Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spielzeug-Ampel mit (Timer) Relais-Schaltung


von Kai (kaisen)


Lesenswert?

Hallo liebe Experten!
Ich hab mir ein ambitioniertes Elektronikprojekt aufgehalst. Mein 
Kleiner steht unheimlich auf Ampeln und nun bin ich in der Pflicht.

Was ich habe:
Ein Gehäuse aus Multiplex-Platten habe ich bereits zusammengebaut. 2 
Ampelmännchen (rot / grün) sind auch vorhanden. Mangels 
Elektronik-Kenntnissen war mein Plan 2 Baumarkt-LED Spots zu kaufen. 
Diese sind batteriebetrieben (4,5V, 24 LEDs, Max 1,5W). Mein Gedanke ist 
nun eine idealerweise per physischem Taster schaltbare Ampel. Die 
fertigen Relais-Module, die ich bisher so gefunden hatte, haben alle 
eine Betriebsspannung von 5V, welche ich ja nicht erreichen werde. Als 
Spannungsversorgung dachte ich an eine 4,5 Volt Flachbatterie (ggf 3x 
1,5V AA Zellen).

Die Spots haben derzeit natürlich ihren eigenen Schalter, welchen ich 
gern durch das Relais Modul schaltbar machen würde.

Habt Ihr Tipps wie ich das bewerkstelligen kann?

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Eine 4.5V Flachbatterie, gibt es dieses Spielzeug aus deinen Kindertagen 
überhaupt noch ?

Aber 3 1.5V Mignon sind handelsüblich, haben 4.5V wenn voll und 2.7V 
wenn leer, wobei unter 3V kaum noch was kommt.

Timer der auf Knopfdruck den Ausgang umschaltet und in dem 
Spannungsbereich arbeitet gibt es viele

https://www.ebay.de/itm/152836767849
https://www.ebay.de/itm/165136316162
https://www.ebay.de/itm/354816979662

aber um dabei 350mA zu schalten sehe ich bloß

https://www.amazon.de/Timer-Steuerrelais-Zeitverz%C3%B6gerungsschaltermodul-f%C3%BCr-einstellbarem-Zyklus/dp/B088ZY7QNG

und der saugt dir deine Batterie schnell leer. Nun ja, da immer rot oder 
grün leuchtet ist die eh schnell leer.

Ja, ein NE555 und ein 3V Relais geht auch, oder besser 2 3V MOSFETs, 
aber da muss man dir erklären  wie man das zusammenbaut.

von Kai (kaisen)


Lesenswert?

Danke für den Tipp und die Hinweise. Tatsächlich wäre es irgendwie 
natürlich gut, wenn es auch einen Off-Zustand geben könnte.

von Manfred P. (pruckelfred)


Lesenswert?

Kai schrieb:
> eine idealerweise per physischem Taster schaltbare Ampel.
Kai schrieb:
> natürlich gut, wenn es auch einen Off-Zustand geben könnte.

Darf es auch ein Schalter sein, der einfach drei Stellungen hat oder muß 
es unbedingt ein sequentieller Ablauf per Taster sein?

Es ist ewig her, Berufsschule, dass wir eine Ampel mit einem Taster und 
mehreren Relais gebaut haben.

Habe ich leider nicht mehr im Kopf, da kann uns hoffentlich ein hier 
vertretener Elektriker weiter helfen?

von Jens M. (schuchkleisser)


Lesenswert?

Ich glaube, du musst dir erstmal klar werden, was ein Taster und zwei 
Lampen machen sollen wenn dein Kind damit spielt.
Machbar ist vieles, aber man muss sich vorher Gedanken machen "was".

