dead or alive ? - Batterie Indikator LED für 9V - Anleitung

[helferlain]

Hallo,

in vielen Beiträgen zum Thema E-Gitarren-Elektronik wird die Angst der Gitarristen vor akutem Stromausfall in der Gitarre erwähnt. Das wäre tatsächlich unangenehm. Deshalb habe ich nach einer einfachen, preiswerten und nachbausicheren Schaltung gesucht, die mir Auskunft über die Batterieladung erteilt. Das war gar nicht so einfach aber letztendlich habe ich auf dieser Seite:

http://electroschematics.com/993/9volts ... indicator/

folgende Schaltung gefunden:

battery-indicator.gif (4.33 KiB) 7471 mal betrachtet

Der Bauteilaufwand liegt bei ca. 2-3 EUR !!!

Zur Erklärung:

Diese Schaltung wird mit einem Taster betätigt. Daraufhin leuchtet eine grüne LED wenn an der Batterie mehr als 6,9V anliegen und eine rote LED wenn es weniger als 6,9V sind. Man kann auch zweifarbige LEDs benutzen. Dabei ist zu beachten dass die LED eine gemeinsame Anode ( Richtung [+]Pol ) und getrennte Kathodenausgänge ( Richtung [-]Pol ) haben.

Die Schaltschwelle wird von der Zenerdiode bestimmt. Diese Diode lässt Bauartbedingt ab einer gewissen Spannung einen Strom fließen. In dieser Schaltung ab 6,2V, dazu kommen noch 0,7V verursacht durch den restliche Schaltungsaufbau.

Möchte man also die Schaltschwelle verändern muss man nur eine andere Zenerdiode auswählen. Ich habe die Schaltung doppelt aufgebaut und parallel geschaltet. Einmal mit einer 6,2V Zenerdiode und eine weitere mit einer 6,8V Zenerdiode. Die 6,8V Diode schaltet bei einer etwas höheren Spannung, dadurch habe ich 3 Anzeigen:

GRÜN+GRÜN: Batterie ist neu und voll
GRÜN+ROT: Batterie nähert sich dem Ende
ROT+ROT: Batterie muss ersetzt werden

Im Schaltplan findet sich die Angabe C945. Damit ist ein Transistor der Baureihe BC547 bis BC549 gemeint. Ich habe den BC547C verbaut, es werden 2 Stück pro Schaltung benötigt.

[helferlain]

AUFBAU

Das ganze ist in einer halben Stunde zusammengelötet. Da im Elektronikfach kein Platz für eine weitere Platine ist habe die Schaltung frei aufgebaut.

Diese Teile werden benötigt:


Der Aufbau erfolgt zunächst in der gleichen Anordnung wie auf dem Schaltplan. Zuerst am linken BC547 die beiden Widerstände an Pin 1 anlöten:


Die Beiden BC547 werrden über den 47k Widerstand verbunden, der Widerstand wird platzsparend gefaltet:


Die beiden 330Ohm Widerstände zu den einzelnen LEDs sind angelötet und der 47k Widerstand in Richtung Zenerdiode


Jetzt noch die Zenerdiode und der 10k Widerstand Richtung Masse. Alles schön platzsparend gefaltet und die Verbindungen kurz halten. Die Anordnung des Schaltplanes ist hier noch gut zu erkennen


Die Flache Anordnung braucht zuviel Platz, deshalb wird die Schaltung "zusammengerollt" Aufpassen dass dabei kein Kurzschluss entsteht!


Die LED wird angelötet, die Massedrähte verbunden und geeignete Anschlüsse für [+] und [-] herausgeführt.


HINWEISE

Die korrekte Pinbelegung der Transistoren aus dem Datenblatt ersichtlich, das gibts als Download im WWW, zum Beispiel bei Elektronikversandhäusern.

die Zenerdiode hat eine Markierung an der Kathodenseite. die Markierung, meist ein umlaufender Ring entspricht im Schaltbild dem Querstrich auf der spitzen Seite des Dreiecks.

Wie man überall lesen kann sollten LEDs NIEMALS OHNE VORWIDERSTAND betrieben werden. Sie sterben sonst eine schnellen, leisen Tod. Ein kleines "knistern" und das wars. Ich weiß das. Ich habs erlebt...

Nochmal als kleines Rechenbeispiel: Für die Bauteile in doppelter Ausführung (incl 2 Taster weil ich mich nicht für einen entscheiden konnte) habe ich im Elektronikladen um die Ecke 4,80 EUR bezahlt. Eine Stunde später nochmal 2 LEDs für 1,80..., damit die teuersten Bauteile in dieser Schaltung.

Ich habe Zweifarb-LEDs eingesetzt. Welcher Anschluss rot oder grün ist muss man ausprobieren (Vorwiderstand!). In meinem Fall war die LED jeweils auf der roten Kathode / Seite etwas abgeflacht. Der längste Pin ist immer die Anode ( [+]Seite ).

Die fertige Doppelschaltung habe ich einer kleinen Form in Epoxidharz vergossen. Die LEDs habe genügen Überstand um sie passend hinzubiegen. Foto folgt.

