Einfache LED-Lichtorgel bauen, aber wie ?

[MrSwagPresident]

Hallo,

ich habe eine etwas ausführlichere Frage. Wer darauf keine Lust hat kann direkt hier aufhören zu lesen

Ich möchte mein Zimmer etwas „tunen“. Ich hatte an ein paar schöne LED-Lichteffekte gedacht. Da ich sehr gerne und extremst häufig Musik hören kam ich schnell auf die Idee einer Lichtorgel.
Leider ist mein Elektronik-Wissen nicht sonderlich groß (ich bin noch Schüler).

Jetzt die eigentliche konkrete Idee:


Eine Lichtorgel, die …

-ich entweder an meinen Verstärker anschließen kann (Signal durchschleifen damit es auch an LS kommt) oder direkten Anschluss an meine Soundkarte des PCs (mögliches Problem ?! Weiter unten).

-möglichst einfach gebaut ist (wenige Komponenten), 1 Kanal reicht, also Ausschlag entweder bei Bass mit einem Tiefpass oder genereller Ausschlag am bestimmter „Lautstärke“, sprich bei ausreichendem Eingangssignal.

-mindestens 3 High-Power-LEDs mit Storm versorgen kann.

-regelbar ist (regelbare Empfindlichkeit)




Ich habe schon viel gegoogelt jedoch habe ich bis jetzt noch keine für mich geeignete Anleitung bzw. keinen guten Schaltplan gefunden.

Von der Grundidee denke ich muss man mit einem oder 2 Transistoren (Darlington-Schaltung) arbeiten (Bild weiter unten). An den Basisstromkreis kommt der Verstärkerausgang und an den Kollektorstromkreis dann die LEDs. Wenn das Signal des Verstärkers stark genug ist steuert der Transistor durch und die LEDs leuchten passend zur Musik. (mit Tiefpass passend zum Bass ?!)

Ist diese Grundidee soweit richtig und durchsetzbar ?





Falls ja bitte hier weiterlesen, sonst ist das hier eh unnütz


Jetzt kommen die Fragen zum genauen Schaltplan und der Komponentenauswahl:


-ich bin im Moment für einen Anschluss an den Verstärker, da das Signal der Soundkarte viel zu schwach sein sollte, oder?

-wie müsste ein geeigneter Schaltplan aussehen? Reicht es einfach das Kabel vom Verstärker an die Basis des Transis mit vorgeschaltetem Poti (für Empfindlichkeitsregelung) zu hängen und an den Kollektor dann die LEDs (mit Vorwiderstand). Emitter wäre dann Masse und am Kollektor würde ich mit wahrscheinlich 9V arbeiten. ODER reicht die Verstärkung des Transis nicht aus und ich bräuchte beispielsweise eine Darlington-Schaltung (wie gesagt, nur wenn nötig, da es so einfach wie möglich bleiben soll)

-was ist wenn das Ausgangssignal des Verstärkers nicht reicht um den Transi durchsteuern zu lassen ? Gibt es sozusagen auch hoch-empfindliche Transistoren die z.b. schon beim 0,5B oder so durchsteuern ?

-was ist wenn das Ausgangssignal des Verstärkers zu laut ist und jeder Ton die LEDs zum leuchten bringt ? Kann man das über ein vorgeschaltetes Poti an der Basis lösen ?

-wie ist ein Tiefpass konstruiert ?

-welcher Transistor ist geeignet?

-wie müsste man die Widerstände dimensionieren?



Meine Grundidee wäre bis jetzt wie folgt:


Link:http://www.directupload.net/file/d/3505 ... yu_jpg.htm

Ich danke allen im Voraus wirklich schon mal herzlichst für ihre Antworten. Ich bin echt seit Tagen am Grübeln. So viel Ahnung habe ich dann doch nicht

[stoske]

Da suchst du mit Google nach "LED Lichtorgel" und schaust dir die zahllosen
Schaltungen an die sich dazu finden lassen. Wenn du unbedingt basteln willst,
such' dir dort einfach das genehmste aus. Ich würde aber zu was Fertigem
raten, denn da gibt es für 30-35 Euro Produkte, die du für das Geld nicht selber
machen kannst. Oder du stöberst noch ein wenig, dann finden sich auch
professionellere Sachen für kleines Geld...

