Modulaire uitbreidbare lichtloper

- Modulaire opbouw: aantal kanalen uit te breiden
- Pulsduur van ieder kanaal individueel in te stellen
- Meer lichtflitsen kunnen geïnjecteerd worden
- Slechts 12 onderdelen per module

INLEIDING
Lichtlopers, ook wel 'running lights' of 'licht slangen' genoemd, worden vaak gebruikt in de modelbouw, bij lichtreclames, etalages en diskotheken. Alle commercieel verkrijgbare lichtlopers werken volgens het principe dat geschetst is in de bovenste tekening van figuur 1.

Figuur 1: De principiële werking.

Een oscillator wekt pulsen op met een regelbare frequentie. Deze pulsen worden geteld in een digitale teller. De uitgangscodes van deze teller worden door een decoder omgezet in een aantal sequentiële stuursignalen waarmee de triac's van de verschillende uitgangen worden aangestuurd. De uitgangssignalen van de decoder worden een voor een 'H'. Als het systeem drie uitgangen heeft dan zullen de drie lampen die op deze uitgangen worden aangesloten een na een oplichten.
Het lichtloper-effect ontstaat doordat er niet drie, maar een heleboel kleine lampjes op de drie uitgangen worden aangesloten. Deze lampjes zijn in groepen van drie op de drie uitgangen van de lichtloper aangesloten. Omdat de drie lampjes van iedere groep om de beurt oplichten lijkt het net alsof er lichtvlekjes door de lichtloper vloeien.
De beschreven schakeling heeft als voordeel dat er weinig elektronica voor nodig is. Nadeel is echter wel dat de omloopsnelheid van de lichtspot alleen regelbaar is door de frequentie van de oscillator te variëren.
Het principiële schema van de op deze pagina beschreven universele lichtloper is geschetst in de onderste afbeelding van figuur 1.
De opbouw is principieel anders. De schakeling werkt namelijk volledig analoog en is bovendien modulair opgebouwd. Het hart van de schakeling wordt gevormd door een aantal monostabiele multivibratoren (MMV). Dat zijn schakelingen die een puls opwekken met een bepaalde duur als er op de ingang van de schakeling een korte startpuls wordt aangelegd. De werking van de schakeling volgt uit het feit dat iedere uitgang van iedere monostabiele multivibrator tevens de ingang is van de volgende monostabiele multivibrator uit de keten.
Als de uitgangspuls van de eerste monostabiele multivibrator verdwijnt zal de tweede monostabiele multivibrator uit de keten starten en zo verder.
De laatste schakeling is verbonden met de startingang van de eerste schakeling. Het gevolg is dat de schakeling zichzelf in beweging houdt. Het volstaat eenmalig een startpulsje te geven en deze puls zal door de keten rond lopen.
Dat is uiteraard een klein nadeel van deze schakeling. De voordelen wegen echter zonder meer op tegen deze onvolmaaktheid.
De voordelen op een rijtje:

• Men kan de pulsduur van iedere monostabiele multivibrator afzonderlijk instellen. Op deze manier is het mogelijk aan ieder lamp uit de lichtloper een eigen individueel in te stellen brandduur toe te kennen. De totale omlooptijd van de lichtvlek is dan gelijk aan de som van alle individuele pulslengtes van de monostabiele multivibratoren.
• Het systeem kan naar believen uitgebreid worden met meerdere kanalen. Het volstaat voor ieder extra kanaal een extra monostabiele multivibrator in de keten op te nemen.
• Het is mogelijk meer dan een lichtvlek in de lichtslang te injecteren. De schakeling is voorzien van een startknop en bij ieder druk op deze knop zal er een extra lichtvlek door de keten gaan lopen. Wel gaat dit niet altijd op! Als de brandtijden van de verschillende lampen zeer ongelijk staan ingesteld kan het gebeuren dat de eerste lichtvlek door de tweede wordt ingehaald. De tweede wordt dan als het ware door de eerste opgeslokt en zal verdwijnen.

