240 lumen lichtwerfer

[robocat]

hi ihr,

beim letzten schrottsammeln (eine meiner lieblingsbeschäftigungen) fiel mir ein tolles spielzeug in die hände: ein nintendo super scope.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bb/Nintendo_scope.jpg/300px-Nintendo_scope.jpg
paar infos dazu gibts hier: http://en.wikipedia.org/wiki/Super_Scope

um das ding für etwas sinnvolles zu verwenden, will ich daraus eine möglichst helle led-lampe bauen (der begriff taschenlampe ist wohl unpassend).

angedacht war folgendes (verbesserungsvorschläge willkommen):

die innereien landen im bastelschrank, stattdessen wird darin eine Seoul Z-LED P4 Star, weiß, 240 Lumen untergebracht (infos dazu hier: http://www.leds.de/product_info.php?info=p266_Seoul-Z-LED-P4-Star--wei---240-Lumen.html), dazu ein atmega (helligkeit über pwm regelbar, wahr scheins mit einem poti). versorgt werden soll das ganze wahrscheinlich mit einem 7,2V-akku (racing-pack). ein step-down-wandler anstelle eines ordinären 78xx wäre wohl von vorteil, um nicht sinnlos strom in wärme zu wandeln.

damit komme ich zu meinen fragen:
1. die led zieht bis zu 1A bei 3,8V - da wird einiges an wärme abzuführen sein (auch wenn ich sie wohl eher selten mit peak current betreibe). kühlkörper und wärmeleitpaste sind da wohl pflicht. nur, wie muss ich den kühlkörper dimensionieren, vor allem, weil er ja mit im gehäuse verbaut wird? (geringe luftzirkulation - einen lüfter wollte ich vermeiden)

2. der abstrahlwinkel der p4 beträgt 125°. es gibt auch eine optik zu kaufen, die auf 25° fokussiert. am liebsten wäre mir natürlich beides, also im idealfall ein verstellbarer fokus. hat da jemand eine idee?

3. mit einem spannungswandler könnte ich evtl mein akkupack (6 zellen) länger nutzen, aber laufe ich da nicht gefahr, dass eine der zellen krepiert (<0V)? was für ein bauteil/schaltung wäre zu empfehlen?

das budget ist mal wieder äusserst beschränkt (die led wird mich schon 8,50+versand kosten.. das ist viel).

weitere features, die ich einbauen könnte, wären auch interessant.. wenn jemandem was einfällt (nein, kartoffelkanone eher nicht^^).

über antworten freut sich eure katze

[Reeper]

In dem Shop findest du auchs ehr kleine Spannungswandler/Regler, jedoch ist der Preis auch nicht niedrig :|
http://www.led-shop24.de/pi-1943775498.htm?categoryId=13

[HannoHupmann]

@Cat, vielleicht kann man das Pferd von hinten aufzäumen. Was soll den später der Effekt sein? 8,50€ für eine LED ich hoffe du hast sie noch nicht bestellt, den eventuell gibt es andere Möglichkeiten die einen viel schönreren Effekt erzielen.

[Manf]

weitere features, die ich einbauen könnte, wären auch interessant.. wenn jemandem was einfällt (nein, kartoffelkanone eher nicht^^).

Eine zusätliche Laserzieleinrichtung fiel mir als erstes ein.
Soetwas wir häufig bei berührungsloser Temperaturmessung eingesetzt:
http://www.neumann-messgeraete.at/032_Temperatur.htm

Hier gibt es auch eine kleine Wärmebildkamera, der Preis kommt langsam näher, wenn auch die Auflösung dann noch gering ist:
http://www.neumann-messgeraete.at/PDF/IR-1000.pdf

[robocat]

so eine wärmebildkamera wäre natürlich was tolles, sprengt aber den preislichen rahmen völlig. dann noch eher ein ir-led-cluster und eine billige cam vorne, und hinten ein beleuchtetes display - quasi also eine art nachtsichtgerät. technisch würde mir die umsetzung mehr spass machen als "nur ne lampe", vom gefühl her würde ich aber sagen, dass mir die lampe mehr nutzen bringt.

einen laser mit dran zu machen (auch wenn mir kein direkter nutzen dafür einfällt) ist schon fast beschlossene sache, weil ein discounter hier welche für 2,99 verscherbelt. vielleicht könnte man über modulation und laufzeitmessung die entfernung bestimmen? das wäre interessant, ich habe nur einige zweifel, ob da ein 16MHz µC schnell genug ist. das werde ich mal versuchen durchzurechnen, vielleicht kann auch jemand etwas dazu sagen.

