Hallo liebe Mikrocontroller-Forum Mitglieder, nachdem mir euer Forum schon in einigen Dingen super geholfen hat, hab ich nun selbst ein Anliegen: Ich möchte mir eine Lichterkette mit RGB-LEDs basteln. Es sollen 3 unabhängige Stränge mit je 50 RGB-LEDs ansteuerbar sein. Die Helligkeit der insgesamt 9 Bits (3 Stränge, je 3 Farben) wird über eine 200Hz PWM mit 255 Helligkeitsabstufungen gesteuert. Die Software ist kein Problem, die Animationen auch nicht. Allerdings stehe ich vor der Frage, wie ich die LEDs anschließe? >An gleichgerichtete 230V Netzspannung +niedriger Stromfluss durch Zuleitungen +kein Trafo für LEDs -Gefahren von 230V -aufwändigere Ansteuerung eines FETs für solche Spannungen mit Logic ?oder reicht ein normaler Logic-FET, wegen LED-Spannungsabfall? ?galvanische Trennung mit Optokoppler sinnvoll? >Alle gleichfarbigen LEDs eines Strangs mit jeweils eigenem Vorwiderstand parallelschalten +günstigere LEDs mit gemeinsamer Kathode +ungefährlich -extrakosten für 450 Widerstände -großer Stromfluss durch Zuleitung (1A/Strangfarbe) -kräftigerer Trafo notwendig - Effizienz? Ich habe eine Exemplarische Schaltung für den ersten Fall (230V) mit und ohne Galvanischer Trennung hochgeladen. Ist so eine Trennung sinnvoll, oder nur gut fürs Gewissen? Anmerkungen: -Ist mein erster Eagle Schaltplan, wusste nicht wie man Netzspannung einbindet. Daher 2 Mal VCC. -Bei der Schaltung mit dem Optokoppler sind die Massen (Logik und LEDs) natürlich nicht miteinander verbunden. Auch dazu keine Idee wie in Eagle realisieren. -Die LED steht exemplarisch für einen Farbstrang -Die Freiliegenden Pins haben jeweils die gleiche Folgeschaltung wie das das eine Beispiel.
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9,8 KB
Was hälst von der Oberleitung einer Straßenbahn? scnr ;-)
Hi Bist du schon weiter mit deinem Projekt?? Ich bin nämlich auch am überlegen mir ein RGB-Lichternetz zu bauen - allerdings mit 100 - 300 RGB LEDs. Das bringt natürlich noch größere Probleme bei der Stromstärke mit sich... Deswegen hätte ich da ein paar Fragen: Wenn ich die LEDs in Reihe schalte, wieviel Spannung fällt dann pro LED ab? Sind das genau die z.B. 3,3V (Rot, laut Datenblatt) oder weniger/mehr?? Wenn ich immer 3 LEDs in Reihe schalte komme ich mit 3*3,3V auf 9,9V wenn ich die z.B. an ein 12V Netzteil mit einem passenden Vorwiderstand anschließe, leuchten dann alle 3 gleich hell? Für die Notwendige Stromstärke: Eine LED hat als R=U/I=3,3V/20mA=165 Ohm -> 3 in Reihe: 3*165Ohm= 495 Ohm 100 3er Packs Parallel: 4,95 Ohm Daraus erhalte ich für die Stromstärke I=U/R= 9,9V/4,95 Ohm = 2A(Pro Farbe) Stimmt meine Rechnung??? Und noch eine ganz wichtige Frage: Wenn ich die LEDs möglichst einfach mit den PWM Ausgängen eines AVRs ansteuern will - welche RGB-LEDs nehm ich dann am besten? RGB-LEDs mit gemeinsamer Kathode, oder RGB-LEDs mit gemeinsamer Anode??? In einem Ebay shop wurde ein günstiger 100er Pack RGB-Leds mit "gemeinsamer-Masse" beworben - für was steht das?? Tut mir leid für die vielen, wahrscheinlich dummen Fragen! Aber ich hab schon viele Foreneinträge durchforstet und bin nur bedingt schlauer geworden dadurch... Vielen Dank schon mal im voraus für eure Antworten!
