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Montag, 23. November 2020

Die Wandpyramide beleuchten

Die Wandpyramiden im Shop

Seit einiger Zeit dürfen wir aufgrund des ElektroG keine Elektromaterialien mehr an Sie verkaufen. Der berechtigte Wunsch nach beleuchteten Schwibbögen und Pyramiden bleibt natürlich, deshalb haben wir für unsere neuen Bausätze immer auch die Elektrovarianten dokumentiert. Auch wenn wir Ihnen keine kompletten Elektrobausätze mehr liefern können, so wollen wir Ihnen doch helfen Ihre neuen Bauwerke elektrisch zu beleuchten. 

In diesem Blogartikel möchten wir Ihnen zeigen, wie Sie die Wandpyramide beleuchten können. Die Pyramide ist für den Einbau vorbereitet, d. h. die benötigten Durchbrüche für die Kabel sind vorhanden. Beleuchtet werden die Innenräume der vier vorderen Türme.

Der Einbau und die Schaltung sind recht einfach, dennoch sind einige Voraussetzungen  für die Arbeiten mitzubringen. Sie sollten Grundkenntnisse im Umgang mit elektronischen Bauteilen haben und auch solche Bauelemente sicher verlöten können. Ist das gegeben, dann kann es schon losgehen. 

Die Schaltung ist recht einfach. An eine Stromquelle werden vier LEDs mit je einem Vorwiderstand angeschlossen. Optional können Sie auch einen Schalter noch mit einbauen. Für diesen müssten Sie dann noch ein Loch in ein Holzteil bohren. Am besten geht das unten an einer der hinteren Halbsäulen. 

Als Schaltbild sieht das dann so aus: 


In jedem Turm wird eine LED mit Vorwiderstand eingebaut. Die zwei Adern werden dann nach hinten in die Halbsäulen geführt. Dort werden alle vier LEDs parallel zusammen geschaltet, d.h. alle Plus-Leitungen zusammen und alle Minus-Leitungen zusammen. Daran wird dann das Netzteil Plus an Plus und Minus an Minus gelötet. Optional können Sie in eine Leitung zum Netzteil auch noch den Schalter löten. 

Die LEDs sind richtungsabhängige Bauelemente, d. h. auch diese Bauelemente haben einen Plus- und einen Minuspol. An der LED ist der Minuspol (die Kathode) durch eine kleine Abflachung am unteren Gehäusering markiert. Um auch nach dem Einbau und dem Verlegen der Kabel nach hinten noch den Plus und den Minuspol zu erkennen, sollte man die Kabel markieren, das kann man z. B. durch einen deutlichen Längenunterschied machen.    

Wichtig ist der Vorwiderstand. Jede LED sollte ihren eigenen Vorwiderstand bekommen. Warum das die beste Lösung ist, kann man in meinem Artikel über LEDs nachlesen. Die Widerstände werden nach Bauart, Leistungsklasse und Widerstandswert klassifiziert. Die Bauart (Metallschicht, Kohleschicht, Draht, u.s.w) ist für uns uninteressant auch auf die Leistungsklasse brauchen wir nicht weiter achten, die kleinste Leistungsklasse ist für unsere Zwecke ausreichend. Wichtig ist der Widerstandswert. Dieser ist abhängig von der LED und der Versorgungsspannung. Er berechnet sich wie folgt:

Widerstandswert (in Ohm) = (Versorgungsspannung - LED-Spannung)  / LED-Strom

Die Werte für Betriebsspannung und Nennstrom einer LED kann man aus dem Datenblatt entnehmen.

Wir haben für Sie Beispielbauteile aus dem Sortiment von Pollin.de herausgesucht:

Bauteil                Bestellnummer         

LED                    121286        warmweiß  5mm rund  3V, 20 mA

Steckernetzteil    350870        7,5 V-

Widerstand          221152      270 Ohm

Schalter                420178        Kippschalter

Draht                    560348        0,5mm 

Der Widerstandswert für unsere Beispiel-Bauelemente errechnet sich also wie folgt:

Widerstand = (7,5 V - 3 V) / 0,02 A

Widerstandswert = 225 Ohm

Die Widerstände gibt es nicht in jedem beliebigen Wert. Sie sind in E-Reihen abgestuft. Der nächstliegende höhere Wert ist demzufolge 270 Ohm. 

Bitte beachten Sie, dass die Bauelemente aus dem heutigen Angebot von Pollin.de entnommen sind. Angebote ändern sich, aber mit der einfachen Formel kann man sich den Widerstandswert auch für andere Netzspannungen oder LEDs selber ausrechnen. 