@Hanno:
nein, ich habe noch nichts geordert und bin offen für andere vorschläge. fest steht nur das scope als gehäuse, dass es nicht zu teuer werden darf, und dass es möglichst hell leuchten soll (wird wohl auf einen kompromiss kosten/helligkeit hinauslaufen).

evtl sollte ich eher mehrere leds (mit verschiedenen abstrahlwinkeln) kombinieren? ideal wäre die möglichkeit, sowohl objekte in größerer entfernung anzuleuchten, als auch kleine räume gut auszuleuchten.

wäre nicht der kühlkörper, hätte ich versucht, die led in der optik beweglich zu machen, um den abstrahlwinkel zu variieren.

@Reeper, ich kenne diese stromquellen, die sind sehr klein aufgebaut um in handelsüblichen taschenlampen platz zu finden. platz habe ich genug, deshalb werde ich mir da wohl selber was aufbauen (kostenfaktor).

danke für eure antworten, vielleicht kommen ja noch ein paar ideen und vorschläge. ich werde später mal das scope auseinandernehmen und bilder davon machen, vielleicht interessiert es ja den einen oder anderen.

gruesse von der katz

[robocat]

um es etwas spannender zu gestalten, hat der hersteller 2 spezialschrauben verwendet, um das gehäuse zu "sichern", aber mit etwas phantasie war auch das keine wirkliche hürde.

hier also ein paar bilder vom innenleben (png-format, deshalb etwas lange ladezeiten, fürchte ich):

http://katze.dead-men.de/lightgun1.png

http://katze.dead-men.de/lightgun2.png

http://katze.dead-men.de/lightgun3.png

http://katze.dead-men.de/lightgun4.png

http://katze.dead-men.de/lightgun5.png

http://katze.dead-men.de/lightgun6.png

http://katze.dead-men.de/lightgun7.png

interessant, dass hinter der linse keinerlei optoelektronik zu finden war. das nächste element ist die schaltung im metallkästchen. hat hier schon jemand vor mir "gewildert", oder wie wird der kathodenstrahl (heisst das so?) auf dem bildschirm erfasst? beim flüchtigen angucken habe ich zumindest keine offenen stecker entdeckt, die darauf hindeuten würden, dass etwas fehlt.

gruesse von der katz

[HannoHupmann]

Hallo Robocat, mit mehr LEDs zu kleinerem Preis kommst du vielleich auch auf die gleiche Ausleuchtung. Es macht ja auch nur dann Sinn eine starke LED zu verwenden, wenn für mehrere kleine LED kein Platz ist oder aufgrund anderer Schwirigkeiten.

[robocat]

hallo,
ich habe zwar noch nichts fertig, aber wollte euch mal auf dem laufenden halten. zuerst sei ein irrtum korrigiert:

die original lightgun hat sehr wohl eine optik, in der metall-box (oben zu sehen) ist ein kleiner spalt mit einem phototransistor dahinter. habe ich vor lauter husch-husch übersehen.

leds habe ich inzwischen welche geschenkt bekommen, zwar keine P4, aber hell genug für meine zwecke. damit sind nun folgende features geplant:
- 1 led (1,2W) mit optik für weitsicht, mit PWM über ein poti regelbar, wahlweise schalt- oder tastbar
- 2 leds (auch je 1,2W) für den nahbereich, großer abstrahlwinkel, ebenfalls mit PWM über ein poti regelbar, wahlweise schalt- oder tastbar
- Laser (über taster schaltbar, aus einem billigen laserpointer entwendet)
- 3 IR-leds, bereits fertig im gerät vorhanden, über taster schaltbar)

nah- und/oder fernsicht wird mittels eines 3fach-schalters ausgewählt, dauerbetrieb oder tastbetrieb ist über einen weiteren schalter wählbar. dazu noch ein POWERONOFF (habe gehört, dass ein russe dieses namens den ein/aus-schalter erfunden hat, eine beachtliche erfindung).

als versorgung dienen 6 mignons (in reihe) da das batteriefach dafür bereits vorhanden ist. diese wird mit einem step-down (LM2576-adj, datenblatt: http://www.national.com/ds.cgi/LM/LM2576.pdf) auf etwa 4V eingestellt, um sowohl die leds als auch den atmega versorgen. damit kann meine batteriespannung bis auf ca. 5V sinken, ohne dass sich die leistung verringert.

