Hallo... nach langem suchen fand ich dennoch irgendwie keine zufriedenstellende Antwort, weshalb ich mich entschloss mal mein Problem hier zur Diskussion bereit zu stellen. (Bin neu hier... vll etwas nachsicht - oder auch nicht xD) Mein Problem: Ich habe eine Campingtaschenlampe, welche nach einigen Kontakten mit Wasser nicht mehr möchte. Deshalb möchte ich diese Umbauen: heißt Leds rein statt der Leuchtstoffröhre. vorhandene Hardware (nicht verändern): 1 Taster 4 Batterien (Mono) geplante einzusetzende Hardware: 6 High-Power LEDs (jeweils 300mA bei ca 3,4V) 1 ATTiny13 (Steuerung des ganzen) Ich hatte mir da jetzt schon ein wenig was zusammengesucht und wollte Fragen ob der Schaltplan so wie er ist auch funktionieren könnte (Auswahl Bauteile und Dimmensionierung ausgeschlossen) oder ob noch Bauteile fehlen/zu viel sind. Details: Beim Tiny würde ich die beiden PWM-Channel nutzen: einen für den Step-Up-Wandler und den anderen zur Dimmung der Leds. Über einen Spannungsteiler würde ich dann durch den ADC auslesen ob die erzeugte Spannung innerhalb der Toleranzen liegt -> Regelung Step-Up-Wandler. Außerdem dient der Spannungsteiler als "Leerlaufverbraucher", falls die Leds fast aus sind ... (ganz aus per PWM wird nicht benötigt, weil da kann ich die Lampe ja auch ausmachn wenn ich kein Licht mehr brauche). Mosfets hatte ich hier geplant mit P-Kanal Logik-Level. Ich hoffe ihr könnt mir da ein wenig helfen :) Mfg
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An deiner Stelle würde ich den Strom direkt über den Schaltwandler regeln, anstatt eine extra PWM einzusetzen. Zwar ändert sich die Farbe der Leds etwas mit dem Strom, aber es ist viel effizienter und einfacher. Außerdem hast du dann eine echte Stromregelung. Also weg mit: C1, D1, Q3, R2, R11. Die Leds dann alle in Reihe schalten und einen kleinen Shunt zum Strommessen zwischen den Leds und Masse einbauen. R3 soll sicher nach Masse und nicht nach Plus.
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Danke für die schnelle Antwort. 1. Eine Stromregelung ist natürlich schon besser, aber woher weiß man da welche spannung erreicht wird mit der spule? oder pegelt die sich selber ein (als resultat des stromflusses)? 2. Kann man das da wirklich ohne Diode betreiben? Dachte die ist ein wichtiger Bestandteil der Step-up-wandlung damit am Ende eine Gleichspannung erzeugt wird oder wird das hier durch die leds erreicht? 3. mit der verstärkung sollte das prinzipiell dann auch klappen oder ? (noch nie mit OPs gearbeitet^^) mfg
Nico K. schrieb: > 1. Eine Stromregelung ist natürlich schon besser, aber woher weiß man da > welche spannung erreicht wird mit der spule? Vor du loslegst: sieh dir mal die einschlägigen Seiten der bekannten Schaltreglerhersteller an. Jeder hat zwischenzeitlich eine eigene LED-Ecke. Verstehe, was da gemacht wird. Und du wirst sehen, dass dein LM358 und insbesondere dein AVR viel zu langsam sein werden.
Lothar Miller schrieb: > Und du wirst sehen, dass dein > LM358 und insbesondere dein AVR viel zu langsam sein werden. Man kann den AVR einfach ein festes PWM-Verhältnis ausgeben lassen, den Strom messen und ihn dann diesen regeln lassen. Den Strom den man am Shunt abnimmt kann glätten, weil er sich sowieso nicht schnell ändert. http://spritesmods.com/?art=ucboost&page=3 Nico K. schrieb: > 1. [...] oder pegelt die sich selber ein (als resultat des stromflusses)? Ja > 2. Kann man das da wirklich ohne Diode betreiben? Wenn die Schaltfrequenz niedrig genug ist, dann kann man die Leds als Dioden benutzen. Ob das mit so großen Leds noch funktionert (Kapazität) kann ich nicht sagen. Du kannst ja eine Diode im Plan vorsehen und dann ausprobieren wie das Ergebnis mit einer Drahtbrücke ist. > 3. mit der verstärkung sollte das prinzipiell dann auch klappen oder ? Schau mal hier nach wie das geht: Operationsverstärker-Grundschaltungen Der Shunt muss an Masse angeschlossen werden und den Transistor braucht man hier auch nicht.
