Solar-Insekten

Wenig Technik - viel herumprobieren. Der Weg zum ultimativen Insektensound.

Die Idee einen Cmos RC-Oscillator mit einer Solarzelle zu betreiben und ein oder mehrere Piezos als Verbraucher anzuschliessen findet sich erstmalig beim Solarsoundmodul, eine Schaltung, die Ralf Schreiber Mitte der 90er Jahre entwickelt hatte. Ralf Schreiber entwickelte hierbei die Kopplung instabiler elektronischer Schaltkreise mit Solarzellen. Künstlerisch weitergeführt wurde diese Idee in dem Projekt "Chromatic Field", welches die Anordnung einer Vielzahl dieser Module im Raum beschreibt. Mit dieser Technik entstehen Geräuschmodule, die in der Vielzahl im Licht den Eindruck organischer Klangwelten erzeugten. Meine Idee beschreibt die Nutzung dieses Klangmodul für BEAMs oder die "Unsterblichmachung" und Optimierung dieser insektoiden Solar-Elemente für die Natur. Durch die Implementierung des Piezos und das Eingiessen der kompletten Elektronik in Kunstharz wird diese Solar-Grillen thermisch und witterungstechnisch resistent und kann enorme Lebenszeiten erreichen. Die Solar-Grille ist absolut "wartungsunabhängig" und überrascht durch die Vielzahl an Klangwelten, die bereits schon bei wenig Lichteinfall produziert werden.

Die Konstruktion

Vorraussetzung für die Solar-Grille ist eine Solarzelle mit einer Mindestspannung von 3 Volt. Diese Solarzelle versorgt den CMOS-Chip 74HC14 mit der nötigen Betriebsspannung. Der CMOS-Chip enthält sechs Inverter. Diese Inverter werden durch Zuschaltung von RC-Gliedern zu Oszillatoren. Koppelt man wiederum diese Oszillatoren wiederum miteinander, so beeinflussen sich diese wiederum gegenseitig. Das Resultat sind instabile Schwingkreise mit wiederkehrenden, pulsierenden Frequenzen. Diese Frequenzen werden von einem Piezo-Lautsprecher abgegriffen und in hörbare Töne umgewandelt. Variiert nun die Beleuchtung, so beeinflusst dies die Gesamtspannung des CMOS-Chips, was wiederum dazu führt, dass sich die Oszillatoren in ihrer Frequenz und Pulsierungs-Geschwindigkeit ändern. Das Resultat ist ein nichtlinearer, organisch anmutender Klang, welcher sich schon bei geringer Änderung der Umgebungsbeleuchtung wieder ändert.

Die Technik

	Aus einer Gartenbeleuchtung und ein wenig Elektronik wird ein Insekt.

Die Schaltplan zum Bau einer Solar-Grille dokumentiert lediglich einen Verwendungsplan für Bauteile (Widerstand, Kondensator und Brücken). Ein instabiler Schaltkreis ist von vielen einzelnen Toleranzen abhängig. Die letztendliche Konstruktion testet man am Besten auf einem Experimentierboard. Es ist nicht möglich einen mit Werten versehenen, elektronischen Schaltplan zu veröffentlichen, da die produktionsbedingten Toleranzen der Widerstände und Kondensatoren völlig unterschiedliche Ergebnisse produzieren. Hinzu kommt, dass das Piezo-Element durch Bauart und Kernfrequenz die Schaltung stark beeinflusst. Grundsätzlich kann man Kondensatoren von 100 nF bis 100 uF und Widerstände von 1 kOhm bis 10 MOhm verwenden. Dem Experimentierreichtum sind keine Grenzen gesetzt. Einzig relevant ist der CMOS-Chip und eine Solarzelle mit 3 Volt Mindestspannung.

Optimierung

Das Piezo-Element sollte aus dem Lautsprechergehäuse entnommen und auf die Solarzelle aufgeklebt werden. Dadurch erhält es mehr Resonanz und Schutz. Sowohl das Aufkleben als auch die Fixierung der Elektronik erfolgt mit Zwei-Komponentenkleber. Dieser ist thermisch und mechanisch äußerst stabil. Die Solarzelle selbst sollte in Glas eingefasst sein. Die meisten, günstigen Solarzellen sind in einer transparenten Kunststoff-Masse eingegossen. Leider nimmt die Transparenz dieses Kunststoff - und somit auch die elektrische Spannung - auf Dauer ab. Ausserdem ist dieser Kunststoff nicht kratzfest. Bei den Kondensatoren sollte nach Möglichkeit auf Elektrolyt-Kondensatoren verzichtet werden, da diese eine geringere Lebensdauer haben als beispielsweise Keramik-Kondensatoren.

Die Praxis

Den letzten Winter hat die Solar-Grille im Garten bei Temperaturen unter 15 Grad Minus problemlos überstanden. ... jetzt grillt sie wieder - Gott sei dank!

©wendeling2009