Hi, Ich verwende einen PCA9685 I²C PWM-Expander, um mein 5meter langes LED-Strip zwischen warm- und kaltweiss zu dimmen. Ich habe die dimmfrequenz auf das maximum gesetzt, welche um die 1.5kHz liegt. Unglücklicherweise flackert die das LED-Strip, wenn ich mit meiner Handykamera darauf zünde. Nun zu meiner Frage: Sind diese 1.5kHz wirklich zu tief, um ein LED-Strip flackerfrei zu dimmen? Ich habe mit meinem Multimeter die Frequenz kontrolliert und habe 1.58kHz gemessen. Was könnte es sonst sein? Ich persönlich schliesse die Dimmfrequenz eigentlich eher aus, da 1.5kHz bei einer 60FPS-Handykamera aus meiner Sicht mehr als genug ausreichen sollten. Zur info: Vom Ausgang des PCA9685 gehe ich auf einen N-Mosfet namens "GL10N10B4S". Von diesem schalte ich das 0V des LED-Strips durch.
Manuel Neff schrieb: > Vom Ausgang des PCA9685 gehe ich auf einen N-Mosfet namens "GL10N10B4S". Eine sehr schlechte Wahl, das ist ein 100V MOSFET für 10V Gateansteuerung.
Manuel Neff schrieb: > Unglücklicherweise flackert die das LED-Strip, wenn ich mit meiner > Handykamera darauf zünde. Ja sicher tut's das. Die Dinger blinken nun mal, wenn auch sehr schnell. Und dieses Blinken ist nicht mit deiner Kamera synchronisiert. Alte Western-Filme -> Wagenräder laufen zeitweilig rückwärts…
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Danke für deine Anwort. Ich kenne mich nicht sehr gut mich MOSFETS aus, was du in diesem Fall bemerkt hast... Warum ist das keine gescheihte Idee, ein 100V-MOSFET in meiner Anwendung zu verwenden? Meine LED's werden mit 24V betrieben. Im Anhang habe ich ein Diagramm des Datenblatts. Auf diesem Diagramm sind werte für eine 1-stellige Drain-Source-Spannung aufgelistet. Warum sind diese Werte aufgelistet, wenn man nicht so eine tiefe Drain-Source-Voltage haben sollte? Danke im Vorraus
Norbert schrieb: > Manuel Neff schrieb: >> Unglücklicherweise flackert die das LED-Strip, wenn ich mit meiner >> Handykamera darauf zünde. > > Ja sicher tut's das. > Die Dinger blinken nun mal, wenn auch sehr schnell. > Und dieses Blinken ist nicht mit deiner Kamera synchronisiert. > Alte Western-Filme -> Wagenräder laufen zeitweilig rückwärts… Okey, und was wäre die Lösung für das Problem? Ich gehe mal von einer schnelleren Dimmfrequenz aus, oder? Hast du Erfahrung damit? Wie hoch sollte diese Frequenz ca. sein?
Manuel Neff schrieb: > Okey, und was wäre die Lösung für das Problem? Niedrige FPS und lange Verschlusszeiten.
Manuel Neff schrieb: > Unglücklicherweise flackert die das LED-Strip, wenn ich mit meiner > Handykamera darauf zünde. Dann lass das Handy weg. Manuel Neff schrieb: > Okey, und was wäre die Lösung für das Problem? Die PWM glätten oder auf das Video einen Anti-Flicker-Algorithmus anwenden. Teo D. schrieb: > Niedrige FPS und lange Verschlusszeiten. Insbesondere die lange Verschlusszeit (die sich natürlich nur bei entsprechend niedrigen FPS überhaupt erzielen lässt) ist dafür essenziell. Je nach Lichtsituation und Einstellung der Kamera kann aber auch bei geringen FPS eine kurze Verschlusszeit aktiv sein.
Teo D. schrieb: > Niedrige FPS und lange Verschlusszeiten. Vor allem lange Verschlusszeiten. Ob 30 fps oder 60 fps - der Unterschied ist gering. Bei einer Handycam hat man da vermutlich wenig Einfluss. Noch besser wäre natürlich DC für die LEDs, aber da wird es mit Dimmen schwieriger bei einem LED-Stripe (unbekannter Art). Man hat zwei nicht synchronisierte Systeme, da gibt es immer Aliasing.
Manuel Neff schrieb: > Warum > sind diese Werte aufgelistet, wenn man nicht so eine tiefe > Drain-Source-Voltage haben sollte? Was interessiert hier Vds? Klar kann der als 100V Kandidat auch 24V schalten. Vgs passt bei dir nicht.
