Hi, ich möchte mir für mein Zimmer eine Deckenlampe bauen. Dazu hab ich RBG-Leuchtdioden bestellt und möchte diese gerne mit einem AVR dimmen. Bei meiner Suche habe ich einige Beispiele gesehen, in denen spezielle Treiber-ICs zum Einsatz kommen oder aber der gute alte Vorwiderstand. Beides gefällt mir nicht: Vorwiderstand ist klar, der verbraucht unnötig Energie, die Treiber-ICs, die ich gesehen habe, scheinen mir für meine Anwendung irgendwie zu kompliziert. (Vielleicht versteh ich auch nur den Clou nicht?) (vergleiche Schaltplan: http://www.onsemi.com/pub/Collateral/CAT4201-D.PDF, Seite 1 unten ). Eigentlich müsste ein Mikrocontroller doch 'von sich aus' schon das meiste mitbringen, um Leuchtdioden mit einem konstanten Strom anzutreiben: Eine PWM und einen ADC, mit dem man am Sense-Widerstand die Spannung misst und danach dann den Duty-Cycle der PWM nach oben oder unten korrigiert, falls der Strom vom Soll abweicht. Daher meine erste Frage: Kann das so einfach gehen? Und falls ja, wäre der Schaltplan im Anhang dazu geeignet? (Siehe lampe_vereinfacht.png) Wie schnell muss man bei LEDs eigentlich auf Stromänderungen reagieren können? Wenn ich den ADC mit maximaler Geschwindigkeit laufen ließe, käme ich bei rund 100 µs zwischen den Messergebnissen für einen Strang raus. (6*8µs Messzeit im schlimmsten Fall+Umschaltzeit zwischen den Kanälen, denn ich möchte 6 unabhängige Ströme (2*RGB) messen) Das ganze dann auch richtig zu regeln dürfte auch noch einmal eine Aufgabe werden, aber ich hoff einfach mal, dass ich das hinbekomm. Es gibt ja im Forum schon ein wenig dazu und ich hoff einfach mal. Und was wäre eine gute (angemessene) PWM-Frequenz um die Leds zu dimmen? Die Lampe soll in etwa 2 Meter im Durchmesser haben, die Elektronik soll in der Mitte sitzen, somit hätte ich einen guten Meter offene Kabelstrecke zwischen den LEDs und der Elektronik. Wenn ich eine zu hohe Dimmfrequenz verwende, wir durch die Induktivität der Leiter an den Leuchtdioden nur noch eine Gleichspannung ankommen (wäre wahrscheinlich nicht das Schlimmste), aber ich befürchte, dass ich damit dann Probleme mit EMV bekomme. Falls das absurd ist, würde ich mich auch freuen, das zu hören. Zu mir: Ich studier Informatik und hab die meisten Begriffe schonmal gehört, aber eben weder viel praktische Erfahrung, noch solides Hintergrundwissen. Und bevor ich Mist bau, frag ich lieber mal nach. viele Grüße, mox
Angehängte Dateien:
-
Lampe_vereinfacht.png
7,7 KB -
Zimmerlampe_alles.png
42 KB
Brauchst eine Spule zur Verstetigung des konstantstroms.
So wird das ganze nicht funktionieren. Für dein Vorhaben brauchst du einen Buck-converter mit Stromregelung. Also sowas wie es hier beschrieben ist: http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/abw_hilfe.html Dabei kannst du die PWM in Abhängigkeit vom Strom durch den AVR einstellen um die LED zu dimmen. Ich hab mal sowas ähnliches geplant, nur hab ich einen Boost-Converter verwendet. Die Schaltung ist angehängt.
Du kannst sie auch gepulst betreiben, dabei darf aber der maximale Pulsstrom nicht überschritten werden. Sonst zerstörst du die LED oder beeinträchtigst die Lebensdauer. Dieser sollte bei einer 20mA LED so ca. um die 100mA liegen. Diese Betriebsmodi nimmt man aber eher bei 7-Segment-Anzeigen her oder LED-Anzeigen, wo man Multiplexem muss.
Moritz Nöltner schrieb: > Kann das so einfach gehen? Nein, natürlich nicht. Wie schnell steigt denn der Strom nach dem Einschalten, bzw. wie hoch ist er 100us nach dem Einschalten? Selbst mit einer unvernünftig grossen Spule mit Freilaufdiode: Wie finden es deine Power-LEDs, wenn der uC mal abstürzt? Nimm also den guten alten Vorwiderstand, ausgelegt auf den Maximalstrom und dimme per PWM. Als PWM geht alles über 200Hz.
