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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Abwärtswandler Regelung


Autor: Armin (Gast)
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Hallo,
ich bin bzgl. Elektronik eher ein interessierter Laie und habe für die 
Modellbahnbeleuchtung eine kleine Schaltung gebaut die 8 Lampen steuert 
(basiert auf Atmel Mega8, schaltet, dimmt, läßt blinken etc.). Die 
Spannung habe ich über einen LM7815 herunter geregelt (siehe Plan 
dcc8.png), der wird aber bei bis zu 400mA bei 50mA pro Lampe recht warm 
(trotz Kühlkörper). Auch wenn alles ansonsten funktioniert, würde ich 
den Verlust durch Wärme gerne minimieren.

Nun habe ich hier und an anderer Stelle über Abwärtswandler gelesen und 
die Schaltung etwas geändert (dcc-a.png hoffe sie stimmt, habe sie noch 
nicht ausprobiert), jedoch sollte man die Ansteuerung des Transistors 
für die PWM je nach anliegendem Strombedarf variieren, und da liegt mein 
Problem: Wie ermittle ich den? Oder kann ich drauf verzichten und die 
Pulse (ein/aus Verhältnis) konstant halten wenn ich die Spule groß genug 
wähle? Habe hiermit http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/abw_smps.html 
ein bißchen herumprobiert und habe mit 100mH in allen "Lagen" recht gute 
Ergebnisse. Oder zeigt Eure Erfahrung dass ich davon besser die Finger 
lasse... wäre auch eine Antwort wenn es sehr kompliziert (und frustig) 
wird.

Ungeglättet kann ich die Spannung nicht brauchen weil die einzelnen 
Lampen auch schon per PWM ungeglättet angesteuert werden, damit sie 
einzeln dimmbar sind, und es dann wohl zu Überlagerungen käme 
(flackern).

Um noch eins draufzusetzen: Theoretisch könnte man dann generell die 
maximale Spannung für die Lampen per Software einstellen (natürlich 
solange sie unter der Eingangsspannung liegt), aber dann wird das ganze 
Geregle wohl noch komplizierter, gäbe es da Faustregeln wie ich die 
Bauteile für den Abwärtswandler am besten dimensioniere (min 0 mA (oder 
Mimimalverbrauch per Widerstand), max 500 mA, PWM Frequenz ca 10kHz)?

Danke im Voraus für konstruktive Antworten und Gruß
Armin

Autor: MaWin (Gast)
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Vergiss deinen 7815. Nimm direkt die Spannung an C1 für die Lampen.
Da damit die Lampen mit zu viel Spannung und daraus folgernd zu viel 
Strom und Leistung betrieben werden, darfst du sie nicht 100% der Zeit 
eingeschaltet lassen. Deine sowieso vorhandene PWM, die eh dimmt, sollte 
also ein Maximum haben, welches von der Spannung an C1 abhängt. Und die 
kannst du messen, bau einen Spannungsteiler 10:1 und stopfe die Spannung 
in einen Ananlogeingang deines Atmel rein.

Vergiss Schaltregler bei so einfachen Lasten wie Lampen und LEDs.

Autor: Armin (Gast)
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Stimmt, ich kann mit der vorhandenen Dimmfunktion ja gleich dieses Thema 
mit erledigen. Dass ich da nicht selbst drauf gekommen bin.

Vielen Dank für den Tipp
Armin

Autor: Armin (Gast)
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Hallo,
wie gesagt funktioniert das mit dem Einrechnen einer festen 
Versorgungsspannung in den PWM, aber mit dem Spannungsmessen habe ich 
Probleme:

Ich habe den Spannungsteiler mit 1MOhm und 100kOhm gebaut und den dann 
wie im Tutorial beschrieben angeschlosen (ADC0). Die Ports ADC 3:0 
werden nicht zum schalten benutzt, so dass 22.6.2 Punkt 4 im mega8 
Datenblatt ok sein sollte. Punkt eins ist schwierig da ich mit Litzen 
arbeite. Punkt 2 habe ich realisiert (steht ja auch im Tutorial), Punkt 
3 habe ich nicht realisiert weil der MC nicht in den idle mode soll (die 
PWM muss ja ständig laufen damit gedimmte Lampen auch gedimmt bleiben 
und nicht ganz aus oder ganz an gehen). Den Prescaler habe ich auf 128 
eingestellt und ich Messe 120 Mal pro Sekunde um schnell 
Spannungsschwankungen auszugleichen (wenn es denn funktionieren würde).

Mein Problem: Die Spannung die ich Messe könnte man prima als 
Zufallsgenerator nutzen, aber brauchbar ist sie nicht. Mit einem 
Oszilloskop sieht man auch dass der Eingang nicht konstant ist und 
sowohl rauscht als auch Sprünge macht, je nach dem wie die Lampen gerade 
schalten (incl. PWM). d.h. irgendwie müsste ich die Spannungmessung vom 
Rest "abkoppeln", aber wie? Wäre ein Kondensator zwischen Mitte des 
Spannungsteilers und 0V das richtige? Oder sollte ich einfach die 
Spannungsmessung weglassen und von einer festen Eingangsspannung (zb 16V 
AC entspricht gleichgerichtet etwa 23V DC?

Im STK600 (ohne Lampen) funktioniert die Messung wenn ich die 
Eingangsspannung mit einem Poti am ADC Eingang simuliere, 
Programmtechnisch ist also wohl alles ok.

Bin für jeden Tipp dankbar,

vielen Dank im Voraus und Gruß
Armin

Autor: Lupin (Gast)
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1MOhm und 100k sind ein bischen hochohmig. Versuch mal 10k und 1k. Und 
einen kleinen Kondensator an den Eingang zu schalten kann auch nicht 
schaden.

Deine erste Schaltung mit Step-Down Wandler kann so gar nicht gehen, da 
der Transistor T1 nie ganz durch schalten kann (da er nur mit 5V 
angesteuert wird). Der würde ziemlich warm werden denke ich.

Autor: Armin (Gast)
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Vielen Dank für den Hinweis, leider habe ich dadurch kaum eine 
Verbesserung erreicht, ich werde dann lieber mit einem festen Wert 
arbeiten.
Gruß
Armin

Autor: Stefan Franz (emf0815)
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Bilde doch aus z.B. 20 Messungen einen Mittelwert und nutze den Wert. Im 
allgemein hilft das.

Vom Timing der sollte so sein das eine volle Periode der Netzspannung 
erfasst wird

Autor: MaWin (Gast)
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> Nimm direkt die Spannung an C1 für die Lampen.

Noch besser:

Lass C1 weg von den Lampen


Gleichrichter ---+-----------------------------------+
                 |1N4001    +----+                   |
                 +--|>|--+--|7805|--  u.s.w.      Lampen
                         |  +----+                   |
                      470uF    |                  --|<
                         |     |                     |E

Glätte also nur die Spannung für den 5V Regler,
und versorge die Lampen mit pulsierendem GleichS´strom.

Dann kannst du auch die Lämpchen verwende, die sonst
so in der Bahn verbaut werden, und mujsst die Lämpchen
nicht austauschen, denn der Effektivwert der Spannung
bleibt gleich.

Allerdings solltest du bedenken, daß Lämpchen einen
10 mal grösseren Einschaltstrom ziehen als Dauerstrom,
ein 40mA Lämpchen also 400mA und ein BC547 nur 100mA
als absolute maximum rating aushält. Also doch besser
BC368 oder zumindest BC338 nehmen, oder gleich ein
ULN2803.

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