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Stand 5.12.2024Elektronik-Projektevon K. Föllner
Diese Seite enthält einige Beispiele für meine elektronischen Selbstbauprojekte. Weitere Schaltungen für den Elektronik-Selbstbau Klein-Verstärker für PC-Boxen Übersicht:
1. DC-DC-Converter (Einfacher Step-Down-Wandler) Diesen DC-DC-Wandler setzte ich schon an mehreren Stellen ein. 1.1 Car-Supply Zuerst als 5-V-Versorgung für einen Festplatten-MP3-Player (iRiver H120) im Auto. Hier schied aufgrund des großen Stromes (max. 2...3 A) ein Linearregler aus. Da entfallen dann die Dioden D2 und D3 unten im Bild. D1 blieb als Verpolschutzdiode und eine Suppressordiode kam als Eingangsschutz mit einer Schmelzsicherung dazu. D4 wird gebrückt, Masse geht also geht also zur Masse. Diese Schaltung kann man auch für die Versorgung von Handys oder Smartphones, die ja heute 5-V-USB-Versorgungen haben, benutzen. Ich verwendete den relativ weit verbreiteten IC LM2576. Diesen Schaltkreis gibt es in diversen Bauformen (z.B. TO-220-5) von den Herstellern National Semi, ON-Semi, Texas Instruments u.s.w.. Die Dimensionierung der Ausgangsspannung hängt vom IC-Typ selbst, also dessen Referenzspannung Uref am FeedBack-Pin, und dem Widerstandsteiler R1/R2 ab: Uref:
Bei jedem dieser Typen kann man die Ausgangsspannung anders einstellen, sie muss nur gleich oder größer der Referenzspannung sein. R1 sollte immer zwischen 1...5 kOhm liegen. Uout = Uref * ( 1 + R2/R1) Bei den Spulen sollte man unbedingt Speicherdrosseln (z.B. von EPCOS oder Würth) nehmen, keine HF- oder EMV-Drosseln. Diese funktionieren nicht richtig. Benutzte Dimensionierung: C1: 2200 uF, 63 V C2: 2200 uF, 63 V D5: MBRS360T L1: EPCOS B82111 (100 uH; 2,5 A) Ein weiterer LC-Filter wurde nachgeschaltet: Anstatt R3 eine Spule B82111 (5 uH; 4 A) C3 = 100 uF / 25 V Mechanisch wurde der Stabi noch mit einem Kühlkörper versehen, der dann mit auf die Leiterplatte gelötet wurde. Die Masseflächen auf beiden Seiten dienen ebenfalls der Kühlung. Der IC, die drei Elkos, die beiden Spulen und der Sicherungshalter waren bedrahtete Bauteile, der Rest wurde mit SMD-Teilen bestückt. (Die sind im Bild unten auf der Leiterplatten-Unterseite.) Das Ganze kam in ein isolierendes Kunststoffgehäuse. Angeschlossen wird das Ganze über eine DC-Buchse (im obigen Bild links), die zum Zigaretten-Anzünder-Stecker führt. Sekundär wurde ein Kabel mit dem Stecker für den Festplatten-MP3-Player herausgeführt. 1.2 Ersatz-Netzteil Als zweites kam diese Spannungswandler-Schaltung in einen defekten LED-Spot (Eurolite LED PST-3W). Dieser hielt mit der Originalbeschaltung (ST:VIPer22A samt Optokoppler) nicht mal ein Jahr, der AC-DC-Wandler war den elektro-thermischen Tod gestorben, deshalb ging der Spot durch die Übertemperaturabschaltung ständig an und aus: langsames blinken.(; Toller Effekt...). Zum Glück blieb die LED heil. Für das Netzteil musste es ein DC-DC-Wandler sein, damit ein kleiner konventioneller Trafo verwendet werden konnte, der auch ins Gehäuse passt. Der Trafo war ein Typ mit 4,5 W und 9 VAC. Diese Spannung wurde gleichgerichtet (D1...D4) und mit C1 gepuffert. Der sekundäre Ausgangsstrom lag bei 300 ... 400 mA. Die Sollspannung betrug 3,6 V, also sollte nun der ADJ-Typ rein. Spannungsteiler dann: R1 = 3,9 kOhm, R2 = 7,5 kOhm. Für Ausgangsströme bis 700 mA, wie es auf dem alten Netzteil aufgedruckt war, sollte C1 mindestens 680 uF (U>= 25 V) betragen. Durch den kleineren Strom musste hier aber eine größere Induktivität rein. Soweit der Plan. Da ich keinen ADJ-Typ, dafür aber noch 3 Stück 5-V-Teile da hatte, benutzte ich diese. Also regelte ich auf 5 V und mit einer Längsdiode und dem anschließendem Widerstand 2,7 Ohm, kam hinten der notwendige LED-Strom 350 mA raus. Die 3-W-LED wurde schon zuvor mit nur mit knapp der Hälfte der möglichen Leistung betrieben, was sicher auch an der notwendigen Kühlung der LED liegt. An die Kühlung der anderen Bauteile hat man da vielleicht nicht gedacht. In der Praxis nimmt die Lichtstärke auch bei Strömen oberhalb 350 mA nur noch leicht zu. So hält das Teil mit neuem Netzteil nun auch länger. Verwendete Dimensionierung: IC1 = LM2576T-5.0 L1 = 330 uH (1000 mA) C1 = 1000 uF, 25 V C2 = 470 uF, 25 V C3 = 100 uF, 10 V R1 fehlt R2 = 0 Ohm R3= eine Diode (2 A, Standard, kein Schottky) und nachfolgendem 2,7 Ohm (1 W) 2. Umrüstung auf symmetrischen Ausgang
(balanced output) Mein 16-Kanal-Mischpult (Studiomaster Session Mix 16-2)
hat zwar alle 16 Eingänge (jeweils MIC und LINE)
symmetrisch (balanced), aber der Stereomaster und die 4
