Eigentlich ist der Rummel um selbst aufgebaute Seilsysteme mit 12 V Halogenlampen ja schon ewig vorbei. Und auch das Gezappel von Laserpointern sehe ich während der PowerPoint-Präsentation eines wichtigen Schlipsträgers in unserem Elektronikkonzern kaum noch. Eines aber ist sowohl in den eigenen vier Wänden, als auch in der Firma immer noch topaktuell - das Thema `billig`. Da liegt es doch ganz nahe, diesen alten Gerätschaften durch eine extrem billige Elektronik zu neuem Glanz zu verhelfen: Eine Laserpointerfernbedienung für Seilsysteme mit 12V Halogenlampen.
Um eine Elektronik billig zu machen, verwendet man am besten Bauteile die absolute Massenware (geringer Stückpreis) sind und gerade so den Anforderungen gerecht werden. Außerdem sollte darauf geachtet werden, dass nur wenige unterschiedliche Bauteile zum Einsatz kommen, das verringert den logistischen Aufwand. Dann sollten natürlich auch die Anzahl der Bauteile (Bestückungskosten, Fertigungszeit) sowie der Platzbedarf der Schaltung und deren Komplexität möglichst gering sein, um das Ganze am liebsten auf eine klitzekleine, einseitig beschichtete Hartpapierleiterplatte (Materialpreis pro Fläche) zu bekommen. Wenn man dann noch auf Berechnungen und CAD verzichtet, die Schaltung auf Papier kritzelt, das Layout mit Tusche zeichnet und den Prototyp nur groben Tests unterzieht, lassen sich zusätzlich die Entwicklungskosten drücken. Die Ingenieure im Fernen Osten können das ganz gut. Ich hab's auch mal probiert, und dabei kam das vorliegende Beispiel heraus. Es handelt sich bei der Schaltung nur um den Empfängerteil, denn der Sender sollte in Form eines Laserpointers schon vorliegen.
(Hinweis der Redaktion: Der Kaffefleck gehört dazu. Ein gutes Elektronik-Buch erkennt man an seinen Lötkolben-Brandflecken, ein Schaltplan kommt entweder direkt aus der Entwicklung, dann hat er Flecken; oder er wurde sogfältig nachgezeichnet, dann hat er Übertragungsfehler. Also lieber original mit Flecken als mit zeitlichem Abstand gezeichnet.)
Die
Idee beruht darauf, dass sich zwei dicht beieinander liegende
lichtempfindliche Widerstände, beide auf die gleiche Umgebungshelligkeit
einstellen. Weil der dünne Strahl eines Laserpointers aber immer nur
einen LDR und nicht beide gleichzeitig treffen kann, wird dessen
Widerstandsänderung als Eingangssignal verwendet. D2 und D1 lassen nur
positive Spannungsänderungen zu, die beim Auftreffen des Lichtstrahls
entstehen, während C2 und C3 den Gleichspannungsanteil herausfiltern. Je
nachdem welcher LDR nun vom Laserstrahl getroffen wird, entsteht so ein
positiver oder negativer Impuls am Ausgang des ersten OpAmp, der als
Differenzbildner geschaltet ist. Mit diesem Impuls wird der
Schmitt-Trigger OpAmp 2 ausgelöst, der wiederum den Thyristor für die
Halogenlampe steuert. Wegen der unsymmetrischen Versorgungsspannung der
OpAmps, bekommen sowohl der Differenzbildner über den Impedanzwandler,
als auch der Schmitt-Trigger die halbe Versorgungsspannung als Referenz.
Da
es sich bei den Halogenlampen-Seilsystemen meistens um eine
Wechselspannung irgendwo über 10 V handelt, muss diese über die Diode D3
und den Elko (unterdimensioniert, weil billiger) mehr schlecht als
recht „gleichgerichtet" werden und wird dann immer noch stark pulsierend
der Schaltung zugeführt. Weil aber die ganze Schaltung ihre Signale
relativ zur Versorgungsspannung verarbeitet, wirkt sich das kaum aus.
Grobe Tests am rasch zusammengelöteten Prototypen, zeigten eine überraschend hohe Störfestigkeit gegenüber verschiedensten Umgebungshelligkeiten und auch die Höhe der Wechselspannungsversorgung darf starken Toleranzen unterliegen.
Sparen ließe sich übrigens immer noch etwas:
D1, D2 und D3 könnten vielleicht durch die billigere 1N4148 ersetzt
werden, oder R7 und R8 durch den schon vorhandenen 150 kOhm-Typ. R10, R1
und R2 könnten evtl. auch gleiche Werte haben. Und billigere OpAmps und
Thyristoren als die vorgeschlagen Typen gibt es allemal. Ein Poti (R9)
ist viel zu teuer und sollte unbedingt durch Festwiderstände ersetzt
werden, sobald die Schaltung abgeglichen ist, oder eine Berechnung des
Schmitt-Triggers vorliegt. Im Idealfall, käme dann eine Stückliste mit
nur 10 unterschiedlichen Bauteilen heraus!
Das Zielen mit dem
Laserpointer muss etwas geübt werden. Aber wenn man zu den wirklich
Wichtigen in einem Konzern gehört und ständig am Präsentieren und
Herumlasern ist, dürfte das kein Problem sein. Luke Skywalker hätte
jedenfalls seinen Spaß an der Schaltung.
Zwei Tipps von Nornert Renz
1. OP3 kann eingespart werden, da der Innenwiderstand
des Spannungsteilers in der Nähe der Widerstandstolerenzen bei den 150k
liegt. Symmetrisch ist die Schaltung ohnehin nicht, da die
Eingangswiderstände bei + und - nicht gleich sind.
2. C2 und C3 können sich nur noch über die Leckströme von D2 und D3
entladen, die Funktion ist also nicht garantiert, gerade wenn es kühler
wird. Fatal wird es, wenn die Schottkys durch PN-Dioden ersetzte werden
(1N4148..). D2 und D3 sollten mit je einem Widerstand im MOhm Bereich
überbrückt werden. Mit 4,7MOhm wären das dann bei 100nF z.B. T= 0,47
Sek. für die Zeitkonstante.