Völlig losgelöst – Feldmikroskopie ohne Ballast und Kompromisse

[Stephan Hiller]

Die Tümpelsaison ist ja schon seit einigen Monaten eröffnet. Passend dazu möchte ich hier eine Lösung vorstellen, die völlig Netz-freies Mikroskopieren über viele Stunden im Gelände ermöglicht.
Dabei handelt es sich keineswegs um eine mit Kompromissen zur originalen Beleuchtung behaftete Lösung sondern ganz im Gegenteil um eine Alternative, die zur Originalversion wesentlich mehr und besseres Licht liefert und darüber hinaus keine schweren externen Akkus, Batterien oder Kabel benötigt.

Die Vorteile kurz zusammengefasst:

•  LED basierte Mikroskopbeleuchtung auf Basis einer Cree XR-E 4400K Power LED für das Carl Zeiss Junior mit
  Spannungsversorgung durch in den Mikroskopfuß integrierte Akkus
•  Kein Blaukonversionsfilter mehr notwendig, die Farben werden natürlich wiedergegeben
•  Leistung der LED in zwei Bereichen stufenlos dimmbar (Low: 0 ... 100 mA & High: 50 ... 700mA)
•  Helligkeit auch im Low Bereich selbst bei hellem Umgebungslicht absolut ausreichend für Phasenkontrast und Dunkelfeld
•  Kaltes LED Licht, das die Objekte nicht mit Infrarotlicht ,,grillt"
•  Mit den eingebauten NiMH Akkus Kapazität für mindestens 16 Stunden Netz-freies Mikroskopieren
•  Eigenstromverbrauch der Schaltung nur ca. 15 mA (davon entfallen 3 mA auf die grüne Kontroll LED)
•  Low Batt Anzeige bei < 1,2 Volt/Zelle
•  Kompromisslos kompaktes Design (alle Bedienelemente im Mikroskopfuß integriert)
•  Gewichtseinsparung gegenüber dem Originalmodell mit eingebautem Trafo
•  Externe Akkus oder Steckernetzteil jederzeit zusätzlich anschließbar.

Und hier die Bilder zum Umbau:


aus dem Fuß wird der Vorschaltransformator incl der 6V/10W Halogenbirne entfernt.


Die Steuerelektronik incl. der Bedienelemente wird eingebaut


Die LED sitzt auf einer gedrehten Fassung welche wiedeum auf einem runden 3mm starken Alublech montiert ist. Das Blech hat 3 Funktionen:
Kühlkörper für die LED
Träger für die Akku-/Batteriehalterungen
Schutzblech für die Einbauten von unten her


Beides zusammen im geöffneten Zustand (-> Zugang zu den Akkus)


Der Fuß von unten mit aufgeschraubter Bodenplatte (wird von 2 M4 Schlitzschauben gehalten)


Die Bedienelemente


Anschluß eines Steckernetzteils (der Akku ist dann automatisch von der Versorgung der LED abgekoppelt)

mit Grüßen an alle Tümpler die ein Junior benutzen.

Stephan Hiller

[Eckhard]

Hallo Stephan,

Klasse! Passt das auch unter ein KF2?

Herzliche Grüsse
Eckhard

[Alfons Renz]

Lieber Herr Hiller,

Die technisch perfekte Lösung, wie man sie von Ihren Produkten gewohnt ist, und ein Optimum an Komfort und Leistung!  

Eine viel einfachere, für das Planktontümpeln gerade ausreichende (Bastel-)Lösung, können die Mikroskopiker aus dem Umfeld Tübingens am morgigen Samstag bei unserem Tümpeltermin am Kirchentellinsfurter Baggersee erleben. Treffpunkt um 8 Uhr am Parkplatz bzw. 8 Uhr 30 am Badeponton. Gäste wie immer sehr herzlich willkommen!

Die Beschreibung der LED-Beleuchtung, die ohne bohrende Eingriffe in den Corpus des Mikroskops auskommt - den Nostalgikern blutet dabei das Herz - folgt mit den Bildern der morgigen Veranstaltung, für die das schöne Wetter schon bestellt ist.

Ich möchte - und bitte um Nachsicht, Ihren Thread dafür zu kapern - die Gelegenheit nutzen, um für die Feld- und Urlaubsmikroskopie zu werben: Sie möge durch Ihre so schön einfache und doch leistungsfähige Entwicklung die Neubelebung erfahren, der sie so dringend bedarf!