AUX sind nur unsymmetrisch (unbalanced). Das wollte ich
ändern. Nur so kann man hier auch längere Leitungen zum
Amp (z.B. an einer Bühne) einsetzen. Dimensionierung: IC1: LM324 (Quad-OP, für den die obige Pinbelegung gilt.) R1, R2 = 1 k R3...R6 = 10 k R7, R8, R13, R14 = 220 R R9, R10 = 22 R R11, R12 = 100 k C1, C2 = 100 nF ... 1 uF Alle Bauteile waren konventionelle bedrahtete (Hole-Tru). Für den Stereo-Masterausgang wurden die gleichen XLR-Buchsen verwendet, nur der unbenutzte Pin 2 für den negativen Ausgang benutzt. Der Leiterzug zum bereits benutzten Pin 3 wurde durchgekratzt und hier kam wieder der Positive drauf... Für die 4 AUX-Ausgänge wurden 4 zusätzliche Stereo-Klinkenbuchsen in die Frontplatte (siehe Bild unten) gebaut. Das Signal wurde nur von den alten parallel abgegriffen. 2.2 Alternative Variante für einen symmetrischen Ausgang Für ein altes, kleineres Mischpult (das auch mit dem Audio-Multiplexer Punkt 3 unten erweitert wurde) wurde der Master-out ebenfalls um einen symmetrischen (balanced) Stereo-Ausgang erweitert. Die Schaltung wurde parallel an den originalen Cinch-Ausgang geschaltet und die Anschlüsse mit 2 Stereo-Klinkenbuchsen mit 6,3 mm versehen. Da im Mixer selbst nur eine schlecht gesiebte, symmetrische Spannungsversorgung +- 16 V zur Verfügung stand, wurde eine einfache Stabilisierung mit zwei Bipolar-Transistoren gemacht. Je nach Versorgung sind hier evtl. noch zwei größere Elkos nötg. Die OPs werden dann mit +-11 V versorgt. Die Transistoren T1 und T2 sollten eine sehr hohe Stromverstärkung hfe> 1000 aufweisen, dann kann der 220 nF auch klein und der 100 kOhm groß bleiben. Ich nahm hier zwei Darlingtons BC517(T1) und für T2 BC516, deren hfe liegt bei >30000. Da nur 4 V über ihn abfallen bei einem maximalen Strom von ca. 30 mA sind das nur ca. 120 mW Verlustleistung. Die effektive Ausgangsspannung ist genauso groß wie die Eingangsspannung, Eingangswiderstand 20 kOhm. Die verwendeten OPs waren, glaube ich zwei NE5532. Die erste OP-Stufe hat eine Verstärkung von -0,5, also halbe Ausgangsspannung, die nachfolgende Stufe hat eine Verstärkung von -1. Damit ist die Ausgangsspannung Plus gegen Minus durch die Invertierung wieder gleich der Eingangsspannung. 3. Audio-Multiplexer Um ein altes DJ-Mischpult (von Monacor) aufzuwerten,
wurde diese Schaltung aufgebaut. Grund war die fehlende
Information zur Aussteuerung vor dem Masterregler. So
wurde die vorhandene Stereo-LED-Zeile umschaltbar
(vor/nach dem Masterregler) gemacht. Da hier Störgeräusche nicht auszuschließen sind, benutze
ich als IC den Standard-CMOS-Analog-MUXer 4052D. Dieser
enthält vier auf zwei Schalter. Hier wurden nun nur je die
Eingänge 0 und 1 benutzt, plus den zugehörigen 2
Ausgängen. Mit dem Schalter S1 nach Masse wird dann der 1. Eingang
(00 für L1, R1) ausgewählt, sonst ist der 2. Eingang (01
für L2, R2) durchgeschaltet. Dimensionierung: IC1 = CD4052D (TI), HEF4052B / HCF4052B (NXP),
MC14052B (ON) Andere CMOS-Typen für den IC wie z.B. M74HC4052 (z.B. von
ST) gehen auch, hier muss aber eine 5,1-V-Z-Diode
eingesetzt werden, da diese Teile nur maximal 5,5 ... 6 V
vertragen. 4. Lautsprecher-LED-Leistungsanzeige Bei heutigen PA-Endstufen sind ja 350 W und mehr
RMS-Ausgangsleistung kein Problem mehr. Mit welcher
Leistung die Lautsprecher aber wirklich laufen, ist für
mich z.B. während einer Party wichtig. Basis war immer der lineare LED-Treiber LM3914 von
National-Semiconductor. Meist nahm ich ein konventionelles
Netzteil zur Versorgung. Dieses enthielt einen Trafo mit
zwei Sekundärwicklungen, um beide Ausgänge galvanisch
voneinander getrennt arbeiten zu lassen. Beim letzten Aufbau wurde die Versorgung gleich über die Lautsprecheransteuerung gemacht. Vorteile: Einfacher Aufbau, parallel zum Lautsprecher ohne weiteres Netzteil. Genereller Nachteil dieser Variante ist die ungenaue
Leistungsmessung, da der Strom nicht erfasst, sondern nur
die Spannung gemessen und von einem konstanten
Lastwiderstand ausgegangen wird. Für die üblichen Anwendungen genügt die hier vorgestellte
(und weit verbreitete Schaltung) aber vollkommen. IC: LM3914 (linearer Bereich) Mit den Widerständen R2 und R3 stellt man obere
Spannungsreferenz und auch den Sollstrom der Leuchtdioden
ein. Mit den oben angegebenen Werten ergeben sich 10 mA
LED-Strom und 8,3 V (R3 = 6,8 kOhm) bzw. 10 V (R3 = 8,45
kOhm) als obere Spannungsreferenz. Ub=12...24 V
Wichtig bei mehreren Kanälen: Jede Anzeige benötigt seine
eigene potenzialgetrennte Versorgung, keine gemeinsame
Masse, um auch Brücken- und getrennte Endstufen messen zu
können.
