Unser Sohnemann ist derzeit gut 2,5 Jahre alt und spielt am liebsten mit Matchboxautos. In das Spiel kann er sich so vertiefen, dass er manchmal nicht mitbekommt, wenn man ihn anspricht. Und weil er von Dingen wie Feuerwehr, Stau, Scheibenwischer, Auspuff und vielem mehr so begeistert ist, u.a. auch von Ampeln, beschloss ich, ihm eine Spielzeugampel zu bauen. Das ist eine kleine Sache zwischendurch für eine große Freude zwischendurch. Die Ampel hält ganz grob den Maßstab der Spielzeugautos ein und kann sowohl automatisch als auch händisch umgeschaltet werden. Im Artikel zeige ich den Aufbau, der mit elektrotechnischen Grundkenntnissen sehr leicht nachgemacht werden kann.

Die Idee für die Ampel kam recht spontan. Material dazu hatte ich noch da: 5 mm-LEDs in den Ampelfarben, einen Taster und einen kleinen Microcontroller. Die Ampel soll mit Batterien betrieben werden. Zwei AAA-Batterien mit 3 V Summenspannung reichen aus.

Zunächst hatte ich die Idee, ein Stück Kabelkanal zu verwenden, weil die Batterien so gut hineinpassen. Allerdings würde die Ampel dann rund 12 cm hoch, also deutlich größer als die Autos. Und eine Idee, wie ich einen Fuß anbringen könnte, hatte ich auch nicht so recht.

Dann hab ich mich ein bisschen in der Werkstatt umgesehen und mir ist die Verpackung von einem Kegelsenker in die Hände gefallen. Den mit Pfeil markierten Teil kann ich für die Ampel gut gebrauchen.

Die Batterien kommen in einen Batteriehalter, der auch noch herumlag. Dieser wird flach als Fuß unter der Ampel liegen. Ein Deckel gehört auch noch dazu, den ich aber vergessen habe im Bild unterzubringen. Da ich nur 2 Batterien benötige, kann die Elektronik im dritten Schacht untergebracht werden.

Schaltung

Im folgenden Bild ist der Schaltplan zu sehen. Anklicken zum Vergrößern!

Die Ampel wird von einem kleinen Microcontroller vom Typ ATtiny25 oder ATtiny45 gesteuert. Die beiden Typen sind identisch bis auf die Größe des Programmspeichers. Der kleinere reicht völlig, aber ich hatte nur den größeren herumliegen. Wer neu kauft, sollte also den 25er nehmen, der rund 1 € kostet. Dann sieht man die 3 LEDs mit Vorwiderständen, deren Werte ich experimentell ermittelt habe, da die Versorgungsspannung so niedrig ist und demnach der unbekannte Innenwiderstand der LEDs stark ins Gewicht fällt. Weiterhin ist ein Taster und ein Programmieranschluss vorhanden. Der R4-Widerstand dient der Resetschaltung. Ohne den läuft der Controller nicht. Der Keramikkondensator C1 glättet die Versorgung und sollte auch nicht eingespart werden, da der Controller sich sonst aufhängen und die Batterien vorzeitig aufbrauchen könnte.

Firmware und Funktion

Die Firmware ist natürlich winzig und beinhaltet folgende Funktionen:

• Die Ampel wird in eher langen Zeitabständen umgeschaltet. Sie verbleibt 18 Sekunden auf rot und 28 Sekunden auf grün. Beim Umschalten geht sie über gelb, bzw. rot-gelb.
• Mit dem Taster kann sie sofort umgeschaltet werden.
• Ein Timeout von 12 Minuten wird heruntergezählt. Mit jedem Tasterdruck wird es wieder auf 12 Minuten zurückgesetzt und beginnt erneut herunterzuzählen. Wird das Timeout erreicht, werden die LEDs abgeschaltet und der Controller geht in einen PowerDown-Modus. Die Stromaufnahme ist dann lediglich 14 µA (Messwert), d.h. die Batterien halten rechnerisch mehrere Jahre im PowerDown.
• Mit einem Druck auf den Taster wird der Controller wieder aufgeweckt, das Timeout neu gestartet und die Ampel nimmt den Dienst wieder auf.

Aufbau

Da nur 2 Batterien notwendig sind, werde ich das mittlere Fach für die Elektronik nutzen. Darum habe ich erst einmal die Feder und die Niete mit der schwarzen Leitung entfernt.

Die oben gezeigte Verpackung des Kegelsenkers habe ich zum Bohren angezeichnet.

In die Ampel habe ich 6,5 mm-Löcher gebohrt, damit die LEDs mit Halteclips hineinpassen. Das Batteriefach hat oben ein 7 mm-Loch für den Taster und unten ein großes Loch erhalten, durch das die Leitungen zu den LEDs hindurchverlaufen sollen.