Beleuchtung an Modellen ab 1:144

[odlanair]

Hallo in die Runde,

in meinem Wettbewerbsthema habe ich am Modell eines Airliners im Maßstab 1:144 (W2012BB-A320-214-Revell-Airline-S7)
eine möglichst vorbildgetreue Beleuchtung eingebaut.

In diesem Beitrag möchte ich etwas mehr auf die Möglichkeiten eingehen,
die uns die derzeitige Elektronik im Amateurmaßstab bietet.

Die folgenden Hinweise stellen meine persönliche Lösung dar und
können als Anregung für eigene, nichtgewerbliche Aktivitäten genommen werden.
Es gibt natürlich viele weitere Möglichkeiten derartige Funktionen umzusetzen.

 

[odlanair]

Bei einem früheren Modell (2011) habe ich mich an Lichtleitern versucht.

Im Modellbau häufug eingesetzt werden:

• Perlonfaden (Angelschnur, Perlenfaden oder wie auch immer) - links d 0,5 mm,
• Lichtleitfasern aus den Deko-Faserlampen, Weihnachtsbäumen etc. - in der Regel das gleiche Material - mitte d 0,3 mm,
• gezogene transparente Gußäste aus den Bausätzen - rechts d von 0,3 bis 0,7 mm
• Glasfasern

Diese Lichtleitkabel (LL) funktionieren nach dem Prinzip der Totalreflektion des Lichtes
an den Übergängen aus dem transparenten Material zu Luft.
Ein in die Faser eingestrahlter Lichtstrahl kann im Normalfall die Faser nur am anderen Ende verlassen.

Problematisch wird es meist, wenn die Faser mit Klebstoffen in Berührung kommen.
Die Brechungsindizes an der Grenzschicht verändern sich möglicherweise so,
daß die Totalreflexion nicht mehr möglich ist, das Licht wird aus dem LL gestreut.
Andererseits kann die Oberfläche des LL durch den Klebstoff angelöst werden. Auch dann wird die Lichtleitung vermindert oder verhindert.

Weiterhin ist es im Modell häufig notwendig, im Verlauf des LL starke Richtungsänderungen vorzunehmen bei kleinen Biegeradien.
Kleine Biegeradien führen zu Mikrorissen im LL (sichtbar an milchiger Verfärbung) oder zum Bruch der LL.
Das Material ist häufig auch recht spröde.

Schwierig ist auch die Einkopplung des Lichtes aus einer LED in die Faser(n).
Der Lichtaustritt erfolgt auf einer sehr kleinen Fläche stark gerichtet.

 

[odlanair]

Als Lichtquellen stehen uns recht kleine Lichtemitterdioden LED zur Verfügung.



Diese LED gehen bei richtigem Einsatz fast nicht kaputt, die Lebensdauer sollte die des Modells übersteigen.

Links im Bild LED in SMD-Bauform 0401 mit Anschlußdrähten (verdrillt d 0,2 mm) vorkonfektioniert.

Den Draht kann man um fast jede "Ecke" biegen, möglichst nicht zu oft an der gleichen Stelle hin- und herbiegen.

 

[odlanair]

Bei Gegenüberstellung der beiden Möglichkeiten Lichtleiter und SMD-LED (vorkonfektioniert) fällt mir kein Vorteil der LL ein.

Dagegen Vorteile der LED:

• Vorkonfektionierung - kein direktes Löten an der LED
• sehr kleine Bauform der LED - 0,4 x 0,4 x 1 mm
• sehr dünne, gut biegbare Drähte

Damit steht für mich fest, womit ich im Maßstab 1:144 arbeite.

 

[Whisky Papa]

Mehr - mehr - mehr!!!

Schaltungen, Einbauvarianten, usw.

 

[odlanair]

Die Lichtquellen sind somit geklärt,

wir brauchen eine Elektronik, um sie anzusteuern.

Dazu stehen uns verschiedene Bauelemente zur Verfügung:



Die obere Reihe zeigt die vielfach bekannten Bauelemente in recht robuster Größe.

Wenn wir uns die Platzverhältnisse im Rumpfinneren eines Airliners 1:144
vergegenwärtigen (Durchmesser innen ab ca. 18 mm) so stoßen wir damit an Platzgrenzen, auch der Aufbau auf Lochraster funktioniert nicht mehr.

Es bleibt nichts weiter übrig, als zu SMD-Bauformen zu wechseln (untere Reihe)

 

[odlanair]

Für die verschiedenen Blinklichter am Flugzeug gibt es nur Grundregeln, wie sie zu blinken haben.

Verschiedene Hersteller wie Airbus haben eigene Blinksequenzen (der Doppelblitz), die die räumliche Orientierung erleichtern.
Andere Herstellen lassen unregelmäßig blinken (Boeing B737 alte Generation) oder haben eigene feste Sequenzen (B737 NG, B757,767).