http://www.ebay.de/itm/Lichtorgel-KAM-L ... 1020439737

[Borax]

Ist diese Grundidee soweit richtig und durchsetzbar

Ja, bei ausreichender Lautstärke (also nur bei etwas mehr als Zimmerlautstärke). Sonst reicht (wie Du auch schon festgestellt hast) der Pegel nicht aus (<0.6V). Das Problem kann man per Vorverstärker beheben (je nach Vorverstärker reicht dann das Signal der Soundkarte auch), aber das wird dann schon aufwändiger (nur ein Transistor reicht dafür nicht). Vor allem, wenn Du damit 3 High-Power-LEDs ansteuern willst. Dafür ist schon ein Leistungstransistor nötig, und die brauchen halt hinreichend Pegel.

was ist wenn das Ausgangssignal des Verstärkers zu laut ist und jeder Ton die LEDs zum leuchten bringt ? Kann man das über ein vorgeschaltetes Poti an der Basis lösen ?

Ja. Aber dann in einer Spannungsteiler-Variante (nicht so wie auf Deinem Schaltplan)

welcher Transistor ist geeignet?

Für die 'Super-Einfach-Schaltung' ein BD135 o.ä.

-wie ist ein Tiefpass konstruiert ?

Im einfachsten Fall ein Widerstand und ein Kondensator

wie müsste man die Widerstände dimensionieren?

Hängt vom maximalen Eingangspegel ab (wie viel Watt des Verstärkers gehen an wie viel Ohm des Lautsprechers), von der Stromversorgung (12V wären für 3 High-Power-LEDs besser geeignet als 9V) und von den LEDs ab (Farbe).

[MrSwagPresident]

Erstmal vielen Dank für die schnelle und ausführliche Antwort

Ja. Aber dann in einer Spannungsteiler-Variante (nicht so wie auf Deinem Schaltplan)

Stimmt das hätte ich eigentlich merken sollen.

Für die 'Super-Einfach-Schaltung' ein BD135 o.ä.

Ok werd ich mal mal nach umsehen.

Im einfachsten Fall ein Widerstand und ein Kondensator

Wie müssen Widerstand und Kondesator ungefähr dimensioniert werden (Rechnung?!)?

Hängt vom maximalen Eingangspegel ab (wie viel Watt des Verstärkers gehen an wie viel Ohm des Lautsprechers), von der Stromversorgung (12V wären für 3 High-Power-LEDs besser geeignet als 9V) und von den LEDs ab (Farbe)

Also mein Verstärker bringt maximal 50W. Er steht bei mir immer so auf ca. 35 +-10%. Die Lautsprecher haben eine Impedanz von 8 Ohm und einen Gleichstromwiderstand von 6,3 Ohm. 12V sind kein Problem, werde ich dann wohl nehmen.

Ja, bei ausreichender Lautstärke (also nur bei etwas mehr als Zimmerlautstärke). Sonst reicht (wie Du auch schon festgestellt hast) der Pegel nicht aus (<0.6V). Das Problem kann man per Vorverstärker beheben (je nach Vorverstärker reicht dann das Signal der Soundkarte auch), aber das wird dann schon aufwändiger (nur ein Transistor reicht dafür nicht). Vor allem, wenn Du damit 3 High-Power-LEDs ansteuern willst. Dafür ist schon ein Leistungstransistor nötig, und die brauchen halt hinreichend Pegel.

Ok ich werde mich mal nach Vorverstärkern umsehen bzw. nach Schaltplänen für solche. Wie stark müsste das Signal denn ungefähr verstärkt werden ?


Außerdem hab ich mit der Weile folgenden Link gefunden: http://www.dieelektronikerseite.de/Circ ... torgel.htm Ich könnte mich ja hieran (nur grob) orientieren und halt Transistoren etc austauschen. Ich verstehe nur nicht ganz wofür hier C2 eingesetzt wird. Eine Erklärung wäre nett. Außerdem, warum werden 2 Transis verwendet ? Könnte man das auch mit einem lösen ? und vor allem, wie berechnen sich die Widerstände R1-R4 ? Das wären dann erstmal meine letzten Fragen.

