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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik simple winzige PWM mit sehr hoher Freuquenz und fester Pulsweite


Autor: Xer0 (Gast)
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Hallo!

Ich suche nach einer extrem platzsparenden Lösung, ein PWM Signal im TTL 
Bereich zu erzeugen. konktret geht es dabei um das runterdimmen einer 
445nm Laserdiode, die bekanntlich 1W leistet und unter 100mW nicht 
stabil genug läuft. diese soll auf ungefährliche Werte per PWM 
gedrosstelt werden, also zwischen effektiv 5-15mW. Da es in ein 
Pointergehäuse soll, ist SMD und möglichst wenig Aussenbeschaltung 
erforderlich, sonst muss man sich was überlegen, zb 10440er Lithium 
statt 2xAAA verwenden, aber nur ungern.

Ideal wäre ein fertiger standalone Baustein mit einem Kanal und so ab 
10Khz Frequenz (sonst sind die einzelnen Laserpulse trotzdem noch 
gefährlich)
Möchte halt die Pulsweite einmal mit einem Poti einstellen, während die 
Leistung an einem Coherent Messgerät ablese. wenn dann die 5mW oder so 
hab, Wiederstand des Potis messen und einen mit ungefähren Wert fest 
auflöten.
Also ein variables Dimming brauch ich nicht, soll dann so fest bleiben.

Könnt ihr mir was empfehlen?
Oder lässt sich da auch ein Attiny15 mit allen drum und dran 
reinquetschen?

Der Treiber (lava MicroBoost) nimmt normales 0-5V TTL zur Modulierung

Autor: Fabian (Gast)
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Ein einfacher Inverter mit rückgekoppelten Ausgang, Diode und RC 
Kombination sollte es schon bewirken.

Autor: Magnus M. (magnetus) Benutzerseite
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Xer0 schrieb:
> Könnt ihr mir was empfehlen?

Mein erster Gedanke ging in Richtung NE555 + Hühnerfutter.

> Oder lässt sich da auch ein Attiny15 mit allen drum und dran
> reinquetschen?

Sicher doch. Wäre dann sogar ganz ohne externe Bauteile realisierbar. 
Der ATtiny15 ist jedoch abgekündigt. Nachfolger ist der ATtiny25. In 
Deinem Fall müsstest du den ATtiny25V verwenden. Dieser kann bereits ab 
1,8V Versorgungsspannung seinen Dienst tun.

Gruß,
Magnetus

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Mit fest einstellen ist dann uebrigens nichts. Denn die Spannungen und 
Stroeme sind auch noch von der Temperatur abhaengig.

Autor: Xer0 (Gast)
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Hey noch Was schrieb:
> Mit fest einstellen ist dann uebrigens nichts. Denn die Spannungen und
> Stroeme sind auch noch von der Temperatur abhaengig.

Meinst du bei einer analogen Lösung oder wenn ein µC verwendet wird?

Autor: Eddy Current (chrisi)
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Bei 10kHz und gefühltem Tastverhältnis von 1:100 sprechen wir von 
1µs-Pulsen. Damit scheidet zumindest die Lösung mit NE555 aus. Eine 
Lösung mit Singlegate 74HC1G14 könnte recht klein werden. Man muss ja 
nicht unbedingt ein Betriebssystem programmieren, um nen Puls zu 
erzeugen.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Und die schmalen 1Watt Impulse sind dann ungefährlich? Aha...

Autor: Xer0 (Gast)
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Optimalerweise kommt man mit weniger al 1W Puls aus. die Dioden sollten 
bei 200-300mW schon stabil genug laufen und nicht so wegdriften mit 
Temperatur.

Wie kurz ein 1W Puls sein müsse um ungefährlich zu sein, dh die Energie 
schnell genug im Auge abgeführt werden kann, kann ich nicht 
ausrechnen... das werden die Leuts im Laserforum aber machen ;)

Autor: Chris __ (_chris_)
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Nimm einen Pic 10F, nimm den RC OSC und verändere die Geschwindigkeit 
des
Pics mit einem Poti. So würde ich es machen.
Angenommen einen Taster als ein/aus, einen Pin zur 
Geschwindigkeitseinstellung, eine Diode als Temperatursensor (sollte der
Lüfter ausfallen) oder zur Messung der Intensität sollte der Laser eine
Photodiode integriert haben, und ein pin zur Steuerung eines transistor
oder auch eines LM298 oder LM293 als Beispiel wie auch ULN2003 oder was
du sonst noch gerade in der Schublade hast.

