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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik mal wieder Ambilight


Autor: Eric Woltermann (Gast)
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Hallo Forum,

Vor weg: Ich bin bestenfalls ein Hobbywurschtler, also bitte korrigiert 
mich an jeder Ecke! :)
Wie schon viele andere versuche ich mich an einem selbstgebauten 
Ambilight (eine Technologie von Philips, die die durchschnittliche Farbe 
des aktuellen Bildes bzw. Bildsektors mit LEDs nach hinten an die Wand 
abstrahlt, zu sehen z.B. bei YouTube oder direkt bei Philips). Die 
einzige funktionierende, vollständig dokumentierte Eigenbauversion, die 
ich bisher gefunden habe, filmt mit einer Webcam einen zweiten Fernseher 
ab und verarbeitet das Kamerasignal mit einem Mikroprozessor. Das ist 
aber für meinen Geschmack viel zu unelegant und zu teuer. :)
Ich möchte meine Schaltung direkt ans Scartkabel hängen und die 
Farbsignale RGB sowie die Synchronisation auswerten. Letzteres erlaubt 
es mir, das Bild in mehrere Bereiche zu unterteilen und für jeden 
Bereich eine eigene Farbwiedergabe zu realisieren. In der angehängten 
Grafik ist der Einfachheit halber nur ein Farbkanal und ein Bildbereich 
implementiert.
Die Idee: Das Farbsignal wird zunächst verstärkt und dann in einem 
Tiefpass integriert. Zu welchem Zeitpunkt, also über welchen Bildbereich 
integriert wird, bestimmt der von einem Mikrocontroller gesteuerte 
Schalter IC8B. Der Tiefpass ist so dimensioniert (tau=80ms), dass selbst 
nach den vollen 40ms eines PAL-Bildes die Integration noch 
näherungsweise linear erfolgt.
Am Ende jedes Bildes schließt IC8A kurz und erlaubt so die Speicherung 
des integrierten Signals per Sample&Hold. Danach wird der Farbintegrator 
über IC8C wieder gelöscht.
Der zweite Tiefpass soll für sanfte Übergänge bei abrupten Farbwechseln 
sorgen. Ein Tau von 100ms ergibt hier eine maximale Fade-Zeit von etwa 
einer halben Sekunde.
Falls das bis hier alles Sinn machen sollte, bleibt meine große Sorge 
das "Ausgabe"-Glied. Ich möchte am Ende eine 3W-PowerLED treiben, deren 
Helligkeit (also Strom?) linear mit der Spannung über C2 zunimmt und bei 
maximaler Signalspannung gerade ihr Maximum erreicht. Ist dazu so eine 
Verstärkerstufe, wie ich sie eingezeichnet habe, sinnvoll, und wie 
müsste ich die drei Widerstände und den Kondensator dimensionieren?
Andere Überlegung: Ich brauche eine spannungsgesteuerte Stromquelle, 
also einen Transkonduktanzverstärker. Da solche OTAs wohl nicht die ca. 
1A für die LED treiben können, muss ein npn dahinter. Wie müsste dann 
konkret die Schaltung aussehen?

Vielen Dank für alle Anregungen,
Gruß, Eric

Autor: MaWin (Gast)
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Wenn du eine Spannung hast (beispielsweise 0V für aus und 1V für 100%) 
dann solltest du die LED mit einem OpAmp wie TS912 (und einen Transistor 
wie BD135 zur Verstärkung des Stroms) betreiben:

              LED
V --|+\   +---|<|--- +5V
    |  >-|< NPN
 +--|-/   |E
 +--------+--3 Ohm-- GND  (3 Ohm für 330mA bei 1V)

ICH würde das V einfach durch RC Mittelwertbildung aus dem R(GB) Signal 
des Scartkabels bilden, dein Aufwand erscheint mir zu hoch.

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

daß das so nur geht, wenn die Geräte auch RGB ausgeben, weißt Du aber?