DE MONOSTABIELE MULTIVIBRATOR
In figuur 2 is het principiële schema van de werking van een monostabiele multivibrator getekend. De schakeling heeft een ingang, die door middel van de weerstand R1 met de voeding verbonden wordt. De ingang kan echter door middel van de drukknop S1 worden kortgesloten naar de massa. In rust is de uitgang van de schakeling 'L'. Wordt de ingang 'L', dan zal de monostabiele multivibrator starten. De uitgang wordt 'H'.

Figuur 2: De monostabiele multivibrator.

De lengte van deze puls wordt bepaald door een RC-netwerk dat in de monostabiele multivibrator is ingebouwd. Na enige tijd gaat de uitgang in ieder geval weer naar 'L'.
De uitgang van de schakeling wordt gedifferentieerd door middel van het netwerk C1/R2.
De spanning op punt U₃ is in rust door middel van de weerstand R2 met de voeding verbonden en is dus 'H'. Op het moment echter dat de uitgang van de monostabiele multivibrator naar 'H' gaat zal de condensator deze plotselinge spanningssprong doorkoppelen naar punt U₃. De spanning wordt gelijk aan 2 x 'H'. De condensator ontlaadt echter zeer snel. Wat overblijft is een smalle positieve naaldpuls op punt U₃. Als de uitgang van de monostabiele multivibrator weer naar 'L' gaat zal ook deze plotselinge spanningssprong door de condensator C1 worden doorgekoppeld. Het resultaat is nu echter dat de spanning op punt U₃ even naar 'L' gaat.
Deze smalle negatieve puls kan gebruikt worden voor het starten van de tweede monostabiele multivibrator uit de keten. In wezen is deze spanning immers precies gelijk aan de startpuls op U_IN!

HET PRAKTISCH SCHEMA VAN DE MMV
Het praktische schema van één trap van het systeem is getekend in figuur 3.

Figuur 3: Het praktisch schema van de MMV.

Hart van de schakeling is een timer-IC van het type 555. De functie van de pennen wordt in het kort besproken.

• Pen 2 is de startingang. Deze ingang moet in rust met de voedingsspanning verbonden worden en wordt actief als er een negatieve puls (van 'H' naar 'L') op wordt aangelegd. Dat gebeurt als men de startknop S1 sluit.
• Pen 3 is de leverancier van de uitgangspuls. In rust is de spanning 'L'. Na het ontvangen van een startpuls gaat de spanning naar 'H' en blijft op deze waarde totdat de cyclus is afgelopen. De lengte van de cyclus wordt bepaald door de onderdelen R2 en C1. Hoe groter deze onderdelen, hoe langer de uitgangspuls op pen 3 actief zal zijn.
• Pen 4 is de reset. Ook deze ingang moet in rust op 'H' staan en wordt actief bij 'L'. Als men op drukknop S2 drukt zal een eventueel aanwezige puls op de uitgang van de schakeling onmiddellijk naar 'L' gaan.
• Pen 5 is een zogenaamde modulatie-ingang die in deze toepassing niet wordt gebruikt en ontkoppeld wordt met behulp van een condensator.

Interessante elektronica links Klik hier ... Kattenschrikdraad installatie houdt katten in of uit uw tuin Klik hier ... Boeken voor de elektronicus Klik hier ... Software voor schema tekenen, print ontwerpen en simulatie Klik hier ... Goedkope digitale oscilloscopen, via USB aan te sluiten op uw PC Klik hier ... Goedkope meetapparatuur voor het testen van uw onderdelen Klik hier ... Draadloze elektronica in uw huis Klik hier ... Inbraakalarm van Marmitek en KlikAanKlikUit Klik hier ... Bespaar energie met PowerSafer

VOLLEDIG SCHEMA VAN EEN MODULE
Het volledig uitgewerkt praktisch schema van één element uit de lichtloper is getekend in figuur 4. De basisschakeling van de vorige figuur wordt aangevuld met enige extra's.

Figuur 4: Het praktisch schema.

