Guten Tag,
ich möchte für eine RGB-LED Anwendung, die mit einem Attiny25
Farbeffekte produziert einen Lipo (3,7V 1000mAh)als Stützakku einsetzen.
Der Lipo soll sich also, wenn das Teil am Netzgerät hängt, aufladen und
ansonsten die Schaltung mit Strom versorgen. Dafür hab ich mir die
angehängte Schaltung überlegt. Geht das so, oder gibt es irgendwo
irgendwelche Probleme?
Danke und Grüße
Christoph
Wie willst du mit 3.6V (die natürlich NICHT konstant sondern 4.2 nach
dem laden und 3V gegen Ende sind), dann auch noch über eine Diode und
eine Konstantstromschaltung die weitere 1.5 Volt fressen, eine blaue
LED zum Leuchten bringen die -schau ins Datenblatt- so 3.6V dafür
benötigt?
Ausserdem verhindert deine Schaltung keine Tiefentladung (die LiPoly
sofort killt), es sein denn dein eingezeichneter Akku ist einer mit
eingebauter Schutzschaltung.
Danke für die schnelle Antwort!
Also zwei Probleme:
- Ich brauche Lipos mit Schutzschaltung.
- Und ich sollte den Attiny vielleicht dazu überreden, den LEDs den Saft
abzudrehen und selber schlafen zu gehen, wenn die Spannung zu gering
wird, aber dafür hätte ich ja noch Portb.4 frei, was ein ADC-Eingang
ist. Ginge also.
- und ich brauche eine höhere Spannung. Also einen Stepup-Wandler, so
was wie den LT1932, der liefert auch gleich noch einen Konstantstrom, so
dass ich mit das Konstantstromgeraffel sparen kann. Aber für die drei
Farben bräuchte ich dann wohl drei von der Sorte oder gibts die Dinger
auch "mehrkanalig" ? Kostet immerhin 2,60 € bei Reichelt. Gibt es so was
ähnliches irgendwo billiger?
Grüße
Christoph
Guten Abend,
Ich hab die Schaltung überarbeitet:
- einen Step-up Wandler eingefügt,
- eine Verbindung von der Lipo-Spannung zu einem ADC-Eingang des Attiny,
der so die Spannung überwachen kann und die LEDs auschalten, wenn die
Spannung zu niedrig wird,
- und ein paar FETs, die entweder die Lipo-Spannung oder die externe
Versorgung zu den LEDs durchschalten.
Ich hoffe, das funktioniert so oder habe ich neue Fehler produziert?
Danke und Grüße
Christoph
Christoph Stein schrieb:> Ich hoffe, das funktioniert so oder habe ich neue Fehler produziert?
Hallo Christoph,
der Wandler läuft immer mit tötet dadurch den LiPo. Selbst wenn LEDs und
Atmega keinen Strom mehr brauchen reichen die Verluste des Wandlers um
den LiPo tiefzuentladen. Du müsstest schon den LiPo freischalten wenn
die Spannung zu niedrig wird.
Wenn Du einen Bootloader verwendest, dann kannst Du den Reset-Pin noch
zusätzlich verwenden und trotzdem elegant flashen. Mit dem dann freien
Pin könntest Du den Wandler abschalten oder den LiPo trennen.
Die ganzen "Dioden" mit BS170 sind vermutlich Bauteilverschwendung, da
der BS170 "satte" 1,2 bis 5 Ohm RDSon hat. Selbst bei kleinen Strömen
bist Du schnell schlechter dran als mit Schottky-Dioden. Entweder einen
guten Logic-MOSFET mit niedrigem RDSon bei niedriger Spannungverwenden
oder gleich Dioden.
