Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED Treiber für antiparallele Verschaltung


von Johannes M. (potz_blitz)


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Hallo!

Wie im Betreff schon beschrieben, bin ich auf der Suche nach einem 
LED-Treiber (gerne als IC) für eine antiparallele LED-Verschaltung 
(wobei ich mir hierbei nicht sicher bin, ob dabei nicht eine 
"duo-LED-Verschaltung" selbigem entspricht).

Es geht dabei um die Ansteuerung eines Fingerclipsensors wie er in der 
Pulsoximetrie üblich ist. Die Verschaltung der LEDs ist wie folgt:

Pin rot    Pin IR
    |         |
    |         |
    |--->|----|
    |         |
    |---|<----|

Da ich für jede LED einen eigenen Taktpin zur Verfügung habe und diese 
im Wechsel angesteuert werden, dachte ich zunächst an jeweils einen 
Treiber pro LED - allerdings habe ich bisher keine Idee, wie man das 
Referenz- bzw. Groundproblem lösen kann.

Gerne würde ich einen integrierten Treiber verwenden (wie z.B. den 
LTC3214 von Linear) - hat jemand eine Idee wie man die Ansteuerung 
realisieren könnte? Bzw. kennt jemand zufällig einen IC, der eine solche 
Ansteuerung umsetzt?

Für Eure Hilfe bin ich sehr dankbar! Vielen Dank schonmal und viele 
Grüße,

Johannes

von Falk B. (falk)


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@  Johannes Miersch (Firma: TU Ilmenau) (potz_blitz)

>Da ich für jede LED einen eigenen Taktpin zur Verfügung habe und diese
>im Wechsel angesteuert werden,

Ist doch eigentlich einfach. Mit bissel Logik kommt man drauf.

+ an Rot und - an IR -> Rote LED leuchtet
- an Rot und + an IR -> IR  LED leuchtet

Wenn an beiden die gleiche Polarität liegt, zuckt nix.
Beide gleichzeitig geht nicht.

-> Logiktabelle

IN-ROT   IN-IR    OUT-ROT  OUT-IR
0          0         0       0
0          1         0       1
1          0         1       0
1          1         0       0

OUT-ROT =  IN-ROT & !IN-IR
OUT-IR  = !IN-ROT &  IN-IR

Kann man je nach Belieben mit diversen Logikgattern lösen, 74HC02 
reicht.

Bitmanipulation - Standard C - DeMorgan Umformung

>Treiber pro LED - allerdings habe ich bisher keine Idee, wie man das
>Referenz- bzw. Groundproblem lösen kann.

Mit einem 2. Ausgang, siehe oben.

von Johannes M. (potz_blitz)


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Danke für Deine schnelle Antwort!

Dennoch bleibt doch aber das Problem, dass ich eine Stromquelle brauche 
- am besten mit einstellbarem LED-Strom (z.B. über einen Widerstand, 
sind max. 80mA).

Gibt es ggf. eine Lösung, die eben nicht auf Logikbausteine hinausläuft?

Beste Grüße und vielen Dank!

von Falk B. (falk)


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@  Johannes Miersch (Firma: TU Ilmenau) (potz_blitz)

>Dennoch bleibt doch aber das Problem, dass ich eine Stromquelle brauche
>- am besten mit einstellbarem LED-Strom (z.B. über einen Widerstand,
>sind max. 80mA).

Bei einer einfachen LED reicht ein Vorwiderstand bei 5V 
Betriebsspannung.

>Gibt es ggf. eine Lösung, die eben nicht auf Logikbausteine hinausläuft?

Warum? Ist das zu unakademisch? Klar, 80mA schaffen die nicht, aber sie 
können einen kleinen Treiber ansteuern. Z.B. ICL7667,siehe

http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#MOSFET-Treiber

von Johannes M. (potz_blitz)


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Nein, das hat damit nix zu tun, hatte nur bisher vermieden mit 
Logikbausteinen zu arbeiten weil eine einzelne Verschaltung der LEDs 
dies nicht erfordert hätte.

Seh ich das richtig... muss ich nicht den 74HC132 verwenden? den gibt's 
von TI und hat folgende Belegung:

nA nB nY
 H  H  L
 L  X  H
 X  L  H

(n = 1...4, X - don't care)!
und wenn ich zwei Ausgänge benötige nehme ich einfach zwei Eingangspaare 
mit gleichem Takt, oder?

