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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mehrere LED an einem Port


Autor: Florian (Gast)
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Hallo zusammen,

würde gerne ein paar LEDs an einem ATTiny betreiben. Die LEDs sind alle 
vom gleichen Typ, in verschiedenen Farben. Laut Datenblatt wollen die 20 
mA bei 5V, ich würde also, wenn ich sie einzeln steuern würde, 250 Ohm 
Vorwiderstände nehmen.

Ich möchte nun aber nicht jede LED einzeln an und aus schalten können 
sondern  in Gruppen. Ich habe insgesamt 24 LEDs und der Tiny hat noch 4 
Ports frei. Ich würde nun gerne diese vier Ports nutzen um jeweils 6 
LEDs zu schalten.

Wie mache ich das am besten, so dass die LEDs nicht kaputt gehen und ich 
möglichst wenig Widerstände verbauen muss? Alle LEDs, mit eigenem 
Vorwiderstand in Reihe, parallel schalten erscheint mir suboptimal. Alle 
6 in Reihe wird nicht gehen, weil nicht genug Spannung da ist. Alle 6 
Parallel und dazu in Reihe einen Vorwiderstand für alle 6 (d.h. 
insgesamt vier Vorwiderstände)? Geht es mit noch weniger Widerständen?

Viele Grüße
Florian

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Florian (Gast)

LEDs die 1001te ;-)


>Ports frei. Ich würde nun gerne diese vier Ports nutzen um jeweils 6
>LEDs zu schalten.

Dann brauchst du Transistoren.

Relais mit Logik ansteuern

Gilt auch für LEDs.

MFg
Falk

Autor: Florian (Gast)
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Hm, ist das wirklich nötig? Ich möchte das ganze möglichst kompakt 
aufbauen mit so wenig Bauelementen wie möglich..

Wieviele Transistoren bräuchte ich? Für jeden Port eine, also vier 
Stück, ja?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Florian (Gast)

>Hm, ist das wirklich nötig? Ich möchte das ganze möglichst kompakt
>aufbauen mit so wenig Bauelementen wie möglich..

Dann nimm SMD.

>Wieviele Transistoren bräuchte ich? Für jeden Port eine, also vier
>Stück, ja?

Ja.

Mfg
Falk

Autor: Ralf (Gast)
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Ich würde einen Transistor oder FET nehmen, da der Port bestimmt nicht 6 
x 20mA abkann. Und ich würde jeder LED einen eigenen Vorwiderstand 
spendieren. Im wildesten Fall zwei LEDs in Reihe und einen kleineren 
Vorwiderstand, aber definitiv nicht mehrere LEDs parallel mit nur einem 
Vorwiderstand.

Ralf

Autor: Ralf (Gast)
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Ach ja, ganz vergessen, du könntest auch Widerstands-Arrays bzw. 
Netzwerke verwenden, das sind dann auch weniger Bauteile.

Ralf

Autor: A. F. (artur-f) Benutzerseite
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Dann klatsch dir an den PORT Ausgang einen Optokoppler, der die LEDs 
durchsteuert und Strom von der Versorgung zieht und nicht aus den IO 
Pins. Viel Platz nimmt so ein Bauteil ja nicht weg.

Autor: Florian (Gast)
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Hm, d.h. ich könnte 6 LEDs parallel setzen, Anode an VCC, Kathode an 
einen Mosfet der die LEDs nach GND schaltet und einen 5V/(20mA * 6) =~ 
42 Ohm Vorwiderstand für alle 6 LEDs?

Autor: Florian (Gast)
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Hm, jede LED einen Vorwiderstand wird etwas eng. Gibt es einen Grund 
warum du das nicht machen würdest, Ralf? Das einzige was mir so einfällt 
ist, dass falls eine LED kaputt geht, die anderen zuviel Strom bekommen 
würden und dann vielleicht sogar alle 6 kaputt gehen...

Autor: Andreas W. (Gast)
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oder wenn eine LED eine etwas höhere Flussspannung hat, leuchtet die 
nicht und die anderen dafür etwas heller.
oder die LED mit der niedrigsten flussspannung bekommt etwas mehr strom, 
was diese natürlich erwärmt und die Flussspannung sinkt nochweiter.