Ich hoffe, Dir ist auch klar, dass LiPos nur eine begrenzte Lebensdauer
haben. In der von Dir verwendeten Betriebsart wird der LiPo nicht lange
leben. LiPos altern am stärksten wenn sie vollgeladen sind, also knapp
über 4,2 V haben. Wenn sie dabei auch noch hohen Temperaturen ausgesetzt
sind, dann ist oft schon in weniger als einem Jahr die halbe Kapazität
weg - selbst wenn der LiPo nie entladen wurde. Doppelte Kapazität auf
50% aufgeladen (niedrigere Spannung) hält viel länger (aber nach 3-5
Jahren ist der LiPo ohnehin "um" - egal ob benutzt oder nicht).
Gruß,
Bernd
Bernd O. schrieb:> - eine Verbindung von der Lipo-Spannung zu einem ADC-Eingang des Attiny,> der so die Spannung überwachen kann und die LEDs auschalten, wenn die> Spannung zu niedrig wird,
attiny25 kann seine eigene Versorgungsspannung messen.
LEDs nie parallel.
Die FETs habe ich mir nicht genau angeschaut, aber ich wette du kriegst
die nicht durchgeschaltet.
Den lipo bekommst du wahrscheinlich nicht aufgeladen.
Vcc im Schaltplan oben, Gnd unten. So kann das niemand lesen, der nicht
dafür bezahlt wird.
Mc34063 ist veraltet. Der attiny25 kann 250kHz bei 8bit PWM.
@Bernd
Die 4,2V sind schon okay, auch für längere Zeit. Die Theorie mit "stirbt
an 4,2V" höre ich seit ein paar Wochen. Woher kommt das? Gab es da etwas
in den Nachrichten oders o? Macht bei der Schaltung allerdings auch
keinen Unterschied mehr ;)
> Ich hoffe, das funktioniert so
Abgesehen von den Punkten die Bernd ansprach:
Parallelschalten von LEDs ohne Stromverteilungswiderstände ist schlecht,
es kann eine LED die vollen 40mA abbekommen, die andere nichts.
Und ich find's zu aufwändig.
Deine Schaltung braucht 130mA und soll 6 LEDs (darunter blaue) und 1
Taster bedienen.
2 LEDs
Vorschlag: +-|<|-|<|-+
| |
+5V --5Ohm1W--+-----+------+--100uH--+
| | | |
protectete | +--------+ |
1Ah LiPoly | | Attiny | |
z.B.Pollin +--|ADC |---|I BS170
270497 +--------+ |
| | |
Masse --------+------------+---------+
Quartz, Taster, Abblockkondensatoren wie gehabt,
die Transistorschaltung ein mal pro Farbe.
Das muss reichen (schon 3 mal BS170 nervt mich).
Du schaltest den BS170 im Programm kurz an, wenn die
LEDs leuchten sollen. Der Strom in den 100uH steigt,
je nach Versorgungsspannung von 3 bis 5V schneller
oder weniger schnell. Ist der Strom gross genug,
schaltest du den Transistor wieder ab, der Spulenstrom
fliesst weiter durch die LEDs und klingt langsam ab.
Man muß also höheren Pulsstrom fahren, so 80mA, weil
die LEDs im Mittel nur 1/4 davon sehen. Geregelt
wird die Helligkeit über die Pulsbreite. Da die
Betriebsspannung in den Strom eingeht, misst du mit
ADC die Spannung und korrigierst die Pulsweite
entsprechend. Es stellt sich von selbst die
Spannung ein, die die LEDs brauchen, also bei blau
7.2V und bei rot 4.2V. Der uC läuft mit 3 bis 5V.
Liegen 5V an, wird der LiIon Akku mit maximal 0.4C
geladen, die Schaltung sieht die Akkuspannung. Ist
er voll, klemmt er sich ab (die Spannung steigt auf
5V), sind die 5V nicht da, sieht die Schaltung die
Akkuspannung, ist er leer, schaltet er der Schaltung
den Strom ab und wartet darauf, wieder geladen zu werden.
