Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfets seriell über längere Distanz kostengünstig ansteuern


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von borat (Gast)


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Hallo,

für ein Filmprojekt müssen über ca. 100 Meter verteilt 50 Highpower-LEDs 
angesteuert werden.
Strom ca. 1 A, Spannung 3V, kann vermutlich quasi jeder MOSFET.

Das Problem ist, dass jeder einzeln angesteuert werden können muss. In 
Ordnung wäre auch eine Schaltung, die nacheinander alle anschaltet und 
die Vorgänger dabei anlässt.

Das Problem ist, dass das Budget natürlich wie immer eng ist.

Zuerst wollten wir einen Mikrocontroller nehmen, aber der braucht mit 3 
Batterien zuviel Platz und kostet zuviel.

Geht das vielleicht mit Zenerdioden und analoger Ansteuerungsspannung?

Die LEDs selbst werden aus AA-Zellen versorgt, es muss keine Leistung 
übertragen werden.

von Thomas E. (picalic)


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Servus Borat,

borat schrieb:
> Zuerst wollten wir einen Mikrocontroller nehmen, aber der braucht mit 3
> Batterien zuviel Platz und kostet zuviel.

Platz: ca. 3x3 mm für ein SOT23 Gehäuse ist zu groß? Mit einem 
ebensolchen Gehäuse für den FET wäre eine 10x10 mm große Platine 
reichlich bemessen.
<50 Cent (Digikey-Preis) zu teuer?
3 Batterien? Ich denke, die AA-Zellen für die LEDs sind sowieso da, da 
braucht der Controller doch keine extra Batterien?

Kleiner und billiger wird es mit einer irgendwie gearteten 
Analogschaltung sicher auch nicht.

von Joe F. (easylife)


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Das soll dann so eine Art Lauflicht geben wie bei einer Runway?
Sollen die LEDs im "aus" Zustand ganz aus sein, oder gedimmt leuchten?
Für den ersten Fall könnte man sich mit Flip-Flops helfen.
Du bräuchtest zwischen den Lampen einen Bus mit 4 Leitungen:
VCC (z.B. 5V), GND, CLK und DATA.
Pro Lampe setzt du 2 Flip-Flops hin. Eines treibt den FET (für einen 
1A-5A Fet sollte der Flip-Flop Ausgang stark genug sein), das andere 
gibt das DATA Signal an die nächste Lampe weiter.
Angesteuert wird das ganze dann so: Am Anfang der Leitung legst du DATA 
auf high, und schickst 50 Clock Pulse auf die CLK Leitung. Dadurch geht 
eine Leuchte nach der anderen an. Wenn man am Anfang des Busses dann 
DATA auf low legt, und weiter clockt, gehen die Leuchten der Reihe nach 
wieder aus.
CLK kannst du z.B. mit einem NE555 erzeugen, DATA am Anfang des Busses 
mit einem Kippschalter.

von Joe F. (easylife)


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74HC74 im DIP-14 gibts bei Conrad recht günstig (bei 50 Stck. 0,18 EUR).
Gut wäre noch pro Leuchte ein Buffer (mit Schmitt-Trigger), um CLK für 
die nächste Leuchte aufzubereiten, damit nicht alle 100 Flip-Flops über 
die 100m Leitung getrieben werden müssen.
Günstige Lösung wäre z.B. sich diesen Buffer aus 2 NAND Gates 74HC132 zu 
basteln (ca. 0,16 EUR pro IC). 1 74HC132 beinhaltet 4 Gates, so dass pro 
Leuchte nur 1 IC nötig ist.

So dürfte das Ganze dann unter 1 EUR pro Leuchte (incl. Fet) bleiben 
(ohne High-Power LED natürlich).

: Bearbeitet durch User
von Thomas E. (picalic)


Angehängte Dateien:

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Wenn die LEDs nur nacheinander eingeschaltet werden sollen, könnte man 
es noch weiter vereinfachen und pro LED nur ein 74HC132 verwenden. An 
alle LEDs durchgeführt wird ein zentrales Reset-Signal (Low-aktiv) und 
weitergeschaltet wird mit kurzen Low-Impulsen am Eingang der ersten LED.

: Bearbeitet durch User
von Joe F. (easylife)


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Thomas E. schrieb:
> Wenn die LEDs nur nacheinander eingeschaltet werden sollen, könnte man
> es noch weiter vereinfachen und pro LED nur ein 74HC132 verwenden.

Das ist eine schöne Idee.
Etwas unschön ist, dass sw1, sw2... low-aktiv sind, man also einen P-ch 
Fet benötigen würde.
Man könnte aber vermutlich einen N-ch Fet auch parallel zu dem TP an den 
anderen Flip-Flop Ausgang hängen. Das Gatter treibt ja bis zu 25mA...
Wichtig ist nur, dass am Treiber-Gate keine lange Leitung (zur nächsten 
Leuchte) hängt, was ja hier nicht der Fall wäre.

: Bearbeitet durch User
von Thomas E. (picalic)


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Joe F. schrieb:
> Man könnte aber vermutlich einen N-ch Fet auch parallel zu dem TP an den
> anderen Flip-Flop Ausgang hängen.

