Hi Leute !!!
Welchen Wert sollte der Vorwiderstand für eine weisse LED haben, wenn
die Versorgungsspannung annähernd gleich der LED-Flußspannung ist.
Leider habe ich für die LED kein umfassenderes Datenblatt, lediglich
folgende Werte sind angegeben:
> Spannung: 3,2 V - 3,4 V> Strom min/max: 20 mA / 30 mA
Die Betriebsspannung der Schaltung beträgt konstante 3,3 V.
Nehme ich für die LED-Spannung den Durchschnitt des angegebenen
Bereichs, also 3,3 V, erhalte ich ja 0 Ohm. Sollte ich deshalb besser
mit 3,2 V oder sogar noch weniger rechnen, um einen vernünftigen Wert
für den Vorwiderstand zu bekommen?
Gruß,
Matze
Matze schrieb:>> Spannung: 3,2 V - 3,4 V>> Strom min/max: 20 mA / 30 mA>> Die Betriebsspannung der Schaltung beträgt konstante 3,3 V.
Damit kannst Du m.E. die weisse LED nicht vernünftig betreiben.
Du brauchst einen Stepup-Wandler.
Gruss
Harald
Matze schrieb:> Welchen Wert sollte der Vorwiderstand für eine weisse LED haben, wenn> die Versorgungsspannung annähernd gleich der LED-Flußspannung ist.
Die Fragestellung ist schon vollkommen falsch. Die richtige ist: Wie
vermeide ich es, daß diese Situation auftritt, denn es gibt keine
wirklich gute Lösung für diese Situation!
An den 3,3 V Betriebsspannung kann ich leider nichts mehr ändern, d. h.
es muß auch irgendwie damit funktionieren. Was würde denn im schlimmsten
Fall passieren, wenn ich z. B. 3,1 V als Flußspannung annehme, und 20 mA
als Strom? Das wären ja dann 10 Ohm ....
Matze schrieb:> An den 3,3 V Betriebsspannung kann ich leider nichts mehr ändern, d. h.> es muß auch irgendwie damit funktionieren. Was würde denn im schlimmsten> Fall passieren, wenn ich z. B. 3,1 V als Flußspannung annehme,
Entweder die LED leuchtet nicht oder sie brennt durch.
Wenn es sich um wenige Stück handelt, dann einzeln ausmessen und die
Vorwiderstände individuell anpassen.
Je weniger Strom man voraussetzt, umso besser wird die Gleichmäßigkeit
bez. Farbton und Helligkeit bei mehreren LEDs; vielleicht reichen ja
auch 5 mA.
Aber eine solide Sache wird das Ganze nicht.
Nachtrag: 'weniger Strom -> gleichmäßiger' bezog sich darauf, dass dann
der Widerstand größer werden kann. Bei der LED selbst tritt oft der
umgekehrte Effekt ein, bei zu geringem Strom verschiebt sich der
Farbton; Näheres sollte im Datenblatt stehen.
So, ich habe das Ganze jetzt einfach mal mit einem 12 Ohm Widerstand
ausprobiert. Und siehe da, weder leuchtet die LED gar nicht, noch ist
sie mir durchgebrannt. Auch nach mehreren Stunden Dauerbetrieb leuchtet
sie ausreichend hell und ohne Farbverfälschung bei einem nahezu
unveränderten Strom von 13 mA. Bei den konstanten 3,3 V Betriebsspannung
meiner Schaltung wären das dann 3,15 V Flußspannung.
Damit ist die Sache doch eigentlich geklärt, oder? D. h. ich kann auch
an 3,3 V ruhigen Gewissens und ohne Probleme mit dem entsprechenden
Vorwiderstand LEDs aus dem Flußspannungsbereich 3,2 V - 3,4 V, wie bei
meiner angegeben, betreiben!?
Gruß,
Matze
Wenn sichergestellt ist, daß sowohl die Temperatur nur wenig und die
Spannung nur um einige millivolt schwankt, dann geht es mit einzelnen
LEDs. Es ist aber auf Kante genäht. Es gibt daher keine Garantie, daß
das mit jeder LED (Serienstreuung) unter allen Bedingungen (Temperatur,
Versorgungsspannung) geht.
Bei 12 Ohm sorgen bereits 120 Millivolt Differenzschwankung zwischen der
Flußspannng (nicht Konstant) und der Versorgung um eine Stromschwankung
von 10 mA. Im Einzelfall im eng definierten Einsatzbereich geht das. Es
ist aber weder für Serien noch für flexible Einsatzszenarien anzuraten
so eng auszulegen. Für individuelle Bastellösungen geht es, wenn die
Anforderung an die Robustheit gering ist.
Matze schrieb:> An den 3,3 V Betriebsspannung kann ich leider nichts mehr ändern, d. h.> es muß auch irgendwie damit funktionieren. Was würde denn im schlimmsten> Fall passieren, wenn ich z. B. 3,1 V als Flußspannung annehme, und 20 mA> als Strom? Das wären ja dann 10 Ohm ....
Das schlimmste, was passieren kann, ist, daß die Helligkeit der LED sehr
stark vom Exemplar und von den Umgebungsbedingungen abhängt. Die eine
mag mit der gewünschten Helligkeit leuchten, die nächste so gut wie gar
nicht.
Harald Wilhelms schrieb:> Entweder die LED leuchtet nicht oder sie brennt durch.
Naja, wenn er seinen Vorwiderstand für 3,1V auslegt, wird sie nicht
durchbrennen.
Die Betonung liegt auf Differenzschwankung!