Guten Abend,
danke für die Antworten. Langsam beginne ich zu verstehen, auch wenn mir
manches noch nicht klar ist:
1. LiPo-Fragen @Schaltungsvorschlag von MaWin: Wenn ich einen LiPo mit
Schutzschaltung nehme, dann brauche ich also keine extra Ladeschaltung?
So verstehe ich jedenfalls den Schaltungsvorschlag von MaWin. Und ich
brauche mir auch keine Gedanken über Tiefentladung zu machen? Einfach
LiPo in die Schaltung einbauen und 5V Spannungsversorgung über 'nen
kleinen Vorwiderstand bei Bedarf zuführen und gut is'? Dann kann ich mir
tatsächlich das ganze Geraffel mit den FETs und Dioden (in der ersten
Schaltungsvariante) sparen, die sollten eigentlich nur Netzbetrieb und
LiPobetrieb voneinander trennen, ist aber gar nicht nötig? Auch die in
meiner Schaltung nur durch einem Kasten angedeutete Ladeschaltung mit
LTC4054 wäre dann überflüssig. Ich hatte das bisher so verstanden, dass
eine solche Ladeschaltung IMMER sein muss, da mehr als 4,2V den LiPo
killen. Das gilt also nur für LiPos ohne Schutzschaltung. Wieder was
gelernt.
@Bernd O.:"der Wandler läuft immer mit tötet dadurch den LiPo" gilt also
nur bei LiPos ohne eingebaute Schutzschaltung?
2. "LED nicht parallel" @MaWin: "Parallelschalten von LEDs ohne
Stromverteilungswiderstände ist schlecht, es kann eine LED die vollen
40mA abbekommen, die andere nichts." Danke, wusste ich noch nicht.
Parallelschaltung hatte ich gewählt, um mit 5V auszukommen. Deshalb auch
der Step-up Wandler. @avion23: "Mc34063 ist veraltet" Das ist mir klar.
Dafür kostet er auch nur 25ct, aktuelle Modelle dagegen von 2€50
aufwärts.
Wenn ich also bei meiner bisherigen Lösung bleiben sollte, bräuchte ich
also bei 5V Betriebsspannung pro LED eine KSQ. Oder ginge auch eine KSQ
für je zwei LED, nur mit kleinem Vorwiderstand (so 5 bis 10 Ohm)vor
jeder LED?
Denn 3. An MaWins Schaltung ist mir einiges unklar:
Was ich verstehe: Die Paarung 2 LEDs seriell mit 100mH parallel
produziert sich, wenn sie vom attiny über den BS170 geschickt gepulst
wird genau die Spannung, die die LEDs brauchen, aus 5V aber auch schon
aus 3V.
Diese Spannung baut sich also nur zwischen der Spule und dem LED-Pärchen
auf, ohne die Spannung der Versorgungsleitung zu beeinflussen? Denn es
wäre äußerst ungeschickt, wenn plötzlich auf der Versorgung
Spannungsspitzen auftauchen, die evt. den attiny killen.
Bekomme ich da nicht in jedem Fall eine riesen Sauerei auf der
Versorgungsleitung, weil jedes Pärchen sowas wie einen Schwingkreis
bildet? Müsste ich nicht die "Paarungen" irgendwie entkoppeln oder
reicht da der übliche 100n beim Attiny und die anderen Beteiligten
kümmert das nicht?
Die Pulsbreite und damit die Helligkeit der LEDs müsste ich dann wohl
empirisch ermitteln, oder kann man da irgendwas berechnen? Gibt es da
wenigstens einen einigermaßen linearen Zusammenhang zwischen
Versorgungsspannung und Pulsbreite? Also irgendwas in der Art: 10%
weniger Spannung und 10% mehr Pulsbreite ergibt in etwa die gleiche
Helligkeit?
