MikroKopter

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Allgemeines

Es gibt diverse Möglichkeiten, den MikroKopter für Nachtflüge oder Flüge in der Dämmerung zu beleuchten. Diese Seite soll - in wahrsten Sinne des Wortes - mehr Licht ins Dunkel bringen und alle Informationen liefern, die erforderlich sind, um sich selbst eine schöne Beleuchtung zu bauen. Man sollte sich für ein BeleuchtungsSchema entscheiden, bei dem man die Fluglage auch auf größere Entfernung erkennen kann.
Es sei drauf hingewiesen, dass eine zu helle Beleuchtung des MikroKopters bei Nachtflügen den Piloten auch blenden kann. Weiter unten im Text sind verschiedene Leuchtdioden vorgeschlagen, die von Forumsmitgliedern bereits getestet wurden. Auf extrem helle Modelle wird hingewiesen.

Funktion einer LED

Die LED (= Licht Emittierende Diode) strahlt sog. "Kaltes Licht" aus. d.h. Das Licht kommt nicht durch ein Glühen, sondern durch einen physikalischen Halbleiter-Effekt zustande, bei dem durch Ladungsträger-Rekombination Photonen entstehen. Nicht die anliegende Spannung ist für die Funktion der LED wichtig, sondern der durch sie hindurchfließende Strom. Möchte man bei schwankender Betriebsspannung eine gleichmäßige Helligkeit der LED, so sollte man an Stelle eines einfachen Vorwiderstandes eine Konstantstromquelle zum Betrieb der LED benutzen; diese werden in Reihe zur LED geschaltet. Es ist möglich mehrere Leuchtdioden in Reihe zu schalten, solange sie den gleichen Leuchtstrom (= Nennstrom) benötigen. Die Summe der Leuchtspannungen sollte aber 1V unter der niedrigsten Akku-Spannung bleiben.

LED mit Vorwiderstand

Wenn man Leds direkt an dem Flugakku oder an der Konstantspannungsquelle betreiben will, muss man immer einen Widerstand in Reihe zu den Leds schalten, ohne Vorwiderstand werden die Leds zerstört. Der Widerstand verbraucht die überschüssige Spannung, die nicht durch die Leds verbraucht wird. Direkt an den Flugakku angeschlossen können maximal 3 Leds mit einem Vorwiderstand versorgt werden.

SchaltungR.png

Formel3.png Formel3leg.png

Uin ist bei Betrieb direkt an einem 3-zelligen LiPo mit 12,6 Volt zu bemessen

Bsp: 3 Superfluxx LEDs in Reihe Lichtfarbe blau Uled=3V Iled=0.03A an 3-zelligem LiPo Uin=12,6volt

Formel4.png

Wichtig ist auch die Verlustleistung am Widerstand zu beachten; ist diese zu groß, kann der Widerstand zerstört werden. Er wird berechnet aus der Spannung, die am Widerstand abfällt, mal dem Strom, der durch ihn fließt.

Da nicht alle Widerstandswerte hergestellt werden, sucht man sich passende Widerstände aus der E12 oder E24 Reihe aus.

Ereihe.png Bsp: Errechnet wurde ein Widerstand von 132 Ohm nach E12 =150 Ohm

LED mit Konstantstromquelle

Die Konstantstromquelle ändert ihren Widerstand automatisch so, dass immer ein konstanter Stromfluss durch die LEDs fließt und so die Helligkeit immer gleich bleibt. Eine Konstantstromquelle kann mehrere LEDs versorgen, die LEDs dürfen bei Verwendung einer Konstantstromquelle nur in Reihe geschalten werden. Wenn wir bei einem 3-zelligen LiPo (bei leerem Akku) von 9,6V ausgehen, können maximal 3 superhelle LEDs angeschlossen werden. Will man mehr LEDs betreiben, braucht man pro LED-Gruppe (1-3 in Reihe) eine Konstantstromquelle.

