ich hoffe im anhang ist das prinzip erkenntlich:
ich will mit einem µC den Wert eines batteriegepufferten Uhr-ICs
auslesen und mit den ausgängen über eine n-fache transistorschaltstufe
heizelemente ansteuern.
mit richtiger anordnung der heizelemente soll an mithilfe einer
thermochromen (farbe ändert sich mit wärme) folie eine digitaluhr
angezeigt werden.
darüber hinaus soll mit einem licht-sensor eingebaut werden: strom
drosseln, damit wird es weniger warm und die farbe ändert sich
entsprechend
ich habe aber wenig erfahrung mit angewandter elektronik, daher:
1) Welche Bauteile eignen sich hierfür? (µC, IC, Transistoren,
Heizelemente, folie)
2) ist hier eine eigene stromversorgung besser als vom Netz spannung
runterwandeln?
3) die heizelemente müssen ein möglichst lineares verhalten haben und
klein oder besser noch leicht anordbar sein.
4) geht so ein prinzip mit der wärmewirkung von leiterplatinen auch?
das ist nur ein konzept, ich denke aber dass es funktionieren müsste.
wenn nicht, bitte gleich sagen, dann überleg ich mir was andres.
vor den elektronischen Problemen kommen bei dieser Anwendung erst mal
die physikalischen. Etwas linienförmiges warm/heiß machen ist einfach:
dazu muss man nur einen passenden Widerstand an eine Versorgungsspannung
anschließen.
Um mit diesem Widerstand aber eine ganz bestimmt Oberflächentemperatur
zu treffen (um eine bestimmte thermochrome Farbe zu treffen) ist aber
sehr viel schwieriger. Der Widerstand selbst ist zwar linear, aber die
Oberflächentemperatur hängt stark von der Wärmeabfuhr an die Umgebung ab
(wie warm ist es in der Umgebung, wird das Nachbarsegment gerade auch
beheizt oder nicht, ...). Das "Temperaturfenster" der mir bekannten
thermochromen Materialien ist auch reltiv klein. Das Heizelement einfach
nur an- oder auszuschalten dürfte da zu ungenau werden.
Dass das "Display" für eine Sekungenanzeige zu langsam sein dürfte, hast
du wahrscheinlich selbst schon erkannt. Damit das Umschalten (d.h. das
Abkühlen) halbwegs schnell vor sich geht, brauchst du ein Folie, deren
Farbumschlag deutlich oberhalb der Raumtemperatur stattfindet.
Ansonsten brauchst du
einen µController (ziemlich egal welchen), Transistoren (fast egal
welche; hängt von der benötigten Heizleistung ab. Wie groß soll denn
z.B. die Anzeige werden), ein Netzteil mit genügend Leistung und
passender Spannung (z.B. 5V oder 12V und ausreichend W). Bitte nicht
versuchen, das selbst zu bauen, sondern einfach für ein paar Euro
kaufen).
Die Heizelemente als Leitung in der Leiterplatte zu integrieren, ist
vielleicht theoretisch denkbar, praktisch aber ungeschickt. Bastle dir
Heizelemente aus Widerstandsdraht oder indem du SMD-Widerstände auf
Leiterbahnstreifen lötest. Schwierig wird die Homogenität der Temperatur
sein (die Wärmeabfuhr an den Anschlussstellen ist höher als in der Mitte
des Segments.) Schwierig wird auch, dass das Heizelement "schnell"
einschalten soll (erst mal hohe Heizleistung), bei dauerhaftem
"Leuchten" aber auch nicht zu heiß werden darf. Die thermischen
Zeitkonstanten von einigen cm Heizdraht dürften selbst für die
Minutenanzeige noch unangenehm langsam sein. Evtl. musst du die
Temperatur jedes Heizsegments messen und die Leistung passend
nachzureglen.
Alles in allem kein ganz einfaches Projekt, wenn der optische Eindruck
wirklich halbwegs schön sein soll. Wenn es denn aber klappen sollte,
würde mich auch interessieren, wie es ausschaut (also bitte das
eventuelle Endergebnis wieder hier vorstellen :-)
Vielleicht geht das ja mit PTC's. Die schnüren sich bei einer bestimmten
Temperatur (oft ~125°C) selbst ab. Sind allerdings nicht billig, dafür
würde man andere Bauteile,(Stromregelung / Begrenzung, Widerstandsdraht,
etc. sparen.)
Gibts z.B. in 470R, macht ca. 0.3W@12V im Einschaltmoment, und wird
nicht heißer als ca. 100°C. Seltsamerweise werden die Dinger unter 470R
teuer.
Wenn Michael die Segmente nur schalten wollte, wäre etwas
selbstregelndes wahrscheinlich die beste Lösung (und PTCs gibts glaube
ich auch mit Schalttemperaturen unter 100°, so dass man sich nicht die
Finger verbrennt ;-)
Schwierig wird seine Idee, die Farbe gezielt einzustellen (also nicht
nur an/aus). Dazu muss nach meinem Kenntnisstand die Temperatur ziemlich
genau getroffen werden (im Bereich von 1K oder besser).