Wenn Beispielsweise, nur um es mal mit Zahlen zu füllen, die
Serienstreuung 40 mV in der Flußspannung beträgt, die Versorgung sich in
die falsche Richtung um 40 mV ändert und die Umgebungstemperatur zum
Einen und die LED-Temperatur durch den erhöhten Stromfluß zum Anderen
ändert, kommen schnell 10 mA zum Auslegungsstrom hinzu, was in der Summe
zur Überlastung führen kann.
Mich würde in dem Zusammenhang der Einfluß der Umgebungstemperatur auf
die Flußspannung doch mal noch etwas genauer interessieren. Gibt's da
evtl. grob anwendbare Richtwerte, etwa nach dem Schema: +- x °C
Temperaturänderung = +- x mV Abweichung der Flußspannung, oder sind die
Unterschiede zu groß, so daß man zwingend auf die (hoffentlich) im
Datenblatt zu findenden Angaben angewiesen ist? Letzteres ist ja für
meine LED wie bereits erwähnt leider nicht vorhanden.
Gruß,
Matze
Matze schrieb:> Mich würde in dem Zusammenhang der Einfluß der Umgebungstemperatur auf> die Flußspannung doch mal noch etwas genauer interessieren. Gibt's da> evtl.
Hallo Matze,
diese Werte stehen normalerweise im einem guten Datenblatt.
rgds
Matze schrieb:> Gibt's da evtl. grob anwendbare Richtwerte, etwa nach dem Schema: +- x °C> Temperaturänderung = +- x mV Abweichung der Flußspannung
Das Einfachste wird sein, wenn du dein Multimeter nimmst, einen festen
Strom durchschickst und die Spannung einmal bei Raumtemperatur und
einmal im Gefrierschrank misst. Das "m" bei der Abweichung kannst du
fast streichen ;-)
Beispielsweise:
http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/L/R/5/3/LR5360.shtml
Aus dem Diagramm jener LED kann man grob ablesen, daß man bei 20 Grad
Änderung der Umgebungstemperatur bei der vorgegebenen Stromstärke in der
Größenordnung von 40 mV bei der Änderung dr Flußspannung liegt. Da aber
die Temperatur in der Diode entscheidend ist und der zunehmende
Stromfluß sich bei deiner Schaltung erhöht, verstärkt sich dieses
Problem selbst. Das ist einer der Gründe warum man das in der Regel so
nicht macht.
Mir ist aber selbst auch schon eine LED Taschenlampe in die Hände
gefallen, die nur durch den Innenwiderstand der Zink-Kohle-Batterien
begrenzt wurde. Das ist wohl kaum professionell.
Man braucht eine zuverlässige Stromstabilisierung.
Die Billiglösung erledigt dies über einen hohen Vorwiderstand mit
entsprechender Spannungsdifferenz zwischen Flußspannung und Versorgung
und entsprechenden Verlusten. Je niedriger der Vorwiderstand ist, um so
empfindlicher ist die Schaltung.
Alternativ benutzt man eine echte Stromregelung.
Matze schrieb:> So, ich habe das Ganze jetzt einfach mal mit einem 12 Ohm Widerstand> ausprobiert. Und siehe da, weder leuchtet die LED gar nicht, noch ist> sie mir durchgebrannt. Auch nach mehreren Stunden Dauerbetrieb leuchtet> sie ausreichend hell und ohne Farbverfälschung bei einem nahezu> unveränderten Strom von 13 mA. Bei den konstanten 3,3 V Betriebsspannung> meiner Schaltung wären das dann 3,15 V Flußspannung.
Glück gehabt. Deine LED hatte zufällig passende Daten. Etwas erleichtert
wirddie Sache durch den niedrigeren Strom von 13mA. Aber bei der
nächsten LED beginnt das Vabanqu-Spiel von neuem.
>> Damit ist die Sache doch eigentlich geklärt, oder?
Wenn Du meinst...
> D. h. ich kann auch> an 3,3 V ruhigen Gewissens und ohne Probleme mit dem entsprechenden> Vorwiderstand LEDs aus dem Flußspannungsbereich 3,2 V - 3,4 V, wie bei> meiner angegeben, betreiben!?
Dann rechne doch mal aus, welcher Strom bei einer LED mit einer
Flussspannung von 3,4V fliesst. :-)
Gruss
Harald
Naja, ich sehe schon, daß es mit meiner Konfiguration in der Tat eine
echte Gradwanderung wäre, sollten sich die Umgebungsbedingungen doch
wider Erwarten mal überdurchschnittlichen zum Negativen hin ändern. Das
Risiko muß ich aber wohl eingehen ;-).
Wie würde sich das Ganze übrigens verhalten, wenn ich anstelle der 20
mA, eine 100 mA LED (ebenfalls 3,2 V UF) nehmen würde, die dann aber per
Vorwiderstand z. B. auf 30 mA Strom begrenzt wird. Die Problematik mit
der zu knappen Spannungsdifferenz zwischen Betriebs- u. Flußspannung
bliebe zwar weiterhin bestehen, da die LED aber eigentlich für bis zu
100 mA ausgelegt ist, hätte ich doch dann einen genügend großen Puffer,
was den Teufelskreis "LED wird wärmer --> Strom steigt ..." angeht (?).
Wäre das eine Option?
Gruß,
Matze
Matze schrieb:> Die Problematik mit> der zu knappen Spannungsdifferenz zwischen Betriebs- u. Flußspannung> bliebe zwar weiterhin bestehen
nein bleibt sie nicht. Denn wenn sie bei 100mA 3,2 V UF dann muss sie
bei 30mA weniger haben. Damit hast du eine größere Differenz.