Vielen Dank und beste Grüße!

von John B. (johnbauer)


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Aus deiner Skizze geht nicht hervor ob am Pin rot bzw. Pin IR jeweils 
die Kathoden oder Anoden der entsprechenden LEDs angeschlossen sind. 
(Vorwiderstand für die LEDs?)

Johannes Miersch schrieb:
> Seh ich das richtig... muss ich nicht den 74HC132 verwenden?

Nein, du musst keinen 74HC132 verwenden. Und auch nicht einen 74HC02. Du 
brauchst nur den Treiber.

Wenn beide Pins unterschiedliche Pegel haben H/L bzw. L/H dann leuchtet 
die eine LED bzw. die andere LED.
Bei gleichen Pegeln an beiden Pins H/H, L/L leuchtet keine LED. Eine 
zusätzliche Logic ist nicht erforderlich.


Gruß
John

von Johannes M. (potz_blitz)


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Laut Herstellerinfo sollte der Strom max. 80mA für beide LEDs betragen - 
mehr wollte man mir abgesehen von der Verschaltung nicht verraten.

Mittlerweile hab ich das Ganze auch in diesem Hinblick überdacht und 
frage mich nun, ob ein einfacher MOSFET-treiber reicht?

Ausgewählt habe ich u.a. den LTC1693 von Linear 
(http://cds.linear.com/docs/Datasheet/1693fa.pdf).
Die Beschaltung hierbei ist:

      ___
IN1  -     - Vcc1
GND1 -     - OUT1
IN2  -     - Vcc2
GND2 -_____- OUT2

Vcc2 und Vcc2 würde ich auf die selbe Versorgungsspannung legen.
IN1 und IN2 sind dann jeweils die Takte die ich von einem externen µC 
beziehe. GND1 und GND2 liegen auf gleichem Ground.
OUT1 und OUT2 sind dann die Pins für die LEDs, welche ich dazwischen 
schalte.

Daraus ergibt sich folgendes Schaltbild:


      |--->|----|
OUT1 -|         |- OUT2
      |---|<----|


Ist die Überlegung soweit richtig?

Vielen Dank und einen schönen Abend!

von John B. (johnbauer)


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Johannes Miersch schrieb:
> Mittlerweile hab ich das Ganze auch in diesem Hinblick überdacht und
> frage mich nun, ob ein einfacher MOSFET-treiber reicht?

Genau das hab ich geschrieben.

Johannes Miersch schrieb:
> Ausgewählt habe ich u.a. den LTC1693 von Linear

Du kannst auch den von Falk vorgeschlagenen ICL7667 verwenden.

Oder einen L293, der ist billiger (aber größer weil 4-Kanal):
http://www.reichelt.de/ICs-KA-LF-/L-293-D/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2911&ARTICLE=9661&SHOW=1&START=0&OFFSET=16&;

Gruß
John

von Johannes M. (potz_blitz)


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Super, vielen Dank!

von kaplic (Gast)


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Da man für zwei Dioden zwei Pins braucht, egal ab sie antiparallel 
verschaltet sind oder nicht, kann man sie doch auch mit zwei 
Transistoren (z.B. BC847) schalten.

Allerdings könnte man auch zwei antiparallele Low-Level-LEDs verwenden. 
Diese könnte man doch ausnahmsweise auch direkt über den uC-Port 
treiben. Natürlich sollte man trotzdem noch die nderen Pins des Ports im 
Auge behalten, was die Stromaufnahme bzw. -abgabe angeht.

von John B. (johnbauer)


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kaplic schrieb:
> Low-Level-LEDs

Was verstehst Du unter "Low-Level-LEDs"?

Es gibt Low-Level-LED-Lighting. Das sind LED-Beleuchtungen die in 
Bodennähe angebracht werden.

von Johannes M. (potz_blitz)


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Das Problem ist, dass eine LED-Auswahl durch die Verwendung eines 
kommerziellen Fingerclipsensors nicht möglich ist. Sonst wäre die 
Verwendung auf einzeln angesteuerte LEDs gewesen.

von Konrad S. (maybee)


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kaplic schrieb:
> Da man für zwei Dioden zwei Pins braucht, egal ab sie antiparallel
> verschaltet sind oder nicht, kann man sie doch auch mit zwei
> Transistoren (z.B. BC847) schalten.