Danke erstmal für die schnellen konstruktiven antworten :D
sry für das foto XD
mit dem projekt werden ich vorraussichtlich erst in den ferien/herbst
beginnen, da ich grade maturiere und kein geld hab ^^; Ergebnis kommt
aber natürlich rein
das mit der temperaturempfindlichkeit ist wirklich schwierig: der
arbeitsbereich liegt bei ca 28-34°C
(http://www.amazon.de/Thermochrome-W%C3%A4rmebild-Folie/dp/B00J7LRLAU)
aufgrund der anzahl von segmenten die ich brauche, müsste ich mindestens
einen arduino due o.ä. verwenden. das mit den sekunden ist hinfällig,
ja.
die idee für so eine uhr habe ich von einem kürzlichen JKU-Linz besuch,
die auf ein metall so bearbeitet haben für thermochrome eigenschaften.
ich hab da leider nicht so aufgepasst, sonst wüsste ich wie die
heizelemente gebaut waren. Die schaltzeiten waren aber recht angenehm,
nach einigen sekunden ist die sache eigentlich wieder normal, aber das
war wie gesagt metall.
und die lichtempfindlichkeit müsste das geringste problem sein,
lichtsensor auswerten ist ja nicht DAS problem...
nochmal zu den heizelementen: widerstandsdraht wäre hier eine gute idee,
um die form und positionierung der segmente besser zu realisieren.
Der einfachheit halber möchte ich für dieses Projekt einen Arduino µC
verwenden, da ich schon ein bisschen erfahrung damit habe. Ist das ne
gute Idee oder ist es einfacher nen AVR zu nehmen?
Wegen der Heizelemente hab ich mir gedacht nen einfachen Konstantandraht
zu wickeln, ich weiß aber weniger bescheid über das Temperaturverhalten
(rein mathematisch, in echt siehts sowieso gaanz anders aus)
wegen der temperaturregelung hab ich an PWM gedacht, wobei ich hier dann
die temperatur jedes heizelementes ausmessen müsste.
und als quarz für den ds1307 ist es da egal welchen ich nehme oder ist
das eher heikel ?
Ich hab leider keine antworten auf die oben stehende frage, wsl weil sie
dumm formuliert ist. also:
1) Ich brauche ja einen Quarz für meinen Uhr IC. Egal welcher?
2) die 4-stellige 7-Segment Uhr möchte ich mit einem Arduino ansteuern.
ich brauche hierfür aber mindestens 13 PWM-fähige Ausgänge wenn ich
multiplexe. (7 segmente, 4 segmentsteuerungen und 2 für die punkte in
der mitte. (zB 12:23). gibts da keine bessere lösung ?
2.1) wegen dem multiplexing bin ich ratlos was die schaltfrequenzen
meiner transistoren angehen. MOSFETs wären hier wesentlich schneller als
BiPoT, habe aber auch schon schön schnelle optokoppler gefunden ?
3) ich möchte die farbe (mittlere heizleistung) über PWM regeln. dafür
brauche ich aber auch ne temperaturmessmöglichkeit. Ideen ?
4) für die heizelemente hab ich mir folgendes überlegt: Heizdraht
(Konstantan oder Kanthal) aufwickeln, so kriege ich meine speziellen
formen und kann den Widerstand kontrollieren für die strombegrenzung.
Verbesserungsvorschläge?
5) Bitte seid gnädig, ich bin noch am anfang der µC-Welt :)
Michael schrieb:> 1) Ich brauche ja einen Quarz für meinen Uhr IC. Egal welcher?
meist steht im Datenblatt des ICs etwas darüber, was er für einen Quarz
sehen will.
Michael schrieb:> 2) die 4-stellige 7-Segment Uhr möchte ich mit einem Arduino ansteuern.> ich brauche hierfür aber mindestens 13 PWM-fähige Ausgänge wenn ich> multiplexe. (7 segmente, 4 segmentsteuerungen und 2 für die punkte in> der mitte. (zB 12:23). gibts da keine bessere lösung ?>> 2.1) wegen dem multiplexing bin ich ratlos was die schaltfrequenzen> meiner transistoren angehen. MOSFETs wären hier wesentlich schneller als> BiPoT, habe aber auch schon schön schnelle optokoppler gefunden ?
Du willst per PWM eine mittlere Leistung einstellen und zusätzlich noch
1:4 multiplexen? Das macht die Ansteuerung ein bisschen kompliziert
(aber es lässt sich schon noch programmieren).
Hast du schon eine Idee, welche mittleren Heizleistungen du brauchst?
Kriegst du die bei einem 1:4 multiplex noch hin?
13 PWM Kanäle wird dein µC nur als Software-PWM bedienen können. (Wobei:
es sind ja gar keine 13 PWM sondern 7(+2) PWM und 4 Segmentsignale).
Da es um thermische Signale geht, würde ich mir um die
Schaltgeschwindigkeit mal gar keine Sorgen machen: so lahm ist kein
Transistor, dass es fürs Aufheizen eines Drahts nicht reichen würde.
Viel interessanter ist, wie groß die benötigten Ströme sein werden.
Eine alternative Lösung wäre vielleicht, einen Mehrkanal-PWM Treiber zu
nutzen. (PCA9626 als ein Beispiel, es gibt ne Menge ähnlicher Bausteine.
Interessant wird, wie viel Strom du zum Aufheizen brauchst und ob ein
integrierter PWM-Treiber das direkt treiben kann).
Michael schrieb:> brauche ich aber auch ne temperaturmessmöglichkeit. Ideen ?
Tja: vielleicht 7*4+2 NTCs, die du an die Heizdrähte pfrimelst? Hier
wäre natürlich ideal, wenn man die Temperaturabhängigkeit des Heizdrahts
selbst als Sensor nutzen könnte. Aber für eine genaue
Temperatureinstellung wird das schwierig. Also ggf. doch viele Sensoren
anbringen und die für die Messung multiplexen.
Michael schrieb:> 4) für die heizelemente hab ich mir folgendes überlegt: Heizdraht> (Konstantan oder Kanthal) aufwickeln, so kriege ich meine speziellen> formen und kann den Widerstand kontrollieren für die strombegrenzung.> Verbesserungsvorschläge?
Probier es mal mit einem Heizdraht aus und schau, wie es läuft, was für
eine Leistung du brauchst, und was deine tatsächlich Anforderung an die
Temperaturgenauigkeit ist (damit die thermochrome Folie gut aussieht).
