Hobby-Elektronik: Melodien-ICs aus Postkarten, Ton- und Geräusch-Generatoren und Blinkschaltungen aus Spielzeug und anderem Krimskrams

Wer hat nicht schon mal eine Glückwunsch-Postkarte in der Hand gehabt, die beim Aufklappen eine Melodie abspielt ? ... viel zu schade zum Wegwerfen, wenn die Batterie leer ist ! Damit läßt sich doch experimentieren und vielleicht eine hübsche, kleine (nutzlose) Bastelei anfertigen.
Und dann gibt es da noch fast auf jedem Flohmarkt mancherlei Kinder-Kleinspielzeug (z.B. Handy-Attrappen, Autos) mit Tongeneratoren und Blinkschaltungen für ein paar Cent zu erwerben, das sich für verschiedene Zwecke und Effekte (auch auf der Modell-Eisenbahn) umfunktionieren läßt.
Von Elektronik-Versandgeschäften werden gelegentlich einfache Platinen mit Lauflichtpfeile, blinkenden Weihnachtsbäume etc. als Restposten billig angeboten. Auch in Apotheken sieht man öfters LED-Blinkschaltungen in Werbepackungen im Regal stehen, die man eventuell abstauben kann.
Alle diese Spielzeug-Module haben "Klecks-ICs", wie ich sie nenne, d.h. die integrierte Schaltung mit der entsprechenden Funktion ist direkt auf einer kleinen Platine aufgebracht und mit einem schwarzen Kunststoff-Klecks abgedeckt (siehe Foto ganz rechts).

Vorstehende Bilder von links nach rechts:
Werbebeigabe zum McDonalds Kinder-Menü 2002. Die Figur ist aus einem hochwertigem Kunststoff in erstklassiger Ausführung gefertigt. Es gibt sie in verschiedenen Varianten (fast sammelnswert ;-) ). Sie enthält eine integrierte Schaltung, die beim Ziehen an einer Schnur oder durch Drücken auf einen Knopf verschiedene lustige Lach- und Krächztöne von sich gibt. Zum Auseinanderschrauben benötigt man einen Dreikant-Schraubenzieher, den man sich leicht aus einem dicken Nagel zurechtfeilen kann. Von den Innereien am brauchbarsten für vielerlei Zwecke ist der gute Miniatur-Lautsprecher (Durchmesser 27 mm, Impedanz ca. 35 Ohm).
Blinkherz, das man sich (für eine kleine Anmache) ans Revers stecken kann. Es enthält eine Blinkschaltung mit einer LED, die durch einen Knopfdruck nin Betrieb gesetzt werden kann.
Kleinkind-Spielzeug, das bei Betätigung der verschiedenen Tasten verschiedene Klingeltöne oder Melodien aus einem Miniatur Lautsprecher hören läßt. Mit ähnlichen Innereien sind auch Spielzeug-Handys in verschiedenen Ausführungen zu finden.
Melodie Modul, das sich hinter einem der Blätter einer Plastik-Rose verbarg. Beim Drücken auf das Blatt ertönt eine Melodie. Ganz oben sind 2 Kontaktstreifen zu sehen, die miteinader verbunden das Abspielen auslösen. Der schwarze Kleks darunter ist das direkt auf die Platine aufgebrachte Melodie-IC, darunter eine eingelötete Knopfzelle, ganz unten grün eine kleine 50-Ohm Hörkapsel.

Im folgenden wird zunächst die typische, einfache Schaltungstechnik dieser elektronischen Spielzeug-Module beschrieben.Das Quadrat mit dem Innenkreis bedeutet das betreffende "Klecks-IC", natürlich mit jeweils anderer und unterschiedlich programmierter Innenschaltung.