Matze schrieb:> Welchen Wert sollte der Vorwiderstand für eine weisse LED haben, wenn> die Versorgungsspannung annähernd gleich der LED-Flußspannung ist.
Also bei deinen 3.3V Versorgungsspannung kannst du einen Vorwiderstand
von 100 Ohm nehmen, dann werden ca. 5mA fließen.
3.3V - 2.8V = 0.5V
R = 0.5V/0.005A = 100 Ohm
Der Spannungsabfall ein einer normalen, modernen, weißen Leuchtdiode
beläuft sich bei ca. 2.8V bis 3.2V, je nach Strom.
Die LED leuchtet auch bei 5mA schon sehr hell, also betreibe die LED
einfach nicht am Rande der maximal zulässigen Spezifikationen, das macht
vieles einfacher.
Genau so sehe ich das auch. Da aber die 20 mA LED bei 5 mA leider nicht
mehr die für meine Anwendung nötige Leuchtkraft bringt, werde ich dann
doch eine 100 mA High Power LED nehmen und diese mit ca. 30 mA
betreiben.
Gruß,
Matze
>Da aber die 20 mA LED bei 5 mA leider nicht>mehr die für meine Anwendung nötige Leuchtkraft bringt
Welche Anwendung? Wenn du unbedingt mit deiner
Fehlkonstruktion leben möchtest dann tu das.
Matze schrieb:> Genau so sehe ich das auch. Da aber die 20 mA LED bei 5 mA leider nicht> mehr die für meine Anwendung nötige Leuchtkraft bringt, werde ich dann> doch eine 100 mA High Power LED nehmen und diese mit ca. 30 mA> betreiben.
Was hindert Dich daran, die paar Cent für einen CAT4238 auszugeben und
die Schaltung aus dem Datenblatt abzupinnen?
Ist der Nachbau einer fertig designten Schaltung schon zu kompliziert
für Dich?
fchk
Den CAT4238 habe ich zunächst mal bei den üblichen deutschen
Versandhändlern nicht gefunden. Nach etwas weiterer Recherche dann
zumindest doch bei "RS Components GmbH": 5 Stück (Mindestbestellmenge)
inklusive Versand für knapp 13 €. Dann kommt noch die externe
Beschaltung dazu .... Einfach zu teuer in Bezug auf die Kosten- /
Nutzenverhältnismäßigkeit!
Gruß,
Matze
Dann halt irgend einen anderen Step-Up-Regler. Googeln wirst Du ja wohl
noch können.
Wie wärs mit:
FAN5333BSX
LM3410LM3519TPS61040TPS61165
TS19371
ZXSC310E5
Letzteren gibts zB bei Farnell für 37 Cent netto Einzelstückpreis.
Braucht aber noch einen externen Transistor.
fchk
Matze schrieb:> ach etwas weiterer Recherche dann ... 5 Stück ... für knapp 13 €.
Wenn's für weniger als ein Drittel auch recht ist: 10 Stk. 7,33 €
Ebay 291159977909
Matze schrieb:> Da aber die 20 mA LED bei 5 mA leider nicht> mehr die für meine Anwendung nötige Leuchtkraft bringt, werde ich dann> doch eine 100 mA High Power LED nehmen und diese mit ca. 30 mA> betreiben.
Was ist das denn in etwas für eine Anwendung, wenn man fragen darf?
Eine Taschenlampe, Statusanzeige oder Hintergrundbeleuchtung?
Wenn ich Fragen habe beschreibe ich mein Vorhaben immer etwas genauer
damit die anderen aus ihrem vollen Wissen schöpfen können, mir möglich
Denkfehler aufzeigen können und vielleicht ein passendere Lösung
aufgezeigt wird.
Wenn andere meine oder die Lösung der anderen dabei schlecht reden ohne
eine bessere Lösung zu haben ignoriere ich dieses sinnlose Gerede
einfach.
@ Mike J.
" ... Was ist das denn in etwas für eine Anwendung, wenn man fragen
darf? ... "
Ich dachte zwar, das wäre für die Beantwortung meiner eigentlichen Frage
"R bei UF ~ UV für weisse LED ?" erst mal uninteressant, aber gut. Die
LED steckt in einem selbstgebauten Mini-Spotlight, also einem Strahler,
der ab einer bestimmten Umgebungshelligkeit eine Wanduhr beleuchtet, die
ansonsten nur noch schlecht abzulesen wäre. Die Schaltung (ATTiny13A,
LDR) wird von 2 x 1,5 V Mono + folgendem Modul versorgt:
http://www.exp-tech.de/Shields/Strom-Spannung-79/Pololu-3-3V-Step-Up-Spannungsregler-U1V11F3.html
" ... Wenn andere meine oder die Lösung der anderen dabei schlecht reden
ohne eine bessere Lösung zu haben ignoriere ich dieses sinnlose Gerede
einfach. ... "
Und genau aus diesem Grund lasse ich grundsätzlich erst mal potentiell
unwichtige Informationen weg. Ich habe nämlich leider auch schon die
Erfahrung machen müßen, daß sich die Diskussion dann plötzlich von der
ursprünglichen Frage weg, hin zum Debattieren über ganz andere Dinge (z.
B. eben die Schaltung) entwickelt.
Gruß,
Matze
Matze schrieb:> Die Schaltung (ATTiny13A,> LDR) wird von 2 x 1,5 V Mono + folgendem Modul versorgt:
Ich würde wahrscheinlich einen LiIon-Akku nehmen und den Akku einfach
mit einem 4V Netzteil und einem Vorwiderstand aufladen.
Die LED wäre in meinem Fall wahrscheinlich eine dieser 10W LEDs (kosten
75cent bis 1 Euro).