Eine Konstantstromquelle ist leicht selbst herzustellen:

Es wird ein lm317 im to-220 Gehäuse benötigt und ein passender Widerstand mit min. 1Watt.

Schaltung.jpg

Der Widerstand berechnet sich aus:

Bsp.: 3 LEDs in Reihenschaltung mit einem Betriebsstrom von 20mA=0,02A

Schaltbare Konstantstromquelle

Um LEDs über J16/17 (gegen Masse) schalten zu können (s.u.) lässt sich eine KSQ z.B. nach dieser Schaltung aufbauen:

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/TransistorKSQ1_001.png.html

Der Widerstand berechnet sich aus R = 0.7V/I, seine Belastbarkeit aus P = 0.7V*I.

Alternativ eine fertige KSQ über einen Transistor (analog dieser Schaltung, die KSQ wird statt den LED und Vorwiderständen eingefügt) geschaltet werden. Der Aufbau kann frei erfolgen und sieht dann (mit BC337 wg. Plastikgehäuse) so aus:

http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/tech/IMG_0083s.jpg.html

Reihenschaltung mehrerer LEDs

Es können auch mehrere LED an einem gemeinsamen Vorwiderstand betrieben werden. Hierdurch reduziert sich die Anzahl der Bauteile und auch energetisch ergibt sich ein - wenn auch nur kleiner - Vorteil, da weniger Wärme am Vorwiderstand entsteht.
In obigem Beispiel fallen 3,5V an der LED und 9,1V am Vorwiderstand ab. Wird eine zweite LED in Reihe hinzugeschaltet, so brauchen am Vorwiderstand nur noch (12,6V minus 2*3,5V) 5,6V abzufallen. Nach der Formel R=U/I ergibt sich nun (5,6V geteilt durch 0,02A) 280 Ohm, also ein kleinerer Widerstand. Die Leistung am Widerstand ist nach P=U*I (5,6V multipliziert mit 0,02A) jetzt nur noch 0,112W.
Werden drei dieser LEDs in Reihe geschaltet, ergibt sich ein Vorwiderstand von 105 Ohm, der 0,042W Wärme erzeugt. Vier dieser LEDs in Reihe bräuchten 14V, es ist also eine LED zu viel.
Achtung, ein gewisser Vorwiderstand ist immer nötig. Wenn sich also (mit anderen LEDs) ein Vorwiderstand von 1 Ohm ergibt, so sollte auf eine LED verzichtet werden und ein größerer Vorwiderstand verwendet werden (Wo ist die Grenze?)

Parallelschaltung mehrerer LEDs

Mehrere LED sollten nicht direkt parallel geschaltet werden. Falls doch, braucht jede LED (zusätzlich) ihren eigenen Vorwiderstand (z.B. 1 Ohm), da sonst einzelne LED einen höheren Strom abbekommen als andere.

Dies gilt nur für gleiche LED! Gar nicht gehen verschiedene Farben, unterschiedlich helle oder sonst unterschiedliche. Da ist Rauch vorprogrammiert!

Vorwiderstände parallel schalten

Errechnet sich eine zu große Leistung am Vorwiderstand, so können zwei (drei, vier, ...) Widerstände parallel geschaltet werden. Hierdurch teilt sich der Strom auf, und damit auch die Wärmeentwicklung. Die maximale Leistung der Widerstände kann so verdoppelt (verdreifacht, vervierfacht, ...) werden.
Es ist zu beachten, dass auch der Widerstandswert verdoppelt (verdreifacht, vervierfacht, ...) werden muss. In einer Parallelschaltung aus gleichen Widerständen halbiert (drittelt, viertelt, ...) sich der gesamte Widerstand.
Hierzu am besten auch wieder ein Beispiel: Die Berechnungen haben ergeben, dass ein 200 Ohm Vorwiderstand nötig ist, der allerdings 0,6W aushalten muss. Es stehen 0,25W Widerstände zur Verfügung, es werden also drei benötigt. Hierdurch teilt sich die Leistung von 0,6W auf drei Widerstände auf, jeder einzelne von ihnen kommt mit 0,2W klar. Der Widerstandswert muss aber auf 600 Ohm vergrößert werden.