> Wenn ich die LEDs in Reihe schalte, wieviel Spannung fällt > dann pro LED ab? Sind das genau die z.B. 3,3V (Rot, laut > Datenblatt) oder weniger/mehr?? Nicht genau, sondern nur ungefähr so viel. > leuchten dann alle 3 gleich hell? Nicht ganz, aber ziemlich, denn durch sie fliesst immerhin derselben Strom. > Stimmt meine Rechnung??? Ja. (auch wenn es ungewöhnlich ist, bei LEDs über den Ersatzwiderstand zu rechnen). > RGB-LEDs mit gemeinsamer Anode sind besser geeignet, weil die meisten LED-Treiber nach Masse schalten, weil NPN Transistoren auf dem Chip mehr Stropm abkönnen. > "gemeinsamer-Masse" beworben - für was steht das?? Kathode.
Wenn du mehrere LEDs in Reihe Schalten willst, nimm aber welche ohne gemeinsame Anode oder Kathode. Die sind naemlich fuer sowas nicht gemacht... Edit: Versucht mal die RGB Kanaele beider LEDs einzeln anzusteuern, wenn du 2 LED mit gemeinsamer Kathode/Anode verwendest. Ist mir beim erstem Mal nach dem Bestellen erst aufgefallen... :)
Nur mal so am Rande. wenn du deinen Gleichrichter mit einem großen C glättest wirst du eine eff. Spannung erhalten die zwischen 220V und 325V liegt. darüber hinaus möchte würde ich einfach mal schauen ob es nicht möglich ist die LED mit einem Netzteil zu versorgen welches bei Geringer Spannung arbeitet und durch seine Eigenschaften den LED Vorwiderstand überflüssig macht. Die Energie könnte das über die Pulsweiten Modulation geregelt werden und i_ss würde durch das Netzteil vorgegeben werden. LG
Robert R. schrieb: >>An gleichgerichtete 230V Netzspannung > +niedriger Stromfluss durch Zuleitungen > +kein Trafo für LEDs > -Gefahren von 230V > -aufwändigere Ansteuerung eines FETs für solche Spannungen mit Logic > ?oder reicht ein normaler Logic-FET, wegen LED-Spannungsabfall? > ?galvanische Trennung mit Optokoppler sinnvoll? selten soo einen schwachsinn gelesen....was glaubst du was an verlustleistung an R3 abfällt ? an der led sinds 3.6V bei 20mA, am widerstand 320V bei 20mA ... wird ja garnicht warm... bei solchen vorhaben nutzt man spannungen zwischen 24 und 48V und schaltet einzelne farben jeweils zu strängen zusammen, die mit einer modulierbaren konstantstromquelle betrieben werden..das ist die sauberste möglichkeit
Hallo Leute, danke für die zahlreichen Antworten. Leider ist da auch viel Unfug bei. a) Ich betreibe nicht eine LED an 325V, sondern ca 50-60 in Serie geschaltete. (Ich wollte im Eagle jetzt nur nicht so viele LEDs einzeichnen.) Die Verluste am Widerstand sind dann zwar deutlich geringer, aber dennoch etwas zu hoch für meinen Geschmack. Die Idee mit dem Netzteil mit speziellen Eigenschaften klingt interessant. Ansonsten gibts noch andere geschickte Möglichkeiten, den Strom zu begrenzen? Eine kapazitive Strombegrenzung kommt allein wegen der PWM nicht in Frage, da es sich nur um die "problematischen" Einschaltvorgänge handelt. b) 200Hz zu wenig? Falsch! Der Mensch nimmt optisch Frequenzen ab ca 70-80 Hz nicht mehr wahr. Die PWM habe ich nun umgeschrieben. Sie arbeitet nun mit 100Hz. Jeder dieser 0,01 sec Zyklen ist unterteilt in 20480 Stufen, um eine Abstufung in 32 Stufen zu ermöglichen. Die Funktion für möglichst lineare Farbverläufe ist bisher angenähert durch
