Hi Leute,

ich stehe mal wieder vor ner Grundsatzfrage.
Brauche für eine LED-Schaltung einige Konstantstromquellen, die
natürlich relativ genau sein sollten, also keine allzu großen
Abweichungen gegenüber den anderen haben sollten.

Ich hab mir mal 2 Konstantstromquellen ins Auge gefasst. Einmal mit
einem FET (der Strom durch die LEDs beträgt zwischen 20 und 30 mA) und
einmal mit gegeneinander verschalteten Transistoren. (
http://www.ferromel.de/tronic_6.htm   in Bild 2a)

Für die 2. Variante würde sich der BC847S anbieten, da 2 Transistoren in
einem Gehäuse mit besserer thermischer Kopplung als mit getrennten
SMD-Transistoren.

Welche Schaltung wäre denn besser geeignet? Bzw. was sind die Vor- und
Nachteile der Schaltungen? (Preis ist etwa gleich, der Mehraufwand von
einem Widerstand bei der Transistorkonstantstromquelle ist zu
vernachlässigen.)

Vielen Dank im Voraus für eure Antworten.


Gruß,
Frank.

Es geht um einen definierten Strom.
Wahrscheinlich genügen +- 1-2mA Genauigkeit um den geforderten Wert.
Aber je genauer, desto besser. Ich werde damit etwaige Ungenauigkeiten
der Durchlassspannung der LEDs ausbügeln müssen (leider habe ich keine
selektierte Qualität, wobei ich im voraus die LEDs selbst noch ein wenig
selektieren werde).
Ich nehmen an, dass man Unterschiede beim Strom eh nicht arg sehen wird,
aber es geht mir auch ein wenig ums Prinzip.

Verluste hab ich immer, auch bei Konstantstromquellen. Allerdings
scheiden Vorwiderstände aus, da ich dazu die LEDs vermessen müsste, um
den Vorwiderstand der Durchlassspannung anzupassen, um eine einigermaßen
gleiche Helligkeit der LEDs zu erreichen. Ob ich die nun bei 20 oder 30
mA betreibe, ist noch nicht ganz klar. (definitiv aber bei 5V oder 7V)
Zudem werden die LEDs als Matrix geschaltet. D.h. eine
Konstantstromquelle pro Spalte. Die Reihen werden über PNP getrieben,
die Spalten über ULN2803. Zu allem Überfluss kommt noch ne PWM dazu.
Auch da die Frage, ob die Konstantstromquellen schnell genug regeln
können. PWM-Frequenz liegt bei etwa 16kHz.
Ich merke schon, ich sollte bei der Informatik bleiben. :)

@Falk:

LM317 wollte ich nicht nehmen, auch wenn der gut funktionieren würde.
Letztendlich sind Transistoren (oder ein FET) doch etwas billiger und
benötigen (bei guter Platzierung) etwas weniger Platz. Und Platz ist
etwas, was ich wahrscheinlich nicht haben werde.


@Chisi:

Ja, darum geht es. Allerdings nicht nur bei einer Farbe, sonder bei 4096
Farben (also RRB-LEDs). Sonst würde ich hier nicht so nen Terz deswegen
machen. :D

Ich muss die LEDs auf jeden Fall noch ein wenig durchmessen und, nach
Möglichkeit, selektieren.
Aber ansonsten würde ich schon ne Konstantstromquelle nehmen, alleine
schon, weil ich keine Lust habe, bei der Bestückung 3 verschiedene Werte
von Widerständen an die richtigen Stellen zu setzen. Da geb ich lieber
1,50 € mehr aus. :) (bin halt manchmal ein wenig faul)

Und evtl. werde ich auch den Eingangsspannungsbereich von 5 - 9V planen.
Dann ist das sowieso muss.

http://de.wikipedia.org/wiki/Stromspiegel

wäre vielleicht auch noch was, wenns denn so gleich sein soll. -wiebel

Hoi... hoffe, es gibt noch Interesse an ein paar Vorschlägen...

Wir haben für unser Projekt (http://chamaeleon.tothecore.de) im Moment
noch härtere Anforderungen was die PWM-Geschwindigkeit angeht, sind aber
recht optimistisch:

Wir schaffen im Moment halbwegs vernünftige Flanken und Gleichstrompegel
bis etwa 1-2 MHz. Für die zu schaltenden Konstantstromquellen haben wir
die Schaltung 1 und 2
(http://en.wikipedia.org/wiki/Constant_current_source) adaptiert. Die
Schaltung wird in unserem Anwendungsfall gut 500 mal gebraucht (eine
etwas größere RGB-Matrix mit 2x Multiplex bei 16 Bits Farbtiefe für die
Gammakorrektur), weshalb die Kosten pro Schaltung minimal sein sollten.
Im Moment liegen wir bei ca 0,15 EUR pro schaltbaren Gleichstrom-Kanal,
was echt akzeptabel ist.

Die Schaltung musste umgedreht werden, da unsere LEDs eine gemeinsame
Kathode haben und sonst der Strom nicht einzeln begrenzt werden könnte
(also mit PNP statt NPN). Die LED wird geschaltet indem sie über die
Kollektor-Emitter-Strecke eines weiteren Transistors kurzgeschlossen
wird. Das hat zwar den Nachteil, dass immer ein Strom fließt (Ökonomie),
dafür aber immer derselbe Strom, was bei bis zu 8 MHz die Abstrahlung
stark reduziert und die Stabilisierung der Eingangsspannung entlastet.

Um die Basis des Schalttransistors schnell genug schalten zu können
haben wir sie zunächst normal über einen Widerstand mit dem I/O des
ATMega16 verbunden. Der Widerstand wird mit einem 10nF (oder 100nF??)
Kondensator überbrückt. Das sorgt bei den Flanken für einen schnelleren
Ladungstransport, da der Widerstand kurzgeschlossen wird. Bei gehaltenem
on-Pegel ist der Kondensator aufgeladen und sperrt, so dass der
Widerstand ganz normal den Basisstrom begrenzt. Bei fallender Flanke
sorgt der Kondensator als entgegengerichtete Spannungsquelle für eine
schnellere Ladungsausräumung an der Basis.

Wir haben die Schaltung ziemlich gestänkert: Rote LED mit 1.5V, grüne
und blaue mit etwa 4.0 - 4.5 V - immer konstant 30mA. Die gemessenen
Abweichungen lagen unter 1% (was nicht heißt, dass x Kopien der
Schaltung auf denselben Strom kommen). Je größer der Spannungsabfall
über den Regelwiderstand ist, desto stabiler der Strom. Widerstände mit
2% Toleranz und weniger sind auch nicht teuer. Zudem lässt sich in der
Schaltung locker auch ein Widerstandsnetzwerk für die Regelwiderstände
verwenden - spart Platz, Lötstellen, Fertigungstoleranzen und ist u.U.
billiger (www.segor.de hat da eine ganz gute Auswahl)

Statt den festen Spannungsabfall über die Z-Diode (oder der beiden
Silizium-Dioden) zu realisieren wollen wir noch versuchen einfach
mittels zweier LM-fragmichnicht zwei Spannungschienen aufzubauen
zwischen welchen der Regelbasisstrom fließen soll. Pro
Konstantstromquelle wird dann jeweils nur noch ein Transistor und ein
Regelwiderstand benötigt.

Was wir noch versuchen wollten ist zwischen dem Regeltransistor und der
LED eine Induktivität zum Glätten des Stromes einzusetzen (käme uns aber
recht teuer).

Wir sind selber noch am Tunen - 8 MHz wäre optimal, 4 MHz wäre in
Ordnung.

Ich komme selber eher aus der Mathematik/Informatik-Richtung. Meine
Elektronikkenntnisse sind maximal auf Hobby-Level - man verzeihe meine
nichttechnische Ausdrucksweise... aber es wird langsam ;)

Habe hier leider im Moment nichts, um das aufzuzeichnen, hoffe, es ist
trotzdem halbwegs verständlich - sonst melden...

Gruß

Kai

@ Kai Giebeler (runtimeterror)

>Wir schaffen im Moment halbwegs vernünftige Flanken und Gleichstrompegel
>bis etwa 1-2 MHz.

Wozu soll das gut sein? 1000Bilder pro Sekunde?

>(also mit PNP statt NPN). Die LED wird geschaltet indem sie über die
>Kollektor-Emitter-Strecke eines weiteren Transistors kurzgeschlossen
>wird. Das hat zwar den Nachteil, dass immer ein Strom fließt (Ökonomie),

Je eben. Völliger Nonsense.

>dafür aber immer derselbe Strom, was bei bis zu 8 MHz die Abstrahlung
>stark reduziert und die Stabilisierung der Eingangsspannung entlastet.

Käse. Das muss ein ordentliches netzteil abkönnen.

>Um die Basis des Schalttransistors schnell genug schalten zu können
>haben wir sie zunächst normal über einen Widerstand mit dem I/O des
>ATMega16 verbunden. Der Widerstand wird mit einem 10nF (oder 100nF??)
>Kondensator überbrückt. Das sorgt bei den Flanken für einen schnelleren

Viel zuviel!

