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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Automatische Wechsleschaltung und LED Vorwiderstand


Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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Hallo,

Ich habe mir eine kleine Platine entwickelt, auf der etwa 250 LED's 
Parallel Verbaut sind.

Da die Zu Verwendende Stromquelle 12V Liefert, suche ich jetzt eine 
Möglichkeit einer Schaltung die Spannung auf 3.2 V Herabzusenken.
Das Problem ist, mit Widerständen nicht möglich, und auch Sinnlos, da zu 
Viel Energie Verbraten Wird.
Ein geeignetes Netzteil habe ich auch noch nicht gefunden.

Die Problematik besteht darin, das Die Stromaufnahme der Schaltung (250 
LED's mit jeweils 20mA) fast 5 Ampere Beträgt, und ich dem entsprechend 
einen 60W Widerstand bräuchte, oder eine 20 Dutzend normaler 
nebeneinander.







Das Andere wäre, eine Möglichkeit der "Wechselschaltung" die Platine ist 
in 3 Teile aufgeteilt, ein Teil ist immer an (um die 20 LED's) und die 
anderen Wechseln sich immer ab, wie wäre das am einfachsten zu 
realisieren ?
Am besten so das die "Wechselzeit" einstellbar wäre(durch Tausch eines 
Kondensators z.B.)

Autor: holger (Gast)
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>Ich habe mir eine kleine Platine entwickelt, auf der etwa 250 LED's
>Parallel Verbaut sind.

Na hoffentlich hast du die LEDs noch nicht eingelötet.
Parallel geht bei Glühbirnen, aber nicht bei LEDs.

Autor: BMK (Gast)
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Ansatz falsch.

Bitte mal 'LEDs parallel schalten' durchlesen:
http://de.wikibooks.org/wiki/Arbeiten_mit_LEDs/_Grundlagen

Man schaltet ja auch keine 10 Glühlampen in Reihe
und fragt dann, wo man die 2300V her bekommt.

Ausgehend von 12V bietet sich die Reihenschaltung von
3 LEDs an plus EINEM Vorwiderstand an. Und diese 4er Gruppe
kann man dann vervielfältigen und an 12V betreiben.

Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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Aufgrund der Komplexität der Schaltung fällt die möglichkeit der 3in 
Reihe+Widerstand flach.

(schriftzug, also 2 wörter die sich immer abwechseln, die 
"überschneidenden" LED's sind die die immer leuchten)

Das Man LED's nicht Parallel an eine Spannungsquelle hängen kann ist mir 
neu, werde ich mir aber gerade mal durchlesen. Bisher hat es immer 
Funktioniert.

Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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Naja, also das man die LED's nicht Parallel schalten kann ist ja nicht 
Richtig. Der einzige Grund der dagegen spräche wäre der beschriebende 
Fall einer Defekten (oder verkehrtherum) eingelöteten LED.

Bei einen Netzteil das 2,2V (war glaub ich so bei roten LED's)  liefern 
kann, sollte es dementsprechend keine Probleme geben.

Also ein Passendes Netzteil bauen, oder auch verkehrt?, anders geht es 
definitiv nicht, da die Schaltung auf einer Lochraster Platine 
Realisiert wird, fehlt der Platz.

Autor: BMK (Gast)
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Hauptproblem ist, dass LEDs NICHT an einer Spannung betrieben werden.

Das liegt an der Kennlinie, die einer normalen Diode sehr ähnlich ist:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Le...

Fertigungsbedingt kann die Brennspannung erheblich streuen. Durch
die exponentielle Kennlinie erzeugt eine kleine Schwankung in der
Spannung eine große Stromänderung. Ergo: Konstantspannung = Mist.

Zusätzlich (als ob das nicht reicht) haben LEDs eine negativen
Temperaturkoeffizienten von ca. 3mV pro °C. Das bedeutet, je wärmer
die LED wird, desto niedriger wird die Brennspannung. Und wenn viele
parallel geschaltet sind, wird diejenige, die am schnellsten warm
wird, am meisten Strom ziehen und somit die anderen entlasten.
Bis sie den Geist aufgibt und das Spiel geht mit der nächsten weiter.

Es gilt daher die bewährte Anwendungsregel:

- Herkömmliche Verbraucher (Toaster, Glühlampen, Waschmaschinen usw)
  werden an einer konstanten Spannung betrieben (230V) und ziehen
  sich ihren benötigten Strom selbst.

- LED werden an einem konstanten Strom betrieben (Herstellerangabe)
  und bilden sich ihre spezifische Brennspannung selbst.