Alle LEDs, die ICs, die Elkos und die Einstellregler waren bedrahtet, der Rest wurde mit SMD-Bauteilen bestückt. Die erste Version misst 2 Kanäle bis 200 W, 10 LEDs mit
folgender Abstimmung 2, 8, 20, 30, 50, 70, 100, 130, 160,
200 W. Ein Umschalter erweitert den Bereich um Faktor 10
auf bis zu 2000 Watt, was mit 2 blauen LEDs angezeigt
wird. Ob 4- oder 8-Ohm-Lasten benutzt werden, war ebenso
umschaltbar und wurde über eine 7-Segment-LED-Anzeige
angezeigt. (Im Bild unten links) 1. Leistungsanzeige: (2-Kanal (Impedanzschalter) mit
Lüftersteuerung und Case-Beleuchtung) noch ohne
Beschriftung
Das zweite Gerät misst 4 Kanäle bis 1000 W, hier konnte
paarweise auch zwischen 4 und 8 Ohm umgeschaltet werden.
(Anzeige wieder über je eine 7-Segement-Anzeige)
Diese Variante für einen Bekannten misst ebenso bis 200 W
an 8 Ohm. 10 LEDs für 2, 8, 20, 30, 50, 70, 100, 130, 160,
200 W. Das war für die Boxen an einer 200 W-RMS-Endstufe Schaltung zur Erzeugung der Spannungsversorgung aus dem Lautsprechersignal: R101: 120 R / 5 W C101: 22 uF / 50 V D101...104: 1N4007 o.ä. D105: ZD24V / >= 1 W Die obigen Werte gelten für mittlere Leistungen (max. 100 ... 200 W). Kleinere Leistungen bedeuten auch niedrige Spannungen, erst ab ca. 10 W / 8 Ohm und niedriger Referenzspannung arbeitet diese Schaltung. Bei großen Leistungen (>200 W) werden die Verlustleistungen in Z-Diode und Widerstand noch höher, so dass man hier über ein eigenes Netzteil oder aufwändigere Lösung nachdenken muss. 5. DMX-Terminator Beim DMX-Bussystem, das auf der RS-485-Schnittstelle
(physical layer) basiert und für die Ansteuerung von
Lichteffekten und Scheinwerfern benutzt wird, sollten bei
Kabellängen oberhalb von 10 m richtige DMX-Kabeln und mit
einem Abschlusswiderstand am letzten Gerät verwendet
werden. Mit einigen Mikrofonkabeln hatte ich schon
aufgrund großer Kabelkapazitäten einige Probleme auch bei
Längen unter 10 m. Dann wurden nicht immer alle Befehle
umgesetzt. Dazu generell: Jede Änderung des Wellenwiderstandes in
einer Leitung bewirkt eine Reflexion. Das heißt, ein Teil
des in die eine Richtung laufenden Signals wird in die
andere Richtung zurückgeworfen. Der Abschlusswiderstand
(Terminator) mit dem gleichen Widerstand wie der
Wellenwiderstand sorgt dafür, dass keine Reflexion
entsteht, sich die Welle also am Ende praktisch
"totläuft". Eine offene Leitung reflektiert das Signal
auch zum Teil zurück. Bei großen Längen kann es durch die
Laufzeiten dann schnell Probleme mit der Erkennung geben.
Aufgrund der relativ niedrigen Baudrate geschieht das bei
DMX aber erst bei wirklich großen Längen.