Viel Spaß beim nachbauen, es funktioniert!

Grüße
h.

[capricky]

Wichtig wäre zu wissen, welche Stromaufnahme denn die fertig eingebaute Schaltung hat. So wäre der Nutzen irgendwo zwischen paradox bis zweifelhaft, wenn damit beispielsweise ein Impedanzwandler (Buffer) mit einer maximalen Stromaufnahme von 1mA überwacht wird, wärend der "Wächter" selbst 10mA verbraucht. Das verkürzt dann die Lebensdauer der Batterie um den Faktor 10. Die genannten Werte sind durchaus realitätsnah. Bitte mal nachmessen!
"Tuningmaßnahme" wäre probeweise die Vorwiderstände (Einstellregler) der Leds zu erhöhen, so daß die Leds mit geringst möglichem Strom betrieben werden können.

capricky

edit: ok, ich habe den "Testertaster" übersehen, also keine Dauerstromentnahme.

[helferlain]

Gut das wir einen Taster verbaut haben. Die Frage nach der Stromaufnahme lässt sich nämlich gar nicht so leicht beantworten. Ich habe hier nur eine 9V Batterie und ein Multimeter.

1. Versuch: Multimeter auf Strommessung (A), in Reihe zur Schaltung: 0,5mA. Allerdings leuchten die LEDs dabei nicht, ich möchte aber die Stromaufnahme bei leuchtenden LEDs wissen...

2. Versuch: Spannung der Batterie ohne Last: 9,44V

3. Versuch: Spannung der Batterie mit der kompletten Schaltung als Last: 9,19V

Der Gesamtwiderstand der Schaltung lässt sich nicht messen. Vieleicht berechnen? Und daraus dann die Stromaufnahme? Dazu benötigt man aber den Innenwiderstand der Batterie... Das wird so nix ein grober Anhaltspunkt sind die 20mA die diese Standard LEDs normalerweise aufnehmen. Ob die Beschaltung hier mehr zulässt kann ich aus der Schaltung nicht ableiten.

Ist auch nicht so wichtig, denn es ist ja ein Taster eingebaut 2-3 Sekunden Tastendruck verbrauchen nach caprickys realistischem Beispiel soviel Strom wie 20-30 Sekunden Gitarrenbetrieb. Alles Größenordnungen die man getrost vernachlässigen kann. Und wer ständig mit den LEDs spielt ist selber schuld...

Noch ein Hinweis zum Thema Akku oder Batterie.
Bei Verwendung eines 9V Blocks gehört eine Batterie in die Gitarre. Nichts anderes! Ein Akku, egal ob NiCd oder NiMH verliert seine Ladung innerhalb von Tagen spürbar, egal ob man ihn benutzt oder nicht. Eine normale Alkali Batterie kann dagegen schon mal ein paar Monate durchhalten. Und wenn sie dann doch leer ist hat man eine volle Batterie Griffbereit in der Gitarrentasche. Ein Ersatzakku , den man seit Wochen in der Tasche herumschleppt hat dann (obwohl unbenutzt) nicht mehr viel von seiner Ladung.
Vernünftige Batterien haben auch eine Mindesthaltbarkeitsaufdruck, das beruhigt wenn man eine Ersatzbatterie einpackt.

[helferlain]

Und noch ein Nachtrag. So sieht die vergossene Schaltung aus (zum Größenvergleich mit 9V Batterie):


Der Guss ist etwas unförmig geraten, da gehe ich noch mal mit Schleifpapier drüber. Dann wird es noch etwas kleiner

Man kann übrigens aus Tesafilm nette Gussförmchen bauen, nach erhärten des Epoxy lässt es sich recht gut ablösen.

Grüße
h.

[Fobbel]

schöner Beitrag und tolle Idee!!! Ich liebe Menschen mit DIY-Mentalität!!!!

[12stringbassman]

Die Schaltschwelle wird von der Zenerdiode bestimmt. Diese Diode lässt Bauartbedingt ab einer gewissen Spannung einen Strom fließen. In dieser Schaltung ab 6,2V, dazu kommen noch 0,7V verursacht durch den restliche Schaltungsaufbau.

Die 0,7V kommen vom PN-Übergang des Silizium-Transistors.

Möchte man also die Schaltschwelle verändern muss man nur eine andere Zenerdiode auswählen. Ich habe die Schaltung doppelt aufgebaut und parallel geschaltet. Einmal mit einer 6,2V Zenerdiode und eine weitere mit einer 6,8V Zenerdiode. Die 6,8V Diode schaltet bei einer etwas höheren Spannung, dadurch habe ich 3 Anzeigen:

Ich hätte es so probiert, dass ich einfach einen dritten Transistor samt LED und Widerständen an den zweiten angeschlossen hätte, so wie der zweite am ersten dran hängt. Die LEDs müssten dann im 0,7V-Abstand aufleuchten.

Gut das wir einen Taster verbaut haben. Die Frage nach der Stromaufnahme lässt sich nämlich gar nicht so leicht beantworten. Ich habe hier nur eine 9V Batterie und ein Multimeter.

