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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED/24V mit uC, PWM und gewissen Bedingungn ansteuern


Autor: St. K. (stepi)
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Hallo zusammen,

An sich sollte mein Problem kein Neues sein, zumindest mit den richtigen 
Bauteilen:
Ich will mit einem PIC mehrere LEDs schalten und per PWM dimmen. 
Folgende Voraussetzungen sind dabei zu beachten für die Schalter:
1. 24V (Laptop-Steckernetzteil: 24V, 3,2A)
2. ca. 1 – 1,5A pro LED-Farbe
3. jede Farbe soll separat dimmbar sein
4. der PIC soll nach dem schalten in den Sleep-Mode gehen können/ 
dürfen, wenn möglich auch bei Dimmung der LEDs.
5. das ganze soll möglichst wenig Verlustleistung haben
6. das ganze sollte bei Reichelt beschafft werden können (gilt v.a. für 
die verwendeten Transistoren)
(siehe Schaltplan-Skizze: PIC steuert 3 „noch Black-Boxes“, an denen 
jeweils mehrere Stränge von LEDs einer Farbe hängen).

Meine Fragen/Ideen sind:
1) Kann der Schalter ein einfacher MOSFET sein (Spg, Strom und 
Geschwindigkeit (PWM) sind ja nicht so hoch)? Falls ja welcher -> 
Stichwort: möglichst geringe Verlustleistung und Beschaffbarkeit?
2) Sollte ein MOSFET nicht ausreichen: welche ICs sind dafür geeignet?
3) Die PWM-Steuerung kann der PIC machen -> d.h. der Schalter sollte so 
schnell sein, dass er der PWM folgen kann (ohne Unmengen Strom wegen 
Umladungen zu brauchen).
4) Dann wäre da noch Bedingung 4): wenn der PIC schlafen geht, was 
passiert mit dem MOSFET: hier brauche ich wohl noch irgendein 
Speicherglied (Flip-Flop) oder? Oder MOSFET gekoppelt (Bistabiler 
Transistorschalter?)
5) Eine ganz andere Idee wäre, die PWM-Erzeugung über analoge Bauteile 
zu realisieren, wobei die PWM über ein Poti gesteuert wird. Das Poti 
wäre dann ein digitaler Widerstand, der vom PIC eingestellt wird -> 
Vorteil sehe ich hier darin, dass der PIC sich auch während dem dimmen 
schlafen legen kann: einfach Widerstand einstellen und schlafen gehen. 
Die analoge Schaltung erledigt das dimmen von selbst.
Nach der PWM-Schaltung kommt dann der Transistorschalter.
6) Oder gibt’s eine noch viel einfachere Lösung. (gesteuerte KSQ?)

Hier noch ein paar allgemeine Infos/ Anmerkungen/ Fragen:
7) MOSFET sollten einen möglichst kleinen Rds_on und Cgate haben, damit 
die Verlustleistung möglichst gering ist. Liege ich da richtig in der 
Annahme? Welcher Kennwert ist sonst noch wichtig bei meinen Dimensionen?
Auf jeder Seite wird ein anderer MOSFET angepriesen, mittlerweile weiß 
ich nun gar nicht mehr auf was ich achten muss, bzw. welcher für meine 
Dimensionen der richtige ist.
Auch sollte der MOSFET logic level (5V oder weniger) haben, damit ich 
keinen Treiberbaustein davor brauche.


Das ganze soll später per Fernbedienung steuerbar und einstellbar sein 
und über den PIC 18F2550 gesteuert werden. Die LEDs sind SuperFlux 
SingleChip und in gleicher Anzahl von rot , grün und blau vorhanden.

Neben den genannten Bedingungen sollte sich das ganze kostenmäßig im 
Rahmen halten (also einfache Bauteile). Ggf. gibt’s aber auch fertige 
Schaltung, z.B. spannungsgesteuerte Dimmer, die ganz 5) ersetzen.

Ich hoffe alle Infos bekannt gegeben zu haben. Falls nicht einfach 
nachfragen.