Um nun auch das Vorhandensein eines DMX-Signals zu erkennen, kann man in diesen Abschlusswiderstand Leuchtdioden integrieren. Bei DMX sind 110-Ohm- (AES/EBU) und 120-Ohm-Kabel
verbreitet. Man sieht, dass bei Niedrigstrom-LEDs der Einfluss sehr
klein ist. Das ist auch wichtig, da dieser Strom nur bei
einer Polung fließt. Hier sind wir im üblichen
Toleranzbereich, so dass es hier praktisch keine Rolle
spielt, ob man einen 120, 124, oder 127-Ohm-Widerstand
einsetzt. Man kann diese 2 Widerstände problemlos in einen
XLR-Stecker einbauen und die LEDs schauen hinten raus.
Es kann aber sein, dass einige Sender hier vergleichsweise kleine Differenz-Spannungen (0,5 V...2 V) ausgeben. Das sorgt dafür dass diese Signale von allen DMX-Geräten korrekt erkannt werden, aber keine LED leuchtet. Die Erkennung hier könnte nur aktiv (Bustreiber) oder evtl. mit einem Übertrager (Trafo) erfolgen. Da ich AES-Kabel mit 110 Ohm einsetze, haben meine
Terminatoren einen Abschlusswiderstand von 115 Ohm mit
parallelen Widerstand samt LED. Ich selbst habe 5 Abschlusswiderstände, zwei davon mit LED. (Im Bild sind vier dargestellt.) Fünf deshalb, da ich einen 4-fach DMX-Splitter mit einem durchroutbarem Eingang (Terminierung schaltbar) benutze. Die Leiterplatte ohne Stecker habe ich vom Radig-Shop,
sie wurde nur etwas modifiziert: Eingangs-Widerstand raus,
3-mm-LEDs (Power, DMX-Signal) zur Anzeige im Gehäuse und
nicht mehr auf der Leiterplatte.
Auch in einem anderen Shop (DMX4All: www.dmx4all.de/produkte/dmx-splitter-4/)
fand ich im Januar 2023 eine komplett bestückte
Leiterplatte, auch hier für knapp 100 EUR.
Da mein 16-Kanal-Mischpult (genau wie meine anderen)
keine zuschaltbare Phantomspeisung besitzt, ich aber auch
Kondensator-Mikros einsetzen wollte, sollte mindestens
eine 4-fach-Speisung aufgebaut werden. Aufgrund der abfallenden Eingangsspannung bei höherem
Strom braucht der obere LM317 nicht mal eine zusätzliche
Kühlung. Eingangstrafo vor AC in, siehe Text oben R1= 120 Ohm R2= 3 kOhm R3= 220 Ohm (aus 2 Widerständen in Reihe, angepasst, um Ausgangsspannung auf 49 V einzustellen) R4= 3 kOhm 3 Eingangs-Elkos 100 uF / 100 V 4 Ausgangs-Elkos 10 uF / 63 V Z-Dioden 36 V Die +49 V anstatt der 48V ergaben sich aus der nachgeschalteten Filterung und Entkopplung im eigentlichen Phantomspeisemodul. Jeder Ausgang bekommt dafür einen Diode (Standardtyp U>=100 V z.B. 1N4007) und einen RC-Tiefpass spendiert. (fc ca. 34 Hz), über den nochmals je nach Laststrom etwa 0,3 ... 2 V abfallen. Als Widerstände nahm ich handvermessene 6,74-Kiloohm-Teile. Aus 50 bestellten bekam ich genau 16 passende heraus. Sonst muss man jeweilige Paaren suchen. Der Widerstand ist ein 1-Prozenter, die Abweichung zueinander pro Ausgang darf max. 0,4 % betragen. Durch das Ausmessen lag ich hier bei <0,15 %. Genauere Werte zeigte mein Digital-Multimeter nicht mehr an. Um Mikrofone beim Einstecken nicht zu beschädigen, ist ein Schalter zwischen +49-V-Versorgung und dem Mikrofonteil (vor den Dioden) vorgesehen. Denn zuerst werden immer alle Mikros angesteckt, dann erst die Speisung zugeschaltet. (Sonst könnte ein Steckkontakt vor dem anderen verbunden werden, was zu einer 48-V-Differenz führt...) Aus diesem Grund ist der 150-kOhm-Widerstand dem Elko an jedem Ausgang parallelgeschaltet, damit sich dieser auch entladen kann. Nach min. 20 Sekunden nach dem Ausschalten können Mikros an- oder abgesteckt werden, da die Restspannung dann unter 2 V liegt. Die beiden Elkos im Signalweg entkoppeln diesen Gleichspannungsanteil vom Mischpult. Nur so kann auch jedes Mischpult mit symmetrischem Eingang ohne Schaden mit dieser Phantomspeisung arbeiten, da sich die jeweiligen Eingangsbeschaltungen (Spannungsfestigkeiten) unterscheiden und die Spannung der Eingangselkos ja fast nie bekannt ist. (Theoretisch hätte ich bei meinem Studiomaster Session Mix 16-2 diese Elkos weglassen können, da an den Mikrofoneingängen 100u/63V-Elkos mit Plus zum Eingang verbaut sind. An den Klinkeneingängen hingegen sind nur 100u/16V verbaut. Bei unsymmetrischen Eingängen wie z.B. von DJ-Pulten darf man mit dieser Beschaltung aber nicht benutzen! Mikrofon und/oder Mixer können dabei beschädigt werden. Hier müsste man eine je eine Verstärkerstufe nachschalten. Da das Netzteil 120 mA dauerhaft liefern kann, nahm ich
auch 8 Ausgänge (also 8 Eingangs- und 8 Ausgangsbuchsen)
als Basis, die in nahezu jedem Fall ausreichen sollten. IC: LM324 (Dual-OP mit mind. 30 V Spannungsfestigkeit) R1 = 3 kOhm R2 = 20 kOhm. R3, R4 = 47 kOhm R5, R6 = 47 kOhm Einstellregler R7 = 20 kOhm, mind. 1/8 W (je nach LED, hier 2 mA low-current) C1, C2, C3 = 100 nF / 100 V D: 1N4007 In ein Gehäuse integriert sieht die 8-fach Phantomspeisung dann so aus: (Die Alu-Folie dient der Abschirmung.)
