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| Landescheinwerfer Elektronik Vorderseite 7,9 x 3,2cm |
Alle Rechte für die hier beschriebene Schaltung inklusive Software
liegen bei mir.
Ich gestatte die Verwendung der Schaltung, des Layouts sowie
der Software ausschließlich für private Zwecke.
Eine kommerzielle
Nutzung der Schaltung, des Layouts sowie der Software untersage ich hiermit
ausdrücklich.
Jeder Privatanwender hat das Recht die Schaltung, das
Layout sowie die Software seine eigenen Bedürfnisse anzupassen. Dabei
sollte der verwendete Quellcode aber immer frei bleiben. Eventuelle
Softwareänderungen -erweiterungen -verbesserungen können Sie mir zur
Bereitstellung auf dieser Page gerne per E-Mail zusenden.
Das Modul dienst zur Ansteuerung von High Power LED's bis zu 1A
Vorwärtsstrom.
Die Elektronik ist dabei in Schaltnetzteiltechnik
aufgebaut und arbeitet somit sehe effektiv in einem weiten
Betriebsspannungsbereich von 6...36V.
Da eine Schaltwandlerprinzip
angewendet wird, nimmt der aufgenommene Strom mit höher werdender
Eingangsspannung ab. Die Eingangsspannung muß aber immer ca. 2 bis 3V
höher sein, als die LED Schwellenspannung der angeschlossenen LED's.
Da
das Modul den Strom über die LED's regelt können auch problemlos
mehrere LED's in Reihe an das Modul angeschlossen werden. Die Eingangsspannung
muß aber dabei immer um 2 bis 3V höher sein als die Summe der
Schwellenspannung der angeschlossenen LED's.
Der Impulseingang der Platine
ist galvanisch mit einem Optokoppler vom Ausgang des Fernsteuersenders
getrennt.
Um die Funktion einer Glühlampe nachzubilden, die ja nicht
schlagartig an bzw. aus geht ist Softwaremässig eine Dimm up, Dimm down
Funktion eingebaut, die diese Verzögerung einer Glühlampe mit der LED
nachbildet. Diese Funktion ist per Dip Fix Schalter bzw. Lötbrücke
abschaltbar.
Um auch Blinklichter wie Anti Collision Lights o.Ä.
nachzubilden ist über einen weiteren Dip Schalter ( Lötbrücke )
Ein einfach bzw. Doppelblitz einstellbar.
Auf der Platine befindet sich ein
4 poliger Dip Fix Schalter mit folgenden Funktionen:
1. Servo Reverse.
2.
Dimm / Switch.
3. Blink ein / aus
4. Doppelblink ein, wenn Schalter 3
auch auf ein steht.
Auf dieser Platine befindet sich eine ISP Schnittstelle. Das bedeutet,
das man das Modul ohne es auszubauen mit neuer Software versorgen, und somit
ohne großen Aufwand eigene Programme oder Updates einspielen kann.
Zur
Programmierung des Controllers sind die Anschlüsse +5V, MISO, MOSI, SCK,
RESET und GND auf die integrierte 6polige ISP Buchse geführt.
Zur Zeit sind 5 Module der ersten Version im Einsatz. Da in dieser 2
kleine Fehler drin waren wird hier die noch nicht endgültig getestet
Version V2 vorgestellt.
Von einem User wurden mir Störungen beim Modell
berichtet.
Er hat allerdings auch weitere andere Module und sehr lange Kabel
in seinem Modell verbaut. Woher diese Störungen kamen muß also noch
geklärt werden.
Bei einem kleinen Dogfighter wurde eine Verringerung
der Reichweite mit eingeschobener Antenne von 19m ohne Modul auf 18m mit
eingeschaltetem Landescheinwerfer festgestellt.
Das Modul lag dabei aber
direkt auf dem Empfänger. Durch den Schaltregler wir immer eine kleine
Störspannung mit einer Frequenz um die 400kHz erzeugt. Die harmonischen
Oberwellen dieser Spannung können Störungen in der Empfangsanlage
verursachen.
Als Empfehlung würde ich geben, das Landescheinwerfer
Modul vom Empfänger und Antenne möglichst weit weg zu plazieren und
auf jeden Fall, wie bei anderen Änderungen an der Bordelektronik auch,
einen Reichweitentest durchzuführen. Dann sollte es keine Probleme
geben.
Die Schaltplanbeschreibung:
Die Hardware besteht im Wesentlichen aus
dem Microcontroller ATTINY 44 der Firma Atmel und dem LED Schaltwandlerbaustein
LM 3404.
Über den Steckverbinder SV 1 und den Optokoppler OK1 gelangt
der Impuls des Fernsteuerausgangs auf den Microcontroller IC2.
