Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM Spannung auf Gleichspannung glätten + verstärken!


von Michael S. (schmide)


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Hallo!
Ich möchte bei meinem Auto eine Türbeleuchtung einbauen und diese über 
die Ambientenbeleuchtung steuern. Die Ambientenbeleuchtung steuert die 
Fußraumbeleuchtung in 20 Stufen von 0-5V, während der Fahrt. wenn man zB 
die Türe öffnet, werden volle 12V DC angelegt.
Nun möchte ich aber mit den 0-5V PWM die türleuchten steuern, die 
mindesten 3V DC benötigen, und auf höchster stufe 12V bekommen sollen.
Also muss ich für die höchste Stufe aus 5V PWM - 12V DC machen.
und halt die 20 Stufen zwischen niedrigster und höchster stufe.

ich würde das PWM Signal mit einem Kondensator glätten, somit hätte ich 
schon mal eine DC als "Steuerspannung".
aber wie krieg ich die 2,4fache Verstärkung hin? Transistoren? 
Operationsverstärker?

Ich wäre euch sehr dankbar wenn ihr mir helfen könnt :) :)

mfg
Schmide

: Verschoben durch User
von Sascha_ (Gast)


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Was ist das für ne PWM, ist die belastbar?

Im simpelsten Fall hängst du nen 5Vprim 12Vsek Trafo dran. Der 
transformiert das dann hoch.

Wenn das nur ein Steuersignal ist, dann geht das natürlich nicht.

von Sascha_ (Gast)


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Achso, und über die neu einzubauenden Leuchten wären ein paar Infos auch 
ganz gut. Sind das LED? Dann musst du einen proportionalen Strom 
generieren, keine Spannung.

von Michael S. (schmide)


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also an dieser PWM hängt die Fußraumleuchte. ich nehme an eine 5W Birne.
ich weiß ehrlich nicht, wie stark ich diesen Anschluss belasten kann, 
bis das Steuergerät den Ausgang abschaltet. Die Leuchten die eingebaut 
werden, nehmen 20-25mA.

Deswegen wäre evtl eine Schaltung interessant, bei der die 0-5V pwm als 
Steuergröße dient, und dann die 0-12V DC wo anders gezogen werden. So 
wie ein Relais, nur halt in 20 Stufen regelbar.

Und in weiterer Folge möchte ich, dass die Türbeleuchtungen Zb mit den 
Leselampen einzeln gesteuert werden können, also wenn man hinten links 
die lampe anmacht, soll auch nur die Türbeleuchtung hinten links 
angehen.
Oder beim Aufsperren des Fahrzeugen, da gehen alle Innenraumleuchten an 
- gleichzeitig sollen auch die Türleuchten aktiviert werden. Da sind 
allerdings 12V DC drauf, also das sollte kein Problem sein.
Die Schaltung mit der PWM-DC soll halt nicht von diesen anderen 
Funktionen beeiflusst oder gestört werden.

achso, die leuchten die eingebaut werden sollen, sind diese 
leuchtstreifen.
https://www.amazon.de/Lichtleisten-Ambientebeleuchtung-Beleuchtung-Giulietta-Spider/dp/B00OW5MFFM/ref=sr_1_1?s=automotive&ie=UTF8&qid=1463223347&sr=1-1&keywords=audi+a4+b8+ambientebeleuchtung

nehmen bei 12V ca 20mA und bei 14V ca 25mA.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Sascha_ schrieb:
> Im simpelsten Fall hängst du nen 5Vprim 12Vsek Trafo dran. Der
> transformiert das dann hoch.

PWM ist Rechteck.
Viele Spaß beim Transformieren. ;-)

von Wolfgang (Gast)


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p.s.
... und dazu auch noch unipolar. Da wird der Kern einen Trafos schön 
magnetisiert und entsprechend verschiebt sich der Arbeitspunkt.

von Michael S. (schmide)


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Also Magnetfeld kann ich keins brauchen im Audi, nicht dass ein CAN Bus 
gestört wird (sollte e geschirmt sein aber trotzdem).
noch dazu müsste die Schaltung rel. klein sein, damits unter die 
Türverkleidung passt.

von Noch einer (Gast)


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Hmmmm.... sieht so aus, als hättest du da 2 Möglichkeiten.