Z. B.
- Aus
- Taste drücken
- Rot ist an
- 10 Sekunden
- Grün ist an
- 10 Sekunden
- Rot ist an
- 30 Sekunden Ablaufzeit starten
- Innerhalb der Zeit Taste nochmal gedrückt ->  noch ne Grünphase (mit 
kurzer Wartezeit)
- Zeit läuft ab ohne Taste -> Aus

Elektrisch muss man dann sehen wie man das realisiert, je nachdem was es 
machen soll.
Z.B. "Gibt's einen echten Schalter" und "Kommt das Kind damit klar, die 
Ampel auch wieder abzuschalten wenn's keinen Bock mehr hat". Oder ist 
der Taster das einzige Bedienelement.
Ist Strom aus einem USB-Kabel eine Alternative (Powerbank oder 
Ladestecker)?

von Peter D. (peda)


Lesenswert?

Kai schrieb:
> Elektronik-Kenntnissen war mein Plan 2 Baumarkt-LED Spots zu kaufen.
> Diese sind batteriebetrieben (4,5V, 24 LEDs, Max 1,5W).

Soll das wirklich eine Ampel in Originalgröße werden oder willst Du 
unter der Ampel Zeitung lesen?
Zum Spielen sollten doch einfache LEDs für max 20mA vollkommen reichen.

von Kai (kaisen)


Lesenswert?

Ein Schalter mit 3 Stellungen wäre natürlich auch möglich.

von Enrico E. (pussy_brauser)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Kai schrieb:
> Ein Schalter mit 3 Stellungen wäre natürlich auch möglich.

In der Mittelstellung blinken die beiden Lampen von selbst hin und her 
und mit den beiden Endstellungen kann die Lampe dauerhaft auf die 
gewünschte Lieblingsfarbe fixiert werden.

Oder man lässt den Multivibrator komplett weg, dann sorgt die 
Mittelstellung für das absolute Aus.

von Keks F. (keksliebhaber)


Lesenswert?

Auf den ganzen Batteriekram würde ich verzichten. Einfache Schaltung mit 
4 Wege-Schalter, Stromversorgung über USB. Zustände Rot, Gelb, Grün, 
Aus.
Keine Relais, Mosfets, Transistoren nötig.
Batteriebetrieb verkompliziert die Schaltung.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Kai schrieb:
> Danke für den Tipp und die Hinweise. Tatsächlich wäre es irgendwie
> natürlich gut, wenn es auch einen Off-Zustand geben könnte.

Ach.

Gibt es noch mehr, an das du nicht gedacht hast ?

Geupdatetes Verhalten bei Knopfdruck vielleicht ?

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Kai schrieb:
> Die
> fertigen Relais-Module, die ich bisher so gefunden hatte, haben alle
> eine Betriebsspannung von 5V, welche ich ja nicht erreichen werde. Als
> Spannungsversorgung dachte ich an eine 4,5 Volt Flachbatterie (ggf 3x
> 1,5V AA Zellen).

Die funktionieren auch mit 4,5 Volt. Aber deine AA Zellen liefern diese 
Spannung nur, wenn die noch ganz frisch sind. Zum Ende hin geht die 
Spannung auf 2,7 Volt runter, erst danach gelten sie offiziell als 
verbraucht.

Deswegen empfehle ich dir zur Stromversorgung eine Powerbank zu nehmen. 
Die liefert durchgängig stabile 5 Volt und ist wieder aufladbar.

So eine einfache Ablaufsteuerung ist meiner Meinung nach der Ideale 
Aufhänger, in die Mikrocontroller-Programmierung mit Arduino 
einzusteigen. Ein Arduino Nano Modul reicht dafür bereits.

https://de.aliexpress.com/item/1005002976480289.html
https://www.amazon.de/AZDelivery-Atmega328-gratis-Arduino-kompatibel/dp/B078S8BJ8T

PS: Meine Fresse, sind die teuer geworden! Ich habe sie mit 1,50€ in 
Erinnerung. Versuche mal billigere Angebote finden und kaufe dir ein 
paar auf Vorrat. Wenn mal einer nicht funktioniert ist es immer gut, 
einen neuen zum Vergleich zu haben.

von Manfred P. (pruckelfred)


Lesenswert?