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Alexander Schmidt schrieb: > Man kann den AVR einfach ein festes PWM-Verhältnis ausgeben lassen, den > Strom messen und ihn dann diesen regeln lassen. Genau das wäre die vorgehensweise gewesen :) (ob es klappt weiß ich nur noch nicht^^) @Lothar Miller Ja ich weiß das ich die 120kHz und mehr damit nie erreiche, aber ich weiß auch das bereits ab einer Frequenz von 150Hz PWM-gedimmte Leds nicht mehr flackern. Bzgl der Spule mach ich mir weniger sorgen, da ich diese notfalls auch zwischen den Leds verstecken kann (Kühlung und magnetische Abschirmung wird natürlich beachtet). Da ich leider in Richtung Elektronik nie etwas gelernt hatte und alles im "Selbststudium" mitbekommen habe bin ich nicht so bewandert in der Berechnung... Daher meine Frage an euch: 1. Stimmen die berechneten Widerstandswerte so in etwa? (Als Referenzspannung zum ADC hätte ich die internen 1,1V genommen, da diese unabhängig von der Spannung der Batterien immer vorhanden ist und daher eine halbwegs zuverlässige Grundlage darstellt) 2.Die Induktivität der Spule habe ich mit der Seite berechnet: http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/aww_smps.html (6V eingang, 21V ausgang, 0,35A ausgangsstrom, fast-PWM des Tiny13 bei 9,6MHz -> 37,5kHz) ... allerdings ändert sich die Induktivität stark nach unten wenn die Batterien leerer werden... ist das schlimm? oder heißt das dann nur das der Wirkungsgrad mit leerer werdenden Batterien sinkt? 3.Ist der MOSFET dafür so geeignet? Kann man den so treiben oder ist eine indirekte Ansteuerung mit Push-Pull-Transistoren notwendig? 4.Ich hab leider keine Ahnung welchen Kondensator man für so etwas nimmt und wie groß der Dimensioniert wird... (Elko oder Keramik oder eine Kombination oder irgendwas ganz anderes? - persönliche vermutung wäre ja größerer Elko mit kleinem Keramik) - laut Formel C=Q/U -> C=0,35A*(1/37500)s/21V=444,4nF kommt mir aber recht klein vor^^ Sorry für so viele Fragen... ich hoffe Ihr könnt mir verzeihen ... MfG
Nico K. schrieb: > Da ich leider in Richtung Elektronik nie etwas gelernt hatte und alles > im "Selbststudium" mitbekommen habe geht mir ähnlich :) der IRFR9024N ist ein P-Kanal Mosfet, du brauchst einen N-Kanal mit Logic-Level. Für meinen Wandler verwende ich den IRL3705N, der dürfte es bei dir auch tun (evtl. sogar schon überdimensioniert) Anstelle des Opamps und des Shunts kannst du auch den ACS714 oder vergleichbares nehmen. Da brauchst du nur noch Filterkondensatoren, und bist auf der sicheren Seite.
Die Diode muss schnell sein, 1N400x geht hier nicht. Stattdessen eine Schottkydiode, z.B.: 1N5819 oder 1N5822 Nico K. schrieb: > Ja ich weiß das ich die 120kHz und mehr damit nie erreiche, aber ich > weiß auch das bereits ab einer Frequenz von 150Hz PWM-gedimmte Leds > nicht mehr flackern. Du brauchst aber eine Frequenz im 10kHz Bereich weil sonst die Spule zu groß wird. Ein AVR schafft das auch locker. > Spule [...] magnetische Abschirmung Magnetfelder kann man praktisch nicht abschirmen. > 1. Stimmen die berechneten Widerstandswerte so in etwa? Ergibt 0,9V bei 300mA -> Passt. Aber mach die Widerstandswerte der Spannungsteiler ruhig um Faktor 10...100 kleiner. Außerdem muss du den die Spannung über R4 mit einem RC-Glied glätten, weil du sonst den Ripple der Schaltfrequenz misst, und dafür ist der OPV und der AVR zu langsam. > 3.Ist der MOSFET dafür so geeignet? Kann man den so treiben oder ist > eine indirekte Ansteuerung mit Push-Pull-Transistoren notwendig? Datenblatt vom Mosfet habe ich jetzt nicht angeschaut, das muss ein Logic-Level-Mosfet sein. Mach den 1kΩ raus und der AVR sollte den Mosfet treiben können. > 4.Ich hab leider keine Ahnung welchen Kondensator man für so etwas nimmt > und wie groß der Dimensioniert wird... Elko oder ganz weglassen. Der Strom ist durch die Diode schon halbwegs glatt. > C=0,35A*(1/37500)s/21V=444,4nF Dann wäre er in einer Schaltperiode schon komplett leer. Du muss hier mit z.B. 1V rechnen und das ergibt dann auch sinnvolle 10µF. Oder weglassen wie gesagt. Du ziehst aus den Batterien mehr als ein Ampere. Bedenke das dabei die Spannung ganz schön einbricht. -> Am Eingang einen Kondensator ca. 22µF vorsehen -> Versorgung vom OPV filtern mit einem RC-Glied -> 10µF + 100nF an der Versorgung des AVR, evtl. auch dessen Versorgung filtern.
