ARDUINO Hausbeleuchtung
Zufallsgesteuerte 8-fach-LED-Beleuchtung

Ein Zufallsgenerator steuert 8 LEDs an, welche einzelne Räume in Gebäuden einer Modellbahnanlage beleuchten können. Dadurch werden Beleuchtungen der Fenster der mit LEDs bestückten Häuser rein zufällig ein- oder ausgeschaltet.
Die Abbildung 1 rechts zeigt das Programm (Sketch) für den ARDUINO zum Testen.

Warum "Test"?

Nun, wenn Sie die nachfolgend beschriebene Schaltung aufgebaut und einen ARDUINO programmiert haben (also den Sketch hochgeladen haben), so ist es sinnvoll die Sache auf einem Testboard zu überprüfen, ob alles fehlerfrei läuft, bevor man ein Modellhaus damit ausstattet. Damit bei einem Testlauf nicht lange gewartet werden muss bis sich LED-Wechsel ergeben, sind die Pausen (delay) in dem Test-Sketch kurz gehalten. Später, für den realen Betrieb werden die Zahlenwerte bei "delay" größer gewählt, damit im realen Betrieb die beleuchteten Fenster nicht "flackern", sondern die Lichtwechsel realistisch länger dauern. Jeder kann sich hier selber individuelle Werte eintragen.

Anmerkung:
die Abbildungen 1 bis 4 wurden mit dem Programm "Fritzing" erzeugt, welches kostenlos vom Internet erhältlich ist.

Abb.1 ARDUINO Programm-Listing
Die Abbildung 2 rechts zeigt einen ADRUINO UNO mit einem Steckboard mit 8 LEDs und ihren 8 Zugehörigen Vorwiderständen von 220 Ohm, sowie 2 Umschaltern.

Die roten LEDs wurden hier nur zum Testen verwendet. Später im Modellbahnbetrieb wählt man natürlich gelbe oder weiße LEDs, wobei die Werte der Vorwiderstände natürlich entsprechend anzupassen sind. Zu empfehlen sind sogenannte "Low-Current-LEDs", welche weniger Strom benötigen, sodass Vorwiderstände mit einem höheren Wert verwendet werden können. Dies belastet dann den ARDUINO weniger.

Abbildung 3:
es kann auch eine kleine Platine hergestellt werden, auf der die Bauteile ihren Platz finden. Natürlich werden die LEDs nicht auf die Platine verbaut, sondern man bringt hier Steckverbinder an von denen dann via Leitung die in Häusern verbauten LEDs versorgt werden.

Abbildung 4:
hier ist der Schaltplan dargestellt.

Anmerkung:
ARDUINO-Pins 10, 11, 12, 13 sind noch nicht belegt, hier können weitere 4 LEDs zur Hausbeleuchtung angeschlossen werden, wenn der Sketch entsprechend angepasst wird, was wohl jeder leicht auf Grund der Sketch-Kommentierungen bewerkstelligen kann.

                         
Abb.2 ARDUINO Steckboard zum Testen

Abb.3

Abb.4
Im Download enthalten:
1. Hausbeleuchtung_A_TEST
2. Hausbeleuchtung_A
3. Hausbeleuchtung_B
alle Listings sind mit erklärenden Kommentaren versehen
Downloads ARDUINO Sketch und Fritzing
Hinweise zu den Programmen im Download:

Sketch Hochladen:
Schalter S2 muss aus sein! Nach dem Hochladen S2 zum Betrieb einschalten.
Hausbeleuchtung A:

Das Programm startet automatisch, wenn der ADRUINO mit Strom versorgt wird.
Schalter 1 in Stellung "LOW", LEDs wechseln an/aus rein zufällig.
Schalter 1 in Stellung umschalten von "LOW" auf "HIGH", LEDs verharren in der letzten Zufallsstellung.
Wird danach RESET betätigt, sind alle LEDs aus.
Wird er Schalter 1 wieder auf "LOW" gestellt, wechseln die LEDs wieder ihren Zustand zufällig.
Hausbeleuchtung B:
Schalter 1 in Stellung "LOW", LEDs wechseln an/aus rein zufällig.
Schalter 1 in Stellung umschalten von "LOW" auf "HIGH", alle LEDs an.
Wird er Schalter 1 wieder auf "LOW" gestellt, wechseln die LEDs wieder ihren Zustand zufällig.
Um alle LEDs auszuschalten ist die Stromversorgung des ADRUINO zu unterbrechen.
Wird die Stromversorgung des ADRUINO wieder eingeschaltet, startet das Programm wieder automatisch.

Aufbau mit einem ARDUION-NANO

Auch hier, bei der zufallsgesteuerten Hausbeleuchtung kann der preiswertere ADUINO-NANO zum Einsatz kommen. An den hochzuladenen Programmen ändert sich bei Verwendung von 8 LEDs dabei nichts. Lediglich auf die etwas anders angeordneten Anschlusspins  des NANO muss achtgegeben werden!

Abb.5 Bestückungsseite der Leiterplatte

Abb.6 Lötseite der Leiterplatte
Sehr leicht lassen sich Schaltungen auf Lochrasterplatinen aufbauen. die linken Abbildungen zeigen dies auf Streifen-Leiterplatten mit Bohrungen in 2,54mm Abständen. Mit nur 4 bis 5 Drahtbrücken können alle erforderlichen Verbindungen hergestellt werden. Es müssen aber noch einige Leiterbahnen getrennt werden, was mittels einer kratzenden Nadel leicht zu bewerkstelligen ist.
Die Schalter können auch extern über die herausgeführten Anschlüsse ihren Platz finden.
Die Schaltung kann auch auf 12 LEDs erweitert werden (R9 bis R11 in Abb.5), wobei dann das Programm entsprechend zu erweitern ist. Da das Programmlisting aber auskommentiert ist, dürfte das nicht schwer fallen.

Die Hausbeleuchtung mit einem ATtiny84 04.05,

Nachdem wir uns unter ARDUINO => Decoder mit Microcontroller und ARDUINO => ARDUINO ATtiny-Brenner mit einem ATtiny84 vertraut gemacht haben, können wir die oben beschriebene Schaltung wesentlich kleiner und kostengünstiger realisieren.

Abb.7 ATtiny84 Schaltplan
Die linke Abbildung 7 zeigt den Schaltplan wie die Hausbeleuchtung an einen ATtiny84 zu verdrahten ist. Das Programm (der Sketch) kann hier vom oben stehenden Download unverändert übernommen werden.

Die Schaltung lässt sich am einfachsten auf einer Lochraster-Streifenplatine aufbauen. Die untere Abbildung 8 zeigt dies auf der Oberseite mit Bauteilen und Drahtverbindungen; die Abbildung 9 zeigt die Unterseite mit den zu unterbrechenden Leiterbahnen (diese einfach "aufkratzen" oder wegfräsen).

Anmerkung:
ich habe diese Schaltung zwar so nicht nachgebaut und getestet, sie sollte aber funktionieren, da das Programm (Sketch) für ARDUINO UNO, ARDUINO NANO und ATtiny84 unverändert gleich sind (lediglich die Anschlussbelegungen sind jeweils entsprechend anzupassen).

Abb.8 Platinenoberseite

Abb.9 Platinenunterseite

 

Für die Bastelarbeiten wünsch ich viel Erfolg !

 

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