Kai schrieb:
> Ein Schalter mit 3 Stellungen wäre natürlich auch möglich.

Wo ist dann Dein Problem?

Kippschalter Ein-Aus-Ein mit drei Stellungen sind handelsüblich.

https://www.pollin.de/p/kippschalter-mts-203-a1-420183
https://www.pollin.de/p/marquardt-wippschalter-1808-1103-250-v-ac-6-a-1-x-ein-aus-ein-421492
https://www.pollin.de/p/wippenschalter-18x13-mm-2-pol-i-0-ii-421008

Ebenso könnte man einen Stufendrehschalter benutzen, auch ein übliches 
Teil.
https://www.pollin.de/p/drehschalter-cka3x04-26-mm-3x4-kontakte-420926

Ich bekäme auch einen Kippschalter Oben rot, Mitte grün und unten aus 
hin, aber die Knitter MST206PA bekommt man schlecht und sehr teuer.

Keks F. schrieb:
> Auf den ganzen Batteriekram würde ich verzichten.
> Stromversorgung über USB

Hier geht es um ein Kinderspielzeug, da ist eine fest eingebaute 
Batterie die sicherste Lösung.

Stefan F. schrieb:
> Deswegen empfehle ich dir zur Stromversorgung eine Powerbank zu nehmen.
> Die liefert durchgängig stabile 5 Volt und ist wieder aufladbar.
>
> So eine einfache Ablaufsteuerung ist meiner Meinung nach der Ideale
> Aufhänger, in die Mikrocontroller-Programmierung mit Arduino
> einzusteigen. Ein Arduino Nano Modul reicht dafür bereits.

Eine tolle Empfehlung, weil:
Kai schrieb:
> Mangels Elektronik-Kenntnissen war mein Plan

Ein Nano an der Powerbank ist ziemlich idiotisch, weil sie dank dessen 
Eigenverbrauch ohne Licht schon Übermorgen leer ist.

Ist auch egal, bis das jemand ohne Vorkenntnisse in Gang hat, 
interessieren den Kleinen schon längst andere Dinge.

Stefan F. schrieb:
> PS: Meine Fresse, sind die teuer geworden! Ich habe sie mit 1,50€ in
> Erinnerung.

Früher war alles besser, auch die Erinnerung.

von Keks F. (keksliebhaber)


Lesenswert?

Stefan F. schrieb:
> PS: Meine Fresse, sind die teuer geworden! Ich habe sie mit 1,50€ in
> Erinnerung. Versuche mal billigere Angebote finden und kaufe dir ein
> paar auf Vorrat. Wenn mal einer nicht funktioniert ist es immer gut,
> einen neuen zum Vergleich zu haben.

Waren vor 2 Jahren bei 3€.
Ich als Neuling hatte dann auch auf Vorrat gekauft, weil die preislich 
sehr hoch gingen.
Zum Glück auf eigene Platinen und ATTinys umgestiegen.

Spielzeugampeln gibt es schon ab 5€.

von Joe L. (joelisa)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?


von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Joe L. schrieb:
> Wie wär sowas?

Und hier noch der dazugehörige Schaltplan mit dazu. Wer noch einen 
Baukasten aus der Kinderzeit hat, kann ihn dafür gut nutzen, um eine 
mechanisch programmierbare Nockenwellensteuerung zu konstruieren.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Die Ampelanlage kann durch eine Zusatznocke nach einem Durchlauf 
automatisch gestoppt werden (Dauergrün). Dadurch eignet sie sich auch 
gut als Startsignalampelanlage für eine Carrerabahn.

Nach 100 Runden kann die Ampelanlage durch einen kurzen Druck auf einen 
Starttaster wieder für die nächsten 100 Runden neu gestartet werden usw.

von Frank O. (fop)


Lesenswert?