Autor: Chris __ (_chris_)
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Ich habe mal eine Schaltung gemacht, um eine Sony Laserdiode mit höherer
Leistung als 100mW zu betreiben. Da waren die Impulse im Bereich von
20 oder 40Mhz, nichts zu machen mit uC, oder Ne555. Aber wenns nur 
Frequenzen
bis 5Mhz sind, kein Problem.

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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@Xer0:


Du solltest zunaechst das ganze mal als Probeaufbau testen, denn nicht 
alle Laserdioden (i.A. sind das keine einzelnen Komponenten sondern 
enthalten bereits eine elektronische Regelschaltung fuer den Strom) sind 
per PWM ansteuerbar. Bei hoher PWM-frequenz laeufts Du oft Gefahr, dass 
die Stromregelung nicht mehr sauber arbeitet und dann passiert alles, 
was Du bestimmt nicht willst ;-)


Gruss

Michael

Autor: Micha (Gast)
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Xer0 schrieb:
> Oder lässt sich da auch ein Attiny15 mit allen drum und dran
> reinquetschen?

Warum so riesig? Nimm ATtiny4/5/9, die sind nochmal ne Ecke kleiner.

Autor: Micha (Gast)
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/10 vergessen -> ATtiny4/5/9/10

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Micha schrieb:
> /10 vergessen -> ATtiny4/5/9/10


und das STK600 nebst Routing- un Patchboard für den Tiny10, um diesen 
via TPI zu flashen??

Autor: Xer0 (Gast)
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Hab den 15er als so passend angesehen, weil laut Tabelle ein 150kHz PWM 
bereits drin ist :S

Autor: Hartmut     (rio71)
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nen mic1555 bzw mic1557 in beschaltung nach figure 2
http://www.micrel.com/_PDF/mic1555.pdf
zwischen ca. 1:1000 und 1000:1 regelbar..
0 hz bis 5 mhz

Autor: Xer0 (Gast)
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Jemand im Laserforum behauptet, die µC Lösung würde vollkommen ohne 
externe Komponenten auskommen. stimmt das? braucht der nicht mindestens 
einen Quarz?

Autor: Byte (Gast)
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Xer0 schrieb:
> Jemand im Laserforum behauptet, die µC Lösung würde vollkommen ohne
> externe Komponenten auskommen. stimmt das? braucht der nicht mindestens
> einen Quarz?

Brauchen nein.. (Int.Osc.)  bzw. wenn einen kleinen ala tiny13 oder so 
nimmst hast eh keinen Quarz. Dafür ist der auch ein wenig ungenauer bei 
der Frequenz (Temperatur/Spannungsabhängig, siehe Datenblatt). Aber 
deine PWM macht ja eh nur "Verhältnisse". Mit dem tiny13 hab ich sowas 
schon für den Modellbau gemacht. Kleiner gehts fast nimmer. (und 
billiger). Die 13er haben damals 80ct gekostet. %-o

Autor: Xer0 (Gast)
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Ist ein 13er schnell genug für PWM im ~5Khz Bereich?

Achja, ich nehm mal an es ist nicht gut für einen µC, der ja noch sein 
Programm laden/booten muss, dasman ihn zusammen mit dem Laser ständi an 
und ausmacht, also halt mit dem Schalter am Pointer. Man macht so nen 
Pointer ja nicht minutenlang an sondern unterstreicht nur kurz ne 
Teststelle oder so auf der Leinwand. Sekundenbereich.

Ist es besser, den µC so zu programmieren, das er permanent am Stom 
hängt, und erst beim Tastendruck von Standby auf Betrieb wechselt und 
das Signal zum Lasertreiber sendet?

Autor: Peter (Gast)
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Xer0 schrieb:
> Achja, ich nehm mal an es ist nicht gut für einen µC, der ja noch sein
> Programm laden/booten muss

ich denke es ist den µC egal.

Autor: Xer0 (Gast)
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Wie schnell kann man mit dem Attiny13 PWM'en?

Autor: Armin (Gast)
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Laserdioden sind schneller modulierbar, wenn man mindestens den 
Threshold-Strom fließen lässt und darauf dann den Takt gibt. Probier da 
einfach mal bisschen herum, vielleicht bringt's dir ja was. Mahlzeit!

Autor: Xer0 (Gast)
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Hmm, also 5Khz 0n-off würden wohl reichen.

Idee ist gut,man müssst nur gucken das jemand damit einen sehr kleinen 
Treiber konstruieren kann. drlava's Flexdrive hat Einstellungen für 
minimal und maximal Strom, damit wäre so ein Standby-Glimmen kein 
Problem. leider etwa 100x größer als der MicroBoost fürs Pointergehäuse, 
ohne Minimalstrom.