Und nochmals vielen Dank

[Borax]

Also mein Verstärker bringt maximal 50W. Er steht bei mir immer so auf ca. 35 +-10%. Die Lautsprecher haben eine Impedanz von 8 Ohm

Ok. Damit kann man mal grob den maximalen Spannungspegel abschätzen: 20V (weil 20V/8Ohm =2.5A; und 2.5A*20V=50W)
Was der bei 35 +-10% abgibt: Keine Ahnung (ist nicht linear).

Ich könnte mich ja hieran (nur grob) orientieren und halt Transistoren etc austauschen.

Dieser Schaltplan ist schon mal ein guter Ansatzpunkt.

Ich verstehe nur nicht ganz wofür hier C2 eingesetzt wird. Eine Erklärung wäre nett.

Tiefpass. Siehe z.B. http://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass
C1 ist ein 'Kopplungskondensator'. Er lässt nur Wechselspannung durch. Und zwar in beide Richtungen - also vom NF Signal kommend als auch quasi 'rückwärts' wird dadurch verhindert, dass die 'Vorspannung' für T1 (dessen Basis liegt ja auch über R1 an 9V!) auf die NF Quelle 'zurückschlägt'. T1 wirkt hier als Vorverstärker. Steht zwar nichts dabei, aber ich würde mal schätzen, dass die Schaltung schon ab ca. 100mV schaltet (max. empfindlich eingestellt).

Außerdem, warum werden 2 Transis verwendet ? Könnte man das auch mit einem lösen ?

Man kann. Aber dann braucht es natürlich wieder mehr Pegel (siehe oben).

und vor allem, wie berechnen sich die Widerstände R1-R4 ?

Das führt (mir) jetzt zu weit, das zu erklären. Im Prinzip nach dem Ohmschen Gesetz. Selber einlesen.
Was hierbei auch sehr hilfreich ist, man kann solche Schaltungen simulieren. Hierzu gibt es von Linear Technology das Programm LTSpice (kostenlos!): http://www.heise.de/download/lt-spice-iv.html

[BrandyJr]

Außerdem hab ich mit der Weile folgenden Link gefunden: http://www.dieelektronikerseite.de/Circ ... torgel.htm Ich könnte mich ja hieran (nur grob) orientieren und halt Transistoren etc austauschen. Ich verstehe nur nicht ganz wofür hier C2 eingesetzt wird. Eine Erklärung wäre nett. Außerdem, warum werden 2 Transis verwendet ? Könnte man das auch mit einem lösen ? und vor allem, wie berechnen sich die Widerstände R1-R4 ? Das wären dann erstmal meine letzten Fragen.

C2 bildet zusammen mit R4 den Tiefpass. Hier mit einer Grenzfrequenz von ~338Hz.
C1 dient der Gleichspannungsentkopplung, damit die 9V nicht am NF-Eingangssignal anliegen und im ungünstigsten Fall den den Ausgang deines Verstärkers (oder der Soundkarte) zerstört.
Hier werden 2 Transistoren genutzt, um den Eingangswiderstand möglichst hoch zu halten. Das ist bei einem Line-Out (also unverstärkten Hifi-Ausgang) auch notwendig.
Mit einem Transistor wirst du das nicht umsetzen können, da besonders Leistungtransistoren einen eher geringen "Verstärkungsfaktor" besitzen und du somit relativ viel Strom aus dem Line-Out ziehen müsstest um nach dem Transistor genügend Saft für die High-Power LED zu haben.

//edit bzw. Zusatz: Ok, wenn man den Ausgang der Endstufe zum Einspeisen des Signals nutzt, könnte auch ein Transistor ausreichen.

[MrSwagPresident]

Hier mit einer Grenzfrequenz von ~338Hz

Wie berechnet sich diese Grenzfrequenz, bzw. wie verändert sie sich bei anderen Kondesator-/Widerstandswerte ? (Formel ?!)