LEDs parallel ist gleich LEDs kaputt machen. (zugegeben nicht immer aber 
oft und das ergebniss ist nie wirklich schön)

Autor: Florian (Gast)
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Kann denn jemand einen Transistor/MOSFET empfehlen, der möglichst 
günstig ist, möglichst wenig Platz wegnimmt (aber kein SMD) und hier 
geeignet wäre? Habe noch nie mit Transistoren gearbeitet und bin von der 
Größe der Auswahl bei Reichelt gerade maßlos überfordert :-) Vielleicht 
auch vier Transistoren direkt zusammen in einem Gehäuse?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Florian (Gast)

>Kann denn jemand einen Transistor/MOSFET empfehlen, der möglichst
>günstig ist, möglichst wenig Platz wegnimmt (aber kein SMD) und hier

BC337, dr Klassiker schlechthin.

>auch vier Transistoren direkt zusammen in einem Gehäuse?

Gibt es nicht. Aber ein ULN2003 wäre was, dort sind 7 Transistoren + 
Basiswiderstände drin.

MFG
Falk

Autor: Florian (Gast)
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Im Anhang mal ein Schaltplan.. Würde das so funktionieren?

Autor: HildeK (Gast)
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Ohne Basiswiderstände nicht!
Wenn du schon den Transistor hast, dann kannst du auch die LEDs an die 
9V vor dem Regler anschließen, dann sogar bis zu drei LEDs in Reihe.

Autor: Simon S. (mrsimon)
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Kann man anstatt des Transistors nicht auch einen OP nehmen? Kann sein 
dass ich völlig auf dem Holzweg bin aber mit z.B. einem LM324 würde die 
Spannung gesteuert werden und der Strom wird dann über die Versorgung 
des OPs geliefert. Richtig?

Autor: Michael H* (Gast)
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@florian:
einen Basiswiderstand brauchst du für transitoren.
ohne basiswiderstand kannst du dagegen einen mosfet betreiben. bs170 zum 
beispiel

@simon:
deine erste vermutung ist richtig, du bist auf dem holzweg =)
http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverstärker

Autor: Florian (Gast)
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Danke, werde mir das mit dem Basiswiderstand mal anschauen. Wenn ich 
einen MOSFET nehmen würde wäre die Schaltung aber so in Ordnung?

Autor: Michael H* (Gast)
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ja.

aber ich würde dir auch dazu raten, die leds direkt aus den 9V zu 
versorgen und den vorwederstnad neu zu berechnen. schont deinen regler, 
der laut dem L im namen eh nur 100mA abkann.
zusätzlich kannst du dann mehr leds in reihe schalten (jeweils mit 
reihenwiderstand!) und diese einzelkonstruktionen parallel. spart 
nochmal strom.

Autor: Simon S. (mrsimon)
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Michael H* wrote:
> @simon:
> deine erste vermutung ist richtig, du bist auf dem holzweg =)
> http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverstärker

Hm, muss ich noch ein wenig nachbohren :) Es ist doch aber so dass in 
die Eingänge des OPs so gut wie kein Strom fließt daher die Belastung 
für den mC sehr gering ist.

Wenn ich dann die sechs LEDS parallel an den Ausgang des OPs hänge kann 
doch der Strom der durch die LEDs fließt nur von Speisung des OPs 
kommen. Somit hätte ich den Ausgang des Atmels von den LEDs "getrennt".

(Der OP hier natürlich als nichtinvertierender Verstärker aufgebaut)

Das Konstrukt geht mir schon eine weile durch den Kopf und ich finde 
einfach nicht den Grund warum das nicht funktionieren sollte.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Andreas W. wrote:
> LEDs parallel ist gleich LEDs kaputt machen. (zugegeben nicht immer aber
> oft und das ergebniss ist nie wirklich schön)

Naja, es geht schon, man muss nur wissen, was und wie man es tut: 
sortierte Marken-LED (nich die Krabbeltüte aus der Bucht, sondern 
Kingbright oder sowas), dann Low-current (die gehen bei 2mA genauso wie 
bei 20mA) und die LEDs dicht beieinander montieren, damit sie annähernd 
gleichstark erwärmt werden.

Trotzdem ist die Serienschaltung idiotensicher(er).

Autor: Florian (Gast)
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Hm, also, die 9V sind eine 9V Blockbatterie. Gehen die LEDs davon nicht 
kaputt, wenn sie an mehr als 5V angeschlossen werden?

Es sind "LED 3MM ST GN" und "LED 3MM ST RT" von Reichelt. Im Datenblatt 
steht was von "Reverse Voltage: 5V" unter "Absolute Maximum Ratings".

Autor: Michael H* (Gast)
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Simon S. wrote:
> Hm, muss ich noch ein wenig nachbohren :) Es ist doch aber so dass in
> die Eingänge des OPs so gut wie kein Strom fließt daher die Belastung
> für den mC sehr gering ist.
ja richtig. weil sie direkt an basen/gates von transistoren gehn. der 
rest vom opamp wäre damit dann für diese aufgabe praktisch schon wieder 
überflüssig.

