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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Versorgung Controller und ca. 20 LEDs


Autor: Stefan Heinrichsen (silson)
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Hallo zusammen,

ich quäle mich schon seit einiger Zeit mit einem Thema rum und hab hier 
schon viel gelesen. Leider hab ich noch nicht wirklich eine gute Lösung 
gefunden. Daher wollte ich es jetzt doch mal mit einem eigenen Post 
versuchen.

Folgendes Ziel:

Batteriebetriebener ATMega (oder ähnlich) der für ca. 20 weiße LEDs PWM 
Signale erzeugen soll. Laufzeit mit einem Satz Batterien muss ca. 70-80 
Stunden sein. Zwischendurch Batterien tauschen wird nicht möglich sein. 
Das ganze sollte möglichst SMD-frei bleiben.

Aktuell denke ich über folgende Lösung nach:

6x Mono Batterien (also 9-6V zwischen voll und leer) die alles mit Strom 
versorgen.
Die LEDs sollen so mit max. 15mA betrieben werden. Sie werden allerdings 
unabhängig voneinander über PWM gedimmt. Ich würde sie im Moment nicht 
direkt mit dem Controller verbinden sondern über Transistoren schalten 
und Vorwiderständen betreiben.

Meine größte Frage ist im Moment: Wie krieg ich am effizientesten die 5V 
für den Controller hin? Bisher habe ich das immer mit einem 7805 gemacht 
aber ich würde die ganze Schaltung gerne so langlebig wie möglich haben. 
Und irgendwie erscheint es mir so als wenn bei dem 7805 viel verheizt 
wird...

Bin für jeden Tipp dankbar. :-)

Gruß,
   Stefan

Autor: Joachim K. (minifloat)
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Stefan Beermann schrieb:
> wenn bei dem 7805 viel verheizt
> wird...

Betreibe doch nur den Controller aus einem 7805(besser wegen Batterien 
an Leerlutschgrenze: LDO oder Schaltregler).

Die LEDn werden direkt aus der Bateriespannung gespeist. Die 
Batteriespannung kannst du mit dem ADC rückmessen und in die 
PWM-Sollwerte verrechnen.

mfg mf

Autor: Stefan Heinrichsen (silson)
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Moin MF,

sehr interessante Idee! Mir war nicht bewusst, dass das so möglich ist.

Wie müsste das mit den LEDs denn dann aussehen? Also wie verrechne ich 
die aktuelle Batteriespannung in das PWM Signal?

Wenn ich raten müsste würd ich das so machen:

* LED braucht 4V und soll 15mA kriegen
* LED Vorwiderstand 270 Ohm (=~15mA bei 5V)
* Batterie aktuell 8V

-> Bei 8V müsste ich 3V loswerden. Also ist das PWM Signal 38% der Zeit 
auf low.

Kann ich das so einfach rechnen?

Autor: Grübler (Gast)
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Noch ein Vorschlag

Schalte vier Monozellen zu einem
3V-Block zusammen. Das ergibt eine
Kapazität von etwa 33000mAh. (Alkali-Mangan)

Dann einen Schaltregler der die Spannung von
2V...3,5V des Blocks auf 5V bringt.

Nach meinen Schätzungen kommst du dann auf 80h.

Autor: G a s t (Gast)
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Wenn du die LEDs mit Vorwiderständen betreibst, wird da ein Haufen 
Leistung verbraten. Evtl. lohnt sich eine geschaltete Stromquelle, d.h. 
Serieninduktivität und Schalt-Fet, der über eine Strommessung gepulst 
wird, so wie das oft bei Schrittmotortreibern gemacht wird.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Stefan Beermann (silson)

>Batteriebetriebener ATMega (oder ähnlich) der für ca. 20 weiße LEDs PWM
>Signale erzeugen soll. Laufzeit mit einem Satz Batterien muss ca. 70-80
>Stunden sein.

>6x Mono Batterien (also 9-6V zwischen voll und leer) die alles mit Strom
>versorgen.

>Die LEDs sollen so mit max. 15mA betrieben werden.

80h x 20 LEDs x 15mA = 24.000 mAh. Eine Monozelle hat ~20.000 mAh
Siehe Versorgung aus einer Zelle

> Sie werden allerdings
>unabhängig voneinander über PWM gedimmt.

