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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PIC gesteuerte Konstantstromquelle


Autor: Stefan Hänsch (dj-duck)
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Guten Abend zusammen,

ich bin mir nicht sicher, ob es zu diesem Thema schon einen Thread gibt, 
aber ich poste nun einfach mal mein Problem:

Ich schlage mich schon länger damit herum, eine intelligente High-Power 
Taschenlampe zu bauen. Es sollen dort 4 Seoul P4 zum Einsatz kommen. Der 
mechanische Teil gedeiht zur Zeit schon, allerdings grüble ich noch ein 
bisschen an der Elektrik. Mein Problem ist die Konstantstromquelle. Ich 
würde gerne jede LED mit einer einzelnen regelbaren Konstantstromquelle 
ausstatten, um die LEDs alle gleich aussteuern zu können. Nun gut - so 
weit die Idee.

Ich hab mir nun überlegt, dass ich mit einem PIC ja einen HEXFET mit 
Hilfe einer PWM ansteuern kann und dann mit Hilfe des Spannungsabfalls 
über einem 0,5 Ohm Widerstand, nem OP-AMP und einem A/D-Port auf den 
tatsächlich fließenden Strom schließen kann. Dann müsste man nur die PWM 
nachregeln und könnte somit den Strom durch die LEDs nach bedarf 
steuern.

So weit meine Theorie... aber irgendwie grübel ich noch, ob das auch 
wirklich so klappt. Zumal die LEDs max. 3,8V verkraften und ich eine 
Spannung von 4,5V anliegen haben würde. Ich habe mal in nem Forum 
gelesen, daß man sich um die Spannung nicht kümmern müsste, wenn man 
eine Konstantstromquelle aufbaut. Aber das kann ich mir nicht so ganz 
vorstellen. Da müsste ja zumindest irgendwo noch ein Pufferkondensator 
eingebaut werden, oder?

Schon mal vielen Dank für Eure Antworten :-)

Autor: Stephan Henning (stephan-)
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tja wozu nen Prozi ???
Man nehme lm2576 oder 2676, einen LM358 und einen Rsense.
Das wars. Wer noch was einstellen will kann ja ein Poti nehmen.

Wer natürlich Technikfreak ist der nimmt dann einen 16 Bit A/D und einen 
16 bittigen D/A, ein Display und einen Drehgeber.
Ein EEProm wäre nicht schlecht, dann hat die Lampe beim nächsten 
Einschalten die gleiche Helligkeit wie beim letzten Mal.

Man kann auch schnöde PWM nehmen....

ABER wozu ?????
Variante 1 reicht doch völlig aus.


PS.: Falls Deine Zahnbürste noch ne IP braucht, ich habe da noch was aus 
dem Class A Netzt abzugeben  :-))

SPASS muss ja auch mal sein...

Autor: Stefan (Gast)
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Hallo Stefan,

nimm einen fertigen LED-Treiber, von mir aus einen mit externen FET, 
wenn du höhere Ströme benötigst! Diese neuen LED-Treiber haben fast alle 
einen PWM-Modulationseingang. Damit kannst du mittels einer PWM vom uC 
bequem die Helligkeit deiner LED steuern! Du brauchst dich dann nicht 
weiter um die Stromregelung zu kümmern!

Schon mal daran gedacht, was mit deinen teuren P4 passiert, wenn sich 
dein uC aufhängt und der FET dabei geschlossen bleibt? --> PUFF!

Wegen der Spannung: Du kennst doch bestimmt das bekannte Gesetz:

R = U / I   --> U = I * R

Wenn du einen Strom vorgibst, dann stellt sich am R eine Spannung 
entsprechend diesem Gesetz ein! Somit kannst du auch z.B. 30V bei einer 
Stromregelung verwenden ohne deine LED zu zerstören!



Grüße
Stefan

Autor: Piet (Gast)
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Schaltregler / smps ist das stichwort, allerdings brauchst du pro kanal 
einen ADC und eine PWM, wenn ein µC das regeln soll.