> Wenn ich dann die sechs LEDS parallel an den Ausgang des OPs hänge kann
> doch der Strom der durch die LEDs fließt nur von Speisung des OPs
> kommen. Somit hätte ich den Ausgang des Atmels von den LEDs "getrennt".
ja, da wird der strom auch herkommen. aber dazu wurden die meisten opamp 
nicht konzipiert. ein eher typischer maximaler ausganggstrom nimmt werte 
an, die vergleichbar mit denen eines atmels sind.

> Das Konstrukt geht mir schon eine weile durch den Kopf und ich finde
> einfach nicht den Grund warum das nicht funktionieren sollte.
es funktioniert schon, aber warum sollte man sich sowas antun? ein opamp 
will eine extra versorgungsspannung (gütig mit einem 100nF), mindestens 
noch einen widerstand dazu, wenn du von nichtinvertierenden verstärkern 
sprichst.

es wäre einfach unzweckmäßig, hier einen opamp zu benutzen - total 
falsches einsatzgebiet.

Autor: Simon S. (mrsimon)
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@Michael: Danke, genau so eine Begründung hat mir gefehlt :)
Es ist einfach (für mich) relativ schwer von dem theoretisch gelernten 
(wo auch sehr viele vereinfachte Modelle zum Einsatz kommen) auf die 
praktischen Anwendung zu kommen und eine vernünftige Bauteilauswahl zu 
treffen.

Autor: Michael H* (Gast)
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Florian wrote:
> Hm, also, die 9V sind eine 9V Blockbatterie. Gehen die LEDs davon nicht
> kaputt, wenn sie an mehr als 5V angeschlossen werden?
die gehen sogar kaputt, wenn du sie direkt an 5V anschließt. leds haben 
eine viel geringere sog vorwärts- oder flussspannung.

   O +9V
   |
   v 20mA
   |
  ---  -->   |
  \ /  -->   | flussspannung
  ---  LED   v
   |
   v 20mA
   |
  ,-,        |
  | |        | 9V-flussspannung
  |_|        v
   |
   v 20mA
   |
  --- OV GND

an einer led fällt eine spannung ab, die (exponentiell) vom strom 
abhängt. dieser zusammenhang ist graphisch als kurve in der U/I-ebene im 
datenblatt dargestellt. seite 4 des datenblatts, links unten: FORWARD 
CURRENT Vs. FORWARD VOLTAGE.
eine led betreibt man üblicher weise mit 20mA. dabei fallen ah ihr nach 
der kurve ca 2,2V ab.
der strom von 20mA soll/wird auch durch den widerstand fließen. aufgabe 
des widerstandes is es, die restliche spannung zu übernehmen, die von 
den 9V kommen und nicht an der led abfallen. ist etwas holprig 
ausgedrückt, aber ich denke, es wird klar, was gemeint ist.
damit kennst du strom und spannung durch/über deinen widerstand und du 
kannst ihn berechnen nach R= U/I = (9V-2,2V) / 0,02A

> Es sind "LED 3MM ST GN" und "LED 3MM ST RT" von Reichelt. Im Datenblatt
> steht was von "Reverse Voltage: 5V" unter "Absolute Maximum Ratings".
revers voltage ist die spannung, die du in der sogenannten sperrrichung 
- also verkehrt herum - anlegen darfst, bevor die led "durchbricht". das 
hat nichts mit der leuchtenden anwendung zu tun.

Autor: Florian (Gast)
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Hallo Michael,

vielen Dank für die ausführliche Erklärung und die Geduld mit einem 
Anfänger :-) Werde den Schaltplan nachher mal anpassen und dann noch 
einmal posten.

Viele Grüße
Florian

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Also bei 4 Transistoren + Vorwiderstände kannst du auch einen ULN2003 
nehmen. Da ist dann schon alles drin und kann direkt an den AVR 
angeschlossen werden.
Wenn du die LEDs mit 9V betreibst kannst du 2-3 LEDs in Reihe mit einem 
Vorwiderstand betreiben.

MfG Spess

Autor: Michael G. (linuxgeek) Benutzerseite
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Florian wrote:
> Hallo zusammen,
>
> würde gerne ein paar LEDs an einem ATTiny betreiben. Die LEDs sind alle
> vom gleichen Typ, in verschiedenen Farben. Laut Datenblatt wollen die 20
> mA bei 5V, ich würde also, wenn ich sie einzeln steuern würde, 250 Ohm
> Vorwiderstände nehmen.

Das kommt mir bissel viel vor, damit kommste bei 5V wahrscheinlich nicht 
auf 20mA. Hast Du die Flusspannung beruecksichtigt?

