Seit langem verwende ich ein LED Stroboskop bei meinem Dual 704. Dies hatte ich auf einer Lochrasterplatine aufgebaut. Jetzt kam ein Dual 721 neu in meine Sammlung und auch hier muss die Glimmlampe des Stroboskops ersetzt werden. Diesmal wollte ich es aber richtig machen, also ein SMD LED Stroboskop mit echter Platine und einer Halterung aus dem 3D-Drucker.
Inhaltsverzeichnis
Überlegungen
Nachdem ein Dual 721 seinen Weg zu mir gefunden hat und bei diesem auch schon die Glimmlampe des Stroboskops zu flackern anfing, brauchte ich Ersatz. Ich habe vor einigen Jahren schon mal ein Stroboskop mit LEDs gebaut. Dies funktioniert immer noch super, aber es hat auch ein oder zwei Probleme. Die Bauhöhe ist ziemlich groß und es stößt manchmal an der Zarge an. Im Betrieb fällt das nicht auf, aber beim Transport merkt man es. Außerdem sieht die Lochrasterplatine nicht sehr professionell aus.
Mein Dual 721 hat den sogenannten und sehr gefragten Sägezahnteller. Dieser benötigt ein 50Hz Stroboskop. Mein bisheriges Stroboskop arbeitet mit 100Hz.
Um die Blinkfrequenz zu ändern, wird der Brückengleichrichter der alten Schaltung durch eine einfache Diode ersetzt. Allerdings werden dadurch die Impulse ziemlich breit. Das ist nicht gut für die Darstellung und die Haltbarkeit der LEDs.
Im Dual-Board gibt es eine Diskussion über dieses Thema. Dort wird empfohlen, R1 und R2 sowie C2 anzupassen. Ich habe in meiner Simulation nur C2 angepasst und bekomme das Bild oben für den Strom durch die LEDs. Das sieht sehr vielversprechend aus. Die Impulse sind sehr schmal und sie kommen alle 20ms. Dies entspricht einer Blinkfrequenz von 50 Hz.
Erstellung der Platine mit Autodesk Eagle
Im Studium habe ich schon mal ein Projekt mit Autodesk Eagle erstellt. Daher habe ich mich hier auch für dieses Programm entschieden. Als Privatnutzer kann man es kostenlos verwenden. Es gibt ein paar Einschränkungen bezüglich der Anzahl der Layer und der Boardgröße.
Bei YouTube gibt es viele Trainingsvideos, die mir sehr geholfen haben. Die Bedienung von Eagle ist an einigen Stellen leider nicht intuitiv.
Bereits beim Erstellen des Schaltplans muss man darauf achten, die richtigen Bauteile zu wählen. Ich habe SMD Bauteile verwendet und aufgepasst, das sie die richtige Bauform haben. Die Bauform muss dann der entsprechen, die beim Händler (Conrad, Reichelt, …) bestellt wird. Wenn man das beachtet, gibt es später beim Bestücken keine bösen Überraschungen.
Die Verbindung der Bauteile ist dann schnell gemacht.
In der Boardansicht wird als erstes der äußere Umriss gemalt. Man sieht im Bild oben, dass ich eine Ecke ausgeschnitten habe. Dies ist notwendig, da hier das Pitchpoti im Chassis sitzt. Außerdem gibt es noch zwei Bohrlöcher für die Befestigung.
Die Bauteile müssen jetzt nur noch an der richtigen Stelle platziert werden. Wichtig ist die Position der beiden LEDs. Sie sollen später genau dort liegen, wo bisher die Glimmlampe war. Bei meinem ersten Versuch habe ich mich hier etwas vermessen. LED2 war etwas zu weit unten. Im Bild oben ist das aber schon korrigiert.
Wenn alle Bauteile an der richtigen Stelle sitzen, kann man den Autorouter laufen lassen. Der zeichnet und optimiert die Verbindungen.
Um die Platine von einem kommerziellen Anbieter fertigen zu lassen, benötigt man Gerber Dateien. Zum Erstellen verwendet man den CAM Processor von Eagle. Meine Gerber Dateien findest du unten bei den Downloads. Zum Anschauen der Dateien gibt es zum Beispiel den Online Gerber Viewer.
