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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Batterie Lichterkette mit LDR


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Autor: Sigfried M. (sigfried)
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Hallo zusammen,

bin neu hier und muss sagen ist ein klasse Forum.

Doch zurück zu meinem Problem.

Ich habe mir eine Batteriebetriebene LED-Lichterkette geholt.
Diese hat nur einen ON/OFF Schalter, die LED´s.

Ich will jedoch die Lichterkette mit einer Transistorschaltung 
modifizieren.

Mit Hilfe eines Transistors und eines LDR möchte ich, dass sich die 
Lichterkette selbständig dimmt (NICHT ausgeht).

Hierzu habe ich schonmal einen Schaltplan entworfen und die Widerstände 
berechnet.

Infos zur Schaltung:

Batteriespannung: 3V

Transistor: BCY 59 (NPN)


R1 am Spannungsteiler 46 Ohm



Mein Problem hierbei ist, dass die LED´s zu dunkel sind. Also wenn der 
Transistor voll durchschaltet kann man die LED kaum beim leuchten sehen. 
Es ist alles sehr dunkel.

Ich möchte jedoch, dass die LED´s sehr hell leuchten

Muss ich einen anderen Transistor verwenden? Falls ja welchen könnt ihr 
mir empfehlen?
Wo habe ich den Fehler in der Schaltung?

Über eine Antwort bin ich sehr dankbar.

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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Ganz so einfach kann es nicht funktionieren. Denn der Basis-Strom des 
Transistors muss (entsprechend dem Verstärkungsfaktor des Transistors) 
hoch genug sein.

Dann jedoch ist der Widerstand vor der Basis so klein, dass der 
Fotowiderstand seinen Zweck nicht mehr erfüllt.

Nimm zwei Transistoren in der Darlington Schaltung. Der rechte 
Transistor benötigt einen Kühlkörper (also auch ein dazu geeignetes 
Gehäuse), denn er wird heiß werden, während er dimmt.

LED's brauchen 1,6 - 2,4 Volt. Zwei in Reihe brauchen mindestens 3,2 
Volt. Das passt nicht zur Batteriespannung von 3V. Außerden sinkt die 
Batteriespannung ab während sie verbraucht wird. Mit vier Batterien wird 
es besser gehen.

Autor: Harri (Gast)
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Wie hoch sind denn die Vorwiderstände bei den LEDs?

Du hast wirklich 46 Ohm von der Basis des Transistors zum Pluspol der 
Batterie? Welchen Wert hat denn dein LDR (hell und dunkel)?

Welchen Strom durch die LEDs hast du denn geplant? Wie viele LED-Reihen 
sind nun wirklich parallel gechaltet?

Der Transistor kann 200mA maximal, das sind 10 Reihen zu 20mA - ich 
würde da eher schon bei 8 Reihen aufhören.
Bei 3V und 2 LEDs in Reihe werden die nicht heller, du brauchst eine 
höhere Spannung, musst dann aber die Widerstände vor dem LEDs anpassen.

Und erst ausrechnen, zeichen, hier posten - sonst brutzeln dir die LEDs 
durch :-)

Autor: Sigfried M. (sigfried)
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Vielen Dank für die Antworten.

Also bei der Lichterkette handelt es sich um ein fertiges Produkt. Hier 
kann man sie sehen. Ist die identische

http://www.hemashop.com/de/shop/Haus-und-Deko/Weihnachten/Weihnachts-Beleuchtung/led-lichterkette-fur-den-innenbereich-20-lampchen-(25500107)


Diese leuchtet auch extrem hell. (Bevor ich diese auseinander genommen 
habe :-) )

Es ist von mir lediglich eine Vermutung, dass die LED´s so geschaltet 
sind. Leider kann man dies nicht so gut erkennen. Habe noch einige 
Bilder geschossen. Vlt. erkennt ihr ja das besser als ich.


Die Widerstände bei den LED´s sind 240 Ohm. Diese sind schon fest 
verbaut.

Zu der LDR habe ich leider kein Datenblatt.

R1 habe ich mit der Formel :     R= (U-0,7)/ Ib   ausgerechnet. 46 Ohm 
hat mich auch verwundert, war jedoch das Ergebnis. (Ib= 50 mA)

Autor: Simpel (Gast)
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Im Linearbetrieb verbrutzelst du beim Dimmen nur unnötig deine 
Batterieenergie am Transistor.

