Hallo zusammen! Ich einem größeren Modellbau-Projekt habe ich rund 200 kleine Lämpchen. Diese werden nominal mit 12V betrieben, können aber durch die Netzteile auch gedimmt werden und mit weniger Spannung versorgt werden. Die Lämpchen sind so verdrahtet, dass manche einzeln angeschlossen sind, manche aber auch parallel in Gruppen. Ich möchte nun per PC/µC diese Lämpchen Ein-/Ausschalten können. Dazu hab ich mir folgende Schaltung überlegt, die per SPI gesteuert wird. Diese Module sollen über einen "Bus" beliebig kaskadierbar sein. (Pro Modul soll es später 16 Ausgänge geben, war nur zu faul das noch einzuzeichnen.) Über die Klemme K3 kommt einmal eine 5V Steuerspannung für die Register und einmal die regelbare "Lastspannung" für die Lampen. Hier gibt es mehrere Als FET hatte ich an den BS170 gedacht, da die Lampengruppen nicht mehr als 500mA ziehen. Ein Treiber ala ULN2003 scheidet aus, da dessen Gesamtbelastbarkeit doch zu niedrig ist. Meine Frage ist nun, funktioniert das was ich mir da ausgedacht habe? Kann ich die BS170 einfach durch größere FET ersetzen? Dann könnte ich mit gleichem Platinenlayout auch höhere Ströme schalten wenn nötig. Bekomm ich irgendwie die gemeinsame Masseschiene zwischen Steuer-/Laststromkreis weg? Bei 200 Lampen a max. 500 mA hätte ich auf der Masse-Sammelleitung irgendwann 100A.... Wie wärs mit Optokopplern als Schaltstufe vor den FETs? Danke für Eure Hilfe! Gruß Joachim
Angehängte Dateien:
-
Schaltmodul.png
6,6 KB
Du mußt die Lampen zwischen +12V und Drain legen. Bedenke auch, das bei Glühbirnen der Kaltwiderstand ein zehntel des Widerstandes hat. Da sind die BS170 recht schwach.
Angehängte Dateien:
-
Schaltstufe.png
3,1 KB
Ich hab mich nochmal ein wenig umgelesen und denke, folgende Schaltstufe ist nutzbar. Damit hätte ich eine galvanische Trennung zwischen Steuer- und Laststromkreis und der verwendete FET hat ausreichend Power. Lediglich die Bestimmung der Widerstände ist für mich nach wie vor "Magic". :-) R1 müsste mit rund 200 Ohm hinkommen Wie bestimme ich R2 und R3? Einwände? Verbesserungsvorschläge? Sind halt recht viele Bauteile, wenn ich rund 200 solcher Schaltstufen brauche. Geht's irgendwie einfacher? Und die Schaltstufe funktioniert zwischen sagen wir mal 6V und 12V auf der Last-Seite gleich gut? Gruß Joachim
Hallo Joachim, jetzt musste ich aber alles mehrfach lesen. .. und trotzdem kam es mir Spanisch vor. Jetzt habe ich das "Spanisch" aber übersetzt. IN deinem ersten Post redest Du von "BS170". Dieser ist aber nun leider ein N-Kanal FET. Damit kannst du das Minus der Lämpchen schalten, nicht jedoch das PLUS. Das heisst dann aber , dass dein erster Schaltplan wohl vollkommener Murks ist. (es sei denn du meinst BS250) Die Frage ist doch jetzt, ob du die Minusse schalten kannst, oder ob es die Plusse sein müssen. Sag doch mal genau, um was es geht und korrigiere deine Pläne mal. Gruss Klaus
Hi Klaus! Danke für deine Antwort! So spanisch find ich das gar nicht. :-) Also ob ich Plus oder Minus schalte ist mir egal, ich kann beides an den Lampen noch verdrahten. Die erste Schaltung ist damit in der Tat Murks und auch der FET wohl nicht der passende. Deswegen Schaltung 2, welche nur eine einzige Schaltstufe zeigt, welche aber dann entsprechend an jedem Port des Registers eingesetzt werden soll. Das ist also die (hoffentlich) korrigierte Form der Schaltung 1. Würde es denn mit Schaltung 2 gehen? Gruß
Na Joachim, das macht es doch klaren und einfacher. Soweit es eben geht, entscheide dich für Low-Side schalten. .. also die Masse schalten // das spart Bauteile und Aufwand. Dann könntest Du den BS 170 nehmen und direkt an den Port des uC klemmen. Sollte dieser dann doch zu schwach sein (oder Du auf Nummer Sicher gehen willst), kannst Du jeden beliebigen LOGIG-LEVEL FET einsetzen, der mehr Strom verträgt. Ich kenn z.B von CSD-Elektronic den IRLU024N. Eigentlich ein SMD Transistor. Allerdings hat der auch Beinchen. (0,31 per Stück). Den kann man auch stehen montieren und er ist stark genug. evt. zur Sicherheit noch nen 8,2 oder 15 ohm Widerstand in Reihe zum gate. Gruss Klaus p.s. Die Sache mit dem Optokoppler geht wohl, ist aber Materialverschendung
