Schaltung für 3W RGB LED

OP #1892292
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Ich habe mich jetzt softwaremäßig ganz gut in die µController 
eingearbeitet und möchte jetzt gerne eine Schaltung bauen. Die Schaltung 
soll eine RGB-LED mittels PWM ansteuern, sowie ein Relais zur Schaltung 
von 230 V Netzspannung haben.

Ich habe jetzt versucht eine Schaltung für den Atmega168 
zusammenzustellen. Da ich Informatiker bin habe ich von Elektrotechnik 
nicht so die Ahnung und hoffe das ich das mit Eagle richtig umgesetzt 
habe. Kann das so funktionieren? Sind die Transistoren für die LEDs in 
Ordnung? Passen die Widerstände? ...

Für die Stromversorgung wollte ich ein 7805 verwenden. Welches Netzteil 
kann ich passend dazu verwenden? Es wäre schön wenn es mit auf die 
Platine passen würde, da das ganze in einer Deckenlampe verbaut werden 
soll.

EDIT: Bei der LED handelt es sich um diese: 
http://www.led1.de/shop/product_info.php?pName=prolight-power-rgb-led-3-watt-star-6pin-106-lumen-p-1032&cName=prolight-power-leds-prolight-power-rgb-leds-c-8_73&xploidID=f7f0dfe3688784bd3229e3c61c3f5937
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Gast #1892309
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>Für die Stromversorgung wollte ich ein 7805 verwenden. Welches Netzteil
>kann ich passend dazu verwenden? Es wäre schön wenn es mit auf die
>Platine passen würde, da das ganze in einer Deckenlampe verbaut werden
>soll.

Ruf schon mal die Feuerwehr.
Gast #1892433
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Ein paar andere Überlegungen:

- Die Bestückung mit BC337 scheint mir zu knapp genäht.  Ob Du den mit 
einem kleineren Basiswiderstand soweit in die Sättigung bekommst, dass 
seine max.  Verlustleistung nicht überschritten wird, musst Du 
nachsehen.  Vom Gefühl her würde ich sagen, dass selbst das knapp wird. 
Ich würde auf Logic Level MOSFETs ausweichen.

- Du kannst entweder die 47n an den Reset machen oder den ISP 
anschließen.  Lass den Angstkondensator weg, denn nötig ist der nicht, 
und aktiviere Brownout.

- Warum verzichtest Du auf Hardware-PWM?  Würdest Du die LED-Treiber 
z.B. an OC1A, OC1B und OC0A anschließen, würde Dein Programm um einiges 
kleiner und zudem zeitunkritisch.  Und wenn Dir die Timer-Programmierung 
zu kompliziert ist (ist sie nicht), kannst Du weiterhin Soft-PWM machen.
Gast #1892468
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>>Ruf schon mal die Feuerwehr.<<

Kann man hier in diesem Forum nicht mal freundlich sein und den Leuten 
vernünftige Tipps geben anstatt überheblich dumme Sprüche abzulassen?

Lass dich mal nicht von den Typen hier verrückt machen. Die 
Mindestwärmeabfuhr steht im Datenblatt der LED und den 7805 kann man 
auch parallel schalten + es gibt auch 7805 mit 3A, 5V. Wenn ich das noch 
richtig hinbekomme sind das 15W!

Also:
Locker bleiben, das kriegt man schon hin.
Gast #1892640
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Also soweit sieht das doch für nen "Anfänger" gar nicht sooo schlecht 
aus! Da sind viele Sachen berücksichtigt, die schon des öffteren 
vergessen wurden.

Aber der normale (TO220) 7805 ist zu knapp dafür. Der kann ja nur rund 
1A und deine LEDs ziehen ja schon ca. 1050 mA. Ich habe mal was ganz 
ähnliches gebaut, und da habe ich einen 5V-Schaltregler genommen. Das 
ging eigentlich ganz gut. Die Bezeichnung weiß ich leider nicht mehr. 
Gibt es aber bei Richelt und Pollin genug. Meins war so ein 3A-Typ. Da 
reichte sogar ein Kronkorken als Kühler...

Die BC337 kannst du problemlos für 350mA-LEDs nehmen. Bei mir hatte ich 
glaube ich auch 470R als Basiswiderstand drin.
Die Strombegrenzung der LEDs mit nem Widerstand zu machen ist natürlich 
nicht seh souverän. Geht zwar, solltest dich aber nach einer anderen 
Lösung umsehen (gibt es ja genug -> z.B. LM317).