Alfons Renz  

[Herne]

Hallo Hr. Hiller,
Ihre Lösung sieht wirklich sehr gut durchdacht und bestens gemacht aus! Die Beschreibung der Funktionalität zeigt dies besonders. Respekt!
Ich möchte die Frage von Eckhard noch ein wenig erweitern:
Passt dies auch an a) Standard Lab 14, die dort verwendete Halogen-Einbaulösung sieht aus wie die vom Standard Junior.
und b) an ein Standard GFL ?
Zudem  interessiert mich, wie hoch die Kosten für einen Umbausatz etwa sind. (Mitteilung ggf. per PM).

Mit freundlichem Gruß
Herbert

[Nomarski]

Hallo,

Passt das auch unter ein KF2?

solange am Original irreversibel gearbeitet werden kann, d.h. Bohren, Fräsen, Sägen usw, hat man viele Möglichkeiten.

Viele Grüße
Bernd

[Stephan Hiller]

Hallo Feld-Mikroskopie Begeisterte

Ich versuche auf eure Fragen wie folgt zu antworten:

Eckhard: passt das auch an das KF-2. Ich würde sagen ja, wobei es unterschiedliche Fuß-höhen gab. Ob dann die Akkus da auch noch reinpassen müsste man im Einzelfall testen. Ich bin aber rel. zuversichtlich, das das gehen sollte. Alternativ kann ia immer noch ein exterens kleines Akkupack über die Versorgungsbuchse angeschlossen werden.

Herne: Für die Standard 14 mit eingebauter 6V/10W Halogenbeleuchtung gibt es natürlich auch eine Lösung. Akkus sollten da auch integerierbar sein, müsste ich einfach mal ausprobiern.. Eine Version ohne Akkus mit ähnlicher Umrüstung habe ich schon in einem anderen Beitrag hier im Forum vorgestellt: http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=8249.msg57622#msg57622. Wegen der anderen Fragen schicke ich dir am Wochenende eine PN.


Alfons, Bernd und alle anderen ,,Nostalgiker". Also das geht natürlich auch so, dass man nicht ein einziges zusätzliches Loch bohren muss (bei der gezeigten Umrüstung waren es vier 5mm Löcher und ein M3 Gewinde um den Leistungsregler unter dem Fuß festzuschrauben. Da man das M3 Gewinde nirgens sieht dürfte das auch einen ,,Nostalgiker" kaum stören. Auf die Low Batt Anzeige, den Leistungsumschalter, die Kontroll LED und auch den Ein-Aus Schalter kann man natürlich verzichten. Letzterer ließe sich über ein Poti mit kombiniertem Ein-Aus Schalter ersetzen. Man ist dann eben ,,puristischer". Die Lichtleistung lässt sich nicht mehr so schön über 2 Bereiche spreizen aber gehen tut das genauso und dem Junior wird dabei absolut kein "Span" entnommen. Den zu regelnden Strombereich für die LED kann ich ohnedies frei einstellen und wenn jemand die max 700 mA nicht benötigt kann ich die Obergrenze des Regelbereichs auf jeden beliebigen Wert zwischen 50 und 700 mA setzen. Die Alu-Boden-Abdeckplatte unter dem Fuß ist natürlich auch nicht original ,,Zeiss" aber sicherlich sehr ,,funktional" und normalerweise nicht sichtbar (ich weiß nicht ob das einen ,,Nostalgiker" auch schon stört.
Der Auftraggeber wollte eine ,,funktionale" Lösung. Die ,,Eingriffe" waren natürlich vorher abgesprochen, aber ich bin da wie gesagt völlig offen.

Mit funktional-nostalgischen Grüßen

Stephan

[ManK]

Hallo Stephan,
eine Frage bleibt noch offen:
warum SIEBEN Akkus für eine LED die schon mit ca 3,5V zufrieden ist?
wird der Rest der Spannung verheizt oder werkelt da noch ein unsichtbarer Schaltregler?
schönen Tag
Manfred

[Stephan Hiller]

Hallo Manfred,

die verwendete Regelungsschaltung (kein PWM sondern eine lineare geregelte Konstantstromquelle) erfordert ca. 4 bis 5 Volt mehr Spannung (Eingangsseitig) als an der LED selbst anfallen. Daher die 7 in Reihe geschalteten Akkus.
Die Ruhestromaufnahme der Schaltung selbst (also bei 0 mA LED Strom) beträgt trotzdem nur ca 15 mA- ohne Kontroll LED sogar nur ca 12 mA). Die Verlustleitung hält sich daher in "Grenzen".