@Alter Ego: Kann ich die nicht weglassen, und die LEDs gepulst betreiben? @Lukas: In dem Link, den Du angehängt hast, kommt doch im Vergleich zu meinem Vorschlag nur eine Diode und ein LC-Glied dazu, oder? Und wenn ich nicht wirklich fordere, dass der Strom konstant ist, sondern nur, dass er geeignet sein soll, die LEDs anzutreiben, dann kann ich doch auf das LC-Glied verzichten (ich seh das Flimmern der LEDs ja eh nicht) und wenn ich die Induktivität nicht habe, muss ich die Elektronik doch auch nicht mit einer Diode vor der Induzierten Spannung der Diode schützen, oder? Wobei es natürlich schon vorteile hätte, die LEDs nicht gepulst zu betreiben, dann könnte ich bei dem Licht sinnvoller photographieren. Mit dem Stepup kann ich in dem Zusammenhang irgendwie nicht viel anfangen, weil erstens hab ich genug Spannung, und zweitens könnte ich mit der Schaltung machen, was ich will, die LEDs würden immer mit voller Kraft leuchten. Der Stepup macht doch nur Sinn, wenn die eigentliche Spannung niedriger als die Flussspannung der LEDs ist, oder? Edit: Da war ich zu langsam.
Wenn ich da nur Vorwiderstände verwende, dann müsste ich für die roten LEDS fast 10 Volt verbraten: Ich hab eine Spannungsquelle mit 30 Volt und RGB-LEDs, die 2,3 Volt (Rot) und 3.3 Volt (Grün und Blau) Flussspannung haben. Damit bekäme ich 9 LED (Grün und Blau) versorgt, oder 13 mal Rot. Gibts da keine sinnvolle Alternative? Sicherungen, und den Watchdog des AVR? Und kann ich dem Einschaltproblem nicht dadurch begegnen, dass ich anfangs halt nicht gleich 100 % drauf gebe? Oder alternativ erstmal jeden Strang einzeln 'hochfahre'? So hab ich da die ersten µs alle 8µS eine nee Messung, wenns sein muss, und dann, wenn das ganze halbwegs stabil ist, kann schalte ich den nächsten Kanal dazu?
Moritz Nöltner schrieb: > Und kann ich dem Einschaltproblem nicht dadurch begegnen, dass ich > anfangs halt nicht gleich 100 % drauf gebe? Oder alternativ erstmal > jeden Strang einzeln 'hochfahre'? So hab ich da die ersten µs alle 8µS > eine nee Messung, wenns sein muss, und dann, wenn das ganze halbwegs > stabil ist, kann schalte ich den nächsten Kanal dazu? No chance. Ohne Begrenzung wird im Einschaltmoment der Strom SOFORT! hochschießen und die LEDs killen. a) Widerstand: begrenzt den Strom sofort auf den gewünschten Wert. b) Drossel: Lässt den Strom langsam ansteigen und man kann abschalten, wenn der gewünschte Strom erreicht ist und wieder zuschalten, wenn der Strom wieder niedriger ist. So macht es ein Step-Down Regler als Konstantstromquelle mit 2-Punkt Regelung. Beispiel: http://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:LED_Stromregler.png
Hmm. schade. Dann werd ich wohl doch 6 cat4201 verwenden (brauchen weniger Platz auf nem Board, als die diskrete Schaltung. Die lassen sich dimmen und begrenzen den Strom sicher auch wenn der AVR ausfällt. Vielen Dank allen für die Antworten und die Links!
Moritz Nöltner schrieb: >> Brauchst eine Spule zur Verstetigung des konstantstroms. > @Alter Ego: Kann ich die nicht weglassen, und die LEDs gepulst > betreiben? ...und wie willst Du den Strom begrenzen? Ich denke, Du must noch einige Grundlagen der E-Technik pauken. Gruss Harald
ich würde die Stromregelung auch einer Hardware überlassen, statt einem Programm.
Angehängte Dateien:
-
lampe_schaltplan.png
43 KB -
lampe_board.png
21 KB
Ich hab mir zu Herzen genommen, dass ich das Regeln lieber der Hardware überlassen sollte, und hab das in Schaltplan und Board integriert. Vielen Dank für die Tips! Als Treiber für die Leuchtdioden verwende ich jetzt 6 x ZXLD1360, weil die ziemlich klein und effizient sind (Zwischenzeitig hatte ich CAT4101 eingeplant, aber das scheinen lineare Regler zu sein und damit ineffizient, wenn man nicht genau die passende Versorgungsspannung hat ). Ausserdem ist auf dem Board jetzt noch ein Anschluss für eine Feuchtigkeitssensor wie im Giess-o-mat. Wenn/Falls das ganze fertig aufgebaut ist, meld ich mich wieder. Oder, falls hier Rückmeldung kommt.