Dieser wertet
die Impulslänge der ankommenden Fernsteuerimpulse aus und steuert je nach
den eingestellten Dip Fix Schalterstellungen bzw. Lötbrücken den Dimm
Eingang von IC1 = LM 3404 an.
Die Schwelle bei der das Modul auf einen
Fernsteuerimpuls reagiert wurde bewußt auf 1,610ms eingestellt um auch
bei einem Schaltkanal mit Mittelstellung eindeutige Zustände zu
erhalten.
Der einstellbare Spannungsregler LM317 wurde mit den
Widerständen R8 und R10 so eingestellt, das an seinem Ausgang eine
Spannung von 4,95V ( rechnerisch ) anliegt.
Dieser Spannungsregler wurde
verwendet, weil er Eingangsspannungen bis zu 36V verträgt, was auch gut
zur maximalen Eingangsspannung von 40V bei LM 3404 passt. Bei den üblichen
5V Spannungsreglern wäre hier bei 25V Schluß gewesen.
Die Diode
D2 scheint eigentlich überflüssig zu sein, sie Schützt aber den
Spannungsregler vor Schäden beim Abschalten der 12V ( bis 36V )
Eingangsspannung und darf deshalb nicht weggelassen werden!
Der LED Strom
wird über die 4 Widerstände R3...R6 eingestellt. Wird R3 und R4
bestückt stellt sich ein Strom von 350mA an der LED ein. Bestückt man
zusätzlich noch R5 und R6 wird die LED mit 700mA beaufschlagt. Der
Widerstandstand R2 verhindert, das die LED's bei voll gedimmtem LM 3404 noch
geringfügig nachglühen, da der LM 3404 den Strom nicht
vollständig bis auf 0mA herunterregeln kann.
Softwarekurzbeschreibung:
Der Microcontroller misst ständig die
Impulslänge der ankommenden Servoimpulse und legt diese in einer Variablen
ab. Zu lange, bzw zu kurze Impulse ( = Störungen ) werden dabei
ignoriert.
Wurde eine Impulslänge von 1610µs überschritten
wird der Ausgang PB2 mit einer PWM beaufschlagt, die die LED hochdimmt, bis sie
voll leuchtet.
Wird die Impulslänge von 1610µs unterschritten
wird die LED wieder heruntergedimmt. Um das Nachglühen einer
Glühlampe nachzubilden findet das Herunterdimmen im unteren
Helligkeitsbereich immer langsamer statt.
Durch den Dip Fix Schalter ( bzw.
Lötbrücke ) kann der Ein- und Ausschaltepunkt vertauscht werden
damit, z.B. die Kopplung mit dem Fahrwerk auch richtig herum funktioniert -
Sprich bei ausgefahrenem Fahrwerk auch der Landescheinwerfer leuchtet und nicht
umgekehrt.
Durch den Dip Fix 2 wird die Dimm Funktion im Controller
abgeschaltet und die LED wird dann schlagartig ein- bzw. aus geschaltet.
Der
dritte Dip Fix Schalter verwandelt die Landescheinwerfer Funktion in eine Blitz
Funktion, die durch Schalter 4 in einen Doppelblitz umgeschaltet werden
kann.
Folgende Impulszeiten sind für die Blitzsequenz
voreingestellt:
Einfachblitz - 20ms Licht an, 1000ms Licht aus, dann wieder
20ms Licht an.
Doppelblitz - 20ms Licht an, 240ms Licht aus, 20ms Licht an,
800ms Licht aus, dann wieder von vorne.
Die Zeiten sind im Quellcode
hinterlegt, wenn man diese ändern will, so kann man dies im Quelltext tun
und anschließend die Datei wieder erneut compilieren. Das dann neu
erzeugte .hex File muß dann wieder in den Controller gespielt
werden.
Der Quarzresonator ist optional. Wenn es nicht auf 10% Genauigkeit
bei der Servoimpulslänge ankommt, kann man auch den internen Oszillator
des ATTINY 44 benutzen.
Aus Erfahrung kann ich sagen, das der interne
Oszillator für die hier gestellte Aufgabe genau genug ist!
Zum Ändern der Software benötigen Sie das Programm "Code
Vision AVR" (C Compiler), das es in einer Test Version bei
hp info tech kostenlos zum Downloaden
gibt. Ob die Testversion für die Größe des Files ausreicht
haben wir noch nicht getestet, wir haben die Vollversion des Programms.
Auch
ohne Code Vision kann das .hex File in den Controller eingespielt werden,
allerdings sind dann eigene Änderungen am Programmcode fast nicht mehr
möglich.
Außerdem benötigen Sie noch eine Software zum
Einspielen des Programmes in den Microcontroller. Wir benutzen dafür
PonyProg das ebenfalls kostenlos bei http://www.lancos.com/ heruntergeladen werden
kann. Eine weitere Option wäre das AVR Studio 4 von ATMEL, das aber nicht
alle gängigen Programmieradapter unterstützt.
