Projekt 48b: LED Taschenlampe

Autoren:Audrey Nkounie, Sandrine Sime
Betreuer: Daniel Klein

Abbildung 1:LED Taschenlampe

Einleitung

Im Rahmen des Praktikums GET-Fachpraktikum ,der im Modul Mechatronisches System des Bachelorstudienganges Mechatronik ist es die Aufgabe,eine LED-Upgrade für eine Taschenlampe auf Basis eines Artikels vom Januar 2015 aus der Zeitschrift c‘t Make zu erstellen.Die Taschenlampe soll mit einem Mikrocontroller versehen werden, der sich so programmieren lässt, dass die Taschenlampe über eine Duo-LED den Ladestatus der Batterie anzeigt und über einen Taster verschiedene Modi wählbar sind. Darüber hinaus regelt der Mikrocontroller, wann die LED in den Low-Light- oder Stand-By-Modus wechseln soll und weitere kleinere Einstellungen. Die Ergebnisse dieses Projektes sollen während der Abschlusspräsentation in Form einer Messe vorgeführt werden, zusätzlich soll ein spektakuläres Video die Funktion visualisieren. Ziel des Beitrages ist, eine nachhaltige Dokumentation zu schaffen, welche die Ergebnisse festhält und das weitere Arbeiten am Projekt ermöglicht.

Erwartungen an die Projektlösung

• Lesen Sie den Artikel in c‘t Make: 1/2015 (S. 38ff).
• Planen Sie den Aufbau
• Beschaffen Sie die Bauteile
• Realisierung des Aufbaus
• Machen Sie ein spektakuläres Video, welche die Funktion visualisieren.
• Test und wiss. Dokumentation
• Live Vorführung während der Abschlusspräsentation

Schwierigkeitsgrad

Anspruchsvoll (**)

Projekt LED-Taschenlampe

Projektplan

Wir haben uns mit diesem Projekt vom 16.11.2018 bis 18.01.2019 beschäftigt. Folgender Abschnitt listet unsere zuvor geplante Durchführung des Projektes auf. diese Aufteilung findet sie sich in Abbildung 2.

Abbildung 2:Projektplan

Verwendete Bauteile

• 2 Keramik-Kondensator 100N
• 5 Widerstand, Metalloxidschicht, 68 Ohm, 0414, 2 W, 5%
• 2 Widerstand, Metalloxidschicht, 1,5 Ohm, 0414, 2 W, 5%
• 2 Spannungsregler, +3,3V, 0,1A, TO-92
• 2 Zenerdiode, 3,6 V, 0,5 W, DO-35
• 2 Schottkydiode, 60 V, 3 A, DO-201AD
• 2 IC-Sockel, 8-polig, superflach, gedreht, vergold.
• 3 Duo-LED, 8 mm, bedrahtet, 3-Pin, rt/gn, 90 mcd, 50°
• 2 MOSFET, N-CH, 100V, 10A, 48W, TO-251AA
• 1 Kupferlitze isoliert, 10M, 1x0,14mm², blau
• 1 Buchsenleiste 1x9
• 2 SMD-Power-Induktivität, PIS2408, Ferrit, 68µ
• 4 Vielschicht-Keramikkondensator 1,0µ, 20%
• 1 Miniatur-Drucktaster 0,5A-24VAC, 1x (Ein), bl
• 1 Kühlkörper, 19,1 mm, Alu, 8 °C/W, TO-220
• 1 Lochrasterplatine, Hartpapier, 50x100mm
• 1 Wärmeleitpaste, Metalloxydpulver, 5ml-Spritze
• 1 LP810 ARM-CORTEX-M0-LPC8100M021GN8FP
• 1 CP2102 USB to TTL USB UART ModuleSerial Converter-Red+Silver+black
• 1 YZ-L1 DIY 10w 110lm 6500K Cold White Light Module (9~10v)

Projektdurchführung

Ziel dieses Projekt ist es ein Taschenlampe aus Glühbirne in einer LED-Taschenlampe umzuwandeln. Die Power-LED versprechen einen geringeren Stromverbrauch trotz einer höherer Leuchtkraft. Zu diesem Projekt wurde einige Komfortfunktionen eingefügt nämlich eine Batterie status anzeige ,wo der Duo LED (erwähnt in der Bauteile Beschreibung )diese Rolle spielt dazu verschiedene Leuchtkraftstufen.

Diese Aufgabe wird durch einem 32-Bit-ARM- Prozessor erledigt,der sogennante LPC810 von NXP.Der LPC810 kann ,dank seiner konfigurierbaren Port- und Peripherie-Logik auch gleich die Aufgabe des Schaltreglers übernehmen.Ein Blick auf den Schaltplan (Abbildung 3) zeigt ,dass die Bauteile auf der rechten Hälfte bilden die Schaltstufe ,links sieht man den Bedienstaster,die Status-LED und die minimalistische Stromversorgung für den mittigen Controller. Um die Betriebsspannung für die Power LED zu erzeugen benötigt man einen Step-up-Konverter(Spüle,Schottky-Diodee und Mosfet IRLU 120N).

Abbildung 3:Schaltplan

Mechanische Aspekte:

Ergebnis

Abhängig vom Zustand der Batterie kann die LED zwischen verschiedenen Farben wechseln(rot,grün).Diese Farbenwechsel sind Signale für den Benutzer.Der User kann zum Beispiel dadurch schnell erkennen,wann er sich ein neue Batterie besorgen soll. Die aus dem entnommenen Artikel in c‘t Make: 1/2015 (S. 38ff) untere Tabelle listet alle dieser Farben und ihre entsprechende Bedeutung auf.

kurzes Drücken des Tasters	Anzeige des Batteriestatus,Aufwecken aus dem Standby-Modus
langes Drücken	Umschalten zwischen Low- und High-Power-Mode;einmaliges grünes Blinken beim Start, wenn der Selbsttesterfolgreich war
rotes Dauerblinken der LED	Fehler (z. B. Kurzschluss der Power-LED)
rotes Blinken	Batterie nahezu leer
rotes Dauerleuchten	Batterie sehr schwach
rotes/oranges Blinken	Batterie schwach
oranges Dauerleuchten	Batterie mäßig
oranges/grünes Blinken	Batterie gut
grünes Dauerleuchten	Batterie sehr gut, neu
grünes langsames Blinken	Standby-Modus

Zusammenfassung

Wenn man das Endergebnis dieses Projektes betrachtet und vergleicht es mit der Vorlage des Artikels in c‘t Make: 1/2015 (S. 38ff)., lässt sich von einem erfolgreichen Projekt sprechen. Zwar lässt sich die LED Taschenlampe noch weiter verbessern. Um die noch einfacher zu benutzen,könnte man einen dunkler Detector mit Hilfe eines Operationsverstärkers in der Schaltung einbauen. Aber die Funktionalität ist grundsätzlich gegeben. Gegenüber der Vorlage besteht bei dieser dieser Arbeit sogar der positive Aspekt, dass der Benutzer schnell und einfach erkennen kann,wann die Batterie schwach ist .

Quellen

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