Ich würde zur Ansteuerung deines Transistors noch nen astabilen 555CP 
zur PWM-Steuerung vorsehen, bei dem der Lade- und Entladepfad am 
Kondensator durch Dioden getrennt sind. Dann kannst du über den LDR im 
Ladepfad die On-Zeit des Transistors verringern und verlustarm dimmen, 
weil er im Schaltbetrieb arbeitet.

Autor: F. F. (foldi)
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Simpel schrieb:
> Ich würde zur Ansteuerung deines Transistors noch nen astabilen 555CP
> zur PWM-Steuerung vorsehen,

... oder einen kleinen µC. Ist ja auch µC.net. :-)

Autor: Simpel (Gast)
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@Fo
Yepp, nen Arduino im Acryl-Gehäuse als Steuerpult... dann sieht's auch 
nach was aus... :-)

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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Da war bestimmt ein Schaltwandler im Batteriekasten, hast du den 
ausgebaut?

Autor: Sigfried M. (sigfried)
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Das war der Batteriehalter. Oben ist noch ein kleiner Schalter zum An- 
und Ausschalten.

Habe die Leitung in der Mitte geschnitten und die Isolation entfernt. 
Wollte es an die Schaltung (die mit dem LDR und Transistor) Löten. An 
der Ursprünglichen Spannungsversorgung habe ich nichts verändert.

Mit der Thematik zu der 555cp kenne ich mich leider überhaupt nicht aus.

Ich muss auch nur eine Transistorschaltung mit dem LDR realisieren. Es 
darf nicht zu komplex werden. Mir ist bewusst dass eure Vorschläge sehr 
gut und sinnvoll sind, danke für diese vielmals. Ich soll jedoch ein 
LDR, einige Widerstände und ein Transistor zu der Lösung des Problems 
verwenden.

Was wäre, wenn ich ein Darlington-Transistor wie von Stefan Us 
vorgeschlagen benutze?

Der BC879 wird bei dem "magischen Lichtgalgen" von Conrad auch benutzt.
Dieser hat ein Ic von 1 Ampere. Oder muss ich noch etwas nach größerem 
suchen?

Autor: Harri (Gast)
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Sieht aus, als ob jede LED einen eigenen Widerstand hat und einfach alle 
parallel liegen. Die 240 Ohm geben an 3V Batterie dann knapp 6 mA Strom 
pro LED, bei angenommennen 20 LEDs ergibt das 120mA und ist immer noch 
OK für den zuerst genannten Transistor - zumindest im Schaltbetrieb.

Am BCY59 fallen laut Datenblatt bei 100mA Kollektorstrom und 2,5mA 
Basisstrom ca. 0.4 bis 0.7 V ab. Das verrringert den Strom durch die 
LEDs auf 3 bis 4 mA.

Welche Farbe haben denn die LEDs? Rote haben um die 1,6V (womit ich auch 
die oben genannten Ströme berechnet habe) aber andere Farben liegen 
teils deutlich darüber - also geht noch weniger Strom durch die 240 Ohm.
(3V - 1,6V Spannungsabfall an der LED = 1,4V / 240 Ohm = 5,8mA)

Probier doch mal einen Widerstand für 5mA Basistrom aus, möglicherweise 
bricht durch den relativ fetten Basisstrom schon deine Batteriespannung 
zusammen. Mess halt mal nach :-)

Und lass testweise mal den LDR weg.

Autor: MaWin (Gast)
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Sigfried M. schrieb:
> Hierzu habe ich schonmal einen Schaltplan entworfen

Um so dunkler es wird, um so heller werden die LEDs ?
Na ich weiss ja nicht.

Ausserdem spart die Schaltung kaum Energie, sondern verheizt den 
überflüssigen Rest im Transistor.

Na ja, da gibt es schlauere Lösungen.

Da man aber prinzipiell alles mit so wenig Bauteilen wie möglich 
aufbauen will, wird es wohl nie für eine bessere Lösung reichen.

Autor: Dirk J. (dirk-cebu)
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Harri schrieb:

> Welche Farbe haben denn die LEDs?

Sieht man doch in der 1. Zeichnung: LED RED und sogar mit Angabe der 
Wellenlänge.

Autor: oszi40 (Gast)
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Der Unterschied zwischen LEDs und Glühlampen ist, daß Glühlampen auch 
mit ein 1/10 der Spannung noch glimmen. Das tun LEDs nicht. Miß mal die 
Spannung, die über Deinen Transistor abfällt. Das ist genau die Spannung 
die den LEDs zum vollen leuchten fehlt. 
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201291.htm

Autor: Sigfried M. (sigfried)
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Vielen Dank für die Antworten.

