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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltplan LED-Blitz für Konstanten Heizelement


Autor: Michael (Gast)
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Hallo

Ich bin auf der Suche nach einem Schaltplan, der in den modernen Handys 
für den LED-Blitz zuständig ist.

Ich will eigentlich gar keine LED blitzten lassen, sondern ein kleines 
Heizelement aus dünner Konstantan Folie.
Der Blitz sollte ungefähr 50ms lange andauern, und mindestens ein Ampere 
an Leistung bringen.
Als Stromquelle stehen mir maximal 24 Volt zur Verfügung und 50mA 
Dauerstrom. Das Heizelement hat einen Innenwiderstand von ca. 1 Ohm.

Zuerst dachte ich eben an einen LED-Blitz in den Handys, aber ich weiß 
nicht, ob die erzeugten Blitze lange genug andauern, und ob da solch 
große Ströme fließen.

Vielleicht könnt ihr mir weiterhelfen

Autor: Marc Seiffert (euro)
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geht recht simpel:

Kondensator benutzen. erst laden lassen, dann von der Stromquelle 
trennen und in das Heizelement entladen. Kann sein dass das Trennen von 
der stromquelle nicht nötig ist. Formeln wie du einen Kondensatur 
berechnest der groß genug ist findest du im netz zuhauf. Die Schaltung 
wird im Einschaltmoment ~24A liefern, die Spannung wird dann nach der 
Gleichung
 U=24*e^(-(1/R*C)) fallen, und mit der Spannung auch der Strom.

Autor: Michael (Gast)
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Der Kondensator müsste aber, wenn er 50ms lange einen Strom von 1 Ampere 
liefern soll, 0,05 Farad Kapazität haben.
Das geht ja nur mit den "goldcaps", aber die entladen sich ja nicht so 
schnell, oder ?
Die ganze Elektronik müsste außerdem noch in SMD Größe untergebracht 
werden.
Echt schwierig...

Autor: Alexey (Gast)
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Hallo,

wenn du die Spannung vorher durch einen Step-Up-Wandler jagst und somit 
diese erhöhst brauchst du auch keine so großen Kondensatoren. Macht man 
in den Blitzgeräten ja auch so. Aber Vorsicht, so ein 2200uF aufgepumpt 
auf z.B. 600V ist nimmer Lustig. Die Energiemenge die da drin ist reicht 
locker um einen Menschen ins Jenseits zu befördern.

Bitte schildere mal genau was das für ein Konstantanelement ist und was 
du genau damit machen willst. Nimmt man fürs Blitzen normalerweise nicht 
Gasentladungsröhren?

Alexey :)

Autor: Alexey (Gast)
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Ich noch mal :)

Sorry, habe jetzt erst gelesen daß das Heizelement so niederohmig ist.
Mach folgendes wenn du nicht mit Hochspannung und dem Problem der 
Strombegrenzung schrauben willst.

Bei ak-modul-bus gibts Supercaps, die haben bis zu 1F! Diese bringen im 
Gegensatz zu Goldcaps auch richtig bumms an Ampere da die sehr kleine 
Innenwiderstände haben. Sollte für deine Anwendung denke ich das 
richtige sein.

Den Cap mit den 50mA langsam Aufladen und dann über einen FET als 
schalter über den Konstantan entladen. Stromtechnisch können die Teile 
locker 2A impulsweise, habe ich selbst schon gemessen. Genauer gesagt 
hats mir eine Leiterbahn verbraten beim dran basteln. :)

Alexey :)

Autor: Michael (Gast)
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Das Konstantanelement soll im 10 Mikrometerbereich strahlen, ich will 
also keinen sichtbaren Lichtblitz erzeugen.

Ich weiß nicht, was dabei herauskommt, wenn ich Hochspannung an die 
Heizfolie anschließe, ich denke aber, dass schlichtweg der Strom die 
Folie erhitzt, und somit komme ich an der benötigten Energiemenge nicht 
vorbei.

Autor: Michael (Gast)
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Meinst du, die entladen sich in 50ms ?

Autor: Alexey (Gast)
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Hallo Michael,

was meinst du mit "die entladen sich in 50ms?"
Die Supercaps? Die Bringen dens Strom auch länger, bis die halt leer 
sind.
Mach nen FET oder einen Transistor vorne dran. FET auf und 50ms warten 
und dann den FET wieder zu. Die Kondensatorladung sollte bei weitem 
länger reichen. Eventuell zum Puffern paralell zum Supercap noch einen 
normalen Elko schalten.