Ich denke ich werde mich nun an diesem Schaltplan orientieren.

Der Anschluss erfolgt dann direkt an meinen Verstärker.


Nur noch ein paar letzte Fragen bevor es ans Basteln geht:

-T2 müsste ja ausgetauscht werden damit ich auch einen Kollektorstrom in der Größenordnung 0,9A steuern kann. T1 müsste eigentlich doch nicht getauscht werden, da hier ja eh nur der Basistrom fließt, oder?

-welcher Transi ist für T2 (und T1) zu empfehlen ?

-P1,R4,C2 und C1 können so dimensioniert bleiben, nur R1-R3 müssen angepasst werden, oder ? (Ich möchte ja mit 12V arbeiten)

[MrSwagPresident]

So ich bedanke mich erstmal für alle Antworten

Ich habe nun jedoch eine neue Idee bezüglich der Umsetzung einer möglichst einfachen Lichtorgel. (Bild im Anhang)

Die Spannung am Verstärker-Ausgang reicht locker um einen BC547B durchsteuern zu lassen. Deswegen ist meiner Meinung nach die einfachste Lösung, einfach einen Transi durchsteuern zu lassen sobald das Signal laut genug ist und am Kollektorstromkreis somit eine LED leuchten zu lassen. Ich muss nur einen geeigneten Transi finden, der mehr Strom am Kollektorstromkreis ab kann (möchte nachher Hochleistungsleds verwenden).

Klappt diese Schaltung soweit ? Ich habe es bis jetzt nur ähnlich testen können, da ich nicht alle Bauteile hier habe.

Falls ja, welcher Transistor ist hierfür geeignet ?
Er sollte folgende Kriterien erfüllen:

-maximal durchsteuern bei ca. 0,7V Basis-Emitter-Spannung (zur Not auch minimal höher, jedoch möglichst unter 1V)
-am Kollektorstromkreis mindestens 700mA (am besten wären 1A) bei 0,8V Basis-Emitter-Spannung bringen

Ich kenn mich mit Transistoren leider nicht so gut aus, deswegen wäre Hilfe nett

Zum besseren Verständnis des Bildes: P1 soll zur Empfindlichkeitsregelung dienen, R1 und C1 bilden einen Tiefpass und R3 ist der LED-Vorwiderstand.

[Achim H]

Bitte die erste Zeile mit den hunderttausend Strichen editieren, besser löschen. Diese wird als Wort erkannt. Dadurch wird die Seite bei mir überbreit dargestellt.

Die 12V Betriebsspannung solltest Du gegen eine 5V Spannung ersetzen.
Jeglichen Überschuss an Spannung müsste ansonsten der Led-Vorwiderstand verheizen. Das wären über 8 Watt @ 1A.

Vorwiderstand:
RVor = (5V - UCE - ULed) / ILed

Alternativ 3 Leds in Reihe betreiben:
RVor = (12V - UCE - ULed - ULed - ULed) / ILed

[BrandyJr]

Also, zur Berechnung des Tiefpasses kannst du mal in den oben verlinkten Wikipedia-Artikel hineinschauen. Da steht die passende Formel zum Tiefpass 1. Ordnung.
Auch hilfreich: http://www.electronicdeveloper.de/Filte ... RC_1O.aspx

Damit dein letzter Entwurf funktioniert, musst du einen relativ kleinen R1 wählen. Entsprechend groß wird dann aber passende C1.
Die Funktionsweise eines Transistors verstehst du? Hier gibt es einen Stomverstärkungsfaktor (im Datenblatt unter "hfe" oder "Small Signal Current Gain" zu finden).
Dieser ist das Verhältnis von Ic zu Ib
Wenn du den maximalen Kollektorstrom kennst, kannst den notwendigen Basisstrom berechnen.

Wenn du das hast, kannst du dir nie notwendige Signalspannung (vor dem Tiefpass) ausrechnen, damit über R1 und der Basis-Emitter-STrecke des Transistors der vorher berechnete Basisstrom fließen kann.

