Power Leds mit uC schalten ohne Vorwiederstand?

Gast #4631745
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Hallo Leute,


Ich habe mir mal die Schaltung angeschaut von einem Freund von mir 
worüber ich mir gestern Abend die ganze Zeit den Kopf zerbrochen habe.

Er nutzt 9 Powerleds als Reihenschaltung über einen Mikrocomtroller 
(Atmel attiny4313) und regelt dies über einen Stepdownconverter.

Er hat keine Vorwiderstände benutzt, er will mir auch nicht verraten wie 
das funktioniert (vielleicht weiss er es auch selbst nicht).

Das komische ist, die Schaltung funktioniert einwandfrei und das seit 
längerer Zeit. Eingangsspannung vor dem Stepdown beträgt ca 12-13,6V.
Aber durch die Powerleds jagen doch mehrere Ampere durch den uC, der 
keinen schaden genommen hat.
Wie ist das möglich? Es ist im Grunde genommen ein Lauflicht was auch 
nicht mehr als 1,5 Sekunden an bleibt, aber trotzdem würde ich mich über 
Antworten freuen.

Gruß

Martin92

Anbei noch 3 Fotos
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Gast #4631764
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Martin92 schrieb:
> Wie ist das möglich?

Ein uC liefert halt nicht so viel Strom, als daß die LEDs kaputt gehen 
könnten. Schau mal in ein Datenblatt-Diagramm
Figure 23-25. VOL: Output Voltage vs. Sink Current (I/O Pin, VCC = 5V)
Figure 23-28. VOH: Output Voltage vs. Source Current (I/O Pin, VCC = 5V)
Das ist mit 20mA kostet 0.5V wie ein 25 Ohm Widerstand, und ab 40mA wird 
es noch schlimmer, es ist nicht davon auszugehen, daß mehr als 50mA 
rauskommen.

Warum er allerdings "Power LEDs" für teuer Geld kauft, wenn dann seine 
mieserable Schaltung nicht mal in der Lage ist den nötigen Strom zu 
liefern, ist schleierhaft.

Jedenfalls leuchten die LEDs bei weitem nicht so hell, wie sie leuchten 
könnten, das ist einfach aus Dummheit zum Fenster rausgeschmissenes 
Geld.

Und das blödeste: Die Ausgänge sind keineswegs gleich, sondern der 
Bahnwiderstand schwankt um Faktor 1:2, was sich als deutlich 
unterschiedliche helligkeit der LEDs auswirkt. Man sieht also schon von 
weitem den Pfusch. Mit ein bischen Pech wird die eine oder andere LED 
auch für immer aus gehen, weil der Ausgang die Belastung oberhalb der 
Datenblattgrenze nicht aushält.

So einen Scheiss findest du im WWW aber ständig, Dummheit siegt.
Gast #4631768
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MaWin schrieb:
> Warum er allerdings "Power LEDs" für teuer Geld kauft, wenn dann seine
> mieserable Schaltung nicht mal in der Lage ist den nötigen Strom zu
> liefern, ist schleierhaft.

weil sie dann aber immer noch heller sind also Standard LEDs und ihm das 
eventuell reicht?

> Und das blödeste: Die Ausgänge sind keineswegs gleich, sondern der
> Bahnwiderstand schwankt um Faktor 1:2, was sich als deutlich
> unterschiedliche helligkeit der LEDs auswirkt.
machen die Bahnwiderstände denn überhaupt einen relevanten Anteil aus? 
Der Transistor wird doch der Begrenzer sein und diese sind nicht so 
extrem unterschiedlich.

>  Mit ein bischen Pech wird die eine oder andere LED
> auch für immer aus gehen, weil der Ausgang die Belastung oberhalb der
> Datenblattgrenze nicht aushält.
ohne die Betriebsspannung zu kennen, nur eine wilde Vermutung.
Gast #4631776
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Nehmen wir mal an die leds haben eine betriebsspannung von 2,3-2,8 Volt.
Wenn ich jetzt 5V drauffeuer meint ihr die led geht kaputt?

Ja die leds sind viel heller als standart leds. Und haben auch den 
abstrahlwinkel von 120grad
Gast #4631777
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Peter II schrieb:
> machen die Bahnwiderstände denn überhaupt einen relevanten Anteil aus?

Sicher.

> Der Transistor wird doch der Begrenzer sein und diese sind nicht so
> extrem unterschiedlich.

Der Bahnwiderstand IST der Widerstand des eingeschalteten internen 
MOSFET-Transistors.

> ohne die Betriebsspannung zu kennen, nur eine wilde Vermutung.