Macht man mit Soft-PWM.

> Ich würde sie im Moment nicht
>direkt mit dem Controller verbinden sondern über Transistoren schalten

Braucht man nicht, 15mA kann ein Controller heute selber schalten. Macht 
in Summe 300mA, passt schon.

>und Vorwiderständen betreiben.

Die braucht man.

>Meine größte Frage ist im Moment: Wie krieg ich am effizientesten die 5V
>für den Controller hin? Bisher habe ich das immer mit einem 7805 gemacht

Wenn die Schaltung sowieso fast immer läuft und einen normalen 
Ausschalter hat, ist das OK.

>aber ich würde die ganze Schaltung gerne so langlebig wie möglich haben.

Willst du auch so viel wie möglich Aufwand treiben und Geld ausgeben? 
Eher nicht. Man kann einen normalen Schaltregler nutzen, der bringt noch 
mal einiges. MC34063 ist einfach und preiswert, wenn gleich es heute 
bessere gibt.

>Und irgendwie erscheint es mir so als wenn bei dem 7805 viel verheizt
>wird...

Rechnung?

MFG
Falk

Autor: Stefan Heinrichsen (silson)
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Hallo zusammen,

G a s t schrieb:
> Evtl. lohnt sich eine geschaltete Stromquelle, d.h.
> Serieninduktivität und Schalt-Fet, der über eine Strommessung gepulst
> wird,

Puh... das war dann doch etwas viel. Stromquelle kenn ich wohl. Aber 
"Serieninduktivität und Schalt-Fet, der über eine Strommessung gepulst
wird" ist doch etwas viel für mich. Wonach sollte ich suchen, wenn ich 
darüber mehr lerne möchte?

Falk Brunner schrieb:
> 80h x 20 LEDs x 15mA = 24.000 mAh. Eine Monozelle hat ~20.000 mAh
> Siehe Versorgung aus einer Zelle

Hm... das werd ich mir am Wochende nochmal genauer durchlesen. Hatte 
bisher nur viele Forenbeiträge gelesen und bin dabei nicht über die 
Wikiseite gestolpert.

>> [20 PWM Kanäle]
> Macht man mit Soft-PWM.

Jip, den Artikel hatte ich schon gesehen. Die Idee mit dem sortieren der 
PWM Werte und anschließendem "abarbeiten" ist brillant.

> Willst du auch so viel wie möglich Aufwand treiben und Geld ausgeben?

Naja, die Kosten für die Spannungsversorgung sollten sich im Rahmen <15€ 
bewegen. Aufwand ist auch nicht so schlimm, weil ich eh nur ein Modul 
bauen muss (und das auch erst bis zum Sommer). Wichtig ist mir 
eigentlich vor allem, dass ich am Ende verstehe was ich tue... :-)

>>Und irgendwie erscheint es mir so als wenn bei dem 7805 viel verheizt
>>wird...
>
> Rechnung?

Naja, es müsste doch so sein, dass ich bei der Lösung mit 6 
Mono-Batterien bei vollen Batterien 4V*300mA=1,2W verheize. Bei 
5V*300mA=1,5W für den Rest frag ich mich schon ob es nicht besser geht.

Mag aber sein, dass ich irgendwas falsch verstehe. Die 
Berufsschulstunden E-Technik sind bald 10 Jahre her... ;-)

Gruß,
  Stefan

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Stefan Beermann (silson)

>> Evtl. lohnt sich eine geschaltete Stromquelle, d.h.
>> Serieninduktivität und Schalt-Fet, der über eine Strommessung gepulst
>> wird,

>Puh... das war dann doch etwas viel.

Richtig, und hier für einfache 15mA LEDs überflüssig.

>wird" ist doch etwas viel für mich. Wonach sollte ich suchen, wenn ich
>darüber mehr lerne möchte?

Konstantstromquelle fuer Power LED

>eigentlich vor allem, dass ich am Ende verstehe was ich tue... :-)

Gute Einstellung.

>Naja, es müsste doch so sein, dass ich bei der Lösung mit 6
>>Mono-Batterien bei vollen Batterien 4V*300mA=1,2W verheize. Bei
>5V*300mA=1,5W für den Rest frag ich mich schon ob es nicht besser geht.

Geht es, mit dem erwähnten Schaltregler.

MFG
Falk

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