Blinkender Weihnachtsstern mit Leuchtdioden

Letztmalig dran rumgefummelt: 10.12.03 17:18:43

Nach Dipl. Ing. R. Thieme in FA Heft 10/87 S. 507  

  1. Schaltungsbeschreibung
  2. Schaltplan
  3. Leiterplattenentwürfe

1. Schaltungsbeschreibung

Beschrieben wird eine universell einsetzbare Blinkfolgeschaltung mit maximal vier Zuständen. Dabei kann die Reihenfolge bzw. Richtung durch einen Schalter geändert werden.
Speziell für das Weihnachtsfest ergibt sich eine interessante Anwendung als Weihnachtsstern mit LEDs. Sehr wirkungsvoll ist dabei eine LED-Anordnung, bei der das Leuchten rot von innen beginnt und sich grün nach außen fortsetzt.
Die Schaltung bereitet keine Schwierigkeiten beim Aufbau und gestattet dem Anfänger spielerisch das Kennenlernen einiger Grundlagen der Digitaltechnik. 
Durch Weglassen eines oder mehrerer Verbraucher ergeben sich weitere Varianten, da an deren Stelle Pausen im Folgerhythmus entstehen. Es kommen nur handelsübliche Bauteile zur Verwendung.
Der astabile Multivibrator, bestehend aus den Gattern DG1 und DG2, erzeugt ein Taktsignal von etwa 2 Hz. Dieses gelangt von seinen beiden Ausgängen mit entgegengesetzter Phase auf den Eingang eines bistabilen Multivibrators. Dazwischen liegt ein Umschalter, der die Blinkrichtung festlegt. Der bistabile Multivibrator (Gatter DG3 und DG4) teilt die Frequenz des Eingangssignals durch zwei, so dass an seinen beiden Ausgängen (mit entgegengesetzter Phase) die halbe Frequenz entsteht.
Je ein Ausgang des astabilen und des bistabilen Multivibrators sind über Dioden rückwirkungsfrei so zusammengeschaltet, dass vier mögliche Kombinationen entstehen. D. h., nacheinander führt immer ein zusammengeschalteter Ausgang H-Pegel, die restlichen drei führen L. Jedem dieser Ausgänge folgt eine Transistorstufe. Erstens, um jeweils an einem Ausgang Strom fließen zu lassen, und zweitens, um den maximalen Laststrom zu erhöhen. Zur Verdeutlichung zeigen die Bilder 2 und 3 die Taktdiagramme.
Die Dioden in den Basisleitungen der LED-Ansteuertransistoren sind erforderlich, um die Transistoren im „Aüs-Zustand" sicher zu sperren. Die Typen der Transistoren und Dioden sind weitgehend unkritisch. Durch Verändern der Kapazitäten der Elektrolytkondensatoren lässt sich die Taktfrequenz variieren. Eine Verdopplung ergibt etwa die halbe Frequenz.
Da die Flußspannung der leuchtender LEDs etwa 2 V beträgt, muss eine Dimensionierung des Vorwiderstandes der Transistorstufen nach der Anzahl der LEDs Stufe und der Höhe der Betriebsspannung vorgenommen werden. Der maximale Strom durch die LEDs soll 25 mA nicht überschreiten.



Dabei ist n die Anzahl Leuchtdioden, U_B die Betriebsspannung. Im Beispiel ist 

Unterschiedliche LED-Anzahl je Stufe erfordert natürlich auch unterschiedliche Vorwiderstände. Der Vorwiderstand der Z-Diode muss ebenfalls nach der Betriebsspannung festgelegt werden (U_B ist die Betriebsspannung),



Die Anschlüsse 1 und 4 des Schaltkreises bleiben frei oder werden auf +5 V (Stift 14) gelegt.
Beim Bestücken ist zu beachten, dass für den Umschalter entsprechend der vorgesehenen Richtung nur eine Brücke eingelötet wird.
Der vorgestellte Leiterplattenentwurf kann an der gekennzeichneten Stelle „gebrochen" werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, Schaltung und eigentliche Anzeige getrennt zu verwenden. Für. d dafür benötigten Drahtverbindungen sind bereits Lötaugen eingearbeitet. Abschließend noch der Hinweis, dass die angegebenen Formeln nur Näherungsformeln sind.

2. Schaltplan

Bild 1

3. Leiterplattenentwürfe

Bild 4: Leitungsführung der Platine für die Blinkfolgescheitung mit sternförmiger Anordnung der LEDs Bild 5: Bestückungsplan der Leiterplatte. Im Bedarfsfalle kann die Leiterplatte in Steuer- und Anzeigeteil getrennt werden. Bild 4 und 5