Elektrisch
Beim Zimmerbrunnenbau erzielst du einen besonderen visuellen Effekt mit Unterwasserlichtern. Insbesondere bei Brunnen, bei denen die Wasseroberfläche zu sehen ist. Damit ist es dir möglich das Brunnenwasser farbig zu beleuchten. Mit Hilfe der mitgelieferten Fernbedienung kannst du die entsprechende Farbe nach Belieben auswählen. Die Unterwasserlichter sind in verschiedenen Ausführungen bezüglich der elektrischen Versorgung erhältlich. Zum einen die akkubetriebenen Lichter mit einem wasserdichten USB-Anschluss zum Aufladen und zum anderen die batteriebetriebenen Lichter, bei denen die Batterien nach einer gewissen Zeit zu wechseln sind (meist Knopfzellen CR 2032). Beide Varianten haben den Nachteil, dass die Nutzungszeit des Unterwasserlichts bei höchstens acht Stunden liegt. Dann musst du das Unterwasserlicht aus der Brunnenschale herausnehmen, um den Akku aufzuladen beziehungsweise die Batterie zu wechseln.
Um das lästige Akku aufladen oder den Batteriewechsel zu vermeiden, beschreibe ich in diesem Beitrag, wie du die Unterwasserlichter auf eine externe USB-Stromversorgung umbaust.
Belegung USB-Kabel
Bestimmt hast du ein USB-Kabel übrig, da in der heutigen Zeit meist ein USB-Kabel zum Lieferumfang eines jeden mobilen Endgeräts gehört, das du nicht mehr benötigst. Daher kannst du dieses sehr gut zum Umbau verwenden.
Bei einem USB-Kabel 1.0 /2.0 sind im Normalfall vier Adern verbaut, die jeweils durch eine Isolierung geschützt sind. In Tabelle 1 sind die Aderfarben und dessen Funktion zugeordnet.
| Anschluss | Adernfarbe | Funktion |
| 4 | Rot | VCC (+5V) |
| 3 | weiß | – Data |
| 2 | Grün | + Data |
| 1 | Schwarz | GND |
Tabelle 1: Aderfarbe und Funktion
Analyse:
Nachdem du ein altes bzw. nicht mehr benutztes USB-Kabel gefunden hast, schneidest du die Seite des Kabels ab, die du normalerweise in dein Endgerät (Handy, Tablet) steckst. Zum Abschneiden ist ein Seitenschneider sinnvoll. Sollte das deine Werkzeugkiste nicht hergeben, kannst du auch eine scharfe Schere – die Adern sind nicht sehr stark – benutzen. In meinem Fall habe ich ein altes USB-Kabel im Keller gefunden, welches nach dem Abschneiden und Abisolieren wider Erwarten nur zwei Adern, rot und schwarz, offenbarte (siehe Abbildung 1).
Natürlich kann die Farbe der Adern je nach Kabel abweichen. Sollte sich die Aderfarbe von der Tabelle 1 unterscheiden, solltest du auf Nummer sicher gehen und den Durchgang der Adern mit einem Multimeter durchmessen. Die Pinbelegung eines USB-Steckers Typ A siehst du in Zusammenhang von Tabelle 1 und der Abbildung 2.
Sobald du die Adern für VCC (+) und GND (-) gefunden hast, kannst du mit einem Multimeter überprüfen, welche Spannung ankommt nachdem du das Kabel an ein USB-Steckernetzteil angeschlossen hast. Dein Versuchsaufbau kann wie in Abbildung 3 aussehen.
Wenn du den Messbereich deines Multimeters auf Gleichspannung gestellt hast, kannst du mit der Messung beginnen. Des Weiteren achte darauf, dass sich die beiden Adern nicht berühren und voneinander isoliert sind. Stecke nun das USB-Steckernetzteil in die Steckdose. Bei meinem Versuch, bekomme ich ein Messwert von 5 Volt Gleichspannung (Abbildung 4).
