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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Arduino + Seoul P5-II + ULN2003 ?


Autor: M. M. (mutier)
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Hallo,

ich habe mir vor kurzem einen Arduino zugelegt und ein bisschen mit 
einer "Mood-Lamp" experimentiert (2 keine rgb-leds). Das kleine Lämpchen 
gefällt mir so gut, dass ich es nun "in groß" mit einer 3-Watt-RGB-LED 
bauen möchte.

Was haltet Ihr von der Kombination Arduino + Seoul P5-II + ULN2003? 
Spricht i-was dagegen?

Ich bin ein absoluter Elekronikbastel-Neuling und bin für jeden Tipp 
dankbar.
Ciao
Mutier

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Sorry, aber absolute Elektronikbastel-Neulinge tendieren dazu ihre 
teuren LEDs zu killen, wenn sie die Schaltung aufgebaut haben und zum 
Ersten mal in Betrieb nehmen (wollen).
Daher wäre meine Empfehlung auf bewährte fertige Schaltungen (gibt's 
möglicherweise bei diversen LED-Shops im Internet oder z.B. auch bei 
www.ELV.de mit dem RGB 100 oder RGB 300) zurückzugreifen, wo man am 
wenigsten selbst machen muß - am besten nur noch anschließen und fertig.

Wenn Du trotzdem alles selbst machen willst, dann poste doch erst mal 
bitte, was Du Dir vorstellt, was die Schaltung alles können soll(te).

Unsere Hilfe ist Dir jedenfalls sicher - denke ich!

Autor: M. M. (mutier)
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Zunächst einmal vielen Dank für Deine Antwort. :)

Wie gesagt, ich habe mir einen Arduino Duemilanove gekauft, weil ich 
schon seit langem ein wenig mit MCs basteln und selbige programmieren 
wollte. Mein erstes kleines Projekt war ein 3x3-LED-Cube, den ich nach 
einer sehr guten Anleitung ohne Schwierigkeiten gelötet habe und dann 
existierende Arduino-Sketches ausgebaut habe, sodass die LEDs mit netten 
"Animationen" (Spiralen, drehende Ebenen usw.) leuchten.


Als 2. Miniprojekt habe ich 2 kleine RGB-LEDs mit entsprechenden 
Widerständen geschaltet und wiederum ein existierendes 
Arduino-Progrämmchen anpepasst, sodass nun quasi alle RGB-Farben langsam 
"durchgefadet" werden. Das Ganze habe ich in eine Kleinbildfilmdose 
eingebaut. Leider sieht man die LEDs wegen mangelnder Leuchtstärke aber 
nur in der Dämmerung und bei Nacht, sodass ich dieses Projekt nun "in 
Groß" mit einer 3-Watt-RGB-LED umsetzen will.

Ich stelle es mir so vor, dass der Arduino den ULN2003 über die Pins 2,3 
und 4 ansteuert und der ULN2003 die drei Farben der RGB-LED über die 
ULN2003-Ausgänge 13, 14, 15. GND liegt auf Pin 8. Zwischen LEDs und 
ULN2003 werden natürlich noch entsprechende Widerstände gehangen. Das 
Ganze soll mit 12V gespeist werden. (siehe dieses Schema: 
http://fightpc.blogspot.com/2008/03/arduino-mood-light.html)

Meine Frage ist nun, ob hier jemand i-welche schlechten Erfahrungen mit 
dem ULN2003 gemacht hat.

Danke für die Hilfe!
Ciao
Mutier

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Aha, ja das sollte so gehen.

