Schaltung für LED und Fotozelle?

Hallo,

kann mir bitte jemand kurz weiterhelfen? Ich habe vor, eine LED mit einem Netzteil zu betreiben. Die LED soll allerdings nur bei Dunkelheit leuchten. Ich habe das selber schon mit einem Relais und einer Fotozelle gebaut, allerdings lässt sich die Empfindlichkeit nicht einstellen bzw. die Fotozelle ist nicht die Richtige). Ich habe neulich hier im Forum erfahren, dass man das auch mit anderen Bauteilen bauen kann. Das Relais ist nämlich recht groß und auch laut, daher wäre es super, wenn ihr da Alternativen wüsstet. Am besten mit den genauen Komponenten…

LED = rot, 20 mA, bis 2,7 V
Netzteil = 300 mA, Volt einstellbar 3 / 4,5 / 6 / …9 / 12)

Danke

Rampage

http://www1.conrad.de/scripts/wgate/zcop_b2c/~flN0YX…

bzw. www.conrad.de und nach „LICHTSCHRANKEN- UND EXPERIMENTIERBAUSATZ“ oder Art.-Nummer „196037 - 14“ suchen.
Je nach dem, wie man das Poti einbaut, schaltet es bei Helligkeit ein oder aus. Empfindlichkeit einstellbar über Poti.

Danke, Olaf. Den hatte ich im Katalog auch schon gesehen. Das Relais ist zwar sehr groß, aber… Immerhin ist die Empfindlichkeit dann so wie ich sie will. Hat auch was.

Rampage

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Hallo!

Also wenn ich Dich richtig verstanden habe, müsste Dir folgender Link ausreichen und weiterhelfen:

http://home.berg.net/opering/projekte/29/sch.htm

Viel Spaß, Tobi

alternativ-Schaltung zur Conrad-Lösung
Hallo Rampage,

falls Du nicht den Bausatz von Conrad verwenden möchtest (der hat zum Teil unnötig teure Bauteile z.B. Relais, und ist daher nicht zur Verwendung in Kleinserien zu empfehlen), dann gebe ich Dir hier ein paar kleine Tips, wie Du Dir eine eigene Schaltung „nach Maß“ anfertigen kannst.

  1. Statt irgendeines Relais (schwer, vergleichsweise teuer, hoher Stromverbrauch), nimm lieber einen N-Kanal MOSFET-Transistor um die LED Ein- und Auszuschalten.
    Da die LED sowieso einen Vorwiderstand benötigt, spielt der Durchlasswiderstand des MOSFET´s keine große Rolle, da sich dieser im Bereich kleiner 10 Ohm bewegt. Ein geeigneter Standard-N-Kanal MOSFET wäre z.B. der BSS138, egal von welchem Hersteller.

  2. Du solltest Dir klar darüber werden, bei welcher Betriebsspannung Du die LED betreiben möchtest, denn dies würde die Schaltungsauslegung vereinfachen.
    Soll die LED und die zugehörige Steuerschaltung aber an unterschiedlichen Spannungen betrieben werden, wäre es z.B. sinnvoll, statt eines einzelnen Vorwiderstandes für die LED, den MOSFET als Konstantstromquelle zu betreiben (näheres dazu falls nötig), damit die LED immer gleich hell leuchtet, egal wie hoch die Betriebsspannung ist.
    Der Steuerteil der Elektronik (welche entscheidet, bei welcher Helligkeit die LED eingeschaltet werden soll) muss dann auch für die Maximalspannung ausgelegt sein. Des weiteren ist es dann natürlich auch erforderlich, dass der eingestellte Helligkeitswert, bei dem die LED eingeschaltet wird, nicht von der Höhe der Betriebsspannung abhängig ist, so wie es bei vielen Schaltungen der Fall wäre die nur bei einer Spannung (z.B. 9V) betrieben werden.