>Schaltung auf denselben Strom kommen). Je größer der Spannungsabfall
>über den Regelwiderstand ist, desto stabiler der Strom. Widerstände mit

Sicher, aber die Energiebilanz geht in den Keller. Was bei einem Display
von DEM Kaliber nicht ganz nebensächlich ist.

>Konstantstromquelle wird dann jeweils nur noch ein Transistor und ein
>Regelwiderstand benötigt.

Schonmal was von ICs gehört? Siehe LED-Matrix.

>Was wir noch versuchen wollten ist zwischen dem Regeltransistor und der
>LED eine Induktivität zum Glätten des Stromes einzusetzen (käme uns aber
>recht teuer).

Unsinn.

>Wir sind selber noch am Tunen - 8 MHz wäre optimal, 4 MHz wäre in
>Ordnung.

Was 8 Mhz?

MFG
Falk

Hallo,

also wie ich das hier verstehe geht es nicht darum einen Strom auf einen
genau definierten Wert zu halten, sondern darum, dass alle LEDs gleich
hell leuchten, egal wie hell sie alle zusammen leuchten. Deshalb sollte
man normale Vorwiderstände verwenden und die Betriebsspannung der
gesamten Schaltung stabilisieren. Wichtig ist bei der Matrix, dass z. B.
an jeder Zeile ein Vorwiderstand angeschlossen ist und dann immer nur
eine Spalte gleichzeitig aktiviert wird. Der µC Kann um
Fertigungstoleranzen der LEDs auszugleichen die Einschaltzeiten
anpassen. Diese müssen in einer Tabelle gespeichert werden, in dieser
wir die Intensität (Strom, ED) jeder LED eingestellt und dadurch eine
gleichmäßige Helligkeit erreicht.

Klasse Beitrag Falk, echt tolle Leistung! Jetzt habe ich 'ne ganze Menge
gelernt und der Frank hat mit Sicherheit jetzt viele Infos mehr, die er
verwenden kann! Und ich dachte schon, ich hätte nicht viel Ahnung von
der Materie...

Unsere Schaltung funktioniert de facto, und so lange uns keiner eine
bessere präsentieren kann, bleiben wir auch dabei!

>>Wir schaffen im Moment halbwegs vernünftige Flanken und Gleichstrompegel
>>bis etwa 1-2 MHz.
>
> Wozu soll das gut sein? 1000Bilder pro Sekunde?

Kannst du mir mal sagen, wie du dir aus der obigen Frequenz 1000 Bilder
zusammenorakelst? Der Algorithmus reagiert zwar unterhalb von 100
Taktzyklen auf eine neue Farbinformation und schafft so über
Zeitdithering locker 160000 Frames pro Sekunde - braucht aber keine Sau,
kann unser USART-Master eh nicht und mit der obigen Frequenz hat das
schonmal gar nichts zu tun. Wir verwenden maximal 25 - 30 Bilder die
Sekunde bei einer Wiederholfrequenz von ca 122 Hz.


>>(also mit PNP statt NPN). Die LED wird geschaltet indem sie über die
>>Kollektor-Emitter-Strecke eines weiteren Transistors kurzgeschlossen
>>wird. Das hat zwar den Nachteil, dass immer ein Strom fließt (Ökonomie),
>
> Je eben. Völliger Nonsense.

Wenn man eine hohe Signalqualität und wenig Störungen will, muss man
irgendwo Abstriche machen - wir bauen das Ding nicht, um gegen die
Abholzung des Regenwaldes zu demonstrieren! Wenn das Panel im Schnitt
bei 75% Helligkeit arbeitet aber immer konstant für 100% Strom zieht
haben wir bei 60 W Gesamtleistung satte 15 W Verlust - das ist weniger
als mein Rechner im Standby zieht! Meine Deckenbeleuchtung zieht 200 W
und mein Rechner mit allen Bildschirmen 300 W... da lohnt es sich eher
zu optimieren!


>
>>dafür aber immer derselbe Strom, was bei bis zu 8 MHz die Abstrahlung
>>stark reduziert und die Stabilisierung der Eingangsspannung entlastet.
>
> Käse. Das muss ein ordentliches netzteil abkönnen.

Dem Netzteil ist das scheißegal - schonmal über 2 m-Kabel für die
Spannungsversorgung bei 8 MHz Störströmen nachgedacht?


>
>>Um die Basis des Schalttransistors schnell genug schalten zu können
>>haben wir sie zunächst normal über einen Widerstand mit dem I/O des
>>ATMega16 verbunden. Der Widerstand wird mit einem 10nF (oder 100nF??)
>>Kondensator überbrückt. Das sorgt bei den Flanken für einen schnelleren
>
> Viel zuviel!

Habe ich deinen Gegenvorschlag und die Begründung überlesen, oder ist
die in deinem komplexen Satzbau untergegangen? Der eingesetzte
Transistor erwärmt sich nicht merklich und die Basis- und
Kollektorströme sind im vom Datenblatt zulässigen Bereich. Die Signale
verändern sich bei längerer Betriebsdauer nicht. Warum sollten wir den
ändern?


>
>>Schaltung auf denselben Strom kommen). Je größer der Spannungsabfall
>>über den Regelwiderstand ist, desto stabiler der Strom. Widerstände mit
>
> Sicher, aber die Energiebilanz geht in den Keller. Was bei einem Display
> von DEM Kaliber nicht ganz nebensächlich ist.
>

Ich habe nicht geschrieben, dass er den größten käuflichen Widerstand
einbauen soll. Bei zu geringem Spannungsabfall bewirkt eine Änderung von
1 Ω schonmal mehrere mA Unterschied im Emitterstrom.


>>Konstantstromquelle wird dann jeweils nur noch ein Transistor und ein
>>Regelwiderstand benötigt.
>
> Schonmal was von ICs gehört? Siehe LED-Matrix.
>

Nie gehört! Wir haben zwar 15 IC-Hersteller wegen des Problems
angeschrieben, wussten aber eigentlich nicht, was ICs sind - danke für
den Hinweis! Nenne mir einen IC (nennen wir ihn LED-Treiber), der in der
Lage ist mehrere Common-Cathode-RGB-LEDs bei 30 mA per PWM in mindestens
8192 Helligkeitsstufen zu dimmen. Nur zur Info: Analog Devices,
Fairchild, Infineon, Intersil, Maxim, Micrel, Microchip, National
Semiconductor, NJR, NXP, Rohm, ST, Texas Instruments und Zetex konnten
mir kein Bauteil anbieten, das diese Anforderungen erfüllt! Einige haben
uns aber Angebote für ASICs gemacht. Schnell schaltende
Konstantstromquellen waren auch keine zu bekommen.

Die unter LED-Matrix angegebenen Treiber kommen aus den oben
genannten Gründen nicht in Frage. Die integrierten Lösungen wären
übrigens auch nicht wirklich billiger als unsere diskrete Schaltung -
zudem sind einige nicht einfach zu beschaffen. Dann löte ich halt was
mehr... wofür gibt's denn langweiliges Fernsehen.

>>Was wir noch versuchen wollten ist zwischen dem Regeltransistor und der
>>LED eine Induktivität zum Glätten des Stromes einzusetzen (käme uns aber
>>recht teuer).
>
> Unsinn.

Sag das Zetex... die haben das in der uns angebotenen Referenzschaltung
gemacht. Warum geht das nicht?

>
>>Wir sind selber noch am Tunen - 8 MHz wäre optimal, 4 MHz wäre in
>>Ordnung.
>
> Was 8 Mhz?
>

Jo... oder wie willst du 16 Bits Farbtiefe darstellen? Die Pegeldauer
des high-Impulses bei der untersten Helligkeit beträgt genau einen
Takt... das macht bei 14,7456 MHz eine equivalente Frequenz von 7,3728
MHz (Sorry, wir haben das Quarz für eine stabilere USART-Verbindung
geändert, daher nicht mehr ganz 8 MHz)

so... und jetzt zu den ernsthaften Gegenfragen...

Gruß

Kai

@Christian
Wir müssen für die hohe PWM-Auflösung den Strom in Größenordnungen von
100 ns schalten können. Zum Testen nehmen wir einfach ein 50%
Tastverhältnis, das Periodendauern in dieser Größenordnung hat. Mit der
Bildwiederholrate hat das nichts zu tun. (siehe Ausführung oben)

> Wie wird denn gemessen, dass die LED-s da "sauber strahlen" ?
Wir verlassen uns da auf eine (gefundene) Versuchsreihe, in der
Verzögerungen zwischen Strom und Leuchtintensität im ps-Bereich bei LEDs
gemessen wurden. Wir messen also nur den Strom so gut es geht und
hoffen, dass die sich nicht vermessen haben.

Ob die Intensität dann noch stimmt kann ich leider nicht sagen, aber uns
bleibt im Moment nichts andere übrig, als den Strom zu optimieren.

