Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Komisches Phänomen bei PWM ansteuerung.


von M. J. (m4rten)


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Hallo !

Ich habe vor, eine LED Lichterkette mit einem Transistor hoch und runter 
zu dimmen. Das ganze wird vom einem Arduino Uno angesteuert. Die LED 
Lichterkette zieht bei 12V 2A. also eigentlich alles im Rahmen des TIP 
102 Transistors. Dieser soll, wenn ich richtig geguckt habe, sogar bis 
4A bei 12V abkönnen. Der PWM Ausgang gibt max 4,8V raus.
Diese habe ich, so wie es in der Skizze abgebildet ist, schon aufgebaut. 
Es hat auch für ca. 24h funktioniert, bevor die LEDs teilweise nurnoch 
geklimmt haben, nachdem die vom PWM Ausgang angesteuert werden sollten. 
Als die LED´s geglimmt haben, lag am Ausgang vom PWM immernoch 4,8V an.
Ich bräuchte einen schupser in die richtige Richtung ... ich habe mich 
vorher schon etwas in anderen Threads umgesehen aber dieses Problem habe 
ich so noch nicht wo anders gefunden. Der Schaltungsaufbau sollte so ja 
eigentlich passen. Da ich keine induktive Last habe, brauch man doch 
eigentlich auch keine Löschdiode.

Bin auf eure hilfe gespannt und danke schonmal im vorraus :)

von Timmo H. (masterfx)


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Kein Vorwiderstand an den LEDs zur Strombegrenzung?
Wie sie dein Code aus?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Ist Geheim schrieb:
> Bin auf eure hilfe gespannt

- Hast Du die LEDs auch mal direkt an den 12V getestet? Vielleicht ist 
die Lichterkette dabei zu verrecken.
- Der TIP102 hat lt. Datenblatt eine Uce-sat von max. 2V. Die fehlen den 
LEDs. Hast Du mal getestet, wie sie bei konstenten 10V leuchten? Warum 
das allerdings erst nach 24h wirken soll, ist mir auch nicht klar. 
Erwärmung, Drift der 12V, Alterung ...?

Gruß Dietrich

von Ralf G. (ralg)


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Da hat der TIP doch lange durchgehalten :-)

Schau' dir mal die Verluste im Transistor an!

Ist Geheim schrieb:
> eigentlich alles im Rahmen des TIP
> 102 Transistors. Dieser soll, wenn ich richtig geguckt habe, sogar bis
> 4A bei 12V abkönnen.

Eben nicht. Wie sagt man? "Am Norpol" od. "gekühlt mit flüssigem 
Stickstoff"
;-)

von Jan A. (fathi69)


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Fließen jetzt beim Glimmen immernoch 2A durch die LED? Und wenn ja, wie 
heiss werden die dabei (Kühlung?)?

Gruß
Jan

von M. J. (m4rten)


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Hey sehr schön das so schnell Antworten kommen ! :) danke schonmal dafür 
!!

Also die Lichterkette ist eine fertige "billig Ebay" LED Lichterkette 
mit eingebauten Vorwiderständen.


Dietrich L. schrieb:
> - Hast Du die LEDs auch mal direkt an den 12V getestet? Vielleicht ist
> die Lichterkette dabei zu verrecken.
> - Der TIP102 hat lt. Datenblatt eine Uce-sat von max. 2V. Die fehlen den
> LEDs. Hast Du mal getestet, wie sie bei konstenten 10V leuchten? Warum
> das allerdings erst nach 24h wirken soll, ist mir auch nicht klar.
> Erwärmung, Drift der 12V, Alterung ...?

-Die Lichterkette leuchtet bei 12V vom Labornetzteil noch fehlerfrei und
 schön hell.
 Das am Ende nurnoch 10V ankommen kann sein, ich werde das mal prüfen.
 Und auch wie die Lichterkette bei const. 10V vom Labornetzteil 
leuchtet.

>>Ralf G. Schrieb
>>"Ist Geheim schrieb:
>> eigentlich alles im Rahmen des TIP
>> 102 Transistors. Dieser soll, wenn ich richtig geguckt habe, sogar bis
>> 4A bei 12V abkönnen.
>
>Eben nicht. Wie sagt man? "Am Norpol" od. "gekühlt mit flüssigem
>Stickstoff"
>;-)


-Ich habe schonmal irgendwo gelesen das man die hälfte der Belastbarkeit 
die man aus Datenblättern entnehmen kann zur Planung seiner Schaltung 
benutzen sollte, das stimmt also.. ^^

Timmo H. schrieb:
> Kein Vorwiderstand an den LEDs zur Strombegrenzung?
> Wie sie dein Code aus?