Op de eerste plaats wordt de uitgang van de 555 gebruikt voor het ontsteken van een triac. Als de uitgangsspanning 'H' wordt zal er stroom gaan lopen door R5, D1 en de gate van de triac. Dit laatste onderdeel ontsteekt, de lamp wordt met de netspanning verbonden. Als de uitgangspuls weer 'L' wordt zal de triac blijven geleiden tot de volgende nuldoorgang van de sinusvormige netspanning verschijnt. Het onderdeel wordt stroomloos, het gevolg is dat de triac weer spert en de lamp stroomloos wordt.
De triac kan alleen gatestroom ontvangen als er een galvanische koppeling bestaat tussen de massa van de schakeling en een van de aders van het net. Vandaar de doorverbinding, rechts onder in het schema, tussen de massa '0 V' en een van de netleidingen.
De schakeling heeft acht aansluitingen, die genummerd zijn van 1 tot en met 8. De functie van deze aansluitingen wordt nu in het kort besproken.

Aansluiting 1

De 'FEED-BACK', via deze lijn wordt de ingang van de eerste module verbonden met de uitgang van de laatste eenheid. Alleen als men deze terugkoppeling aanbrengt zal een lichtvlek die op de laatste eenheid is aangekomen nadien automatisch terugspringen naar de eerste module.

Aansluiting 2

De positieve voedingsaansluiting. Hierop moet de positieve klem van een 9 V voeding worden aangesloten.

Aansluiting 3

De RESET-lijn, die de resetingangen van alle 555's in rust met de voeding verbindt en die naar nul gaat als op de RESET-knop wordt gedrukt. De RESET-schakelaar is gestippeld getekend, omdat deze bij slechts één unit moet worden aangebracht.

Aansluiting 4

De ingang van de eenheid. Deze moet bij de eerste module worden doorverbonden met aansluiting 1, de feed-back, maar ook met de START- schakelaar. Deze schakelaar is alleen bij deze eerste eenheid aanwezig. Bij alle overige eenheden wordt de ingang verbonden met de uitgang (8) van het vorige module.

Aansluiting 5

De massa van de schakeling. Deze moet met de negatieve pool van de 9 V voeding verbonden worden. Daarnaast moet deze aansluiting echter ook worden verbonden met een ader van de 220 V netspanning. Vergeet men deze verbinding te leggen, dan zullen de triac's geen gatestroom kunnen trekken en deze elementen kunnen dan niet ontsteken!

Aansluiting 6

Op deze aansluiting moet men een ader van het 220 V net aansluiten.

Aansluiting 7

De tweede aansluiting van het 220 V net.

Aansluiting 8

De uitgang van de eenheid. Deze wordt verbonden met de ingang (4) van de volgende module. Alleen bij de laatste eenheid wordt daarvan afgeweken. Dan moet (8) met (1) doorverbonden worden, zodat de uitgang van de laatste module via de FEED-BACK de ingang van de eerste eenheid kan sturen.

WEERSTANDEN
R1	10 kOhm	1/4 W koolweerstand, 5 %	R2	100 kOhm	potmeter, lin, mono, KUNSTSTOF AS!
R3	1 kOhm	1/4 W koolweerstand, 5 %	R4	1 kOhm	1/4 W koolweerstand, 5 %
R5	270 Ohm	1/4 W koolweerstand, 5 %	-	-	-
CONDENSATOREN
C1	47 uF	16 V print-elco	C2	22 uF	16 V print-elco
C3	10 nF	MKH	C4	1 nF	MKH
HALFGELEIDERS
D1	LED	5 mm rood	D2	triac	6 A, TO-220
IC1	555	timer, mini-DIL	-	-	-
DIVERSEN
1	IC-voetje	8 pennen	1	koelprofiel	TO-220
1	kroonsteen	print, tweepolig	1	knop	6 mm as, KUNSTSTOF!
2	schakelaar	drukknop, 1 x MAAK	1	stekervoeding	9 V, 200 mA

DE BOUW VAN EEN MODULE
De componentenopstelling van één module volgt uit figuur 5.
Let op de ene draadbrug die op de print aanwezig is!
De triac wordt bevestigd op het L-vormige koellichaam, nadien kunnen de drie aansluitdraadjes door de printgaatjes worden geduwd en gesoldeerd.

Figuur 5: De componentenopstelling.