Zurück zur Praxis: Beispiele

Die folgenden Konstruktionen wurden durch Forumsmitglieder erfolgreich getestet. Hinweis für die extrem hellen LEDs: Die angegebenen Konstantstromquellen liefern den Nennstrom der LED. Ein halb so großer Strom ist auch vollkommen ausreichend.

flexible LEDlights

Superflux 3(4)-Chip High Power

Osram OS Dragon

Luxeon 1W Star

Luxeon K2

Luxeon Rebel

ACHTUNG

Die oben aufgeführten Power LED's können nicht direkt über die Ausgänge J16 und J17 betrieben werden, da es über die maximale Leistung der BC817 geht. Am besten eignen sich MOS-FET für diese Aufgabe, da sie leistungslos angesteuert werden. Auf jeden Fall muss ein N-Kanal MOS-FET genutzt werden wie z.B. der IRFZ44N.

Konstantstromquellen

Mittlerweile gibt es auch fertige Konstantstromquellen für LumiLEDs. Zum Beispiel:

Einfache Realisierung am Hexa-Verteiler

http://gallery.mikrokopter.de/main.php?g2_view=core.DownloadItem&g2_itemId=92754&g2_serialNumber=4

Auf dem Hexa-Verteiler ist bereits eine Transistorschaltung vorgesehen. Siehe hier

LEDs Blink-Sequenzen per Kopter Tool ab Version 1.53

Eine Beschreibung wie die Funktion im KopterTool eingestellt wird, kann hier gefunden werden: Output

Auf der FC-Platine gibt es 2 Ausgänge: J16 (OUT1) und J17 (OUT2) (auf der Oberseite). Beide sind mit dem Collector eines NPN Transistors (BC817) verbunden, der über 100 Ohm nach Masse schaltet (der Widerstand verträgt 1/4 Watt, das ergibt einen Maximalstrom von ca. 35mA!). J16 wird durch T1 und J17 durch T2 geschaltet. Der Mikroprozessor benutzt Ausgang PC2 um J16 zu schalten und PC3 für J17.

Ab der Version 1.3 der Flight Control sind J16 und J17 auf der roten Platine genauso platziert aber nicht mehr beschriftet.

Das Bild zeigt deren Position:
J16_J17.jpg

LEDs schalten per Funke

Wenn man als Timing einen Kanal auf der Funke nutzt (POTI1 - POTI4), kann man den Ausgang damit schalten. Lt. Holger:
- Bei Minimalausschlag (-100%) ist der Ausgang dauerhaft aus.
- Bei Maximalausschlag (+100%) bestimmt das oberste Bit der Blinkmaske (im KopterTool linkes Bit) den Zustand des Ausgangs.
- Bei einem "Zwischenwert" läuft das Blinkmuster durch, der Wert bestimmt das Timing.


Mit Firmware < 0.70 hat J16/J17 keine Funktion. Die Firmware muss also so angepasst werden, dass PC2 und PC3 als Ausgang definiert sind. Danach lässt man PC2 durch den Wert von POTI2 schalten (und/oder PC3 mit POTI3). In diesem Post im Forum kann man lesen, wie man die Firmware 0.69 und darunter so verändert, dass POTI2 Ausgang J16 schaltet. Oder man nimmt einfach dieses HEX-File (hier werden J16 mit POTI2 und J17 mit POTI3 geschaltet), mit dem man den Prozessor flashen kann.

Auf diesem Link und diesem Link gibt es zu guter Letzt ein Beispiel, wie man mit J16 über einen zusätzlichen Transistor eine komplette LED-Reihe schaltet.

Weiterführende Informationen

Links


MikroKopter: LedBeleuchtung (zuletzt geändert am 27.10.2011 10:54 durch LotharF)