Dann hat man mal konkrete Zahlenwerte, um Aufheizschaltung und die
Temperaturmessung zu überdenken.
Die Idee finde ich klasse, aber als Anmerkung sei zu bedenken, dass du
für so Tage wie am letzten Wochenende ein Peltierelement zur Kühlung
verbauen musst.
Danke Achim und Alex !
wegen der Leistung mache ich mir keine Sorgen, hab heute schon ne kleine
Testwicklung mit Konsantan gemacht. bei 4 Ohm krieg ich bei 5 Volt schon
ca 60° zusammen, ich weiß der strom ist echt hoch aber da lass ich mir
was einfallen.
Mein nächster schritt wäre das ganze mit ner simplen 7Segment anzeige
auszuprobieren; wie gesagt ich brauch da noch ewtwas übung.
die Thermoelemente kommen zum schluss.
kann mir bitte noch wer ne kurze aufkärung geben, was PWM-treiber genau
sind ? XD
Michael schrieb:> kann mir bitte noch wer ne kurze aufkärung geben, was PWM-treiber genau> sind ? XD
Auch hier hilft das Datenblatt.
Der PCA9626 ist beispielsweise ein IC, mit dem du an 24 Ausgänge eine
PWM von 8 Bit Auflösung einstellen kannst. Programmiert wird er über ein
serielles Interface, so dass du nur wenige IOs deines µC benötigst. Die
Ausgänge des Chips können in der Gegend von 100mA sinken und halten 40V.
Das passt leider nicht sehr gut zu deinen Anforderungen von 5V und ~1A,
an denen du aber eh noch arbeiten willst (dünnere, höheromige Heizdrähte
und höhere Heizspannung...). Viele dieser Mehrkanal PWM-Treiber sind für
LED-Ansteuerungen gebaut, wesentlich größere Ströme als 100mA auf vielen
Kanälen wird ein IC kaum können. Da müsstest du ggf. Transistoren
nachschalten.
Michael schrieb:> wegen der Leistung mache ich mir keine Sorgen, hab heute schon ne kleine> Testwicklung mit Konsantan gemacht. bei 4 Ohm krieg ich bei 5 Volt schon> ca 60° zusammen,
beim 1:4 Multiplex bleibt dir aber nur noch 1/4 der Temperaturerhöhung
übrig. Das reicht zwar wahrscheinlich noch für die Folie, lässt aber
nicht mehr sehr viel Reserve zum Regeln.
Erstmal: die Idee finde ich super. Zwar in vielerlei Hinsicht sinnlos,
aber trotzdem ein toller Spaß.
Wegen PWM würde ich mir keinen Streß machen. Wenn das ganze sowieso zu
träge für Sekunden ist, sollten 10Hz locker reichen. Das kann selbst der
Arduino per bit-banging, d.h. rein in Software.
Arduino<->AVR ist ein Scheinwiderspruch. In den meisten Arduinos steckt
ein AVR. Man kann also erstmal mit dem Arduino-Zeugs loslegen, da wird
einem die Inbetriebnahme des Prozessors (Takt, Spannungsversorgung,
Software einbringen) abgenommen. Wenn man dann einen funktionierenden
"Sketch" hingesudelt hat, ist immernoch Gelegenheit, das auf derselben
Hardware nochmal "richtig" zu programmieren, z.B. weil sich das
bit-banging beim Arduino als etwas langsam herausstellt.
Jedes Segment einzeln zu regeln kommt mir aufwendig vor. Eine einfache
Steuerung sollte reichen (vielleicht noch abhängig von der
Umgebungstemperatur), wenn man das einmal abgeglichen hat. Das wird
natürlich einfacher, wenn alle Segmente gleiche Eigenschaften haben.
Dazu ist es hilfreich, die Heizelemente fertig zu kaufen, z.B.
SMD-Widerstände oder auch bedrahtete Widerstände im eckigen
Keramikgehäuse.
> Erstmal: die Idee finde ich super. Zwar in vielerlei Hinsicht> sinnlos,> aber trotzdem ein toller Spaß.>
hihi ich weiß :D
> Jedes Segment einzeln zu regeln kommt mir aufwendig vor. Eine einfache> Steuerung sollte reichen (vielleicht noch abhängig von der> Umgebungstemperatur), wenn man das einmal abgeglichen hat. Das wird> natürlich einfacher, wenn alle Segmente gleiche Eigenschaften haben.> Dazu ist es hilfreich, die Heizelemente fertig zu kaufen, z.B.> SMD-Widerstände oder auch bedrahtete Widerstände im eckigen> Keramikgehäuse.
dh. niederohmige smds kaufen, seriell zusammenschalten und so die
anzeige bauen? (1 segment soll ca die maße bxl=0,5cmx5cm haben)
wär ne super idee, wegen der form, ich mach mir aber ein wenig sorgen
wegen dem temperaturverhalten (ptc wär natürlich optimal).
hab mal auf rs geschaut, die sind ziemlich teuer... (1,5€ pro stück)
http://at.rs-online.com/web/p/smd-widerstande/7811295/> Der PCA9626 ist beispielsweise ein IC, mit dem du an 24 Ausgänge eine> PWM von 8 Bit Auflösung einstellen kannst. Programmiert wird er über ein> serielles Interface, so dass du nur wenige IOs deines µC benötigst. Die> Ausgänge des Chips können in der Gegend von 100mA sinken und halten 40V.> Das passt leider nicht sehr gut zu deinen Anforderungen von 5V und ~1A,> an denen du aber eh noch arbeiten willst (dünnere, höheromige Heizdrähte> und höhere Heizspannung...). Viele dieser Mehrkanal PWM-Treiber sind für> LED-Ansteuerungen gebaut, wesentlich größere Ströme als 100mA auf vielen> Kanälen wird ein IC kaum können. Da müsstest du ggf. Transistoren> nachschalten.>
wär ne super idee, da brauche ich grad mal nen arduino uno, paar pwm
treiber und transistoren.