1 kanal mit avr: google toy smps

Autor: Stefan Hänsch (dj-duck)
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Also ja ... es stimmt ... das Projekt ist schon irgendwo Liebhaberei :-)

Die Taschenlampe bekommt ja schließlich auch noch ein 8Zeichen 
LED-Display und  nen Joystick mit dem man die unterschiedlichsten 
Funktionen einstellen können soll (entnommene Strommenge, aktuelle 
Temperatur des Kühlkörpers und und und...). Naja ... die Kommentare, die 
jetzt kommen kann ich mir schon denken, aber damit kann ich leben :-D

Also eigentlich dachte ich, daß ich ganz gut ohne nen externen 
LED-Treiber auskomme. Der macht ja auch nichts anderes, als die PWM und 
dann den Stromsense, oder verstehe ich da was falsch. Andererseits ist 
das Argument von Stefan (PUFF) natürlich schon ne erschreckende 
Vorstellung.

Nun bin ich natürlich in ner Zwickmühle. Kennt denn jemand nen 
ordentlichen LED-Treiber, den ich mit ner PWM dimmen kann und der ohne 
großartige externe Bauteile auskommt. Außerdem sollte das Dingen dann 
auch die erforderlichen 1A aushalten. Und irgendwie sollte man davon 
ohne nen großartigen Anbau an die Lampe 4 Stück im Gehäuse unterbringen 
können. Gehäuseart wäre mir recht egal, da ich von der Heißluft bis zum 
Reflow-Ofen eigentlich alles verwenden kann.

Und nochmal sorry wegen der doofen Frage mit der LED-Spannung. Da hab 
ich ja echt n mords Brett vor dem Kopf gehabt. Nicht weitererzählen 
bitte :-D

Autor: Robert A. (rangermayr)
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Hallo Stefan,

> Kennt denn jemand nen ordentlichen LED-Treiber, den ich mit ner PWM
> dimmen kann und der ohne großartige externe Bauteile auskommt.

so einen suche ich auch gerade.
Bislang gefällt mir der LM3401 von National noch am besten.
Ich bin aber auch anderen Bausteinen gegenüber offen solange sie
Vin bis 30V, Vout 21V / 700mA leisten können und einen PWM Eingang 
haben.
Sie sollten nur "Normal" verfügbar sein.

Gruß
Robert

Autor: Stefan Hänsch (dj-duck)
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Hm ... ja der sah schon gar nicht sooo schlecht auch. Allerdings hat 
mich der Preis auf der NS-Seite geschockt. 37$ pro Stück ist dann doch 
ein bisserl happig, zumal ich ja vier stück brauche.

Wegen der Verfügbarkeit mach ich mir eher weniger nen Kopf, da ich 
sowieso bei Digikey bestellen muß (Display, Nav-Switch, etc) und die 
haben ja auch so einiges im Angebot. Vielleicht komm ich dann ja auch 
über den Versandkostenfreibetrag :-)

Hat sonst vielleicht jemand nen LED-Treiber-IC, den man da verwenden 
könnte?

@Robert: Wenn du interesse hast kann ich gerne was für dich 
mitbestellen. Dauert aber noch ein bisserl, da ich erst den mechanischen 
Teil in die Wege leiten muß.

Autor: Stefan (Gast)
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Hi Stefan

"Augen auf beim Eier kauf!"

Das Teil kostet 1,15 $ und nicht 37!!!  Bei den 37$ handelt es sich um 
das Evaluierungsboard. Bei Farnell wirst du das IC so um die 3-4 
Euro/Stück bekommen.

An deiner Stelle würde ich ein LED Driver im MSOP Gehäuse verbauen und 
den vorhandenen Modulationseingang benutzen. Damit hast du die 
Sicherheit, dass alles "gleich" funktioniert und du nicht ewig rum 
programmieren musst! Dann reicht ein ganz kleiner billiger uC, für die 
Ansteuerung der PWM aus.

Ich habe den LM3401 mit externem p-Mosfet im Einsatz und damit könnte 
ich bis zu 3A steuern.

Stefan

Autor: Stefan Hänsch (dj-duck)
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Ach ja ... gut daß jetzt Wochenende ist. Ich hab mich auch schon 
verflucht gewundert, daß der Treiber so viel kosten sollte.

Also wie gesagt. Der LM3401 schaut schon an sich nicht schlecht aus. Und 
wenn du da schon Erfahrungen mit hast dann scheint das Dingen ja auch zu 
funktionieren. Ich hab selber mal durchgeschaut und von TI sogar 
Leistungstreiberbausteine mit I2C-Interfache gefunden. Allerdings hatten 
die nen recht schlechten Wirkungsgrad. Für ne Taschenlampe, die ja mit 
Batterien läuft, ist das ein schlagendes Argument!!! Wie ist das bei dem 
LM denn so erfahrungsgemäß? Eigentlich hat der Mosfet ja kaum Verluste 
(wollte ja deshalb ja auch nen HEXFET einsetzen) und der Treiber-IC kann 
eigentlich auch nicht so viel schlucken - oder?!