Wir werden auf jeden Fall
weiße Strobes, meist an beiden Flächenenden seitwärts blitzend und
weiße Strobes einzeln am Heck oder doppelt an den Flächen nach hinten blitzend,
rote (seltener weiße) Beacons auf und unter dem Rumpf blinkend

elektronisch ansteuern müssen.

Das heißt, wir brauchen in der Regel vier Blink/Blitzausgänge für unsere LED.

 

[odlanair]

Die folgende Schaltung ist durch die Verwendung eines programmierbaren Schaltkreises
des ATtiny 13, recht kompakt herstellbar.



Zur Beschreibung:

Der Schaltkreis wird so programmiert, daß er die Blinksequenzen möglichst universell wiedergeben kann.
Die Ausgänge (Pin 2,5,6,7) werden mit Transistoren "verstärkt", damit höhere Ströme für die LED's geliefert werden können.
Der Schalter am Pin 3 des ATtiny stellt die Blinksequenz um, im Endeffekt wird dort eine Drahtbrücke gesetzt.

Werden mehrere LED's an einem Ausgang benötigt, so müssen diese einzeln über Widerstände geführt werden, siehe Pin 6 (T 2).

Soweit also kein Hexenwerk...

 

[odlanair]

Die Blinksequenz muß dem ATtiny 13 einprogrammiert werden.
Diese Schaltkreise sind kleine Microcontroller, denen ein Programm eingegeben werden muß,
um sie zum Leben zu erwecken.

Das hört sich kompliziert an, ist nach kurzer Lernphase durchaus machbar.

Dazu habe ich eine Test/Programmierschaltung auf Lochrasterplatte aufgebaut.



Also die untere Platine im linken Teil enthält einen ATtiny 13 im DIL-Sockel zum testen,
damit die Sache mit den blanken Wurstfingern beherrschbar ist.

Im rechten Teil ist eine "Fassung-Kontaktleiste" parallel zum DIL-Sockel angeschlossen.
Ganz rechts außen ist der Verbinder zum eigentlichen Programmiergerät aufgelötet.

Dieses Programmiergerät mySmartUSB MK2 (oben im Kästchen) wird über USB an den Computer angeschlossen und
leistet dann die Vermittlungsarbeit.

Wir brauchen nun nur noch eine Programmsoftware, ich habe die BASCOM-DEMOVERSION verwendet.

 

[odlanair]

Jedem ist freigestellt, mit welcher Hard- und/oder Software er die Microcontroller programmiert.
Es gibt unterschiedliche Wege, wie das Programm geschrieben werden kann - "schnell und dreckig" oder mit vielen Tricks und Kniffen.

Auch ist die Nutzung der ATMEL-Prozessoren nicht zwingend,
es gibt Alternativen z.B. PIC-RISC-Controller, die ebenfalls selbst programmiert werden können.

 

[odlanair]

Zum vorläufigen Abschluß noch ein Foto der selbstgezeichneten und selbstbestückten Leiterplatte:



Die Abmessungen dieser Version (nur drei Ausgänge) ist 27 x 15 mm und bei doppelseitiger Bestückung ca. 5 mm dick.
Die Version mit o.g. Schaltung ist auf Leiterplatte 29 x 15 mm untergebracht.

Die Rückseite enthält alle Vorwiderstände für die ständig leuchtenden
Lampen (rot/grün, weiß, alle möglichen Scheinwerfer, Logolichter etc.),
insgesamt 12 freie Widerstände (Anschlüsse).

 

[odlanair]

Die Platine ist somit der "Knotenpunkt" für alle Beleuchtungsanschlüsse.

Wie das im Modell aussehen kann, sieht man hier:



In Bildmitte neben der Klammer etwas verpackt ist die Platine, alle Blink-LED sind angelötet.
Die noch offenen Strippchen am Rumpf werden auf der Rückseite angelötet.

Die Platine sitzt dann mittig auf der Fläche im Rumpf.

Aus dem Modell heraus müssen nur zwei Anschlüsse geführt werden,
die die Stromversorgung sichern.
Das kann über das Fahrwerk geschehen oder wie im Baubericht über den Ständer des Modells.
Im Ständerfuß/Bodenplatte sind dann Batterien und Ein/Ausschalter eingebaut.

 

[odlanair]

Mit dem kurzen Überblick hoffe ich, Anregungen für eigene Aktivitäten geliefert zu haben.

Es würde mich freuen, bald andere Lösungen oder Nachbauten hier im Forum zu finden.

 

[odlanair]

Mehr - mehr - mehr!!!

Schaltungen, Einbauvarianten, usw.