>> beim 1:4 Multiplex bleibt dir aber nur noch 1/4 der Temperaturerhöhung> übrig. Das reicht zwar wahrscheinlich noch für die Folie, lässt aber> nicht mehr sehr viel Reserve zum Regeln.
arbeitsbereich liegt bei 28 -34 Grad, dann wird die folie wieder
schwarz.
Für 1 Heizelement rechne ich jetzt so ca. mit 7-10 watt, damit noch luft
für kalte räume ist ;D
muss mich selber korrigieren: smd mit 1 OHm und 2W, davon 7 seriell
(senkrecht) und 9 seriell waagrecht. abmessungen passen ganz gut, kosten
sind bei 10c pro stück. wegen der leistung werde ich auf 10V raufgehen,
dh mit pwm-treibern transistoren durchschalten. Energieversorgung ist
ein anderes Thema, da es autark sein soll, aber ist jetzt mal egal...
Den Aufbau eines Segmentes stelle ich mir ungefähr so vor:
- unmittelbar hinter der Folie liegt das Segment: nötig ist dabei eine
glatte Oberfläche (damit es an der Folie gut anliegt) und gute
Wärmeleitung (damit es eine einheitliche Temperatur hat). Ein Stück
Kupferblech oder -folie z.B.
- irgendwo dahinter sitzt die Wärmequelle
- dazwischen kommt ggf. noch etwas, um die Wärme von der (kleinen)
Quelle auf das (große) Segment zu verteilen (heat-spreader), z.B. ein
Metallblock
- ggf. ist noch eine Isolierung nötig, je nach Material der Wärmequelle
und des heat-spreaders. Widerstandsdraht auf Kupferfolie funktioniert
einfach nicht.
Ein gewöhnlicher 5W-Drahtwiderstand realisiert das alles fertig in einem
Bauteil: Widerstandsdraht als Wärmequelle innen, Keramik als Wärmeleiter
und elektrischer Isolator darum herum, glatte Oberfläche 6,4x25mm. Nur
die Abmessungen kann man sich da nicht aussuchen.
Bei SMD-Widerständen dachte ich eher an die normalen, die man so auf
Platinen findet. Die sind wenigstens auf einer Seite plan. Die kämen als
Heizelemente hinter einer Silikonfolie+Kupferfolie in Frage.
Richtig elegant (und serientauglich) wäre wohl eine Platine, auf der man
Heizelemente aus dichten Serpentinen sehr dünner Leiterbahnen frei
gestalten kann. Doppelseitig, dann kann die Treiberschaltung in SMD auf
die Rückseite. Wenn man die bei den üblichen Diensten herstellen läßt,
ist die Heizung dann schon elektrisch isoliert (Lötstoplack), so daß man
direkt Kupferfolie aufkleben kann, falls das nötig ist. Es käme auf
einen Versuch an, ob die Details der Heizschlange vorne sichtbar sind.
ich bräuchte noch einen kurzen Rat:
-gibt es PWM-Treiber in Durchsteck-bauform? ich habe keine möglichkeit
zum Ätzen bzw. weiß ich nicht, wie ich SMD-Bauteile ohne ätzen
verbauen/testen soll. Ich hätte mir gedacht 4 Treiber (1 pro Digit) ?
-Am Arduino Uno habe ich 14 I/O Anschlüsse, damit muss ich einen
1/4-Multiplex und die PWM-Treiber ansteuern können und die Uhrzeit
auslesen (DS1307). Wäre es hier nicht ne idee, ein schieberegister für
die PWMs dazwischenzusetzen, damit ich praktisch als "Kontrollanzeige"
zusätzlich noch 4 7-Segmentanzeigen ansteuern kann?
-Generell bräuchte ich noch die Bauteile (PWM, Schieberegister), weiß
aber nicht worauf man achten muss. Kann mir da jemand behilflich sein ?
-bei den PWMs muss ich sowieso Transistoren nachschalten, Leistung ist
daher weniger relevant. Wichtiger wäre die Bauform und 8 PWM-Ausgänge.
-Schieberegister sollte ebenfalls 8 Ausgänge haben, haben aber glaub ich
die gängigsten sowieso...
Achim S. schrieb:> Dass das "Display" für eine Sekungenanzeige zu langsam sein dürfte, hast> du wahrscheinlich selbst schon erkannt.
Eine Anzeige nur mit Minuten und Sekunden dürfte wenig sinnvoll sein
;-)
Lass uns an deinen Gedanken Teil haben, die bei einer 4-stelligen
Anzeige auf das Thema "Sekundenanzeige" kommen?
Werner M. schrieb:> Lass uns an deinen Gedanken Teil haben, die bei einer 4-stelligen> Anzeige auf das Thema "Sekundenanzeige" kommen?
Ja, mit solchen Gimmicks kann man sich hier gut freikaufen. Damit
erspart man sich möglicherweise eine Halsabschneideprocedure.
Leitet Blut?
Michael L. schrieb:> -bei den PWMs muss ich sowieso Transistoren nachschalten, Leistung ist> daher weniger relevant. Wichtiger wäre die Bauform und 8 PWM-Ausgänge.
Warum?
Mit der Treiberleistung eines TPIC6A595 sollte eigentlich schon einiges
zu bewerkstelligen sein, wenn du für die Heizelemente der Segment eine
hohe Spannung verwendest und deine Anzeige nicht zu großflächig ist.