Der Schaltplan für den Fall der antiparallelen Verschaltung würde mich 
interessieren.

von Johannes M. (potz_blitz)


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Der ist oben zu sehen. Leider nur als Skizze, das Originalbild kann ich 
leider nicht hochladen.

Der "Originalschaltplan" liegt zudem auch nur als Skizze vor.

von Michael (Gast)


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Johannes Miersch schrieb:
> Laut Herstellerinfo sollte der Strom max. 80mA für beide LEDs betragen -

Da die Dioden antiparallel geschaltet sind, wird auch der Strom für jede 
einzelne der beiden LED max. 80mA betragen. Beim Betrieb sollte man aber 
deutlich unter den Maximalwerten bleiben. Für Pulsbetrieb können die 
Grenzwerte anders sein (-> Datenblatt)

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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ein ähnliches Problem, schmankerl gn dominant ;-)

von John B. (johnbauer)


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Konrad S. schrieb:
> Der Schaltplan für den Fall der antiparallelen Verschaltung würde mich
> interessieren.

Das geht schon. Diese Schaltung z. B. braucht aber mehr als den 
doppelten Strom, wenn eine LED leuchtet, im Vergleich zu einer 
Brückenschaltung mit vier Transistoren.

Aber vielleicht hat kaplic was besseres.

von amateur (Gast)


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Für das Diodenproblem würde ich eine 08/15-H-Brücke benutzen. Allerdings 
würde ich in die Kollektorleitungen der zwei (oberen) Transistoren 
angepasste Widerstände setzen. Die Beschaltung dürfte noch einfacher als 
einfach sein, da durch die zwei Kollektorwiderstände 
Umschaltkurzschlüsse nicht möglich sind.

von Konrad S. (maybee)


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@Winfried J.
@John Bauer

Ich als Nicht-Analogiker käme nie auf solche Schaltungen und würde nur 
in Richtung H-Brücke denken. Immerhin kann ich die Funktionsweise 
nachvollziehen. Da kommt gleich noch ein Link zu meiner HowTo-Sammlung 
dazu. Danke euch dafür!

von Falk B. (falk)


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Mal wieder ein "schönes" beispiel, wie man ein einfaches Problem mit 
noch einfacherer Lösung endlos zerreden kann . . .

von John B. (johnbauer)


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amateur schrieb:
> Für das Diodenproblem würde ich eine 08/15-H-Brücke benutzen.

Konrad S. schrieb:
> Ich als Nicht-Analogiker käme nie auf solche Schaltungen und würde nur
> in Richtung H-Brücke denken.

Die vorgeschlagenen Treiber (ICL7667, LTC1693, L293) sind, in der 
vorgeschlagenen Schaltung, nichts anderes als H-Brücken.

von Johannes M. (potz_blitz)


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@john: Deine aufgeführte Konfiguration hatte ich bereits am Anfang in 
Erwägung gezogen, bis ich eben das oben beschriebene Problem mit der 
antiparallelen Verschaltung der LEDs bemerkte.

Daraus ergibt sich ein Problem mit der jeweiligen Referenz, da die LEDs 
abwechselnd an und aus geschaltet werden müssen.

von Konrad S. (maybee)


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John Bauer schrieb:
> nichts anderes als H-Brücken.

Ja, H-Brücken sind mir klar, hab ich auch schon mal eingesetzt. Die FETs 
sind aber zu viert und "so kann's ja jeder". Dagegen finde ich die 
Zwei-Transistoren-Lösung oder Winfrieds Ansatz ... wie soll ich sagen? 
... irgendwie faszinierend eben.

von John B. (johnbauer)


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Johannes Miersch schrieb:
> Daraus ergibt sich ein Problem mit der jeweiligen Referenz, da die LEDs
> abwechselnd an und aus geschaltet werden müssen.

Welche Referenz?

von Johannes M. (potz_blitz)


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Ahhh ne, sorry! Hab mich in der Bezeichnung vertan ;-) (dachte an den 
LTC3214)

Vielen Dank für Deine Hilfe! Werde das direkt weiter in Erwägung ziehen! 
Bin noch recht neu auf dem Gebiet, da muss man sich erst immer 
reinarbeiten!

von Michael (Gast)


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Konrad S. schrieb:
> Zwei-Transistoren-Lösung oder Winfrieds Ansatz ... wie soll ich sagen?
> ... irgendwie faszinierend eben.