Och, eben sah ich noch ein Datenblatt, jetzt hat Google es versteckt.
Manuel Neff schrieb: > Norbert schrieb: >> Manuel Neff schrieb: >>> Unglücklicherweise flackert die das LED-Strip, wenn ich mit meiner >>> Handykamera darauf zünde. >> >> Ja sicher tut's das. >> Die Dinger blinken nun mal, wenn auch sehr schnell. >> Und dieses Blinken ist nicht mit deiner Kamera synchronisiert. >> Alte Western-Filme -> Wagenräder laufen zeitweilig rückwärts… > > Okey, und was wäre die Lösung für das Problem? Ich gehe mal von einer > schnelleren Dimmfrequenz aus, oder? Nein, das verlagert nur das Problem. Es braucht einfach nur eine mit leichtem Rauschen modulierte PWM Frequenz. Und zwar nicht nur gelegentlich, sondern jede Periode muss eine andere Länge aufweisen. Ein LFSR reicht da schon aus um einen Offset zur Grundfrequenz zu erzeugen.
PWM heisst: abwechselnd AN und AUS. Das muss flackern. Deine Smartphone Kamera kann dieses Flackern heraus rechnen, wenn die Frequenz 100 oder 120 Hz ist. Eventuell kann sie auch 50 und 60 Hz. Bei allen anderen Frequenzen solltest du keine Wunder von deinem Smartphone erwarten.
Manuel Neff schrieb: > Vom Ausgang des PCA9685 gehe ich auf einen N-Mosfet namens "GL10N10B4S". H. H. schrieb: > Eine sehr schlechte Wahl, das ist ein 100V MOSFET für 10V > Gateansteuerung. Manuel Neff schrieb: > Warum ist das keine gescheihte Idee? Zeige mal bitte einen Link auf das Datenblatt, dann kann ich da mal rein schauen.
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Norbert schrieb: > Manuel Neff schrieb: >> Norbert schrieb: >>> Manuel Neff schrieb: >>>> Unglücklicherweise flackert die das LED-Strip, wenn ich mit meiner >>>> Handykamera darauf zünde. >>> >>> Ja sicher tut's das. >>> Die Dinger blinken nun mal, wenn auch sehr schnell. >>> Und dieses Blinken ist nicht mit deiner Kamera synchronisiert. >>> Alte Western-Filme -> Wagenräder laufen zeitweilig rückwärts… >> >> Okey, und was wäre die Lösung für das Problem? Ich gehe mal von einer >> schnelleren Dimmfrequenz aus, oder? > > Nein, das verlagert nur das Problem. Es braucht einfach nur eine mit > leichtem Rauschen modulierte PWM Frequenz. Und zwar nicht nur > gelegentlich, sondern jede Periode muss eine andere Länge aufweisen. > Ein LFSR reicht da schon aus um einen Offset zur Grundfrequenz zu > erzeugen. Danke für die Antwort. Gegen alle Regeln habe ich mich auf Wikipedia begeben und mich kurz damit auseinandergesetzt. Habe ich das richtig verstanden, dass ein LFSR quasi ein "Pseudo-zufallsgenerator ist", da die Bitfolge irgendwann von neuem beginnt? Im Anhang habe ich ein Bild des Aufbaus eines LFSR. Muss gemäss diesem Bild mein PWM auf den Clock-Eingang geführt werden und der Ausgang Q des letzten Flip-Flops auf mein MOSFET? Warum wurden in beiden varianten 8 Flip-Flops und 3 XOR-Verknüpfungen verwendet? Könnten sich die XOR's an beliebigen stellen befinden? Und nun zu den wichtigeren Fragen: Gibt es fertige Bausteine oder werde ich diese einzeln verschalten müssen? Habe im Internet nur normale schieberegister gefunden, welche kein XOR enthalten. Muss ich den LFSR irgendwie speziell auf meine PWM-Frequenz abstimmen, damit es auch den nutzen hat, welchen es haben sollte? Danke
Manuel Neff schrieb: > Warum wurden in beiden varianten 8 Flip-Flops verwendet? 8 Flipflops wurden hier verwendet, um Zufallszahlen mit 8 Bit Breite zu erzeugen. > Warum wurden 3 XOR-Verknüpfungen verwendet? > Könnten sich die XOR's an beliebigen stellen befinden? Probiere es aus, dann wirst du sehen, dass diese beiden Varianten für 8 Bits die besten sind. Manuel Neff schrieb: > Gibt es fertige Bausteine Vermutlich nicht. So etwas macht man heutzutage mit Software auf Mikrocontrollern. > Muss ich den LFSR irgendwie speziell auf meine PWM-Frequenz > abstimmen, damit es auch den nutzen hat, welchen es haben sollte? Niemand hier kennt den Algorithmus deiner Kamera, und der ändert sich womöglich schon mit dem nächsten Update. Wenn das langfristig zuverlässig funktionieren soll, brauchst du einen Dimmbaren Konstantstrom-Treiber.