@Stefan
>Der µC Kann um
>Fertigungstoleranzen der LEDs auszugleichen die Einschaltzeiten
>anpassen. Diese müssen in einer Tabelle gespeichert werden, in dieser
>wir die Intensität (Strom, ED) jeder LED eingestellt und dadurch eine
>gleichmäßige Helligkeit erreicht.

Der Abgleich steht uns auch noch bevor :( - bei 16 Bits hat man da aber
noch gute Chancen. Ich hoffe nur, dass sich das
Strom/Helligkeits-Verhältnis nicht maßgeblich durch Erwärmung ändert.

@ Kai Giebeler (runtimeterror)

>Unsere Schaltung funktioniert de facto, und so lange uns keiner eine
>bessere präsentieren kann, bleiben wir auch dabei!

Du bist ja richtig kritikfähig . . .

>Kannst du mir mal sagen, wie du dir aus der obigen Frequenz 1000 Bilder
>zusammenorakelst?

Gar nicht, war einfach ein Schuss ins Blaue.

>schonmal gar nichts zu tun. Wir verwenden maximal 25 - 30 Bilder die
>Sekunde bei einer Wiederholfrequenz von ca 122 Hz.

Wozu dann 2 MHz Stromquellen?

>Wenn man eine hohe Signalqualität und wenig Störungen will, muss man
>irgendwo Abstriche machen - wir bauen das Ding nicht, um gegen die
>Abholzung des Regenwaldes zu demonstrieren!

Nöö, aber zur Demonstration von Engstirnigkeit und Lernresistenz.

> Wenn das Panel im Schnitt
>bei 75% Helligkeit arbeitet aber immer konstant für 100% Strom zieht
>haben wir bei 60 W Gesamtleistung satte 15 W Verlust - das ist weniger
>als mein Rechner im Standby zieht! Meine Deckenbeleuchtung zieht 200 W
>und mein Rechner mit allen Bildschirmen 300 W... da lohnt es sich eher
>zu optimieren!

Und ein Kraftwerk hat bei 1 GW auch nur 50% Wirkungsgrad, was man DA
alles optimieren kann. Oh mein Gott.

>Dem Netzteil ist das scheißegal - schonmal über 2 m-Kabel für die
>Spannungsversorgung bei 8 MHz Störströmen nachgedacht?

[ ] Du hast Ahnung von Baugruppendesign und EMV.

>Habe ich deinen Gegenvorschlag und die Begründung überlesen, oder ist
>die in deinem komplexen Satzbau untergegangen?

Wäre der nich sowieso Perlen vor die Säue, da eure Spitzenschaltung ja
sowieso Spitzenmässig läuft?

> Der eingesetzte
>Transistor erwärmt sich nicht merklich und die Basis- und
>Kollektorströme sind im vom Datenblatt zulässigen Bereich. Die Signale
>verändern sich bei längerer Betriebsdauer nicht. Warum sollten wir den
>ändern?

Stimmt, einfach immer weiter, nicht nachdenken, das tut weh.

>den Hinweis! Nenne mir einen IC (nennen wir ihn LED-Treiber), der in der
>Lage ist mehrere Common-Cathode-RGB-LEDs bei 30 mA per PWM in mindestens
>8192 Helligkeitsstufen zu dimmen. Nur zur Info: Analog Devices,
>Fairchild, Infineon, Intersil, Maxim, Micrel, Microchip, National
>Semiconductor, NJR, NXP, Rohm, ST, Texas Instruments und Zetex konnten
>mir kein Bauteil anbieten, das diese Anforderungen erfüllt! Einige haben
>uns aber Angebote für ASICs gemacht.

Ihr seid mir ein paar Strategen. Es gibt ja auch gar keine Common Anode
RGB-LEDs. Wäre auch völliger Unsinn, VORHER mal die kritischen
Komponenten gegeneinander zu prüfen.

> Schnell schaltende
>Konstantstromquellen waren auch keine zu bekommen.

Selten so gelacht.

>>Was wir noch versuchen wollten ist zwischen dem Regeltransistor und der
>>LED eine Induktivität zum Glätten des Stromes einzusetzen (käme uns aber
>>recht teuer).
>
> Unsinn.

>Sag das Zetex... die haben das in der uns angebotenen Referenzschaltung
>gemacht. Warum geht das nicht?

Weil die Induktivität dem Regeltransistor in Handwerk pfuscht. Bei
richtiger Dimensionierung (tm) ist so eine Stromquelle schon SEHR gut,
der Strom SEHR konstant, auch beim schalten. Im schlimmsten Fall fängt
man sich duch die Spule ZUSÄTZLICHE Schingungen ein, im besten Fall ist
die Spule wirkungslos.

>Jo... oder wie willst du 16 Bits Farbtiefe darstellen? Die Pegeldauer

;-) Klar, weil ein RGD-LED Display auch 16 Bit pro Farbkanal braucht.
Oh Mann, man merkt mal wieder DEUTLCIH, was passiert, wenn Leute mit
Halbwissen sowas anpacken.

>des high-Impulses bei der untersten Helligkeit beträgt genau einen
>Takt... das macht bei 14,7456 MHz eine equivalente Frequenz von 7,3728
>MHz (Sorry, wir haben das Quarz für eine stabilere USART-Verbindung
>geändert, daher nicht mehr ganz 8 MHz)

Tja, PWM ist nicht alles. Es gibt auch noch Pulsdichtemodulation.

>Wir müssen für die hohe PWM-Auflösung den Strom in Größenordnungen von
>100 ns schalten können.

Schafft jede halbwegs gescheit dimensionierte Stromquelle SPIELEND!

>Der Abgleich steht uns auch noch bevor :( - bei 16 Bits hat man da aber

Akademischer Unsinn.

Mfg
Falk

@Falk
Deine "alles scheiße"-Mentalität hilft mir keinen Deut weiter. Das ist
typisch Deutschland: "Alles ist scheiße, aber mir fällt auch nichts
Besseres ein".

Ich gehe jetzt mal nur auf die halbwegs konstruktiven Beiträge ein:

> Weil die Induktivität dem Regeltransistor in Handwerk pfuscht. Bei
> richtiger Dimensionierung (tm) ist so eine Stromquelle schon SEHR gut,
> der Strom SEHR konstant, auch beim schalten. Im schlimmsten Fall fängt
> man sich duch die Spule ZUSÄTZLICHE Schingungen ein, im besten Fall ist
> die Spule wirkungslos.

Danke für den Hinweis, werden beim Testen mal ein Auge drauf haben. Wär
mir aus Kostengründen auch ganz recht, wenn das nichts bringen würde. Im
Moment haben wir durch die langen Strippen auf dem Experimentierboard
schon genug Störungen :(


>>schonmal gar nichts zu tun. Wir verwenden maximal 25 - 30 Bilder die
>>Sekunde bei einer Wiederholfrequenz von ca 122 Hz.
>Wozu dann 2 MHz Stromquellen?

also:
14,7456 MHz Quarz am AVR
2-fach-Multiplex-Betrieb
16-Bit Farbtiefe (65536 Timeslots damit man ohne Timedithering arbeiten
kann, was bei unserer Bildwiederholrate ein sichtbares Flimmern
verursachen würde)
Refreshrate = 14.745.600 Hz  2  65536 = 112,5 Hz
(Die oben angegebenen 122 Hz wären bei 16 MHz gewesen)

112,5 Refreshes pro Sekunde ist ok, damit es nicht flimmert.
Um diese Rate zu erreichen muss ich allerdings in der Lage sein die LED
für die Dauer eines einzelnen Taktes einzuschalten:
1 / 14.745.600 Hz ~= 68 ns
Um das zu testen schalten wir in jedem Takt den Pegel um, was nunmal in
einer Frequenz von 7,3728 MHz resultiert. Das ist leichter zu testen als
alle 65536 Takte einen Takt lang den I/O auf high zu ziehen. Diese
Frequenz sollte die Stromquelle ohne großartige Überschwinger oder
Glättung verkraften können.


>Ihr seid mir ein paar Strategen. Es gibt ja auch gar keine Common Anode
>RGB-LEDs. Wäre auch völliger Unsinn, VORHER mal die kritischen
>Komponenten gegeneinander zu prüfen.

Nenne mir eine Common Anode-RGB LED mit einem Streuwinkel von min 120°,
die es mit 800, 2000 und 650 mlm aufnehmen kann und nicht mehr als 0,70
EUR kostet und einen vernünftigen Weißpunkt bei den typical-Werten hat.
Ich habe mit meinem Halbwissen und als Privatperson leider keine finden
können... für dich scheint das ja kein Problem zu sein.
Die hier gilt es zu toppen (das Datenblatt ist scheiße, ich weiß -
billig Fernost halt): http://www.dotlight.de/datasheets/LL-U49RGB1C.pdf

Selbst für die Common-Anode-Fraktion ist das Angebot an gut verfügbaren
Treibern mit der gewünschten Charakteristik nicht sehr groß. Die meisten
kämen uns immer noch teurer als die diskrete Schaltung. Wir zahlen im
Moment 4,50 EUR pro 60 LED-Kanäle.

>> Schnell schaltende
>>Konstantstromquellen waren auch keine zu bekommen.
> Selten so gelacht.