Autor: michael (Gast)
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Danke für die Hilfe.

Ich werde mir moregn gleich mal so nen supercap besorgen.
Ich hoffe nur, dass der Kondensator von den Abmessungen nicht zu groß 
wird.

Autor: Alexey (Gast)
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Hallo Michael,

die Dinger sind für die Kapazität noch recht klein.
Schau mal ins Datenblatt da sind die Abmessungen angegeben.
Wichtige Sache noch:
Die Dinger dürfen nicht mit zu viel Spannung beaufschlagt werden, sonst 
sind die hinüber. Nennspannung beachten, eventuell lieber ein paar 
zehntel Volt drunter bleiben. Bei Reihenschaltung (wenn du die Spannung 
erhöhen willst) nur Kondensatoren gleicher Kapazität verwenden sonst 
bekommt einer beim Laden zu viel Spannung.
Aufpassen beim Handling mit den Kondis, wenn die geladen sind und du 
schließt die kurz knallts je nach Kapazität ganz ordentlich und es wird 
auch ganz schön heiss. Wenn die neu Sind solltest du einige Stunden 
Spannung anlegen damit diese Formiert werden, erkennst du daran daß sich 
beim Abklemmen der Versorgung die Spannung länger hält. Wen die 
Formierung abgeschlossen ist geht der Leckstrom auf ein paar µA zurück 
und der Innenwiderstand sinkt etwas.
Wenn du mit einem FET schaltest (würde ich dir Raten da minimale 
Verluste) nimm einen der einen sehr Niedrigen Kanalwiderstand hat IRLZ34 
oder besser.
Wenn du sehr Steile Flanken beim Schalten haben willst solltest du das 
Gate mittels Treiber ansteuern. Wenn möglich einen N-Kanal-FET nehmen 
die haben bessere Werte und du sparst dir die Erzeugung einer floatenden 
Gatespannung wie wenn du einen P-FET nehmen würdest. Als Treiber 
entweder etwas fertiges integriertes nehmen oder eine Push-Pull-Stufe 
aus einer NPN-PNP-Kombi.

Wenn du noch Fragen hast frag nur. :)

Wie du meinem Text entnehmen kannst bin ich von den Dingern recht 
begeistert, ich vermute mal das diese Kondensatoren in naher Zukunft 
eventuell sogar Akkus ersetzen können.

Alexey. :)

Autor: Alexey (Gast)
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Ich noch mal :)

Poste doch bitte mal (nur neugierhalber) für was man so etwas braucht. 
Für Physikalische Experimente eventuell?
Wie willst du das Timing des Blitzes machen bzw den FET steuern. Mittels 
uC (AVR, PIC usw) oder lieber "Diskret" mit Analogtechnik?

Alexey :)

Autor: Michael (Gast)
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Hallo,
es soll eine Transmissionsmessung einer transparenten Schicht 
durchgeführt werden. Die Messung soll schnell abgeschloßen sein, und es 
darf nicht zu viel Wärme dabei entstehen. Das ganze behandle ich im 
Rahmen einer Diplomarbeit.

Ich weiß noch nicht genau, wie ich das ganze ansteuern werde. Ich 
glaube, der Mikrocontroller ist schon voll besetzt, also wird das wohl 
eher auf analogen Weg geschehen. Die Ansteuerung ist aber auch gar nicht 
so mein Bier dann.

Vielen Dank für die auführlichen Infos !

Autor: Alexey (Gast)
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Hallo,

je nach dem wie genau die 50ms sein müssen ist das mit dem Analogen Weg 
kein Problem. Wenn du damit Hilfe brauchst kann ich dich gerne 
unterstützen.

Autor: Michael (Gast)
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Ich wollte noch mal wegen Kondensatoren nachfragen:

Ich bräuchte nun speziell einen Konsensator mit 0,03 Farad (in dieser 
Größenordung) mit einem Innenwiderstand von ca. 1,6 Ohm, ca. 5V 
Beriebsspannung der Stöme von ca. 3A über sich ergehen lässt.