Ja, für das Relais würde ich aber auch einen BC337 nehmen. Einfach aus 
dem Grund, weil du dann weniger verschiedene Bauteile brauchst.

Die Kondensatoren am Quarz werden idR. mit 22pF ausgelegt. Aber 33pF 
sollten auch gehen, hab das Datenblatt nicht im Kopp...

So, wie du das aufbauen willst wirst du aber icht lange Spaß an der 
Schaltung haben, weil du von außen ja nur über die ISP-Schnittstelle was 
verändern kannst. Ich hab sowas mit einem Taster zur Modusumschaltung 
und einem Poti (z.B. für Geschwindigkeitseinstellung von Blendvorgängen) 
gebaut.

Bzgl. der Stromversorgung: so ein Spannungsregler braucht immer etwas 
mehr Spannung vorne, als hinten rauskommt. Für den 7805 sollten es schon 
so 8V sein. Meine Schaltung wurde von einem 12V 1A Netzteil versorgt. 
Dann kannst du die LEDs auch an die 12V anstatt an die 5V-"Schiene" 
hängen (Widerstände anpassen!). DANN würde auch wieder ein normaler 7805 
reichen. Der wäre dann ja nur für den Controller und so...

Und zu dem Relais:
lass das zur Beruhigung der Leute hier erstmal weg ;) ...

Gruß
Gast #1892648
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Oh, und die Widerstände der LEDs passen nicht ganz. Da hast du ja die 
Angaben der Website genommen. Diese Angabe berücksichtigen aber nicht 
den Spannungsabfall an der CE-Strecke im Transistor. Der wird 
überschlaagsweise mit 0,7V angenommen. Genauer Wert -> Datenblatt. Die 
müßtest du also nochmal überprüfen...
OP #1893196
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So ich habe das nochmal angesehen und ein paar Sachen geprüft und 
überarbeitet.

>Die BC337 kannst du problemlos für 350mA-LEDs nehmen. Bei mir hatte ich
>glaube ich auch 470R als Basiswiderstand drin.
Ist er auch ausreichend schnell für das geplante PWM mit 100Hz? Dann 
würde ich das so lassen. Die LEDs liegen jetzt an den 
Hardware-PWM-Ausgängen.

>für das Relais würde ich aber auch einen BC337 nehmen
Das Relais hat jetzt auch einen BC337, jedoch noch ohne 
150Basiswiderstandswert. Wie bestimme ich die Basiswiderstände der 
Transistoren? Ich habe im Datenblatt keine Informationen zu h_FE 
gefunden.

>Die Kondensatoren am Quarz werden idR. mit 22pF ausgelegt.
Die 33p für den Quarz habe ich aus meinem Experimentierboard übernommen 
(Rumpus).

>So, wie du das aufbauen willst wirst du aber icht lange Spaß an der
>Schaltung haben, weil du von außen ja nur über die ISP-Schnittstelle was
>verändern kannst.
Die Steuerung der Schaltung soll über eine IR-Fernbedienung erfolgen. 
Dafür benutze ich einen TSOP1736 IR-Empfänger. Sonst wäre das ganze 
etwas langweilig :)

>Du kannst entweder die 47n an den Reset machen oder den ISP
>anschließen.  Lass den Angstkondensator weg, denn nötig ist der nicht,
>und aktiviere Brownout.
Was bedeutet das?

>Oh, und die Widerstände der LEDs passen nicht ganz.
Die Widerstände habe ich an die 1,2 V Spannungsabfall der BC337 
angepasst.

>Die Strombegrenzung der LEDs mit nem Widerstand zu machen ist natürlich
>nicht seh souverän. Geht zwar, solltest dich aber nach einer anderen
>Lösung umsehen (gibt es ja genug -> z.B. LM317).
Hast du ein Beispiel dafür? Fällt dann der Widerstand komplett weg?

VIELEN DANK FÜR EURE HILFE :)
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#1893220
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Marcel Holle schrieb:
> Ist er auch ausreichend schnell für das geplante PWM mit 100Hz? Dann
> würde ich das so lassen. Die LEDs liegen jetzt an den
> Hardware-PWM-Ausgängen.