Hör mal kurz auf zu lachen und nenne mir eine...


>>Jo... oder wie willst du 16 Bits Farbtiefe darstellen? Die Pegeldauer
>;-) Klar, weil ein RGD-LED Display auch 16 Bit pro Farbkanal braucht.
>Oh Mann, man merkt mal wieder DEUTLCIH, was passiert, wenn Leute mit
>Halbwissen sowas anpacken.

Der Unterschied zwischen einem Duty-Cycle von 0/65536, 1/65536 und
2/65536 war bei abgedunkelter Umgebung bei einer popels-LED locker mit
bloßem Auge zu sehen. Ist ja auch logisch: (1 / 65536) ^ (1 / 2,2) * 256
gibt immerhin 1,66 Farbabstufungen nach einer VGA-Gamma-Korrektur bei
8-Bit Farbtiefe.
Warum sollte ich mit der Farbtiefe runtergehen, wenn ich mit der
Qualität schon unter einem normalen VGA-Bildschirm bei 8 Bit liege?

>Tja, PWM ist nicht alles. Es gibt auch noch Pulsdichtemodulation.
Bei 16 Treffern in Google und 0 Treffern hier im Forum wundert mich
nicht, warum ich davon noch nichts gehört habe... eine Beschreibung habe
ich auch auf die Schnelle nicht gefunden. Beschreib mal, wie das die
Probleme lösen soll. Wir führen im Moment die PWM für 60 LED-Kanäle bei
16-Bit Farbtiefe auf einem Mega16 in Software durch. Die
Pulsdichtemodulation sollte das an Qualität und Leistung dann ja
überbieten können, wenn die für den Fall besser geeignet ist, oder?

>Schafft jede halbwegs gescheit dimensionierte Stromquelle SPIELEND!
Schaltung, IC, Link, Buchtipp? Irgendwas Verwertbares?


>>Unsere Schaltung funktioniert de facto, und so lange uns keiner eine
>>bessere präsentieren kann, bleiben wir auch dabei!
>Du bist ja richtig kritikfähig . . .

Was soll ich machen? Die Schaltung einstampfen, weil irgendwer
dahergelaufen kommt und behauptet die ist doof und keine bessere
anbieten kann? Sobald du einen verwertbaren Hinweis gibtst baue ich die
Schaltung sofort um und teste, ob die Ergebnisse besser werden!

Ich weiß nicht, warum in diesem Forum immer sofort der Tonfall total
entgleisen muss, wenn jemand seine Erfahrungen oder Probleme schildert.
Ich habe nur unsere Schaltung vorgestellt, weil ich weiß, dass sie
weitgehend das im Thread geschilderte Problem lösen kann. Ich habe keine
verwertbare Info gefunden, die du dem Originalautor mitgegeben hättest,
außer dass du mit allem grundlos nicht einverstanden bist.

@ Christian
>Bei LWL-Strecken werden Dioden sogar schneller ON/OFF geschaltet, ;-)
hmm... stimmt auffallend :)

>Ich denke da u.a. an parasitäre C--s, die ja bei hohen Freq.
>deutlich "wirken".
Jo... tun sie :( wir messen derzeit nach Möglichkeit über einen
Messvorwiderstand liefert auf jeden Fall bessere Ergebnisse als
irgendwas über die LED zu messen.

>Und dann die Helligkeit messen: analog, per Film.
Gefällt mir... am Besten noch ein paar Referenzhelligkeiten rein
(geringe PWM-Geschwindigkeiten 25%, 50%, 75% oder so). LEDs am besten
auf eine diffuse Mattscheibe scheinen lassen... dann kann man länger
belichten ohne Clipping. Werd's bei der nächsten Session mal anbringen.

>Gruß und viel Erfolg!
>Würde mich freuen - vom Projekt wieder etwas zu höhren/lesen/
>Foto sehen, ....

Danke! Fotos gibt's ein paar (uralte :( ) auf unserer Projektseite. Wir
müssen uns dringend mal Zeit nehmen das ganze Filmmaterial online zu
stellen - das lineare Fading ist echt gut geworden.

Der neue Algorithmus hat leider höhere Anforderungen an die Schaltung,
weshalb wir immer noch einiges zu optimieren haben.

Gruß und schönen Abend noch

Kai

Danke dir... ich erinnere mich - habe ich doch schonmal gesehen ;)

Sehe aber leider nicht, was das an den timings ändern soll... um bei
einer niedrigeren Pulsdauer denselben Duty-Cycle zu erzeugen muss ich
selben Maße die Abstände zwischen den Pulsen vergrößern (dasselbe
Dilemma wie bei der PWM).

Zudem kriege ich dann Probleme mit dem Multiplexing, da die Zeitfenster
prinzipbedingt nicht mehr gleich lang sind - das erschwert
wahrscheinlich die Umsetzung in der Software enorm :(

Mal rechnen:
Duty-Cycle in Abhängigkeit der linearen Helligkeitswahrnehmung:
D(x) = x ^ 2,2
Bei 8 Bits Farbtiefe (Farbindex n):
D(n) = (n / 255) ^ 2,2
Mittlerer Abstand zweier Pulse der Länge d:
H(n) = d / ((n / 255) ^ 2,2)
Mittlerer Abstand zweier Pulse bei der untersten Helligkeitsstufe:
H(1) = d / ((1 / 255) ^ 2,2)
H(1) = d * 196965
Setzen wir als d die geringste mögliche Pulsdauer ein (1 Takt / 16000000
Hz = 62,5 ns) erhalten wir einen Pulsabstand von 196965 Taktzyklen, was
bei 16 MHz einer Refreshrate von gerade noch ausreichenden 81 Hz
(16000000 Hz / 196965) entspricht. Wenn ich jetzt noch das Multiplexing
dazunehme lande ich bei einem augenkrebserregenden Flimmern von 40 Hz ;)

Der Vorteil von dem Verfahren ist mit Sicherheit die mögliche
Feinabstimmung im unteren Bereich, aber ich denke in Software kann ich
da beim AVR nicht viel reißen - schon gar nicht für mehrere Kanäle
gleichzeitig. Die Anforderungen bleiben aber auch hier dieselben: Die
LED muss mit Pulsdauern in der Größenordnung 100 ns geschaltet werden.
Längere Pulsdauern erwirken niedrigere Refreshraten -> Flimmern

Ich schau trotzdem mal, ob sich daraus was basteln lässt.

Danke für den Hinweis Falk
Danke für den Link helmi

Bis denne...

@ Kai Giebeler (runtimeterror)

>Deine "alles scheiße"-Mentalität hilft mir keinen Deut weiter. Das ist
>typisch Deutschland: "Alles ist scheiße, aber mir fällt auch nichts
>Besseres ein".

Erzähl keine Märchen. Nutze deine Energie lieber, um mal die Materie in
Internet gescheit zu recherchieren. Ich werde nicht jedes Mal alles
wiedervom Urschleim vorkauen. Dazu gibt es U.a. Wiki-Artikel
LED-Matrix

Der ist von mir. Sicher nicht das Nonplusultra, aber ein guter Ansatz.

>Moment haben wir durch die langen Strippen auf dem Experimentierboard
>schon genug Störungen :(

Tja, solche "mal fix was verkabeln" "Lösungen" rächen sich nur
allzuschnell. Erlebt man auch im professionellem Umfeld immer wieder.

>112,5 Refreshes pro Sekunde ist ok, damit es nicht flimmert.

Also 16 Bit PWM bei 112 Hz.

>Diese
>Frequenz sollte die Stromquelle ohne großartige Überschwinger oder
>Glättung verkraften können.

Also Schaltzeiten von ca. 20ns oder besser. Machbar. Enspricht etwa 15
MHz.

>Nenne mir eine Common Anode-RGB LED mit einem Streuwinkel von min 120°,
>die es mit 800, 2000 und 650 mlm aufnehmen kann und nicht mehr als 0,70
>EUR kostet und einen vernünftigen Weißpunkt bei den typical-Werten hat.
>Ich habe mit meinem Halbwissen und als Privatperson leider keine finden
>können... für dich scheint das ja kein Problem zu sein.

Ihr seid nicht die ersten, die sowas bauen wollen. LED Displays gibts
mittlerweile wie Sand am Meer. OK, die Verfügbarkeit für Privatpersonen
ist möglicherweise ein Problem.

>kämen uns immer noch teurer als die diskrete Schaltung. Wir zahlen im
>Moment 4,50 EUR pro 60 LED-Kanäle.

Das ist doch spottbillig. Problem gelöst.

>Der Unterschied zwischen einem Duty-Cycle von 0/65536, 1/65536 und
>2/65536 war bei abgedunkelter Umgebung bei einer popels-LED locker mit
>bloßem Auge zu sehen. Ist ja auch logisch: (1 / 65536) ^ (1 / 2,2) * 256
>gibt immerhin 1,66 Farbabstufungen nach einer VGA-Gamma-Korrektur bei
>8-Bit Farbtiefe.

Und wer bitteschön soll das bei normalen/hellen Umgebungslicht sehen?