Vergiss das LFSR. Wenn du eine Video-Beleuchtung bauen willst, solltest du die nicht mit PWM betreiben. Klar, mit ein paar Tricks kann man es hinbekommen, dass die Bildbearbeitungsalgorithmen in der Kamera die schlimmsten Effekte wegrechnen. Aber besser ist, diese Effekte garnicht erst entstehen zu lassen, sonst fängt die Fehlersuche beim Handy-Wechsel (oder beim nächsten Kamerasoftware-Update) von neuem an. ==> LEDs mit Gleichstrom betreiben, Schaltregler mit einstellbarem Ausgangsstrom wäre das Übliche. Evtl. lässt sich deine Schaltung mit ein paar Extra-Bauteilen (Induktivität, Schottky-Diode, Kondensator, ...) entsprechend erweitern. Beachten: mit dem Strom ändert sich die Farbtemperatur, das kann stören. Da du eh Warm- und Kaltweise LEDs hast, könnte man da in Software gegenwirken.
Wenn man die Helligkeit variieren will ohne dass sich der Farbton ändert, kann man einfach unterschiedlich viele LED ein schalten. Wie bei Opas Kronleuchter im Wohnzimmer.
Manuel Neff schrieb: > Könnten sich die XOR's an beliebigen stellen befinden? Nein, natürlich nicht. Guckt dir die Mathematik zum Rückkopplungspolynom an. Es gibt verschiedene Lösungen, die zu einer Binarfolge maximaler Länge führe, aber nicht jede Kombination von Abgriffen führt zu der maximalen Sequenzlänge.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Manuel Neff schrieb: >> Vom Ausgang des PCA9685 gehe ich auf einen N-Mosfet namens "GL10N10B4S". > > H. H. schrieb: >> Eine sehr schlechte Wahl, das ist ein 100V MOSFET für 10V >> Gateansteuerung. > > Manuel Neff schrieb: >> Warum ist das keine gescheihte Idee? > > Zeige mal bitte einen Link auf das Datenblatt, dann kann ich da mal rein > schauen. Siehe Anhang.
Manuel Neff schrieb: > Was könnte es sonst sein? Alias-Effekte natürlich. Die Framerate deiner Kamera ist nicht starr an die PWM-Frequenz gekoppelt. Ein allseits bekanntes Beispiel für solche Effekte aus dem Kino-Bereich wurde ja schon aufgeführt (scheinbar stehende oder rückwärts rotierende Wagenräder). Musst du bloß noch durchdenken und auf deinen Fall anwenden...
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c-hater schrieb: > Ein allseits bekanntes Beispiel für solche Effekte aus dem Kino-Bereich > wurde ja schon aufgeführt (scheinbar stehende oder rückwärts rotierende > Wagenräder). was es noch schlimmer macht: Die Handy-Kamera muss nicht eine fixe Belichtungszeit für alle Pixel gemeinsam haben, sondern kann das auch Zeilenweise aufnehmen. Sieht man z.B. wenn man aus einem fahrenden Auto filmt, Beispiel im Anhang. Das Schild stand eigentlich gerade. Bei einer klassischen Kamera gäb's da zwar Bewegungsunschärfe, aber keine Verzerrung. Hätte da eigentlich mal ausprobieren sollen, wie die Aufnahme wird wenn das Telefon 90° gedreht gehalten wird. Bei einem PWM-LED-Stripe hätte das den Effekt, dass am Foto manche LEDs an und manche aus zu sein scheinen.
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H. H. schrieb: >> Zeige mal bitte einen Link auf das Datenblatt, dann kann ich da mal rein >> schauen. > Siehe Anhang. Danke. Die Gate threshold Spannung hat 1 bis 2,5V. Figure 2 zeigt den typischen Fall für 1,75V. Durch Materialstreuung muss man damit rechnen, dass sich die Kurve um 0,75V nach rechts verschiebt. Ich habe das mal in blau eingezeichnet. Bei 3V und 25°C erwarte ich, dass der Transistor etwa 3A schalten kann. Da er dabei ca. 100mΩ Innenwiderstand hat, würden dabei 0,3W verheizt werden.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Die Gate threshold Spannung hat 1 bis 2,5V. Das ist für einen 10V-Ugs MOSFET recht wenig, aber der Hersteller würde sicher für 5V spezifizieren, wenn das sinnvoll wäre.
