Hallo,

nachdem ich einige Projekte hier im Forum zum Theme LED-Laternen verfolgt habe, wollte ich selbst mal eine Laterne basteln. In meinem Fall sollte sollte aber auch mein Sohn mit der Laterne spielen können. Es war also nötig einen Verpolungsschutz einzubauen, da der junge Mann dazu neigt doch immer wieder mal rot auf schwarz zu stecken. Im Grunde genommen besteht dieser Vepolungsschutz nur aus dem Widerstand, der ja für die LED (ich betreibe die Laterne mit 9V) ohnehin notwendig ist, und einer Diode. Das ganze habe ich verlötet und im Masten einer ganz normalen, weißen LEGO-Laterne untergebracht. Für die Stecker habe ich Mini-Bananen-Stecker verwendet, da der kleine hier in jeden Stecker einen weiteren Stecker stecken kann, Verteiler usw. sind dadurch unnötig und das System ist einfach zu bauen, handhaben und erweitern.

Das Resultat sieht dann so aus:

und der Verpolungsschutz sieht folgendermaßen aus:

Die beiden dünnen Kabel führen zur LED:

... und die dickeren sind der Anschluss, an dessen Ende ich wie gesagt noch Mini-Bananen-Stecker montiert habe.

Klar, zwischen Mastende und Sockel musste ich vorsichtig (Verformung durch Wärme) ein Loch bohren und das bereits existierende Loch im Sockelbereich (Vereich mit vertikalen Rillen) musste ich um ca. einen Millimeter erweitern um den Verpolungsschutz unterzubringen. Das ganze habe ich mit Silikon ausgespritzt um die Elektronik sicher mit der Laterne zu "verkleben". Die LED ist an der Mastspitze mit Superkleber fixiert. Falls Interesse an verwendeten LEDs, Kabel usw. besteht würde ich das noch zusätzlich posten. Um meinem Sohn das spielen zu erleichtern habe ich einerseits ein 9V Netztgerät (Conrad) angeschafft und dort zwei Mini-Bananen-Buchsen montiert. Auch eine 9V-Block-Batterie habe ich mit über einen Adapter mit solchen Mini-Bananen-Buchsen versehen (Stichwort Zugbeleuchtung) Wichtig bei den Mini-Bananen-Steckern ist es die Schrauben zum fixieren des Kabels mit (Nagel-)Lack zu überziehen, da sonst manchmal ein Kurzschluss auftreten kann.

Andere Lampentypen die ich gebaut habe sind:

Bei der letzten Variante handelt es sich um eine Lampe die über eine ganze Straße gespannt werden kann. Die Grüne Schnur wird z.B. je in die Front zweier Häuser eingeklemmt und dient als Träger. Den Verplungsschutz musste ich hier am Ende direkt an das Kabel, geschützt durch einen Schrumpfschlauch, einarbeiten. Ich hoffe man kann sich vorstellen wie ich das mit dem mit dem "Einklemmen" meine (Hat bei mir hauptsächlich den Grund, dass der Kleine das Kabel nicht aus der Lampe reißt).

Von den Steckern/Buchsen (mit Schrumpfschlauch) habe ich jetzt auch noch ein Bild gefunden.:

und auch einen Schalter gibt es:

Nun aber zum Ampel-Projekt:

Inspiriert von den Laternen habe ich mich an daran gemacht eine Ampel zu bauen. Um das Ergebnis vorwegzunehmen hier ein paar Bilder:

In den weißen Steinchen sind die Widerstände verbaut. Pro Ampel einer. Man könnte natürlich auch zentral einen Widerstand pro Farbe in der Schaltzentrale (gelbe Box) verbauen aber ich hatte gerade nichts passendes da und die Ampel musste in der Nacht zu Weihnachten gebaut werden.
In dem einen weißen Steinchen das am Anschlusskabel hängt ist der Verpolungsschutz drinnen. Aus technischen Gründen musste dieser separat verabaut werden (sonst würden immer alle LEDs glz. leuchten).
Die weißen Kabel (Conrad) sind vierardrig. Hier ließe sich sicher ein besseres Kabel finden.
Die Ampel ist aufgebaut wie hier im Forum oft beschrieben (Diese habe ich selbst auch bei ebay zugekauft.), ich denke man sieht es ganz gut. Die Abdeckungen sind rot, gelb und grün. Der Mast ist innen hohl und eigenet sich hervorragend (wie weiter oben zu sehen eignet sich dieser Mast auch prima für Laternen). Die verwendeten LEDs sind, glaube ich, farbig, ich weiß es aber nicht mehr genau und müsste nachsehen.