Das Netzteil müsste ein 12V Netzteil sein welches man mit einem Triac
anschalten kann.
Da man für den Triac einen MOC benötigt und die interne IR-LED des MOC
über 5mA zieht würde ich die Versorgungsspannung von Batteriebetrieb auf
Netzbetrieb umschalten. Also 12V nach 3.3V wandeln und dem AVR zuführen.
Man müsste vorher die Batterie vom AVR trennen oder auf jeden Fall dafür
sorgen dass kein Strom in die Batterie fließt.
Man könnte allerdings auch die Batterie durch einen Goldcap ersetzen und
bei zu geringer Spannung jedes mal kurz das Netzteil über den Triac
anschalten bis der Goldcap wieder voll ist, dann muss man sich über den
Ladezustand der Batterie keine Gedanken machen und das Netzteil ist zum
Großteil der Zeit abgeschaltet, zieht also keinen Standby-Strom.
Matze schrieb:> http://www.exp-tech.de/Shields/Strom-Spannung-79/Pololu-3-3V-Step-Up-Spannungsregler-U1V11F3.html
Dann hast Du ja schon einen StepUp. Wenn Den den auf eine etwas
höhere Spannung einstellst, kannst Du Deine Aufgabe wesentlich
zuverlässiger lösen.
> Ich habe nämlich leider auch schon die Erfahrung machen müßen,> daß sich die Diskussion dann plötzlich von der ursprünglichen> Frage weg, hin zum Debattieren über ganz andere Dinge entwickelt.
Das passiert meist dann, wenn sich der Frager als lernresistent
erweist.
Gruss
Harald
Mike J. schrieb:> Die LED wäre in meinem Fall wahrscheinlich eine dieser 10W LEDsMatze schrieb:> Mini-Spotlight
Für ein Spotlight ist man normalerweise auf einen engen Lichtkegel
bedacht, damit man das Objekt aus etwas Entfernung anleuchten kann, ohne
das unnötig Licht daneben geht. Beleuchtungs-LEDs haben meist einen sehr
großen Abstrahlwinkel.
Die Sache mit dem Öffnungswinkel sollte man noch mal hinterfragen, sonst
wird die beleuchtete Fläche zu groß und damit auch der Strom zum
Erzielen der gewünschte Beleuchtungsstärke.
Matze schrieb:> Die Schaltung (ATTiny13A,> LDR) wird von 2 x 1,5 V Mono + folgendem Modul versorgt:
Ich nehme an Du hast deine Gründe dafür, daß du den 3,3 Vot Rwglwe
vwebaut hast. Der Tiny alleine braucht den für sich ja nicht.
Frage:
Ist an dem ATTiny13A noch ein Pin frei, eventuell sogar einer der
PWM-Ausgänge?
@ Mike J.
Danke für die Anregung, aber 10 W wären wohl tatsächlich etwas
überdimensioniert. Und mit dem Netzteil wird's leider auch nichts, denn
es befindet sich keine Steckdose in Reichweite, sonst hätte ich das
Ganze auch anders gelöst.
@ Harald Wilhelms
Das Step-Up-Modul liefert 3,3 V fix, ist also nicht veränderbar (ohne
daran herumzubasteln).
@ Mike (Gast)
" ... Für ein Spotlight ist man normalerweise auf einen engen Lichtkegel
bedacht, ... Beleuchtungs-LEDs haben meist einen sehr großen
Abstrahlwinkel. ... sonst wird die beleuchtete Fläche zu groß und damit
auch der Strom zum Erzielen der gewünschte Beleuchtungsstärke. ... "
Richtig. Deshalb hat die 20 mA LED auch einen Winkel von 25° bei ca.
34000 mcd. Das hat gerade so gereicht, um die 680 cm² der Wanduhr aus
einer Entfernung von rund 50 cm ausreichend hell zu beleuchten. Bei der
100 mA LED, die ich mir jetzt zum Ausprobieren bestellt habe, wird's
dahingehend vermutlich wohl doch etwas problematisch werden, denn die
hat mit 120° - 140° einen sehr weiten Winkel, dafür aber auch 100000
mcd. Wieviel davon bei 30 mA Betriebsstrom noch übrig bleibt, wird sich
zeigen. Der optimale Beleuchtungswinkel ergibt sich übrigens immer
automatisch dadurch, daß die LED in einer Art kleinen Röhre steckt. Nur
verschwindet bei der 100 mA LED damit leider auch ein Großteil des
Lichts in der Verkleidung. Ich habe aber irgendwie auch keine (High
Power) LED > 20 mA mit einem Winkel < 30° gefunden :-(.
@ Carsten R.
" ... Ich nehme an Du hast deine Gründe dafür, daß du den 3,3 Vot Rwglwe
vwebaut hast. Der Tiny alleine braucht den für sich ja nicht. ... "
So sieht's aus. Den Spannungsregler habe ich mit drin, damit die LED
über den gesamten Verlauf der Batterieentladung möglichst gleich hell
leuchtet, und nicht kontinuierlich mit sinkender Batteriespannung auch
an Leuchtkraft verliert. Eine Art "Joul Thief" also, der die
Ladungsträger bis zum letzten Quäntchen Energie leersaugt (geht ja
runter bis 0,5 V).
" ... Ist an dem ATTiny13A noch ein Pin frei, eventuell sogar einer der
PWM-Ausgänge? ... "
Ja! Die LED hängt an PB0 und wird beim Ein- u. Ausschalten per PWM kurz
ein- bzw. ausgeblendet. Danach wird der Port wieder auf Normalbetrieb
geschaltet, damit ich den Tiny auch in den Powerdown-Modus schicken
kann. Ansonsten hängt noch der LDR an PB2.