Hi! Also gut, soweit verstanden. Nur das mit dem Optokoppler muss ich nochmal aufgreifen: Die 200 Lämpchen werden von mehreren Netzteilen mit Strom versorgt, welche sind einzeln regeln lassen. Wenn ich nun die Schaltung so aufbaue, dass ich alle Masseleitungen der 12V Netzteile und die des Steuerstromkreises 5V zusammenschalte, dann hab ich bei (übertrieben geschätzten) 200 Lampen je 100mA ne Gesamtstromstärke von rund 20Ampere. Die muss ich ja irgendwo auf ne Sammelschiene legen. Ist das nicht bißchen arg viel und birgt Probleme? So viele verschiedene Spannungsquellen auf ne gemeinsame Masse zu legen? Brummen? Störungen? Sonstiges? Gruß
Hi Joachim, solche grossen Verkettungen habe selbst noch nicht betrieben aber trotzdem sehe ich jetzt erstmal keinen Grund für die Koppler zwischen dem 595 und dem Fet. Es est ja so, dass du 2 mal 595 nebst der 16Fet auf einem Modul unterbringst. Dieses Modul hat seinen eigenen 12 Volt Kreis. Der laststrom fliesst ja dann auch nur am Modul gegen seine eigene Lastmasse und erzeugt ja keinen weiteren Spannunsabfall auf der gesamten Masseschiene. Was ich mir eher vorstellen könnte, wären Optokoppler in den jeweiligen Eingangs Steuerleitungen der 595er um dann die jeweiligen 5Volt aus den jeweiligen 12 Volt direkt auf dem Modul zu erzeugen. Die Verkabelung für MR kannst du dir ggf auch noch sparen, indem du an den Pin eine Kombination aus R und C anbringst, die nach einschalten des betriebsspannung einen Autoreset durchführt. Gruss Klaus
Morgen! Mit dem MR wollte ich ggf. durch den µC ein Reset aller 595 durchführen. Dachte das ist weniger Aufwand, als 200 Null-Bits durch die Register zu shiften. Wegen der Spannungsversorgung hab ich mir eh was überlegt. Ich will die alten dicken Trafos - teilweise noch 16V Wechselspannung von alten Eisenbahnen mit einfachem Gleichrichter dahinter - gegen ein modernes Schaltnetzteil austauschen. In den Sinn gekommen ist mir da erstmal ein PC-Netzteil, welches die Leistung für alle Lampen alleine bringen kann. Auch gibts hier bereits alle nötigen Spanungsebenen mit gemeinsamer Masse. Dann stellt sich nur die Frage, wie ich einen "Dimmer" einbauen kann. Hier hab ich jetzt gelesen, kann ich den OE-Pin des 595 mit PWM entsprechend ansteuern. Bin mir nur nicht sicher, ob PWM bei den Glühlämpchen so funktioniert. Spricht da was dagegen? Senkt das nicht die Lebensdauer der Glühwendel? Gruß Joachim
Ich lese gerade, dass PWM bei Glühlampen die Haltbarkeit sogar verlängern kann. Außerdem könnte ich durch einen "Sanftanlauf" den Nachteil des Kaltwiderstandes in den Griff bekommen und die FETs schonen. Richtig? Gruß Joachim
Tja Joachim, auch da habe ich keine Erfahrungen mit Lebensdauer von Glühlampen und PWM. Ich denke jedoch, dass es bei geschickter Wahl der Frequenz kein Problem geben sollte. Wenn die Frequenz zu hoch ist steigen die Schaltverluste im FET. Ist sie zu niedrig könnte es Flackern (wegen der Trägheit der Lampe wohl aber eher nicht) .. und die Wendel könnte immer wieder erkalten und dann die Lebensdauer doch verringern. Gruss K