>Warum sollte ich mit der Farbtiefe runtergehen, wenn ich mit der
>Qualität schon unter einem normalen VGA-Bildschirm bei 8 Bit liege?

Weil es akademische Augenwischerei ist.

>nicht, warum ich davon noch nichts gehört habe... eine Beschreibung habe
>ich auch auf die Schnelle nicht gefunden. Beschreib mal, wie das die

Was schonmal einer der grosse Irrtümer der Generation Google ist. "kann
ich schnell mit Google nicht finden, gibts also nicht". Naja.

>Probleme lösen soll. Wir führen im Moment die PWM für 60 LED-Kanäle bei
>16-Bit Farbtiefe auf einem Mega16 in Software durch.

Wirklich? Da würde mich schon mal interessieren? Kann ich mir schwer
vorstellen.

>überbieten können, wenn die für den Fall besser geeignet ist, oder?

Ist sie, aber sinnvoll nur mit CPLD/FPGA realisierbar.

>>Schafft jede halbwegs gescheit dimensionierte Stromquelle SPIELEND!

>Schaltung, IC, Link, Buchtipp? Irgendwas Verwertbares?

Klassiker Tietze Schenk. Genauer hab ichs jetzt nicht parat.

>Was soll ich machen? Die Schaltung einstampfen, weil irgendwer
>dahergelaufen kommt und behauptet die ist doof und keine bessere
>anbieten kann?

Erstmal locker bleiben und einfach in die Diskussion pro/kontra
einsteigen.

>Ich weiß nicht, warum in diesem Forum immer sofort der Tonfall total
>entgleisen muss, wenn jemand seine Erfahrungen oder Probleme schildert.

Die Frage sollltes vielleicht du dir auch mal stellen.

>>Bei LWL-Strecken werden Dioden sogar schneller ON/OFF geschaltet, ;-)
>hmm... stimmt auffallend :)

Nundass die "etwas" kleiner sind, und damit ganz andere parasitätre
Kapazitäten haben.

>Jo... tun sie :( wir messen derzeit nach Möglichkeit über einen
>Messvorwiderstand liefert auf jeden Fall bessere Ergebnisse als
>irgendwas über die LED zu messen.

Was ja allgemein wenig sinnvoll ist, bei einer exponentiellen Kennlinie.

MFg
Falk

> Erzähl keine Märchen. Nutze deine Energie lieber, um mal die Materie in
> Internet gescheit zu recherchieren. Ich werde nicht jedes Mal alles
> wiedervom Urschleim vorkauen. Dazu gibt es U.a. Wiki-Artikel
> LED-Matrix
>
> Der ist von mir. Sicher nicht das Nonplusultra, aber ein guter Ansatz.

Der Artikel ist definitiv für den Einstieg in die Materie gut geeignet.
Ich habe mich nach gut einem Jahr Recherche auch etwas geärgert, dass
wir keine Common Anode-LEDs gekauft haben - wir hätten dann ein etwas
breiteres Angebot an integrierten Treibern gehabt. Jetzt habe ich die
Dinger hier liegen und möchte die verständlicher Weise auch verwenden.
Auf der anderen Seite habe ich auch im Nachhinein keine erschwinglichen
Common Anode LEDs in der gewünschten Leistungsklasse gefunden - wenn ich
doch noch welche finde kann ich die vorhandenen im 100er-Pack bei eBay
verhökern - sollte bei +-0 rauskommen.
Die von dir im Artikel erwähnten Treiber kenne ich, sind aber für
unseren Anwendungsfall leider nicht geeignet.

> Tja, solche "mal fix was verkabeln" "Lösungen" rächen sich nur
> allzuschnell. Erlebt man auch im professionellem Umfeld immer wieder.
>

Bei den 100 Schaltungen, die wir bislang aufgebaut haben hätte sich das
Ätzen nicht wirklich gelohnt - steht demnächst aber an.

> Also 16 Bit PWM bei 112 Hz.

jo - könnten ohne Multiplex natürlich auf's Doppelte, oder halt die
Pulsdauer zu Gunsten der Signalqualität verdoppeln.

>>kämen uns immer noch teurer als die diskrete Schaltung. Wir zahlen im
>>Moment 4,50 EUR pro 60 LED-Kanäle.
>
> Das ist doch spottbillig. Problem gelöst.

Mir wär was Integriertes natürlich auch Recht - auch wenn's etwas teurer
werden sollte. Ich möchte die Signalqualität zwischen 3 - 7 MHz noch
gerne was besser haben... deshalb bin ich immer noch auf der Suche nach
Tipps und Tricks.


> Und wer bitteschön soll das bei normalen/hellen Umgebungslicht sehen?

Unsere Anwendung wird ja nicht bei normalem Umgebungslicht betrieben.

>>Warum sollte ich mit der Farbtiefe runtergehen, wenn ich mit der
>>Qualität schon unter einem normalen VGA-Bildschirm bei 8 Bit liege?
>
> Weil es akademische Augenwischerei ist.

na ja... lineares Dimmen bei 8 Bits ist auch nicht das Gelbe vom Ei.
Pastellfarben lassen sich damit kaum abbilden und langsames Überblenden
sieht meiner Meinung nach auch ziemlich schrecklich aus - das fängt
wegen der groben Abstufungen im unteren Bereich tierisch an zu zittern.
Die ganze Rumrechnerei vereinfacht uns lediglich die Abstimmung.


> Was schonmal einer der grosse Irrtümer der Generation Google ist. "kann
> ich schnell mit Google nicht finden, gibts also nicht". Naja.

Sagte ja nur, dass ich nichts auf die Schnelle gefunden habe, nicht dass
ich aufhöre zu suchen...

>>Probleme lösen soll. Wir führen im Moment die PWM für 60 LED-Kanäle bei
>>16-Bit Farbtiefe auf einem Mega16 in Software durch.
>
> Wirklich? Da würde mich schon mal interessieren? Kann ich mir schwer
> vorstellen.

Warum nicht? Für mehr Kanäle sind leider keine I/Os mehr frei und bei
mehr Multiplex-Stufen reicht die Taktung leider nicht mehr für die 16
Bits (UND ich habe zu wenig I/Os ;) ). Außerdem komme ich dann mit der
USART-Fütterung nicht mehr gut hinterher - ich habe zwar noch gut 40%
Rechenleistung übrig, aber ziemlich ungleich verteilt.
Ist zugegebenermaßen keine reine PWM - eher 'ne Kreuzung aus PWM und
Pulsdichtemodulation, aber bei dem Algorithmus mit der reinen PWM hatte
ich keine Rechenzeit mehr für's USART übrig gehabt und die kürzeste
Pulsdauer war mir mit 4 TZ zu hoch.
Ich bin gerade nochmal bei den AVRs mit mehr I/Os am schauen... aus dem
ATmega2560 (oder ATmega1280 oder ATmega640) ließen sich locker 144
Kanäle (48 RGB-LEDs) rauskitzeln und ich hätte noch satte 12 Bits für
eine parallele Anbindung (oder SPI oder USART oder TWI) frei und der
Code wäre was einfacher/ordentlicher... käme mich leider deutlich
teurer, da die nicht ganz billig sind - die Schaltung wäre dieselbe...
nur halt 2,4 mal so groß ;)
Bei dem Preis wären auch FPGAs wieder im Rennen.

> Ist sie, aber sinnvoll nur mit CPLD/FPGA realisierbar.

FPGA bin ich schon länger am überlegen - ich wollte mich im ersten
Projekt allerdings nicht in noch ein neues Thema einarbeiten. Bin ja
auch erstmal mit der Controllerlösung zufrieden - die Schaltung ist im
Moment der optimierungswürdigere Kandidat.
FPGA ist mit Sicherheit die schönere Lösung - der AVR tut mir ja schon
fast leid, dass der keine sinnvollere Tätigkeit aufnehmen darf, aber da
muss er jetzt durch ;)

> Klassiker Tietze Schenk. Genauer hab ichs jetzt nicht parat.

Merci! Wird sich schon finden.

>>>Bei LWL-Strecken werden Dioden sogar schneller ON/OFF geschaltet, ;-)
>
> Nundass die "etwas" kleiner sind, und damit ganz andere parasitätre
> Kapazitäten haben.

Kennst du eine halbwegs zuverlässige Möglichkeit die parasitären
Kapazitäten (vermutlich die vom pn-Übergang) mit Hausmitteln (30 MHz
analog-Ozsi, gutes Multimeter mit Kapazitätsmessung) zu ermitteln? Würde
aus dem Bauch heraus versuchen beim Schalten die Auf- und Entladekurve
über den Vorwiderstand der LED zu interpretieren, denke aber, das Oszi
ist dann schon arg am Limit.


>
>>Jo... tun sie :( wir messen derzeit nach Möglichkeit über einen
>>Messvorwiderstand liefert auf jeden Fall bessere Ergebnisse als
>>irgendwas über die LED zu messen.
>
> Was ja allgemein wenig sinnvoll ist, bei einer exponentiellen Kennlinie.