> -Schieberegister sollte ebenfalls 8 Ausgänge haben, haben aber glaub ich> die gängigsten sowieso...
Der TPIC6A595 braucht kein extra Schieberegister, sondern läßt sich
direkt über SPI ansteuern.
1) sekundenanzeige fällt weg, heizelemente sind einfach zu zäh. ich
werde aber als kontrolle für die anzeige eine 4-digit 7-Segmentanzeige
mitlaufen lassen, um die beheizte anzeige zu kontrollieren, aber auch
ohne sekunden. Das mache ich mit 1 schieberegister und multiplex.
2) für die temperatur/farbkontrolle möchte ich pwm miteinbeziehen. ich
muss dafür aber die ausgänge meines arduino erweitern, die mir
gleichzeitig ja dann auch das multiplexen ersparen (pro beheiztem
digit--> 1µC ausgang--> 1 Schieberegister (8 Ausgänge)--> Pro
pwm-treiber brauche ich 2 datenpins (scl und sda). so wäre die idee.
3) 1 Heizelement besteht aus mehreren SMD-Leistungswiderständen. da kann
ich bei 10V über 1A laufen lassen, nach der PWM stufe sollen noch
transistoren nachhelfen.
und wolfgang, bei dem schieberegister PTIC6A595, kann das teil pwm ?
achja, ich hab vergessen: ich brauche es unbedingt in DIP-Bauweise !
ausser es gibt sockel für 16-pin smds oder so ähnlich...
details für das alles stehen schon weiter oben, da sieht man auch warum
ich momentan auf dem prinzipstatus bin.
Michael L. schrieb:> und wolfgang, bei dem schieberegister PTIC6A595, kann das teil pwm ?
Ist dein µC nicht programmierbar? Da hatte Nisnibor doch schon die
passende Methode genannt.
Nosnibor schrieb:> Wegen PWM würde ich mir keinen Streß machen. Wenn das ganze sowieso zu> träge für Sekunden ist, sollten 10Hz locker reichen. Das kann selbst der> Arduino per bit-banging, d.h. rein in Software.Michael L. schrieb:> 3) 1 Heizelement besteht aus mehreren SMD-Leistungswiderständen. da kann> ich bei 10V über 1A laufen lassen, nach der PWM stufe sollen noch> transistoren nachhelfen.
Bei 40V brauchst du für die gleiche Leistung nur 250mA zu schalten. Wenn
du aber sowieso Transistoren, am besten Feldeffekttransistoren,
verwenden möchtest, kannst du als Schieberegister simple 74hc595 nutzen.
Michael L. schrieb:> Pro pwm-treiber brauche ich 2 datenpins (scl und sda).
74hc595 würde man nicht über I2C sondern über SPI ansteuern, also MOSI,
SCK und noch eine Steuerleitung. Du kannst mehrere 74hc595 kaskadieren,
so dass du insgesamt nur die 3 Pins für die Steuerung brauchst, also
nicht "pro PWM-Treiber".
Werner M. schrieb:> Eine Anzeige nur mit Minuten und Sekunden dürfte wenig sinnvoll sein> ;-)
Aller digitalen Eieruhren, die ich kenne, sehen so aus. Aber Michael hat
meine Vermutung schon vor mehr als 4 Wochen bestätigt, du hinkst der
Diskussion etwas hinterher.
Michael L. schrieb:> -gibt es PWM-Treiber in Durchsteck-bauform?
Z.B. den TLC5940 gibt es in (thermisch verstärktem) PDIP28. Er hat
Stromausgänge (ist für LED-Matrizen gedacht), die für deine Anwendung
nicht optimal sind, aber durchaus fürs Ansteuern eines (z.B. high side)
Transistors benutzt werden könnten. Das Protokoll für dne TLC5940 ist
nicht ganz trivial, aber es gibt diverse Bastlerbeispiele dafür im
Internet.
Wenn keine große Leistung im Spiel ist, dann kannst du SMD auch über
entsprechende Adapterplatinen auf PDIP-Form bringen.
http://www.conrad.de/ce/de/product/520911/Brothanek-SMD-TSOP-III-Multiadapter-TSOP-I-TSOP-I-TSOP-I-TSOP-I-TSOP-II-TSOP-II-L-x-B-726-mm-x-762-mm-FR?ref=list
Nicht sehr elegant und nicht sehr günstig, aber wenn du den passenden
Adapter findest, geht es schon.
Wie andere auch schon gesagt haben: wenn das Treiber-IC schon über SPI
angesteuert wird, dann brauchst du normalerweise kein zusätzliches
Schieberegister: das Schieberegister ist schon im Treiber integriert.
Du kannst z.B. zwei TLC5940 hintereinanderschalten und mit ~4 IO deines
µControllers 32 Kanäle per PWM steuern. Da du dann ohne Multiplex
auskommst, können die Ströme einen Faktor 4 kleiner bleiben als mit
Multiplex, so dass du mit kleineren Transistoren auskommst.
Die Alternativen Vorschläge zu Schieberegistern mit Soft-PWM würden bei
den thermischen Zeitkonstanten natürlich auch funktionieren.
Kritisch finde ich immer noch die Frage von Leistungsbedarf und
Auslegung des Widerstands. Wenn für jedes einzelne Segment 1A fließen
soll, ist das halt in Summe ne ganze Menge.