Mit diesen Angaben, sollte es Ihnen gelingen auch ohne einen Komplettbausatz, Licht in Ihre neue Wandpyramide aus der Gründerzeit zu bringen. 

Wir wünschen alles Bastlern viel Spaß beim Basteln

Daniela und Matthias Suchfort, 

DAMASU-Holzkunst

Die Wandpyramiden im Shop

 

Freitag, 11. Mai 2018

Elektrodokumentation zur Gruenderzeitpyramide

Das erste Video einer elektrischen Gründerzeit-Pyramide in Farbe

Bastelanleitung

Zum Shop

Bildergalerie


Die Elektronik zu der neuen großen Gründerzeitpyramide ist ein Kapitel für sich. Deshalb gibt es nun auch eine eigene Dokumentation dazu.

Im Anschluss finden Sie das Schaltbild, die Bestückungspläne der Leiterplatten und eine Bauteilliste. Klicken Sie einfach auf die Bilder um sie in eine lesbare Größe zu bringen oder laden Sie sich die Bilder zum Ausdrucken auf Ihren PC. 

Für den Privatgebrauch ist der Nachbau gestattet, die kommerzielle Nutzung jedoch nicht. Möchten Sie die Schaltung nachbauen, dann können Sie die Leiterplatten bei der Firma platinenbelichter.de beziehen.

Aber keine Angst; Sie müssen die Elektronik für Ihre neue große Gründerzeitpyramide nicht selber aufbauen, zumindest dann nicht, wenn Sie schnell waren und eine der 45 limitierten Pyramiden mit Elektrobausatz erstanden haben. Bei diesen 45 Pyramiden geben wir das Elektromodul komplett fertig aufgebaut mit und dazu auch alle nötigen LED-Kabel. Sie müssen die Teile nur noch einbauen und zusammenstecken. Das stellt keine Schwierigkeit dar.

Trotzdem ist es sinnvoll, dass auch Sie sich diese Dokumentation herunterladen und archivieren. Eine Pyramide aus dem Erzgebirge ist ein langlebiges Erzeugnis und Technik kann auch mal kaputtgehen. In dem Falle ist es gut, wenn man für einen Fachmann ein paar Unterlagen bereit stellen kann.

Für die Langlebigkeit auch unserer Elektronik haben wir uns einiges einfallen lassen. Der gesamte Aufbau der Schaltung ist sehr konservativ und reparaturfreundlich.

Einige Stichpunkte dazu:
  • Der Integrationsgrad ist nicht sehr hoch. Wir haben elektronische Bauelemente in handlicher Form verwendet und auf moderne SMD-Technik verzichtet. Dadurch wird der Aufbau zwar etwas größer, aber man kann mit normalen Handwerkzeug Bauelemente austauschen und in der Schaltung vernünftig messen. 
  • Die verwendeten Bauelemente sind Standard-Bauelemente die man auch in Zukunft aller Wahrscheinlichkeit nach immer wieder für kleine Anwendungen brauchen wird und die damit auch verfügbar bleiben werden. Im IC-Bereich haben wir uns auch an Standard-Serien gehalten. Einfache Schaltkreise, wie die aus der HC74-Familie und OPV wird es so oder ähnlich immer geben. 
  • Die Schaltung ist modular aufgebaut. Das trifft auf die Leiterplatten selber zu (Steuerung, Motortreiber, Verteiler und Bewegungsmelder sind einzelne Leiterplatten) als auch auf den Schaltungsaufbau innerhalb der Steuerelektronik. Der getrennte räumliche Aufbau hat den Vorteil, dass einzelne Komponenten bei Bedarf einfach durch andere ersetzt werden können. Der modulare Aufbau der Schaltung eröffnet Möglichkeiten für eine Erweiterung der Schaltung. So ist es zum Beispiel vorstellbar, dass neben unserer kleinen Programmsteuerung die 12 Lichtkreise auch durch einen Computer gesteuert werden können. Der Aufwand dazu wäre vergleichsweise gering. 
  • Die Schaltungsauslegung trägt auch zur Langlebigkeit bei. Wir haben alle Bauelemente sehr konservativ eingesetzt, d.h. wir gehen bei keinem Bauelement an irgendwelche technische Grenzen. Im Gegenteil, wir versuchen weit darunter zu bleiben um die Wärmeentwicklung und elektrische Belastung so gering wie möglich zu halten.
  • Den Spannungseingang haben wir durch eine Schmelzsicherung (1,6 A) und eine zusätzliche Z-Diode abgesichert. Die Z-Diode verursacht einen Kurzschluss, wenn die Eingangsspannung über 5,6V ansteigt. Dieser Kurzschluss wird die Sicherung zerstören. Damit ist sichergestellt, das Überspannungen gar nicht erst in die Schaltung geraten und erst eine Überlastung von Schaltungsbauelemten die Sicherung zum Schmelzen bring. Das würde mit hoher Wahrscheinlichkeit die Schaltungsbauelemente ebenfalls zerstören.
  • Mechanische Bauelemente sind vom Verschleiß besonders betroffen. Deshalb muss man hier besondere Vorsicht walten lassen. Den Motor haben wir von der drückenden Last der Mittelachse befreit. Ein großes Kugellager fängt den Druck auf die Motorachse ab. 
  • Auch Schalter sind anfällige mechanische Bauelemente die gerne verschleißen und ihren Dienst versagen. Deshalb haben wir auf mechanische Schalter komplett verzichtet und Gabellichtschranken als Schaltelemente eingesetzt.
Dies und noch ein paar weitere kleine Maßnahmen sollen dazu beitragen, dass die Technik möglichst lange Einsatzbereit bleibt.