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Εrnst B. schrieb: > Vergiss das LFSR. > > ==> LEDs mit Gleichstrom betreiben, Schaltregler mit einstellbarem > Ausgangsstrom wäre das Übliche. Evtl. lässt sich deine Schaltung mit ein > paar Extra-Bauteilen (Induktivität, Schottky-Diode, Kondensator, ...) > entsprechend erweitern. > Okey, werde die LED's versuchen, mit Gleichstrom zu betreiben. Hab keinen konstantstromregler für 4A gefunden, weswegen ich die variante mit diesen Extra-Bauteilen bevorzuge. Ich nehme an, du willst auf einen tiefpassfilter hinaus. Was ist da entscheidend, damit dieser in meiner Schaltung auch Wirkung zeigt. Die Mosfet's werden aktuell mit 2.5V angesteuert bei einer Frequenz von 1.58kHz. Frequenz kann bis auf 25Hz reduziert werden. P.S. im Anhang die Schaltung meiner Ansteuerung. Ich bin sehr froh um deine Hilfe, da mir das Fachwissen dazu noch fehlt... Ich weiss nicht welche infos benötigt werden, um meine Aufgabenstellung zu bewältigen. Danke
Stefan ⛄ F. schrieb: > Bei 3V und 25°C erwarte ich, dass der Transistor etwa 3A schalten kann. > Da er dabei ca. 100mΩ Innenwiderstand hat, würden dabei 0,3W verheizt > werden. Das Rechnen verlernt?! Soweit man da im Diagram überhaupt noch was abschätzen kann, sehe ich bei 3Vgs, ~0,4Vds. Was nach Adam Ries, ~1,2W macht.
Manuel Neff schrieb: > P.S. im Anhang die Schaltung meiner Ansteuerung. Die 10V MOSFETs sogar nur mit 3V angesteuert... Manuel Neff schrieb: > Ich nehme an, du willst auf einen tiefpassfilter hinaus. Was ist da > entscheidend, damit dieser in meiner Schaltung auch Wirkung zeigt. Die > Mosfet's werden aktuell mit 2.5V angesteuert bei einer Frequenz von > 1.58kHz. Frequenz kann bis auf 25Hz reduziert werden. Bei 1,6kHz und 4A wird die nötige Drossel ziemlich groß, und das Piepen wird nerven. Du solltest nach einer Alternative zu dem PCA9685 schauen.
Εrnst B. schrieb: > was es noch schlimmer macht: Die Handy-Kamera muss nicht eine fixe > Belichtungszeit für alle Pixel gemeinsam haben, sondern kann das auch > Zeilenweise aufnehmen. Ja, rolling shutter. Bezüglich des "Flackerns" im Sinn des OT sorgt es dann u.U. dafür, dass es nicht nur einfach flackert, sondern der Flackereffekt auch noch irgendwie senkrecht durch's Bild wabert. Hängt alles von den Frequenzverhältnissen ab.
Εrnst B. schrieb: > was es noch schlimmer macht: Die Handy-Kamera muss nicht eine fixe > Belichtungszeit für alle Pixel gemeinsam haben, sondern kann das auch > Zeilenweise aufnehmen. > > Sieht man z.B. wenn man aus einem fahrenden Auto filmt, Beispiel im > Anhang. > Das Schild stand eigentlich gerade. Das Phänomen heißt "rolling shutter" > Bei einer klassischen Kamera gäb's da zwar Bewegungsunschärfe, aber > keine Verzerrung. Das kann es bei klassischen Kameras sehr wohl auch geben, das hängt von der Art des verwendeten Verschlusses ab. Ein Schlitzverschluss, wie er in Spiegelreflexkameras verwendet wird, erzeugt bei kurzen Belichtungszeiten genau das gleiche Problem, weil er diese durch das "Wandern" eines Schlitzes über den Film/Sensor erzeugt. Auch die klassische Leica, die gar keine Spiegelreflexkamera ist, verwendet einen Schlitzverschluss. https://de.wikipedia.org/wiki/Rolling-Shutter-Effekt#/media/Datei:Bundesarchiv_Bild_183-1991-1209-503,_Autorennen_im_Grunewald,_Berlin.jpg Nur Kameras mit Zentralverschluss zeigen dieses Phänomen nicht, so etwas findet man bei manchen Kompaktkameras, aber auch bei zweiäugigen Spiegelreflexkameras (die berühmte Rolleiflex) und auch bei manchen Spiegelreflexsystemen, bei denen der Verschluss im Objektiv eingebaut ist (die meisten Hasselblads machen das so).