Ich würde für die PWMs wenigstens 150Hz veranschlagen, da es sonst sein 
kann, dass man im periphären Sehfeld störende Regenbogeneffekte 
wahrnimmt, wenn man den Kopf bewegt.

Marcel Holle schrieb:
> Hast du ein Beispiel dafür? Fällt dann der Widerstand komplett weg?

schau mal im 317 Datenblatt die Beispielschaltungen an, da ist eine zur 
Stromregelung.

Marcel Holle schrieb:
> Die Steuerung der Schaltung soll über eine IR-Fernbedienung erfolgen.
> Dafür benutze ich einen TSOP1736 IR-Empfänger. Sonst wäre das ganze
> etwas langweilig :)

hier kann ich dir den IRMP-Decoder empfehlen :)
OP #1894373
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Ein paar Fragen habe ich noch:

>Die BC337 kannst du problemlos für 350mA-LEDs nehmen. Bei mir hatte ich
>glaube ich auch 470R als Basiswiderstand drin.
Ist er auch ausreichend schnell für das geplante PWM mit 100Hz? Dann
würde ich das so lassen. Die LEDs liegen jetzt an den
Hardware-PWM-Ausgängen.

>für das Relais würde ich aber auch einen BC337 nehmen
Das Relais hat jetzt auch einen BC337, jedoch noch ohne
150Basiswiderstandswert. Wie bestimme ich die Basiswiderstände der
Transistoren? Ich habe im Datenblatt keine Informationen zu h_FE
gefunden.

>Du kannst entweder die 47n an den Reset machen oder den ISP
>anschließen.  Lass den Angstkondensator weg, denn nötig ist der nicht,
>und aktiviere Brownout.
Was bedeutet das?

>Die Strombegrenzung der LEDs mit nem Widerstand zu machen ist natürlich
>nicht seh souverän. Geht zwar, solltest dich aber nach einer anderen
>Lösung umsehen (gibt es ja genug -> z.B. LM317).
Ist das ein großes Problem? Ich verstehe die Schaltungen mit LM317 
irgendwie nicht so recht :/
Gast #1894401
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Also wie schnell der BC337 ist kann ich gar nicht so genau sagen, in 
meinem Datenblatt von Fairchild find ich dazu nix. Aber du kannst davon 
ausgehen, daß fast jeder Transistor 150 Hz schafft... das ist 
eigentlich eine Größenordnung, bei der man sich wirklich keine Sorgen 
machen muß. Anders wird es, wenn du mit IGBTs 1kA bei 10kHz schalten 
willst. Da muß man sich schon ein paar mehr Gedanken machen ;) ...

Zum Basiswiderstand für das Relais: da würd ich bei der Denkweise anders 
vorgehen. Der Bastler will es ja einfach haben, also Annahme: mit 470 
Ohm kannst du für 350 mA voll durchschalten und dein Relais braucht <= 
350 mA. D.h., daß du doch eingentlich stumpf den gleichen Widerstand wie 
bei den LEDs nehmen könntest =) . Wenn dein Datenblatt keine Auskunft 
über h_fe gibt, dann schmeiß es weg. Das DB von Vishai scheint ganz ok 
zu sein.

Bzgl. Brownout:
Datenblatt des Controllers aufmachen, da steht das drin =)

Bzgl. Strombegrenzung:
man kann das mit einem Vorwiderstand machen. Aber was, wenn du dich 
verrechnet hast? Der Transistor hin ist? Oder deine Schaltung eine 
schlechte Aura hat? Dann sind deine LEDs kurz an, und dann für immer 
aus.
Die Konstantstromquellenschaltung mit dem LM317 ist wirklich SOWAS VON 
einfach: zwei Bauteile, eine Formel mit einer Unbekannten. Also da würde 
ich vorschlagen, daß du dich da nochmal versuchst rein zu arbeiten. Das 
ist echt nicht schwierig. Und nimm nicht das DB für den LM317 von ST, da 
ist ne falsche Skizze drin...
(Firma: EleLa - www.elela.de) #1894411
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Der grüne Strich rechts neben D1 schließt die D1 (und K1) kurz. Also den 
Kurzschluss noch raus machen.
Ich würde vom Relais-Kontakt auch den Schließer mit auf eine 3-Polige 
Klemme nehmen, ist mehr Flexibel (und mann kann immer noch eine 2-Polige 
Klemme einlöten)
Die freien Port-Pins würde ich zum Teil auf eine RM2,54 Stiftleiste 
legen, dann kann man später noch was erweitern (mit GND und VCC)
OP #1963850
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Es ist viel Zeit vergangen, da ich mich mit anderen Projekten 
beschäftigen musste. Jetzt habe ich den Schaltplan nochmal überarbeitet.