SAT-Receiver. DVD-Player usw. können das üblicherweise.
Ein TV gibt aber z.B. nur FBAS an seinen Scartbuchsen aus.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Eric Woltermann (Gast)
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MaWin schrieb:
> Wenn du eine Spannung hast (beispielsweise 0V für aus und 1V für 100%)
> dann solltest du die LED mit einem OpAmp wie TS912 (und einen Transistor
> wie BD135 zur Verstärkung des Stroms) betreiben:
>
>               LED
> V --|+\   +---|<|--- +5V
>     |  >-|< NPN
>  +--|-/   |E
>  +--------+--3 Ohm-- GND  (3 Ohm für 330mA bei 1V)
>
> ICH würde das V einfach durch RC Mittelwertbildung aus dem R(GB) Signal
> des Scartkabels bilden, dein Aufwand erscheint mir zu hoch.

D.h. für 1A also 1Ohm? Das sieht ja einfach aus! :) Danke schön, werd 
ich doch mal ausprobieren!
RC-Mittelwertbildung ist genau das, was ich vorhabe, nur eben in einem 
definierten Bildbereich, damit ich das ganze separat für den oberen, 
linken und rechten Bildrand machen kann.

Michael U. schrieb:
> daß das so nur geht, wenn die Geräte auch RGB ausgeben, weißt Du aber?
>
> SAT-Receiver. DVD-Player usw. können das üblicherweise.

Ja, das ist klar, ist für meinen DVD-Player bzw. für den DVB-T-Receiver 
gedacht. Bei beiden gehe ich von RGB-Signalen aus.

Michael U. schrieb:
> Ein TV gibt aber z.B. nur FBAS an seinen Scartbuchsen aus.

Gibt es Fernseher mit Scart-AUSgang? :)

Gruß, Eric

Autor: Eric Woltermann (Gast)
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MaWin, ich habe deinen Vorschlag gerade mal in Qucs simuliert, da kommt 
aber nur Murks raus. Liegt vielleicht auch am Programm, das möchte ich 
nicht ausschließen. Sehe ich das richtig, dass der invertierende Eingang 
des OPs an den Emitter des npn kommt?

Autor: MaWin (Gast)
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Ja.

Die Schaltung funktioniert millionenfach.

Aber natürlich gibt es einige Randbedingungen:

Wenn der OpAmp mit 0V und 5V versorgt wird, muss es ein
single supply OpAmp sein, dessen Eingangsbereich Masse
einschliesst, ein uA741/TL071 geht z.B. nicht, ein LM358/
TS912 schon.

Wenn der OpAmp nicht stabil ist, muss die Regelung durch
ein RC Netzwerk verlangsamt werden, als C 10nF und R 10k
geht meistens, eigentlich sollte man aber die Regelung
auf möglichst schnelle überschwingerfreie Reaktion
auslegen. Das wäre nötig bei zu schnellen OpAmps und zu
grossen Transistoren.

              LED
V --|+\       +---|<|--- +5V
    |  >--+--|< NPN
 +--|-/   C   |E
 +--------+-R-+--3 Ohm-- GND  (3 Ohm für 330mA bei 1V)


Wenn die LED nicht aus nur einem Chip in Reihe besteht,
braucht die Schaltung mehr als 5V, die 5V reichen knapp
für eine weisse bzw. blaue LED.

Kommt man mit einer zu hohen Eingsngsspannung V, dann
bekommt die LED zu viel Strom (geht kaputt), wird der
Shunt '3 Ohm' überlastet (raucht ab), und vielleicht
wird der Transistor zu heiss. Also nicht mehr Spannung
an den Eingang anlegen, als die Teile aushalten.

Wenn man nicht 330mA sondern 1A fliessen lässt, muss
die Stromverstärkung des Transistors ausreichen, um
den Strom, den der OpAmp liefern kannn (meist 20mA) auf
dieses 1A zu verstärken. Der BD135 sollte das schaffen,
ein 2N3773 wohl nicht mehr, bei so gering verstärkenden
Transistoren und noch mehr Strom bräuchte man einen
Darlington.


