Laser Lichtschranke

Achtung!: In diesem Projekt wird mit Lasermodulen gearbeitet. Das Blicken in den Laserstrahl kann bleibende Schäden am Auge verursachen. Blicken sie auf keinen Fall in den Laserstrahl.
Warnhinweis!: Das vorgestellte Gerät arbeitet mit Netzspannung welche bei einem Stromschlag tödlich sein kann. Die hier aufgezeigte Anleitung dient nur zu allgemeinen Information und darf ausschliesslich von Personen mit entsprechender Fachkenntniss ( Elektriker usw. ) und unter höchsten Sicherheitsmaßnahmen nachgebaut werden. Ich übernehme keinerlei Haftung für Schäden die durch die Herstellung, den Gebrauch oder einen Unfall mit dem Gerät entstehen. Wer mit dem Nachbau beginnt, stimmt diesem Haftungsausschluss vollständig zu.

Die Idee zur Lichtschranke:

Vor einiger Zeit hat sich bei uns ein Problem ereignet. Als begeisterte Dartspieler achten wir immer ganz genau auf den Abstand zur Dartscheibe. Nur leider ist diese bei uns im Flur aufgehängt. Deshalb haben wir provisorisch mit etwas Pappe eine Linie auf den Boden gelegt, die sich aber immer wieder löst. Da kam ich auf die Idee, dass man eigentlich eine visuelle Laserlinie erstellen könnte, die von einer Lichtschranke unterstützt wird. Da ich das alles möglichst einfach halten wollte, habe ich mich für eine Variante ohne Microcontroller entschieden. Dann lasst uns mal beginnen.

Die Bauteile:

Die Bauteile sind relativ übersichtlich und einfach zu beschaffen. Die „Logik“ bildet ein Relais und ein Fotowiderstand. Des weiteren benötigen wir noch ein paar Vorwiderstände für LEDs und evtl. für die Lasermodule Zusätzlich brachen wir noch eine Stromversorgung. Ich halte die Werte der Bauteile relativ allgemein, damit man sich das selbst an seine Komponenten anpassen kann. Ich verwende bei mir ein 9V Netzteil. Zusätzlich dazu habe ich einen Step-up Konverter verbaut, der die Spannung auf 13,1V hebt. Ein Linienlasermodul wird für die visuelle Linie benötigt, ein weiteres Punktlasermodul, um den Fotowiderstand zu beleuchten. Der Schaltplan sieht wie folgt aus:

  • L1= Linienlasermodul
  • L2= Punktlasermodul
  • R2= Vorwiderstand LED1
  • R3= Vorwiderstand LED2
  • LED1= grüne LED
  • LED2= rote LED
  • A1/A2= Relais

Das Prinzip:

Das Punktlasermodul leuchtet auf den Fotowiderstand. Dadurch fließt Strom durch das Relais und der Schalter springt um, sodass durch LED1 Strom fließen kann. Wird die Linie überschritten und dadurch der Punktlaserstrahl unterbrochen, kommt nur noch wenig Licht bei dem Fotowiderstand, sodass der Widerstand sich erhöht. Der Widerstand ist nun so hoch, dass die vorgeschriebene Anlaufspannung am Relais nicht mehr anliegt. Es geht in seinen Ruhezustand und LED2 wird mit Strom versorgt. Dementsprechend muss LED2 rot sein, da sie signalisiert, dass die Linie überschritten wurde.

Kleine Stolpersteine:

Wie Ihr schon seht, ist der Aufbau relativ simpel. Trotzdem sollte man bei der Wahl der Werte auf gewisse Sachen achten. Gehen wir auf den Fotowiderstand genauer ein:

Der Fotowiderstand erhöht seinen Widerstand, wenn weniger Licht auf ihn einfällt. Umso höher also die vorliegende Spannung ist (in meinem Fall 13,1V), desto weniger Leistung wird von dem Punktlasermodul erwartet, um die Anlaufspannung des Relais zu überwinden. Der Nachteil an einer höheren Spannung ist jedoch, dass der Fotowiderstand durch Fremdeinstrahlung (Lampen, Sonnenlicht) seinen Widerstand so verringert, dass das Relais sowieso durchschaltet. Wählt man die Spannung aber zu niedrig, muss man ein extrem leistungsstarkes Lasermodul verwenden, um den Fotowiderstand ausreichend zu drosseln. Ich habe meine Werte deshalb wie folgt gewählt:

  • Spannung: 13,1V
  • Anlaufspannung Relais: 3,2V
  • Nennspannung Relais: 5V
  • max. Spannung Punktlasermodul: 12V
  • Strom Punktlasermodul: 20-30mA

Varietät:

Wie Sie sicherlich schon sehen können, haben wir eine höhere Spannung im Kreislauf als das Punktlasermodul erlaubt. Dies haben wir mit einem Vorwiderstand behoben, den ich aber nicht eingezeichnet habe (der Schaltplan soll nur den Grundaufbau verdeutlichen). Zwingend notwendig ist dieser Vorwiderstand aber auch nicht, da die Spannung beim Einschalten des Kreislaufs auf 12V abfällt. Ein Spannungsabfall bei Belastung ist ganz normal.

Das war im Grunde genommen der Grundaufbau der Lichtschranke. Eigentlich simpel, oder? Man könnte das ganze noch beliebig erweitern, zum Beispiel mit einem Piezo, der beim Übertreten piept. Dieser müsste dann hinter die rote LED2 geschaltet werden und die Widerstände ggf. angepasst werden.

Neben dem habe ich noch ein kleines Gehäuse aus Holz angefertigt, um die Elektronik zu schützten. Das Kabel, welches zum Fotowiderstand führt wurde unter dem Teppich verlegt und an der anderen Seite der Schranke angebracht (siehe Bilder).

Achtung!: In diesem Projekt wird mit Lasermodulen gearbeitet. Das Blicken in den Laserstrahl kann bleibende Schäden am Auge verursachen. Blicken sie auf keinen Fall in den Laserstrahl.
Warnhinweis!: Das vorgestellte Gerät arbeitet mit Netzspannung welche bei einem Stromschlag tödlich sein kann. Die hier aufgezeigte Anleitung dient nur zu allgemeinen Information und darf ausschliesslich von Personen mit entsprechender Fachkenntniss ( Elektriker usw. ) und unter höchsten Sicherheitsmaßnahmen nachgebaut werden. Ich übernehme keinerlei Haftung für Schäden die durch die Herstellung, den Gebrauch oder einen Unfall mit dem Gerät entstehen. Wer mit dem Nachbau beginnt, stimmt diesem Haftungsausschluss vollständig zu.

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