Wenn ich es richtig mitbekommen habe, dann sind das 12V/100mA-Lämpchen. Die sollten sich noch relativ lässig mit dem BS170 schalten lassen, wenn ich mir so das SOA-Diagramm anschaue. Mehr als 100ms braucht wohl so eine Lampe nicht, um auf Temperatur zu kommen. Und da darf man sich schon 1A leisten, und das bei 6V. Allerdings fließen bei dieser Spannung nur 0,5A Kaltstrom, wegen halber Spannung an der Lampe. Allerdings wirkt der BS170 bei 5V Ansteuerung ohnehin stark strombegrenzend, ist aber noch durchgesteuert genug, wenn sich dann die 100mA einstellen. Einziger negative Nebeneffekt dürfte der sein, daß die Lampen langsamer angehen - vielleicht ist das aber auch eher egal, und man kann sich darüber freuen, daß durch den verringerten Einschaltstrom die Lampenlebensdauer erhöht wird. Ich finde den BS170 also gar nicht so verkehrt an dieser Stelle. Wenn Du allerdings (wie weiter oben angegeben) 500mA pro Lampe veranschlagst, dann brauchste natürlich andere Mosfets. Mit der Optokoppler-Variante haste natürlich die wenigsten Probleme mit der Masseführung. Und ist auch in Bezug auf Masse-spannungsabfälle durch die Massetrennung von Ansteuer- und Leistungsteil weit unempfindlicher auf Eigenstörungen. Ist aber auch die aufwendigere/teurere Variante. Ansonsten, was die 20(100)A Gesamtstrom angehen, sollte es trotzdem auch ohne OK's gehen: Wenn z.B. 1 Netzteil pro Modul, das Modul direkt am Netzteil anschließen, und dann einfach normal die Massen (in Nähe des 595) der Module untereinander verbinden. In dem Falle würde ja keinerlei Laststrom über die Masse zw. den Modulen fließen (wenn nciht anderweitig die Massen noch irgendwo miteinander verbunden sind) Wenne es dagegen eine Gemischtverschaltung sein soll (also mehrere Module pro Netzteil, dann innerhalb einer solchen Gruppe sternförmig die Module verschalten, und die Gruppen untereinander dann einfach mit einfacher Masseverbindung verschalten. Eigentlich würde ich sogar so weit gehen, daß man die Masse des 595 separate ebenfalls sternförmig zu diesem Stern führt. Das kann dann zwar zu einer für die Gates sichtbaren Störspannung auswirken, aber ich denke, dort stört die am wenigsten. Immer noch besser, als wenn diese Störspannungen für die 595-Eingänge sichtbar wird. Mit einer separaten 595-Masse zum Massestern haben wir quasi mögliche Störspannungen vom 595-Eingängen zu den Gates verlagert, die nicht so dramatisch reagieren sollten (und wenn, dann würde man das praktisch nicht merken). Es sei denn, Du machst die Lastmasse so dick, daß keine höheren Spannungsabfälle über diese Masse abfallen (vor allem durch die Einschaltströme, wenn mehrere Lampen gleichzeritig einschalten), dann kann man auch auf die separate 595-Masseverbindung zum Stern verzichten. Die Masseverbindungen zw. den Gruppen müsste man dann ebenfalls am Sternmittelpunkt machen.
Angehängte Dateien:
-
Schaltmodul.png
48 KB
Hi zusammen! Nach etlichen Tests, Versuchen und Überlegungen hab ich euch im Anhang mal das Vorläufige Ergebnis angehängt. Es handelt sich um ein Schaltmodul, welches per I2C von einem Hauptcontroller angesprochen wird. Bis zu 32 Module können von einem Controller angesprochen werden. (Adresse per DIP-Schalter wählbar) Zusätzlich überwacht der ATTINY noch die Spannung (Wenn F1 durchbrennt oder einer der Stecker abgezogen wird) und meldet das entsprechend an den Hauptcontroller. Das Schaltmodul hat 48 Ausgänge, welche durch den ATTINY in 32 Helligkeitsstufen per PWM gesteuert werden können. Die PWM Frequenz ist um die 400Hz. Den BS170 hab ich gegen einen IRLU024 getauscht, um nach oben hin noch etwas Reserve zu haben, was den Schaltstrom betrifft (ohne gleich ein TO220 nehmen zu müssen), auch wenn ich im Durchschnitt nur mit 100mA pro Ausgang rechne. Ich würde im nächsten Schritt aus dem Plan ein Board erstellen und das ätzen lassen. Deswegen würde ich mich freuen, wenn ihr da mal drüberschauen könnt, ob das alles so in Ordnung ist. Eine Frage hab ich dazu: Ich hab im Forum dutzende Beiträge gelesen, wo zwischen 595 und FET ein Widerstand zur Strombegrenzung eingebaut ist. Die Meinungen der Sinnhaftigkeit gehen aber weit auseinander. Der Grund erscheint logisch, aber wie siehts nun aus? Widerstand ja oder nein? Gruß Joachim
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.