Blaulicht/Funkellicht

Signalmast eines SRK mit blauem Funkellicht

Das aus dem Straßenverkehr bekannte Blaulicht ist im Schiffsverkehr unter dem Namen Funkellicht bekannt. Das klassische Rundumlicht besteht aus einer Lampe in einem sich drehenden Reflektor entsprechender Farbe (blau oder auch gelb zur Anzeige von Gefahren). Zunehmend werden die Lichtblitze aber elektronisch erzeugt, mit vielfachen Varianten, z.B. als Doppelblitz, um noch auffälliger zu wirken.

Rundumlicht Simulation

Auf meinem Löschkreuzer Weser darf ein blaues Funkellicht natürlich nicht fehlen, das Original hat sogar zwei davon. Eine einfache Blinkschaltung ist aber ziemlich langweilig und nicht realistisch genug. Da Vorbild und Modell schon etwas älter sind, soll ein klassisches Rundumlicht simuliert werden.

Auf Messen und Ausstellungen konnte ich schon viele Rundumlichter auf Modellen bewundern, entweder mechanische Meisterleistungen, bei denen sich wirklich eine Lampe im Reflektor dreht, oder Simulationen, bei denen der Dreheffekt durch ein Lauflicht auf einer Reihe von zylindrisch angeordneten SMD LED hervorgerufen wird. Leider sieht man den mechanischen Rundumlichtern ihren Aufwand nicht an, auf einer Entfernung von zwei Metern sieht es aus wie ein einfaches Blinklicht. Und auch die Lauflichtlösung überzeugt mich optisch nicht, trotz des Aufwands.

Nun habe ich versucht, ein klassisches Rundumlicht durch einen charakteristischen Helligeitsverlauf zu simulieren. Bedingt durch die Form des Reflektors im Rundumlicht sieht der Beobachter keinen harten Lichtblitz, sondern die Helligkeit steigt innerhalb eines kurzen Zeitraums steil an, um dann schnell wieder abzunehmen. Diese Lösung ist einfach, wirkt aber dennoch realistisch.

Da ein Mikrocontroller digitale Ausgänge hat, lassen sich gleitende Helligkeitsübergänge nur durch Pulsweitenmodulation (PWM) erzeugen, ähnlich wie bei einem Fahrtregler.

Zwei Blaulichter haben in der Praxis nie exakt die gleiche Rotationsgeschwindigkeit, so dass beide mal gleichphasig und kurze Zeit später gegenphasig arbeiten. Eine synchrone Steuerung kommt daher nicht in Frage. Das zweite Blaulicht muss eine leichte Zeitverschiebung gegenüber dem ersten haben, so dass sich ein realistischer Effekt ergibt.

Um den Programmieraufwand zu erleichtern, habe ich das PICALIC Framework von Thomas Elger verwendet, welches eine für Lichteffekte optimierte Programmiersprache beschreibt. Die Befehle zur Lichtsteuerung werden von diesem Framework in PIC Assemblercode übersetzt, der schließlich in ein .hex File assembliert wird, mit dem der Mikrocontroller programmiert werden kann. Die ALIC Befehle zur Simulation des Rundumlichts sind im Downloadpaket unter dem Namen blaulicht.asm enthalten.

Ich habe ein wenig experimentiert und das Ergebnis in einem Video festgehalten:

In der gezeigten Versuchsschaltung steuert der PIC direkt zwei blaue LED in einem entsprechenden Lampengehäuse an. LED mit einigen tausend mcd Helligkeit benötigen aber mehr Strom, häufig bis zu 40 mA, die Ausgänge eines PIC vertragen aber nur max. 20 mA. Schaltet man einen kleinen MOSFET nach, lassen sich auch hellere LED anschließen. Schließlich muss man noch dafür sorgen, dass die Schaltflanken nicht zu steil sind, um die RC-Anlage nicht zu stören.

Lichtmodul

All diese Überlegungen münden in ein universelles Lichtmodul mit dem kleinen PIC 12F629 und zwei unabhängigen Ausgängen, an die sowohl Lampen als auch LED angeschlossen werden können.

Ein 7805 Spannungsregler versorgt den PIC mit einer stabilisierten 5 V Versorgungsspannung. Als Treiber dient ein 7103 MOSFET im SMD Gehäuse, die Belastbarkeit beträgt max. 2 A. Die Ausgänge sind an JP1 und JP2 jeweils doppelt ausgeführt, um pro Ausgang zwei Verbraucher anschließen zu können. Die Verbraucher werden direkt aus der angelegten Versorgungsspannung gespeist, um den Spannungsregler zu entlasten.

Werden Lampen angeschlossen, werden die Vorwiderstände R1/R2 bzw. R4/R5 durch Drahtbrücken ersetzt. Kommen LED zum Einsatz, müssen die Vorwiderstände entsprechend der angelegten Versorgungsspannung und den Daten der LED berechnet werden. Bei einer 7,2 V Versorgung und einer weißen hellen LED kann man als Richtwert 220 Ω verwenden. Bei einer 6 V Versorgung sollte statt dem 7805 ein Low Drop Typ eingesetzt werden (z.B. LP2940).

Durch Änderungen der Firmware lassen sich auch andere Blinkmuster realisieren, z.B. die eingangs erwähnten elektronischen Doppelblitzer.

Liste der Bauteile


Anzahl	Bezeichnung	Bauteil	Bezugsquelle, Bestell-Nr.
2	C1, C4	Keramik-Kondensator 10 nF	Reichelt, X7R-2,5 10N
1	C2	Elko 22 µF/16 V	Reichelt, RAD 22/16
1	C3	Elko 100 µF/16V	Reichelt, RAD 100/16
1	C5	Keramik-Kondensator 100 nF	Reichelt, X7R-2,5 100N
1	IC1	Spannungsregler 7805, TO-220 Gehäuse	Reichelt, µA 7805
1	IC2	PIC 12F629, mit Firmware	s. Download
1		8-pol. IC-Fassung für IC2	Reichelt, GS 8
2	JP1, JP2	2-pol. Stiftleiste, RM 2,54 mm	Reichelt, MPE 087-2-004
4	R1, R2, R4, R5	Kohleschichtwiderstand 1/4 W, Bauform 0207, Widerstandswert abhängig von Leuchtmittel und Betriebsspannung	Reichelt, 1/4W
2	R3, R7	Widerstand 1/4 W 22 Ω	Reichelt, 1/4W 22
2	R6, R8	Widerstand 1/4 W, 470 Ω	Reichelt, 1/4W 470
1	R9	Widerstand 1/4 W, 470 kΩ	Reichelt, 1/4W 470k
1		IRF 7103 MOSFET Leistungstransistor	Reichelt, IRF 7103
1	X1	2-pol. Anschlussklemme RM 3,5 mm	Reichelt, AKL 059-02
1		Leiterplatte