Teo D. schrieb: > Stefan ⛄ F. schrieb: >> Bei 3V und 25°C erwarte ich, dass der Transistor etwa 3A schalten kann. >> Da er dabei ca. 100mΩ Innenwiderstand hat, würden dabei 0,3W verheizt >> werden. > > Das Rechnen verlernt?! > > Soweit man da im Diagram überhaupt noch was abschätzen kann, sehe ich > bei 3Vgs, ~0,4Vds. Was nach Adam Ries, ~1,2W macht. Er hat das falsche Diagramm erwischt.
Für 4 Ampere reichen die Transistoren jedenfalls nicht sicher.
H. H. schrieb: > Du solltest nach einer Alternative zu dem PCA9685 schauen. +1 @Manuel: Was steuert deinen I²C-Bus an? Ist das ein µC der evtl. selber PWM machen kann, mit mehr Frequenz? Wenn du sowieso nur zwei Kanäle vom PCA verwendest, sollte das eigentlich kein Problem sein.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Bei 3V und 25°C erwarte ich, dass der Transistor etwa 3A schalten kann. > Da er dabei ca. 100mΩ Innenwiderstand hat, würden dabei 0,3W verheizt > werden. Teo D. schrieb: > Das Rechnen verlernt?! Oha stimmt, habe ich. 3A · 100mΩ = 300mV. 300mV · 3A = 0.9 Watt. Und das ist dann doch schon arg knapp, zumal der Innenwiderstand zusammen mit der Temperatur noch weiter ansteigt.
Der PCA9685 liefert nur ganz wenig Strom beim HIGH Pegel am Ausgang. Ich denke, da braucht man Pull-Up Widerstände, sonst werden die MOSFET heiß.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Der PCA9685 liefert nur ganz wenig Strom beim HIGH Pegel am > Ausgang. Ich > denke, da braucht man Pull-Up Widerstände, sonst werden die MOSFET heiß. Bei 1,5kHz reicht das auch für MOSFETs mit viel größerer Gatekapazität immer noch gut aus.
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Manuel Neff schrieb: > Was ist da > entscheidend, damit dieser in meiner Schaltung auch Wirkung zeigt. Die > Mosfet's werden aktuell mit 2.5V angesteuert bei einer Frequenz von > 1.58kHz. Frequenz kann bis auf 25Hz reduziert werden. Entscheidend ist die PWM-Frequenz, die bestimmt, wie groß Spule und Kondensatoren werden müssen. Im Screenshot ist's mit ~16 kHz gerechnet, und da ist die nötige Induktivität schon ein ziemlicher Klopper. Bei nur 1.6 kHz bist du da schnell im Bereich von einigen mH. Und weil die FET-Ansteuerung ohne irgendeine Rückkopplung (vom µC fix) vorgegeben wird, gibt's beim Wechsel des Taktverhältnisses über/unterschwinger, bis die Spannung über C1 ihr Gleichgewicht gefunden hat. Insofern: Nicht die Optimallösung, aber mit relativ wenig Aufwand aus deiner Schaltung bastelbar.
Εrnst B. schrieb: > Die Handy-Kamera muss nicht eine fixe Belichtungszeit für alle Pixel > gemeinsam haben, sondern kann das auch Zeilenweise aufnehmen. Wenn sich die Belichtungszeit ändern würde, wären die Zeilen unterschiedlich hell. Du meinst den Ablauf des (elektronischen) Shutters.
Wolfgang schrieb: > Du meinst den Ablauf des (elektronischen) > Shutters. ja, haben oben ja c-hater und "Verschlusseffekte" schon beschrieben. Verschlusseffekte schrieb: > Das Phänomen heißt "rolling shutter" war der Fachbegriff, der mir gefehlt hat, Danke.
Εrnst B. schrieb: > Und weil die FET-Ansteuerung ohne irgendeine Rückkopplung (vom µC fix) > vorgegeben wird, gibt's beim Wechsel des Taktverhältnisses > über/unterschwinger, bis die Spannung über C1 ihr Gleichgewicht gefunden > hat. Der Überschwinger liegt bei 4% und dauert bei 60fps weniger als 6% eines Frames. Daran wird sich die Kamera während eines gerade stattfindenden Wechsels der Helligkeit wohl kaum stören, da sie selber damit kämpft, sich auf die neuen Lichtverhältnisse einzustellen. (akademische Betrachtung)
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