Du arbeitest dich in das Thema Elektronik ein - dauert mindestens 1/2 
Jahr. Oder du kaufst ein fertiges Modul für KFZ-Ambientenbeleuchtung.

Willst du mit so einem Projekt anfangen, handelst du dir einen Haufen 
frustrierender Probleme ein. Z.B. ein Kondensator alleine glättet nicht. 
Du brauchst einen Tiefpass. Oder z.B. die Spannungsspitzen im Bordnetz 
zerstören deine Transistoren.

von Michael S. (schmide)


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was meinst mit einem fertigen modul für kfz ambientenbeleuchtung?
gibts sicher, aber nicht das was ich will ;)

welche spannungsspitzen? das bordnetz schwankt sicher ein wenig, je nach 
last und drehzahl des generators, ja aber vlt im bereich von 13-14,4V. 
und natürlich sollte die Schaltung, die für die Regelung von PWM-DC 
zuständig ist, für diese Spannungen ausglegt sein.

Ich war zwar auf der HTL für Elektronik und habe auch zur 
Mechanikerlehre den Systemelektroniker dazugemacht, aber auf so ein 
simples und doch komplexes Thema sind wir da noch nie gestoßen.
Ich habe auch schon 2 von den Leuchten im Auto, einfach an die 
Schalterbeleuchtung von der Spiegelverstellung und vom 
Fensterheberschalter drangeklemmt. Nur leuchtet das halt immer mit 
voller Leistung, sobalds Licht eingeschaltet wird.
Sieht ja gut aus, aber grad in der Nacht wäre es sehr praktisch, die 
Leuchtkraft per Ambientenbeleuchtung im MMI zu regeln.

von Noch einer (Gast)


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Du redest dich hier um Kopf und Kragen. Erweckst den Eindruck, die HTL 
sei noch katastrophaler, als Pisa-Studie und Österreich-Witze erwarten 
lassen.

Zumindest hätten die dich auf die Testimpulse bei KFZ-Bauteilen 
hinweisen müssen.
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

von spess53 (Gast)


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Hi

>welche spannungsspitzen? das bordnetz schwankt sicher ein wenig, je nach
>last und drehzahl des generators, ja aber vlt im bereich von 13-14,4V.

http://www.mikrocontroller.net/attachment/67154/3583_Automotiv_Protection.pdf

MfG Spess

von Michael S. (schmide)


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haha :D naja die htl war nicht wirklich was man davon erwartet hat.
und in der systemelektronikausbildung gehts auch eher ums primitive 
messen und beurteilen einer autobatterie, kabel von generator und 
starter, und halt so theroetische sachen wie übertragungsraten von 
Datenbussen.
für sowas was du da verlinkt, muss man ja studieren...
aber das tut alles nichts zum thema.

ich möchte mit 0-5V PWM eine 0-12V Gleichspannung steuern.
Wie mache ich das?
das gibts doch nicht dass mir da niemand weiterhelfen kann oder will.

mfg

von Sascha_ (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> p.s.
> ... und dazu auch noch unipolar. Da wird der Kern einen Trafos schön
> magnetisiert und entsprechend verschiebt sich der Arbeitspunkt.

Kann man auch AC-koppeln. Und son Rechteck ist auch zum größten Teil ein 
Sinus, wenn man dem Herrn Fourier glauben kann.

Spannungsspitzen im Auto sind gern mal 60V über diverse 10ms und 
deutlich über 100 für noch kürzere Zeiten. Stichwort Lastabwurf.

Mit nem simplen NPN Transistor und nem Tiefpass kann man das Problem 
lösen. Aber nicht konform mit den Anforderungen an KFZ Elektronik.

von Michael S. (schmide)


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ich glaub kaum dass auf der fußraumbeleuchtung jemals über 60V wegen 
irgendwas anliegen....

von Sascha_ (Gast)


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Da darfst du dich gern mit den Entwicklungsingenieuren für KFZ 
Steuergeräte von ZF TRW, Standort Koblenz unterhalten.