Aufbau Unterwasserlicht
In der Regel besteht ein Unterwasserlicht aus einer wasserdichten Kapsel (30 mm Ø x 20 mm hoch), in der sich eine LED-Platine befindet (Abbildung 5). Das Unterwasserlicht kann mittels einer Fernbedienung ein- und ausgeschaltet werden sowie nach Belieben ist ein Farbwechsel möglich.
Auf dieser LED-Platine sind in diesem Fall … aufgelötet:
- drei LEDs mit Vorwiderständen
- ein Infrarotempfänger, der die Steuerung mittels Fernbedienung ermöglicht
- einen Spannungsregler, der die erforderliche Spannung für die Schaltung einstellt
Ein Spannungsregler hat die Aufgabe die Spannung für die Schaltung auf der LED-Platine konstant zu halten. Sinkt beispielsweise die Spannung der Batterien mit der Zeit ab, regelt der Spannungsregler die Spannung bis zu einem bestimmten Punkt nach. Sinkt die Spannung weiter unter diesen Punkt, so erlischt das Licht.
Versorgt wird die LED-Platine mit zwei 3V Knopfzellen des Typs CR 2032. Die Batterien sind in Reihe geschaltet, sodass eine Spannung von etwa 6 V an der Platine anliegt. Zum Umbau des Unterwasserlichts musst du allerdings im ersten Schritt die in Reihe geschalteten Knopfzellen entfernen (Abbildung 6).
Umbau auf externe Stromversorgung mit einem USB-Steckernetzteil
Nachdem du die Knopfzellen aus der Halterung entfernt hast, kannst du mit dem Umbau beginnen. Ziel ist es das USB-Kabel mit der LED-Platine so zu verbinden, dass ein Stromfluss zwischen dem Steckernetzteil und der LED-Platine gewährleistet wird. Der einfachste und sauberste Weg ist hierbei die Variante, das USB-Kabel an den Pluspol beziehungsweise den Minuspol an der Knopfzellenhalterung, anzulöten (Abbildung 7).
Batteriehalterung an den Lötpunkten vorbereiten und USB-Kabel anlöten
Zur Vorbereitung ist die Lötfähigkeit der Batteriehalterung herzustellen. Meistens sind es Legierungen, die sich nicht so einfach löten lassen und das Lot auf der Oberfläche abweisen. Abhilfe schafft in den meisten Fällen ein Anrauen der Oberfläche mit Sandpapier oder mit einem „Grinding Stone“ Aufsatz für dein Dremel. Anschließend erhitzt du deinen Lötkolben auf etwa 300°C und verlötest den Pluspol mit der roten Ader des USB-Kabels mit Lötzinn. Analog zum Pluspol gehst du beim Minuspol (schwarze Ader) vor.
Kabelspalt ins Kapselunterteil einfräsen
Damit du das USB-Kabel aus der Unterwasserkapsel herausführen kannst, musst du noch einen Spalt in die Unterseite der Unterwasserkapsel fräsen (Abbildung 8). Als Werkzeug eignet sich eine vier Milimeter breite Vierkantfeile oder ein Dremel auf dem eine Trennscheibe montiert ist.
LED-Platine mit USB-Kabel in die wasserdichte Kapsel einbauen
Nachdem du die Unterwasserkapsel bearbeitet hast, kannst du die LED-Platine mit dem angelöteten USB-Kabel in die Kapselunterseite legen und mit der Kapseloberseite verschrauben. Achte dabei darauf die Kapsel nur handfest zu verschrauben, sodass das USB-Kabel nicht gequetscht wird (Abbildung 9). Da die Unterwasserkapsel auch wieder abgedichtet werden muss, fülle den Gewindefreiraum mit Alleskleber auf, um ein Wassereintritt ins innere der Kapsel zu verhindern.
Nachdem die Unterwasserkapsel gut ausgetrocknet ist, kannst du mit der Funktionsprobe beginnen. Stecke den USB-Stecker des soeben angelöteten USB-Kabels in das USB-Steckernetzteil. Nachdem du das Steckernetzteil in die Steckdose gesteckt hast, sollte das Unterwasserlicht leuchten (Abbildung 10). Wenn nicht, nehme dir bitte die Fernbedienung zur Hand und schalte damit das Unterwasserlicht ein.
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