein recht interessantes, kleines Projekt.

Schaltplan & Funktionsweise

Der folgende Schaltplan zeigt im Grunde eine Astabile Kippstufe mit zwei CR2032-Knopfzellen als Stromquelle. Als Transistoren kommen zwei SS9013 (h_FE = 120) zum Einsatz und zwei 100nF Keramikkondensatoren als Verzögerungselement. Jeweils zwei verschiedenfarbige 3mm-LEDs werden auf jeder Seite der Kippstufe verwendet.

Die Besonderheiten an dieser Schaltung ist zunächst die niedrige Kapazität der Kondensatoren. Dadurch wechselt die Schaltung recht schnell, so dass es kaum mit dem blossen Auge sichtbar ist. Desweiteren gibt es einen Vibrations-Schalter, der im Ruhezustand die Schaltung unterbricht. Wird nun eine Vibration ausgelöst, so schließt sich der Stromkreis und für einen kurzen Moment kann man die LEDs ausleuchten sehen. Durch die Rotation des gesamten Systems schließt durch die auftretende Zentrifugalkraft der Vibration-Schalter für längere Zeit den Stromlkreis und zusätzlich erscheint durch die Drehung der Platine eine Persistenz des Sehens und die LEDs verschwimmen scheinbar zu leuchtenden, kreisrunden Bahnen. Durch den schnellen Wechsel der Kippstufe entstehen gut sichtbare Farbwechsel.

Aufbau und Betrieb

Wie das folgende Video im Zeitraffer zeigt, war das Einlöten des Bauteile des Bausatzes recht einfach (immer nach dem Prinzip: flache Bauteil zuerst). Allerdings hatte ich die mitgeliferte Schraube und die beiden Muttern missverstanden und dachte an einen Konstruktionsfehler als ich die Platine in meinen Fingern drehen wollte, daher entschloss ich mich, einen gewöhnlichen Gleichstrommotor an die Platine zu montieren und somit drehen zu lassen, wie das Video im letzten Teil zeigt:

Schließlich stellte sich heraus, dass man die Schraube als Achse eines Kreisels verstehen soll und somit war die Platine schnell wieder umgebaut und konnte ihren Betrieb im Sinne des Erfindes aufnehmen:

Ideen zur Verbesserung

• Platz für Batteriewechsel: Auf der obigen Platine sieht man im Bereich von R1 und R3, dass die CR2032-Knopfbatterie in einem leichten Winkel eingesetzt und herausgenommen werden muss. Dies Bedarf ein wenig Kraftaufwand und hätte man dadurch lösen können, die Widerstände auf der Unterseite der Platine einzusetzen.
• Gewichtsverteilung: Die beiden Knopfbatterien wurden ja schon gut verteilt auf der Platine platziert, jedoch sind noch etliche Bauteile asymetrisch und bewirken eine (leichte) Unwucht, so dass der Kreisel nicht besonder ruhig läuft. Hier hätte man die Bauteile komplett symmetrisch anordnen sollen. Im Falle des Vibrations-Schalters hätte man sogar zwei davon benutzen können, so dass der Stromkreis nur geschlossen wird, wenn beide Schalter sich schließen.
• Achse: Statt der Schraube als Achsel für den Kreisel hätte man einen Metallstift verwenden können, der eine perfekt halbrunde Kugel auf der Unterseite besitzt. So würde man die Laufzeit des Kreisel deutlich erhöhen können.