Als Stromversorgung nutze ich jetzt ein 9V/2A Netzteil. Die Spannung für 
den µC und Relais wird durch den 7805 bereitgestellt, die LED's werden 
jetzt jeweils über ein LM317 versorgt (R = 3,57 Ohm für 350 mA der 
LEDs).

Fallen euch jetzt noch Sachen auf, oder kann ich das ganze so aufbauen?
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Gast #1964254
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Hallo Marcel,

dein stabilisiertes 5V Netzteil reicht. Ich würde auf der Platine noch 
~100µF zum puffern verwenden, sonst schwankt die Spannung stark durch 
die Zuleitung. Das Netzteil ist bei Conrad übrigens sehr teuer, 
realistisch sind 3€.

verwend einfach logic level FETs an Stelle der BC337. Die haben einen 
sehr geringen Widerstand und werden deswegen thermisch nicht belastet. 
Ein IRF7401 reicht problemlos aus und kann im Prinzip direkt an einen 
portpin. Wenn man nett sein möchte spendiert man noch einen 
Gatevorwiderstand von 120Ω um den Ladestrom zu begrenzen; dieser 
Widerstand erzeugt aber kaum Verlustleistung. Die Info habe ich aus 
http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#N-Kanal_MOSFET 
, da schaue ich immer nach wenn ich gerade einen FET suche. Falls du 
Platz sparen möchtest kannst du auch FET-Paare aus der selben Webseite 
auswählen.

Bei geregelten 5V reicht IMO ein Vorwiderstand als Konstantstromquelle 
aus, deswegen ist das mit dem LM317 nicht nötig. Der Hintergrund ist, 
dass die Spannung von LEDs bei Erwärmung sinkt mit  ungefähr -3mV/K. Die 
geringere Spannung in Verbindung mit dem festen Widerstand führt zu 
einem größeren Strom, deswegen braucht man eigentlich eine richtige 
Konstantstromquelle. Die Stromerhöhung ist hier aber nicht so groß und 
du musst eh etwas Abstand zum Durchbrennen lassen ;)

Ansonsten nicht entmutigen lassen. Du bist auf dem richtigen Weg.
#1964258
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multiholle schrieb:
> Würde das hier gehen?
> http://www.conrad.de/ce/de/product/511634/MINI-FES...
>
> Kann ich dann den 7805, sowie die LM317 weglassen? Würde dann ein
> Vorwiderstand bei den LEDs reichen?

Das Netzteil ist volkommen ausreichend.
Aber die LM317 oder eine andere Stromquelle würde ich schon einbauen. 
Die Sache mit den Widerständen geht zwar begrenzt gut, aber bei solchen 
LED's würde ich schon zu einer Stromquelle tendieren. Denn wer weiß, wie 
die Temperatur der LED's aussieht. Mit Stromquelle bleibt der Strom 
immer bei den 350mA, egal wie die Spannung schwankt oder die Erwärmung 
der LED ist.


multiholle schrieb:
> Wenn ich zwei Widerstände Parallel schalte ist das nicht das gleiche wie
> ein Widerstand? (Nach dem Gesetz: 1/R = 1/R1 + 1/R2)

Das ist vollkommen in Ordnung, wenn Du auf einen bestimmten Wert kommen 
willst, der nicht in einer E-Reihe zu bekommen ist.

Frank
Gast #1964274
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Kurze Rechnung:
I_soll = 350mA
U_F = 3,4V @25°C
Tk = -4mV / K (ungünstige Annahme)
U = 5V
-> U = R * I <-> R = U / I = (5V - 3.4V) / 350mA = 4,57Ω
und jetzt bei 125°C (maximale Die temperatur)

U_F_125C = U_F + Tk * Delta(T) = 3,4V + -4mV/ K * 100K = 3V
der resultierende Strom:
I = U / R = (5V - 3V) / 4.57Ω = 438mA
also +25% gegenüber dem normalen Strom. Das ist eine worst case 
Rechnung, die Auswirkung muss jeder selbst abschätzen.
OP #1964315
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Vielen Dank für die zahlreichen Tipps. Ich habe mich jetzt mal an Svens 
Schaltung gehalten. Für R2 erhalte ich dann 0,7 V / 0,35 A = 2 Ohm.