Der BD 681 ist ein Darlington mit einem hohen Verstärkungsfaktor (Lt. Datenblatt "Min. 750"), dafür hat man hier eine hohe Vbe (Basis-Emitter Spannung) von 2,5V. Über die müsste das Signal erstmal (mindestens) kommen...
Ansonsten, wenn keiner den idealen Transistor für diese Anwendung kennt, bleibt nur suchen (z.B. bei Reichelt) und die Datenblätter durchforsten.
//edit: Eventuell könnte noch ein MOSFET funktionieren, der bei geringer Gate-Spannung schaltet. Dann gibt es keinen Basisstrom. Allerdings kenne ich keinen entsprechenden Typ.

[MrSwagPresident]

Erstmals wirklichen herzlichen dank für die rege Beteiligung an meinem Thread

Die 12V Betriebsspannung solltest Du gegen eine 5V Spannung ersetzen.

Ich denke ich bleibe bei den 12V, da ich nachher eine wahrscheinlich 12V-LEDs verwenden werde. Sonst schalt ich 3-4 in Reihe. Spannung sollte also kein Problem darstellen.

Also, zur Berechnung des Tiefpasses kannst du mal in den oben verlinkten Wikipedia-Artikel hineinschauen. Da steht die passende Formel zum Tiefpass 1. Ordnung.
Auch hilfreich: http://www.electronicdeveloper.de/Filte ... RC_1O.aspx

Vielen Dank für den Link

Die Funktionsweise eines Transistors verstehst du? Hier gibt es einen Stomverstärkungsfaktor (im Datenblatt unter "hfe" oder "Small Signal Current Gain" zu finden).
Dieser ist das Verhältnis von Ic zu Ib
Wenn du den maximalen Kollektorstrom kennst, kannst den notwendigen Basisstrom berechnen.

Ja die Funktionsweise habe ich verstanden. Die meisten Transistoren bewegen sich da ja im Bereich um die 100. Dann bräuchte ich ja einen Basistrom, um nachher 700mA zu erreichen von 9 (da 100 ja nicht immer erreicht werden). Wie hoch ist denn der Strom an so einem Verstärkerausgang ?

Damit dein letzter Entwurf funktioniert, musst du einen relativ kleinen R1 wählen.

Welche Größenordnung ?

Wenn du das hast, kannst du dir nie notwendige Signalspannung (vor dem Tiefpass) ausrechnen, damit über R1 und der Basis-Emitter-STrecke des Transistors der vorher berechnete Basisstrom fließen kann.

Mit der Formel des ohm'schen Gesetztes sollte das doch gehen, oder ?

Und nochmal zu dem Transi: der Stromverstärkungsfaktor muss eigentlich gar nicht so hoch sein. Ein Verstärkerausgang sollte ja schon einiges liefern. Es ist mir eher wichtig, dass er einen Kollektorstrom von ca. 1A verkraftet und schon bei ca. 0,7V durchsteuert.

[Borax]

da ich nachher eine wahrscheinlich 12V-LEDs verwenden werde

Dann reichen die 12V wieder nicht. Du hast auch am Transistor ein wenig Verlust.

Die meisten Transistoren bewegen sich da ja im Bereich um die 100. Dann bräuchte ich ja einen Basistrom, um nachher 700mA zu erreichen von 9 (da 100 ja nicht immer erreicht werden).

Bei Leistungstransistoren eher weniger als 100. Bei kleinen Standard-Transistoren und geringem Strom eher 200-400

Wie hoch ist denn der Strom an so einem Verstärkerausgang ?

Sehr hoch Bei einem 8Ohm Lautsprecher und 50W sind es (wie oben ja schon angemerkt) 2.5A.