Gruß,
Matze
Du benutzt also den 3,3 Volt Step-Up-Regler nur im ihn mit einem
niederohmige Vorwiderstand als ungeigeten LED-Treiber zu mißbrauchen.
Ich schlage vor:
Schmeiß den Step-Up-Regler raus.
Für den Preis kannst du auch einen echten LED-Treiber einbauen oder dir
mit einer passenden Spule und der richtigen PWM-Frequenz einen eigenen
"Treiber" bauen. Dafür braucht man keinen Spannungsregler mit Widerstand
dahinter. Man braucht eine Stromquelle. Die bekommt man bei einer klar
definierten Last wie eine LED noch relativ leicht PWM-Gesteuert
hinreichend genau selber zusammengebaut. Das geht schon mit wenigen
Bauteilen.
Selbst ohne Rückkopplung (Regelung) ist das ausreichend genau, wenn auch
nicht perfekt. Das reicht aber, wenn man bedenkt, daß wir hier mit einer
niederohmig angebundenen Spannungsquelle vergleichen, bei der der Strom
in keinster Weise überwacht und Fremdeinflüsse und Abweichungen gar
nicht kompensiert werden.
Der ATTiny läuft auch noch mit 1,8 Volt. Das wären, je nach Gleichheit
der Zellen, ca. 0,9 olt Pro Zelle. Darunter ist ohnehin nicht mehr viel
Energie in den Zellen. Was dir unterhalb der 1,8 Volt entgeht verbraucht
der Regler mindestens selber, zuzüglich des höheren Verbrauches des
ATTinys bei der höheren Spannung.
Matze schrieb:> Und mit dem Netzteil wird's leider auch nichts, denn> es befindet sich keine Steckdose in Reichweite, sonst hätte ich das> Ganze auch anders gelöst.
Bei mir gab es ein ähnliches Problem bei der Flurbeleuchtung, ich wollte
auch erst einen LiIon-Akku nutzen, aber der Energieverbrauch war so hoch
dass ich alle paar Tage den Akku hätte tauschen müssen.
Der Bewegungsmelder hat selbst schon 5mA gezogen und die "10W LED" hat
nur ca. 10mA @ ca. 8V verbraucht, aus dem Akku wurden also durch den
StepUp-Regler 20 bis 30mA (je nach aktueller Spannung des Akkus)
gezogen.
Rechne mal aus wie lange dein Akku hält:
In deinem Fall könnte man annehmen dass du 2 Stück Mignon-Zellen mit
meinetwegen 3Ah nutzt.
Wenn die LED zu 1/3 der Zeit an ist kommt man auf einen Verbrauch von
30mA/3=10mA.
3000mAh / 10mA = 300h
Also sind es 300 Stunden = 12,5 Tage.
Da der StepUp-Wandler auch noch etwas Strom verbraucht kommst du auf
vielleicht 10 Tage mit der Konfiguration.
Ich habe im Haus Kabel für ein 12V Hausnetz verlegt an denen ich für die
3 wichtigen Räume kleine elektronische Sicherungen und Hohl-Buchsen
gelötet habe, so dass ein Fehlerfall nicht das komplette Netz inklusive
meines Weckers abschaltet.
Wenn es wirklich ein Batterie/Akkubetrieb sein soll würde ich dir
dickere LiIon-Akkus empfehlen die so groß sind dass man die nur
höchstens alle 2 Monate aufladen muss.
Der Austausch der Batterien wird auf Dauer teurer als ein paar
LiIon-Akkus.
Mike J. schrieb:> Wenn die LED zu 1/3 der Zeit an ist kommt man auf einen Verbrauch von> 30mA/3=10mA.>> 3000mAh / 10mA = 300h>> Also sind es 300 Stunden = 12,5 Tage.>> Da der StepUp-Wandler auch noch etwas Strom verbraucht kommst du auf> vielleicht 10 Tage mit der Konfiguration.
Also grob überschlägige Schätzung würde ich auch so herangehen um zu
schauen ob die Größenordnung überhaupt paßt. Auf diese Art geschätzt
kann es leicht auch zu Abweichungen in der Kategorie 50% kommen, aber
für die Größenordnung reicht es.
Einige Gründe für die Abweichungen die sich teilweise kompensieren:
Eigenverbrauch des Step-up-Reglers
Selbstentladung
Step-Up-Regler ziehen eingangsseitig mehr Strom als sie am Ausgang
liefern (logisch)
Die LED leuchtet nicht durchgängig, denn sonst bräuchte man die
Schaltung mit dem Lichtsensor nicht und hätte ein einfaches Dauerlicht.
Matze schrieb:> @ Carsten R.>> " ... Ich nehme an Du hast deine Gründe dafür, daß du den 3,3 Vot Rwglwe> vwebaut hast. Der Tiny alleine braucht den für sich ja nicht. ... ">> So sieht's aus. Den Spannungsregler habe ich mit drin, damit die LED> über den gesamten Verlauf der Batterieentladung möglichst gleich hell> leuchtet, und nicht kontinuierlich mit sinkender Batteriespannung auch> an Leuchtkraft verliert. Eine Art "Joul Thief" also, der die> Ladungsträger bis zum letzten Quäntchen Energie leersaugt (geht ja> runter bis 0,5 V).