Die würden sich freuen zu hören, dass ab jetzt alle Steuergeräte nur 
noch konstante 12V aushalten müssen. Bei Stückzahlen im Millionenbereich 
kann man da allein an Z-Dioden diverse Tausend Euro einsparen.

von spess53 (Gast)


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Hi

>für sowas was du da verlinkt, muss man ja studieren...

Aber Lesen kannst du schon?

>ich glaub kaum dass auf der fußraumbeleuchtung jemals über 60V wegen
>irgendwas anliegen....

Glaubst du es oder weißt du es?

MfG Spess

von Michael S. (schmide)


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also ich muss sagen ich lese hier in diesem forum schon lange mit, hab 
mich heute angemeldet um hilfe bei meinem kleinem projekt zu bekommen.
aber es ist mir schon sehr oft hier aufgefallen, dass das eigentliche 
thema schnell ignoriert wird und sofort angefangen wird, den 
themenersteller niederzumachen und als blöd hinzustellen, statt ihm 
einfach zu helfen, ohne dass er selber einen 
Doktor-Diplom-Ingeneur-Eierkopf Abschluss braucht.
Das gleiche ist auch hier der Fall.

ich bin eigentlich nur auf der Suche nach einer kompetenten Person, die 
mich bei meinem Projekt ünterstützt. und nicht nach blöden anmachen wie 
"aber lesen kannst du schon?" das ist sowas von überflüssig!! wenn du 
mir nicht einfach helfen kannst oder willst, dann halt dich raus.
und solche belehrungen über die steuergeräteentwickler intressiert hier 
doch kein schwein... man will klipp und klare antworten auf seine 
fragen, und nicht den vorschlag dass man sich da mit den ingeneuren in 
koblenz unterhalten soll!!!!

diese paar antworten von euch unterstreichen leider das Bild, das ich 
von diesem Forum hier hatte. Einen auf wichtig machen und sofort die, 
die sich halt nicht soo gut auskennen, niedermachen. wirklich eine 
spitzenleistung.

von vorticon (Gast)


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Hi Michael,

das ist richtig, das Forum hier ist ein ziemlicher Kindergarten. Da muss 
man einfach ueber vieles hinwegsehen.

Prinzipiell ist es vielleicht schon so, dass du mit einem fertigen Modul 
schneller fertig bist. Aber selber machen ist auch kein Problem bei so 
einer relativ simplen Aufgabe.

Grundsaetzlich kannst du sowohl LEDs als auch Lampen direkt mit 
PWM-Signalen ansteuern. Das ist sogar vorteilhaft, weil du dann im 
Idealfall keine Verlustleistung in den Transistoren hast, d.h. du 
brauchst keinen Kuehlkoerper. Du brauchst auch keine 
Operationsverstaerker weil du den Transistor als Schalter einsetzt. 
Einzige erforderliche Bauteile sind zwei Widerstaende als 
Basisspannungsteiler (bspw. 1kOhm - 1kOhm). Ist eigentlich sehr simpel.

Wie das mit den Spannungsspitzen ist - probiert man halt aus. Wenn die 
Transistoren sterben, musst du dir halt was einfallen lassen.

von vorticon (Gast)


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Nachtrag: fuer LEDs ist zwingend eine Strombegrenzung erforderlich (im 
einfachsten Fall ein Lastwiderstand). Wenn es sich um Lampen handelt, 
natuerlich nicht.

von Thomas E. (picalic)


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Michael S. schrieb:
> achso, die leuchten die eingebaut werden sollen, sind diese
> leuchtstreifen.
> 
https://www.amazon.de/Lichtleisten-Ambientebeleuchtung-Beleuchtung-Giulietta-Spider/dp/B00OW5MFFM/ref=sr_1_1?s=automotive&ie=UTF8&qid=1463223347&sr=1-1&keywords=audi+a4+b8+ambientebeleuchtung

Ich würde sagen: Vergiss es!
Was Du da verlinkt hast, sind augenscheinlich gar keine LEDs, sondern EL 
(Elektrolumineszens) Leuchtmittel. Die arbeiten mit einer hohen (>100V) 
Wechselspannung mit einigen hundert Herz.
Am Inverter davon die DC-Eingangsspannung mit PWM zu zerhacken oder eine 
andere Gleichspannung, als 12V, zu verwenden, wird wahrscheinlich nicht 
zum gewünschten Ergebnis führen.

von Wolfgang (Gast)


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Michael S. schrieb:
> welche spannungsspitzen? das bordnetz schwankt sicher ein wenig, je nach
> last und drehzahl des generators, ja aber vlt im bereich von 13-14,4V.