Ich habe jetzt einen stärkeren Transistor in die Schaltung verbaut. 
Diesmal ist es der BC637. Dieser hat ein max. Ic von 1 Ampere.
Habe auch die Spannung größer dimensioniert. Dieses mal habe ich eine 9V 
Batterie. Das Ergebnis jedoch ist wieder das selbe. Nur die roten LED´s 
leuchten minimal. Die Blauen und Gelben glimmen nicht mal:-(.

Ich vermute dass ich den Basisstrom falsch berechne und somit auch einen 
falschen Widerstandswert für R1 bekomme.


Die Berechnung habe ich bisjetzt mit der Formel   R= (U-0,7)/ Ib
ausgerechnet. Allerdings habe ich hier schon ein Fehler meinerseits 
gefunden. Da ich den Transistor als Schalter benutze, muss ich ja noch 
den Ib mal 6 multiplizieren (Querstrom + Basisstrom).

Hier ist mal meine Rechnung

(9V-o,7V) / (6*1mA)  = 1383,3 Ohm   (Gewählt in der Schaltung 1400 Ohm)

Dennoch habe ich wieder das selbe ernüchternde Ergebnis. Die 
Lichterkette leuchtet fast nicht.

Habe mal die Lichterkette ohne die Transistorschaltung gemessen. In 
diesem zustand beträgt die Stromstärke 80 mA.

Habe auch meinen Transistor gemessen. Am Collector jedoch kommen nur 7mA 
an.

Wo mache ich den Fehler. Ich sehe ihn nicht. Wie würdet ihr R1 
bestimmen?

Hier sind nochmal alle Grenzdaten:

U= 9V

I last:   80mA

Transistor BC637

Autor: Wolfgang K. (kanne)
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Hallo siegfried,
ich habe folgende Schaltung seit 2 Jahren am laufen, da ich zu oft 
Batterien nachschieben musste. Die Schaltung läuft mit 3 x AA und mit 
den Widerständen
1k und 39k habe ich so lange rumprobiert, bis sich das richtige 
Verhalten "aus bei hell" und "ein bei dunkel" eingestellt hat. Der 1k 
dient dazu die Helligkeit auf ein erträgliches Maß zu reduzieren, damit 
die Schaltung möglichst stromsparend ist. (ich weiß zum Teufel aber 
nicht mehr, warum ich damals den 39k nicht direkt an die Minus gelötet 
habe)
Aber deine Schaltung sollte prinzipiell schon in Ordnung sein.

MaWin schrieb:
> Ausserdem spart die Schaltung kaum Energie, sondern verheizt den
> überflüssigen Rest im Transistor.

Mit dem LDR wird der Stromfluss in der Lichterkette reduziert und es 
wird dabei nichts verbraten. Meine Lichterkette leuchtet so etwa 1/2 
Jahr!

Autor: HildeK (Gast)
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Wolfgang Kanngießer schrieb:
> ich habe folgende Schaltung seit 2 Jahren am laufen,

Das glaube ich nicht! Nach Bruchteilen von Sekunden ist dein Transistor 
kaputt. Wenn es ein fetter Leistungstransistor sein sollte, dann kann 
die folgende Aussage nicht sein:
> Meine Lichterkette leuchtet so etwa 1/2
> Jahr!
Die Batterie wäre dann nach wenigen Minuten leer.

Wolfgang Kanngießer schrieb:
> Mit dem LDR wird der Stromfluss in der Lichterkette reduziert und es
> wird dabei nichts verbraten.

Und wer reduziert den Stromfluss? Wodurch? Es soll doch wohl der 
Transistor sein und wie macht er das? Er erhöht quasi den Bahnwiderstand 
C-E, so dass zwar weniger Strom fließt aber am Transistor dadurch auch 
mehr Spannung abfällt. Und das nennt MaWin zu Recht: Verheizen.

Autor: Axelr. (Gast)
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Hallo Sigfried,
du hast sicherlich die Anschlussbeinchen deines BC637 Transistors 
versehentlich falsch angeschlossen...

Kannst Du das prüfen?

Danke
Axelr.

Autor: Axelr. (Gast)
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Hallo Wolfgang,
Du hast sicher den kleinen Schnitzer in deinem Stromlaufplan aus 
Betriebsblindheit übersehen, möchtest Du eine korrigierte Schaltung 
einstellen?