7. Kopfhörer- und Aufhol-Verstärker Da mein DJ-Mischpult beim Abspielen von einigen MP3s mit
Smartphones die 0 dB (trotz Max-Gain) nicht erreichte,
wollte ich hier einen zusätzlichen Vorverstärker haben.
Dieses Problem tritt mit alten Handys und MP3-Playern
nicht auf. Hier sorgt eine "schlechte" EU-Verordnung von
2013 für Probleme, die die Spannung auf 150 mV am
Kopfhörer-Ausgang limitiert, um mit einem niederohmigen
Kopfhörer maximal 100 dB(A) zu erhalten. Als Verstärker setze ich zwei Doppel-OPs (ST: TS1872)
ein, die es bei Pollin für 0,65 EUR pro Stück gab. Diese
OPs müssen über Rail-2-Rail-Ein- und -Ausgänge verfügen
und mehr Ausgangsstrom (>20 mA) als normale OPs
bereitstellen können. Diese OPs (CMOS) können zwischen 1,8
und 6 V (maximal 7 V) versorgt werden und stellen typ. 65
mA am Ausgang bereit. Aufgrund der niedrigen Versorgungsspannung (+- 2,5 V)
benutzte ich zwei weitere OP-Stufen zur Erkennung von
Übersteuerungen. Erreicht die Ausgangsspannung mehr als
+1,6 V oder unterschreitet -1,6 V, dann leuchtet eine LED
auf. Ich verwende eine Dual-LED, die bei angeschlossener
Versorgung (power) rot leuchtet. Kurz vor Übersteuerung
leuchtet dann die zweite blaue Farbe auf. Den
Darlington-Transistor nahm ich, um die Anzeigedauer zu
verlängern, er erzeugt ein Peak-hold. Schaltbild: Die Qualität als Kopfhörerverstärker hängt hier stark vom
Kopfhörer ab. Durch den großen Impedanzbereich von 16 bis
400 Ohm (manche Exemplare noch weniger oder mehr) muss man
einen Kompromiss wählen. Diese Impedanz ist leider oft
über die Frequenz nicht konstant.
8. Laser-Interlock Master-NOT-AUS Viele der Lichtshow-Laser haben neben dem
Steuerungseingang (DMX und/oder ILDA) nun auch einen
zusätzlichen Interlock-Anschluss. Laut Norm DIN EN 60825-1
(aber zum Teil auch über andere ähnliche Richtlinien wie
OStrV, TROS und DGUV 11, BGV B2) müssen bei Lasern der
Klassen 3B und 4 Abschalteinrichtungen vorgesehen werden.
In der DIN EN wird explizit ein NOT-AUS-Schalter sowie ein
Schlüsselschalter zum Schutz gegen Wiedereinschalten
gefordert, der laut Maschinenrichtlinie auch nicht weiter
als 10 m entfernt sein darf. (Das macht bei Lasern
natürlich nur bedingt Sinn.) Der Schlüsselschalter ist
direkt am Laser-Gerät angebracht. Für den Not-Aus wird
üblicherweise die Netzversorgung (Schuko) unterbrochen.
Durch dann nicht mehr laufende Lüfter kann das zu
Temperaturproblemen, der Schädigung oder sogar dem Ausfall
des Lasermoduls etc. führen. Der Interlock-Anschluss
vermeidet das. Hier muss eine Verbindung zwischen zwei
Pins am Laser vorhanden sein, damit der Laser Licht
emittiert. Wird das Kabel abgezogen, geht der Laserstrahl
aus, der Rest läuft weiter.