> Steuerung des ganzen Was zum Teufel willst du da steuern ? Diskolight ? 4 Monos heisst 6V, und man entlädt garantiert nicht 3 davon anders als die 4. 6 LEDs a 300mA bei 3.4V heisst 6.2 Watt, das ist schaffbar. Und Taschenlampe heisst, der Schalter ist ja wohl schon drin. Alles was du brauchst, ist ein Spannungswandler 6V auf 21V, was im Bereich der fertigen integrierten step up Spannungswandler liegt, z.B. ein LM2577 schaltet problemlos die 3A die primär notwendig sind, mit 52kHz reicht ihm eine 50-100uH(3A) Spule, und du kannst je nach Shunt den Strom in Stufen einstellen, Schaltplan Figure 1 wobei R1 deine 6 LEDs in Reihe sind und R2 4 Ohm haben sollte für 300mA. Wozu da ein uC bei dem du nicht weisst wie er regeln soll und der bei Gelegenheit die LEDs auf grund eines Programmfehlers grillt ?
Nico K. schrieb: > Ja ich weiß das ich die 120kHz und mehr damit nie erreiche, aber ich > weiß auch das bereits ab einer Frequenz von 150Hz PWM-gedimmte Leds > nicht mehr flackern. Ich bin nicht überzeugt. Ich habe hier eine LED-Matrix die mit ca. 168Hz angesteuert wird und das erste, was mir ein Bekannter um die Ohren gehauen hat, als er die gesehen hat, war: Oh, das flimmert aber! Ich habe auch den Eindruck, dass bei einigen Autos die LED-Bremslichter flackern, was mich manchmal schon etwas irritiert (wobei es mir in der letzten Zeit seltener auffällt, möglicherweise setzt sich da gerade ein Erkenntnis bei den Herstellern durch, dass man da mit der PWM-Frequenz noch deutlich höher muss...) Viele Grüße, Simon
> Ich bin nicht überzeugt. Ich habe hier eine LED-Matrix die mit ca. 168Hz > angesteuert wird und das erste, was mir ein Bekannter um die Ohren > gehauen hat, als er die gesehen hat, war: Oh, das flimmert aber! > > Ich habe auch den Eindruck, dass bei einigen Autos die LED-Bremslichter > flackern, was mich manchmal schon etwas irritiert (wobei es mir in der > letzten Zeit seltener auffällt, möglicherweise setzt sich da gerade ein > Erkenntnis bei den Herstellern durch, dass man da mit der PWM-Frequenz > noch deutlich höher muss...) Das kommt aber nicht durch die PWM-Frequenz selbst, sondern durch die Samplingrate des Auges. Was du da siehst wäre quasi Aliasing :) Wenn man mit der Augenabtastrate 24Hz rechnet, ist deine Frequenz exakt das 7 fache... probier's mal mit 169 Hz
Maik M. schrieb: > Wenn man mit der Augenabtastrate 24Hz rechnet, ist deine Frequenz exakt > das 7 fache... probier's mal mit 169 Hz Der Mensch hat keine "Augenabtastrate". Die Wahrnehmung ist analog und bei den Augen integrierend. Daher gibt es keine Abtastrate.
> Das kommt aber nicht durch die PWM-Frequenz selbst, sondern durch die > Samplingrate des Auges. Was du da siehst wäre quasi Aliasing :) > Wenn man mit der Augenabtastrate 24Hz rechnet, ist deine Frequenz exakt > das 7 fache... probier's mal mit 169 Hz So ein Schwachsinn. Schöner Trollversuch, aber wehe du glaubst das selber. Es entsteht bei Bewegung des Kopfes (bzw. Autos bei den Bremslichtern) der Tröpfcheneffekt, durch den höhere Frequenzen sehr wohl erkennbar sind, nur wissen das die strunzdoofen BMW Ingenieure nicht und waren lieber geil darauf bei ihren schweineteuren Luxusautos eine centbetrags-Spule einzusparen.