Da täuscht du dich gewaltig. Guck dir mal die Herstellerspezifikationen 
für die Tests an elektrischen Baugruppen an, die Zulieferteile fürs Kfz 
erfüllen müssen - und das nicht ohne Grund.

von Thomas E. (picalic)


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Thomas E. schrieb:
> Ich würde sagen: Vergiss es!

Die Schaltung eines simplen DC-Verstärkers möchte ich Dir trotzdem nicht 
vorenthalten, falls der EL-Inverter entgegen meiner Vermutung doch durch 
eine variable DC-Eingangsspannung dimmbar ist.
Durch den Tiefpass (R1,C1) sollte es relativ egal sein, ob am Eingang 
PWM oder DC anliegt. R5 soll die Last sein (EL-Inverter der Leuchte).
Bei <25 mA Last sollte auch die Verlustleistung für den Transistor Q1 
ohne Klimmzüge wie Kühlkörper o.ä. kein Problem sein.

von Michael S. (schmide)


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Hallo!
Danke für eure Antworten!
Du hast ganz Recht, das sind keine LEDs, sondern EL. der kleine Inverter 
gibt auch über 100V AC aus! (Kann man diesen Inverter irgendwie umbauen 
oder selber bauen, der fiept ja grauenhaft.)
Die Eingangsspannung kann man dimmen, ab ca 3V DC fangen die Fäden an 
schwach zu leuchten.
Könnte man nicht einfach einen µC nehmen und programmieren, zB:
Wenn am Eingang 1 eine Spannung von 0,25V anliegt, gib am Ausgang 1 0,6V 
aus.
usw bis halt Eingang 5V und Ausgang 12V sind.
Mit Arduino geht das ja, aber halt bis max 5V. zB
if AnalogRead=0,25
digitalWrite=0,6
usw.
oder so ähnlich halt, bin jetzt kein programmierprofi oder sonst was.

: Bearbeitet durch User
von vorticon (Gast)


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Wenn du die EL-Teile mit variabler Spannung dimmen willst, dann nimm 
einen Operationsverstaerker. Mit dem kannst du voellig unproblematisch 
die noetige Verstaerkung von 2.4 exakt einstellen. Noetig waere ein 
Rail-to-Rail-Opamp (da gibt es viele moegliche Typen zur Auswahl). Dann 
ist aber auch ein Leistungstransistor noetig, der die anfallende 
Verlustleistung vertraegt (bei 50% Helligkeit wird der Transistor die 
gleiche Leistung verheizen wie die Leuchtmodule).

Ich denke, mit PWM ist es vielleicht trotzdem einfacher. Ob die EL-Teile 
mit PWM getaktet wie gewuenscht funktionieren, da moechte ich mich mal 
nicht zu weit aus dem Fenster lehnen, andernfalls wird die PWM mit einer 
Speicherdrossel und Freilaufdiode zum DC-DC-Wandler so wie hier 
https://de.wikipedia.org/wiki/Abw%C3%A4rtswandler

Einen Mikrocontroller einzubauen, wird der Sache nicht gerecht, wenn es 
nur um eine proportionale Ansteuerung geht...

von Thomas E. (picalic)


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Michael S. schrieb:
> Könnte man nicht einfach einen µC nehmen und programmieren, zB:
> Wenn am Eingang 1 eine Spannung von 0,25V anliegt, gib am Ausgang 1 0,6V
> aus.
> usw bis halt Eingang 5V und Ausgang 12V sind.