Hier die Schaltung: Um zuverlässig ein- und auszuschalten, habe ich auf Relais verzichtet und alles in Halbleitertechnik umgesetzt. Als Schaltelemente kommen nun Solid-State-Relais (SSR) zum Einsatz. Da es keinen Standard bei der Schnittstelle gibt, sind einfache open-Drain oder open-Collector-Schaltungen nicht ohne weiteres möglich. Ich benutze für 2 Ausgänge zusammen ein Dual-IC vom Typ Toshiba TLP222A-2. Dieser benötigt primärseitig jeweils 5...25 mA LED-Strom (Forward-Spannung ca. 1,1 V). Der Ausgang besteht aus je zwei anti-seriell geschalteten FETs, die zusammen einen Rdson von typ. 1 Ohm, maximal 2 Ohm besitzen. Da kann man auch 100...500 mA fließen lassen. Offen verträgt der FET-Ausgang bis zu 60 V, von Eingang zu Ausgang sind 5 kV Isolationsspannung vorhanden. Die Isolationsspannung von Kanal 1 zu Kanal 2 ist nicht im Datenblatt angegeben, aber beide haben untereinander keine galvanische Verbindung, es sollte sich also auch nicht so wenig sein. Für den ESD-und Überspannungsschutz habe ich an jedem Ausgang eine bidirektionale Supressordiode (SMBJ-30CA) und für den Kurzschlussschutz eine Sicherung vorgesehen. Dazu verwende ich jeweils ein Poly-Switch-Element (100...500 mA) anstatt einer Schmelzsicherung. Als Not-Aus verwende ich den Siemens-Marken-Schalter (3SB3 601-1HA20 mit Schaltelement 3SB3400-0E) mit Verriegelung, der 6...10 A je nach Lasttyp sicher abschalten kann. Dieser Not-Aus-Schalter besitzt zwei Öffner. So wird sicher immer die Phase zur Schuko-Dose getrennt. Auch ist trotz eines Schalterausfalls immer noch das Abschalten sichergestellt. Einen zentralen Schlüsselschalter (1 A, 30 V) spendierte ich hier auch, dann kann der Schlüsselschalter in jedem Laser permanent eingeschaltet bleiben. Zur Überwachung gibt es zwei LEDs im Gerät. Die erste zeigt an, dass der Not-Aus nicht betätigt ist und Spannung anliegt. Die zweite zeigt den geschlossenen Schlüsselschalter und damit die aktivierten Ausgänge an. Ich selbst verwende als Leitung zu den Lasern geschirmtes VGA-Kabel (Länge 10 m) mit einem Adapter am Ende zur Aufteilung. Ein GX12-2-Stecker geht dann zu jedem Laser. Mit einem VGA-Kabel lassen sich bis zu 6 Laser schalten. Vorsicht bei VGA-Verlängerungen, manche haben Brücken zwischen den Pins (gemeinsame Masse) oder sind nicht voll durchgeschaltet. Bei mir fehlten die Verbindungen bei den Pins 9 und 15. Immer zuerst durchmessen und nur dieses Kabel benutzen! Alternativ könnte man auch Netzwerkkabel einsetzen, das dann bis zu 4 Laser steuern kann. Die Abschirmung hängt aber vom Kabeltyp ab. Aber zumindest müssen die zugehörigen Paare die verseilten (twisted pair) Leitungen sein. Ich selbst habe zwei VGA-Buchsen mit zusammen 12 (2 x 6) Ausgängen vorgesehen. Sollte ein SSR ausfallen, konnte ich immer leicht umstecken. Oder man kann mit zwei Kabeln zu zwei Stativen gehen. Stückliste: TR: Trafo 230 V / 5 V AC; 4,5 VA (900 mA) BR: Brückengleichrichter 140 V / 2 A oder 4x 1N4003 o.ä. C1: 1000 µF / 35 V (abh. von Anzahl der Lastwiderstände R3, hier für 6 SSRs) C2: 47 µF / 35 V (abh. von Anzahl der Lastwiderstände R3, hier 6 SSRs) LEDs: low-current 5 mm, rot und grün, 4 mA R3...Rx: 510 Ohm, 5%, 125 mW (bei 1 R pro IC) / 680 R, 5%, 125 mW (bei 2 R pro IC) F1: Sicherung 250 V / 5...6 A F2 ...Fx: Sicherung 250 V / 100...500 mA IC: (SSR1+2): Dual-Solid State Relais Toshiba TLP222A-2 (mit MOSFETs im DIP-8-Gehäuse) ESD-Schutz am Ausgang, Suppressordiode SMB J30CA Da nicht alle Laser über einen solchen Interlock-Eingang verfügen, habe ich eine Standard-Schuko-Dose ebenso vorgesehen. Siehe Projekt Nummer 9 zum Nachrüsten einer solcher Schnittstelle in einem alten Lasergerät. Ich selbst habe noch eine strombegrenzte Versorgungsspannung hinausgeführt, um einen externen Tester anzuschließen. (Schaltung dazu siehe im Projekt 10 hier) Hat jemand bereits einen Netz- oder Niederspannungs-Not-Aus und möchte diesen für mehrere Laser benutzen, kann das mit einem USB-Netzteil machen, eine Umsetzung dazu siehe hier. Das Gehäuse ist massiv aus Aluminiumguss und geerdet. Links im Bild sind Kaltgerätestecker, Sicherungsautomat (5 A) und eine Schuko-Steckdose angebracht. Oben die beiden LEDs, der Schlüsselschalter und der Not-Aus-Drücker. Rechts sind dann die beiden VGA-Buchsen. Vom Not-Aus, der am Boden liegt, zum Stativ führt ein VGA-Verlängerungskabel. Um die Aufteilung auf die Laser bequem zu haben, geschieht diese über eine Gehäuse, an dem eine Stativklemme angebracht wurde. Hier ist auch die Netzverteilung in einem zweiten Gehäuse von einem 5-m-Kabel mit Schuko-Stecker auf mehrere Kaltgeräte-Kupplungen. Leider haben viele meiner Lasergeräte keine Kaltgeräte-Ausgänge, um das Netz durchzuschleifen. Im unteren Bild sieht man rechts auch einen der
GX12-2-Stecker, der dann in das Laser-Gerät gesteckt wird.