Das Schrittschaltwerk aus der Konservendose finde ich echt cool. Jetzt 
muss man die Dose nur noch mit einem Getriebemotor drehen, der sich bei 
Erreichen des Zustands Fussgängerampel rot selbst abschaltet, bis jemand 
den Knopf an der Ampel drückt. Damit läßt sich dann auch die Ampel für 
Fahrzeuge realisieren. Noch dazu wäre ein realistisches Timing möglich, 
damit die Gelbphasen nicht so lange sind wie die Rotphase. 6 Spuren 
sollte man schon nebeneinander auf die Büchse bekommen.

Ich hätte aus Gewohnheit einen Arduino verbaut. Wenn man nicht auf Post 
aus Richtung Shenzen warten mag, wird es dann allerdings teurer. ARD 
PRO-MICRO und DEBO DRV1ULN2003 gibt's erst für 21€50 bei Reichelt. Ich 
sollte mich eventuell doch mal mit den RP2040 anfreunden, die sind 
momentan billiger.

Powerbank als Energiequelle ist ein guter Tip. Ich hatte auch einen dem 
Leonardo ähnlichen rausgesucht, um nicht noch einen USB auf R232 
Umsetzer mitversorgen zu müssen, wenn er längst schon nicht mehr 
gebraucht wird.

von Peter D. (peda)


Lesenswert?

Frank O. schrieb:
> Das Schrittschaltwerk aus der Konservendose finde ich echt cool.

Zuverlässige Kontaktgabe ist allerdings nicht trivial. Durch den hohen 
Abrieb kann man die Kontaktflächen nicht veredeln. Daher haben sich 
Nockenschalter mit Rolle durchgesetzt.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Ich habe das mit der Dose mal aufgebaut, als ich mein einer 
Kinder-Bastelgruppe aushilfsweise dabei war. Es hat ziemlich schlecht 
funktioniert, taugte nur als Anschauungsmodell wie es theoretisch 
funktionieren könnte.

von Jochen F. (jamesy)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ich habe das im Pahmen eines Girls Day Projektes mal realisiert. Siehe 
PDF im Anhang...

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Joe L. schrieb:
> Wie wär sowas?

Wer Fischertechnik hat, benutzt dazu 2 mal die rote Kontakttrommel und 3 
Schleifkontakte. Kann man mit Kurbel oder Motor drehen lassen. Oder eben 
wie im Bild die Nocken und Nockenschalter.

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


Lesenswert?

Frank O. schrieb:
> Ich hätte aus Gewohnheit einen Arduino verbaut.

Du lesen können:
Kai schrieb:
> Mangels Elektronik-Kenntnissen war mein Plan

> Powerbank als Energiequelle ist ein guter Tip.

Sehe ich anders, wenn man nicht gerade eine Riesenmodell zur Hand hat. 
Einen Arduino-UNO kann man auch gut aus vier AA-Alkali versorgen.

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Manfred P. schrieb:
>> Powerbank als Energiequelle ist ein guter Tip.
>
> Sehe ich anders, wenn man nicht gerade eine Riesenmodell zur Hand hat.
> Einen Arduino-UNO kann man auch gut aus vier AA-Alkali versorgen

Weder - noch.

Die meisten PowerBanks schalten ihren Spannungswandler bei zu geringer 
Last ab.

Die Arduinos Uno enthalten unnütze Stromverbraucher.

Eher 
https://www.amazon.de/AZDelivery-Digispark-kompatibles-Development-ATtiny85/dp/B076KVKHH1/ref=asc_df_B076KVKHH1/

Hat genug I/O für dieses Projekt, ist nicht schwieriger als ein Arduino, 
aber läuft direkt aus Batterie bei geringem Stromverbrauch.

von Joe L. (joelisa)


Lesenswert?