Autor: Winfried (Gast)
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Nur selektierte LED's, die genau die gleiche Kennlinie haben, kann man 
parallel schalten. Ansonsten bewirken kleine Abweichungen in der 
Kennlinie sehr unterschiedliche Ströme, die durch die einzelnen LEDs 
schlussendlich fließen.

Fazit: Parallelschalten ist fast immer Murks.

Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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Ok, klingt doch sehr einleuchtend.

Heißt im Grunde also, ich kann die Platine verwerfen, und hab 8 stunden 
für die katz gearbeitet.Schade eigentlich. aber aufgrund der Kosten 
lohnt es sich nicht murks zu machen.

Nur stellt es mir ein Rätsel, wie ich die Schaltung auf der Platine 
unterbringen soll :(

(3 "160*120mm" Platinen nebeneinander, Streifenraster.

Sonst noch jemand eine Idee, bezüglich der Wechselschaltung?

mfg

Autor: Jay B. (jay_)
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hi,
wenn du deine platine sowieso neu machst, dann suche doch erstmal nach 
"led multiplex ansteuereung".
das halte ich in deinem fall für sinnvoller. und du kannst auch noch die 
helligkeit regeln, die worte umdimmen etc.

jay

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Nö, Multiplex ist für diesen Fall Blödsinn. Er hat zwei Zustände:
1: Stromkreis A + B
2: Stromkreis A + C
Da braucht man nicht zu multiplexen.

Auf jeder Platine muss nun also ein (oder besser 2 parallel) Stecker mit
A B C GND vorhanden sein.
A ist dauerplus, B und C wechseln sich ab.

Statistisch befinden sich auf jeder Platte 83 LEDs, von denen 6 an A 
angeschlossen sind und jeweils 38 an B und C.
Wenn irgendwo 1 oder 2 LEDs übrig bleiben, muß dort der Vorwiderstand 
angepasst werden.
Sollte machbar sein.



Gruß

Jobst

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Wechselschaltung: -> Astabile Kippstufe, Multivibrator


Gruß

Jobst

Autor: Jay B. (jay_)
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hi,

Jobst M. schrieb:
> Nö, Multiplex ist für diesen Fall Blödsinn. Er hat zwei Zustände:

ich meine natürlich auch nicht, um 2 zustände darzustellen, sondern um 
ein schild mit weniger als 60watt, bzw 5 ampere stromaufnahme zu bauen.
das ganze mit ständig leuchtenden led zu machen, halte ich viel eher für 
ziemlichen blödsinn...

wenn das ding sowieso 60 watt frisst, kann er auch ne lochmaske mit 
glühbirnen dahinter bauen. das ist dann weniger aufwand.

jay

Autor: BMK (Gast)
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Ich kann ich ja täuschen, aber wird es so etwas in dieser Art:
http://www.myvideo.de/watch/4890122/BITTE_FOLGEN_L...

Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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Vom Prinzip her ja, nur die Worte nicht, auch wenn das mal eine Geniale 
Idee Wäre :D
Frag mich gerade was wie die leute auf bitte folgen in meinem 
Partykeller reagieren würden:D

Nur die Zeit sollte Deutlich länger Sein.


Wie sieht es mit der Platine aus, Reicht der Querschnitt der 
Platineleiterbahnen aus für einen Strom von 5 A ? (wäre auch nur ein 
maximal wert, wenn alles an ist.

Gibt jetzt eigentlich nur 2 möglichkeiten, entweder die platine komplett 
neu zu machen, oder eine zweite platine darüber schweben zu lassen, wo 
statt der led, dann ein widerstand angelötet wird, und und dieser wieder 
auf die nächste platine geht.

Autor: BMK (Gast)
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Ich würde es neu machen, etwa nach obigem Muster.

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Jay B. schrieb:
> ich meine natürlich auch nicht, um 2 zustände darzustellen, sondern um
> ein schild mit weniger als 60watt, bzw 5 ampere stromaufnahme zu bauen.
> das ganze mit ständig leuchtenden led zu machen, halte ich viel eher für
> ziemlichen blödsinn...

Mit Multiplexbetrieb spart man nur keine Energie - ehr im Gegenteil.

Alleine für die LEDs wird eine Leistung von 16W benötigt. Wenn Du es 
schaffst sie mit weniger zu betreiben, bekommst Du auch weniger heraus.

3 Stück in Reihe bei 12V mit Vorwiderständen: 20W.

Natürlich immer alle LEDs eingeschaltet gerechnet - was ja eigentlich 
auch nicht passieren soll.

