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Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

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  • Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Das Thema bezieht sich auf:

    edu elektroda.pl # 04 Operationsverstärker - LED-Stromstabilisierung
    FAQ-LED blinkt im Takt der Musik

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Wie man sieht, wurde dem LED-Blinken im Takt der Musik viel Platz eingeräumt, und warum ein neues, verwandtes Thema erstellen? Grund dafür ist der konstruierte Chip, der chinesische Kitt, der dafür die wenigsten Teile benötigt. Die in verwandten Themen präsentierten Schaltpläne sind fortgeschrittener, komplexer und haben möglicherweise andere Möglichkeiten, während das einzigartige Merkmal dieses Kits minimalistisches Design mit der gleichen Effektivität ist. Ich möchte hier keine Worte wie "die Schönheit des Designs" verwenden, aber das Design ist trotz des Verdachts auf Durchbrennen von LED- oder Endstufe-Transistor wirklich gut gemacht. Man sieht, dass es ein gut durchdachtes Design ist, obwohl es einfach ist, aber die Einfachheit ist das Ergebnis guter Kenntnisse der Elektronik.

    Um die LED im Takt der Musik blinken zu lassen, brauchte der Autor nur:
    3 Widerstände
    2 NPN-Transistoren
    2 Kondensatoren
    Mikrofon
    LED Dioden
    Die Größe der Platine beträgt 34x25 mm (einseitig).

    Der Schaltplan:

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Ich beschloss, dem Verdacht auf einen zu hohen Strom, der die Dioden oder den Q2-Transistor (NPN 9014) beschädigen könnte, nachzugehen, indem ich die Stromaufnahme der gesamten Schaltung im Ruhezustand und während der höchsten Belastung maß:
    - im Ruhezustand verbrauchte die Schaltung weniger als 1 mA [Milliampere]
    - bei größtmöglichem Geräusch, dass ich erzeugen konnte, 91 mA [Milliampere], was unrealistisch ist, denn selbst durch direktes Reiben und Antippen des Mikrofons selbst ging die Intensität nicht über 80 mA hinaus.
    Der Hersteller sah die Möglichkeit vor, die Schaltung mit 3 bis 5 V zu versorgen, ich habe den Verbrauch bei 5 V gemessen, um den "worst case" zu messen.

    Mit zwei Werten - Versorgungsspannung und Stromstärke - kann man mit den einfachsten Formeln die Impedanz und die Verlustleistung der Schaltung berechnen.

    Berechnung der Impedanz nach dem Ohmschen Gesetz:

    R = U / I = 5 V / 0,091 A = 55 Ω

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Nachdem wir uns nun bemüht haben, die Impedanz zu berechnen, können wir die Leistung der Schaltung berechnen:

    P [W] = I * I [A * A] * R [Ω] = 0,091 [A] * 0,091 [A] * 55 [Ω] = 0,45545 [W] ≈0,45 [W]

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik


    Tatsächlich musste man sich nicht anstrengen, um die Impedanz zu berechnen, denn mit dem Wert des verbrauchten Stroms und der Versorgungsspannung kann man die Leistung mit der Formel berechnen:

    P [W] = U [V] * I [A] = 5 [V] * 0,091 [A] = 0,45545 [W] ≈0,45 [W]



    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Da der Stromverbrauch der Schaltung im Ruhezustand vernachlässigbar war, ist aus dem Schaltplan ersichtlich, dass der Transistor Q2 9014 das am stärksten belastete Element ist.

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    In jedem Fall haben wir zwei wichtige Ergebnisse, um zu versuchen, die Belastung der Schaltung zu überprüfen:
    1.     Leistung 0,45 W
    2.     Maximalstrom 0,091 A
    Mit dem Datenblatt von 9014C (ich habe überprüft, es sind "C"-Versionen installiert) kann man nach 3 Parametern dieses Transistors suchen:
    1.     Der maximale Strom, der durch ihn ,,durchgeleitet" werden kann = 0,1 A
    2.     Verlustleistung 0,45 W
    3.     Man kann sich den HFE ansehen, obwohl dies nur als Referenz dient, da die Streuung zu groß ist (200-600).

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Wir überschreiten nicht den maximalen Strom des Transistors, in der Tat übersteigt er 80 mA nicht. Die Verlustleistung ist gerade an der Grenze, wir müssen wissen, dass diese Leistung nicht die ganze Zeit, sondern an der höchsten Spitze im Sprachwellendiagramm vorkommt. Mein Punkt ist, dass dies keine Dauerlast ist, wie man im Oszillogramm sehen kann, das vom Kollektor des Ausgangstransistors Q2 aufgenommen wurde.

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Übrigens kann man sehen, wie der Signalpegel des Mikrofons aussieht.

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Die Schaltung ist sehr einfach und kann simuliert werden, siehe unten Link zur Simulation.

    https://everycircuit.com/circuit/4631294967021568/minimal-led-blink

    Simulations-Screenshot:

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Man kann sehen, dass das Signal vom Mikrofon um die Masse von ±25 mV oszilliert. Nach dem Abschneiden des Gleichwerts hinter dem Kondensator 1 µF, beträgt die Oszillation immer noch 50 mVpp, hat sich aber durch Vorspannen der Basis mit einem Widerstand 1 MΩ auf 0,75 V bewegt und steuert die Basis des Transistors. Am Kollektor Q1 und der Basis von Q2 oszilliert das Signal von 0 bis über 1 V und öffnet und schließt abwechselnd den Ausgangstransistor Q2, der eine polarisierte Basis durch einen ziemlich großen Widerstand 10k hat, wodurch Q2 nicht in einen Zustand von tiefer Sättigung übergeht. Durch die Verwendung solch größerer Widerstände kann man die Anzahl der Bauteile minimieren und muss man keinen Kollektor-Emitter-Strombegrenzungswiderstand verwenden, das ist der Trick.
    Mehr oder weniger, eher aber mehr, sollte davon ausgegangen werden, dass sich die durch D1 bis D5 fließenden Ströme proportional in 5 gleiche Ströme aufteilen, damit wir den Strom nicht überschreiten, der die LEDs beschädigen könnte. 90 mA (in der Spitze) aufgeteilt auf 5 Dioden überschreiten nicht einmal 20 mA. Auf diese Weise kamen wir zu dem Punkt, an dem wir wissen, dass wir uns auf die am stärksten belasteten Elemente der Schaltung, den Q2-Ausgangstransistor und die LEDs, verlassen können, obwohl wir zugeben müssen, dass wir ein wenig darüber nachdenken mussten.
    Was auch immer die Ungenauigkeiten und Verzerrungen diese Schaltung hat, wir müssen wissen, dass sie die Stimme nicht zum Hören überträgt, sondern das Sprachsignal verwendet, um mit LEDs zu blinken, wofür die Schaltung vollkommen ausreichend ist.

    Da die Schaltung sehr einfach zu bauen und gleichzeitig ziemlich ungewöhnlich ist, ist es nicht schwierig, sie auf einer Leiterplatte herzustellen:

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik


    Ein Video zeigt, wie die Schaltung funktioniert.




    Gerber Dateien im Anhang, falls jemand die Platine der besprochenen Schaltung bestellen möchte.

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    Kannst du einen ähnlichen Artikel schreiben? Schicke mir eine Nachricht und du erhältst eine 64 GB SD Karte.
    Über den Autor
    wegi1
    Niveau 12  
    Offline 
    wegi1 hat 40 Beiträge mit der Bewertung 49 geschrieben und dabei 3 Mal geholfen. Er ist seit 2004 bei uns.
  • #2
    TechEkspert
    Editor
    Vielfalt ist immer ein guter Ansatz, manchmal erscheinen komplexe Artikel und manchmal Bewertungen einfacher Produkte.
    Interessanterweise gibt es bei einfachen Projekten oft viel Raum zum Experimentieren, es gibt bereits ein umfangreiches Thema über LEDs, die im Takt der Musik blinken, und doch gibt es noch etwas hinzuzufügen.
  • #3
    szeryf3
    Niveau 25  
    Schöne kleine Schaltung.
    Ich sehe, du hast es auf jede erdenkliche Weise kennengelernt.
  • #4
    398216 Usuniêty
    Niveau 43  
    szeryf3 hat geschrieben:
    Schöne kleine Schaltung.
    [...] du hast es auf jede erdenkliche Weise kennengelernt.

    Zugegeben, schade, dass der Autor die Nachteile dieser Lösung nicht bemerkt hat.
    Es wird funktionieren, weil es keine andere Möglichkeit gibt, aber zum Ideal - mit Sinn zu funktionieren - ist es weit. Alles in allem ist es für einen totalen Laien so ein Blink-Spielzeug - es soll nur funktionieren - irgendwie.
    Trotzdem bekommst du ein Plus für die Erstellung des Themas.
  • #5
    ArturAVS
    Moderator HP/Truck/Electric
    Es ist nicht gerade die minimalistisch Schaltung, um im Takt zu "blinken". Wer sich an die 90er Jahre erinnert, weiß, dass die ersten "Effekte" dieser Art zusammen mit den sogenannten "Dackel" auftauchten, bei denen die Dioden direkt parallel zu den Lautsprechern an die Ausgänge der Endstufen geschaltet wurden, oft sogar ohne den LED-Strom begrenzende Widerstände. Sogar ein Popstar verwendete es im Video:
    https://www.youtube.com/watch?v=EDwb9jOVRtU
  • #6
    Casimirvs
    Niveau 3  
    Hallo Forumsmitglieder
    Zum Thema und zur Schaltung selbst habe ich als Neuling eine Frage.
    Ich würde gerne so ein Tonspektrometer bauen, aber in der Makroversion, also nicht mit 5 LEDs sondern mit 30, der Ton wird vom Mikrofon aufgenommen. Ich möchte die Ausführung selbst vor der Wand abschließen, indem ich sie mit weißem Plexiglas verkleide.

    Es geht jedoch um die Schaltung selbst, können Sie etwas Bewährtes empfehlen oder soll man auf der Basis eines Arduino etwas selbst machen (obwohl bei dieser Anzahl von LEDs wird man 3 Stück benötigen) oder die Schaltung selbst auf der Platine erstellen. Beim Löten und bei Elektronik-Grundlagen schaffe ich es (einen Kondensator oder einen Widerstand kann ich ersetzen), aber wenn es darum geht, Strom und Spannung für die Schaltung so zu wählen, dass es funktioniert und beim Start nicht durchbrennt, ich verstehe es nicht ganz.

    Danke für die Hinweise.
  • #8
    wegi1
    Niveau 12  
    Wenn man erwachsene Kinder hat, erwartet niemand Geschenke für sich selbst, und hier sehen Sie:

    Einfache Schaltung zum LED-Blinken im Takt der Musik

    Vielen Dank an das Elektroda-Team.
  • #9
    gulson
    Forenbetreiber
    Kein Problem, wir empfehlen uns für die Zukunft und laden zu den nächsten Vorträgen ein :)
    [F]