Michael B. schrieb:
> Eher
> https://www.amazon.de/AZDelivery-Digispark-kompatibles-Development
> -ATtiny85/dp/B076KVKHH1/ref=asc_df_B076KVKHH1/

AZDelivery - ist das nicht diese "Vertriebs GmbH", die versucht 
(hatte?), massenweise bekannte Komponentenbezeichnungen als Marke zu 
registrieren?
(-> Beitrag "AZ-Delivery registriert gerade massenhaft gängige Komponentenbezeichnungen als Marken").

Mario P. (noscripter) hatte das damals so kommentiert: "Über die 
Beweggründe dahinter kann man natürlich nur spekulieren, erfahrungsgemäß 
geht es aber wohl eher nicht darum, die Welt besser zu machen."

Aber lest mal besser selber -- und bildet euch ein eigenes Urteil...

von Frank O. (fop)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Attiny85 reicht für den Fußgängerteil mit einmal rot, einmal grün und 
einem Taster. Mag man den Spaß erweitern um die Anzeige für Fahrzeuge, 
ist man schon wieder gekniffen.

Ich habe da mal was zusammengetippt. Die Zeiten sind noch ziemlich frei 
Schnautze. Wer Lust hat kann sich ja mal mit einer Stoppuhr an eine 
echte Fussgängerampel stellen und die Erkenntnisse in Einstellungen.h 
eintragen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Mit 4 Pins sollten bei Anwendung von Charlieplexing bis zu 12 LEDs 
ansteuerbar sein. Solange weder blaue noch weisse LEDs im Spiel sind, 
würden auch die leicht unterschiedlichen Flusspannungen der roten, 
gelben und grünen LED kein Problem bereiten.
https://en.wikipedia.org/wiki/Charlieplexing

4 Pins lassen einen frei am Tiny, so das noch Platz für den Taster wäre.

Ich finde die Büchsenschaltung aber immer noch die beste, nebenbei 
bemerkt.

: Bearbeitet durch User
von Roland E. (roland0815)


Lesenswert?

https://www.experimentierkasten-board.de/viewtopic.php?p=4159

Damit hatte ich meine erste Ampel gebaut.

Und ja, Flachbatterien gibts noch, sind letztlich auch nur drei R3 
verpackt in handlich.

Die Lösung mit der abgeklebten Blechdose finde ichvam Schönsten für den 
Lerneffekt. Die lässt sich auch um ein Uhrwerk oder getakteten 
Impulsantrieb erweitern.

von Frank O. (fop)


Lesenswert?

Eigentlich leben wir ja in einer Zeit der 3D-Drucker. Wenn es das nicht 
längst schon gibt, könnte nicht jemand eine .stl-Datei erstellen für 
eine Trommel mit dem Ablauf der Ampel.
Eine Trommel, die von einem Getriebemotor gedreht wird und diverse 
Mikroschalter mit Rolle am Hebel (wie z.B. AV 32543 AT bei Reichelt) 
betätigt ?

Die Blechdose scheint wohl leider unter Kontaktproblemen zu leiden.

Ich könnte eine Datei mit meinem Zeitablauf, aufgenommen von einem 
Logic-Analyzer, zur Verfügung stellen.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Frank O. schrieb:
> könnte nicht jemand eine .stl-Datei erstellen

Nur zu, mache es. Das kann man auch ohne 3D Drucker tun und in 
entsprechenden Foren Ratschläge zur Verbesserung einholen.

von Roland E. (roland0815)


Lesenswert?

Frank O. schrieb:
> Eigentlich leben wir ja in einer Zeit der 3D-Drucker. Wenn es das nicht
> längst schon gibt, könnte nicht jemand eine .stl-Datei erstellen für
> eine Trommel mit dem Ablauf der Ampel.
> ...

https://www.ddr-modellautos.info/anker/ampel-b.htm

Das geht dann auch ohne Strom...

von Frederic S. (frederics)


Lesenswert?

Kai kannst Du uns berichten für welche Lösung Du Dich entschieden hast 
und ob es geklappt hat?

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.