Noch mehr?

Bald auf diesem Kanal...

 

[B.L.Stryker]

Ersteinmal eine Super Sache, einen eigenen Thread für die Beleuchtung aufzumachen. Aber für mich als Elt-Laie stellt sich schon die Frage, wie ist die Testplatine aufgebaut, um ja wahrscheinlich das Modul zu programmieren und wie und mit welcher Ausrüstung kann die endgültige Platine geätzt werden?

Vllt. kannst du darauf noch eingehen?

Gruß Björn

 

[EDCG]

... wie und mit welcher Ausrüstung kann die endgültige Platine geätzt werden?

Die Anfertigung einer einfachen Platine ist kein Hexenwerk.
Das kupferkaschierte Trägermaterial wird gründlich gereinigt / entfettet (z.B. mit Scheuermilch).
Dann wird das Platinenlayout auf die Kupferseite aufgebracht. Für ganz einfache Layouts kann
man das mit einem wasserfesten Filzstift zeichnen. Für IC-Sockel, Leiterbahnen usw. gibt es auch
entsprechende Aufreiber. Dann löst man ein paar Brocken Eisen-III-Chlorid in warmem Wasser in
einer flachen Schale (z.B. Fotoschale) und packt die Platine hinein bis das Kupfer zwischen den
Leiterbahnen verschwunden ist und man nur noch das Trägermaterial sieht. Dann die Platine
entnehmen, abspülen, die Abdeckung der Leiterbahnen entfernen (Filzstift mit Verdünnung,
Aufreiber mit Scheuermilch), Löcher bohren und fertig.

 

[odlanair]

@EDCG,

anders habe ich es nicht gemacht,
bei den kleinen Platinen in geringer Stückzahl ist selber zeichnen vertretbar.

Die Leiterzüge sind bei SMD-Bauelementen recht schmal.
Habe Staedler Lumocolor (F) oder Edding 140 verwendet, wasserfest, dünnste Ausführung, 0,5 mm glaube ich, jeweils.

Die Stifte sollten vorher auf einem Reststück auf Ätzbeständigkeit getestet werden,
gerade bei anderen Herstellern ist das nötig.

Wichtig ist, die Ätzlösung wirklich warm zu verwenden.
Ich habe dazu kleine Gläser (Marmelade etc.) ineinander gestellt, das Äußere mit kochendem Wasser aufgefüllt,
im Inneren war die zimmerwarme Lösung drin, die sich dann auf etwa 40 °C aufwärmt.
Platine leicht bewegen ist auch gut.
Der Ätzvorgang ist kürzer, dünne Leiterbahnen werden besser ausgeätzt, ohne daß die Beschichtung sich löst.

Vorteil der SMD - sehr wenige Löcher (hier 2 Stück) sind zu bohren.

 

[EDCG]

Die Leiterzüge sind bei SMD-Bauelementen recht schmal.
Habe Staedler Lumocolor (F) oder Edding 140 verwendet,
wasserfest, dünnste Ausführung, 0,5 mm glaube ich, jeweils.

Bei so feinen Leiterbahnen nehme ich gerne Aufreiber. Die Gefahr
von ungewollten Unterbrechungen / Verbindungen ist da geringer.
Die Filzstiftmethode verwende ich eher für derbere Leiterbahnen
ab 1mm Breite.

 

[odlanair]

Zur Test-/Programmierplatine in #9

Da ist auf Lochraster die gezeigte Schaltung aufgebaut, die Pins und Bauelemente also mit Schaltdraht verlötet.
Damit man noch etwas flexibel ist, sind die Pins am Schaltkreissockel mit Steckfassungen verbunden,
deshalb der Drahtverhau direkt am Sockel.

Zum Testen reicht die DIL-Ausführung des ATtiny.
Des Schaltkreis kann prinzipiell in der Leiterplatte programmiert werden, ohne auszulöten.
Stichwort ISP (in circiut serial programming), bei SMD wird das auf der Platine zu popelig.

Deshalb führen die gelben Drähtchen 1:1 vom DIL-Sockel zu den vergoldeten Leiterzügen (rechts), auf die der SMD gelegt wird.

Der Programmcode wird dann vom Computer in den SMD-Prozessor (natürlich dann ohne den DIL-Prozessor im großen Sockel) geladen, dauert ein paar Sekunden,
während ich den SMD auf die Kontakte drücke.
Professionelle Sockel für die SMD-Bauelemente sind richtig teuer, deshalb diese Bastellösung.

 

[odlanair]

Bei so feinen Leiterbahnen nehme ich gerne Aufreiber. Die Gefahr
von ungewollten Unterbrechungen / Verbindungen ist da geringer.

Bin interessiert - wo gibt es die?