Klar - am unteren Ausgang des Flipflops war halt einfach mehr Platz im 
Schaltplan für das SW*-Label... ;)

von borat (Gast)


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Danke schonmal.

Die Lösung mit Flipflop etc. wird mir glaube ich zu kompliziert, zumal 
ich bei digitaler Verarbeitung noch den Bonus der Plausibilitätsprüfung 
der Signale habe und bei 50 Cent pro Attiny ist die Diskussion über 
analoge Bauteile glaube ich müßig.

von Joe F. (easylife)


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borat schrieb:
> und bei 50 Cent pro Attiny ist die Diskussion über
> analoge Bauteile glaube ich müßig.

Naja, analog war hier bisher nichts. Aber der Attiny ist sicher keine 
schlechte Wahl.
Kostenfaktor für dein Projekt werden eh die Batterien, die max. 2h 
durchhalten werden.

von posti (Gast)


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Hi

Wenn pro LED ein eigener µC dran kommt, baust Du Dir quasi das Lauflicht 
selber - waum nicht.

Dann hätte ich gerne, nach erfolgreicher Show, nen Video vom Ganzen - 
das Auge isst doch mit :)

von borat (Gast)


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Joe F. schrieb:

> Kostenfaktor für dein Projekt werden eh die Batterien, die max. 2h
> durchhalten werden.

Sind nicht dauerhaft an, blinken immer nur kurz, von daher alles tutti.

Gehe ich richtig in der Annahme, dass mir logischerweise bei 2 AA aus 
dem Tiny keine 5V, sondern 3V rauskommen und ich dementsprechend einen 
LL-MOSFET für 3V brauche?

von Joe F. (easylife)


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So ist es.
2-3A sollten aber kein Problem sein für gängige Typen mit <=1.8V 
Gate-Threshold.

: Bearbeitet durch User
von borat (Gast)


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Wäre der IRLML2502 geeignet? In den Specs schaut der ganz gut aus, 
dimmen dürfte damit halt nur begrenzt gehen.

von Cyborg (Gast)


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borat schrieb:
> In den Specs schaut der ganz gut aus,
> dimmen dürfte damit halt nur begrenzt gehen.

Steuere den FET und die LED mit PWM. Das hält auch
die Verlustleistung in Grenzen.

von Joe F. (easylife)


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Wie werden die LEDs eigentlich strombegrenzt?

von borat (Gast)


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Widerstand. Das muss reichen.

von Joe F. (easylife)


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Bei 2xAA wird das schwierig. Die LED hat ja vermutlich schon eine 
Forward-Spannung von 3V

von Thomas E. (picalic)


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borat schrieb:
> Widerstand. Das muss reichen.

Bei 2 AA-Zellen und weißen LEDs wirst Du vermutlich reichlich negativen 
Widerstand brauchen, um 1A durch Deine Highpower-LEDs zu treiben!
Lösung wäre entweder tatsächlich eine Zelle mehr, oder ein 
Boostkonverter.
Mit roten LEDs könnte es so klappen, aber auch da wird der Strom am Ende 
wohl eher Glücksache sein und stark von der Temperatur und Qualität der 
Batterien abhängen.

von Harald W. (wilhelms)


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borat schrieb:

> Gehe ich richtig in der Annahme, dass mir logischerweise bei 2 AA aus
> dem Tiny keine 5V, sondern 3V rauskommen und ich dementsprechend einen
> LL-MOSFET für 3V brauche?

Du solltest eher mit 2V rechnen, wenn Du die Batterien
nicht halbvoll wegwerfen willst.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Wenn die zeitlichen Abstände immer die selben sind, würde ich ein 
RC-Glied + Schmidt-Trigger in jeder Lampe nehmen:
1
o----R---+---ST---+---> zur nächsten Lampe
2
         |        |
3
         C       Gate
4
         |      vom FET
5
        GND

Sollen alle Lampen gleichzeitig aus gehen, noch eine Diode rückwärts 
über den Widerstand.

Anstelle der Batterien würde ich jeweils ein Schaltregler besorgen und 
eine Versorgungsspannung (30V oder so) mit dem "Bus" mitführen.

Gruß

Jobst

von Joe F. (easylife)


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Jobst M. schrieb:
> Wenn die zeitlichen Abstände immer die selben sind, würde ich ein
> RC-Glied + Schmidt-Trigger in jeder Lampe nehmen

Und wenn der Regisseur fragt, ob man das auch etwas schneller laufen 
lassen kann, dann packst du den Lötkolben aus...?
Mit Toleranzen sollte man auch rechnen. Für ein gleichmäßiges 
Blinkerlebnis ist eine digitale Lösung sicherlich geeigneter.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Joe F. schrieb:
> Und wenn der Regisseur fragt, ob man das auch etwas schneller laufen
> lassen kann, dann packst du den Lötkolben aus...?

Nö, dann antworte ich "nein!" ;-)

Du ignorierst meine Bedingung im ersten Satz!


Gruß

Jobst

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