Zum Aufbau:

Um die verschiedenen Kabel in die Ampel zu bekomen habe ich einfach die Noppen der schwarzen Steine auf denen die Farb-Abdeckungen angebracht sind angebohrt, sodass die Ränder der Noppe noch bestehen aber ich in der Mitte mit den Kabeln durchstoßen kann. Die Masse geht durch alle drei Steinchen, die anderen Leiter nur so weit wie nötig, denn den 4 Kabel den ersten Stein zu bekommen (in diesem fall durch die vorhandene Bodenöffnung) ist nicht leicht. Jedes Kabel weniger hilft enorm. Ich habe zuerst immer das Kabel von unten nach oben duchgezogen und dann die Kabel mit einem Zahnstocher an der Rückwandöffnung hochgehoben (Zuerst mal nur für den untersten Stein (Vorsicht, der Stein sollte gleich nachdem man das Kabel an der unteren Öffnung eingefädelt hat auf den Masten gesteckt werden um am Ende nicht das Problem überflüssigen Kabels zu haben). Das ganze sieht dann so aus, dass das Kabel unten reinkommt, hinten austritt, eine Schleife macht, wieder eintritt und durch die obere, angebohrte Noppe wieder austritt. Zwei Kabel drücke ich nach rechts, zwei nach links. dann setze ich die LED (3mm) ein und fixiere sie mit Superkleber. Die LED passt perfekt aus der vorderen Öffnung die ja schon von Haus aus ein Loch hat. Dann schneide ich die beiden Anschlüsse der LED kürzer. Diesen Schnitt mache ich schräg damit eine Art Spitze entsteht (Das hilft Später beim Durchstoßen des Kabels.). Dann lege ich die beiden benötigten Kabel (Masse und das Kabel für die jeweilige Farbe) über die Anschlüsse der LED. Ich bohre an der Stelle an der die Anschlüsse der LED später durch das Kabel sollen mit einer Stecknadel Löcher vor. Dann Stecke ich die Kabel einfach auf die Anschlüsse der LED (ein Abgebrochener Zahnstocher hilft hierbei oft sehr.). Die Anschlüsse der LED stecken nun einfach durch die Kabel und im Regelfall gibt das einen guten Kontakt. Nun drücke ich die Kabel bis ganz nach unten sodass diese komplett im schwarzen Stein verschwinden. Im Regelfall ist durch das "Durchstoßen" schon ein Kontakt zwischen Kabel und Anschlüssen der LED hergestellt (Prüfen!). Wenn nicht, hilft leichtes fummeln am Kabel. Sobald der Kontakt passt etwas Superkleber an die Stelle an der die Anschlüsse das Kabel durchstoßen. Jetzt ist alles fest. Anschließend die Anschlüsse ggf. noch weiter kürzen und den Hohlraum mit Sikikon auffüllen (Vorsicht: Manche Füllmaterialien leiten, Silikon nicht.). Abschließend das in weiterer Folge nicht mehr benötigte Kabel abschneiden umd für die weiteren Farben mehr Platz zu haben. Diesen Vogang für die Farben Gelb (Mitte) und Rot (Oben) wiederholen. Hierbei immer zuerst die Kabel durchfädeln und den aktuell benötigten schwarzen Stein an den schon fertigen ankleben. Die Noppe des Steins für Rot muss natürlich nicht angebohrt werden. Ich den Mast der Ampel auch noch mit Silikon aufgefüllt.

Die Schaltbox:

Die Schaltung für die Ampel habe ich in einen Duplp-Stein eingebaut und ist nichts anderes als ein Schiebeschalter mit drei Schaltzuständen. Die einzige Herausforderung ist das Löten, denn es Müssen insgesamt 18 (4x4+2) Kabel angeschlossen werden. Auf die mittlere Position habe ich alle Kabel für die Farbe Gelb gelegt. Auf die beiden äußeren Positionen je zwei für Grün und zwei für Gelb sodass immer gleichzeitig zwei Ampeln grün und zwei Ampeln rot leuchten (Siehe Foto oben.). Da alle Anschlüsse am Schiebeschalter doppelt vorhanden sind, ist das Löten letztendlich aber eine lösbare Aufgabe.

Ein Foto vom Innenleben der Schaltbox:

Ein letzter Tipp: Eine Art Dremel mit "Seiten-Fräs-Aufsatz" ist ideal um das Innenleben der Steine zu beseitigen. Z.B., um den hohlen Zylinder der standard LEGO-Steine zu entfernen, fahre ich an der Innenseite mehrmals mit dem Fräser am Rand herum, dann außen. Nun ist der Zylinder an den Wänden fast ganz durchbrochen und lässt sich mit einer Zange einfach abdrehen.