Im Gegensazu zu dir kenne ich sie: 5V, ich habe nämlich den Originalpost 
gelesen.
Gast #4631780
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MaWin schrieb:
>> ohne die Betriebsspannung zu kennen, nur eine wilde Vermutung.
>
> Im Gegensazu zu dir kenne ich sie: 5V, ich habe nämlich den Originalpost
> gelesen.

wo steht die?

Du scheinst mehr zu wissen als Martin92  selber.
> Ausgangsspannung wollte er mir nicht verraten.
Gast #4631797
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Martin92 schrieb:
> Jetzt ist sie Frage wie
> das Programm geschrieben ist..

Da muss ich zwar raten, aber es wird ein Blinker sein der lauflichtartig 
die LEDs einschaltet und dann wieder ausmacht wenn der Strom wegbleibt.

Die lichtschwachen LEDs machen nichts, denn einbauen im Auto darf er das 
ohne e-Nummer sowieso nicht und eine Einzelabnahme bekommt er mit der 
unausgegorenen Abstrahlcharacteristik der LEDs undefinierter Helligkeit 
sowieso nie.
Gast #4631814
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MaWin schrieb:
> Martin92 schrieb:
> Jetzt ist sie Frage wie das Programm geschrieben ist..
>
> Da muss ich zwar raten, aber es wird ein Blinker sein der lauflichtartig
> die LEDs einschaltet und dann wieder ausmacht wenn der Strom wegbleibt.
>
> Die lichtschwachen LEDs machen nichts, denn einbauen im Auto darf er das
> ohne e-Nummer sowieso nicht und eine Einzelabnahme bekommt er mit der
> unausgegorenen Abstrahlcharacteristik der LEDs undefinierter Helligkeit
> sowieso nie.

MaWin 100 Punkte, genau dafür ist das gedacht. Tja ich hatte ja paralell 
an meiner Schaltung gearbeitet die deutlich komplizierter und 
hochwertiger aufgebaur ist, aber unter bestimmten umständen nicht 
funktioniert.

Ich habe dafür einen Arduino mini pro mit einem einfachen Programm 
genutzt.
Zudem wurde an den I/O Pins Transistoren mit Vorwiderstand angebracht um 
den Arduino nicht zu beschädigen, damit meine 150mA Leds sicheren strom 
bekommen.
Das ganze wurde mit einem billigen stepdown konverter auf 5V geregelt.
Der testversuch mit meiner schaltung hat ergeben, dass die Leds wie 
geplant nacheinander angehen, jedoch wenn die lichtmaschine mitläuft, 
fangen die leds an zu pulsieren, wie als ob der arduino kurz pulsartig 
keinen strom bekommt. Tja dann hab ich mein Projekt auf eis gelegt bis 
ich die billige 0815 schaltung meines freundes sah die auch 
funktioniert.
Das hat mich sehr aufgeregt, vorallem das ich unmengen an zeigt dabei 
investiert habe.
Dies wird zwar nicht im öffentlichen Verkehr genutzt aber ich hatte den 
ehrgeiz das zu machen.

Anbei 2 fotos meiner schaltung
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Gast #4631828
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MaWin schrieb:
> Jedenfalls leuchten die LEDs bei weitem nicht so hell, wie sie leuchten
> könnten, das ist einfach aus Dummheit zum Fenster rausgeschmissenes
> Geld.

Die LEDs werden ihm allerdings dankbar sein. Wie sollten sie mit so 
einem Aufbau, ohne jeglichen Heatspreader, bei voller Leistung ihre 
Wärme los werden.
#4631948
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LOL. Was für ein Thread.

Nur weil die LED auf der Leiterplatte alle in einer Reihe angeordnet 
sind, ist das noch lange keine Reihenschaltung. Apropos Leiterplatte: 
was ist das? Eine angebissene Scheibe Knäckebrot?

Ein ATtiny liefert an seinem Ausgang ganz sicher keine 350mA. Die LED 
werden also weit unterhalb ihrer Möglichkeiten betrieben. Was 
andererseits ganz gut ist, denn sie werden auch weit unterhalb des 
möglichen gekühlt (nämlich gar nicht).

Wenn der Ausgang eines Attiny durch den Anschluß einer LED ohne 
Vorwiderstand derart vergewaltigt wird wie hier, dann kommt der MOSFET 
der Ausgangsstufe in den Sättigungsbereich und der fließende Strom ist 
im wesentlichen konstant (siehe [1]). R_ds_on ist dann also gerade nicht 
konstant. Und ein Bahnwiderstand ist das auch nicht.

[1] 
https://de.wikipedia.org/wiki/Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor#Ausgangskennlinienfeld
Gast #4632704
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vn nn schrieb:
> Martin92 schrieb:
> Der testversuch mit meiner schaltung hat ergeben, dass die Leds wie
> geplant nacheinander angehen, jedoch wenn die lichtmaschine mitläuft,
> fangen die leds an zu pulsieren, wie als ob der arduino kurz pulsartig
> keinen strom bekommt
>
> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

Danke, das kenne ich schon, beim Bau meiner Schaltung habe ich die 
Spannungsspitzen nicht mit einberechnet.