@avion23:"attiny25 kann seine eigene Versorgungsspannung messen." Sollte
er garnicht, er sollte die LiPo-Spannung vor dem Step-up messen
@Bernd O.: "Entweder einen guten Logic-MOSFET mit niedrigem RDSon bei
niedriger Spannung verwenden ..."
guten Logic-MOSFET: Ein Name wäre nicht schlecht (oder auch zwei)
Grüße
Christoph
> dann brauche ich also keine extra Ladeschaltung?
Die Ladeschaltung besteht aus einer strombegrenzten Spannungsversorgung.
Die KONTROLLE übernimmt die Schutzschaltung, die schaltet bei 4.2V ab
(und meist so bei 4.05V wieder ein).
> Und ich brauche mir auch keine Gedanken über Tiefentladung zu machen?
Nein, auch das kontrolliert die Schutzschaltung, meist so bei 2.8V, dein
uC kann also bei 3V über zu niedrigen Akkustand zu jammern anfangen.
> Diese Spannung baut sich also nur zwischen der Spule und dem LED-Pärchen> auf, ohne die Spannung der Versorgungsleitung zu beeinflussen?
Natürlich, die hat ja nur 1 Verbindung mit der Schaltung (wenn der
Transistor abgeschaltet ist), wie soll sie die da beeinflussen ?
Sicher wird die Versorgungsspannung mit pulsförmigem Strom belastet, und
noch stärker beim schlagartigen Abschalten dieses Stromverbrauchers.
Aber für 80mA sollte sie ausreichend gepuffert sein mit kleinen 100nF
Kerkos. Du würdest da auch eine 80mA LED schlartig ausschalten und dir
keine Gedanken um den Effekt auf die Versorgungsspannung machen. Und
diese LED hätte, im Gegensatz zur Spule, auch noch beim Einschalten
diesen Effelt.
> Die Pulsbreite und damit die Helligkeit der LEDs müsste ich dann wohl> empirisch ermitteln, oder kann man da irgendwas berechnen? Gibt es da> wenigstens einen einigermaßen linearen Zusammenhang zwischen> Versorgungsspannung und Pulsbreite
Natürlich gibt es den mathematischen Zusammenhang der Induktivität
gepaart mit dem Serienwiderstand, der ist aber eine e-Kurve. AUch gibt
es den Zusammenhang, daß sich die Spule in die 7.2V blauen LEDs
schneller entlädt als in die 4.2V roten LEDs, schliesslich brauchen die
blauen mehr Energie. hier fliesst die LED-Kennlinie ein, also auch was
gebogenes.
Da kann es einfacher sein, es, statt auszurechnend, empirisch zu
ermitteln.
> guten Logic-MOSFET: Ein Name wäre nicht schlechtIRF7301 wird gern genommen, 2 zum Preis von einem, auch bei 2.7V noch
eingeschaltet (7501, 7331).
Ja Lipos gehen schneller kaputt wenn sie immer auf 100% geladen sind.
Zum Vergleich ein immer vollgespanntes Gummiband wird irdendwann
schlapp.
Einige neue Notebooks haben einen einschaltbaren Akkuschutzmode an da
wird der Akku nur noch auf 80% geladen.
Gute neue Modellbauladegeräte haben einen "Store" Modus da wir der Akku
auf 60% ge- oder entladen zur Lagerung.
Neue Lipozellen werden mit ca 60% Ladung geliefert.
Es ist scheinbar doch etwas wahres daran. Kaputt gehen sie alle die
geschonten dann halt etwas später.
@MaWin: Danke für die Erklärung
Noch eine Frage. Bei Deinem Schaltungsvorschlag liegt der Vorwiderstand
von 10 Ohm zwischen Netzteil und LiPo. Bräuchte ich nicht einen
Strombegrenzungswiderstand vor jedem Ensemble aus LEDs und Spule? Oder
begrenzt sich der Strom bei dieser Schaltungsvariante von selbst?
> Bei Deinem Schaltungsvorschlag liegt der Vorwiderstand> von 10 Ohm zwischen Netzteil und LiPo.
