../../icons/Logo.pngPraktische Elektronik


Einen Blinker für Fahrräder selbst bauen


list.png

Fahrrad-Blinker

Die Idee zu diesem kleinen Projekt stammt von G. B., der sein E-Bike mit einem Blinker, Fahrtrichtungsanzeiger ausstatten wollte.

Attention >

Straßenverkehrsordnung

Ein Fahrtrichtungsanzeiger am Fahrrad muss entsprechend der StVZO zugelassen sein.

In diesem Sinne ist ein selbst gebautes Blinklicht für Fahrräder nicht zulässig.

  • Bei einer Polizeikontrolle könnte ein Knöllchen fällig sein.
  • Problematisch kann es bei Unfällen werden.

Die Schaltung dafür hat G.B. im Internet gefunden. Es ist ein einfacher astabiler Multivibrator mit einen Timer 555. An den Timer muss ein Treiber für die LEDs angeschlossen werden, weil mehrere LEDs mit jeweils maximalem Strom benötigt werden. Das Ganze wird von einer Batterie versorgt.

Konstruktion des Blinkers

Wir beginnen zunächst mit einer einfachen Batterie von 4,5V oder versuchsweise mit unseren 5V. Für den fertigen Blinker sind 6V besser, weil die Spannung einer Batterie mit der Zeit nachlässt und wir mehr Reserve haben.

Wir beginnen mit dem astabilen Multivibrator aus dem Praktikum Blinkende LED.

Blinkende-LED.png
Bild 1: Blinkende LED mit Timer 555

Mit den Widerständen R1 und R2 sowie dem Kondensator C können wir die Frequenz des Blinkers einstellen, d.h. wie oft die LED pro Sekunde blinken soll.

Ein Blinker blinkt etwa einmal pro Sekunde. Mit den Formeln in Timer 555 können wir die drei Bauelemente berechnen. Einfacher geht es mit dem Tool Astabiler Timer 555. Wir geben einfach in das Feld f/Hz unsere 1 ein. Optimale Werte für C und R1 und R2 Berechnen liefert:

R1 = 510kΩ

R2 = 470kΩ

C = 1,00µF

Bei der Frequenz des Blinkers kommt es nicht auf eine zehntel Sekunde an. Wir nehmen einfach für beide Widerstände 470kΩ. Es gehen natürlich auch andere Werte für R1, R2 und C. Unsere Werte haben den Vorteil eines billigen Kondensators und vor allem eines geringen Stromverbrauchs.

Blinker für Links-Rechts

Ein Blinker für ein Fahrrad soll natürlich auf Links - Aus - Rechts geschaltet werden können. Ein einfacher Umschalter mit Mittelstellung erledigt das.

FahrradBlinker_1.png
Bild 2: Prinzipschaltung des Fahrrad-Blinkers

LEDs

Für einen Fahrrad-Blinker benötigen wir natürlich kräftigere LEDs.

Sehen wir uns zunächst an, wie viele LEDs wir benötigen. Bei den meisten Rückleuchten für Fahrräder werden zwei bis acht LEDs eingesetzt.

Die LEDs haben eine Flussspannung von 2V. Wir können bei einer Batterie von 4,5V zwei LED in Reihe schalten. LED dürfen mit maximal 20mA betrieben werden. Mit dem Tool LED berechnen wir den Vorwiderstand.

Farbe: gelb
Zahl der LEDs: 2
Spannung 6V
Strom 20mA
Vorwiderstand: Berechnen
Ergebnis 100Ω

Für unsere Versuche können wir mit 4,5V oder 5V arbeiten. Die LEDs sind dann nicht ganz so hell.

FahrradBlinker_2.png
Bild 3: LEDs für den Fahrrad-Blinker

Die Schaltung in Bild 3 enthält acht LEDs. Es können auch zwei, vier oder sechs eingesetzt werden. Entsprechend entfallen die Stränge mit R2, R3 und R4.

Wir müssen noch entscheiden, welche LEDs wir einsetzen. Da wir mit Batterien arbeiten, sollten wir LEDs verwenden, die möglichst hell sind. Grundsätzlich gibt es zwei Typen von LEDs, diffuse und glasklare. Die diffusen strahlen mehr oder weniger in alle Richtungen ab. Wir wollen aber, dass das Licht nur in eine Richtung geht, nach vorn oder hinten. Daher sind die glasklaren LEDs besser geeignet. Sie strahlen in eine Richtung sehr hell ab.

Treiber

Die Schaltung in Bild 3 braucht 4*20mA=80mA. Da der Blinker nach vorn und nach hinten abstrahlen soll, brauchen wir aber zwei Leuchten. Der Strom wird dann noch höher, nämlich 2*80mA=160mA. Das schafft ein NE555 nicht. Wir brauchen einen kräftigen elektronischen Schalter, einen Treiber.

Im Praktikum Transistoren als Schalter wird beschrieben, wie Transistoren als Schalter eingesetzt werden.

Wenn wir einen normalen NPN-Transistor einsetzen einsetzen, müssen wir diesen mit Ib=160mA/10=16mA ansteuern. Wegen der Basis-Emitter-Spannung des Transistors und Verlusten im NE555 gehen wir von einer Spannung von 4,5V am Basis-Widerstand aus und haben 4,5V/10mA=281Ω. Wir wählen 270Ω.

FahrradBlinker_3.png
Bild 4: Fahrrad-Blinker mit Treiber für LEDs

Stromversorgung und Batterie

Unsere Schaltung kann mit Spannungen zwischen 4,5V und 12V betrieben werden.