Daneben sind zwei kleine Kunststoffgehäuse, die einmal den
Interlock-Verteiler (von VGA auf 5x GX12-2) sowie den
Netzverteiler auf 4x Kaltgerätekupplung enthalten. Video zur Bedienung des Laser-Not-Aus zusammen mit dem
Tester zum Download: LaserNotAusTester_selfmadehifi_H264V41_AAC_720p.mkv
(ca. 25 MB, MKV, 720p, H.264 [4.1], AAC-Audio) 9. Not-Aus-Nachrüstung in einem Laser Für den direkt oben aufgeführten Not-Aus-Schalter habe
ich einen weiteren, älteren Rot-Grün-Show-Laser (max. 220
mW), der diesen Interlock-Eingang nicht hat, ebenfalls
nachgerüstet. Er hatte auch keinen Schlüsselschalter, ist
also nun also, da er nur mit dem Not-Aus läuft, auch
normkonform. Nun kann ich unabhängig vom Netz alle meine
Show-Laser zentral, sogar auch über mehrere
Not-Aus-Schalter, deaktivieren. Und es gibt einen
zentralen Schlüsselschalter. Als Stecker benutzte ich bei diesem Laserworld
Rot+Grün-Laser die gleiche GX12-2-Einbaubuchse (männlich),
die auch bei diversen Stairville-Geräten (z.B. Stairville
DJ Lase 400-B blau DMX) vorhanden ist. Diese solide
aussehenden Stecker gibt es preiswert (um 1,30 EUR) als
Set z.B. bei Pollin
oder Reichelt. Wie im Projekt 8 beschrieben, ist der Spannungshub und
Strom bei den Stairville-Seriengeräten meiner Meinung nach
zu klein. Ich hatte dort 1,06 V Spannung (offen) und 0,5
mA Strom (geschlossen) an der Interlock-Schnittstelle
nachgemessen. Das ist beides zu wenig. Der Strom sollte
mindestens 10 mA und der Spannungshub mindestens 3V
betragen, damit man keine EMV- und Kontaktprobleme
bekommt. Als Element für das Schalten setze ich zwei
P-Kanal-Logic-Level MOSFETs IRF7416 (gab es günstig bei Pollin)
ein. Diese generieren keinen nennenswerten Spannungsabfall
(<20 mV bei einem 0,5 A-Strom) in den +5-V-Leitungen zu
den Lasermodulen. Aufgrund der niedrigen Spannung von 5 V
sind Logic-Level-Typen nötig, da man sie sonst nicht voll
einschalten könnte. Die obigen Bauteile sind als SMD auf
der Leiterplatte umgesetzt. Als Diode D1 und D2 ist
unbedingt ein Schottkydiodentyp nötig, um die FETs im
offenen Zustand sicher auszuschalten. Nur bei kurzgeschlossenem Eingang nach Masse, werden
beide +5-Volt-Laserspannungen zugeschaltet. Um jeweils 6 Ausgänge des Laser-Not-Aus-Schalters
überprüfen zu können, verwende ich das Prinzip eines
Kabeltesters. Auf jeden Pin wird nacheinander eine
Spannung aufgeschaltet, während man parallel alle
Leitungen überwacht, dass nur die zulässigen diese
Spannung auch führen. So bekommt heraus, welche Leitungen
Unterbrechungen und Kurzschlüsse aufweisen. Beim Not-Aus
darf im deaktivierten Fall nur jeder angesteuerte Pin
Spannung führen, im aktiviertem Fall sind es die beiden
zusammengeschalteten. Schaltung: Als Basis dienen zwei dekadische
4017-Zählerbausteine, die dann das Schieberegister zu
Verfügung stellen. Ich benötige zwei davon, da ich mehr
als 9 Pins testen möchte. Bei mir sind es 6 Paare also
12 Einzelleitungen. Diese Variante funktioniert bis zu
17 Leitungen. Zur Takterzeugung dient ein einfacher
Multivibrator mit zwei Bipolartransistoren T1 und T2.
Die Taktfrequenz liegt bei etwas über 1 Hz. Mit der
Nachfolgestufe T3 wird entkoppelt, der Schalter bietet
die Option, den letzten Zustand anzuhalten. Auf eine
Entprellung habe ich hier verzichtet. Jeder IC steuert
mit High-Pegel die nachgeschalteten Transistoren
(T4...Tx) an. Der Strom von ca. 30 mA wird begrenzt und
die jeweilige LED leuchtet. Der Teil aus R10, T4, R11,
R12 und D5 muss natürlich für jeden Ausgang nochmals
aufgebaut werden.