Allgemein,

ich würde mit dem LDR einen Spannungsteiler aufbauen und den Transisitor 
nicht im Schaltbetrieb, sondern als Impedanzwandler, als Spannungsfolger 
betreiben. Sicher heizt das ein wenig, aber man hat den 
Verstärkungsfaktor des transistors nicht mit im System. So geht es ja 
mehr oder weniger nur an oder aus.
Oder man lässt den Transi als Schalter und überbrückt im "Aus" zustand 
mit einem kleinen Widerstand die CE Strecke. Dann reicht allerdings die 
Steilheit nicht aus, um mit einem Transistor einen vernünftiges Ergebins 
zu erzielen. Hier könnte sich ein zweiter Transistor mit gemeinsamem 
Emitterwiderstand als Schmitttrigger ganz gut machen.
Aber ersteinmal einfach anfangen.
der LDR ist relativ hochohmig. mit eineigenm wenigen Ohm an der Basis 
gegen Plus geht da nicht. da kann der LDR "nicht gegen an".
Gruß
Axelr.

PS: Wolfgang! Sigfried heisst er. mit einem kurzen "i" :))

Autor: Axelr. (Gast)
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Du hast die Plusleitung aufgetrennt... ?

man kann leider nichts auf den Bildern erkennen. Zu weit weg, komplett 
verblitzt - schade.

Autor: Axel R. (Gast)
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Ich war garnicht angemeldet.
Jetzt :) (Thread beobachten)

Autor: Simpel (Gast)
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@Wolfgang K.
Trainierst Du hier gerade für den nächsten Commedy Award?

So kann man natürlich auch "dimmen", indem man die gesamte 
Versorgungsspannung unter die Schwellspannung der LEDs zieht. Bei 
Helligkeit mittels Quasi-Kurzschluss die Batterie belasten. 
Interessantes Konzept. Ich frage mich, ob da die LEDs und der LDR um die 
Wette "leuchten".  Wo gibt's denn diese Power-LDRs, die das schaffen? 
Und das hält 1/2 Jahr? Aber sicher nur mit den neuen 
Plutonium/Cadmium-Zellen von Mallory... ;-)

Autor: oszi40 (Gast)
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§1 "Durch Feler wirt mann kluck?"
$2 Ein Multimeter hilft dabei, diese Fehler schneller zu erkennen und 
die anliegenden Spannungen zu messen. z.B. 
http://www.pollin.de/shop/dt/ODg3OTYxOTk-/Messtechnik/Messtechnik/Multimeter/Digital_Multimeter_MASTECH_MS_8221_C.html

3. Datenblatt ist ein Begriff wonach man suchen kann.
4. Eine billige 9V-Batterie hat 120 mAh. Die reicht nur für wenig Rauch 
in der Schaltung.

Autor: wartemal (Gast)
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…Sparen geht hier immer vor Vernunft ?

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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Ich hatte Dir eine Darlington Schaltung empfohlen.

Der BC637 ist kein Darlington Transistor. Seine Verstärkung beträgt nur 
40 bis 160 (je nach Glück). Wenn der Basis Strom 1mA Beträgt, ist der 
Kollektorstrom um ungünstigsten Fall also nur 40mA. Du brauchst aber 
80mA.

Außerdem wird er beim Dimmen eventuell zu heiß. Die Verlustleistung 
liegt schon hart an der Grenze. Wenn er dann noch in einem Gehäuse 
steckt (also keine bewegte Luft drumherum) wird er nicht lange halten.

Unabhängig davon vermute ich ebenfalls, dass du den Transistor falsch 
herum angeschlossen hast (C mit E vertauscht). Dann funktioniert er 
zwar, aber die Verstärkung ist sehr gering.

: Bearbeitet durch User
Autor: Wolfgang K. (kanne)
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Sorry, die Verbindung LDR nach Plus ist natürlich falsch.

Aber von welchen Leistungen wird hier gesprochen?
Im Dunklen fließen etwa 2 mA in die 20er Lichterkette und ja, sie 
leuchtet.
Im Hellen fließen dagegen nur etwa 55 uA!
Die Leistungsbilanz am Transistor: Dunkel = 0,72 mW, Hell = 0,12 mW. 
Also verbraten wird da nichts.

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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So kann es auch nicht richtig sein.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Simpel schrieb:

> Wo gibt's denn diese Power-LDRs, die das schaffen?

Die gibt es durchaus, z.B. Modelle, die direkt 230V-Lampen
treiben können. Aber ich glaube nicht, das Sigfried ein
solches Modell verwendet. M.E. ist die ganze Idee, LEDS im
linearen Betrieb zu dimmen irgendwie nicht sinnvoll.
Gruss
Harald

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