De lamp wordt niet rechtstreeks op de print aangesloten, maar via een tweepolig printkroonsteentje.

HET SAMENSTELLEN VAN EEN LICHTLOPER
Met één eenheid kan men uiteraard geen lichtloper samenstellen. Om enig effect te kunnen verwachten zal men toch minstens vier modulen moeten bouwen. Nadat alle printen zijn bestukt kan men het geheel tot een lichtloper samenbouwen.
De bedoeling is dat de eenheden loodrecht naast elkaar op een montageplaat worden bevestigd. Dat kan op twee manieren.
Op de eerste plaats zou men alle printjes door middel van L-vormige bevestigingshoekjes op de montageplaat kunnen schroeven op een onderlinge afstand van 3 cm.
Op de tweede plaats zou men alle eenheden eerst aan elkaar kunnen bevestigen en nadien de gehele combinatie in de vier uiterste hoeken door middel van de L-vormige beugeltjes in de kast kunnen bevestigen. Men heeft dan per eenheid twee 30 mm lange kunststof afstandsbusjes nodig en een M3 schroefdraadstang waarvan twee stukken van de juiste lengte worden afgezaagd.
Nadat de eenheden zijn gemonteerd kan men de printen elektrisch met elkaar verbinden. Met het bedradingsschema van figuur 6 als richtlijn zal dat geen probleem zijn! De acht aansluitingen zijn zo op de lange zijde van de print gegroepeerd dat de onderlinge bedrading tot een minimum beperkt kan blijven.

Figuur 6: De onderlinge bedrading.

Zes aansluitingen kunnen door alle printjes doorlopen. Men kan het beste zes lange ongeïsoleerde draden door de gaatjes van de +9 V, FEED-BACK, RESET, MASSA, 220 V en 220 V steken en deze op alle koperen vlakjes van de printen vast solderen.
Nadien kan men met korte draadstukken de uitgangen met de ingangen verbinden, de massa met het net koppelen en de FEED-BACK lus in orde maken.
De twee drukknoppen moeten tussen de massa en de IN- en RESET-aansluitingen van de eerste, meest linkse, print worden aangesloten.
Nadat ieder module provisorisch voorzien is van een gloeilamp kan men een netsnoer met de printencombinatie verbinden. Na het inschakelen van het net zal men in de meeste gevallen eerst op de RESET moeten drukken. Drukt men vervolgens even op de START, dan zullen de lampen van de printen van links naar rechts achtereenvolgens gaan oplichten. De brandtijden zijn uiteraard met de potentiometers in te stellen. Zoals reeds geschreven kan men een tweede lichtvlek in het systeem injecteren door nog eens op de START te drukken. Wat verder noodzakelijk is, is een flinke dosis verbeelding om de verschillende potentiometers zo in te stellen dat het leukste effect ontstaat!

BELANGRIJKE OPMERKING! De schakeling is rechtstreeks met de 230 V netspanning verbonden! Alle punten hebben een zeer lage impedantie ten opzichte van het net! Aanraken van de printen kan dus levensgevaarlijk zijn!

EXTRA SERVICE: DOWN-LOADEN VAN HET PRINTONTWERP
U kunt het ontwerpje van de print van deze nabouwschakeling uit onze Internet-site down-loaden. Het ontwerp werd gescand met een resolutie van 300 dpi en staat ter beschikking als TIF-file, LZW-compressie.
Deze file kan in ieder grafisch programma geopend worden en geprint op transparante folie. Gebruik hiervoor bij voorkeur een inkjet-printer!
Druk het ontwerpje af met de afmetingen die hieronder staan vermeld!
Nadien kunt U met dit transparant een stukje foto-gevoelige printplaat belichten.

AFMETINGEN VAN DE PRINT

8,1 cm bij 5,1 cm

OMVANG VAN HET TIF-BESTAND

76,5 kB

DOWN-LOADEN?

Klik hier!

Klik hier   ... en ga terug naar het begin van deze pagina
Klik hier   ... en ga terug naar de bouwbeschrijvingen van Vego
Klik hier   ... en ga terug naar het hoofd-menu van de Vego-site