Es ist an einer LED und einer Testschaltung getestet und funktioniert prächtig. Kein Flackern, kein Stocken. Selbst im dunkeln, wenn man nur seitlich dran vorbeiguckt. c) Als Treiber für die LED Kette möchte ich nun statt dem FET lieber einen NPN-Hochvolttransistor benutzen. Für die geringen Ströme gibt es sogar welche im TO-92 Gehäuse. Den Typ weiß ich gerade nicht auswendig. Dieser wird direkt vom Microcontroller geschaltet. Natürlich über einen Widerstand. d) Als LEDs werde ich wahrscheinlich die kleine SMD RGB LED von OSRAM benutzen. Sie hat jeweils getrennte Anode und Kathode, und ermöglicht so eine Serienschaltung. Die Leuchtchips sind im Dreieck angeordnet, und das Grün wird als "True Green" geworben. Ich werde in Kürze eine davon mit dem Programm Prototypen testen. ---- Probleme bereitet mir die Abschätzung der gleichgerichteten Netzspannung. Irgendwo zwischen 230V und 325V ist da zu ungenau. Je nach Last natürlich unterschiedlich. Laplace-/Fouriertransformation mit
ist per Hand schon nicht mehr möglich, und in Matlab bin ich nicht so weit eingearbeitet. Und wie ich Spannungsspitzen ohne großen Aufwand glätte, weiß ich auch noch nicht. Für Ideen bin ich immer sehr dankbar.
Hi! >Es ist an einer LED und einer Testschaltung getestet und funktioniert >prächtig. Aber bei 50-60 LEDs wird die Kette doch recht lang, meinst du nicht das du da einen top Störsender aufbaust? Ich bekomme immer etwas Bauchschmerzen wenn ich lese das man ellenlage Kabel einfach so mit PWM befeuert. Denk mal drüber nach, Uwe
Uwe, ist deine 230V verkabelung zuhause abgeschirmt ? :P Das sind nur 100hz, keine Mhz, da sind alle andere steckernetzteile usw. (die er evt. angeschlossen hab) schlimmer.
Hi!
>:P Das sind nur 100hz
Nicht ganz, 1. 50Hz und 2. Sinus.
Er hat aber Rechteck und das hat leider sehr viele harmonische.
Viel Erfolg, Uwe
Hallo Robert,
>Der Mensch nimmt optisch Frequenzen ab ca 70-80 Hz nicht mehr wahr.
Das ist nur richtig, wenn immer die gleiche Stelle auf der Netzhaut
gereizt wird. Aber wenn du den Kopf drehst, fällt das Geflacker auf
unterschiedliche Stellen und dann hast du eine Abfolge von "An", "Aus",
"An", "Aus", etc. auf deiner Netzhaut, womit das Geflacker wieder
wahrnehmbar wird.
Darüberhinaus ist Flackerlicht ist für das Auge anstrengender und
ermüdender.
Kai Klaas
>Darüberhinaus ist Flackerlicht ist für das Auge anstrengender und >ermüdender. Jetzt weiß ich, warum so viele vorm Fernseher einschlafen. Es liegt also garnicht am Inhalt der Sendungen. Danke. :-)
also die variante mit vielen led in reihe an 300V scheint von der verlustleistung her erst einmal günstiger zu sein. ich habe von solchen netzspannungsbasteleien jedoch immer die finger gelassen, denn netzspannung ist gefährlich. dazu ein paar gedanken 1. was ist, wenn die kette beschädigt wird? 2. welche spannungdifferenz an den anschlüssen benachbarter leds halten die smd teile aus? 60..80V spannungsdifferenz an den anschlüssen benachbarter leds halte ich für durchaus möglich, wenn ein strang eingeschaltet ist und der benachbarte ist abgeschaltet 3. wie sieht es mit dem wachstum von whiskern bei diesen spannungen und so engen kontakten aus. das wachstum solcher zinnkristalle habe ich schon bei geringeren spannungen (30V), etwas feuchtigkeit und zeit selbst feststellen dürfen.