Gibt es eine Möglivchkeit meine Schaltung noch zu retten?
Ich muss auch sagen, dass die 5 Volt Ausgangsspannung am VCC Pin 
angeschlossen ist, hätte ich doch eher den RAW Pin nehmen müssen?

Wie gesagt wenn der Motor vom Auto nicht läuft funktioniert die 
Schaltung wie geplant, nur sobald der Motor läuft und 
verständlicherweise auch die Lichtmaschine sehe ich an der kleinen Led 
vom Arduino, dass die Aussetzer hat obwohl der das Bordnetzsteuergerät 
Strom gibt, wie als ob der Mikrocobtroller die Spannung nicht annimmt.

Hat einer eine Lösung?


Gruß

Martin92
Gast #4632780
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Man braucht nicht zwangsläufig einen Vorwiderstand bei einer LED. Man 
kann auch eine Induktivität nehmen und die dann takten. Und ziemlich 
genau das passiert bei einem Step Down Wandler.
#4632781
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Martin92 schrieb:
> vn nn schrieb:
>
>> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23
>
> Danke, das kenne ich schon

Du kennst es, aber du

> beim Bau meiner Schaltung habe ich die
> Spannungsspitzen nicht mit einberechnet.

ignorierst es? Dann kennst du es nicht

> Gibt es eine Möglivchkeit meine Schaltung noch zu retten?

Klar. Bau die offensichtlich notwendigen Schutzschaltungen gegen 
Störimpulse aus dem Bordnetz dazu. Ach, das wolltest du ja nicht ...

> Wie gesagt wenn der Motor vom Auto nicht läuft funktioniert die
> Schaltung wie geplant

Dann laß den Motor halt aus. Eine Zulassung bekommst du für dein 
Gebastel ja sowieso nicht.
Gast #4632823
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Axel S. schrieb:
> Martin92 schrieb:
> vn nn schrieb:
>
> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23
>
> Danke, das kenne ich schon
>
> Du kennst es, aber du
>
> beim Bau meiner Schaltung habe ich die Spannungsspitzen nicht mit
> einberechnet.
>
> ignorierst es? Dann kennst du es nicht
>
> Gibt es eine Möglivchkeit meine Schaltung noch zu retten?
>
> Klar. Bau die offensichtlich notwendigen Schutzschaltungen gegen
> Störimpulse aus dem Bordnetz dazu. Ach, das wolltest du ja nicht ...
>
> Wie gesagt wenn der Motor vom Auto nicht läuft funktioniert die
> Schaltung wie geplant
>
> Dann laß den Motor halt aus. Eine Zulassung bekommst du für dein
> Gebastel ja sowieso nicht.

Danke für dein Vorurteil.
Das habe ich logischerweise erst nach dem Zusammenbau erfahren, der 
liegt jetzt ca ein halbes Jahr zurück, sonst würde ich nicht fragen ob 
man die Schaltung noch retten kann.

Das ich mein Motor auslassen soll ist keine Lösung, ich verstehe deine 
negativität überhaupt nicht, ausserdem kann ich ja auf meinem Grundstück 
machen was ich will, da hat die StVO überhaupt nichts zu suchen.
Gast #4633055
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Habe so etwas ähnliches in der Schule am laufen.
Der Käfer ist ein PIC16F886 (völlig überdimensioniert, aber war gerade 
an Lager (; ). Gespeist wird es von 3 AAA NiMH. Die LEDs ohne 
Vorwiderstand werden gemultiplext, 10% Duty Cycle bei 1 ms Periode. Was 
da pro Segment genau fliesst, habe ich nicht genauer angeschaut. Der 
Strom hält sich ziemlich in Grenzen, wenn alle Segmente leuchten, zieht 
die Schaltung 14 mA. Die Helligkeit ist mässig, würde sich jedoch durch 
den Wechsel auf eine rote 7-Seg sicher noch verbessern lassen. Da jedoch 
die Schaltung sowieso immer im halbdunklen Spind hängt, fällt das gar 
nicht gross auf.
Wollte den PIC im Standby in den SleepMode versetzen, da ich jedoch den 
Taster auf den falschen Pin gelayoutet habe (nicht 
Interrupt-on-change-fähig) mache ich jetzt Clock Switching zwischen 31 
kHz LP sby und 1 MHz aktiv. Ergibt irgendwas um die 20 uA Standby (statt 
nano...)