Es ist immer das gleiche Problem das der TE wichtige Infos zurückhält,
weil seiner Idee ja angeblich völlig neu und geheim ist. Ich nehme
jetzt mal an, das eine Batterie, entweder Li 3,7V oder 4x NI da sind,
die sowohl eine LED sowie einen Attiny versorgen soll. Da würde ich
eine schaltende Konstantstromquelle anschliessen, die für konstanten
Strom durch die LED während der Batterielebensdauer sorgt. Den Attiny
schliesst man entweder direkt an die Batterie an, oder, wenn man eine
konstante Spannung am µC will, parallel zur LED an. Die LED wirkt dann
als Konstantspannungsquelle.
Gruss
Harald
Matze schrieb:> wird von 2 x 1,5 V Mono + folgendem Modul versorgt:
Also keine 3,irgendetwas Volt, sondern 2-3 Volt. Wichtig war vor allem,
daß damit noch eine andere Spannung, nämlich die Batterien direkt, zur
Verfügung steht und der Step-Up-Regler eigentlich überflüssig ist. die
3,3 Volt sind also nicht unabänderlich.
Die Fragestellung kann man also umformulieren in:
Weiße LED mit 2 * 1,5 V Monozellen betreiben, aber wie?
Carsten R. schrieb:> Weiße LED mit 2 * 1,5 V Monozellen betreiben, aber wie?
Wie bereits gesagt: Über eine schaltende KSQ. Diese muss dann
als Stepup ausgelegt werden. Wobei der TE vielleicht auch das
Versorgungskonzept überdenken sollte und z.B. statt 2xMono
4xBaby oder LI-Akku nehmen könnte.
Gruss
Harald
OK Leute, Ihr habt gewonnen ;-). Ich habe mir das Ganze hier
http://www.hobby-bastelecke.de/grundschaltungen/konstantstromquelle2.htm
nochmal zu Gemüte geführt, und es sieht wohl tatsächlich danach aus, als
wäre ich mit meiner Lösung komplett in die falsch Richtung marschiert.
Naja, man lernt halt nie aus ....
In dem Zusammenhang hätte ich jetzt noch 2 Fragen:
1.) Wo integriere ich in der Konstantstromquellenschaltung den µC zum
Kontrollieren der LED (PWM-Fading)?
2.) Vom Standpunkt der Energieeffizienz bzw. optimalen Ausnutzung der
Energieträger aus betrachtet, was ist eigentlich der Unterschied
zwischen der hier besprochenen Konstantstromquelle und einem
klassischen, sogenannten "Joul Thief", also so eine Schaltung hier?
http://www.instructables.com/id/Make-a-Joule-Thief/
Lag ich wenigstens damit richtig, daß mein 3,3 V Spannungswandler sowas
in der Art darstellt?
Gruß,
Matze
Matze schrieb:> 1.) Wo integriere ich in der Konstantstromquellenschaltung den µC zum> Kontrollieren der LED (PWM-Fading)?
R1 nicht an Vcc sondern an einen IO deins µCs
> 2.) Vom Standpunkt der Energieeffizienz bzw. optimalen Ausnutzung der> Energieträger aus betrachtet, was ist eigentlich der Unterschied> zwischen der hier besprochenen Konstantstromquelle und einem> klassischen, sogenannten "Joul Thief", also so eine Schaltung hier?
Schaltregler vs. Linearregler: Der Linearregler wandelt die
überschüssige Spannung in wäre um, der Schaltregler nicht. Ein Idealer
Schaltregler hätte 100% Wirkungsgrad.
http://de.wikipedia.org/wiki/Joule_thiefhttp://de.wikipedia.org/wiki/Konstantstromquelle
Mit einem Joulethief sind in der Regel bestimmte primitive
selbstschwingende Aufwärtswandler mit oftmals mieserablem Wirkungsgrad
und ohne genaue Ausgangsspannung gemeint, also nicht mit deinem
Step-Up-Regler vergleichbar!
Konstantstromquellen setzen in der Regel die Spannung herab und
verbraten die Differenz, wobei man bisweilen auch bestimmte
Schaltwandler dazu rechnet. Letzere arbeiten dann aber anders. Es gibt
also analog arbeitende als auch auf- und abwärts wandelnde LED-Treiber,
die einen mehr oder weniger Konstanten Strom (Ripple) für LED bieten.
Dein 3,3 Volt Regler paßt in keine der Kategorien, da der Aufbau anders
ist, die Spannung geregelt ist aber der Strom nicht geregelt ist.
Carsten R. schrieb:> Konstantstromquellen setzen in der Regel die Spannung herab und> verbraten die Differenz, wobei man bisweilen auch bestimmte> Schaltwandler dazu rechnet. Letzere arbeiten dann aber anders.
In der Tat. Konstantstromquelle ist ein weites Feld. Man sollte
wenigstens noch unterscheiden zwischen linearen Konstantstromquellen -
die verheizen in der Tat die überflüssige Spannung und haben deswegen
genau den gleichen schlechten Wirkungsgrad, den ein Vorwiderstand hätte.
Und Stromschaltreglern.
Letztere sind fast genauso aufgebaut wie Spannungschaltregler, u.a. gibt
es sie in den gleichen Topologien (Buck, Boost, etc.). Der Unterschied
besteht einfach darin, daß die geregelte Größe nicht die
Ausgangsspannung ist, sondern der Ausgangsstrom.
Im Gegensatz zu einer linearen Stromquelle, bei der die Eingangsspannung
immer größer sein muß als die Spannung an der Last, kann ein Strom-
schaltregler die Spannung auch hochsetzen.
XL
Wenn du experimentierfreudig bist, hier ist eine Schaltung zum Steuern
von 2-10 LED ab 1,5V. Braucht permanent PWM. R2 reduziert nur den
ripple, 0-22Ω ausprobieren. Hängt vom Betrachter ab..
Einen PIC würde ich zum Strom sparen auf paar kHz takten, vielleicht
geht das bei deinem uC auch.