Es gibt also Möglichkeiten, warum die Schaltung nicht
funktioniert, aber millionnefach tut sie es in der oben
gezeigten Form.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Ein Hinweis noch am Rande:

Das Helligkeitsempfinden des Auges ist nicht linear.
Ein Tastverhältnis von 50% (1:1) bei einer PWM bedeutet zwar für eine 
LED genau die Hälfte der Leistung, dies bedeutet aber nicht, dass man 
den Eindruck hätte die LED wäre nur halb so hell wie bei einem 
Tastverhältnis von 100%.
Der Empfindlichkeitsverlauf ist zum einen eher logarithmisch und zum 
anderen verschiebt sich die Farbempfindlichkeit des Auges mit dem Menge 
des insgesamt einfallenden Lichts. Am Tage, bei Sonnenschein, haben wir 
eher eine höhere Rot-Empfindlichkeit, während sich dies bei dunkler 
Umgebung in eine höhere Blau-Empfindlichkeit verschiebt.
Deshalb empfinden auch viele die Xenon-Lampen an PKWs des Nachts als so 
grell, da sie halt einen höheren Blau-Anteil haben als die (noch) 
üblichen Halogen-Lampen.

Autor: Otto J. (Gast)
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@TE die gezeigte Schaltung von MAWIN funktioniert bei korrekter 
Auslegung der Bauteile sicher! Google doch mal nach "Stromsenke mit OP" 
z.b. ; Da werden Sie geholfen

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

Eric Woltermann schrieb:
> Gibt es Fernseher mit Scart-AUSgang? :)

Ja, deiehtnlich aiie TVs geben das empfangene Signal auch aus um z.B. 
einen Videorecorder anschließen zu können.
Wird ja auch gern genutzt, um per Scart-Out/Cinch-Adapter den Ton auf 
die Anlage zu bekommen.

Mein aktueller LG-LCD gibt auf Scart1 nur Analog-Tuner und auf Scart2 
das Signal von Analog-Tuner, DTB-C/T Tuner oder Scart1 aus.
Scart1 soll auch RGB und Component ausgeben können, RGB wäre das Signal 
vom VGA-In.

Was allerdings wirklich wann rauskommt habe ich nicht getestet. ;)
Aus Scart2 kommt auf jeden Fall Ton von allen Tunern und von Scart1 
raus.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Armin (Gast)
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scart ist, soweit ich weiß bidirektional.
Heißt: ich habe hier einen Scart --> Video + Cinch -Adapter, bei dem man 
zwischen input und output umschalten kann.

Welche Pins des Kabels am Gerät belegt sind, ist natürlich verschieden.

Autor: Eric Woltermann (Gast)
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Also, vielen Dank an alle, insbesondere an MaWin, ich werd das jetzt am 
Wochenende direkt ausprobieren!

Gruß, Eric

Autor: Eric Woltermann (Gast)
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Mir sind gerade noch zwei Fragen in den Sinn gekommen.

1) MaWin schrieb:
> Wenn die LED nicht aus nur einem Chip in Reihe besteht,
> braucht die Schaltung mehr als 5V, die 5V reichen knapp
> für eine weisse bzw. blaue LED.

Wie groß ist denn U_CE in diesem Fall? Ich kann im Datenblatt des BD135 
keine Kennlinien dazu finden.
Ich gehe mal davon aus, dass über der LED je nach Stromfluss die 
entsprechende Spannung nach Datenblatt und über dem Emitterwiderstand 
die Signalspannung V abfällt. U_CE wäre dann der Rest (U_b - U_LED - V).

2) MaWin schrieb:
> Wenn der OpAmp mit 0V und 5V versorgt wird, muss es ein
> single supply OpAmp sein, dessen Eingangsbereich Masse
> einschliesst, ein uA741/TL071 geht z.B. nicht, ein LM358/
> TS912 schon.

Ich würde gerne einen LM324 einsetzen. Wenn ich "input common mode 
voltage range" richtig interpretiere, akzeptiert der Masse am Eingang, 
richtig?

Danke, Gruß,
Eric

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