Maximale Stromaufnahme liegt bei 1,7A


Gruß

Jobst

Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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So, habe mich dazu durchgerungen komplett neu anzufangen.

Bin wirklich froh darüber, das Ergebnis sieht in meinen Augen Top aus, 
und ich habe LED's eingespart.

Habe eine komplette Matrix für jeden Buchstaben aufgebaut, könnte jetzt 
(sofern die LEDs' eingelötet werden ) jeden Buchstaben an jeder stelle 
zeigen, da jede LED einzeln über einen eigenen Widerstand angesteuert 
wird.

Jetzt stellt sich natürlich die frage der Ansteuerung.
#ist jeweils eine Matrix mit 5*7 LED's heißt 35 Bit Pro Feld.

werde es testweise, erst mal so anschließen ( das die LED's 
eingeschaltet sind, die für den Vorgesehenen Spruch gewünscht sind.) 
werde mich aber noch mit einer Variablen Ansteuerung über einen µC 
Beschäftigen.

Es sind jetzt voll Bestückt 7*35 Bit, hat wer eine Idee?

mfg

Autor: Michael W. (michael87)
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Hallo Hannes,

der Artikel http://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Matrix hilft dir 
bestimmt. Du benötigst übrigens, durch Zeilen- und Spaltenansteuerung, 
nicht 35 Bit, sondern nur 5+7 = 12 Bit zur Ansteuerung.
Wie gesagt, den Artikel lesen, der beinhaltet alles, was du nun 
brauchst.
Man steuert übrigens dann nicht jede Led einzeln, sondern eben immer 
eine Spaltee auf einmal oder Zeile, je nachdem. Vorwiderstände brauchst 
du, wenn du eine Matrix baust übrigens auch nur 12.

LG

Autor: Jay B. (jay_)
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hallo,
schau dir doch mal
http://www.elo-web.de/elo/mikrocontroller-und-prog...
an.

das sind 120 led in einer 10x12 matrix.
da kannst du dir eine anregung für deinen schaltplan holen.
die spalten kannst du im prinzip durch weitere schieberegister 
erweitern.

vielleicht aber auch sogar direkt diese teile verwenden.
den kompletten bausatz (mit fertiger platine) gibt es zur zeit für 5 
euro bei conrad.
vielleicht ist es sogar am einfachsten, wenn du quasi für jeden 
buchstaben eine dieser platinen nimmst...
dann hast du gleich eine universale laufschrift, auf der du auch noch 
männchen laufen lassen kannst etc.

jay

ps: besonders
http://www.elo-web.de/elo/mikrocontroller-und-prog...
ist sicher interessant. übrigens auch in dem artikel von michael87 
verlinkt :-)

Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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Kannst du die Artikelnummer des Conrad Artikels schreiben?

mfg

Autor: Jay B. (jay_)
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Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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In der Tat: Das Ding wird bei weitem keine 8W (sind ja nur 120LEDs) in 
den LEDs umsetzen. Ist aber auch lange nicht so hell!

Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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also der Autbau der Matrix steuerbar fällt leider flach, ist einfach zu 
teuer für mich jetzt, werde es aber im Hinterkopf behalten, für später 
mal.
Werde jetzt wie vorher angedacht, 3 leitungsgrupen erstellen.


Noch kurze frage interessenhalber,
Ist es möglich den 74HC595 direkt über die serielle Schnittstelle des 
Computers ansprechen ?

mfg

Autor: Jay B. (jay_)
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hi,
Hannes Schmidt schrieb:
> also der Autbau der Matrix steuerbar fällt leider flach, ist einfach zu
> teuer für mich jetzt, werde es aber im Hinterkopf behalten, für später
> mal.
was ist daran genau teurer?
die 3-4 euro für deine treibertransistoren? oder die uln2008?

> Werde jetzt wie vorher angedacht, 3 leitungsgrupen erstellen.
auch dazu würde ich dir zur steuerung eine der pong platinen empfehlen.
billiger kannst du nicht zu einer fertigen steuerung kommen...