-Jo Vorwiderstand ist vorhanden, Code hänge ich hier mal im .ino Format 
mit ran.
Was ich verschwiegen habe ist, das ich das ganze über PIR 
Bewegungsmelder steuere und die Dimmfunktion alle 4ms die Ube um 19mV 
erhöht bzw. reduziert wenn ein Dimmvorgang gewünscht ist.

von Ralf G. (ralg)


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Ist Geheim schrieb:
> -Ich habe schonmal irgendwo gelesen das man die hälfte der Belastbarkeit
> die man aus Datenblättern entnehmen kann zur Planung seiner Schaltung
> benutzen sollte, das stimmt also.. ^^

Du kannst 100% aus den Datenblättern übernehmen! Du musst dir nur genau 
ansehen, unter welchen Bedingungen das alles gilt!

von M. J. (m4rten)


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Also von der Grundansteuerung ist es soweit alles richtig ? Also das es 
(hoffentlich) eine Kollektorschaltung ist. Und muss ich zwischen dem 
1kOhm Widerstand und dem Transistor evtl. noch einen sehr hohen 
Widerstand gegen Masse ziehen ? Verwende das erste mal einen 
Transistor...

von Loocee L. (loocee)


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Bei 2V Uce sat und 2 Ampere verbrät man am Transistor also
locker mal 4 Watt, das wird er ohne extra Kühlung nicht
lang aushalten. Ich tippe daher auf defekten Transitor.

von Timmo H. (masterfx)


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Mit einem passenden MOSFET wäre das nicht passiert. Warum macht man 
sowas überhaupt noch mit Transistoren?

von M. J. (m4rten)


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Timmo H. schrieb:
> Warum macht man
> sowas überhaupt noch mit Transistoren?

Wie oben beschrieben ich arbeite das erste mal mit Transistoren. Von 
MOSFET´s hab ich schonmal ein wenig gelesen aber falls mir jemand bei 
der Erschliessung des in frage kommenden Typ´s helfen will, ist Dieser 
herzlich dazu eingeladen ;).

Ich werde mich mal über MOSFET´s informieren.

Also ist das Ergebnis das für diesen Zweck ein Transistor generell 
ungeeignet ist ?

Wenn nein, welcher Transistor ist denn besser geeignet ?

Kann man generell mit Transistoren nur kleinere Leistungen schalten ?

Oder gibt es einen Trick um diese 2V Spannungsabfall am Transistor zu 
vermeiden?

Ist für PWM Zwecke immer ein MOSFET besser ?

von M. J. (m4rten)


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Fehlpost ...

: Bearbeitet durch User
von Dietrich L. (dietrichl)


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Marten J. schrieb:
> Also ist das Ergebnis das für diesen Zweck ein Transistor generell
> ungeeignet ist ?

Nein.

> Wenn nein, welcher Transistor ist denn besser geeignet ?

Er muss schnell genug sein (hängt von der PWM-Frequenz ab), genügen 
kleine Verlustleistung verbraten (kleine Ucs-sat) oder diese Leistung 
mit Kühlkörper "wegkühlen" können.

> Kann man generell mit Transistoren nur kleinere Leistungen schalten ?

Nein.

> Oder gibt es einen Trick um diese 2V Spannungsabfall am Transistor zu
> vermeiden?

Anderer Transistor ;-)

> Ist für PWM Zwecke immer ein MOSFET besser ?

Nicht immer, aber öfter.
Zur Auswahl: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#N-Kanal_MOSFET
Wichtig ist hier auch: Ugs muss klein genug sein, um ihn mit 5V genügend 
gut durchschalten zu können.

Übrigens: auch MOSFETs sind Transistoren, die "anderen" sind bipolare 
Transistoren ;-)

Gruß Dietrich

von Thomas H. (Firma: CIA) (apostel13)


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Marten J. schrieb:
> Als die LED´s geglimmt haben, lag am Ausgang vom PWM immernoch 4,8V an.


Was soll denn die Information bringen das am PWM Ausgang immer noch 4,8V 
anlagen?