Michael L. schrieb:> achja, ich hab vergessen: ich brauche es unbedingt in DIP-Bauweise !> ausser es gibt sockel für 16-pin smds oder so ähnlich...http://www.elv.de/smd-adapter-adp-so-16-16-pol-so-gehaeuse.html
Erster Treffer. Wenn du noch etwas länger suchst, findest du die auch in
günstig, mit anderen Pin-Zahlen und -Abständen, was auch immer du genau
brauchst, wenn deine IC-Wahl feststeht. Dann musst du dich nicht mit
Kriterien wie DIP einschränken. Quick & Dirty geht auch immer, die
Dinger auf Lochraster aufkleben, ggFs. Pads vom Raster kratzen, die
ungünstig liegen und die einzelnen Beinchen mit Kupferlack- oder
Fädeldraht zu kontaktieren.
Danke erstmal für die letzten Antworten, hat mich wirklich
weitergebracht.
Es ist jedoch ein Problem aufgetaucht, dass ich nicht mehr lösen kann:
ich hatte vor die Heizelemente aus SMD-Widerständen (zusammenlöten, dann
kommt so eine Art Stange raus. wegen der Form günstig) zu bauen. Ich
finde aber seit 3h keinen passenden, entweder sind sie zu klein (auf
große Anzahl zu teuer) oder generell zu teuer.
Keramikwiderstände sind ziemlich groß, wunschgröße eines
Quersegments wäre lxb=65x(0,5...1mm);
vertikalsegment 50x(0,5...1mm).
Da sind die ziemlich ungeeignet.
Widerstandsdraht ist wegen dem Wärmeverhalten schwer zu kontrollieren.
Die Segmente sind ca 140mm hoch, wenn ich die Folie dreh ist alles
kleiner (gesamt 105mm hoch;
Quersegment: 40x(0,5...1mm)
Vertikalsegment: 35x(0,5...1mm)
Michael L. schrieb:> ich hatte vor die Heizelemente aus SMD-Widerständen (zusammenlöten, dann> kommt so eine Art Stange raus. wegen der Form günstig) zu bauen. Ich> finde aber seit 3h keinen passenden, entweder sind sie zu klein (auf> große Anzahl zu teuer) oder generell zu teuer.
Hmm... 0603 sind 0,8 mm breit, 0805 1,25 mm. 1000 Stück so ca. zwischen
5 und 10 €.
Malte S. schrieb:> Hmm... 0603 sind 0,8 mm breit, 0805 1,25 mm. 1000 Stück so ca. zwischen> 5 und 10 €.
Wenn man 'ne ganze Rolle mit 5000 Stk. nimmt, wird es "etwas" günstiger.
Dann kostet bei 0805 1/8W einer um die 0.208 ct oder die ganze Rolle gut
10€
Nee, Reichelt hat nicht so wirklich dolle Mengenstaffeln, außer vllt.
auf Nachfrage.
z.B.
TME bei 1000 Stk. um 0,4 Cent, bei 5000 Stk. gut 0,1 Cent. (netto)
Digi-Key knapp 0,2 Cent bei 5000
Mouser auch vergleichbar
besonders bei letzteren undiskutable Versandkosten, wenn du nicht sonst
was von da brauchst oder wo mitbestellen kannst. Aber TME kommt in Frage
und vielleicht kannst du ja mehr als eine Rolle Widerstände von da
gebrauchen.
das mit den kleineren bauformen ist ne gute idee, folgender
zwischenstand:
je größer die bauform, desto weniger muss ich verbauen --> +++
aber desto mehr halten sie auch aus, also muss ich mehr leistung drauf
schalten --> ---
stellt sich jetzt die frage zu wv % ich die dinger ca. maximal auslasten
muss um ca max. 35°C zu kriegen ?
die angehängte Kurve stammt aus
http://www.yageo.com/documents/recent/PYu-RC_Group_51_RoHS_L_2.pdf
Wenn ich die so sehe würde ich grob sagen, dass ein Betrieb bei
Maximalleistung (also z.B. 100mW für 0603) zu einer Eigenerwärmung von
155°-70°=85° führt. Wenn du nur 20% dieser Eigenerwärmung brauchst,
sollte Pi mal Daumen 20% der Maximalleistung hinkommen (als 20mW um von
20° auf 26° zu kommen).
Damit käme ich auf Widerstandsnetzwerke die ca 4 bzw 3 Watt verbrauchen
(SMD 1206). ist eigentlich noch mit einem billigen bc547 zu schalten ?
(bei 18V und ca 0,3A)
Weiß nicht recht ob ein MOSFET hier mehr bringen würde..
Michael L. schrieb:> ist eigentlich noch mit einem billigen bc547 zu schalten ?> (bei 18V und ca 0,3A)>> Weiß nicht recht ob ein MOSFET hier mehr bringen würde..
Meinst du mit BC547 das selbe wie ich?
https://www.fairchildsemi.com/datasheets/BC/BC546.pdf
Ich sehe im Datenblatt was von 100mA maximum rating. Mit 300mA
verdampfst du das Teil doch sofort.
Malte S. schrieb:> Nee, Reichelt hat nicht so wirklich dolle Mengenstaffeln, außer vllt.> auf Nachfrage.
Naja, bei den SMD Widerständen schon. Wird über der Mengeneingabe klein
in hellgrau angezeigt. Etwa 1 Cent pro Widerstand bei 4000 Stück ;)
> Naja, bei den SMD Widerständen schon. Wird über der Mengeneingabe klein> in hellgrau angezeigt. Etwa 1 Cent pro Widerstand bei 4000 Stück ;)
ich brauche ca 1700. Da ist TME sogar inklusive Versandskosten billiger
>Meinst du mit BC547 das selbe wie ich?>https://www.fairchildsemi.com/datasheets/BC/BC546.pdf>Ich sehe im Datenblatt was von 100mA maximum rating. Mit 300mA>verdampfst du das Teil doch sofort.