Bild 1: Blinkschaltungen mit LEDs
Bild 1a zeigt die Schaltung des auf den obigen Fotos gezeigten Blinkherzes. Mit dem Taster T wird das Blinken ein- und ausgeschaltet. Der Betrieb erfogt mit 2 Knopfzellen.
Bild 1b zeigt einen Wechselblinker. Solange die Betriebsspannung mit dem Schalter S eingeschaltet ist, leuchten die beiden LEDs abwechselnd auf. Bild 1 c zeigt die Schaltung eines Mehrfachblinkers, wobei die LEDs nach einem bestimmten im IC abgespeicherten Programm aufleuchten. R1 (der bei anderen Schaltungsvarianten im IC integriert ist) ist hier ein externer Widerstand von einigen hundert Kiloohm, dessen Wert die Blinkfrequenz bestimmt. R2 fehlt in den meisten anderen Schaltungsvarianten. Eine als Weihnachtsbaum gestaltete Schaltungsvariante hat 5 Ausgänge mit jeweils mehreren parallel geschalteten LEDs. Mit dem Taster T können nacheinander drei verschiedene Programme eingeschaltet werden: alle LEDs an, alle LEDs blinken im gleichen Takt, die 5 Ausgänge bilden ein Lauflicht. Der vierte Tastendruck schaltet die LEDs aus.
Auch Schaltungen gemäß Bild 1c mit anderen Blinkprogrammen habe ich gefunden, z.B. eine Art Roulette-Spiel, mit einem 6-fach-Lauflicht, dessen Lauffrequenz nach dem Start bis zum Stillstand abnimmt, wobei zum Schluß eine LED eingeschaltet bleibt. Die Schaltung hat einen zusätzlichen Tonausgang (vgl. die folgenden Schaltungen), dessen Programm das Roulettespiel effektvoll begleitet. Schaltungstechnisch ähnlich sind auch die elektronischen Würfel.

Bild 2: Geräusch-, Ton-, Melodie-Schaltungen mit Piezo-Schallwandlern
Die Piezo-Schallwandler, in Form von dünnen runden Blechscheiben von etwa 27 mm Durchmesser mit aufgetragener Piezo-Keramik, benötigen nur eine minimale elektrische Leistung und können daher vom IC direkt angesteuert werden. Die Tonqualität ist im Vergleich mit Miniaturlautsprechern gleichen Durchmesser nur sehr mäßig.
Bild 2a zeigt eine Melodie-Schaltung, wie sie in Glückwunsch-Postkarten zu finden ist. Die Schaltung kommt mit einer 1,5 V-Knopfzelle aus, während die meisten anderen Schaltungen durchweg mit einer Betriebsspannung von 3 Volt (2 Knopfzellen) arbeiten. Die Melodie wird solange wiederholt abgespielt, bis der durch einen Papierstreifen betätigte Schalter geöffnet wird.
Die Ausgänge Q und Qquer liefern gegenläufige (um 180 Grad phasenverschobene) Rechteckimpulse der Melodie entsprechenden wechselnden Frequenzen.
Bild 2b zeigt eine Schaltung, bei der das einmalige Abspielen der Melodie durch einen Tastendruck ausgelöst wird. Bild 2c zeigt die Schaltung, die sich in vielen Geräusch- und Ton-Modulen, z.B. Auto-, Motorrad-, Lokomotiv-Geräusche, Kleinstpiano, Spielzeug-Handy, findet, wobei die Anzahl der Tasten entsprechend groß sein kann, durch deren Betätigung verschiedene im IC programmierte Geräusche, Tonfolgen und Melodien abgespielt werden können. Es finden sich auch Schaltungsvarianten, bei denen die Tasten die Starteingänge nicht zur positiven Betriebsspannung sondern nach 0 Volt durchschalten. Der meist extern vorhandene Widerstand R1 von einigen hundert Kiloohm bestimmt die Tonfrequenz.

Bild 3: Geräusch-, Ton-, Melodie-Schaltungen mit Miniatur-Lautsprechern
Die Bilder 3a bis 3c zeigen die den Bildern 2a bis 2c entsprechenden Schaltungen hier jedoch mit Miniatur-Lautsprechern (Durchmesser 27 mm, Kunststoffmembrane, Impedanz 7 bis 35 Ohm) oder dynamischen Hörkapseln. Die Lautsprecher sind wegen ihres höheren Leistungsbedarfs fast immer unter Zwischenchaltung eines stromverstärkenden Transistors mit dem IC-Ausgang verbunden. Die Tonqualität ist jedoch wesentlich besser als die der piezokeramischen Schallwandler.
Die Schaltungen Bild 3a, 3b finden sich auch mit 3 Volt Betriebsspannung. Die Schaltung nach Bild 3b ist die des im Foto oben rechts gezeigten Rosenblatt-Melodiemoduls.
Die Schaltung 3d hat zusätzlich zum Tonausgang komplementär beschaltet einen Blinkerausgang.


Diese Elektronik-Module lassen sich ausgeschlachtet für vielfältige Zwecke besonders auch auf der Modelleisenbahn-Anlage einsetzen, z.B. als Anzeigetafeln, Werbeschilder, Verkehrsregelung, Schweißlicht, Licht- und Toneffekte bei Kirmesbuden und Zirkuszelten.
Einige Basteleien und Anwendungsbeispiele mit diesen Modulen finden sich auf den folgenden beiden Seiten !

(9.9.2005)