Wenn ich die LED digital schalte, kann anhand der abfallenden Spannung
auch feststellen, ob der Strom korrekt ist - das Verhältnis muss halt
einmal für die LED ermittelt werden. Mit der exponentiellen
Strom/Spannung-Kennlinie habe ich dann ja nichts mehr zu tun. Ich denke
das Problem dabei sind eher die von dir beschriebenen Kapazitäten, die
beim Schalten die Messung unbrauchbar machen.

Im Moment versuchen wir die Schaltung so auszulegen, dass die Helligkeit
bei einem 50% Tastverhältnis unabhängig von der Frequenz konstant bleibt
- solange das bei allen drei Farbkanälen gegeben ist, ist mir der
Stromverlauf fast egal. Ab 3 MHz steigt unser Frequenzgenerator
allerdings aus, weshalb wir die Schaltung darüber hinaus noch nicht gut
getestet haben... kommt Zeit, kommt MHz...

Gruß uns so

Kai

@  Kai Giebeler (runtimeterror)

>Bei den 100 Schaltungen, die wir bislang aufgebaut haben hätte sich das
>Ätzen nicht wirklich gelohnt - steht demnächst aber an.

Bei 100!! loht sich ätzen nicht? Hmmm. Ausserdem baut man ja
sinnvolerweise erstmal ein oder zwei Prototypen, optimiert die, und baut
dann grössere Stückzahlen.

>werden sollte. Ich möchte die Signalqualität zwischen 3 - 7 MHz noch
>gerne was besser haben... deshalb bin ich immer noch auf der Suche nach
>Tipps und Tricks.

In welcher Richtung? Wie die Stromquelle schneller gemacht werden kann?
Poste mal deine aktuelle Schaltung.

>> Und wer bitteschön soll das bei normalen/hellen Umgebungslicht sehen?
>Unsere Anwendung wird ja nicht bei normalem Umgebungslicht betrieben.

Dennoch hab ich da meine Zweifel, dass es auch dann notwendig ist, mit
16 Bit zu arbeiten. Egal.

>na ja... lineares Dimmen bei 8 Bits ist auch nicht das Gelbe vom Ei.

Man dimmt ja auch NICHTlinear. Du hast ja selber den Kommentar zum
LED-Fading geschrieben.

>Pastellfarben lassen sich damit kaum abbilden

Naja, das ist na nun auch die Creme de la creme. Ob man das ohne
gescheite Messtechnik und Kalibrierung sowieso halbwegs hinbekommt?

> und langsames Überblenden
> sieht meiner Meinung nach auch ziemlich schrecklich aus

Dann halt bissel schneller überblenden, heute hat doch eh keiner mehr
Zeit ;-)

>Ist zugegebenermaßen keine reine PWM - eher 'ne Kreuzung aus PWM und
>Pulsdichtemodulation, aber bei dem Algorithmus mit der reinen PWM hatte
>ich keine Rechenzeit mehr für's USART übrig gehabt und die kürzeste
>Pulsdauer war mir mit 4 TZ zu hoch.

Nochmal, auf EINEM ATmega16 werden für SECHZIG Kanäle 16 Bit PWMs
generiert? Mit 14 MHz PWM-Takt. Kann ich mir irgendwie schwer
vorstellen. Siehe Soft-PWM, ist auch von mir.

>Ich bin gerade nochmal bei den AVRs mit mehr I/Os am schauen... aus dem
>ATmega2560 (oder ATmega1280 oder ATmega640) ließen sich locker 144
>Kanäle (48 RGB-LEDs) rauskitzeln und ich hätte noch satte 12 Bits für
>eine parallele Anbindung (oder SPI oder USART oder TWI) frei und der

Ich glaube die Pins sind das kleinere Problem, eher die Rechenzeit. ich
würde da auf eine AVR+CPLD Kombination gehen, oder gleich alles in einem
FPGA.

>Kennst du eine halbwegs zuverlässige Möglichkeit die parasitären
>Kapazitäten (vermutlich die vom pn-Übergang) mit Hausmitteln (30 MHz
>analog-Ozsi, gutes Multimeter mit Kapazitätsmessung) zu ermitteln? Würde
>aus dem Bauch heraus versuchen beim Schalten die Auf- und Entladekurve
>über den Vorwiderstand der LED zu interpretieren, denke aber, das Oszi
>ist dann schon arg am Limit.

Naja, für deine Anwendung reicht das 30 MHz Oszi. Der Ansatz ist so
erstmal OK. Man sollte nur mir relativ geringen Spannungen und damit
niedrigen Vorwiderständen arbeiten (100 Ohm in etwa).

>Wenn ich die LED digital schalte, kann anhand der abfallenden Spannung
>auch feststellen, ob der Strom korrekt ist - das Verhältnis muss halt
>einmal für die LED ermittelt werden. Mit der exponentiellen

Nicht wirklich. Das kann man vielleicht für EINE LED bei halbwegs
konstanter Temperatur machen (was bei Pulsbetrieb bisweilen gar nicht so
einfach ist), aber alles andere ist wildestes Schätzen.

>Strom/Spannung-Kennlinie habe ich dann ja nichts mehr zu tun. Ich denke
>das Problem dabei sind eher die von dir beschriebenen Kapazitäten, die
>beim Schalten die Messung unbrauchbar machen.

;-)
Die Kapazitäten habens dir wohl angetan, was? Keine Bange, jeder 0815
10:1 Tastkopf ist dafür ausreichend.

MfG
Falk

Moin oder so...

> Bei 100!! loht sich ätzen nicht? Hmmm. Ausserdem baut man ja
> sinnvolerweise erstmal ein oder zwei Prototypen, optimiert die, und baut
> dann grössere Stückzahlen.

Missverständnis. Wir haben bislang eine gute Menge unterschiedlichster
Schaltungen aufgebaut um in die Materie reinzukommen - dafür jedesmal
eine neue Platte zu ätzen wäre ein wenig unökonomisch. Die großen
Stückzahlen folgen natürlich auf print, sobald wir einen
funktionierenden Prototypen haben.

> In welcher Richtung? Wie die Stromquelle schneller gemacht werden kann?
> Poste mal deine aktuelle Schaltung.

Ich denke, die Stromquelle läuft trotz diskretem Aufbau extrem stabil...
mit dem Schalten der LEDs tun wir uns allerdings schwer... bei den
meisten Schaltungen, die wir ausprobiert haben war die LED bei gut 200
kHz aus :( - da fehlen uns wahrscheinlich ein paar Basics.
Ich schau mal, ob ich heute noch die aktuelle Schaltung gepinselt
kriege...

> Dennoch hab ich da meine Zweifel, dass es auch dann notwendig ist, mit
> 16 Bit zu arbeiten. Egal.

Bei der unfassbar hohen Qualität der LEDs Ironie brauchen wir die
Genauigkeit um eine Per-Pixel-Korrektur durchführen zu können. Die
sonstigen Qualitätsansprüche lassen wir mal unter Perfektionismus,
persönliche Vorliebe und akademische Pedanterie fallen ;)


> Man dimmt ja auch NICHTlinear. Du hast ja selber den Kommentar zum
> LED-Fading geschrieben.

Wenn ich nicht linear dimme, brauch ich im unteren Bereich zwangsläufig
eine höhere Präzision. Da der Controller die 16 Bits ganz gut schafft
(und sonst eh nichts Sinnvolles zu tun kriegt) würde ich die halt ganz
gerne nach Möglichkeit nutzen.

> Nochmal, auf EINEM ATmega16 werden für SECHZIG Kanäle 16 Bit PWMs
> generiert? Mit 14 MHz PWM-Takt. Kann ich mir irgendwie schwer
> vorstellen.

Hmm... passt aber wunderbar und läuft auch schon :)
Die größere Schwierigkeit war eigentlich den USART oft genug zu pollen -
bei Interrupts riskiere ich durch die Unterbrechung ein Flimmern in den
unteren Helligkeitsbereichen.

> Ich glaube die Pins sind das kleinere Problem, eher die Rechenzeit.

Hab's eben nochmal überschlagen: die Rechenzeit sollte noch ganz gut
reichen, aber für die Fütterung von außen muss ein dedizierter
Controller her, der on demand die Daten liefert, wenn der PWM-Controller
signalisiert, dass er Zeit hat. (Irgendwie sind das zu viele Kommas...)

Gruß aus Köln

Kai

@ Kai Giebeler (runtimeterror)

>Missverständnis. Wir haben bislang eine gute Menge unterschiedlichster
>Schaltungen aufgebaut um in die Materie reinzukommen - dafür jedesmal
>eine neue Platte zu ätzen wäre ein wenig unökonomisch.

Ihr habt schon 100!!! verschiede Testplatinen gebaut? WOW!

>Ich denke, die Stromquelle läuft trotz diskretem Aufbau extrem stabil...

Denkst du! ;-) WEISST du es auch?

>sonstigen Qualitätsansprüche lassen wir mal unter Perfektionismus,
>persönliche Vorliebe und akademische Pedanterie fallen ;)

Amen.