  3. in vorherigen Diskussionen ging es darum, einen Akku zu verwenden. Um aber die Probleme mit dem Auf- Über- und Entladen zu vermeiden, würde sich hier eine Lösung mit 3V- Lithium-Knopfzelle (z.B. CR2032) anbieten, und die LED zur Stromersparnis aufblinken statt im Dauerbetrieb leuchten zu lassen. Die Frage hierzu ist allerdings, ob das evtl. störend sein kann. Falls das Blinken in jedem Fall erwünscht ist, würde hier noch eine Blink-Schaltung erforderlich sein.

  4. Das Bauteil, welches Du (irrtümlicher Weise) als Fotozelle bezeichnest ist - dem Schaltsymbol nach zu urteilen - ein lichtabhängiger Widerstand (LDR = Light Dependent Resistor).
    Dieser erzeugt keine Spannung bei Lichteinfall (wie es die Fotozelle macht) sondern verringert seinen Widerstand.
    Dieses Bauteil ist aber sehr gut geeignet, um eine Steuer-Elektronik aufzubauen, mit der die Auslösehelligkeit eingestellt werden kann.

Bitte gib hier also noch weitere Details an, unter welchen Bedingungen Du die LED betreiben willst. Und zwar:
a) welche(n) Betriebsspannung(sbereich) soll die Schaltung haben?
b) ist Blinken gewünscht?
c) soll die Helligkeit der LED unabhängig von der Betriebespannung sein?

Gruß, Alex

Hallo Alex,

vielen Dank für die ausführliche Antwort auf meine Frage. Nun, am liebesten würde ich schon den Conrad-Bausatz verwenden. Wäre es denn eventuell möglich, das Relais gegen den MOSFET-Transistor auszutauschen und die Platine so zu belassen? Die Betriebsspannung wäre die einen standard-Netzteils von Conrad, also in Stufen von 3,5 Volt bis 12V (300mA). Die Spannung würde sich demnach nicht ändern, sofern man die Schaltung immer mit dem mitgelieferten Netzteil betreibt. Wie gesagt, sehr wichtig ist mir die Sicherheit des Ganzen. Sehr gern würde ich da später noch eine Sicherung einbauen.

Also, ich meine, so sehr muss ich da auch nichts auf’s Geld schauen, von daher wäre das Relais auch in Ordnung, so lange es nicht gefährlicher ist als der Transistor. Habe ja gehört, dass sie auch mal durchschmoren können. Allerdings habe ich 4-Volt-Relais gekauft, die eingegossen sind. Da dürfte unter normalen Umständen wohl auch nix pasieren, oder?

Vielen Dank für deine Hilfe schon mal. Und entschuldige die späte Reaktion.

Gruß

Rampage

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ach so. Bitte kein Blinken , das hatte ich vergessen zu erwähnen.

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MOSFET ist besser als Relais
Hi Rampage,

hier meine Antworten:

Hallo Alex,

vielen Dank für die ausführliche Antwort auf meine Frage. Nun,
am liebesten würde ich schon den Conrad-Bausatz verwenden.
Wäre es denn eventuell möglich, das Relais gegen den
MOSFET-Transistor auszutauschen und die Platine so zu
belassen?

natürlich kannst Du das Relais gegen den MOSFET 1:1 austauschen. Das Relais ist geradezu mittelalterlich gegenüber dem MOSFET. Hier nochmal eine kurze Begründung: der MOSFET verbraucht keine Energie um eingeschaltet zu bleiben, im Gegensatz zum Relais. Der MOSFET hat nur ungefähr 2% der Größe des Relais, und ist viel billiger.

Die Betriebsspannung wäre die eines
standard-Netzteils von Conrad, also in Stufen von 3,5 Volt bis
12V (300mA). Die Spannung würde sich demnach nicht ändern,
sofern man die Schaltung immer mit dem mitgelieferten Netzteil
betreibt.

JA und NEIN: der Anwender stellt zwar die Betriebsspannung nur einmal ein, aber er hat die Möglichkeit zwischen 3 - 12 Volt zu wählen. Es kann also passieren, das die Anwender unterschiedliche Ausgangsspannungen einstellen, sofern Du ihnen nicht in einer Anleitung eine bestimmte vorgibst. Sag den Leuten also einfach, sie sollen die Ausgangsspannung auf die Mindestspannung (z.B. 6 Volt) einstellen, bei der die Conrad-Schaltung noch funktioniert (ist am sparsamsten, denn wozu 12 Volt einstellen, wenn dann 9 Volt in der Elektronik „verbraten“ werden müssen).