http://katze.dead-men.de/lampe2.jpg

ich melde mich wieder, wenn es fortschritte (oder probleme) gibt.

gruesse von der katz

[robocat]

inzwischen habe ich die schaltung aufgebaut, und das gehäuse ist auch bald fertig. der laser wanderte (skizze siehe oben) dorthin, wo die IR-leds eingezeichnet sind (diese habe ich weggelassen).

hier ist ein bild von der elektronik:

http://katze.dead-men.de/lichtwerfer1.jpg

schaltplan für step-down ist folgender:

http://katze.dead-men.de/stepdown.jpg
(aus dem datenblatt, hoffe das ist ok, datenblatt hier: http://www.national.com/pf/LM/LM2576.html#Datasheet)

danach eine simple mega8 grundschaltung mit folgenden besonderheiten:
- an PC0 und PC1 der abgriff der beiden potis (angeschlossen zwischen den 4V vom step-down und masse), damit werden die beiden PWMs gesteuert
- an PC2 die spannung der batterien, über einen spannungsteiler runtergeteilt (7.6/4,3kOhm) auf < 4V (damit werden die 3 batterie-überwachungs-leds angesteuert)
- an PB2 (OC1B) und PB3 (OC2) hängen 2 transistoren (BC337), die die leds ansteuern
- batterie-leds (3) an PD0, PD1, PD2 (high-active)
- eingänge:
full-bright an PB7
schalter (licht immer an oder nur mit taster) an PD5
taster (1) an PB0
taster (2) an PB6 (selbe funktion)
umschalter (3 schaltstufen) an PD6 und PD7

warum ich das so genau erkläre:
naja, weil man sonst den sourcecode nicht versteht, der hier folgt (ASM):

.NOLIST
.INCLUDE <m8def.inc>
.LIST

.def temp = r20
.def pwmval1 = r21
.def pwmval2 = r22
.def batval = r23

.CSEG
.org 0

; Interupt Vektoren
rjmp init ; Reset Handler
reti ; IRQ0 Handler
reti ; IRQ1 Handler
reti ; Timer2 Compare Handler
reti ; Timer2 Overflow Handler
reti ; Timer1 Capture Handler
reti ; Timer1 CompareA Handler
reti ; Timer1 CompareB Handler
reti ; Timer1 Overflow Handler
reti ; Timer0 Overflow Handler
reti ; SPI Transfer Complete Handler
reti ; USART RX Complete Handler
reti ; UDR Empty Handler
reti ; USART TX Complete Handler
rjmp ADCfertig ; ADC Conversion Complete Handler
reti ; EEPROM Ready Handler
reti ; Analog Comparator Handler
reti ; Two-wire Serial Interface Handler
reti ; Store Program Memory Ready Handler

init:

;Stackpointer
ldi temp, LOW(RAMEND)
out SPL, temp
ldi temp, HIGH(RAMEND)
out SPH, temp

;Aus/Eingänge
ldi temp, 248
out DDRC, temp ; PC0,1,2 als Eingang

ldi temp, 31
out DDRD, temp ; PD7,6,5 als Eingang

ldi temp, 255
out DDRB, temp ; PB1,2,3 als Ausgang

ldi temp, (1<<COM1A1)|(1<<COM1B1)|(1<<WGM10) ; set PWM mode
out TCCR1A,temp

ldi temp, (1<<CS10)
out TCCR1B,temp

ldi temp, (1<<WGM20)|(1<<COM21)|(1<<CS20)
out TCCR2, temp

sei ; Generelle Interruptfreigabe

ldi pwmval1, 0
ldi pwmval2, 0

Main: ;----------------------------- Einsprungspunkt Main

ldi r24, 0
out OCR1AL, r24
out OCR2, r24

ldi r24, 0
out PORTD, r24

ldi r24, 0
out PORTB, r24

ldi r24, (1<<ADLAR)
out ADMUX, r24
ldi r24, (1<<ADEN) | (1<<ADSC) | (1<<ADIE); | (1<<ADPS2)
out ADCSRA, r24

off:
clr r25
out OCR1BL,r25
out OCR2, r25

run:

cpi batval, 161
brcs bat1
ldi r25,7
out PORTD, r25
rjmp check

bat1:

cpi batval, 138
brcs bat2
ldi r25,3
out PORTD, r25
rjmp check

bat2:

cpi batval, 127
brcs bat3
ldi r25,1
out PORTD, r25
rjmp check

bat3:

ldi r25,0
out PORTD, r25

check:

sbic PINB,7 ;check for pause button
rjmp full

sbic PIND,5 ;check for toggle switch
rjmp spec

sbic PINB,0 ;check for fire button
rjmp norm

sbic PINB,6 ;check for cursor button
rjmp norm

rjmp off

norm:
sbis PIND,7
rjmp norm1
ldi r25, 0
out OCR2, r25
out OCR1BL,pwmval2
rjmp run

norm1:
sbis PIND,6
rjmp norm2
out OCR2, pwmval1
out OCR1BL,pwmval2
rjmp run

norm2:
sbic PIND,7
rjmp off
sbic PIND,6
rjmp off
out OCR2, pwmval1
ldi r25, 0
out OCR1BL,r25
rjmp run

spec:

sbic PINB,0 ;check for fire button
rjmp spec0

sbic PINB,6 ;check for cursor button
rjmp spec0

rjmp norm

spec0:

sbis PIND,7
rjmp spec1
ldi r25, 0
out OCR2, r25
ldi r25, 255
out OCR1BL,r25
rjmp run

spec1:
sbis PIND,6
rjmp spec2
ldi r25, 255
out OCR2, r25
out OCR1BL,r25
rjmp run

spec2:
sbic PIND,7
rjmp off
sbic PIND,6
rjmp off
ldi r25, 255
out OCR2, r25
ldi r25, 0
out OCR1BL,r25
rjmp run

full:
ldi r24, 255
out OCR1BL,r24
out OCR2, r24
rjmp run

;--------------------------------- subroutines / irqs

ADCfertig:

sbic ADMUX, MUX0
rjmp pwm2adc

sbic ADMUX, MUX1
rjmp bat2adc

in pwmval1, ADCH
ldi temp, (1<<ADLAR)|(1<<MUX0)
out ADMUX, temp
ldi temp, (1<<ADEN) | (1<<ADSC) | (1<<ADIE) | (1<<ADPS2)
out ADCSRA, temp
rjmp ende

pwm2adc:
in pwmval2, ADCH
ldi temp, (1<<ADLAR)|(1<<MUX1)
out ADMUX, temp
ldi temp, (1<<ADEN) | (1<<ADSC) | (1<<ADIE) | (1<<ADPS2)
out ADCSRA, temp
rjmp ende

bat2adc:
in batval, ADCH
ldi temp, (1<<ADLAR)
out ADMUX, temp
ldi temp, (1<<ADEN) | (1<<ADSC) | (1<<ADIE) | (1<<ADPS2)
out ADCSRA, temp

ende:
reti


vielleicht hilft es ja dem einen oder anderen (regelbares PWM, etc.)

ich hoffe, dass ich keine ports falsch angegeben habe, wenn etwas unklar ist, bitte rückfragen. sobald die lampe fertig ist, gibt es bilder davon.

gruesse von der katze

[robocat]

wie das bei mir immer so ist, hat es doch um einiges länger gedauert, bis nun alles fertig ist. man hätte das in wenigen tagen machen können, aber ich habe mich nur ab und zu, wenn zeit war, damit beschäftigt.

als letztes das ganze kabelgewurschtel rein gepackt, und beim zuschrauben sachgemäss eine steuerleitung durchtrennt. also (fluchend) nochmal alles auseinander und wieder zusammen gebaut.

nun leuchtets aber wie erwünscht, und macht scheinbar mächtig eindruck (ein passant fragte, wo ich da die munition herbekomme).. ^^

http://katze.dead-men.de/lampe_fin1.PNG

http://katze.dead-men.de/lampe_fin2.PNG

http://katze.dead-men.de/lampe_fin3.PNG

schaltplan kann ich nachliefern, wenn interesse besteht. eigentlich sinds aber ja nur ein paar taster und schalter an freien ports. am interessantesten dürfte noch das sukzessive einlesen der 3 AD wandler sein, und evtl das erzeugen der pwm.

gruesse

[HannoHupmann]

was toll wäre ist ein Video. Dann kann man sich von der Lichtkanone etwas besser überzeugen.