>> Nochmal, auf EINEM ATmega16 werden für SECHZIG Kanäle 16 Bit PWMs
>> generiert? Mit 14 MHz PWM-Takt. Kann ich mir irgendwie schwer
>> vorstellen.

>Hmm... passt aber wunderbar und läuft auch schon :)

Zeig mal den Quelltext. Das glaube ich erst, wenn ich es gesehen habe.

MfG
Falk

Ach ja... ein bisschen was zum Gucken (nichts Weltbewegendes - die
aktuellen Videos sind noch nicht online)

Lineares Ausblenden (Gamma = 2.0)
http://youtube.com/watch?v=KzTjv1ayg28

Die Matrix in Aktion (alter Algorithmus)
http://youtube.com/watch?v=iR2uB8KDMnw

Mehr (nicht ganz so aktuelle) Infos gibt's auf
http://chamaeleon.tothecore.de

So... besser spät als nie.

>Zeig mal den Quelltext. Das glaube ich erst, wenn ich es gesehen habe.
hehe... hatte ich schon fast drauf gewartet. In dem Code steckt
allerdings recht viel Arbeit drin und wir wissen noch nicht, ob wir den
kommerziell nutzen wollen - ich denke du verstehst das. Falls wir den
offenlegen, stelle ich den Code inklusive Doku hier ins Wiki ein - wenn
ich dich anderweitig überzeugen kann, schlag was vor ;)

Die Schaltung ist natürlich kein Geheimnis und als zeitgenössische
Kugelschreiberillustration angehängt (sorry, ging gerade schneller). Die
Schaltung ist in genau dieser Form noch nicht getestet.

Gruß und schönen Abend noch

Kai

@ Kai Giebeler (runtimeterror)

>hehe... hatte ich schon fast drauf gewartet. In dem Code steckt
>allerdings recht viel Arbeit drin und wir wissen noch nicht, ob wir den
>kommerziell nutzen wollen - ich denke du verstehst das.

Sicher.

>offenlegen, stelle ich den Code inklusive Doku hier ins Wiki ein - wenn
>ich dich anderweitig überzeugen kann, schlag was vor ;)

Wüsste nicht wie. Meine Zweifel an 60! (sechzig) 16 Bit PWM-Kanälen auf
EINEM Mega16 beleiben bestehen. Ist aber zweitrangig.

>Schaltung ist in genau dieser Form noch nicht getestet.

???
Ausserdem fehlen die Bauteilwerte. Ergänze mal.

MFG
Falk

@ JensG (Gast)

>Auch würde ich den C an der Basis nur mit ein paar pF oder ein paar 10pF
>bemaßen

Falsche Dimensionierung. Werte zwischn 100pF und 1nF sind hier sinnvoll.

> - größere Werte belasten nur sinnlos den Treiber und die Basis
>(vor allem bei höheren Frequenzen),

Ja.

> und haben sicherlich sonst keinen sinnvollen Effekt.

Doch. Sie sollen nämlich die Basis beim H->L Übergang für ein paar
Dutzend ns ins negative ziehen, um die Ladungsträger schneller
auszuräumen. 10pF sind da definitiv zu wenig.

MFG
Falk

Sorry wegen der fehlenden Werte:
- Vcc = 8 V
- Vcc2 = 5 V
- Ired = Igreen = Iblue = 30 mA
- Regelwiderstände (oben) = 100 Ohm
- Bei den Transistoren sind wir uns beim Verstärkungsfaktor noch nicht
sicher, was da geeignet ist.
- Der Kondensator liegt glaube ich bei 10 nF
- Den Basisvorwiderstand habe ich gerade nicht parat, ist aber so
dimensioniert, dass der Transistor gerade halbwegs sicher durchschaltet.
- Alle I/Os sind direkt mit dem Mega16 verbunden: 0V/5V

Die Schottky-Diode habe ich bisher versucht zu vermeiden, da sie derzeit
das teuerste Bauteil an der Schaltung ist (würde etwa 500 mal benötigt)
- oder kennt Ihr günstige Bezugsquellen oder integrierte Arrays? Kann
man für unseren Frequenzbereich auch normale Dioden einsetzen? - oder
ist deren Spannungsabfall zu hoch?
Werde bei der nächsten Bestellung trotzdem ein paar einpacken und
testen.

Wenn die drin sind können wir sicher auch den Kondensator kleiner
dimensionieren oder gar weglassen.

Was den Kondensator angeht: unter 100 pF wurde die Flankensteilheit
deutlich schlechter. Nach oben hin konnte man jeden Wert nehmen aber der
Transistor wird dann irgendwann bei den niedrigen Frequenzen gegrillt.

Ich hatte ursprünglich überlegt Vcc = 12 V und Vcc2 = 5 V zu verwenden,
damit man das ganze ohne zusätzlichen Aufwand über ein ATX-Netzteil
füttern kann. Da ich aber keine Heizung bauen wollte bin ich wieder bei
8 V gelandet.

Danke für euer Feedback!

@ Kai Giebeler (runtimeterror)

>- Den Basisvorwiderstand habe ich gerade nicht parat, ist aber so

Das ist aber wichtig.

>Die Schottky-Diode habe ich bisher versucht zu vermeiden, da sie derzeit
>das teuerste Bauteil an der Schaltung ist (würde etwa 500 mal benötigt)

Bei einem Preis von 2..5 Cent sicher zu verschmerzen. Braucht man aber
nicht wirklich.

>- oder kennt Ihr günstige Bezugsquellen oder integrierte Arrays? Kann
>man für unseren Frequenzbereich auch normale Dioden einsetzen?

Nöö, da müssen schon GHz Exemplare her . . . ;-)

>Wenn die drin sind können wir sicher auch den Kondensator kleiner
>dimensionieren oder gar weglassen.

Es reicht, ihn RICHTIG zu dimensionieren. 10nF ist VIEL zu viel.
Probier mal 220pF.

>Was den Kondensator angeht: unter 100 pF wurde die Flankensteilheit
>deutlich schlechter. Nach oben hin konnte man jeden Wert nehmen aber der
>Transistor wird dann irgendwann bei den niedrigen Frequenzen gegrillt.

Bei hohen, sicher nicht bei niedrigen.

>Ich hatte ursprünglich überlegt Vcc = 12 V und Vcc2 = 5 V zu verwenden,
>damit man das ganze ohne zusätzlichen Aufwand über ein ATX-Netzteil
>füttern kann. Da ich aber keine Heizung bauen wollte bin ich wieder bei
>8 V gelandet.

Kommt auf die LEDs drauf an. Was für ein Flussspanung haben die denn?

So, hier mal ein einfacher, aber dennoch recht fixer
Stromquellentreiber. Macht 1 MHz recht problemlos mit. Als NPN wird man
heute eher einen BC337 oder ähnlich verwenden, als PNP eien BC237 etc.
Wenns noch schneller sein soll muss ein Pegelwandler her, der dann
bezogen auf 12V die Stromquelle schnell, und vor allem niederohmig
schalten kann.

MFG
Falk

Stromverlauf. D7 ist als Ersatz für eine LED mit ~5V Flussspannung drin.

MFG
Falk

>>... Nach oben hin konnte man jeden Wert nehmen aber der
>>Transistor wird dann irgendwann bei den niedrigen Frequenzen gegrillt.

Was ich meine: Bei niedrigen Frequenzen dauern die High-Pegel länger.
Wenn der Kondensator zu groß dimensioniert ist, wird der Vorwiderstand
nach einem  Lo-Hi-Übergang zu lange kurzgeschlossen und der Basisstrom
ist zu lange viel zu hoch.

@ Kai Giebeler (runtimeterror)

>nach einem  Lo-Hi-Übergang zu lange kurzgeschlossen und der Basisstrom
>ist zu lange viel zu hoch.

Eben darum nimmt man einen kleineren Kondensator . . . ;-)

MfG
Falk

@JensG

Bei höheren Frequenzen bekommt der Transistor von den 50% Duty-Cycle
noch was mit und kann in den Low-Phasen abkühlen. Mit niedrigen
Frequenzen meine ich solche, bei denen der Transistor nach einem langen
High das folgende Low nicht mehr miterlebt. 5V über Basis-Emitter sind
halt auf Dauer ungesund - wie lange der das aushalten würde weiß ich
nicht.


@Falk

>>- Den Basisvorwiderstand habe ich gerade nicht parat, ist aber so
>Das ist aber wichtig.

Weiß ich. Ich habe hier leider keinerlei elektronisches Equipment - der
ganze Aufbau steht bei 'nem Kollegen. Ich schau mal, ob ich die genauen
Werte nochmal organisieren kann. Kann die meisten eurer Vorschläge daher
auch nicht zeitnah testen, auch wenn's mir echt unter den Nägeln brennt.

>Nöö, da müssen schon GHz Exemplare her . . . ;-)

Wollte halt wissen warum Schottky-Dioden eingesetzt werden sollen - die
einzigen Unterschiede die ich zu normalen Dioden kenne sind der
Spannungsabfall und die Schaltgeschwindigkeit.

>Die niedrige Flußspannung der Schottky's ist der springende Punkt.