Weil 20V/8Ohm =2.5A; und 2.5A*20V=50W

Bei sagen wir mal 2W an 8 Ohm wären es dann immerhin noch: 0.5A (4V/8Ohm = 0.5A; 0.5A*4V=2W)

dass er einen Kollektorstrom von ca. 1A verkraftet und schon bei ca. 0,7V durchsteuert

Der von mir oben schon erwähnte BD135 verträgt bis zu 1.5A. Dann braucht er aber auch einen Kühlkörper.
Das mit den 0.7V kannst Du gleich vergessen. Ein Leistungstransistor fängt da gerade erst an... dann fließen ein paar Milliampere. Außerdem hast Du auch noch Verluste wegen dem Tiefpass.
Hier mal eine solche (fertig dimensionierte und simulierte Schaltung):

1-TransistorLichtorgel1.png (8.24 KiB) 10573 mal betrachtet

Die Diode ist notwendig, weil sonst die Basis des Transistors bei höheren Verstärkerleistungen zu stark in den negativen Bereich kommt (unter -5V) und das macht so ein Transistor nicht lange mit.
Bei maximaler Empfindlichkeit (Poti voll aufgedreht) bringt diese Schaltung bei 4V NF Eingangsspannung (gemeint ist hier die Spitzenspannung - das entspricht einer RMS Spannung von etwa 2.8V) knapp 1A Strom für die Dioden (Basisstrom ist dann übrigens 13mA) ebenfalls als Peakstrom (RMS ist es rund 0.4A). Das gilt bei einer Frequenz von 0-70Hz. Bei 100Hz sind es schon nur noch 0.8A Peak und 300mA RMS. Bei 150Hz ergeben sich 300mA Peak und 100mA RMS. Bei 200Hz praktisch 0.
Die 'Minimalspannung' liegt bei etwa 1V (Peak). Dann fließen etwa 50mA durch die LEDs.

[MrSwagPresident]

Auch vielen Dank für diese Antwort.

Leider habe ich mich in der Zwischenzeit umentschieden.

Ich möchte weg von den Transistoren und habe ein wenig gegoogelt. Schließlich bin ich auf Thyristoren gestoßen. Diese werden z.B. auch in einem Lichtorgel-Bausatz von Conrad eingestzt. Die Grundfunktion ist ja relativ einfach und schnell verständlich.

Hier übrigens der Schaltplan von Conrad: http://www.produktinfo.conrad.com/daten ... torgel.pdf

Der Aufbau ist ja ähnlich wie bei meinem, nur mit Thyristoren statt Transistoren. Mir erschließt sich die Funktion zweier Bauteile nur nicht ganz.
Einmal des NF-Überträgers (warum ist LS+ nicht direkt am Gate angeschlossen?)
und zweitens der Spule mit den 2 Kondesatoren hinter der Spannungsquelle.

Weiterhin wird in manchen Schaltungen ein Thyristor, in anderen an gleicher Stelle ein Triac verwendet. Warum ?

Wenn mir jemand diese 3 Frage noch beantworten könnte wäre ich wunschlos glücklich und könnte mich endlich ans Basteln machen

PS: Ja ich weiß, dass hier mit Wechselspannung gearbeitet wird. Dies ist weiterhin nicht schlimm sondern für mich sogar eher von Vorteil.

PPS: Hier nochmal ein ähnlicher Schaltplan: http://www.ds-electronics.de/index.php? ... view&id=85

[Borax]

Ich dachte Du wolltest was mit LEDs machen?
Dann halt nicht...

[MrSwagPresident]

Ich dachte Du wolltest was mit LEDs machen?

Schließt sich ja gegenseitig nicht aus. Ich habe hier noch 4 Hochleistungsleds mit eingebautem Brückengleichrichter, die man dann auch an Wechselspannung betreiben kann. Das sollte also kein Problem werden

[t_schulz]

Hallo,

Die Spule mit den Kondensatoren ist ein Netzfilter.
Das Dimmen mit Thyristoren basiert auf dem Abschneiden von Teilen der Sinusschwingung. Das erzeugt Oberwellen, die von benachbarten Geräten und Netzbetreibern nicht so toll gefunden werden. Daher werden die gefiltert.

Der Übertrager entkoppelt die LS- Leitungen von den 230V. Glaub mir, Du möchtest keine 230V auf dem LS.

Ich werde keine weiteren Tipps zu 230V Schaltungen abgeben, da ich denke, dass eine Niederspannungslösung ungefährlicher ist und zur Erarbeitung der Thematik geeignet ist.

In der Richtung mische ich mich dann wieder ein.

LG
Thomas