MaWin schrieb: > Es entsteht bei Bewegung des Kopfes (bzw. Autos bei den Bremslichtern) > der Tröpfcheneffekt, durch den höhere Frequenzen sehr wohl erkennbar > sind, nur wissen das die strunzdoofen BMW Ingenieure nicht und waren > lieber geil darauf bei ihren schweineteuren Luxusautos eine > centbetrags-Spule einzusparen. 100%ACK. Aber nicht nur die bei BMW. Abgesehen davon kann so ein Tiny13 sehr wohl als Spannungsregler eingesetzt werden. Dazu braucht es auch den OV nicht. Bei der Verwendung der internen Referenz hat man ~1mV Auflösung. Bei 0.25Ohm Shunt wird man also Werte um 80dez. messen, wenn der Strom bei 350mA liegt. Wenn man das Mess-Signal am Shunt mit 10k und 100nF glättet und den ADC mit der PWM synchronisiert, geht das sehr schön. Bei 9.6Mhz hat man 37kHz PWM mit 8Bit. Als Spule bietet sich eine geschirmte Induktivität mit 120µH und als Puffer-C 220µF an. Das Programm sollte außer dem Strom aber auch die Spannung über den LEDs messen, um bei einer kalten Lötstelle den Konverter nicht bis unter die physikalische Grenze laufen zu lassen. Dem Tiny würde ich noch einen LDO spendieren, dann kann er am kompletten Batterieset laufen. Mehr als 10mA wird er nicht ziehen. Gut wäre auch noch eine Betriebsspannungsmessung, um bei leeren Batterien kontrolliert abzuschalten. Diese Messung kann an einer (ohnehin vorhandenen) LED stattfinden, wenn VCC als ADC-Referenz verwendet wird.
> Abgesehen davon kann so ein Tiny13 sehr wohl als Spannungsregler > eingesetzt werden. Sogar ein ganzer PC könnte von der Nintendogeneration dazu verwendet werden. Bloss er kann den Strom genau so wenig schalten wie der Tiny, braucht also auf alle Fälle noch ein externes Schaltelement, den MOSFET. Und der ist so gross und erfordert so viele Zusatzbauteile, daß man gleich einen kompletten Spannungsregler in TO220 mit demselben Bauteilaufwand bekommt, ganz ohne mühsam zu programmierenden Tiny oder PC. Es ist also einfach hirnrissig, ZUSÄTZLICH einen Tiny einzubauen.
Von den Kosten dürfte es auf dasselbe herauslaufen. Außerdem lernt man auf jeden Fall mehr wenn man es selbst baut. Man ist mit einem Attiny viel flexibler, z.B. kann man bei abnehmendem Batteriestand automatisch dimmen, dann hat man noch lange etwas Licht. Blinken kann man auch ganz leicht implementieren. Etc. etc.
Alexander Schmidt schrieb: > Man ist mit einem Attiny viel flexibler, z.B. kann man bei abnehmendem > Batteriestand automatisch dimmen, dann hat man noch lange etwas Licht. > Blinken kann man auch ganz leicht implementieren. Etc. etc. So ist das. Für ´ne simple Konstanstromquelle Marke "AN/AUS" ist ein Controller nebst zu schreibendem Programm sicher Overkill.
> Außerdem lernt man auf jeden Fall mehr wenn man es selbst baut.
Man lernt auch eine Menge, wenn man statt einem Auto ein FliWaTüüt baut,
aber trotzdem kaufst du deine Autos sicher fertig.
Danke für die vielen Antworten... Hatte am Anfang auch überlegt ob ich einfach nen fertigen Step-Up-Wandler nehme im Gehäuse (externe Spule und bla ), allerdings hätte ich da den Tiny immer noch gebraucht zur Ansteuerung. (Beides fänd ich zB Overkill xD) Die hatte ich so überlegt: bei kurzen Impulsen auf den Taster EIN/AUS ... bei länger gedrückt halten eine auf/abwärtsdimmung (hoffe ihr versteht was ich meine) ... Das wegen der ungleichen Belastung der Batterien sollte denke ich weniger das Problem darstellen, weil der Tiny als einziger Verbraucher dran hängt und nicht die Masse ziehen sollte. Da sind denk ich mal die Toleranzen der Hersteller größer was den Energieinhalt von Monozellen angeht. Die Spannungsmessung vor den Leds und der Batterien ist auf jeden Fall eine gute Idee... Ports dürften auch noch da sein :D (Tiny hat ja genug :D) Hatte anfangs gedacht die Brown-Out Detection zu nehmen, aber wenn ich so ma drüber nachdenke ist das keine gute Idee gewesen... Mfg achso... ja ich möchte gerne etwas dazulernen wenn ich etwas bastel :)
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