Die Diskussion um den Zweck der Schaltung ist eröffnet ;)
(Hinweis: sinnfrei)
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Gast #4633072
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> Insgesamt sieht die Lebenserwartung von diesem Ding "düster" aus.

Sehe ich anders. Solange nur wenige einzelne I/O Pins mit dem maximalen 
Strom (der 40-50mA beträgt) belastet werden, sind hier gar keine 
Probleme zu befürchten. Die Ausgangstransistoren des µC begrenzen den 
Strom zuverlässig. Dadurch ist auch die Wärmeentwicklung begrenzt.

Die Schaltung ist so völlig Ok. Sie braucht nur einen besseren 
Spannungsregler, der für KFZ geeignet ist.
#4633204
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Martin92 schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Martin92 schrieb:
>> vn nn schrieb:
>>
>> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23
>>
>> Danke, das kenne ich schon
>>
>> Du kennst es, aber du
>>
>> beim Bau meiner Schaltung habe ich die Spannungsspitzen nicht mit
>> einberechnet.
>>
>> ignorierst es? Dann kennst du es nicht
>>
>> Gibt es eine Möglivchkeit meine Schaltung noch zu retten?
>>
>> Klar. Bau die offensichtlich notwendigen Schutzschaltungen gegen
>> Störimpulse aus dem Bordnetz dazu. Ach, das wolltest du ja nicht ...

> Danke für dein Vorurteil.

Was ist an der Wertung deiner Aussagen denn ein Vorurteil? Wenn 
überhaupt, dann ist das ein Nachurteil.

> Das habe ich logischerweise erst nach dem Zusammenbau erfahren, der
> liegt jetzt ca ein halbes Jahr zurück, sonst würde ich nicht fragen ob
> man die Schaltung noch retten kann.

Klar. Lies einfach den verlinkten Abschnitt der FAQ und setze ihn um. 
Eigentlich hätte ich von dir eine Reaktion erwartet a'la

"Oh, das wußte ich nicht. Aber Danke für die Information. Und jetzt gehe 
ich los und setze das um und rette so meine Schaltung"

Aber statt dessen kam von dir nur "Danke, das kenne ich schon". Was soll 
man da noch sagen? Man zeigt dir den richtigen Weg und du drehst dich um 
und gehst in die andere Richtung?

> Das ich mein Motor auslassen soll ist keine Lösung, ich verstehe deine
> negativität überhaupt nicht

Sarkasmus verstehst du anscheinend auch nicht.

> ausserdem kann ich ja auf meinem Grundstück
> machen was ich will, da hat die StVO überhaupt nichts zu suchen.

Und ein schlechter Lügner bist du noch dazu. Die ganzen Lichteffekte, 
Wumm-Wumm-Anlagen, Sondersignale und $WEISSDERGEIERWASNOCH werden 
natürlich niemals auf der Straße eingesetzt. Alle nur auf privaten 
Grundstücken. Alles vollkommen legal, Herr Wachtmeister!

Ich glaube noch nicht mal, daß du ein eigenes Grundstück hast.
Gast #4633287
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Hey Leute,

ich möchte euch darauf aufmerksam machen das die Schaltung die der TE 
gepostet hat zwar für ein Kraftfahrzeug gedacht ist, aber dieses wird 
nicht auf der Straße bewegt sondern ein einem privaten (großem) 
Grundstück bewegt. Ich nehme auch des öfteren an so etwas teil! Man muss 
es nur wissen, sonst kommen Vorurteile und wenig zielführende 
Kommentare!
Gast #4633421
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>> Strom (der 40-50mA beträgt) [..] gar keine Probleme zu befürchten. [..]
> Er schreibt aber oben, dass es bei allen bis 350mA sein sollen.

Ich weiß, dass die I/O Pins von AVR Mikrocontrollern selbst im 
Kurzschlussfall nicht mehr als 50mA liefern. Die Angabe von 350mA ist 
quatsch.
Gast #4633586
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@ Axel Schwenke (a-za-z0-9)

Ähmm sorry, ich habe mich für deine Antwort bedankt, möchtest du von mir 
noch einen Blumenstraus per Post haben oder wie darf ich das verstehen?

Ich meine vielleicht versuchst du mir zu "helfen", aber woher willst du 
bitte wissen wofür ich das nutzen möchte?
Ist das immer so das du dich voller Enthusiasmus in fremde 
Angelegenheiten einmischst? Es ist alles im Rahmen und ich nutze das 
hauptsächlich auf meinem Grundstück, basta!
Spiel du mal hier nicht den Herrn Wachmeister, das was ich baue ist 
völlig im Rahmen und absolut NICHT illegal!

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Also die Idee mit dem ULN2803 fand ich garnicht so schlecht, kann man 
die nutzen wie eine Anreihung von Transistoren?

Gruß

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