Der begrenzt den Ladestrom des Akkus,
wenn man die 5V anschliesst.
Er muß mindestens die Stromaufnahme des Geräts durchlassen
(also 120mA9 und darf (bei leerem Akku) höchstens den
maximalen Ladestrom (ich sag mal 1C, 1A) durchlassen.
> Bräuchte ich nicht einen Strombegrenzungswiderstand vor> jedem Ensemble aus LEDs und Spule? Oder begrenzt sich> der Strom bei dieser Schaltungsvariante von selbst
Der Strom wird durch die Einschaltzeit der Spule begrenzt.
Würde der uC den Transistor ewig an lassen, steigt der
Strom in der 100uH bis zur Sättigung, was dann letztlich
ein Kurszchluss (den der BS170 wohl nicht aufhält)
Es ist also Pflicht, daß das Programm des uC funktioniert
und den Transistor wieder ausschaltet, weil es keine andere
Art der Überstrombegrenzung gibt.
Man könnte auf 2 Arten den Strom begrenzen:
|
uC --220R--+--|I BS170
| |S
BC547 >|--+
E| 5R
Masse
begrenzt ähnlich wie deine Konstantstromquellen auf 120mA,
aber mit dem Unterschied daß diese Begrenzung im Normalfall
nie aktiv werden sollte weil bei 80mA vom uC schon abgeschaltet
wird. 120mA bei 3.8V sind 0.5W und damit für den BS170 zu
ertragen. Allerdings verbrät der Transi dann die Leistung,
er wird nicht abgeschaltet.
Eine andere Methode wäre
+----100K--+
| | :
uC --100k-+-----|+\ | |
| | >-+-|I BS170
1k +--|-/ |
| +----------+
| 1R
Masse ----------+
Da kann der uC den Transistor nur einschalten, wenn der
Strom schon unter 50mA abgesackt ist, und der Strom
wird garantiert wieder (vorzeitig) ausgeschaltet, wenn
er über 100mA steigen sollte.
Beide Methoden sind halt Hardware, so wie man das im
letzten Jahrhundert gemacht hat, die man durch korrekte
Software ersetzen kann, so wie man das heute macht.
MaWin schrieb:> Eine andere Methode wäre>> +----100K--+> | | :> uC --100k-+-----|+\ | |> | | >-+-|I BS170> 1k +--|-/ |> | +----------+> | 1R> Masse ----------+
Die Zeichnung verstehe ich nicht ganz. Was ist das Bauteil in der Mitte?
----|+\
| >-
+--|-/
Die Murata hat das kleinste Streufeld,
(die anderen, insbesondere axiale, sauen rum)
hält halt nur 100mA aus, das reicht
theoretisch knapp, wenn die Theorie
also stimmte wäre die ok.
> Was ist das Bauteil in der Mitte?
OpAmp, als Schmitt-Trigger geschaltet.
Blöderweise fällt mir auf, daß der mit dem abschalten
des Transis auch seinen Mess-shunt abschaltet,
also gleich wieder meint, der Strom wäre klein genug
und wieder einschaltet. Man müsste den Spulenstrom
messen, nicht den Transistorstrom, alao das ganze
nach +5V verlagern.
+---|<|----|<|---+
| |
+5V ------+--1R--+--100uH--+
| R1 |
| +--R2--+ |
1k +-|+\ | |
| | >-+-|I BS170
uC --100k-+--------|-/ |
|
Masse
Guten Abend,
ich wollte nur den Erfolg melden. Die Schaltung funktioniert
ausgezeichnet. Die LEDs leuchten hell und klar und auf dem Oszi habe ich
hochinteressante Bilder. Wenn ich einen kleinen Kondensator (2n) zu der
Spule parallel schalte gehts noch besser.
Also Danke nochmal.
Grüße
Christoph
Lipo_LED_Farbwechsler.png
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