Und das war die gesuchte Antwort ;)

>Bei einem Preis von 2..5 Cent sicher zu verschmerzen. Braucht man aber
>nicht wirklich.

Hast du da für Normalsterbliche zugängliche Quellen? Unter 0,13 EUR
komme ich bei Reichelt nicht, obwohl... 1A bei 40V hört sich nicht nach
dem unteren Ende an... ich such nochmal ;)

>Probier mal 220pF.
Notiert!

>Kommt auf die LEDs drauf an. Was für ein Flussspanung haben die denn?
s.o.
>Rote LED mit 1.5V, grüne und blaue mit etwa 4.0 - 4.5 V
bei 20 mA
bei 30 mA wahrscheinlich leicht drüber. Würde mal 4.0 V - 5.0 V für
grün/blau veranschlagen und 1.5 V - 2.0 V für rot.



Danke dir für die Schaltung! In ähnlicher Form haben wir die schon
eingesetzt. Statt für den Spannungsabfall über R1 hatten wir eine
Zener-Diode. Die Schaltung hatte bei uns ziemlich üble Ergebnisse -
werde die aber nochmal mit den von dir vorgegebenen Werten aufbauen. Wie
würdest du den Stromfluss auf 30 mA begrenzen? Den Spannungsteiler R1:R2
verschieben oder den Regelwiderstand R3 anders dimensionieren?

Wie errechnet sich der im Diagramm dargestellte Strom von 90 mA in D7?
Habe nicht viel Übung darin:
12V = Ur1 + Ur2 + Uq1 <=> 11,3V = Ur1 + Ur2
Ur1 / Ur2 = R1 / R2
=> Ur1 = 1,98 V
Ir3 = (Ur1 - Ueb(Q2)) / 10 Ohm = 1,28 V / 10 Ohm = 128 mA
Id7 ~= Ir3 = 128 mA

Siehst du den Fehler, oder kannst du mir das mit eigenen Worten kurz
erklären?

Danke und Gruß

Kai

@ Kai Giebeler (runtimeterror)

>Rote LED mit 1.5V, grüne und blaue mit etwa 4.0 - 4.5 V
>bei 20 mA
>bei 30 mA wahrscheinlich leicht drüber. Würde mal 4.0 V - 5.0 V für
>grün/blau veranschlagen und 1.5 V - 2.0 V für rot.

Naja, dann brauchst du ca. 6..7 Versorgungsspannung, keine 12V!

>Zener-Diode. Die Schaltung hatte bei uns ziemlich üble Ergebnisse -

Habt ihr mal gemessen? Mit nem Oszi? Probieren allein geht da nicht.

>würdest du den Stromfluss auf 30 mA begrenzen?

Warum 30mA? Ihr muxt doch. Da braucht ihr mehr Pulsstrom.

> Den Spannungsteiler R1:R2
>verschieben oder den Regelwiderstand R3 anders dimensionieren?

R3 anpassen.

>Wie errechnet sich der im Diagramm dargestellte Strom von 90 mA in D7?
>Id7 ~= Ir3 = 128 mA

Genau so.

MFG
Falk

@ JensG (Gast)

>Ich würde auch über R2 einen C schalten, denn was nützt es, wenn Q1

DAS würde ich bleiben lassen. Denn die Basis von Q2 MUSS auf iner
festen Spanng liegen, hier ca. 10V. Wenn man die weiter runter zieht (im
Schaltmoment durch ein C parallel zu R2) steigt der Strom!

>die LH Flanke des Stroms immer noch relativ rund.

Nein, das ist die relativ hochohmige Ansteuerung über R1 und R2. Wenn
richtig fix sein soll muss ein Pegelwandler her der dann die Basis
von Q2 niederohmig ansteuern kann.

>Übrigens scheint die Spitze beim Ausschalten (HL-Flanke) wohl ebenfalls
>vom C1 verursacht zu werden, der über die c-b Kapazität des Q1 auf die

Ist ein Simulationsartefakt. Die Pulsquelle ist ideal, ohne
Innenwiderstand. Im Umschaltmoment sind die Kapazitäten Kurzschlüsse, C1
sowieso, aber auch die parasitäre B-C Kapazität. Damit wird die Spannung
am Kollektor von Q1 kurzzeizig um 5V runtergezogen, was eben die
Stromspitze zur Folge hat.

>Basis des Q2 durchschlägt.
> Auch ein Grund, es nicht mit dem C1 zu
> übertreiben (hält ja zumindest noch rund 100ns den Strom aufrecht in Q2)

Eben. Aber auf keinen Fall ein C paralle zu R2!

MFG
Falk

JensG wrote:
> Hier noch meine Testschaltung - allerdings sicherlich nix für Kai, denn
> er wollte ja noch nicht mal die Schottky finanzieren ;-)

Pöh ;)
Testexemplare sind jetzt bestellt.
Die ist leider wirklich zu komplex um sie 500 mal für eine Anwendung
aufzubauen, liefert aber gute Informationen darüber, was sich zu
optimieren lohnt.

Trotzdem vielen Dank für die ganze Arbeit! Ich nehm mir am Wochenende
Zeit 'ne Quintessenz zu ziehen.

Liefert eine LED als Last bei dir nennenswerte Unterschiede im Ergebnis?

Gruß

Kai

Hi Ulrich!

>Wozu der Versuch die Flanken so steil zu kriegen. Langsame Flanken geben
>nur etwas Nichtlinearität bei ganz kleinen und ganz großen Intensitäten.

Mir ist letztendlich nur wichtig, dass Duty-Cycle von X immer gleich
hell ist, egal wie die Pulse im Intervall verteilt sind. Bei einer
reinen PWM hast du sicher recht, dass nur die Extremwerte
Nichtlinearitäten aufweisen würden (was nicht soo tragisch wäre). Bei
einer Pulsdichtemodulation von 50% wäre eine Glättung aber u.U. fatal.
Ich hatte weiter oben ja schon geschrieben, dass es mir schon reicht,
wenn die LEDs unabhängig von der Pulsfrequenz immer dieselbe Helligkeit
aufweisen, was aber nur bei halbwegs steilen Flanken gegeben ist.

>Für die Anwendung ist das aber egal, weil gerade da die LEDs auch
>nichtlinear sein können.

Was meinst du genau? Die LEDs werden ja genau deshalb gepulst, damit die
ganzen nichtlinearen Kennlinien nicht (nennenswert) zur Geltung kommen.

>Außerdem will man gerade langsame Flanken um
>nicht unnötig viel HF Störungen zu erzeugen.

Je langsamer die Flanken sind, desto höher sind die Schaltverluste
(zumindest bei den obigen Schaltungen - meine verbrät eh mehr) und desto
mehr fallen die nichtlinearen Kennlinien der LEDs ins Gewicht. Wenn das
eine Option wäre würde ich einfach das Signal hinter dem I/O glätten und
die Konstantstromquelle analog ansteuern.

>Man solle sich auch überlegen ob 16 Bit für die Helligkeit nicht
>übertrieben sind.
>Viele TFT Displays arbeiten schließlich mit nur 6 Bits

... wie der hier rechts neben mir - brauche ich gar nicht ins Datenblatt
zu schauen um das zu sehen ;)

>und im Video Bereich werden selten mehr als 8 Bits benutzt, fast nie
>mehr als 10 Bits.

... welche meines Wissens nach nie linear verteilt sind. Meine
Ansteuerung verwendet eingangsseitig auch nur 8 Bits - reicht ja auch
dicke. Nur die Ausgabe ist halt 16 Bit. Hast du dir schonmal eine
lineare 8-Bit-Abstufung im unteren Helligkeitsbereich angesehen? Einfach
eine LED mit 256 PWM-Stufen dimmen. Ich finde, das sieht schrecklich
aus.

>Für die PWM Ansteuerung macht das einen großen Unterschied.

Ich weiß, deshalb knobeln wir ja überhaupt noch an der Schaltung. Hätte
halt nur gerne die volle Auflösung genutzt, wenn sie schon zur Verfügung
steht. Wenn sich keine Schaltung findet, die sich vernünftig verhält
werde ich mit der Auflösung runtergehen müssen - dann kann ich auch
wieder eine reine PWM verwenden.

Schöne Grüße

Kai

Vielen Dank für die ganze Arbeit und die Informationen!

Ich habe den Algorithmus jetzt so angepasst, dass eine
Schaltgeschwindigkeit von 500 kHz ausreichen sollte, dass keine
Monotonie-Fehler im Helligkeitsverlauf auftreten sollten. In Intervallen
ist zwar die Linearität gefährdet, aber es gibt genügend Stützpunkte,
die korrekt wiedergegeben werden sollten, so dass das nicht merklich ins
Gewicht fallen dürfte.

Wir werden versuchen unsere Schaltung nochmal mit den oben genannten
Vorschlägen zu optimieren. Da die Anforderungen jetzt etwas gesunken
sind, stehen die Chancen recht gut, dass sich da noch was machen lässt,
ohne den finanziellen Rahmen zu sprengen.

Gruß und schöne Woche noch

Kai