Meine Platine habe ich bei ALLPCB mit schwarzen Lötstopplack fertigen lassen. Die Qualität ist richtig gut. Ich habe die günstigste Versandoption gewählt. Damit hat die Fertigung und der Versand ein paar Wochen gedauert.
Auf der Rückseite sieht man nur die Lötpunkte für die Versorgungsspannung. Das könnte man auch ändern, indem man hierfür eine SMD-Buchse verwendet.
Aufbau des SMD LED Stroboskops
Die Bauteile habe ich bei Reichelt bestellt, aber erst nachdem die Platinen aus China bei mir angekommen sind. Bis zu diesem Zeitpunkt war ich mir nicht sicher, ob ich die richtigen Bauteile in Eagle gewählt habe. Aber offensichtlich passt alles.
| Bezeichnung | Wert | Größe |
|---|---|---|
| C1 | 22nF, 50V | 0603 |
| C2 | 2,2µF, 50V | 1210 |
| C3 | 1µF, 50V | 1206 |
| D1-D4 | 1N4148 | SOD123 |
| LED1, LED2 | LED, ca. 500cmd, 120° | 2115 |
| Q1 | BC848C | SOT23 |
| Q2 | BC818-25 | SOT23 |
| R1 | 8,2k | 0805 |
| R2 | 2,2k | 0805 |
| R3 | 4,7k | 0805 |
| R4 | 3,9R | 0805 |
Hier ist die Bestückungsliste. Ich habe auch eine Liste bei Reichelt für das SMD LED Stroboskop erstellt, das vereinfacht die Bestellung. Bei den LEDs muss man sich für eine Farbe entscheiden. In der Liste sind grün und orange enthalten. Es funktionieren auch andere Farben. Die Helligkeit der LED sollte etwa bei 500cmd liegen.
Die SMD Bauteile werden in einer Gurtverpackung geliefert. Dieses Band enthält gleichmäßig verteilte Taschen, in die jedes Bauteil einzeln eingelegt wurde. Oben drauf klebt eine Folie, damit die Bauteile nicht herausfallen.
Hier sieht man schön, wie winzig die Bauteile sind. Ohne Lupe und Pinzette lassen sie sich nicht verarbeiten.
Es gibt spezielle Klappboxen zum Aufbewahren der SMD Bauteile. Die sind super praktisch, aber zur Not funktioniert auch eine einfache Streichholzschachtel.
Zum Löten benötigt man auch Flussmittel, am besten in einer Spritze. Ich habe als erstes auf alle Lötpunkte der Platine einen kleinen Kleks Flussmittel gegeben. Anschließend wird der eine Lötpunkt verzinnt und das Bauteil wird mit der Pinzette im flüssigen Lot platziert. Wenn das Lötzinn hart geworden ist, ist das Bauteil an der richtigen Stelle und die andere Seite kann verlötet werden.
Es ist sinnvoll die Platine beim Löten zu fixieren. Hierfür gibt es spezielle Platinenhalter. Ich habe einfach ein Stück Dachlatte und zwei Nägel verwendet. Das funktioniert auch gut.
Wenn alle Bauteile verlötet sind und ein Funktionstest gemacht wurde (ich hab das Stroboskop einfach an einen Funktionsgenerator angeschlossen), sollte man das Flussmittel wieder entfernen. Es sieht einfach besser aus und die Platine klebt nicht mehr. Zum Reinigen gibt es spezielle Mittel, wie zum Beispiel Kontakt LR.
Oben sieht man schön, dass das SMD LED Stroboskop sehr viel niedriger ist, als die klassische Variante.
Montagematerial und Abstandshalter
Die Platine war der erste Teil, aber jetzt muss sie auch irgendwie im Plattenspieler befestigt werden. Die entsprechenden Löcher sind im Chassis vorhanden.