Bei hy-line.de hab ich einen super-cap gefunden, der alle Kriterien 
erfüllt (sogar mit 10-facher Kapazität), nur ist er zu groß.

Die SMD supercaps haben alle einen zu großen Innenwiderstand.
Vielleicht könnte ich auch doch "normale" Kondensatoren verwenden

Aber wahrscheinlich sind das ein paar Zielkonflikte zu viel...

Autor: A. K. (prx)
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Wenn dir ein Supercap mit geeigneten Parametern schon zu gross ist, was 
soll dir dann ein normaler Kondensator helfen? Allenfalls noch ein für 
entsprechenden Entladestrom tauglicher Akku.

Autor: Michael (Gast)
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ja stimmt schon.

ich bräuchte halt nur ein zehntel der Kapazität des supercaps.
Aber wahrscheinlich geht's nicht kleiner

Autor: Klaus2 (Gast)
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...soweit ich das hier UNFREIWILLIG verfolge, steht ja nichtmals die 
Konstantanfolie (siehe Dotierungs-Fred). Wie wäre es, wenn du dir die 
erstmal besorgst und das System "in groß" mit einem Netzteil testest - 
bevor du 50 Baustellen auf einmal aufmachst?!

Klaus.

Autor: JojoS (Gast)
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bei Farnell habe ich kürzlich 'Supercapacitors' gesehen, vielleicht 
hilft das hier: http://www.farnell.com/datasheets/89342.pdf

Autor: Michael (Gast)
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der Prototyp funktioniert ja einwandfrei, es geht eigentlich nur darum, 
das alles in vorgegebene Gehäuse zu integrieren

Autor: Michael (Gast)
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ich hab jetzt nochmal nen Versuch gemacht:

zwei Konstantanfolienstreifen, der eine breiter (kleinerer Widerstand) 
als der andere (größerer Widerstand) werden parallel geschaltet an ein 
Labornetzteil angeschloßen und der breitere mit kleineren Widerstand 
wird heißer. Einleuchtend, er hat ja auch den kleinerern Widerstand und 
mehr Strom fließt durch ihn.

Wenn man nun aber die Widerstände einzeln an das Netzteil anschließt, 
bemerkt man, dass der Streifen mit höheren Widerstand deutlich heißer 
wird, als der mit kleineren Widerstand, obwohl weniger Leistung über ihn 
verbraucht wird.

Wie lässt sich das erklären ?

Hat das vielleicht mit den Innenwiderstand des Labornetzteils zu tun, 
oder fließt pro Flächeneinheit beim schmaleren Streifen doch mehr Strom 
durch ?

Die Streifen haben jeweils einen Widerstand von unter 1 Ohm

Autor: Stefan (Gast)
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Du hast nicht verraten, ob das Netzteil im Normalbetrieb 
(Spannungsregelung) ist oder sich in der Strombegrenzung befindet!


Der erste Fall (Parallelschaltung) ist immer eindeutig. An beiden 
Heizfolien liegt dieselbe Spannung, daher gilt P = U^2/R. In der Folie 
mit kleinerem R wird mehr el. Leistung in Wärme umgesetzt -> wird 
wärmer...OK

Im zweiten Fall hängt es nun vom Netzteil ab:
a.) Netzteil in Spannungregelung
    Es ergibt sich dieselbe Lösung wie oben, wegen P=U^2/R

b.) Netzteil in der Strombegrenzung (Strom I = const)
    Hier gilt P = I^2 * R. Also wird jetzt die dünnere Folie wärmer

Folglich behaupte ich, Dein Netzteil ist in der Strombegrenzung!

Autor: Alexey (Gast)
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Hallo,

also von den Dimensionen her finde ich für den 3F/2,7V Supercap bei ak 
modul bus 8*20mm nicht grade groß. (Größe hab ich im Datasheet gefunden) 
Ok du brauchst halt zwei, die kannst du dann in Reihe oder Parallel 
Schalten um den Strom zu erhöhen. Einen Normalen Kondensator kannst du 
bei diesen Stromanforderungen schon fast in Kilo Messen... :)
Akku Scheidet ja auch aus. Ich würde die Supercaps nehmen und das ganze 
damit Realisieren.
Frage meinerseits: Musst du den Strom genau Regeln und somit Konstant 
halten oder reicht eher so Pi*Augenmass?

Alexey :)

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