Vielen Dank an euch Experten.
Stepi

Autor: Bernd (Gast)
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Puuh !

Ich denke mal, daß Du Dir mit dem Sleep-Modus des PICs etwas die Augen 
blendest. Der braucht sowieso sehr wenig Strom, verglichen mit dem Rest 
Deiner Aufgabe.

PICs im Sleep-Modus geben die Ausgänge weiterhin aus...

Ja, Du kannst MOSFETs zum Schalten nutzen.

Evtl. ist es sinnvoller, über einen Schaltregler für die LEDs 
nachzudenken als über den Sleep-Modus für den PIC.

Vergiß den analogen Kram oder gar das digitale Poti!

Evtl. hilft ein 18F2431 mit 3 PWMs und schnellen ADCs, um den Strom 
durch die LEDs zumessen und die PWMs passend einzustellen....

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Hab mal was gemalt. So kannst du die Ansteuerung machen.

Autor: pillepalle (Gast)
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moin

ich nehme die Led-Warrior Schaltregler von Code Mechanaries um meine RGB 
LAmpe damit zu betreiben
PWM über ATmega8 3 Ledwarrior mit je 750mA und fertig ist der Brei
kostet allerdings ca. 10€ pro Regler.

Autor: St. K. (stepi)
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Bernd wrote:
> Puuh !
>
> Ich denke mal, daß Du Dir mit dem Sleep-Modus des PICs etwas die Augen
> blendest. Der braucht sowieso sehr wenig Strom, verglichen mit dem Rest
> Deiner Aufgabe.
Bei dieser Aufgabe ist der Sleep-Modus nicht so wichtig. Aber in Zukunft 
will ich auch andere Lampen mit der Fernbedienung steuern. Da ich aber 
nicht für Lampe einen Steckernetzteil als Versorgung für den PIC 
hernehmen kann, muss der über Knopfzellen (o.ä.) betrieben werden.
Wenn der PIC nicht im SleepModus wäre wenn er nichts zu tun hat, sind 
die Batterien nach ein paar Tagen leer.
>
> PICs im Sleep-Modus geben die Ausgänge weiterhin aus...
>
> Ja, Du kannst MOSFETs zum Schalten nutzen.
Auf welche Kenndaten muss ich da achten, damit der MOSFET für mich 
passt? Reicht einer oder muss ich zwei koppeln? Dies war meine 
Hauptfrage: sehe vor lauter Bäumen den Wald nicht mehr ;-)


>
> Evtl. ist es sinnvoller, über einen Schaltregler für die LEDs
> nachzudenken als über den Sleep-Modus für den PIC.
>
> Vergiß den analogen Kram oder gar das digitale Poti!
Kannst du hier ein bisschen genauer werden? Wieso soll ich das 
vergessen? Damit wäre doch z.B. das mit dem Sleepmodus machbar oder?

>
> Evtl. hilft ein 18F2431 mit 3 PWMs und schnellen ADCs, um den Strom
> durch die LEDs zumessen und die PWMs passend einzustellen....
Da ich am PIC auch USB brauche verwende ich den 18F2550.

Autor: dummy (Gast)
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>Bei dieser Aufgabe ist der Sleep-Modus nicht so wichtig. Aber in Zukunft
>will ich auch andere Lampen mit der Fernbedienung steuern. Da ich aber
>nicht für Lampe einen Steckernetzteil als Versorgung für den PIC
>hernehmen kann, muss der über Knopfzellen (o.ä.) betrieben werden.

Bahnhof? Kannst du das mal etwas besser erklären?

Autor: St. K. (stepi)
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Matthias Lipinsky wrote:
> Hab mal was gemalt. So kannst du die Ansteuerung machen.

Hallo Matthias,

vielen Dank. Sieht ja nicht schlecht aus.
Kannst du die Schaltung noch in ein paar Worten kommentieren, was welche 
Stufe/ Transistor macht.

Vielen Dank
Stepi

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>in ein paar Worten kommentieren

Q3 ist eine Konstantstromquelle.