Stephan

[peter-h]

@ Herr Hiller,

eine Frage. Gibt es einen besonderen Grund bei einem Batteriegerät einen Linearregler mit viel Energievernichtung einzusetzen? Low drop Schaltregler haben einen Wirkungsgrad bis zu 90% und bei Schaltfrequenzen bis 1 MHz wird es nie eine Helligkeitsmodulation geben.

Viele Grüße
Peter Höbel

[Stephan Hiller]

Hallo Herr Höbel,

nein, ausser vielleicht der Schaltungsaufwand und ich bin kein Freund von PWM Reglern. Man kann da oft nicht auf Null herunterregeln.

Aber man könnte natürlich die ca. 100 mW Verlust, die man hat vermtlich auf 20 mW absenken wenn man einen höheren Aufwand mit einem entsprechenden LDO Regler treibt.

Mögliche Alternative, die sich auch auf Null herunterregeln lässt:



Bekanntermassen ist das Bessere der Feind des Guten. Insofern stimme ich ihnen zu. Ich würde aber ohne es genau gemessen zu haben schätzen, dass die von mir benutzte Schaltung sicherlich auch einen Wirkungsgrad von ca. 80 % erreicht.

Grüße

Stephan Hiller

[Nomarski]

Alfons, Bernd und alle anderen ,,Nostalgiker". Also das geht natürlich auch so, dass man nicht ein einziges zusätzliches Loch bohren muss (bei der gezeigten Umrüstung waren es vier 5mm Löcher und ein M3 Gewinde um den Leistungsregler unter dem Fuß festzuschrauben. Da man das M3 Gewinde nirgens sieht dürfte das auch einen ,,Nostalgiker" kaum stören. Auf die Low Batt Anzeige, den Leistungsumschalter, die Kontroll LED und auch den Ein-Aus Schalter kann man natürlich verzichten. Letzterer ließe sich über ein Poti mit kombiniertem Ein-Aus Schalter ersetzen. Man ist dann eben ,,puristischer". Die Lichtleistung lässt sicht nicht mehr so schön über 2 Bereiche spreizen aber gehen tut das genauso und dem Junior wird dabei absolut kein Haar gekrümmt. Den zu regelnden Strombereich für die LED kann ich ohnedies frei einstellen und wenn jemand die max 700 mA nicht benötigt kann ich die Obergrenze des Regelbereichs auf jeden beliebigen Wert zwischen 50 und 700 mA setzen. Die Alu-Boden-Abdeckplatte unter dem Fuß ist natürlich auch nicht original ,,Zeiss" aber sicherlich sehr ,,funktional" und normalerweise nicht sichtbar (ich weiß nicht ob das einen ,,Nostalgiker" auch schon stört.
Der Auftraggeber wollte eine ,,funktionale" Lösung. Die ,,Eingriffe" waren natürlich vorher abgesprochen, aber ich bin da wie gesagt völlig offen.

Die beiden Gewindelöcher, die vorher die Trafo-Einheit gehalten haben, halten nun die Alu-Bodenplatte mit den Akkus und der LED drauf. Den Kühlblock für den Leisungsregler hätte man an ihr auch noch befestigen können sowie die Platine. Die Low-Batt-Anzeige-LED könnte neben der Betriebs-LED plaziert sein können, so daß man das Signal sogar beim Mikroskopieren sehen kann. Und die Funktion der Kontroll-LED dürfte doch schon die Betriebs-LED haben. Potentiometer mit Schalter wäre auch sinnvoll, da sich sonst mit der Zeit die Akkus auch mit den 15mA entladen, wenn das Mikroskop im Schrank oder im Regal steht. Notfalls gehen da noch die kleinen Schiebeschalter, die von der Unterseite der Aluplatte bedienbar macht.

Viele Grüße
Bern

[Stephan Hiller]

Hallo Bernd,

nochmal: es geht wie ich geschrieben habe ohne einen einzigen Span abzunehmen. Die Kontroll LED kann wegfallen, wenn man ein Poti mit kombiniertem Ein-Ausschalter nimmt. Es gibt allerdings gute Gründe, solche Potis nicht zu benutzen - deren Qualität ist weitaus schlechter als die der massiven Drahtwendelpotis, die ich verbaue. Ich bin der Meinung die Teile, an die ein Benutzer fasst sollten eine gewisse "Qualitätsanmutung" vermitteln. Daß die Betriebs-LED alleine reicht würde ich bei einer Batterielösung nicht gelten lassen, da die LED mit meiner Regelschaltung auf Null heruntergedimmt werden kann und man dann immer noch die Standby-Verlustleistung von ca 100 mWatt hat. Ob die Schaltung komplett an der Aluplatte oder teilweise auf der Aluplatte, teilweise im Fuß befestigt ist dürfte solange bestimmt niemanden stören (auch nicht den extremsten Nostalgiker) wenn nur Klebstoff oder ein von aussen nicht sichtbares Gewinde angebracht wird. Einen Leistungsumschalter unten auf der Bodenplatte anzubringen halte ich dagegen von der Bedienungsergonomie für nicht sehr zweckmässig. Wie gesagt, man kann auch auf diesen Schalter verzichten.