> Ich möchte nun aber nicht jede LED einzeln an und aus schalten können
> sondern  in Gruppen. Ich habe insgesamt 24 LEDs und der Tiny hat noch 4
> Ports frei. Ich würde nun gerne diese vier Ports nutzen um jeweils 6
> LEDs zu schalten.

Ein Tiny mit vier Ports? Das ist mir auch neu ;P Was ist das denn fuer 
einer?

Du kannst der Bequemlichkeit halber z.B. einen ULN2803 verwenden oder 
natuerlich auch einzelne Transistoren.

Michael

Autor: Florian (Gast)
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So, nächster Versuch. Bild im Anhang. Wäre schön, wenn mir jemand sagen 
könnte, ob das jetzt so in Ordnung ist :-) (MOSFET statt Transistor, 
LEDs jetzt teilweise in Reihe mit neuen Vorwiderständen). Wäre auch 
super, wenn jemand mal die Widerstandswerte überprüfen könnte, da es 
schade wäre, wenn die LEDs nicht alle gleich hell sind (die roten haben 
laut Datenblatt 2V Flussspannung, die grünen 2.2V).

Michael G.: Es ist ein Tiny45-20P, der hat 6 nutzbare IO Pins, aber nur 
vier davon sind in meinem "Projekt" noch frei für die LEDs.

Autor: Michael H* (Gast)
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@Florian: jetzt passt alles! widerstände stimmen auch. viel spaß damit!

@herrn geek: wurde doch alles schon lang gesagt

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Michael H* (-holli-)

>@Florian: jetzt passt alles! widerstände stimmen auch. viel spaß damit!

Nöö, stimmt noch nicht. Die 9V für die LEDs sollte man besser hinter der 
Diode D2 abzweigen, sonst grift der Verpolschutz nicht. Ausserdem wären 
10..47uF Parallel zu C2 nicht falsch, ein kleiner ELko.

MFg
Falk

Autor: Florian (Gast)
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Danke für den Tipp Falk, aber den Elko habe ich absichtlich aus 
Platzgründen weggelassen (möchte die ganze Sache auf ein paar wenige 
Quadratzenzimeter Lochraster bauen). Die Schaltung soll nur ein bisschen 
blinken und piepsen.. Das wird sie ohne wohl auch tun, oder? :-)

Das mit der Diode stimmt natürlich, hatte ich gerade garnicht dran 
gedacht, wäre mir beim verlöten aber (hoffentlich) aufgefallen. Ich 
schreibs mir mal dabei. Danke!

Autor: Michael H* (Gast)
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@falk: okay, der diode geb ich recht.
@florian: dann musst du in deiner rechnung für die vorwiderstände die 
flussspannung der diode mit ca 0,7V von den 9V abziehn.

@falk: aber n elko parallel zu ner batterie lass ich eigentlich auch 
weg.

Autor: Florian (Gast)
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Da man bei Reichelt nicht jeden beliebigen Widerstandswert bekommt werde 
ich einfach mal 110 Ohm, 200 Ohm und 82 Ohm nehmen und hoffen, dass man 
den Unterschied (von wenigen mA) nicht sieht...

Autor: Michael H* (Gast)
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widerstände gibts in den sog. reihen. Z.b. sind es in der E96-reihe 96 
werte pro dekade.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1109071.htm

wenn der errechnete widerstand weit - in meinen augen heißt weit über 5% 
- vom bestellbaren abweicht, würd ich vielleicht über eine parallel- 
oder reihenschaltung nachdenken. übrigens solltest du bei so einer 
konstruktion keinesfalls kleinere werte als die errechneten kaufen, weil 
der strom durch die led dabei schon recht stark steigt. 3mA auf dauer zu 
viel können deiner led schon schaden.

Autor: gast (Gast)
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Hallo,
warum denn nicht vor der Diode?
Die LED sind doch Verpolungsschutz genug... oder hab ich was übersehen?
Gruß & gute Nacht

Autor: Michael H* (Gast)
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die meisten leds brechen um ca 5V durch.

Autor: gast (Gast)
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@michael
danke hab ich nicht bedacht....

mal eine Frage am Rande, würden sich die 9V nicht ungefähr auf die 
Dioden aufteilen? oder ist das zu optimistisch gedacht?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Michael H* (-holli-)

>@falk: aber n elko parallel zu ner batterie lass ich eigentlich auch
>weg.

OK. Aber man sollte nciht glauben, dass unter Last die 9V eines 9V 
Blocks 9V sind. Das sind eher 8V oder weniger.

MFg
Falk

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