Autor: Armin (Gast)
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So auf die Schnelle kommt mir die Idee, einfach zwei 
Konstantstromquellen aufzubauen und mittels µC zwischen beiden 
umzuschalten. Leider ist eine gute LD-Ansteuerung nicht so einfach. Man 
sollte wirklich den Strom regulieren, nicht die Spannung. Ansonsten 
driftet die LD schnell nach oben weg und wird thermisch zerstört. Hast 
du in deiner Laserdiode auch eine integrierte Photodiode?

Vielleicht auch ein möglicher Ansatz: PD mit A/D-Wandler auslesen und 
Strom über D/A-Wandler ausgeben. Und der D/A-Wandler gibt halt ein 
PWM-Signal mit unterer und oberer Grenze aus. Da würde ein ganz kleiner 
Mikrocontroller mit einem A/D- und einem D/A-Wandler ausreichen (SMD 8 
Pin?).

Sieh meine Gedanken einfach als laut nachgedacht an... ;-)

Autor: Armin (Gast)
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Nachtrag: Eine Strommessung über Shunt-Widerstand wäre auch noch 
sinnvoll, man könnte sie mit noch einem A/D-Wandler realisieren und die 
Stromregelung und Tastrate sozusagen im Mikrocontroller erledigen.

Ich würde irgendeinen ATtiny dafür nehmen.

Autor: Michael H. (overthere)
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Was spricht denn dagegen das ganze mit einem modernen 555 zu machen. 
z.B. ICL7555? Der kann bis 500kHz! Man muss ja nicht immer gleich den 
overkill nehmen.

Autor: Magnus M. (magnetus) Benutzerseite
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Xer0 schrieb:
> Wie schnell kann man mit dem Attiny13 PWM'en?

Wenn du den 13er mit dem internen 9,6MHz RC-Oszillator taktest und 
Timer0 auf Vollgas laufen lässt, dann kommst du auf ne 8Bit PWM mit 
37,5KHz.

Gruß,
Magnetus

Autor: Xer0 (Gast)
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Armin schrieb:
> Nachtrag: Eine Strommessung über Shunt-Widerstand wäre auch noch
> sinnvoll, man könnte sie mit noch einem A/D-Wandler realisieren und die
> Stromregelung und Tastrate sozusagen im Mikrocontroller erledigen.

Uh, klingt extrem kompliziert. Ist sowas überhaupt einfach mal so 
realisierbar? Weil sonst wunders mich, warum alle Laserforen immernoch 
auf analoge Regelung mit LM317 und Konsorten + Poti setzen, statt auf 
einen µC, dessen Stromregelung man dann hochpräzise über ISP setzen 
könnte.

Laserdiode (445nm) hat leider keine interne Photodiode, einizge 
Mögichkeit wäre ein extra langes Pointergehäuse, um das Diodenmodul 
tiefer reinzuschieben, damit man Platz hatt für eine Strahlasukopplung 
per Glasplättchen auf eine seitlich angebrachte Photodiode. Damit könnt 
man, einmal die 5mW ausgemessen, per PID Regelung auch völlig ohne PWM 
diese Leistung stabil halten.

Problem am ganzen "Casio 1W Diode auf 5mW drosseln" Unterfangen ist 
nähmlich, das so kleine Leistungen extrem knapp über der Laserschwelle 
liegen, und in dem Punkt stark temperaturabhängig sind, ergo der im 
Winter bei 5mW lasernde Pointer ist im Sommer nurnoch eine schwächliche 
LED...

@ Magnus: gegen *555 spricht wohl der Platz, µC lässt sich kleiner 
kriegen, und in so nem 2xAAA Pointer ist wirklich sehr sehr wenig Platz.

Autor: Magnus M. (magnetus) Benutzerseite
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Xer0 schrieb:
> @ Magnus: gegen *555 spricht wohl der Platz, µC lässt sich kleiner
> kriegen, und in so nem 2xAAA Pointer ist wirklich sehr sehr wenig Platz.

Magnus Müller schrieb:
> Mein erster Gedanke ging in Richtung NE555 + Hühnerfutter.
  ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

Der NE555 war halt, wie bereits in meiner ersten Antwort erwähnt, mein 
ERSTER GEDANKE.

>> Oder lässt sich da auch ein Attiny15 mit allen drum und dran
>> reinquetschen?
>
> Sicher doch. Wäre dann sogar ganz ohne externe Bauteile realisierbar.
               ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

Da war doch schon die von dir erwartete Antwort ;)

Gruß,
Magnetus

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