Aber mehr als doppelter Stromverbrauch. Aber wenn's nicht stört ...

von Falk B. (falk)


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@  Konrad S. (maybee)

>Zwei-Transistoren-Lösung oder Winfrieds Ansatz ... wie soll ich sagen?
>... irgendwie faszinierend eben.

Wenn man auf Nostalgie und Frickelkram steht . . .

Sowas hat man vielleicht mal gemacht, als ein Transistor 10 Mark 
gekostet hat. Heute bekommt man ein Dutzend Transistoren in einem IC 
perfekt als Schaltung abgestimmt für'n Appel & Ei.

Wer nicht mit der Zeit geht, muss mit der Zeit gehen.

von Konrad S. (maybee)


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Falk Brunner schrieb:
> Wenn man auf Nostalgie und Frickelkram steht . . .

Solange die Nostalgie noch kein Alterstarrsinn ist? ;-)

> Sowas hat man vielleicht mal gemacht, als ein Transistor 10 Mark
> gekostet hat. Heute bekommt man ein Dutzend Transistoren in einem IC
> perfekt als Schaltung abgestimmt für'n Appel & Ei.

Nun, da ist doch noch ein kleiner Unterschied zwischen "etwas 
faszinierend finden" (evtl. ist dir auch einfach nur die Anspielung 
entgangen?) und "etwas verwenden"; siehe zwei Sätze vor der von dir 
zitierten Stelle.
Einige der alten Hasen hier im Forum lassen immer mal wieder 
durchblicken, dass ein Beitragsschreiber zu wenig Grundlagenwissen 
mitbringt. Aber sag mal, woher soll sich heutzutage jemand, der 
beruflich ganz andere Dinge macht, diese Wissen holen? Die Zeit der 
Elektronik-Zeitschriften ist längst vorbei, Internet ist angesagt.
Also: Oben schrieb kaplic, es gäbe eine Lösung mit nur zwei 
Transistoren. Da ich nur eine Lösung mit vier Transistoren kannte, - ob 
in einem IC oder diskret ist nebensächlich - habe ich nachgefragt und 
darauf kam ein Beitrag mit einer Zwei-Transistor-Lösung samt dem Hinweis 
zum höheren Stromverbrauch. Hey, was will ich mehr? Jetzt bekommt John 
Bauer im meiner Honor Roll einen Pluspunkt und Winfried J. erhält einen 
Bonuspunkt (nein, dafür könnt ihr euch nichts kaufen ;-). Du gehst dabei 
leider leer aus, ;-( deine Lösungen kannte ich schon.

> Wer nicht mit der Zeit geht, muss mit der Zeit gehen.

Trifft für mich auf dem Gebiet der Elektronik nicht so sehr zu, weil ich 
meine Brötchen anderweitig verdiene. Und im Hobby kann ich es mir 
leisten, nicht an vorderster Front mitzurennen bzw. ich kann es mir 
mitzurennen nicht leisten, weil die topaktuelle Technik immer deutlich 
teurer ist und weil auf aktuellem Stand bleiben zu zeitaufwendig ist. 
Ich sage es wie es ist: Das Forum hier ist für mich die 
Informationsquelle Nr. 1. Die Nr. 2 ist, den Hinweisen und Links in 
Beiträgen zu folgen, z.B. dse.faq.
Aber für Berufsfelder mit hohem Innovationsdurchsatz stimme ich dir zu.

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Es ist reiner Pragmatismus für zwei Einzelanlagen bei denen je ein 
Notruftelefon im Lift substituiert wurde. Dieses hat zwei 
Relaisausgänge. Das alte Gerät sprach italienisch und hat die Dualled 
umgeschaltet. Das neue erwartet 2 Einzelanzeigen welche gleichzeitig 
leuchten können. Das jedoch ist nicht sinnvoll. Um größere Änderungen am 
Tableau zu vermeiden habe ich diesen Workerround gestrickt der 
Energiverbrauch ist dabei nicht relevant. Lediglich die Funktion soll 
das vertraute Bild geben. Ansonsten würde ich auch eine H-Brücke wählen, 
wenn schon. Doch den Hype wollte ich mir da nicht antun. Also Faulheit. 
funktionier erfüllt zweck schön muss es nicht sein.

Namaste

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