Liegen an der Basis 5V an, so fallen über R2 etwa 4,4V ab (Ube weniger). 
Dadurch fließen durch R2 gleich 4,4V/2k2 = 2mA. Diese 2mA fließen auch 
durch den R1 (Basisstrom ist vernachlässigbar). Dadurch fallen über dem 
R1 etwa 2mA *4k7 = 9,4V ab. Somit ist die Spannung "unterhalb" von R1 
24-9V4 = ~ 15V.
Q1&Q2 bilden eine sogenannte PushPull-Stufe. Das ergibt eine 
Stromverstärkung. Somit liegt am Gate (gegenüber Source) eine Spannung 
von -9,4V. Der FET leitet.

Liegt an der Basis von Q3 Null Volt an, fließt kein Strom durch R2/R1. 
Über R1 fällt keine Spannung ab, die Stufe Q1&Q2 (strom)verstärkt die 
24V und der FET "sieht" zwischen Gate und Source Null Volt. Der FET 
sperrt.

Sobald die Betrtiebsspannung größer als ca 15V ist, bekommt der FET als 
Gatespannung immer ca 9,4V (oder Null), unabhängig vom genauen Wert der 
Betriebsspannung.
Natürlich solange keine Grenzwerte irgendwo überschritten werden.

Hinweis: EMV-Beschaltung wie Blockkondensatoren sind nicht dargestellt.

Autor: St. K. (stepi)
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dummy wrote:
>>Bei dieser Aufgabe ist der Sleep-Modus nicht so wichtig. Aber in Zukunft
>>will ich auch andere Lampen mit der Fernbedienung steuern. Da ich aber
>>nicht für Lampe einen Steckernetzteil als Versorgung für den PIC
>>hernehmen kann, muss der über Knopfzellen (o.ä.) betrieben werden.
>
> Bahnhof? Kannst du das mal etwas besser erklären?

ich versuchs:
Ziel (irgendwann) ist, alle meine Lampen in der Wohnung per 
Fernbedienung zu steuern. Somti muss natürlich an jede Lampe ein 
(kleiner) PIC, der die IR-Befehle empfängt und die LAmpe schaltet. Die 
Lampe braucht 230V, der PIC 5V (bzw. ggf. 3,3V). Da ich nicht an eine 
Deckenlampe noch ein STeckernetzteil anbringen kann um den PIC mit 5V zu 
versorgen, werde ich wohl Batterien verwenden müssen. Auch wenn der PIC 
aber im BEtrieb wenige mA braucht so wird die Batterie (z.B. 
Knopfzellenbatterie) nach ein paar Tagen leer sein und müsste gewechselt 
werden.
Somit ist das Ziel dass der PIC die Lampe zu toggelt und sich dann 
wieder schlafen legt.

Etwas klarer?

Autor: St. K. (stepi)
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Matthias Lipinsky wrote:
>>in ein paar Worten kommentieren
>
> Q3 ist eine Konstantstromquelle....

hab mir das Datenblatt von dem BSP171P mal angeschaut: Spannung, Strom 
und Schaltzeiten würden passen.
Rsd_on ist etwas hoch oder (300mOhm)?
Könnte ich den BSP171P auch direkt ansteuern: laut Datenblatt ist er 
"logic level".
Das größte Problem wird allerdings sein: das Ding ist ein SMD.. Gibts 
einen equivalenten für Lochrasterplatinen?

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Könnte ich den BSP171P auch direkt ansteuern: laut Datenblatt ist er
>"logic level".

Das Ding ist ein P-Kanal. Das heißt, um Durchzusteuern brauchst du am 
Gate eine Kleinere Spannung als am Source. Und das direkt geht nur, wenn 
Source an 5V liegt. Dann kann das Gate direkt mit 5V/0V vom µC versorgt 
werden.
Du willst doch aber die 24V schalten. Also brauchst du einen 
Level-Shifter...


>Rsd_on ist etwas hoch oder (300mOhm)?

Bei 1A sind das etwa 0,3W...


>das Ding ist ein SMD..
Ich weiß, das Ding ist ziemlich groß ;-)

Nimm nen anderen P-Kanal...

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