Ich hoffe ich stehe jetzt nicht als "Junior Schänder" da, weil ich in den Mikroskopfuß 4 Löcher gebohrt habe!

Die Anregung von Peter Höbel ist natürlich interessant. Alleine ein Schaltplan ist noch keine fertige Lösung aber sollte ein Bedarf bestehen dieses Konzept öfter zu verwirklichen kann man bei der Akkulösung über LDO Linearregler vielleicht noch zusätzlich Akkukapazität und vor allem 3 der 7 Akkus einsparen. Ich wollte wegen einer einzelnen Realisierung diesen nicht unerheblichen Aufwand nicht treiben, sondern habe einfach auf "Bewährtes" zurückgegriffen.

Grüße

Stephan

[TPL]

Lieber Stephan,
ich habe mich an anderer Stelle kürzlich erst als Liebhaber dieses Schnuckeligsten aller STANDARDs zu erkennen gegeben (http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=9092.msg64229#msg64229). Ich sehe in Deiner Beleuchtungs-Ausrüstung keine Schändung, sondern - im Gegenteil - eine ausgesprochen gelungene Aufwertung dieses Stativs. Mir gefallen daran besnders die von der Gestaltung stimmigen... Schalter! Zugegeben, eine pure Geschmacksfrage.

Und zur Frage, ob man aus nostalgischen Gründen irreversible Änderungen an einem Mikroskop durchführen "darf" meine ich, dass dieses Stativ, wie auch die anderen Junioren zwar sehr gelungene und schon etwas betagtere Mikroskope sind, aber sie wurden auch zu Zehntausenden gebaut und werden - in den unterschiedlichsten Erhaltungszuständen - wirklich häufig angeboten. Es sind also keine musealen Einzelstücke, sondern sehr gebrauchstüchtige Massenprodukte. Da hätte ich nicht einmal Probleme mit heftigeren mechanischen Eingriffen, zumal, wenn sie so akkurat ausgeführt sind.

Ich würde mir eine ähnliche Lösung für meine noch etwas älteren Junioren wünschen, aber da sieht der Fuß ja noch einmal gaz anders aus und es gibt keine fest verbaute Kollektor-Optik...

Schönes Wochenende, Thomas

[Nomarski]

Hallo Thomas, hallo Stephan,

Mir gefallen daran besnders die von der Gestaltung stimmigen... Schalter! Zugegeben, eine pure Geschmacksfrage.

Nunja, diese Schalter haben den Vorteil, daß man zur Installation nur ein einfaches rundes Loch bohren braucht.
Das geht schneller und einfacher, als ein rechteckiges Loch zu feilen für einen Schiebeschalter.
Als Alternative gäbe es noch Druckschalter, aber die bauen oft weit in den Innenraum, der durch die Fußhöhe eben begrenzt ist.

Die Kontroll LED kann wegfallen, wenn man ein Poti mit kombiniertem Ein-Ausschalter nimmt. Es gibt allerdings gute Gründe, solche Potis nicht zu benutzen - deren Qualität ist weitaus schlechter als die der massiven Drahtwendelpotis, die ich verbaue.

Auch diese Potis mit Schalter wird es in einer besseren Qualität geben, das Problem ist dagegen eher, sie zu bekommen. Die Anbieter führen oft nicht jeden Widerstandswert mit Schalter. Bei den günstigen Posten muß man dann Glück haben, daß diese auch verwertbar sind. Zudem muß man eben in mindestens 10 verschiedenen Läden sich umsehen, um alles entsprechend zusammenzustellen.

Ich würde mir eine ähnliche Lösung für meine noch etwas älteren Junioren wünschen, aber da sieht der Fuß ja noch einmal gaz anders aus und es gibt keine fest verbaute Kollektor-Optik...

Wenn es weiter nichts ist, so könnte ich dir auch ein Junior-Stativ auf einen GFL-Fuß setzen...

Viele Grüße
Bernd

[reblaus]

Hallo -

ich hätte noch einen Junior-Fuß mit einem 52 mm Loch (wie beim Standard) statt der Kuhle für Spiegel bzw. Steckleuchte. Bei Interesse PM

Gruß

Rolf