Autor: Stefan Hänsch (dj-duck)
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Ich hab nun mal die Vor- und Nachteile gegeneinander abgewägt und denke 
ich werde das doch mit Hilfe von ner PWM und nem HEXFET aufbauen. Da der 
PIC den ich verwenden will eigene PWM-Ausgänge zur verfügung stellt, ist 
die Wahrscheinlichkeit, daß der uC sich aufhängt doch eher gering.

Hab mir mal schnell ne kleine Schaltung zusammengestrickt, die ich mir 
jetzt gleich zusammenlöte und morgen abend dann auch die ersten Tests 
fahren werde. Zuerst vielleicht  noch mit nem LED-Dummy (3,5 Ohm / 5 
Watt Lastwiderstand). Mal sehen was daraus wird. Ich halte Euch auf 
jeden Fall auf dem Laufenden.

Autor: Oliver N. (nixo2)
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Halten die Power-LEDs das denn mit der PWM so aus? Du schließt sie ja 
über den Mosfet direkt (gut, der Shunt ist noch dazwischen) an die 
Versorgung an. Der Strom steigt dann doch ziemlich schnell ziemlich 
maximal und könnte die LED schnell beschädigen. Ob man da mit einer 
AD-Wandlung und Nachregelung hinterherkommt? Darf man diese LEDs 
überhaupt mit höherem Strom beaufschlagen und wenn, für welche 
Zeit-Intervalle? Das müsste das Datenblatt aussagen.
Ansonsten solltest Du Dir vielleicht Gedanken über einen Hochsetz- oder 
Tiefsetzsteller machen, je nachdem wie viele Akkus Du einsetzen willst. 
Dafür wären auch nur eine Drossel und Diode zusätzlich zu verbauen.

Autor: Stefan Hänsch (dj-duck)
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Also wenn ich das recht in Erinnerung hab, dann vertragen die LEDs bei 
ner PWM mit 10kHz und ner 1:10-er Tastung bis zu 1800mA. Das ist ja 
schon ganz ordentlich.

Wegen der A/D-Regelung mache ich mir da eher weniger Sorgen. Da soll 
dann ein ganz konservativer PID-Regler zum Einsatz kommen, so daß der 
Strom nur langsam nach oben gezogen wird. Selbst wenn nach einer Sekunde 
erst 95% des Regelweges gefahren wurden wäre mir das ja egal. Werde auf 
jeden Fall versuchen da irgendwelche Überschwinger in der Regelung zu 
vermeiden.

Also ich werde da 3 Monozellen verbauen. Das bedeutet also nen 
Spannungsbereich von 3,6V bis 4,5V Nennspannung. Kannst du mir mal 
genauer erklären, was du mit der "Hoch-/ Tiefsetzung" meinst?

Autor: Gast (Gast)
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Die LED würde ich niemals mit einem Lastwiderstand simulieren, der hat 
nämlich eine komplett andere Kennlinie. Wenn schon Simulation dann 
genügend 1N4007 (o.ä.) in Reihe schalten, bis die (ca.) 3.5V erreicht 
sind. Das ist zwar auch keine perfekte Nachbildung aber immerhin 10x 
besser als ein reiner ohmscher Widerstand

Autor: Oliver N. (nixo2)
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Mit einem Hochsetzsteller oder auch Boost-Converter kannst Du die 
Zellspannung Deiner Akkus erhöhen. 3 Akkus ist normal schon ziemlich 
mickrig, um eine Power-LED vernünftig damit zu betreiben. Ruck zuck ist 
man beim Entladen unter der Nenn-Spannung der LED und bekommt keinen 
ordentlichen Betriebsstrom mehr zu stande. Mit den Akkus könnte man ja 
bis z.b. 2,7 Volt runter, die LED braucht aber z.b. 3,5 um einen 
vernünftigen Betriebsstrom zu erreichen.
Wenn man die Spannung entsprechend erhöht, kann man seine Akkus richtig 
leersaugen und man kann seine LEDs u.U. auch in Reihe schalten, dann 
braucht man den Strom nicht für x Zweige zu steuern und der Strom ist in 
allen LEDs gleich.
Mit der Suchfunktion wirst Du hier einiges finden.
oder z.B. http://de.wikipedia.org/wiki/Aufwärtswandler

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