Allerdings muss bei einer höheren Spannung unbedingt der Vorwiderstand für die LEDs angepasst werden. Außerdem können mehr LED hintereinander geschaltet werden.

Spannung Anzahl der LED Vorwiderstand
6V 2 100Ω
9V 3 150Ω
12V 4 200Ω

Der Nachteil höherer Spannungen liegt in der Zahl der benötigten Batterie-Elemente. Die bekannte 9V-Batterie entfällt, weil sie nach kurzer Zeit entladen sein wird.

Eigentlich sind 6V am besten. Wir benötigen vier 1,5V Zellen. Es kann auch ein NiMH-Akku mit fünf Zellen genommen werden. Für einen Akku brauchen wir allerdings eine Schaltung, die den Akku vor Tiefentladung schützt. Wir können auch versuchen, den Akku vom Fahrraddynamo zu laden.

  • Vier 1,5V Zellen sind optimal.

Erweiterungen

  • Der Fahrrad-Blinker schaltet nach einiger Zeit z.B einer Minute ab.
  • Der Fahrrad-Blinker gibt Ton, piept beim Blinken.

Fahrrad-Blinker schaltet ab

FahrradBlinker_4.png
Bild 5: Abschaltender Fahrrad-Blinker

Die Schaltung in Bild 5 besteht aus zwei Teilen. Links ist ein monostabiler Multivibrator, der nach etwa 45 Sekunden abschaltet. Er wird beim Einschalten der Schaltung über den Kondensator C1 auf 0V gelegt und damit getriggert.

Der rechte NE555 ist unser astabiler Multivibrator, der die LED zum Blinken bringt.

Am Anfang erzeugt der linke NE555 eine 1 am Ausgang, nach 45 Sekunden geht er auf 0. Dieses Signal wird auf den RESET-Eingang R des rechten Multivibrators gelegt. Während RESET 1 läuft der Blinker. Wird der RESET-Eingang 0, hält der Blinker an.

Die LED blinkt für etwa 45 Sekunden.

Wir haben mit dieser Schaltung allerdings ein Problem:

Sie blinkt nur nach dem Einschalten für 45 Sekunden.

Durch eine Änderung des Blinker können wir dieses Problem lösen.

FahrradBlinker_5.png
Bild 6: Zwei abschaltende Fahrrad-Blinker

In Bild 6 werden zwei Fahrrad-Blinker über einen Schalter mit Mittelstellung eingeschaltet. Wir müssen allerdings die Schaltung von Bild 5 inklusive Treiber-Transistor zwei mal aufbauen :-(

Wenn uns gelingen würde, die Versorgungsspannung einer gemeinsamen Blinker-Schaltung, immer dann einzuschalten, wenn entweder links oder rechts eingeschaltet wird, kämen wir mit einer Blinker-Schaltung aus. Das Wort oder ist die Lösung.

Wir müssen eine ODER-Schaltung für die Stromversorgung der Blinker-Schaltung aufbauen. Das Praktikum Gatter mit Transistoren und Dioden beschreibt wie es geht: wir brauchen nur zwei Dioden.

Zusammenfassung

Uns fehlt noch eine Lösung für den Signalton. Diesen können wir durch einen Piepser, der parallel zu den LEDs geschaltet wird, erzeugen.

Damit haben wir unsere Schaltung beisammen. Für die Realisierung brauchen wir noch ein paar Kleinigkeiten.

  • Die Blinker-Elektronik soll auf einer Platine aufgebaut werden.
  • Für die Batterie nehmen wir vier Mignonzellen in einem gemeinsamen Batteriehalter.
  • Die LEDs für die Fahrtrichtungsanzeige werden gemeinsam mit den Widerständen in eigene Gehäuse eingebaut.
  • Für die Verbindung mit der Blinker-Elektronik noch wird ein Stecker benötigt.
FahrradBlinker_7_s.png
Bild 7: Der fertige Fahrrad-Blinker

Links ist die Blinker-Elektronik dargestellt. Die Dioden D1 und D2 bilden das ODER-Gatter. Außerdem wurde die Diode D1 hinzugefügt. Sie stellt sicher, dass der Kondensator C1 beim Ausschalten der Stromversorgung sofort entladen wird. Die Widerstände R2 und R3 bilden zusammen etwa 1MΩ. Wir brauchen dann nur 470kΩ Widerstände.

Ein Stecker stellt Verbindung zu den Blinkern, der Batterie und dem Piepser her. Der Piepser soll natürlich Signal geben, wenn links oder rechts geblinkt wird. Er wird deshalb an die Stromversorgung der Blinker-Elektronik angeschlossen.

Die Blinker-Elektronik kann bis zu sechzehn LEDs treiben, natürlich mit jeweils zwei LED in Reihe mit einem Widerstand. Die 100Ω gelten nur bei einer Stromversorgung von 6V.

  • Mit guten 1,5V Alkaline Batterien, Mignon (AA), könnte der Fahrrad-Blinker etwa zwei Tage dauerhaft blinken.

Aufbau

Die Blinker-Elektronik kann einfach auf einer Lochrasterplatine aufgebaut werden.

FahrradBlinker_7-brd.png
Bild 8: Das Layout der Blinker-Elektronik
FahrradBlinker_7-brd_Top_3D.png
Bild 9: Die Blinker-Elektronik von oben in 3D
FahrradBlinker_7-brd_Bottom_3D.png
Bild 10: Die Blinker-Elektronik von unten in 3D