Eine Pyramide ist schließlich ein Erbstück!

Schaltbild







Leiterplattenbestückung









Stücklisten

  Stückliste zur Platinenbestückung

Teil            Anzahl       Artnummer         Anbieter   

74HC00               1         74HC 00             Reichelt   
74HC4017           1                                     csd-elektronic   

LM 324 Ne3        3    LM 324 NE 3          Reichelt   

Gabel-LS             7    CNY 36                    Reichelt

Diode                 52    1N4148                     Pollin

Poti 100k              1    76-10 100K              Reichelt

Steckernetzteil      1    351836                     Pollin   

Hohlbuchse           1    451618                     Pollin   

Zeherdiode            1    140142                     Pollin   

Sicherung              1    260002                     Pollin   

Sicherungshalter    2    260781                     Pollin   

R 68 Ohm              8    1/4W 68                   Reichelt
R 100 Ohm            7    MPR 100                  Reichelt
R 175 Ohm            4    MPR 180                  Reichelt
R 330 Ohm          12    MPR 1,00K              Reichelt
R 1 kOhm              7    MPR 1,00K              Reichelt
R 10 kOhm            1    MPR 10,0K              Reichelt
R 47 kOhm          12    MPR 47,0K              Reichelt
R 100 kOhm        12    MPR 100K               Reichelt

C 100µ                   2    RAD 100/25             Reichelt
C 470µ                   3    RAD 470/16             Reichelt
C 1000µ                 4    RAD FC 1.000/16    Reichelt   
C 2200µ                 5    RAD FC 2.200/16    Reichelt

Transistor             12    BC337                      Reichelt

Stecker 2pol         44    PSS 254/2G              Reichelt   
Stecker 3pol           1    PSS 254/3G              Reichelt   
Stecker 4 pol          8    PSS 254/4G              Reichelt


seperate Bauteile

LED

rot                                   64
gelb                                32
bunt (RGB-Wechsler)    8
weiß                               12
blau                                4

Kupplungs-
leergehäuse  2pol    64    PSK 254/2W    Reichelt
Kupplungs-
leergehäuse  3pol    1    PSK 254/3W    Reichelt
Kupplungs-
leergehäuse  4pol    8    PSK 254/4W    Reichelt


Bauteilliste für Schrittmotorsteuerung für Gründerzeitpyramide

Teil    Zahl    Artikelnummer    Anbieter   

74HC00        1    16001        csd-elektronic   

74HC4015    1    74HC4015    Reichelt   

LN2003         1    21251        csd-elektronic   

10k                 1    113-K010    csd-elektronic   

4,7k               1    113-K004,7    csd-elektronic   

1k                  1    113-K001    csd-elektronic   

15Ohm          4    113-0015    csd-elektronic   

Poti 100k       1    105-TLK100    csd-elektronic   

100nF            1    11391        csd-elektronic   

22µF              4    120-N0220V063    csd-elektronic   

Lötstecker
2pol                1    016-S020    csd-elektronic   

3pol                1    016-S030    csd-elektronic   

5pol                1    JST XH5P ST    Reichelt   

Kabelbuchse
2pol                1    016-B02    csd-elektronic   

3pol                1    016-B03    csd-elektronic   

Krimpkontakte    5    016-001    csd-elektronic   

Motor             1    310543        Pollin.de   

Platine            1            Platinenbelichter.de                           


Das erste Video einer elektrischen Gründerzeit-Pyramide in Farbe

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