LED-Stroboskop

      LED-Stroboskop

      Mittlerweile sind beleuchtete Lüfter bei Moddern schon Standard. Ob selbst zusammengelötet oder schon fertig gekauft, ob mit LEDs oder mit runden Kaltlichtkathoden - es leuchtet gleichmäßig in allen Farben, ohne eine Veränderung; das erschaffene Bild ist immer gleich.
      Doch das wollen wir jetzt ändern...

      Was ist überhaupt ein Stroboskop?

      Ein Stroboskop, wie wir es hier bauen wollen, funktioniert nach folgendem Prinzip:
      Eine kleine Schaltung steuert eine Lichtquelle und lässt sie mit hoher Frequenz sehr schnell blinken. Dabei sind die Längen der Zeitphasen von An und Aus nicht gleich.
      Teilt man einen Zeitabschnitt in 100 Abschnitte, so ist die Lichtquelle 1 Abschnitt lang eingeschaltet und über 99 Abschnitte hinweg ohne Strom.
      Dies geschieht sehr häufig in der Sekunde, wodurch Objekte in ihrer Bewegung "eingefroren" werden, es wirkt abgehackt (als ob die Framerate in den Keller geht).
      Einen kurzen Vorgeschmack von dem, was wir mit dem Stroboskop erreichen wollen, kann jeder selbst sehen, indem er einfach einen Lüfter vor den Monitor hält. So ähnlich wird das spätere Ergebnis aussehen.

      Was brauche ich?

      Für das Stroboskop werden folgende Bauteile und Werkzeuge benötigt:

      Werkzeug:
      - Lötausrüstung
      - Kneifzange
      - Vorschlaghammer

      Bauteile:
      Widerstände
      R1 = 10 kOhm
      R2 = 4,7 kOhm
      R3 = 4,7 Ohm

      R3 sollte 0,5W Leistung oder mehr vertragen, je nach Anzahl der angeschlossenen LEDs

      Potentiometer
      P1 = 500 kOhm
      Vom Potentiometer hängt die Genauigkeit des Effekts ab. je feiner einstellbar, desto besser

      Kondensatoren
      C1 = 100 µF 16V Elko
      C2 = 100 nF
      C3 = 1 nF

      Integrierte Schaltkreise (ICs)
      IC1 = NE555 (8-Polig)
      IC2 = 4017B (16-Polig)
      IC3 = 4017B (16-Polig)
      IC4 = 4011 (14-Polig)
      IC5 = ULN2803 (18-Polig)

      Zu den Bauteilen für die Schaltung kommen noch einige "Komfort"-Artikel, diese sind nicht unbedingt erforderlich, machen das ganze aber ein wenig einfacher.

      - Passende IC-Sockel für alle 5 ICs
      - Doppelreihe Stiftsockel (zum Anschluss der Stromversorgung und der LEDs)

      Weiterhin wird noch ein Stück Lochrasterplatine benötigt, sowie ein paar Kabel.

      Geeignet für das Stroboskop sind alle LED-beleuchteten Lüfter, wo die LEDs direkt angesteuert werden können. Auch müssen eventuelle Widerstände entfernt werden, die LEDs werden direkt an die Schaltung angeschlossen.

      Wie gehts los?

      Gelötet wird nach diesem Plan:



      Vorschlag für das Layout:

      Oberseite



      Unterseite



      Der Schaltkreis ist in 4 Sektionen aufgeteilt. Ein Oszillator, basierend auf einem 555 timer (IC1), mit variabler Frequenz von 1,4KHz - 50KHz. Der Output des Timers wird durch 100 geteilt (IC2 & IC3), wodurch zwei Outputs bei 1/10 und 1/100 von der Frequenz des Oszillators entstehen. Diese beiden Outputs werden im IC4 durch AND-Funktion addiert um eine Impulskette zu erzeugen, die 1/100 der Frequent des Oszillators ist. Dieser Output wird zum LED-Treiber IC5 geleitet, um die LED aufleuchten zu lassen.
      Die unbenutzen Ausgänge vom IC4 werden hochgedreht, um Fehlerströme zu vermeiden. VR1 sorgt für die Frequenz und damit das Aussehen des Effekts.

      Wie geht es weiter?

      Am besten ist es, die Schaltung von links bis rechts nach und nach aufzulöten und zu testen. Lötet man die gesamte Schaltung auf einmal, kann es schnell zu Fehlern kommen (ich hab dadurch 5 ICs gegrillt und wieder von vorne angefangen), die man nur schwer findet.
      Zum Testen kann man einfach eine Led immer an den entsprechenden geschalteten Ausgang (Siehe Tabelle unten) und an Masse halten, leuchtet bzw. blinkt die LED, geht's zum nächsten Chip. Wird der IC heiß und die LED zeigt auch nichts an, ist irgendwo ein Fehler.


      Spannung: 5-7 Volt

      IC: Ausgang: Masse:
      IC1 (NE555) Pin 3 Pin 1
      IC2,IC3 (4017B) Pin 11/12 Pin 8/13/15
      IC4 (4011) Pin 11 Pin 8

      Was ist mit dem letzten Widerstand?

      Der Wert von R3 ist im Vergleich zu normalerweise eingesetzen Widerständen sehr gering. Das liegt an der kurzen Leuchtzeit der LED, es kann mit einem normalen Widerstand nicht der Strom fließen, der für das Leuchten notwendig ist. Da die Zeitspanne, in der durch den geringen Widerstand ein viel höherer Strom fließt, sehr gering ist, passiert der LED auch nichts. Beim ersten Test sollte dennoch nicht unbedingt die teuerste LED im Sortiment genommen werden, sicher ist sicher ;)





      Fertig?

      Damit ist die Schaltung vollendet und kann eingebaut werden. Beim Anschluss habe ich festgestellt, dass sie nur mit 7 Volt noch stabil läuft; obwohl alle ICs auch über 12V belastbar sind, läuft mein (dritter) Aufbau nicht mit dieser Spannung (der Erste tat es - bis irgendwo ein Kurzschluss kam).
      Sollten die LEDs bei 7 Volt nicht hell genug leuchten, kann man eventuell versuchen, R3 noch zu verkleinern.

      Ist alles am Lüfter angeschlossen, können nun sehr interessante Effekte durch das Drehen des Potis gezaubert werden, es sieht aus als ob der Lüfter steht oder sich langsam rückwärts dreht. Sehr gut gefallen hat mir auch die Einstellung, in der der innere Teil schnell linksherum dreht, während die Schaufeln rechtsherum langsam drehen.


      Was geht noch?

      Die Schaltung ist natürlich nicht nur für Lüfter geeignet, auch zur Beleuchtung eines DVD-Laufwerks ist sie schön einsetzbar, es wirkt dann, als würde sich die CD ganz langsam drehen. Also, viel Spaß beim Löten und Staunen :)

      Video 1 (1,7 MB)

      Video 2 (1,4 MB)

      (Meine Digicam macht leider nicht die besten Videos, ich hoffe der Effekt ist erkennbar)