@ Moritz Nöltner (mox-mox) > lampe_schaltplan.png Schalte den Layer Pins ab, den brauch keiner, er macht Schaltpläne extrem häßlich. Die Transistoren könnten Basiswiderstände vertragen. Oder gleich MOSFETs nehmen. Die Gatter von IC8 am AUSGANG auf GND zu legen ist keine gute Idee. Ein wenig besser kann man den Schaltplan noch machen. Schaltplan richtig zeichnen
Angehängte Dateien:
-
lampe_schaltplan.png
49 KB -
lampe_board.png
32 KB
Ok, vielen Dank für den Tip mit den Transistoren. Da war ich nicht sicher, ob ich das so machen kann, weil im Datenblatt des LED-Treibers explizit Bipolartransistoren empfohlen werden. Andererseits will ich nicht mit maximaler PWM-Frequenz dimmen. Die Ausgangspins von IC6 (ich nehm an, das war gemeint) hab ich jetzt floating (gibts da ein gutes deutsches Wort für) gelassen, stimmt das so? Und eines noch: Ich möchte gerne an einer Stelle (JP1) die Versorgungsspannung von 5V mit einem P-Channel MOSFET (AP2305BGN-HF-3, http://www.tme.eu/de/Document/2962a0528716670fae2446855109baac/AP2305BGN-3.pdf ) direkt mit dem AVR schalten. Geht das so? Im Datenblatt wird immer der Strom in Abhängigkeit von V_G angegeben; V_G ist negativ. Bedeutet das, dass diese Spannung relativ zum Drain angegeben ist? Und zu guter letzt hab ich den Schaltplan aufgeräumt, elektrisch sollte aber alles gleich geblieben sein. Link: Schematik (Github): https://github.com/mox-mox/moxens_ceiling_lamp/raw/master/Zimmerlampe.sch Board (Github): https://github.com/mox-mox/moxens_ceiling_lamp/raw/master/Zimmerlampe.brd Viele Grüße, Mox
Moritz Nöltner schrieb: > Und eines noch: Ich möchte gerne an einer Stelle (JP1) die > Versorgungsspannung von 5V mit einem P-Channel MOSFET (AP2305BGN-HF-3, > http://www.tme.eu/de/Document/2962a0528716670fae2446855109baac/AP2305BGN-3.pdf > ) direkt mit dem AVR schalten. Geht das so? Der FET ist bei Dir falsch herum eingebaut. Source muss an +5V und Drain an JP1/1. > Im Datenblatt wird immer der Strom in Abhängigkeit von V_G angegeben; > V_G ist negativ. Bedeutet das, dass diese Spannung relativ zum Drain > angegeben ist? Nein, dass ist die Spannung zwischen Gate und Source. Und da Source an +5V gehört (s.o.) ist Ugs negativ. Gruß Dietrich
Oh mann, das hätte ich eigentlich echt selbst sehen können, dass der Transistor falsch rum sitzt. Ist korrigiert. Und damit erklärt sich dann der zweite Teil auch. Vielen Dank!
@ Moritz Nöltner (mox-mox) >Die Ausgangspins von IC6 (ich nehm an, das war gemeint) hab ich jetzt >floating (gibts da ein gutes deutsches Wort für) offen? Offene Ausgänge sind problemlos. Offene Eingänge bei CMOS eher nicht. >gelassen, stimmt das so? Ja.
Hi, ich möchte keine Forumsleichen exhumieren, aber dennoch möchte ich gerne denjenigen, die mir hier in dem Thread weitergeholfen (oder auch einfach nur so geantwortet) haben, wissen lassen, dass sie ihre Zeit nicht verschwendet haben. Ich bin noch an dem Projekt dran, mittlerweile habe ich eine zweite Version der Platine fertigen lassen, weil bei der ersten (weiter oben vorgestellten) ein paar Anschlüsse nicht gepasst haben, und entwickle gerade an der Firmware. Da das Ganze ein Freizeitprojekt ist, dauert es halt ziemlich lange, aber es ist nicht tot. Den Entwicklungsstand kann -wer will- übrigens im zugehörigen Git-Repo anschauen: https://github.com/mox-mox/moxens_ceiling_lamp grüne Grütze, mox
Anstatt die ganzen Regler zu verbauen kann man die LEDs auch in Reihe schalten. Habe ich mal gemacht und funktioniert gut: Beitrag "Moodlight mit Touchpad"
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte 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.