Sorry, mein Fehler. Gibts Empfehlungen? bei Schalttransistoren ist doch
die Schaltleistung weit höher als die dauerleistung, oder kann ich da
einfach nach maximaler Dauerstrom x maximale Sperrspannung gehen ? zB
wie bei mir 18V*0,3A ?
MOSFETs kommen ja gar nicht in frage, der PWM-Treiber hat ja
Stromausgänge..
Hi
>Etwa 1 Cent pro Widerstand bei 4000 Stück ;)
gibt es bei CSD ab 100 Stck. Bei einigen Werten gibt es dann noch: ab
1000 Stk. 0,005* ab 5000 Stk. 0,0025*.
MfG Spess
Michael L. schrieb:> MOSFETs kommen ja gar nicht in frage, der PWM-Treiber hat ja> Stromausgänge..
Womit, wenn nicht mit Strom, würdest du beim PWM-Betrieb die
Gate-Kapazität eines MOSFETs umladen?
Michael L. schrieb:> MOSFETs kommen ja gar nicht in frage, der PWM-Treiber hat ja> Stromausgänge..
Was Thomas sagt. Außerdem bedenke, dass du, da es um Temperatur nicht um
Licht geht, mit extrem gemächlicher PWM arbeiten kannst. Da sind
(LED)-PWM-Treiber m.E. Overkill. Würde einfache Schieberegister (z.B.
595) nehmen und dahinter MOSFETS oder ULN2803 und PWM im ein- bis
zweistelligen Hz-Bereich in Software.
ist auch wieder wahr...
und ne gute idee. die darlington stufe ist ja so ne art strom
verstärker? dh wenn ich zb jetzt eine 1 vom schieberegister reinschicke,
kann ich ausgangsseitig mein heizelement einschalten, aber eben mit nem
höherem strom. der richtet sich dann wieder nach lastwiderstand und
versorgunsspannung.
wenn das so ist, ist das ja bei 28bit eine bessere alternative, wegen
der verdrahtung, platz usw.
Drüber hinaus: bei solch lansamen schaltfrequenzen kann ich ja zB 4
Schieberegister kaskadieren und mit anderen ausgängen noch was anderes
ansteuern... zB eine Kontrollanzeige für die Uhrzeit (Zeitlicher
Vergleich)
Michael L. schrieb:> zB eine Kontrollanzeige für die Uhrzeit (Zeitlicher Vergleich)
Dafür dürfte schon eine einzelne LED mit einem längeren Blink zur vollen
Minute reichen.
Vielleicht ist es praktisch, die Umgebungstemperatur und evtl. auch die
Temperatur eines Segmentes zu messen, damit man die Heizleistung
automatisch anpassen kann.
Michael L. schrieb:> die darlington stufe ist ja so ne art strom> verstärker? dh wenn ich zb jetzt eine 1 vom schieberegister reinschicke,> kann ich ausgangsseitig mein heizelement einschalten, aber eben mit nem> höherem strom. der richtet sich dann wieder nach lastwiderstand und> versorgunsspannung.
Richtig. Vereinfacht sind sie einfach Schalter, ca. 1 mA Eingangsstrom
und bis zu 500 mA Last. Zu beachten ist nur der relativ hohe
Spannungsabfall an den Darlingtons (1,2 V).
Dann gibt es noch den oben erwähnten TPIC6A595, den vergesse ich immer,
gibt's auch bei TME. Stück teurer als 74HC595 + ULN2803, aber der
Spannungsabfall entfällt und es ist alles in einem IC. Der schaltet zwar
"nur" 350 mA, aber du schriebst ja 300.
Michael L. schrieb:> Drüber hinaus: bei solch lansamen schaltfrequenzen kann ich ja zB 4> Schieberegister kaskadieren und mit anderen ausgängen noch was anderes> ansteuern...
Ja. (Wobei streng genommen selbst bei LED-tauglichen Frequenzen noch
locker Soft-PWM drin ist.)
Thomas W. schrieb:> Vielleicht ist es praktisch, die Umgebungstemperatur und evtl. auch die> Temperatur eines Segmentes zu messen, damit man die Heizleistung> automatisch anpassen kann.
Sinnvoll. Mindestens Umgebung messen und das Heizverhalten der Segmente
über Umgebungstemperatur kalibriert haben.
Der TPIC6A595 ist sogar billiger als 74HC595 + ULN2803, nur ca 3€ pro
stück
der wirds glaub ich
und nochmals: ich bin anfänger, daher will ich einen gewissen lerneffekt
haben. ich möchte mich im zuge dieses projekt mit
schieberegistern,Bausteinkaskadierung, MUX, 7-Segmentanzeigen und PWM
befassen (Software sowie die Bausteine; dafür werde ich nach der
Fertigstellung ein LED-Raster aufbauen für den Dauerbetrieb, aber
entweder kann ich das dann schon alleine, oder es gibt ja hier schon
genug projekte dieser art, SuFu ist da mein freund)
Daher:
-4 7S Anzeigen für Kontrolle (MUX, Schieberegister)
-Heizelemente (Soft-PWM) und weil das die eig. Idee ist
-LED-Matrix für dauerbetrieb (LED-Treiberansteuerung mit PWM)
also entweder Thermochrome Anzeige, oder die Ergänzung mit LEDs.
Danke Malte, ist wirklich hilfreich was du schreibst :D
Ein großes Danke natürlich mal auch an alle anderen die hier Sinnvolles
einbringen, ist mir wirklich eine große Hilfe :D
Michael schrieb:> Für 1 Heizelement rechne ich jetzt so ca. mit 7-10 watt, damit noch luft
4 Stellen * 7 Segmente = 28 Segmente * 10W = 280W, Da wird das ganze
Gehaeuse empfindlich mehr als Handwarm.
Michael L. schrieb:> und nochmals: ich bin anfänger, daher will ich einen gewissen lerneffekt> haben.