> Noch kurze frage interessenhalber,
> Ist es möglich den 74HC595 direkt über die serielle Schnittstelle des
> Computers ansprechen ?
nein. aber der mega8 (pong platine) hat eine serielle drin. und man kann 
damit sogar usb benutzen...

jay

Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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Jay B. schrieb:
> ,
> Hannes Schmidt schrieb:
>> also der Autbau der Matrix steuerbar fällt leider flach, ist einfach zu
>> teuer für mich jetzt, werde es aber im Hinterkopf behalten, für später
>> mal.
> was ist daran genau teurer?
> die 3-4 euro für deine treibertransistoren? oder die uln2008?
Ich brauche ja für jede 5*7 Matrix jeweils zwei 74HC959 diese sind zwar 
nicht direkt teuer, aber in der summe schon bei 8 Stellen, zudem kommt 
ein mega8 (brauch ich einen Pro "Ziffer", oder kann der die über 
einzelne adressen ansprechen?)
Hab mich mit dem Mega8 bzw der microcontroller Technik  zwar schon 
beschäftigt, aber noch nicht Tiefer, kann ich den Direkt über eine Usb 
Verbindung ansprechen, und darüber die Bits an die Register Weitergeben?
>
>> Werde jetzt wie vorher angedacht, 3 leitungsgrupen erstellen.
> auch dazu würde ich dir zur steuerung eine der pong platinen empfehlen.
> billiger kannst du nicht zu einer fertigen steuerung kommen...
Dann bräuchte ich aber jeweils wieder eine Pong Platine pro ziffer, 
womit ich bei 40 € Wäre, das Projekt war spaßeshalber gedacht und sollte 
sich bei etwa 15€ bewegen ;)

Oder meinst du mit der Pong Platine die jetzige "einfache" steuerung zu 
übernehmen ?


mfg

Autor: Michael W. (michael87)
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Hallo Hannes,

wie bereits weiter obeen gesagt solltst du dir 
http://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Matrix durchlesen.

Für jede 5*7 Matrix kann u.U. auch EIN 74HC595 reichen, wenn du, wie 
z.B. beim Pong-Spiel nur die Zeilen oder Spalten damit treibst.
Das wären bei 8 Buchstaben 5 solcher ICs (5 Spalten pro Ziffer * 8 
Ziffern, 8 Spalten kann jeder 74HC595).
Sollte deen Preis nicht zu sehr in die Höhe treiben, macht dein Projekt 
jedoch um einiges flexibler (ein AVR kostet auch nicht die Welt)

MFG

Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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Habe ich mir durchgelsen, werde nur nicht draus schlau wie viel 
"segmente" (8*8) Led's ) ich mit einem µC (Mega 8, AVR) steuern kann?.

Autor: Jay B. (jay_)
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hallo,

Hannes Schmidt schrieb:
> Habe ich mir durchgelsen, werde nur nicht draus schlau wie viel
> "segmente" (8*8) Led's ) ich mit einem µC (Mega 8, AVR) steuern kann?.
200? :-)

der prozessor steuert das ganze nur. die led anzahl in den zeilen kannst 
du durch treibertransitoren beliebig vervielfachen.
die anzahl der spalten kannst du durch anreihen von weiteren 
schieberegistern ebenfalls (fast) beliebig erweitern.

nochmal: kauf dir eine pong platine. damit hast du praktisch deinen 
kompletten steuercomputer.
damit kannst du nun sowohl deine 2 led gruppen schalten, als auch 
(später) eine matrix aufbauen.

jay

Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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Achso, das Klingt doch recht viel versprechend.

Werde wenn lochmaster läuft einen kleinen Aufbau starten.



Mein Bisheriger Lösungsansatz wäre folgender gewesen.
Also nur für die beiden Schriftzüge.
Die jeweils doppelt besetzten leds kommen direkt an UB+.

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Das ist die abgefahrenste astabile Kippstufe, die ich bisher gesehen 
habe. Vor allem, um damit LEDs zu betreiben.

http://de.academic.ru/pictures/dewiki/65/Astabiele...

... sollte es in spezieller Dimensionierung tun!


Gruß

Jobst

Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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Gefährlich ? :D

Oder sollte es funktionieren ?

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Einfach viel zu viel Aufwand ;-)


Gruß

Jobst

Autor: Hannes Schmidt (gfifteen)
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Aber den IRF510 bräuchte ich doch trotzdem noch, da die "einfache" 
Astabiele Kippstufe nicht die Leistung besitzt ?
Der dient ja nur, der Duschschaltung der LEDs gegen Masse ;)

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Hannes Schmidt schrieb:
> Aber den IRF510 bräuchte ich doch trotzdem noch

KANN man machen ...

Hannes Schmidt schrieb:
> da die "einfache"
> Astabiele Kippstufe nicht die Leistung besitzt ?

Wieso nicht? Wenn man sie korrekt dimensioniert?


Gruß

Jobst

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