Falls jemand noch fragen zu verwendeten LEDs hat: Meine habe ich bei led-highlights.de gekauft. Die schönsten Effekte habe ich mit 3mm LEDs mit der Farbe Gelb erzielt. Müsste die genauen Daten raussuchen. Für die Ampel empfehle ich etwas schwächere farbige LEDs, da so schönere Farben erzielt werden als mit superhellen weißen LEDs (trotz LEGO-Farbaufsätze).

Abschließend habe ich noch ein kurzes Video der Ampel:

http://1drv.ms/1xcr9iK

und ein Szenebild:

LG
Ein LEGO-Fan

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Hallo fensterflieger,

nette Bastelei. Wie hast Du neben dem Verpolungsschutz den Kurzschlußschutz realisiert? Auf dem einen Bild sieht man ganz deutlich die Schräubchen der Stecker und Buchsen. Wie leicht kommen die aneinander...

Vielleicht sollte dort noch ein Stück Tesafilm oder auch Schrumpfschlauch zur Isolation hin. Die seitlichen Löcher kannst Du ja dann wieder zugänglich machen.

Viele Grüße
Matthias

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Deine Schaltung ist spannend. Der Widerstand ist sicher kein Verpolungsschutz. Die eingesetzte Diode Macht wohl einfach einen Kurzschluss bei Verpolung hinter dem Widerstand. Der wird dann schnell schön warm. Die Diode in Serie zur LED zu schalten wäre eine Überlegung wert.
Ein zentraler Vorwiderstand als Spannungsteiler wäre elektrisch gesehen keine gute Lösung. Wenn eine LED nicht dran ist, ist dieser schon falsch dimensioniert.
Sonst ist das eine spannende Anwendung und sicher günstiger als die Mindstorms-Lösungen.

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Hallo,

1. Die Schrauben kommen leider sehr leicht aneinander. Ich habe die Schrauben einfach mit transparentem Nagellack überzogen. Klappt wunderbar.

2. Verpolungsschutz:

Bin kein Elektroniker und habe mich an eine Anleitung einer Modellbauseite gehalten. Der Schaltplan war (für die Laternen!!!) ident mit diesem (Also wie LEGO3723 vermutet hat):

(Quelle: http://www.mikrocontroller.net/)

Das mit "Warmwerden" wäre natürlich ein Problem, ... aber wenn das Ding nicht leuchtet, rafft der Kleine im Regelfall schon, dass er wohl falsch, gesteckt hat.

Beim Verpolungsschutz für die Ampel (im Stein im 2-adrigen Kabel, nicht in den Steinen in den weißen Kabeln) ist der Widerstand nach der Diode (nach, im Falle von Verpolung und in "Flussrichtung" gesehen), da ich ansonsten einen zusätzlichen Widerstand im Stromkreis hätte.

LG
Fensterflieger

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Der Verpolungsschutz ist bei fast allen LED's unnötig, da sie ja den Strom in Gegenrichtung selber blockieren und bei richtigem Dimensionieren des Vorwiederstandes nichts passiert. Schaden tut er ausser Mehraufwand auch nicht, auch wird der Widerstand nicht wärmer, da der Spannungsabfall über den Dioden in Etwa gleich ist, egal in welche Richtung der Strom fliesst.

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Eine Diode (und auch eine LED) haben eine Sperrspannung. Diese Sperrspannung ist kleiner 9V daher wird eine direkte, ohne Vorwiderstand, angelegte höhere Spannung schnell mal zum Todesurteil für die Diode.

Dazu bemühen wir mal die Diodenkennlinie (aus der Wikipedia):

Wir bewegen uns in der linken Hälfte des Diagramms. Der Strom durch die LED steigt dann sprunghaft an und aus ist es.

Die Sperrspannung ist größer als die Durchlassspannung die man auf der rechten Seite erkennen kann. Der Vorwiderstand wird so dimensioniert dass man von den 9V soviel vernichtet dass man die Durchlassspannung erreicht (1,6V), bei in der Regel 10-20mA D.h. der Vorwiderstand vernichtet mehr SPannung als übrigbleibt um die Sperrspannung zu erreichen.

D.h. würde man keine Diode als Verpolungsschutz verwenden, dann würde die Diode bei 5V "aufmachen" aber der Strom wird nicht sprunghaft ansteigen da der Vorwiderstand durch den steigenden Strom die Spannung sofort vernichtet und die LED auf diese Weise auch schützt.

Daher ist die Diode (1N4007) nicht nötig (und überdimensioniert hat nämlich 1kV Sperrspannung, die 1N4148 geht auch und kostet die Hälfte nämlich nur 4 ct. )

Einen Verpolungsschutz würde ich mir so vorstellen dass die LED leuchtet egal wie ich sie anschliesse. Das läßt sich aber nur durch 4 Dioden realisieren (Graetzschaltung bzw. Brückengleichrichter)

Ende des Exkurses...

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