Der Teil aus R9, D4 und dem GX-12-Stecker dient zum einzelnen Testen eines Ausganges. Stückliste: C1: 100 uF, 25 V C2, C3: 10 uF, 25 V D1, D2, D3: 1N4003 (ich selbst nahm für D2, D3 alte DDR-Dioden, von denen noch ein ganzer Sack dalag. Diese sind aber von den Werten besser als 1N4148...) D4, D5 low-current LEDs (3 mm) IC1, IC2: CD4017B R1, R3: 1 kOhm R2, R4: 47 kOhm R5, R6: 22 kOhm R7: 4,7 kOhm R8: 10 kOhm R9: 2,2 kOhm (je nach LED) R10...: 6,8 kOhm R11...: 220 Ohm R12...: 680 Ohm (je nach LED) T1, T2, T3, T4...: BC536C Video zur Bedienung des Laser-Not-Aus zusammen mit dem Tester zum Download: LaserNotAusTester_selfmadehifi_H264V41_AAC_720p.mkv (ca. 25 MB, MKV, 720p, H.264 [4.1], AAC-Audio) 11. Röhren-Vorverstärker Einige Infos: Das konventionelle Netzteil, das ja zahlreiche Spannungen
(über 200 V für die Anoden der Röhren, 6,3 V für die
Röhren-Heizungen, symmetrische + - 15 V für die OPs, +48 V
für die Phantomspannung enthält auch DC-DC-Wandler, die
die Heizspannung beim Einschalten langsam hochfahren, um
die Röhren zu schonen. Auch die Anodenspannung wird
verzögert zugeschaltet. ... später mehr ... 12. Zusatzlast für Triac-Ausgänge
(Load for triac outputs) Viele DMX-Dimmer oder DMX-Switche (wieauchimmer der
deutsche Plural lauten könnte), die nicht mit mechanischen
Relais sondern mit Triacs arbeiten, haben Probleme beim
Schalten von bestimmten Lasten wie z.B. LED-Effekte,
LED-Lampen, LED-Lichtschläuchen etc. Vor allem wenn diese
Lasten eine sehr niedrige Stromaufnahme haben und
insbesondere auch mit einfachen Kondensator-Netzteilen
ausgestattet sind, treten Probleme beim Schalten auf.. Für die Probleme mit niedrigen Lasten gibt es zwei
Gründe:
So kann es bei zu kleiner Last (Lastwiderstand zu groß)
sowohl dazu kommen, dass das angeschlossene Gerät nicht
voll ein-, aber auch nicht voll ausgeschaltet werden kann.
Einige Geräte könnten dadurch auch Schaden nehmen.
Einige Test mit 3...20-W-LED-Lasten zeigten, dass ein
Parallelwiderstand von <=27 kOhm in der Regel
ausreichend ist. Das Ergebnis ist aber stark von der Last,
aber auch vom verwendeten Triac-Typ und der
Snubber-Dimensionierung abghängig. Man kann hier nur
selber probieren. Ein 15-kOhm-Lastwiderstand mit einer
Leistung von 10 ... 25 W erscheint mir hier aber immer ein
guter Kompromiss zu sein. Eine Möglichkeit zum Überprüfen ist die Aus-Spannung (AC)
mit dem Lastwiderstand zu messen. Sie sollte auf jeden
Fall unter 50 V liegen. Man könnte diese Zusatzbox auch um eine LED erweitern,
siehe dazu Nummer 13. Man schaltet den
gesamten Teil dann parallel zum Widerstand, dann spart man
noch eine Sicherung. Ich selbst setze dieses Verfahren mit permanenter Last in einem Quad-DMX-Switch ein, bei dem jeder Ausgang über einen dieser Widerstände verfügt. In einem DMX-8x-Switch kann ich wahlweise für jeden Ausgang festlegen, ob eine 2,4-kOhm-Last zugeschaltet werden soll. Die Zuschaltung erfolgt über 8 Relais, die 8 Widerstände im TO-220-Gehäuse sind thermisch mit dem Kühlkörper verbunden, auf dem auch die 8 Triacs aufgeschraubt sind.
13. Betrieb einer LED an
230V-Netzspannung Wie kann man eine LED (10 mA Strom) direkt an 230 V
betreiben? Ohne aufwändiges Netzteil? R1: 150 Ohm, 1 W R2, R3: 1 kOhm, 0,5 W C1: 150 nF, 630 VAC F: Sicherung 0,5 ... 1 A ZD:: 20 ... 24 V, 1 W D1...D4: Brückengleichrichter 800 V, 1 A oder 4x1N4007 (in Graetz-Bauweise siehe 1.1 oder 4) LED: Standard-Leuchtdiode mit typ. 10 mA, maximal 20 mA (5 mm oder 3 mm) Dieses Kondensator-Netzteil nutzt die Phasenverschiebung von C1, um einen Spannungsabfall ohne große Verlustleistung zu erzeugen. Der Widerstand dient zur Strombegrenzung beim Einschalten. Man kann die Schaltung auch weiter vereinfachen und R2 und die Z-Diode weglassen, dann ist R3-Wert 2,2 kOhm. 14. ff Mal sehen, ob ich die Lauflichtschlauch-Steuerung, einen DMX-Switch, mögliche DMX-Steuerung für Nebelmaschinen, SP/DIF-Konverter, 20-Kanal-Meter-Bridge ... auch mit hier aufnehme.
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