Des Weiteren wird
noch ein Programmieradapter für die in System Programmierung des
Microcontrollers benötigt. Hiervon gibt es unzählige im Netz, zu
kaufen, sowie auch zum Selberbauen. Der einfachste den ich gefunden habe ist
von S- Huehn,
allerdings wäre es besser einen mit gepufferten Schnittstellen (74LS244)
zu verwenden. Die Lösung von ATMEL wäre der AVR ISP-MK II
Programmieradapter, der mit AVR Studio 4 zusammen arbeitet..
Anfänglich haben wir mit einer Warmweissen 3W LED von Huey Jann (
Reichelt ) ohne Star Kühlkörper experimentiert.
Dabei haben wir
festgestellt, das diese für die Anwendung viel zu hell sind. Wir sind dann
auf die günstigeren 1W Exemplare des gleichen Herstellers ausgewichen, die
locker hell genug sind.
Als Kühlkörper wurde ein 12mm Aluminium
Rundstab mit 4cm Länge verwendet ( siehe Bild ), der nach 1cm nach der LED
möglichst viele Einstiche mit 1,5...2mm Tiefe erhalten hat.
Die LED's
wurden mittels Wärmeleitkleber ( Artic Silver 2Komponenten
Wärmeleitkleber ) auf die Stirnseite der Alu- Rundstäbe
geklebt.
Der 1cm Rand am Anfang kann zum Einkleben in ein
Befestigungsklötzchen bzw. GFK benutzt werden, um den Landescheinwerfer in
einer Tragfläche einbauen zu können.
Lt. meinen Messungen bringt
dieser Kühlkörper ca. 15K/W an der freien ruhenden Luft, ist also
für LED's bis 3W ausreichend.
Im eingebauten Zustand muß der
Kühlkörper von Frischluft umspült werden können, damit er
seine Wärme an die Umgebungsluft abgeben kann. Das kann man z.B. durch
kleine Luftschlitze, die während des Fluge mit Frischluft durchflutet
werden, erreichen. Selbstverständlich sind auch andere
Kühlkörper Konfigurationen und Bauweisen möglich. Ganz ohne
Kühlkörper darf man die LED's aber nicht betreiben, auch nicht
kurzzeitig.
Rein von der Leistung her wäre ein 10W Huey Jann Emitter
mit 4 Zellen LiPo Akku an dieser Elektronik betreibbar. Eine Anwendung im
Modell sehe ich aber für so einen starken Emitter nicht, da zum Betrieb
auch ein großer und damit schwerer Kühlkörper notwendig
wäre. Diese 10W LED bringt in etwa so viel Licht wie eine 60W
Glühlampe.
....gibt's zur Zeit noch keine, aber da kann noch was kommen!
Einstellung der Fuse Bits
Der Quellcode in "C" für CodeVision AVR
(11.03.2011)
Das dazugehörige
.prj File (Codevision - 11.03.2011)
Das .hex File zum direkten Flashen des
Controllers (11.03.2011)
Schaltplan im EAGLE .sch Format (V2,
21.01.2011)
Layout im EAGLE .brd Format
(V2, 21.01.2011)
Bauteileliste
Reichelt Elektronik
Nessel Elektronik
Conrad Elektronik
Farnell in One
HBE Shop
ATMEL: Software "AVR Studio 4", sowie die
Datenblätter des Microcontrollers
hp info tech: Software "Code Vision AVR"
als kostenlose Test und kostenpflichtige Vollversion
http://www.lancos.com/: Software "Ponyprog"
sowie diverse Programmieradapter
Seite von S-
Huehn: Sehr einfacher Programmieradapter für AVR.
EAGLE 4.xx: Leiterplatten Layoutprogramm in
der Light Version kostenlos!
Die Firma Bruckner hat sich bereit erklärt die Beschaffung von
Platinen zu übernehmen. Allerdings müssen schon ein paar Platinen
zusammen kommen damit eine Nachbestellung lohnt. Deshalb kann eine
Platinenbestellung auch etwas dauern.
Ausserdem wird Herr Bruckner auch
Abdeckplatten für die Schalterabdeckung herstellen und vertreiben.
Die
Adresse lautet:
Klebetechnik Bruckner
Angelbergerstr. 2A
92345
Dietfurt/ Töging
Tel. 0 84 64/ 60 57 46
Eine E-Mail Adresse wollte die Firma Bruckner wegen großer Probleme mit SPAM- Mail nicht veröffentlichen.
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Wenn noch jemand eigene Ideen oder Verbesserungsvorschläge hat, kann uns gerne eine E-Mail schicken. Wir werden dann diese Vorschläge gerne mit einfließen lassen. |
created 11, Mar. 2011