PWM steuert nicht durch Spannung. Was Du hier messen solltest ist der 
Zeit-Spannungsverlauf. Also mit einem Oszilloskop.

Wenn die LED'S hell aufleuchten wenn Du die Basis über deinen 1K 
Widerstand auf +12V legst hast du einfach ein Problem mit deiner PWM. 
Welche PWM Frequenz?

von ProfessorEich (Gast)


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Naja im Prinzip ändert Pwm schon den Effektivwert^^ Und jedes normales 
Multimeter zeigt den Effektivwert an...

100%ig der Transistor durch für sowas verwendet man keine bipolaren 
Transistor schon allein weil sie Strom gesteuert sind nicht so wie 
unipolare da ist nähmlich der Gate isoliert und es fleißt kein Strom 
drüber da geht es rein um das Elektrische Feld der Spannung. Sprich der 
Ausgang vom Arduino wird nicht belastet.
Such dir am besten einen Logic Level n-channel Mosfet der bei 5V 
schaltet und noch dazu 100KOhm Widerstände als Pulldown Widerstände.
mfg

von M. J. (m4rten)


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Thomas Holmes schrieb:
> Wenn die LED'S hell aufleuchten wenn Du die Basis über deinen 1K
> Widerstand auf +12V legst hast du einfach ein Problem mit deiner PWM.

Der PWM Ausgang liefert max. 5V

Thomas Holmes schrieb:
> Welche PWM Frequenz?

Marten J. schrieb:
> Dimmfunktion alle 4ms die Ube um 19mV
> erhöht bzw. reduziert wenn ein Dimmvorgang gewünscht ist.
Mit 3 mal Taschenrechnertippen hätte man sich die Frage gespart ;)


ProfessorEich schrieb:
> Naja im Prinzip ändert Pwm schon den Effektivwert^^ Und jedes normales
> Multimeter zeigt den Effektivwert an...
>
> 100%ig der Transistor durch für sowas verwendet man keine bipolaren
> Transistor schon allein weil sie Strom gesteuert sind nicht so wie
> unipolare da ist nähmlich der Gate isoliert und es fleißt kein Strom
> drüber da geht es rein um das Elektrische Feld der Spannung. Sprich der
> Ausgang vom Arduino wird nicht belastet.
> Such dir am besten einen Logic Level n-channel Mosfet der bei 5V
> schaltet und noch dazu 100KOhm Widerstände als Pulldown Widerstände.
> mfg

Danke ! Ich werde mal schauen was ich dazu finde !

von Ralf G. (ralg)


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Marten J. schrieb:
> Wie oben beschrieben ich arbeite das erste mal mit Transistoren.

Dann lies dir mal das Datenblatt durch!
Versuche mal zu verstehen, was die Zahlen und Bezeichnungen bedeuten. 
Und dann (ganz einfache Aufgabe!) rechne mal die Verlustleistung aus. 
(Ich verrate jetzt mal nicht, dass die überschlagsmäßige Lösung schon 
genannt wurde.) Danach kannst du dich an die Berechnung von Kühlkörpern 
wagen. (Ist auch nicht so schwer.)

ProfessorEich schrieb:
> Such dir am besten einen Logic Level n-channel Mosfet der bei 5V
> schaltet

Bleib' bei deinem Transistor. Später *), nach dieser 'Einstiegsübung', 
wenn es besonders effektiv sein soll, kannst du dich immer noch mit 
MOSFETs beschäftigen.

*) Wenn's natürlich ein ganz wichtiges Projekt ist, dann versuche 
trotzdem mal zu verstehen, warum das mit dem TIP möglicherweise nicht 
die allerbeste Lösung ist.

von Thomas H. (Firma: CIA) (apostel13)


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Marten J. schrieb:
> Dimmfunktion alle 4ms die Ube um 19mV

Marten J. schrieb:
>> Dimmfunktion alle 4ms die Ube um 19mV
>> erhöht bzw. reduziert wenn ein Dimmvorgang gewünscht ist.
> Mit 3 mal Taschenrechnertippen hätte man sich die Frage gespart ;)

Ich bin nicht so gut in Mathe. Aber würde mich freuen wenn Du mir mal 
vorrechnest wie man die PWM Frequenz aus einer Zeit und einer Spannung 
ausrechnet.

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