Ich wuerde damit starten ein Testsegment im Bereich von 50 Ohm auf ein
Stueck Lochraster zu zaubern, das hinter die Folie zu klemmen und zu
testen, was wirklich an Leistung benoetigt wird.
Michael L. schrieb:> aber desto mehr halten sie auch aus, also muss ich mehr leistung drauf> schalten
Nein, nicht wirklich, die umgesetzte Leistung ist unabhaengig von der
Bauform, die Erwaermung bei der gegebenen konstanten Leistung nur davon
abhaengig, wie gut diese abgefuehrt wird.
wendelsberg
bitte die letzten beiträge lesen, da is schon vorgekommen dass das
"heißeste" element eine leistung von 5W, das andere 4W verheizt. das
brauche ich aber auch nur beim anwärmen und selbst da leuchten nie alle
gleichzeitig. (gesamt max. 100W)
Beitrag "Re: Thermochrome Uhr mit Lichtempfindlichkeit"
das Gehäuse hab ich noch gar nicht konzipiert, für den dauerbetrieb
kommt dann sowieso ne led matrix zum einsatz.
280W?
Mit 200W oder 300Wt werden Dachrinnen verlötet!
Ich gehe davon aus, dass die mittlere Leistungsaufnahme weit drunter
liegen wird. Die hohe Leistung ist nur zum schnellem Aufheizen nötig,
wenn man es richtig schnell haben will.
Pi * Daumen schätze ich so 10 bis 20 Watt Leistungsaufnahme, sonst
brennt man Löcher in die Folie rein. wahrscheinlich ist sogar das schon
zu viel, wenn ich an meine 7 Watt LED Lampe denke.
Und zum schnellen abkühlen würde ich einen leisen Lüfter spendieren.
Öhm, habe ja nur gut gemeint ;-)
auch die 124W sind auf Dauer zu viel, denke mal an eine 100W Glühbirne,
wie heiß die wird.
Hier muss man beim Einschalten viel Power geben, danach aber viel
weniger zum halten der Temperatur. Macht man das mit Konstantstrom,
dauert das Aufheizen wegen der Trägheit der Heizelemente schon mal
länger.
Es ist so wie bei einem geregelten Lötkolben, die 80W werden auch nur
zum schneller Aufheizen benutzt (oder bei starkem Wärmeverlust)
weiß ich doch, ich habs nur schon vorher erwähnt :D öfters ;D
deswegen auch die pwm, eine perfekte regelung wäre es natürlich jedes
element einzeln die temperatur zu messen und zu modulieren. Zuerst mach
ich aber mal einige tests und dann sehen wir weiter :D muss ja mal auf
die ganze peripherie warten.. o.O
So, ich habe mir auch mal so eine Folie besorgt und ein wenig damit
getestet (Ergebnisse noch sehr vorläufig):
- Bei den aktuellen Temperaturen ist es gar nicht so einfach, die Folie
überhaupt schwarz zu halten.
- Eine Reihe von 10 x 10 Ohm 0805er-Widerständen erreicht (bei ansonsten
gerade eben noch nicht verfärbter Folie) eine deutliche Farbänderung
bereits bei 2 Volt. Also 40 mW für ein knapp 3 cm langes Segment. Ist es
kälter, steigt dieser Wert natürlich. Spätestens bei 5 V ist die
Temperatur aber auch schon wieder oberhalb des relevanten Bereichs.
Dürfte also selbst bei normalerer Umgebung alles im Bereich von ca. 50
mW / cm liegen. Soviel zu den 100en Watt :-)
- Luftzug (inkl. dem Versuch, den ganzen Aufbau zu kühlen) ist sehr
schädlich. Die Temperatur verteilt sich sofort, so dass von den
Segmenten nichts mehr zu sehen ist.
- Isolierung der an die Segmente anschließenden Bereiche der Folie ist
wohl nötig. Die Wärme verteilt sich schnell auf die Platine, so dass die
Linie sehr breit wird. So oder so muss ja die Bauhöhe der Widerstände
umliegend irgendwie aufgefüllt werden, um die Folie plan
darüberzukleben. Dafür ein Material mit brauchbarer Wärmeisolation wäre
gut.
- 0805er Widerstände sind eigentlich schon viel zu groß. Die sind zwar
nur 1,25 mm breit, bilden aber schnell ein 2 - 3 mal breitere Linie, bei
mehr Energie auch locker bis 10 mm, weiterer Punkt pro Isolierung. Werde
bei Gelegenheit mal ein paar 0603er zum Vergleich auflöten.
Ok das sind gute neuigkeiten.
zu dem 100 Watt: das sind ja alles idealisierte Berechnungen und vor
allem eine maximaldimensionierung. Durch die PWM wird das sowieso
runtergeregelt.
zur Befestigung hatte ich auch nicht vor, das ganze auf Platinen zu
löten (eben wegen Wärmeverteilung)
ich wollte die SMDs eigentlich zu Stangen verlöten (wird extrem viel
arbeit, aber es wirds wert sein) und dann parallel schalten um auf die
Formen zu kommen. Das ganze auf einen Wärmeisolator (was einfaches zB
Holz oder Kunststoff) und das hinter die Folie, das müsste die
Wärmeverteilung evtl etwas eindämmen.
Die Uhr wird nur drinnen betrieben, dh Luftzug ist nicht vorhanden.
Alles in allem sind das gute neuigkeiten, bei so wenig
Leistungsverbrauch ist das einzige Problem nur noch das Kühlen oder hast
du da auch schon was getestet zB Zeitverhalten beim erwärmen bzw
abkühlen?
Vielen Dank übrigends dass du die Test gemacht hast, ist echt hilfreich
!! :D