Ein Problem ist das Prisma (siehe Pfeil oben im Bild). Dieses liegt lose im Chassis und wird durch das bisherige Stroboskop in dieser Position gehalten. Das neue SMD LED Stroboskop macht das noch nicht. Die einfachste Lösung wäre, das Prisma festzukleben. Aber das ist dann leider nicht mehr reversibel. Ich wollte eine bessere Lösung.
Mit Autodesk Fusion ist schnell ein entsprechendes 3D-Modell entworfen. Damit hat die Platine einen Abstand von 4mm. Der kleine Quader hält das Prisma in seiner Position. Meine STL Datei findest du bei den Downloads.
Nach einigen gescheiterten Druckversuchen habe ich schließlich den Abstandshalter ausdrucken können. Er passt perfekt zur Platine. Die Bohrlöcher und die äußeren Kanten passen zusammen. Wie geplant, wird auch das Prisma damit in der richtigen Position gehalten.
Wenn man das nicht selber drucken kann, kann man auch auf einen professionellen Anbieter zugehen.
Einbau in den Dual Plattenspieler
Als erstes muss das alte Stroboskop komplett entfernt werden. Dazu muss natürlich auch das Anschlusskabel im Netzteil abgelötet werden. Man kann es natürlich auch einfach abschneiden, aber eventuell will man das ja später wieder zurückbauen und dann ist ein abgeschnittenes Kabel eine blöde Sache.
Jetzt kommt die Stunde der Wahrheit: Es muss sich zeigen, ob ich mich beim neuen SMD LED Stroboskop nicht vermessen habe.
Beim Dual 704 sieht alles gut aus. Platine und Abstandshalter passen perfekt in die vorgesehene Position. Das Prisma wird fest an der richtigen Stelle gehalten. Bei der Länge der beiden M3 Schrauben muss man aufpassen. Sie dürfen nicht zu lang sein, da sie sonst auf der Oberseite herausstehen. 8mm haben bei mir gut gepasst.
Bei der ersten Version der Platine habe ich mich bei der Position der LEDs vermessen. Oben im Bild sieht man, dass LED2 etwas zu weit unten sitzt. In der aktuellen Version ist das bereits korrigiert.
Angeschlossen wird die Schaltung an der Motorsteuerung. Zum Verlegen des Anschlusskabels kann man die vorhandenen Kabelschellen nutzen.
Jetzt wollte ich natürlich noch überprüfen, ob die Schaltung richtig funktioniert. Dafür habe ich mit einem BPX 38 Fototransistor und einem Widerstand eine kleine Messapparatur gebaut und diese an die LED gehalten. Das Messergebnis sieht man oben. Die Lichtimpulse sind sehr schmal und die Periodendauer beträgt 20ms (50Hz).
Beim Dual 721 sieht es auch gut aus. Eventuell passt das Stroboskop auch bei anderen Dual Plattenspielern, aber das kann ich aufgrund fehlender Auswahl nicht probieren.
Fazit SMD LED Stroboskop
Das war viel Arbeit für ein Teil, was man sowieso nicht sieht. Aber ich wollte mich schon seit langem mal wieder mit Leiterplattenentwicklung beschäftigen. Dafür war dieses Projekt ideal. Auch der 3D-Druck war Neuland für mich.
Ich habe versucht alles möglichst detailliert zu beschreiben, um es anderen leicht zu machen, das Stroboskop nachzubauen. Die Dateien zur Platinenfertigung und zum 3D-Druck gibt es bei den Downloads am Ende des Artikels. Dort findest du auch die Reichelt Bestellliste für die SMD Bauteile.
Die Ablesbarkeit ist richtig gut, viel besser als mit der alten Glimmlampe. Das Bild oben zeigt das Bild vom sogenannten Pickelteller mit den grünen LEDs.
Auch der Sägezahnteller zeigt ein gutes und stabiles Bild. Mir persönlich gefällt die orangene Version besser. Das Grün ist mir etwas zu giftig.
Es ist mir aufgefallen, dass das SMD LED Stroboskop leise Geräusche macht. Dies legt am Piezoeffekt der verwendeten Keramikkondensatoren. Man könnte diese durch Tantalkondensatoren ersetzen. Die Geräusche sind aber fast nicht mehr zu hören, wenn die Platine eingebaut ist.
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