Die anderen nicht benötigten Sachen habe ich alle wieder rausgeworfen 
und die Schaltung sieht jetzt so aus wie im Anhang. Ich hoffe das sie 
jetzt so in Ordnung ist :)

Wo kaufe ich denn am Besten die ganzen Teile, wenn Conrad zu teuer ist? 
Reichelt hat z. B. den Atmega 168 nicht :/
OP #1964440
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Schaltplan nochmal etwas korrigiert.

> Ich würde für die entlastung vom festspannungsregler die versorgung von
> µC und LEDs trennen. momentan sind beide auf VCC.
Wie soll ich das machen? Ich will doch nur ein 5V Schaltnetzteil 
verwenden.

Wo kaufe ich denn am Besten die ganzen Teile, wenn Conrad zu teuer ist?
Reichelt hat z. B. den Atmega 168 nicht :/
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Gast #1964509
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Es gibt hier einen Artikel Elektronikversender.
Von Farnell gibt es auch einen privaten Ableger.
CSD oder RS-components versendet versandkostenfrei, ich weiß nicht mehr 
welcher von beiden.

Du kannst auf Atmega48 oder Atmega88 ausweichen, wenn dir der Speicher 
reicht.
Die Versionen mit angehängtem "PA" sind neuer und stromsparender.
OP #1964549
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OK. Ich habe jetzt den Atmega 88 genommen. Der Flash sollte für eine 
einfache PWM steuerung mittels IR Empfänger reichen oder?

Beim BC337 war ich mir nicht sicher. Soll ich den 337-16/25/40 nehmen?

Als Netzteil habe ich jetzt den USB-Lader mit 5V/2A genommen: 
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=104111;PROVID=2402

Hier ist die Liste, bei Reichelt: 
http://www.reichelt.de/?ACTION=20;AWKID=320999;PROVID=2084
Gast #1964585
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Marcel Holle schrieb:
> Beim BC337 war ich mir nicht sicher. Soll ich den 337-16/25/40 nehmen?
Ist dir denn der Unterschied klar? Die Nummern dahinter bezeichnen die 
Sperrspannung, d.h. bis wieviel Volt der Transistor einsetzbar ist.
Du solltest allerdings nicht immer das niedrigste verwenden: Da du auch 
Reservebauteile bestellst und immer welche übrig hast, wird sich mit der 
Zeit einiges ansammeln. Deswegen kannst du ruhig Bauteile kaufen, die 
sich "oft" verwenden lassen, also ein Spannungsbereich in dem du dich 
oft bewegst.
Gast #1970359
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>Die Schaltung von Sven funktioniert nicht. Ich habe die Schaltung
>aufgebaut mit 2 Ohm für R2, aber es tut sich gar nichts :/ Ich habe alle
>Leitungen mehrfach kontrolliert!

Das ist doch klar. Schau dir die Schaltung von Sven genau an? Fällt dir 
ein kleiner aber feiner Unterschied auf? Nicht???
Es kann gar nicht funktionieren, die Transistoren T2, T4, T8 sind 
falschherum und die LED1 und LED5 ebenfalls. Bei so wenig 
Grundlagenkenntinssen willst mit einem Mikrocontroller rumspielen? Ich 
vermisse die alten Zeiten, damals haben sich nur Leute an die µC 
getraut, die auch was davon verstanden haben. Aber laß dich von meinem 
Gerede nicht entmutigen, du versuchts gerade bildlich gesprochen, "ohne 
Auto fahren zu können, bei einem Rennen mitzumachen".

Vielleicht wirds doch was.
OP #1973279
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Es ist geschafft! Die erste Grundversion meiner Lampe steht und 
funktioniert :) Vielen Dank an alle, die mich bis hierhin unterstützt 
haben. Das Ergebnis kann man hier sehen: 
http://www.youtube.com/watch?v=ZzZWV2iDcIw

Die Lampe lässt sich per IR-Fernbedienung steuern. Momentan werden alle 
Farben im HSV-Farbkreis durchlaufen. Durch eine Unterteilung in 
lediglich 32 Helligkeitsstufen sind die Übergänge leider nicht ganz 
ruckelfrei.

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