1. Versuch: Multimeter auf Strommessung (A), in Reihe zur Schaltung: 0,5mA. Allerdings leuchten die LEDs dabei nicht, ich möchte aber die Stromaufnahme bei leuchtenden LEDs wissen...

Hmm, kann eigentlich nicht sein. Ein Ampère-Meter hat einen sehr kleinen Innenwiderstand und sollte die Schaltung, in die es eingeschliffen wird, kaum beeinflussen. Mir fallen zwei mögliche Fehlerquellen ein:

1. Hast Du das rote Kabel des Multimeters auch in die Buchse gesteckt, die mit "20mA" beschriftet ist? Wenn Du das Kabel in der V/Ohm-Buchse lässt, ist das Multimeter hochohmig und es kann kein bzw. kaum Strom fließen.

2. Wenn das rote Kabel korrekt angeschlossen ist, und das Multimeter trotzdem nix anzeigt bzw. kein Strom fließen will, dann könnte die Sicherung im 20mA-Anschluss durchgebrannt sein. Stecke mal zu Testzwecken das Kabel an den 10A-Anschluss. Wenn die LEDs dann leuchten, war es die Sicherung oder Dein Schätzeisen hat noch ne andere Macke.

Alte Elektroniker-Weisheit: Wer misst, misst Mist. Und wer mit Mist misst, misst noch mehr Mist.

[helferlain]

@12stringbassman: Vielen Dank für die Hinweise und Erklärungen, ich habe die Schaltung mehr nachgebaut als verstanden.

Die 0,7V kommen vom PN-Übergang des Silizium-Transistors.

Aha, da hat jemand Ahnung . Ich weiß nicht wirklich wie so ein Transistor funktioniert, daher auch meine "allgemeine" Aussage... Ich muss mich zu dem Thema noch einlesen wenn ich mal Zeit dafür habe.

Ich hätte es so probiert, dass ich einfach einen dritten Transistor samt LED und Widerständen an den zweiten angeschlossen hätte, so wie der zweite am ersten dran hängt. Die LEDs müssten dann im 0,7V-Abstand aufleuchten.

Es sind aber 2-fach LEDs, also insgesamt 4. Also brauch ich doch auch 4 Transistoren, oder? Im Moment ist der doppelte Aufbau für mich gerade noch nachvollziehbar und gedanklich auch erweiterbar. Da viele Gitarrenbastler lieber nach einem Verdrahtungsschema löten als nach Schaltplan wollte ich es auch nicht zu kompliziert machen

Hmm, kann eigentlich nicht sein. Ein Ampère-Meter hat einen sehr kleinen Innenwiderstand und sollte die Schaltung, in die es eingeschliffen wird, kaum beeinflussen. Mir fallen zwei mögliche Fehlerquellen ein:

1. Hast Du das rote Kabel des Multimeters auch in die Buchse gesteckt, die mit "20mA" beschriftet ist? Wenn Du das Kabel in der V/Ohm-Buchse lässt, ist das Multimeter hochohmig und es kann kein bzw. kaum Strom fließen.

2. Wenn das rote Kabel korrekt angeschlossen ist, und das Multimeter trotzdem nix anzeigt bzw. kein Strom fließen will, dann könnte die Sicherung im 20mA-Anschluss durchgebrannt sein. Stecke mal zu Testzwecken das Kabel an den 10A-Anschluss. Wenn die LEDs dann leuchten, war es die Sicherung oder Dein Schätzeisen hat noch ne andere Macke.

Ach so, jetzt weiß ich wozu der 3. Anschluß am Miltimeter gut ist. Bei Gelegenheit werde ich das mal ausprobieren.

[12stringbassman]

Aha, da hat jemand Ahnung

Das halte ich für ein Gerücht Ich bin auch nur dilletierender Autodidakt, und mit Op-Amps und Röhren kenne ich mich tatsächlich besser aus , als mit diesen komischen Dreibeinern aus Silizium.....
Aber ich hab auch mal so angefangen....

[elektrojohn]

Wenn ich auch noch meinen Senf dazugeben darf...

Ich hätte es so probiert, dass ich einfach einen dritten Transistor samt LED und Widerständen an den zweiten angeschlossen hätte, so wie der zweite am ersten dran hängt. Die LEDs müssten dann im 0,7V-Abstand aufleuchten.

Das mit dem 3. Transistor wird nicht funktionieren. Der 2te Transistor, der die rote LED treibt, schaltet dann, wenn die Spannung der Batterie nicht mehr ausreicht (< 6.2V + 0.7V), um den ersten durchzuschalten. Die Schaltung zu doppeln geht somit schon in Ordnung (was nicht neißen soll, dass es auch einfacher gehen könnte).

Für die Vorwiderstände kannst Du mit Sicherheit größere Werte verwenden. Bei einer Spannung von ca. 2V, die an der LED abfallen, dürfte der Strom bei einer LED ( (9V - 2V)/330Ohm ) bei Dir über 20mA liegen.

Gruß
Christian