Zweitens kann der Anwender auch die Polung einstellen, bzw. vertauschen. Das heisst, dass die Schaltung gegen verpolte Betriebsspannung geschützt werden sollte, sonst „verabschieden“ sich vielleicht sofort einige Bauteile bei Fehlanschluss.

Noch ein Tip zum Netzgerät: bei Reichelt Elektronik (www.reichelt.de) gibt es die Dinger (unstabilisiert, 3 - 12 Volt, 300mA) für nur 2,5 EUR inklusive MwSt. Das ist ein unschlagbar günstiger Preis. Conrad ist dagegen eine Apotheke.

Wie gesagt, sehr wichtig ist mir die Sicherheit des
Ganzen. Sehr gern würde ich da später noch eine Sicherung
einbauen.

Sicherheit hast Du genug durch das Stecker-Netzteil. Sofern es eine geregelte Ausgangsspannung abgibt, ist es kurzschluss- und überlastsicher. Wenn es unstabilisiert ist, hat es zumindest eine Übertemperatursicherung. Das schlimmste was da also passieren kann, ist, dass das Netzteil heiss wird oder Bauteile ihren Geist aufgeben. Doch deswegen wird kein Feuer ausbrechen.

Also, ich meine, so sehr muss ich da auch nichts auf’s Geld
schauen, von daher wäre das Relais auch in Ordnung, so lange
es nicht gefährlicher ist als der Transistor. Habe ja gehört,
dass sie auch mal durchschmoren können. Allerdings habe ich
4-Volt-Relais gekauft, die eingegossen sind. Da dürfte unter
normalen Umständen wohl auch nix pasieren, oder?

Wirf um Himmels willen das Relais aus dieser Schaltung raus, denn das ist so, als ob Du einen LKW benutzt um eine Streichholzschachtel zu transportieren. Jeder halbwegs gebildete Elektroniker würde sich an den Kopf fassen, wenn er das Relais zur Ansteuerung der LED entdeckt.

Ok, die Frage ist letztlich, ob Du Dir für die Kleinserie sowieso einige von diesen Bausätzen kaufst, oder ob Du eine eigene Schaltung nach dem Conrad-Vorbild aufbaust. Falls „JA“, schick mir mal (wenn Du Lust hast) den Conrad-Schaltplan, dann kann ich mal schauen, ob da das eine oder andere Bauteil überflüssig ist.

Vielen Dank für deine Hilfe schon mal. Und entschuldige die
späte Reaktion.

kein Problem, es eilt ja nicht.

Gruß, Alexander

Gruß

Rampage

Hallo Alex,

vielen Dank für deine Hilfe. Ich habe jetzt mal die Schaltung und die Komponenten zusammengefasst. Am Ende des Textes findest du einen Link dahin. Habe ich das richtig verstanden, dass ich das Relais gegen den Mosfet-Transistor auch innerhalb der Conrad-Schaltung 1:1 austauschen kann? Übrigens, bei Conrad konnte ich den BSS138 nicht finden. Statt dessen haben die nur diese hier:

BSS 129 (SIE)
Artikel-Nr.: 151007 - 14

BSS 101 (SIE)
Artikel-Nr.: 150995 - 14

Kann ich auch einen von denen nehmen? Danke auch für den Tipp mit dem Netzteil. Ich vermute, für eine Anwendung wie in meinem Fall, muss es ja nicht unbedingt stabilisiert sein.

Hier nun die Links:
Schaltplan: http://www.galerie-haldensleben.de/schaltung.gif
komplette Anleitung: http://www.galerie-haldensleben.de/schaltplan.pdf

Vielen Dank schon mal für deine Hilfe!