Etwas 'abenteuerlich' finde ich allerdings die Vorwiderstände und die 
recht hohe Betriebsspannung von 12V.
Okay, die 1-Watt-RGB-LEDs benötigen (je Farbe) i.d.R. 350mA, bei 
Durchlassspannungen von ~2,5V für rot und ~3,7V für grün bzw. blau. Ein 
wenig (1,2V bei 350mA laut Datenblatt) geht über den ULN2003 'verloren'. 
Damit müssen die Betriebsspannungen bei mindestens 3,7V bzw. 4,9V 
liegen, plus Spannungsabfall über den Vorwiderstand. Entgegen der Angabe 
beim Schaltplan, im von Dir angegebenen Link, dürfte eine Belastbarkeit 
von nur 1 Watt des Vorwiderstandes im worst-case beim besten Willen 
nicht reichen. Für die rote LED kommen wir auf immerhin (12V - 3,7V) * 
0,35A = 2,905W. Nur für den Fall, Du steuerst die LED mit einer PWM an 
und das Tastverhältnis bleibt stets unter 30% sollte ein 
1-Watt-Widerstand ausreichen. Dieser Fall dürfte aber wohl nicht 
eintreten, da Du es ja richtig hell haben willst, oder!?!
Die Gesamtverlustleistung (d.h. LEDs + Vorwiderstand + ULN2003 + ...) 
dürfte damit auch recht hoch ausfallen.
Ach ja, der ULN2003: Laut Datenblatt hat er eine 
Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung von 1,2V bei 350mA. Bei drei 
Kanälen (R+G+B) kommen dabei 0,42W Verlustleistung pro Kanal zusammen, 
was insgesamt 1,26W wären. Im DIP-16-Gehäuse mit 70K/W ergibt das eine 
Temperaturerhöhung um 88,2K. Gehene wir von einer Umgebungstemperatur 
von mindestens 40°C aus (z.B. durch Einbau in ein Gehäuse) so ergibt das 
eine max. Sperrschichttemperatur von bereits 128,2°C. 150°C ist das 
absolute Maximum! Weit weg davon sind wir also nicht. D.h. hier würde 
ich schon einen kleinen IC-Kühlkörper aufkleben. Er ist vielleicht nicht 
unbedingt notwendig, aber er würde der Betriebssicherheit sehr 
dienlich sein.
Vom max. Strom den der ULN2003 schalten kann, bist Du mit 350mA noch ein 
Stück entfernt. Also sonst ist alles im 'grünen' Bereich. :)

In Bezug auf (vermeidbare) Verlustleistungen, würde ich Schaltregler als 
Stromquellen für die LEDs vorsehen. Es gibt da 'ne ganze Menge an 
Spezial-LED-Schaltregler-ICs von den üblichen Herstellern (Linear 
Technology, Prema, Philips, SGS Thomson, ...), die einen (möglicherweise 
sogar TTL-kompatiblen) PWM-Eingang zur Helligkeitssteuerung haben. Damit 
kann es sein, daß Du dann anstatt eines 12-Volt-12-Watt-Netzteils nur 
noch eines mit vielleicht 5 Watt benötigst.

Sag mal 'mutier', was bedeutet eingentlich "...i-was ..." und "... 
i-welche ..."??? Mit "was" und "welche" kann ich ja noch etwas anfangen, 
aber das "i-" davor, tse-tse-tse? ;-)

Autor: M. M. (mutier)
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Hi Raimond,

vielen Dank für Deine ausführliche Antwort. Ich muss mich nochmal nach 
alternativen Treibern umschauen und werde den ULN2003 nur im "Notfall" 
einsetzen - dann jedoch mit entsprechender Kühlung.
Ich werde in diesem Thread dann mal ein paar Bilder des fertigen 
Projektes posten. Als kleines Dankeschön sozusagen.

Beste Grüße
Mutier

BTW, das "i" steht für "irgend"... ^^

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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M. M. schrieb:
> Hi Raimond,
>
> vielen Dank für Deine ausführliche Antwort. Ich muss mich nochmal nach
> alternativen Treibern umschauen und werde den ULN2003 nur im "Notfall"
> einsetzen - dann jedoch mit entsprechender Kühlung.

Die Konstantstromquelle mit Schaltreglern käme partout nicht in Frage?!?

> Ich werde in diesem Thread dann mal ein paar Bilder des fertigen
> Projektes posten. Als kleines Dankeschön sozusagen.

Das wäre nett.

> Beste Grüße
> Mutier
>
> BTW, das "i" steht für "irgend"... ^^

Aaaaaha.