Carsten R. schrieb:> Mit einem Joulethief sind in der Regel bestimmte primitive> selbstschwingende Aufwärtswandler mit oftmals mieserablem Wirkungsgrad> und ohne genaue Ausgangsspannung gemeint,
...speziell Schaltungen für Eingangsspannungen unter 1V.
Sie eignen sich zwar meist zum Direktanschluss von LEDs,
der LED-Strom ist aber undefiniert und u.a. von den Daten
der verwendeten Spule abhängig. Für die LEDs sind solche
Schaltungen aber immer noch besser geeignet, als eine
Spannungsquelle mit zu kleinemVorwiderstand zur LED.
Gruss
Harald
Na dann danke ich Euch nochmal für die Aufklärung und den
Schaltungsvorschlag.
Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, mache ich grundsätzlich also
erst mal nichts falsch, wenn ich die Schaltung für eine
Konstanstromquelle von hier
http://www.hobby-bastelecke.de/grundschaltungen/konstantstromquelle2.htm
übernehme, R2 entsprechend dem von der LED benötigten Strom anpasse,
also je nachdem, ob ich mich nun für die 20 mA oder 100 mA LED
entscheide, und dann meinen ATTiny13A zwischen R1 und VCC einsetze (z.
B. R1 an PB0)?
Gruß,
Matze
Matze schrieb:> Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, mache ich grundsätzlich also> erst mal nichts falsch,
Doch! Jener Bautyp im Link erfordert eine Spannung die größer ist als
die Flußspannung der LED.
Wozu schreiben wir eigentlich?
Carsten R. schrieb:> Konstantstromquellen setzen in der Regel die Spannung herab und> verbraten die Differenz,
Du benötigst einen aufwärts wandelnden LED-Treiber. Entweder ein
fertiges Modul oder Du nimmst Helges Vorschlag, mußt dann aber auch
verstehen was Du tust. Dann mußt Du Induktivität, Frequenz und Dutycycle
aufeinander abstimmen.
Carsten R. schrieb:> Entweder ein> fertiges Modul oder Du nimmst Helges Vorschlag, mußt dann aber auch> verstehen was Du tust. Dann mußt Du Induktivität, Frequenz und Dutycycle> aufeinander abstimmen.
Also ich hab das so gemacht wie Helge A. (besupreme), also einen
diskreten StepUp-Wandler für eine LED gebaut.
Die Basis des Transistors kommt über einen Widerstand (5k) an einen
I/O-Pin und ein Widerstand (5k) führt von der Basis nach Masse.
Man misst dann die Spannung die über den unteren Widerstand (R2 in
Helges Gild) abfällt, aber über einen RC-Tiefpass, z.B. 1kOhm an R2 der
dann zum ADC-Pin führt und 100nF direkt an den ADC-Pin.
Die Regelung erfolgt ohne PID-regler.
Man erhöht die 8 Bit PWM von 0% immer um eine Stufe, wartet bis die
Spannung stabil ist und erhöht die PWM dann wieder um eine Stufe.
Das macht man so lange bis der Wunschwert erreicht wurde.
(wenn der Wunschwert überschritten wurde geht man ebend einen
PWM-Schritt zurück)
Da die Akkuspannung mit der Zeit sinkt muss der PWM-Wert ab und zu
angeglichen werden, aber nur ganz langsam so dass man da nur alle paar
Minuten mal nachschaut und den PWM-Wert dann um eine Stufe korrigiert.
Dieses Vorgehen verhindert unkontrolliertes schwingen des Reglers und
damit das Flackern des Lichts.
Den AVR könnte er eigentlich direkt an einen LiIon-Akku oder den zwei in
Reihe geschalteten Batteriezellen hängen, das verträgt er locker.
@ Carsten R.
" ... Jener Bautyp im Link erfordert eine Spannung die größer ist als
die Flußspannung der LED. ... "
Dann nehme ich halt noch ein oder zwei Monozellen mehr, und schon bin
ich bei den > 4 V Betriebsspannung (?). Da die Anwendung auf einem
höheren Schrank installiert ist (zumindest die Energieversorgung, also
die Batteriehalterung), ist es übrigens auch vollkommen egal, ob das
ganze schön aussieht oder nicht. Man sieht es nicht. Bei ca. 6 Stunden
täglicher Betriebszeit würde ich bei 20 mA bis 30 mA bereits mit den 2 x
1,5 V Monozellen gute 3 bis 4 Monate auskommen. Eine Zelle mehr ... umso
besser, dann brauche ich nur einmal im Jahr zu wechseln.
Dann verstehe ich auch nicht ganz, wieso Du im Zusammenhang mit der
verlinkten Schaltung von "Differenz verbraten" sprichst, wo doch bereits
in der Einleitung zu dem Artikel Folgendes steht:
" ... Mit der Standardschaltung für die Konstantstromquelle wird
aufgrund der beiden Dioden immer etwas Strom verschwendet. Dafür gibt es
eine andere Lösung. Bei der folgenden Schaltung wird kein Strom mehr
verschwendet. Anstatt der zwei Dioden werden hier zwei Transistoren
eingebaut. ... "
Gruß,
Matze
Die Schaltung ist optimiert aber trotzdem nicht verlustlos.
Man hat eine Eingangsspannung und die zum Strom zugehörige Flußspannung.
Alles was analog irgendwie als linearregler oder ähnlich argeitet
verheizt die Energie aus der Spannungsdiffernz mal Strom. Was er gemacht
hat und auch meint:
Der Strom der im Bypass links, welcher die Basis des Transistors T1
regelt, wurde optimiert und nun wird dort nur noch wenig Strom an der
LED vorbei geleitet. Die Spannungsdifferenz wird noch immer "verheizt".