Aber das macht doch meine obige Schaltung mit den 2 Transistoren - was 
gefällt Dir daran nicht?

von Michael S. (schmide)


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achso, das hab ich nicht so verstanden!
gefällt mir :)
welche widerstände soll ich da genau nehmen? reichen 1/4W?
und welche Kondensatoren? gepolt, ungepolt? welche spannung?
sry sind blöde fragen aber ich bin mit der auswahl von bauteilen nicht 
geübt :)
und muss es unbedingt ein BC327-40 sein? gibts alternativen?
der 327-40 ist ja ein PNP.  hätte als PNP noch einen BC638, GD241C und 
einen BC556B da. kann ich einen davon verwenden?

und was gehört an welche spannungsversorgung?
lt deiner zeichnung nehm ich an dass auf V2 (also unten) die PWM 
spannung von der fußraumleuchte kommt.
aber was gehört an V1? volle Bordspannung (also 12-14V) ?

: Bearbeitet durch User
von Thomas E. (picalic)


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Michael S. schrieb:
> welche widerstände soll ich da genau nehmen? reichen 1/4W?

Ja, 1/4 W reicht hier voll aus!

Michael S. schrieb:
> und welche Kondensatoren? gepolt, ungepolt? welche spannung?

Die Kondensator-Art ist hier nicht wichtig. Für C1 bietet sich wohl ein 
Elko an (10µ/16V). Tantal Kondensatoren würde ich meiden.
Die Kapazitätswerte sind nicht kritisch. Ein Keramik-Kondensator mit 
100nF oder 470 nF für C2 wäre auch ok.

Michael S. schrieb:
> und muss es unbedingt ein BC327-40 sein? gibts alternativen?
> der 327-40 ist ja ein PNP.  hätte als PNP noch einen BC638, GD241C und
> einen BC556B da. kann ich einen davon verwenden?

Ist auch relativ egal - die ~25 mA schafft auch ein BC556 locker.

Michael S. schrieb:
> und was gehört an welche spannungsversorgung?
> lt deiner zeichnung nehm ich an dass auf V2 (also unten) die PWM
> spannung von der fußraumleuchte kommt.
> aber was gehört an V1? volle Bordspannung (also 12-14V) ?

Richtig, V1 ist die 12V Boardspannung, V2 ist 0-5V DC oder ein 
entsprechendes PWM-Signal. Habe eben noch ein paar Transienten auf der 
12V Spannung simuliert und gesehen, daß die u.U. die Transistoren 
beschädigen könnten. Ein simples RC-Eingangsfilter (R9,C5) sollte das 
Problem beheben.

von Schmide (Gast)


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Wow vielen dank!

Noch was: wo muss ich mit welcher masse hin?
Darf ich die von der 12v und der 5v spannungsquelle zusammenlegen?
Falls nicht, wo leg ich die masse der versorgungen hin? Und wo häng ich 
masse für die EL an?
Werd die neue schaltung mal ausprobieren!
Viel Dank !!

von Nop (Gast)


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Michael S. schrieb:
> ich bin eigentlich nur auf der Suche nach einer kompetenten Person, die
> mich bei meinem Projekt ünterstützt.

Die hast Du bekommen. Durch den Dunning-Kruger-Effekt bist Du aber nicht 
in der Lage, Expertenwissen als solches zu erkennen. Drastisch gesagt: 
Du hast so wenig Ahnung, daß Du nichtmal erkennst, wenn ein anderer 
Ahnung hat.

Deswegen bekommst Du auch so ein Feedback. Die Tips mit den 
Spannungsspitzen waren sogar mehr, als Du gefragt hast - weil Du im 
Moment so wenig über das Thema weißt, daß Du nicht einmal die richigen 
Fragen stellen kannst.

Und offensichtlich willst Du ja auch keine Lösung, die in einem realen 
KFZ funktioniert, deswegen maulst Du dann auch noch rum. Tja.

von Thomas E. (picalic)


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Schmide schrieb:
> Darf ich die von der 12v und der 5v spannungsquelle zusammenlegen?

Musst Du sogar, denn es gibt nur eine gemeinsame Masse! Alle 
Masse-Symbole müssen zusammen an Masse angeschlossen werden.

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