"ich weiß nicht, wie man eine spannung glättet" "ich hole beim versorgungsnetz laplace-trafo und matlab zu hilfe" ach du schande...
Michael M. schrieb: > "ich weiß nicht, wie man eine spannung glättet" > "ich hole beim versorgungsnetz laplace-trafo und matlab zu hilfe" > > ach du schande... Danke, das hilft natürlich sehr! Zwischen erlernter Theorie im Studium und angewandter Praxis herrscht doch ein großer Unterscheid. Das werden mir bestimmt viele Bastler hier bestätigen können. > 1. was ist, wenn die kette beschädigt wird? Das ist schlecht ;) Mindestens genauso schlecht, wie einen herkömmlichen 230V Lichterschlauch zu beschädigen. > 2. welche spannungdifferenz an den anschlüssen benachbarter leds halten >die smd teile aus? 60..80V spannungsdifferenz an den anschlüssen >benachbarter leds halte ich für durchaus möglich, wenn ein strang >eingeschaltet ist und der benachbarte ist abgeschaltet Maximal können 65V zwischen Rot und den anderen Farben entstehen. Das lässt sich dadurch minimieren, indem man (wenn man Vorwiderstände benutzt) die Vorwiderstände splittet, und z.B. alle 5 LEDs einen Teilwiderstand einsetzt. > 3. wie sieht es mit dem wachstum von whiskern Sowas ist mir neu. Ich wusste garnicht, dass es so etwas gibt. Hilft es eventuell, die Kontakte/Lötstellen an der LED mit Heißkleber zuzugießen? Btw: Wie geeignet ist Heißkleber zum Isolieren eigentlich? > Geflacker, 100Hz PWM Leider gibt auch der Atmel AVR mit 16Mhz Betriebsfrequenz und diesen Anforderungen nicht mehr her. Was das Geflacker angeht, so haben die Leute hier aus dem Forum ziemlich unterschiedliche Erfahrungen gemacht. Eine schnellere PWM zu machen, würde einen größeren Schaltungsoverhead erfordern. Ich werde es allerdings wie bisher versuchen aufzubauen, und dann sehen, ob es wirklich so ermüdend wirkt, wie geschildert. Zur Not muss ich eine neue Schaltung basteln, bin dann aber um einige Erfahrungen reicher. > Störsender Werden 100Hz Rechtecksignale mit unterschiedlicher Breite schon so ein Problem?
>> Störsender > Werden 100Hz Rechtecksignale mit unterschiedlicher Breite schon so ein > Problem? Ach was! Kennst du alter Theorie Hengst denn die spektrale Bandbreite von Rechtecksignalen nicht? :-)
Michael M. schrieb: > Ach was! Kennst du alter Theorie Hengst denn die spektrale Bandbreite > von Rechtecksignalen nicht? :-) Ne :-P Bisher hab ich nur Grundlagen der Elektrotechnik und Signale und Systeme gehört. Inwieweit das Spektrum Einfluss auf EMV hat - bzw alles, was mit Störsignalen und Funktechnik zu tun hat, hab ich noch keinen blassen Schimmer von.
die spektrale bandbreite von rechtecksignalen (idealer sprung) ist unendlich. die transformierte funktion hat eine sinus-komponente. nachdem du leds treiben willst, hast du ordentliche treiberstufen, die recht steile flanken hinbekommen -> hohe bandbreite. nachdem du auch mit einigem an strom unterwegs bist, sendet das ganze recht gut. zu deiner ursprünglichen frage: du brauchst auf alle fälle eine geregelte spannung - schon allein wegen der exponentiellen kennlinie von dioden. und das ist die netzspannung nicht.
Gegen Störsender: Ich könnte doch eine entsprechend dimensionierte Induktivität jeweils in Reihe mit den LEDs+Treiber schalten, um den Rechteckimpuls abzurunden. Bei Strömen von 40mA sollte das doch kein Problem sein. Eine solche Glättung würde optisch doch sowieso nicht auffallen.
Hilft es nicht außerdem, die Hin- und Rückleitungen zu verdrillen? Die Felder sollten sich dann doch aufheben und nach außen hin neutral geben?
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