Rampage

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NPN-Transistor ist ebenfalls gut
Hallo Rampage,

Hallo Alex,
vielen Dank für deine Hilfe. Ich habe jetzt mal die
Schaltung und die Komponenten zusammengefasst. Am Ende des Textes
findest du einen Link dahin. Habe ich das richtig verstanden,
dass ich das Relais gegen den Mosfet-Transistor auch innerhalb der
Conrad-Schaltung 1:1 austauschen kann? Übrigens, bei Conrad
konnte ich den BSS138 nicht finden. Statt dessen haben
die nur diese hier:

BSS 129 (SIE)
Artikel-Nr.: 151007 - 14

BSS 101 (SIE)
Artikel-Nr.: 150995 - 14

Kann ich auch einen von denen nehmen?

diese beiden sind vollkommen ausreichend. Anbei die
Datenbätter als PDF-Datei. Der BSS 138 wäre ein SMD-Typ
gewesen, der einen geringeren Einschaltwiderstand hat (3,5
Ohm statt 10), was hier jedoch nicht von Bedeutung ist.
Doch wie ich gerade sehe, sind die nicht nötig, da Du
stattdessen auch den in der Schaltung verwendeten
NPN-Transistor T3 hernehmen kannst (näheres weiter unten).

Danke auch für den Tipp mit dem Netzteil. Ich vermute, für eine :Anwendung wie in meinem Fall, muss es ja nicht unbedingt stabilisiert :sein. Hier nun die Links:
Schaltplan: http://www.galerie-haldensleben.de/schaltung.gif
komplette Anleitung:
http://www.galerie-haldensleben.de/schaltplan.pdf

Nun zum Schaltplan, den ich mir auf dem Link angeschaut
habe:

  1. Die Auslösehelligkeit ist bei dieser Schaltung von der
    Betriebsspannung abhängig. Wenn Du beispielsweise die
    Schaltung bei 6 Volt abgleichst, ändert sich die
    Schaltschwelle mindestens im gleichen Prozentsatz, wie Du
    die Spannung (von 6 Volt ausgehend) veränderst.

  2. Im Schaltplan ist bereits eine LED enthalten. Es ist also
    völlig unnötig, ein Relais oder einen zusätzlichen MOSFET
    einzusetzen.
    Nimm den T3, der ist sogar billiger als ein MOSFET. Ich
    hatte den MOSFET so favorisiert, da er am stromsparendsten ist und Du auf einen Basis-Spannungsteiler verzichten kannst (R7 und R8).

Ich habe die Schaltung umgezeichnet, so dass Du siehst, wie
Du das Relais weglassen kannst. Wenn Du statt T3 doch einen MOSFET einsetzt, kannst Du die beiden Widerstände R7 und R8 weglassen, und das Gate (die „Basis“) des MOSFET direkt zwischen T2 und R6 anschliessen.

Ok, viel Erfolg bei der Schaltung, die übrigens schön simpel
ist und aus sehr billigen Bauteilen besteht.

Gruß, Alexander

P.S. ich wollte Die angehängten Datenblätter und den umgezeichneten Schaltpan an Deine Mail-Addresse schicken, doch Deine Mailbox ist so voll, dass die Mail zurückkam. Und ich habe leider keine Ahnung, wie man Anhänge in diesem Forum mitverschicken kann.

Daher: entleere bitte Deine Mailbox und Du bekommst den neuen Schaltplan.

Hallo Alexander,

sorry… die Emailadresse war uralt.

Habe vorhin mal alles zusammengelötet und dabei festgestellt, dass ich das Relais auch weglassen kann. :smile: Dann war die LDR nicht empfindlich genug und ich habe sie gegen eine andere (teurere) austeauscht, die ich selber noch hatte. Allerdings war die Empfindlichkeit dann schon besser, aber immer noch nicht perfekt - die LED muss auch noch bei „beinahe-Dunkelheit“ aus sein und erst bei nahezu völliger Dunkelheit anspringen. Aber ich habe das Problem dann selber gelöst, indem ist das 25K Poti gegen ein 50K-Poti ausgetauscht habe. Habe noch eine Buchse und einen LED Abstandshalter eingebaut, und werde das Ganze am Ende in Harz gießen, weil ich irgendwie Panik habe, wenn Staub sich auf der Platine verfängt und dann eventuell das Holz in Brand setzt. Aber das kommt später…

Danke für deine Hilfe!

Rampage

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