Schaltregler haben zwar auch ihre Verluste, aber idealisiert vom Konzept
nutzen sie die Energie aus der Spannungsdifferenz, um eingangsseitig (in
Ampere) weniger Strom aufnehmen zu müssen als sie Ausgangsseitig
abgeben.
Im Gegensatz dazu sind bei den Linearreglern Ein- und Ausgangsstrom
nahezu identisch (Strom für die Regelung/Referenz siehe "Bypass"), nur
Die Spannung unterscheidet sich. Diese Differenz wird verschwendet.
Mir fällt es gerade etwas schwer das Konzept eines Schaltreglers kompakt
in einen Satz zu packen. Lese ich diesbezüglich mal in die Grundlagen
ein. Es ist sehr interessant und ein bücherfüllendes Thema. Auch wenn
man dann noch keinen Schaltregler selber bauen kann/will, hilft der
Einblick in die Grundlagen bei der Auswahl wenn man was Fertiges kauft.
Kann jemand mal meinen Beitrag "Liken" ?
Oder fügt den Hashtag: #3699346 in eure Kommentare um die Relevanz auf
µC.NET zu steigern.
Haut rein, lass knacken und bis dahin ... fröhliches Prototypen.
Mike J. schrieb:> Kann jemand mal meinen Beitrag "Liken" ?
Warum? Hast Du Minderwertigkeitskomplexe?
> Oder fügt den Hashtag: #3699346 in eure Kommentare um die Relevanz auf> µC.NET zu steigern.
Die Schaltung ist dort recht unübersichtlich beschrieben. Mir ist
nicht klar, wie dort die Strombegrenzung vorgenommen wird. Eine
PWM ist kein Ersatz für einen Widerstand oder eine Drossel.
Gruss
Harald
PS: Es gibt m.E. genug Sprachen. Da muss man keine neue erfinden,
in der deutsche und englische Teile in einem Wort vermischt werden.
@ Carsten R.
" ... Mir fällt es gerade etwas schwer das Konzept eines Schaltreglers
kompakt in einen Satz zu packen. ... "
Brauchst Du auch gar nicht, denn Deine Ausführung reichen mir als
Denkanstoß schon vollkommen aus :-). Ansonsten scheint es ja tatsächlich
eine durchaus komplexere Thematik zu sein, so daß ich wohl einfach mal
Deinen Rat befolgen und mir die Grundlagen anschauen werde.
Gruß,
Matze
Matze schrieb:> Ansonsten scheint es ja tatsächlich> eine durchaus komplexere Thematik zu sein,
Ist es eigentlich nicht, du hast immer nur eine Spule, eine Diode und
einen Schalter der mit einer bestimmten An/Aus-Zeit betätigt wird.
Bei einem StepUp Wandler kann man vereinfacht sagen dass ein An/Aus
Verhältnis von 50% eine Verdopplung der Spannung bewirkt und bei einem
StepDown Wandler eine Halbierung der Spannung.
> so daß ich wohl einfach mal> Deinen Rat befolgen und mir die Grundlagen anschauen werde.http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html#up
Harald Wilhelms schrieb:> Mike J. schrieb:>>> Kann jemand mal meinen Beitrag "Liken" ?>> Warum? Hast Du Minderwertigkeitskomplexe?
Das war eher als Witz gedacht, denn diese "Likes" kann man schon abgeben
und die "Hashtags" gibt es quasi auch.
>> Oder fügt den Hashtag: #3699346 in eure Kommentare um die Relevanz auf>> µC.NET zu steigern.
Das oben geforderte würde bei µC.NET überhaupt nichts bewirken, das weiß
man doch und sieht es als unsinnig an. :)
> Die Schaltung ist dort recht unübersichtlich beschrieben. Mir ist> nicht klar, wie dort die Strombegrenzung vorgenommen wird. Eine> PWM ist kein Ersatz für einen Widerstand oder eine Drossel.> Gruss> Harald> PS: Es gibt m.E. genug Sprachen. Da muss man keine neue erfinden,> in der deutsche und englische Teile in einem Wort vermischt werden.
Wenn du die Spannung digital einstellst musst du das mit einem
Pulsweitenverhältnis in 255 Schritten tun, bei meiner (50W) LED-Lampe
habe ich eben solche digitale Regelung verwendet.
Der Strom wird über einen 2 Ohm Widerstand gemessen.
Das Netzteil liefert 32V und die LED braucht eine Spannung von 24V bis
32V, die LED leuchtet bei einem PWM-Wert ab 170 bis 255, also gibt es
nicht so viele Helligkeitsstufen.
Ich habe 10 Stufen eingestellt die man schnell ändern kann.
[0mA, Minimum (PWM-Wert von 1), 16mA, 32mA, 63mA, 125mA, 250mA, 500mA,
1000mA]
Die ganz genauen Werte werden nicht erreicht da die Auflösung nicht hoch
genug ist.
Alle anderen feineren Stufen kann man auch erreichen wenn man
hoch/runter drückt, die voreingestellten mit den links/rechts Tasten.
Die PWM-Werte für die entsprechenden Ströme werden beim ersten Start
ermittelt, die PWM-Stufen werden langsam erhöht und der Strom gemessen.
Leichte Abweichungen durch eine Erwärmung der LED kalkuliere ich dabei
nicht mit ein.
Der Strom wird aber immer kontrolliert und könnte nachgestellt oder im
Notfall begrenzt werden, ist aber nicht unbedingt notwendig sich da
nichts großartig ändert.