Autor: M. M. (mutier)
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Hallo Raimond,

ich stehe ziemlich aufm Schlauch und bräuchte noch einmal Deine Hilfe. 
So kompliziert hatte ich es mir gar nicht vorgestellt...
Ich habe folgende Bauteile mit folgenden Spezifikationen:

Arduino
RGB-LED 3,5 Watt (Seoul P5-II):
 - V(rot)=2,5V
 - V(grün)=3,5V
 - V(blau)=3,3V
 - I=0,35A
ULN 2003
Steckernetzteil (das liegt hier rum, es könnte aber auch etwas anderes 
angeschafft werden):
 - V=12V
 - P=20W max.

Nun bin ich auf der Suche nach einer Schaltung, die es mir ermöglicht, 
die RGB per Arduino-PWM anzusteuern. Um möglichst lange Freude an meiner 
LED zu haben, benötige ich ja eine Konstantstromquelle. Das Netzteil 
reicht dafür ja bestimmt nicht aus.

Mein erster Fund war dieses Teil:
 - Datenblatt: 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/17...
 - Preis bei Conrad: ca.20 Euro
Allerdings ist das Teil nur bis 3W spezifiziert, was für die 3,5W-LED 
nicht ausreicht.

Dann habe ich mir die Konstantstromquelle mit Schaltregler angesehen. Da 
der ULN2003 bei 350mA 1,2V "verschluckt" (wie Du oben schreibst), 
benötige ich als Ausgangsspannungen für die LED-Farben:
 - V(rot)=2,5V  + 1,2V = 3,7V
 - V(grün)=3,5V  + 1,2V = 4,7V
 - V(blau)=3,3V  + 1,2V = 4,5V

Mir ist jetzt nicht richtig klar, wie ich die Konstantstromquelle mit 
Schaltregler und die Vorwiderstände für die LED-Farben dimensionieren 
muss und wie die Schaltung aussehen muss.

Ich habe wirklich schon viel Zeit mit der Suche nach einer passenden 
Lösung verbracht, aber leider habe ich noch nichts passendes gefunden.
Könntest Du mir vielleicht einen Rat geben?

Beste Grüße
Mutier

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  M. M. (mutier)

>Steckernetzteil (das liegt hier rum, es könnte aber auch etwas anderes
>angeschafft werden):

Dann mach das. Besorg dir eins mit 6..9V und 1,5A. Dort hängst du per 
Vorwiderstand die LEDs direkt dran, der AVR bekommt per Spannungsregler 
saubere 5V. In deiner PÜosition als Anfänger solltest du erstmal die 
Finger von Schaltreglern lassen, erspart dir viel Frust und Geld.
Dann noch die Wderstände ausreichend dimensionieren (Watt) und fertig.

>Mir ist jetzt nicht richtig klar, wie ich die Konstantstromquelle mit
>Schaltregler und die Vorwiderstände für die LED-Farben dimensionieren
>muss und wie die Schaltung aussehen muss.

>Ich habe wirklich schon viel Zeit mit der Suche nach einer passenden
>Lösung verbracht, aber leider habe ich noch nichts passendes gefunden.

Dann hast du falsch gesucht.

>Könntest Du mir vielleicht einen Rat geben?

Siehe LED, dort steht alles drin.

MfG
Falk

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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@ M. M.:
Wenn Du Dich also wirklich mal mit LEDs und Treibern auseinandersetzen 
willst, dann schau doch mal hier
http://led-treiber.de/html/leds_treiber.html
vorbei.
Dort sind Treiberschaltungen (auch getaktete) aufgeführt und erklärt. 
Insbesondere die getakteten Varianten (der Konstantstromquellen) mit dem 
mittlerweile betagten 555-Timer sind recht unkritisch und auch für 
'Rookies' geeignet. ;-)
In diesen Fällen ist ein ULN200x-Treiber auch gar nicht mehr nötig, da 
viele einen PWM-Eingang (zum Dimmen) bereits haben.

Lies Dir also einfach mal die Grundlagen und die realisierten 
Schaltungsbeschreibungen durch, und einiges sollte dann klarer werden.

Autor: M. M. (mutier)
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Hi Falk & Raimund,

vielen Dank für Eure Tipps, Links und ausführlichen Antworten! Ich werde 
mich Schritt für Schritt in das Thema einarbeiten und - wie oben 
versprochen - ein paar Bilder vom Ergebnis posten. Kann aber dauern... 
:)

Nochmals danke!
Ciao
Mutier

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